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教員詳細

山口 義幸 [やまぐち よしゆき]
准教授|博士(工学)
メールアドレス yamaguti@eng.u-hyogo.ac.jp
山口 義幸

研究テーマ:低温度差熱エネルギーの有効利用

 低温度差熱エネルギーの有効利用に関する研究の一例として,負の熱膨張をする装置(NTEカプセル)の開発を紹介します。
 空気や水などの流体を下から加熱すると上向きの流れが生じます。これを自然対流と呼びます。自然対流によって下方の熱は効率よく上方へ伝えられます。一方,上から加熱するときには自然対流が生じません。このとき,加熱された流体は上方に停滞し,熱はなかなか下方へ伝わりません。そこで,上から加熱される水槽に,温度上昇とともに収縮し,温度低下とともに膨張する負の熱膨張をもつ物体を投入すれば,逆自然対流を起こして上方から下方への熱輸送を促進できると考えました。この技術は,夏の日射で暖まった地表面の熱を地下の土壌へ逃がす地中蓄熱などへの応用が期待できます。
 負の熱膨張をする装置は,主要な構成要素として密閉容器が用いられるので,本研究室ではこれを Negative Thermal Expansion Capsular Object,略してNTEカプセルと呼んでいます。NTEカプセルは,大小2つのジャバラ容器を組み合わせた構造をしていて,大きい容器には圧縮した空気が充てんされ,小さい容器にはフロンが充てんされています。容器に充てんされたフロンは,低温では液体ですが,高温では気体になって小さい容器が伸びます。このとき,大きい容器が押されて縮み,NTEカプセル全体としては加熱によって体積がへるので,負の熱膨張が実現されます。
 このような新規な機械を開発・設計するには,大学で学ぶ熱力学,流体力学,伝熱学,材料力学など各種力学を理解する必要があります。

  • 上方から加熱される流体と下方から加熱される流体

    上方から加熱される流体と下方から加熱される流体

  • NTEカプセルの概要

    NTEカプセルの概要