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機械システム工学科では，得られた豊富な知的資源を社会の皆様への還元，例えば新技術の創造や新製品の開発に活用して頂くことを目的に，企業との共同研究・受託研究などを積極的に受け入れております。本学科では，機械工学の幅広い分野の研究室およびスタッフを有し，かつ新宿および八王子の2キャンパスという地理的利便性を活かして，様々な要求に応えています。

共同研究・受託研究をご希望の方で，ご希望の研究テーマや研究者がお決まりの場合は，各研究室・教員へ直接ご連絡下さい。なお，初めて希望される方でご希望の技術内容にあう研究室・教員が不明な場合には，機械系学科事務室もしくは，本学総合研究所リエゾンオフィスにご遠慮なくご相談下さい。

機械科学科における産学連携の事例として，直線翼縦軸風車を紹介致します。

工学院大学流体工学研究室と工藤建設が，縦軸風車による風力発電で共同研究
〜日本の風に適した縦軸タイプの高性能小型風力発電の実用化へ〜

Fig1.現在実験中の直線翼縦軸風車

工学院大学流体工学研究室では，学長の水野明哲教授のもと，1999年度から直線翼縦軸風車（Straight Winged Vertical Axis Wind Turbine，以下SWVAWTと略す）に着目し，八王子キャンパスで直線翼縦軸の風車を試作・設置を重ねて研究をしてきました．現在は，八王子キャンパス8号館の屋上に直径3.6m，翼長2.4mのSWVAWT試験材を設置して性能試験を継続検討しています。

この技術を実用化し，製品として流通させることで，研究成果の速やかな社会還元をするため，工藤建設（株）（岩手県奥州市）と共同研究を行っています．この共同研究は，独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の2010年度「新エネルギーベンチャー技術革新事業」において，「風力発電その他未利用エネルギー分野」で『自己起動特性を向上した直線翼縦軸風車の実用化開発』のテーマで採択されたものです。

今回，開発する直線翼縦軸風車（参考文献（１））は，風向きの影響を受けない垂直軸タイプの風車で，従来，風力発電で採用されているプロペラ型風車に比べて，優れている点は，


  1. 低騒音であること
  2. 風向依存性がないこと
  3. 翼を安価に量産できること
  4. ジャイロモーメントを受けないこと
  5. 発電機の大きさによる制約がないこと

などが挙げられます．もちろん，性能も，出力係数ベースで考えても，プロペラ風車と比較して遜色がありません．一方，欠点としては，(1)自己起動特性が悪いこと，(2)翼が遠心力により曲げモーメントを受けること，などがあります。SWVAWTの自己起動特性が悪い理由としては，一定の周速比で回転している時に，はじめてその揚力成分の一部が回転力になるためです。
本プロジェクトでは特許取得している乱流促進装置により起動特性の改善を計っています。

  • Fig2.乱流促進装置のイメージ図
  • Fig3.乱流促進装置なし（渦法による解析結果）
  • Fig4.乱流促進装置あり（渦法による解析結果）

また，流体工学研究室ではSWVAWTの性能予測についての研究も行ってきています。気流が風車を通過する際，エネルギーが吸収されることによって減速し，かつ広がることを考慮した性能評価法（２段多流管理論による性能予測法，参考文献（２））を開発し，従来の予測法に比べて精度を向上させました。さらに，性能予測のための数値解析も実施しており，第1段階で単独翼の失速特性を適切に評価できるDES解析（参考文献（３））を確立し，一連の計算結果より，翼型性能を確認して設計に移行できる見通しが立っています。（４）

  • Fig5.DES解析による性能評価例その１（周速比：λ=2.00）
  • Fig6.DES解析による性能評価例その２（周速比：λ=3.75）
Fig5.DES解析による性能評価例その１（周速比：λ=2.00）
Fig6.DES解析による性能評価例その２（周速比：λ=3.75）

今後，実用化に向けて，模型実験を行い予測された性能と比較すること，原寸サイズで試作機を製作して性能を確認すること，さらには必要な改良を加えて商品化体制を確立することなどを，流体工学研究室と工藤建設の両者により共同研究を進めて，2012年度中の商品化することを目指して，研究開発を展開していく予定です。

参考文献

  1. 水野明哲，他，日本太陽エネルギー学会日本風力エネルギー協会合同研究発表会予稿集，2010年11月5日
  2. 澁谷、飯田、水野「広がりを考慮した2段多流管解析による縦軸風車の性能予測」第55回ターボ機械協会総会講演会、pp.88-93、2006.5
  3. 脇坂、水野「低レイノルズ数における風車翼型の性能評価のための数値計算法の検討」日本機械学会2009年次大会講演論文集Vol.7, pp.77-78、2009.9
  4. 脇坂、水野「直線翼縦軸風車における性能評価の数値解析」日本機械学会2010年次大会講演論文集、2010.9
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