小課題　小課題　 4.2) 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，

　　　　　　災害対策拠点の分散化を支援する耐災害性の高い　　　　　　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　　　　　　　　　　　電源・通信システムの開発　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

インバータ

小課題　小課題　 4.2) 4.2) 自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開

発発　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

燃料電池燃料電池（雑賀高）

コジェネレーションコジェネレーション（大竹浩靖）

通信システム

簡易風力発電機簡易風力発電機（佐藤光太郎）

4.2) 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自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開発

マイクロガスタービンマイクロガスタービン

太陽光パネル太陽光パネル（荒井純一，小林幹，市川紀充，米盛弘信）

充電制御装置充電制御装置（荒井純一，小林幹，市川紀充 , 米盛弘信）

4.1) 4.1) 災害拠点の分散化を支援する通信システム災害拠点の分散化を支援する通信システム

独立型太陽光発電システム　 独立型太陽光発電システム　 荒井純一荒井純一 ,,小林幹小林幹 ,,市川紀充市川紀充 ,, 米米盛弘信盛弘信

八王子キャンパス設置

新宿キャンパス設置

早稲田キャンパス設置

UPS相当

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

給電能力約 500W-14 時間

給電能力200W-16 時間

情報データ

給電能力200W-16 時間

無線通信機は小 UPS 付，パソコンはノート型

無線通信機パソコン

9 直列 1 並列(1.71KW)

循環制御の応用例　：　マグナス風車 (http://www.mecaro.jp/introduction.html)

吹き出しスロット付平板翼周りの流れの可視化観察例吹き出しスロット付平板翼周りの流れの可視化観察例

循環制御翼の基礎的研究循環制御翼の基礎的研究　　　　　　　　佐藤光太郎，横田和彦佐藤光太郎，横田和彦

Relation between lift coefficient Cl and momentum coefficient Cμ.

Cμ

0

1

2

3

4

5

6

0 0.2 0.4 0.6 0.8

AOA=0AOA=5AOA=10AOA=15AOA=20AOA=25Cl

風車の翼の循環をシートジェットシートジェットで制御

作動範囲の拡大

Flow visualization by smoke wire.(AOA=15° 　 Cμ=0.2 (b) 　 AOA=15° 　 Cμ=0.5

mm mm

制御なし→制御なし→失速失速 制御あり→制御あり→再付着再付着

揚力は５倍以上揚力は５倍以上

シートジェットシートジェット

コアンダ風車，フラッタ発電の基礎的研究コアンダ風車，フラッタ発電の基礎的研究

20102010 年度研究成果年度研究成果

本来の揚力本来の揚力

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　　雑賀雑賀　高　高

Electric power Gas or liquid Heat power

Solar panel

DC-AC inverter

PEMFC

Watertank Electrolysis

Hydrogentank

Utility power

Compressor

Heat pump

Tap water

Hotwatertank

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。

熱効率　約５９％（ 53% HHV ）

東京電力　川崎火力発電所　 HP より抜粋

最先端の大規模発電システム

都市型コジェネレーションシステム　　へ

森ビル (株 ) 　六本木ヒルズ　 HP より抜粋

蒸気発生器（ボイラー）に注目し、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）

6

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　大竹浩靖，大竹浩靖，小泉安郎小泉安郎

10-1 100 1010

5

10

Crit

ical

Hea

t Flu

x ra

tio q

CH

F %

Acceleration m/s2

2Hz Vibration condition 1.33m/s 4Hz Vibration condition 1.33m/s20Hz Vibration condition 1.33m/s 2Hz Vibration condition 3.00m/s 4Hz Vibration condition 3.00m/s 2Hz Liquid sublayer model 3.00m/s

δmacro ：蒸気茎厚さ

振動による流入

振動方向 振動方向

主流速度

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., ICONE19-44143, pp. 1-8, 2011.

100 101 102 103104

105

106

107

Wall superheat Tsat K

Hea

t flu

x q

w W

/m2

Dittus-Boelter(single phase flow) ONB Bergles-Rohsenow FDB-Rohsenow(Csf=0.013)

Steady flow 4.61x106

Vibration 5.41x10 6

Tsub=20K u=3.0m/ssteady flowoscillating table2Hz,130Gal

qCHF

加振条件で冷却限界が上昇。

∴　熱的安全性を実験的に確認。

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, CD-ROM, September 16-19, 2010

小課題　小課題　 4.2) 4.2) 自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開

発発　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

・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。

小課題　小課題　 4.2) 4.2) 自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開自然エネルギー利用による効率的な非常電源の開

発発