多孔質体を用いた海洋温度差発電用プレート式熱交換器の開発

Research Project

Project/Area Number	15K21226
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Multi-year Fund
Research Field	Naval and maritime engineering Energy engineering
Research Institution	Saga University
Principal Investigator	小山幸平佐賀大学, 海洋エネルギー研究センター, 研究員 (40597845)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2016-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help	¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000) Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2015: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords	海洋温度差発電 / 熱交換器 / 沸騰 / 伝熱促進
Outline of Annual Research Achievements	海洋温度差発電は、再生可能エネルギーのひとつであり、利用しても地球環境に影響を及ぼすことがなく、低リスクで安全性が高いため、今後の活躍が期待されている。本研究課題は、海洋温度差発電のコア技術である高効率プレート式熱交換器の開発を目的とする。多孔質体の使用による伝熱面積増加、流れ場の攪拌、発泡点の増加の効果による沸騰熱伝達率増加に着目し、伝熱面上に多孔質体を付与したプレート式熱交換器を開発する。従来の熱交換器と比較し熱通過率を向上させることを主要な研究目標とする。本研究課題で得られる知見により、海洋温度差発電をはじめとする低温度差発電の導入促進、発電システム全体の小型化、発電コストの削減につながり、ひいては、エネルギー問題、地球環境問題の解決に寄与することが期待できる。研究では、多孔質型プレート式熱交換器開発の基礎となるデータの取得が必要となる。そこで、平滑な表面を有する金属板を伝熱面とするプレート式熱交換器を設計、製作し、伝熱特性の調査を行った。作動流体にはフロリナートFC-72を用いた。また、プレート式熱交換器内部を可視化するため、熱交換器外側のカバーに透明なアクリルを用いた。温水により作動流体を熱交換器内で加熱することで作動流体を沸騰させ、測定データから熱通過率を算出した。測定と同時に、透明な熱交換器カバーを通して観察できる沸騰様相の静止画および動画をデジタルカメラで撮影することで可視化し、流動様式線図を作成した。本研究によって、プレート式熱交換器の基本的な熱流動特性を明らかにした。