災害対策拠点の分散化を支援する耐災害性の高い
電源・通信システムの開発
小課題 4.2) 自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開発
小課題研究組織
①学内
独立型太陽光発電システムの研究
○電気システム工学科・教授 荒井純一,名誉教授 小林幹,講師 市川紀充
コアンダ風車,フラッタ発電の基礎的研究
グローバルエンジニアリング学部・教授 佐藤光太郎
再生可能エネルギーによる分散型燃料電池発電システムの開発研究
グローバルエンジニアリング学部・教授 雑賀高
都市型コジェネレーションシステムに関する研究
機械工学科・教授 大竹浩靖
②学外
サレジオ高専:米盛弘信,青山学院大学・教授:横田和彦,信州大学・教授:小泉安郎,
小課題 4.2) 自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開発
太陽光パネル
(荒井純一,小林幹,市川紀充,米盛弘信)
コジェネレーション
(大竹浩靖)
燃料電池
(雑賀高)
マイクロガスタービン
充電制御装置
簡易風力発電機
(佐藤光太郎)
(荒井純一,小林幹,市川紀充,米盛弘信)
インバータ
4.2) 自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開発
4.1) 災害拠点の分散化を支援する通信システム
通信システム
独立型太陽光発電システム
八王子キャンパス設置
9直列1並列
(1.71KW)
荒井純一,小林幹,市川紀充,米盛弘信
給電能力
200W-16時間
新宿キャンパス設置
UPS
相当
無線通信機
パソコン
無線通信機
パソコン
状態監視
情報
データ
早稲田キャンパス設置
無線通信機は小UPS付,
パソコンはノート型
UPS
相当
無線通信機
パソコン
給電能力
約500W-14時間
給電能力
200W-16時間
コアンダ風車,フラッタ発電の基礎的研究
循環制御翼の基礎的研究
佐藤光太郎,横田和彦
2010年度研究成果
6
AOA=0
AOA=5
AOA=10
AOA=15
AOA=20
AOA=25
5
Cl 4
3
風車の翼の循環を
シートジェットで
制御
2
本来の揚力
1
0
0
循環制御の応用例 : マグナス風車
(http://www.mecaro.jp/introduction.html)
作動範囲の拡大
0.2
0.4
Cμ
0.6
Relation between lift coefficient
momentum coefficient Cμ.
吹き出しスロット付平板翼周りの流れの可視化観察例
0.8
Cl
揚力は5倍以上
シートジェット
(AOA=15° Cμ=0.2
mm
(b)
AOA=15° Cμ=0.5
and
mm
制御なし→失速 Flow visualization by smoke wire. 制御あり→再付着
再生可能エネルギーによる分散型燃料電池発電システム
Solar panel
Utility power
DC-AC inverter
Water
tank
Electrolysis
PEMFC
Heat pump
Compressor
Electric power
Hydrogen
tank
Tap water
Gas or liquid
Hot
water
tank
Heat power
地震や停電などの災害における非常用分散型電源システムの開発





夜間に余る電力を有効活用する
太陽光発電および深夜電力を用いる。
固体高分子膜を利用した水電解による水素生成を行う。
CO2排出量の低減を行う。
生成した水素を貯蔵することによって災害非常時に燃料電池で発電できる。
雑賀 高
都市型コジェネレーションシステム
都市型コジェネレーション
システム へ
最先端の大規模発電システム
Dittus-Boelter(single phase flow)
ONB Bergles-Rohsenow
FDB-Rohsenow(Csf=0.013)
Heat flux qw W/m2
qCHF
105
東京電力 川崎火力発電所 HPより抜粋
Tsub=20K u=3.0m/s
steady flow
oscillating table2Hz,130Gal
振動方向
熱効率 約59%(53% HHV)
104 0
蒸気発生器(ボイラー)に注目し、
10
101
102
103
Wall superheat Tsat K
地震発生時の熱機器の熱的安全
性を評価(8-158 振動台を利用)
加振条件で冷却限界が上昇。
∴ 熱的安全性を実験的に確認。
δmacro:蒸気茎厚さ
振動による流入
Vibration 5.41x10 6
Steady flow 4.61x106
106
主流速度
Critical Heat Flux ratio qCHF %
10
7
大竹浩靖,小泉安郎
振動方向
2Hz
4Hz
20Hz
2Hz
4Hz
2Hz
10
Vibration condition
Vibration condition
Vibration condition
Vibration condition
Vibration condition
Liquid sublayer model
1.33m/s
1.33m/s
1.33m/s
3.00m/s
3.00m/s
3.00m/s
5
0
10-1
森ビル(株)
HPより抜粋
100 六本木ヒルズ
101
Acceleration m/s2
加熱面振動下の冷却限界の実験事
実(加熱面振動下条件で冷却限界
が向上すること)を、熱流体モデル
解析を通して、定性的に説明できた。
公表論文
・ Ohtake, H., Mazume, T. and Koizumi, Y., 6
ICONE19-44143, pp. 1-8, 2011.
小課題 4.2) 自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開発
1.特記事項
・独立型太陽光発電システムでは2011年度設置に向けて文科省へ設備申請書を提出し
た。
2.外部発表
・高田,荒井「有効・無効電力指令で動作する家庭用太陽光発電用インバータの検討」
7-031,平成23年度電気学会全国大会
・浜野,野原,雑賀「尿素エネルギーシステムにおけるアンモニア生成」,日本エネル
ギー学会関西支部 第55 回研究発表会
・Ohtake, H., Mazume, T. and Koizumi, Y., ICONE19-44143, pp. 1-8, 2011.
・Koichi Nishibe, Yuki Fujita, Kotaro Sato, Kazuhiko Yokota and Toru Koso, Study
on the Flow Structure of the Synthetic Jet, Int. Conf. on Jets, Wakes and
Separated Flows, CD-ROM, September 16-19, 2010
・Koichi Nishibe, Kotaro Sato, Yoshinobu Tsujimoto and Haruo Yoshiki,
Experimental and Numerical Study on the Control of Flow Instabilities Downstream
of Radial Inlet Guide Vanes, Int. Conf. on Jets, Wakes and Separated Flows, CDROM, September 16-19, 2010
小課題 4.2) 自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開発
・紙谷祐樹,松原智哉,佐藤光太郎,横田和彦,循環制御翼開発のための基礎研
究,日本機械学会九州支部第64期講演会,2011年3月
・角田涼太,藤田祐樹,西部光一,佐藤光太郎,横田和彦,高曽徹,壁面近傍に
おけるシンセティックジェットの基本流動特性に関する研究,日本機械学会九州支
部第64期講演会,2011年3月
・西部光一,藤田祐樹,佐藤光太郎,横田和彦,高曽徹, 2次元シンセティック
ジェットの流動特性について, 日本機械学会年次大会(名古屋),2010年9月
吉沢聖良,佐藤光太郎,西部光一,横田和彦,シンセティックジェットによる円柱周
りの流動特性制御,日本混相流学会年会講演会2010(浜松)講演論文集,2010
年8月
・松原智哉,佐藤光太郎,横田和彦,接線方向吹き出しスロットを有する鈍頭物体
に働く流体力,日本混相流学会年会講演会2010(浜松)講演論文集,2010年8月
3.他の課題との連携
・小課題4.1 災害拠点の分散化を支援する通信システム,とは常時必要事項を
打ち合わせを実施。
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4-2-2010UDM報告会PPT(荒井)