異物除去装置メーカーが独自の研磨加工技術を応用し
熱交換器の機能向上・省エネ化に挑む！

生産現場では、冷却や廃熱などの熱源を有効利用するために、多くのプレート式熱交換器が利用されている。プレート式熱交換器は、積層した複数のプレートの間に作った流路に高温流体と低温流体を交互に流すことによって熱交換を行うものである。一般に熱交換器は、プレス加工でプレートを凹凸や波型にすることによって伝熱性を向上させているが、このプレスのみでは技術的な限界に達していると推測する。この形式に当社のF研磨処理を施せば、さらに表面積を増やすことが可能であり、伝熱性能のさらなる向上、そして省エネが期待できると考えた。予備実験では水の気化条件では伝熱性が6倍向上することが確認できた。また、多くのメーカーから要望が高いのは、汚れの抑制と洗浄性である。粉体の剥離性が良いF研磨は、汚れが付着しにくく、かつ落としやすいという特徴があることも、優位点であると考えた。

とにかく困難を極めたのは、メカニズムの解明である。伝熱性能と表面状態の関係性を明らかにするため、様々な研究に取り組んだが、条件が変わると結果も大きく変わってしまう。そもそもドイツ発祥のプレート式熱交換器の波型構造自体も、明確なデータがあって決められたものではないことが判明し、根幹が大きく揺らいでしまう結果となった。
このようなことから研究テーマとして大きくなりすぎてしまい、進めるのが難しくなってきたため、汚れに対する付着抑制と洗浄性に絞って研究を進めていった。
正直申し上げると現状では、条件によってその効果の幅が異なることによって、効果を確約できないという歯がゆい状態にある。前例のない研究開発ということもあり、3年、実質2年ちょっとのサポイン期間内では、満足のいく結論を得ることができなかったが、次に予定している補助金を活用した開発では、ステンレスをアルミに変えて、さらなる研究開発に励むつもりである。
さらにこの開発では、これまで手作業で行っていた加工を精度と速度の改善のために自動化することにも挑戦したが、これも非常に難しかった。人間の手というのは非常に有能で、様々なことを一瞬の判断で行うことができるが、それと同じレベルを機械にやらせることは極めて難解なことである。これもまた、今後の課題である。ただ、この時、不確定要素の影響を受けないように小さなテスト機ではなく、実機で行うことにしたのだが、それについては効果が出たため、非常に良かったと思う。
サポインで取り組んだことで、なぜ熱交換器メーカーがやらないのか、という理由がわかった。テーマは面白いが、そもそも不確定要素の高いものであり、データベース化が極めて難しいのだ。この点においては、流体工学などを考え合わせ、整理していこうと考えている。難しいことだらけの今回の挑戦であったが、そういったことも含めて、非常に多くの経験をした。明確な結論ではないが、傾向はつかむことができた。今後シビアなものを扱う時に、必要な材料となると思っているため、蓄積していきたい。