パラアルデヒド/アセトアルデヒド系ケミカルヒートポンプを用いた新しい冷房システム

• Project/Area Number: 08650887
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: 化学工学一般
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 神沢 淳 東京工業大学, 工学部, 教授 (80010908)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関口 秀俊 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50226643) ; 渡辺 隆行 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40191770)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 1996: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: ケミカルヒートポンプ / パラアルデヒド / アセトアルデヒド / 反応速度 / アンバーリスト

Research Abstract

ケミカルヒートポンプはフロンを用いない省エネ機関として研究開発がなされている。パラアルデヒド系ヒートポンプは、圧縮式ヒートポンプに化学反応を加えた新しいシステムである。本システムの平衡論的検討をした結果、成績係数(COP)が圧縮式ヒートポンプと同程度であった。パラアルデヒドは酸触媒上で低沸点化合物のアセトアルデヒドに分解し冷熱を発生する。本システムではこの反応熱を冷熱発生に利用する。そこで、パラアルデヒドからアセトアルデヒドへの解重合速度および反応機構を調べ、システム効率および実用性に対する反応速度の影響を検討した。パラアルデヒドの解重合速度は微分式反応器を用いて測定した。反応速度は、液相中のアセトアルデヒドの濃度が増加するにつれ減少する。吸熱反応器の触媒当たり冷熱発生速度を高めるには、吸熱反応器内の圧力を低く保ち液相中のアセトアルデヒド濃度を低くする必要がある。しかし吸熱反応器内の圧力を低くすると、圧縮機の仕事が高くなるばかりでなく未反応で蒸発するパラアルデヒドが増加するため、COPは低下する。冷熱発生側13℃、廃熱側40℃としたときR22を用いた圧縮式ヒートポンプのCOPは5.5である。本システムで同値のCOPを得る場合、反応速度6.4×10^<-2>mol(kg-cat.^<-1>)s^<-1>、吸熱量0.90kW、必要触媒量92gとなる。ただし、発熱反応器圧力82kPa、循環流量1.0gs^<-1>とした。この値は使用したAmberlyst 15Eの酸強度(-2.2)に依っている。これより強い酸強度の触媒を用いることによりシステムを改善できる。

Research Products

• [Publications] 川崎春夫,渡辺隆行、神沢 淳: "“パラアルデヒド系ヒートポンプにおける反応速度のシステム効率への影響"" 化学工学会第62年会研究発表講演要旨集. (印刷中). (1997)