2016 Fiscal Year Research-status Report
多孔体担持化学蓄熱材の超高性能化およびこれを用いる超高出力化学ヒートポンプの開発
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15K06692
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
渡辺 藤雄 愛知工業大学, 総合技術研究所, 教授 (70109312)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
架谷 昌信 愛知工業大学, 工学部, 教授 (50021788)
小林 敬幸 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90242883)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 化学蓄熱 / 化学ヒートポンプ / 多孔体 / 酸化カルシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高性能多孔体担持型化学蓄熱材(PSM)装填蓄熱器からなる超高性能化学蓄熱・化学ヒートポンプ(CHP)の開発を目的として，1) カーボン多孔体CaO担持化学蓄熱材(PSM-C)の製法およびその水和反応特性評価，2) 新規に提案した伝熱フィン型蓄熱器の原型となる金属多孔体Ca(OH)2担持化学蓄熱材(PSM-M)の製法およびその水和反応特性評価，の2検討を行った．
1)では，カーボン多孔体型蓄熱材の水和による体積膨張度を指標とするCaO含有量調査を行った．その結果，CaO含有量が59wt%以下であることが好ましい，ことが示された．つぎに，PSM-C粒子径500μm，反応器温度240～30℃，蒸発器温度20，CaO含有量59～53wt%の試料について試作クローズド式熱重量分析器による水和反応率，水和反応速度の測定を行った．CaO含有量蒸発器温度20℃ではCaO含有量，反応器温度によらず最終反応率が85％程度となること，反応器温度の上昇に伴って反応速度が増大することを認めた．
2)では，空孔径(45～430μm)の異なる金属多孔体を使用し，2種の分散剤使用のCa(OH)2スラリー(スラリーA，B)について真空加圧含浸法によるCa(OH)2の担持試験を行うとともに担持試料の水和反応性の評価を行った．空孔径によらず，スラリーA，Bともに担持量はCa(OH)2粒子径(2～10μm)，スラリー粘度(20～2000Pa・s)の減少，繰返し担持回数の増大に伴って増大し，5回の繰返しでほぼ飽和に達し，それぞれ40.1vol%および36.6wt%の最大担持割合を得た．スラリーA，Bの多孔体試料の水和反応実験結果より，15回の繰返し水和脱水に対してそれぞれ最終反応率45.2％および80.1％を得た．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
カーボン多孔体CaO担持化学蓄熱材の最大担持量が示された．そこで，次の課題の一つとなる樹脂成型体の熱処理温における精密条件化，ならびに空孔径製剤の澱粉の粒子径，含有量などの最適化に向けた検討を進めている．
一方で，新たに提案した金属多孔体Ca(OH)2担持化学蓄熱材に関しては，Ca(OH)2粒子径およびスラリー粘度を小さくすることによりCa(OH)2担持割合の増大が可能であることが確認されたが，スラリーの種類，つまりここに用いる分散剤の種類によって，反応性が支配されることがわかり，さらに異種の分散剤使用のスラリーについて同様の検討が必要であると考えられ，現在，この検討を進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
カーボン多孔体CaO担持化学蓄熱材の最大担持量が示された．そこで，次の課題の一つとして指摘される樹脂成型体の熱処理温における精密条件化，ならびに空孔形成剤の澱粉の粒子径，含有量などの最適化に向けた検討を進めるとともに，当初の計画に沿って，この蓄熱材を用いる新たな高伝熱性を有するフィン型蓄熱器の設計を行う．併せて金属多孔体担持型蓄熱材使用の蓄熱器に関してもその設計のための反応特性の基礎資料を実験的に採取する． また，前年度に新たに提案した回転型蓄熱器の有効性に関しても引続き広範な実験条件下での熱出力特性評価を行う．
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| Causes of Carryover |
実験室規模の小回転型蓄熱器の水和反応速度の測定を行っている．しかし，本測定では水位変化量の測定誤差が大きく，データの信頼性に問題が生じている．これを解決するためにはこれまでの容積を上回る蓄熱器の使用が欠かせない．同時に，改良型大容量型回転蓄熱器相当の定格水蒸気供給発生を可能とする改良型蒸発器の確保が必要になり，現在これらの試作器の設計をほぼ終えているが，残余の研究費ではこれらの試作費を賄うことはできない．そのため，次年度研究費と合わせてこれらの改良型機器の試作を行う．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
改良型大容量型回転蓄熱器および改良型蒸発器を試作し，本器による水和反応速度の精密測定を行う．
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