| Project/Area Number |
20H02364
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
Inoue Norihiro 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (80251677)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
広瀬 正尚 鳥羽商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50824207)
渡邊 和英 海上保安大学校(海上保安国際研究センター), 海上保安国際研究センター, 准教授 (90811000)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
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| Keywords | 熱交換器 / 低GWP / マイクロチャンネル / 細径 / 排熱回収 / 蒸発 / 凝縮 / 圧力損失 / ミニチャンネル / 伝熱性能 / 流動可視化 / ミニチャネル / 流動特性 / 伝熱 |
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| Outline of Research at the Start |
HFC系フロンから温暖化係数(GWP)の小さい次世代低GWP作動媒体の動力用、産業・家庭用冷凍空調機器等へ使用が地球温暖化防止のため必死の情勢となっている。本研究では、新規開発の高温用次世代媒体を船舶機関からの低温排熱を有効利用できる舶用バイナリー発電装置や高効率蒸気生成・給湯機器の作動媒体として使用するミニチャンネル熱交換器（同一能力でプレート式から容積を7分の1にできる）の設計開発、高性能化を目的とする。さらに、次世代媒体の凝縮・蒸発伝熱および圧力損失について流路構成・形状を変化させたミニチャンネル熱交換器を実験的に基本性能を検証し、流路構成・形状の最適化の指針を得る。
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| Outline of Final Research Achievements |
This research targeted pure and mixture working fluids with low global warming potential (GWP) and the layered-microchannel heat exchangers that can be applied not only to vessels equipment for exhaust heat recovery but also to high efficiency and energy saving of refrigeration and air-conditioning, heating and hot water supply, which account for 60% of consumer-use energy consumption.
Using the performance of previous working fluids in various tubes as standard values, the fundamental characteristics of low-GWP working fluids were compared. In addition, the heat transfer performance and flow patterns due to differences in flow channel geometries were visualized in layered-microchannel heat exchangers and the superiority of this heat exchanger was demonstrated through analysis including the results of the joint researchers, and the practical possibility of using exhaust heat sources and the direction of optimization of the flow channel geometries were shown.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
IMOで国際海運のカーボンニュートラルが求められ、モントリオール議定書/キガリ改定では温暖化係数(GWP)の小さい作動媒体への転換が動力用、産業・民生機器で求められている。そのためLNG、水素、アンモニア燃料の船舶機関が開発され、これら排ガスは低温腐食がなく、未利用低温域まで排熱回収でき、低温で沸騰する低GWP作動媒体が期待できる。
研究で船舶機関の省エネ・スペース化のため積層型マイクロチャンネル熱交換器で低GWP作動媒体の基礎特性を把握して高い伝熱性能、圧力損失を軽減する最適な流路構成・形状の指針は学術・理論的にも重要であり、海運におけるカーボンニュートラル達成に向けて社会的意義も大きい。
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