2017 Fiscal Year Annual Research Report
Next generation latent heat storage technology using non-encapsulated PCM suitable for long term storage and transportation
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15K14296
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
沖中 憲之 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20250483)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 潜熱蓄熱 / PCM / ガラス化 / 熱輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
潜熱蓄熱材(Phase Change Material: PCM)は物質の固液相変化潜熱を利用し，高密度蓄熱，変動熱源の恒温熱源化が可能である。しかし，従来の潜熱蓄熱法は長期間の蓄熱・熱輸送が不可能であり，液体状態のPCMで蓄熱するため，PCMの漏出防止のためのカプセル化が必須であった。
一方，物質を液体状態から特定の冷却速度以上で急冷すると，過冷却状態を経て「ガラス状態」に転移する。ガラス状態は非晶質で，外部刺激等で意図せず解除されることはなく，物質によっては非常に長い期間(数年単位)ガラス状態を維持することができる。さらに，ガラス状態は，ガラス転移点以上に昇温することで，容易に解除でき，結晶化潜熱を放熱可能である。
本研究では，このガラス化現象を蓄熱に応用した潜熱蓄熱法を提案する。すなわち，液体PCMを急冷し，ガラス化させ，ガラス化＝疑似固体状態で蓄熱することで，次の革新的特徴を提供する。1) ガラス状態で長期間(数年単位)蓄熱が可能，2) ガラス転移点以上の熱を与えるのみで，必要な時・場所で(結晶化潜熱を)放熱可能，3) 「ガラス化＝疑似固体状態」なので，PCMのカプセル化が不要(カプセルフリー)で蓄熱，熱輸送が可能。
以上の利点を持つ，ガラス化利用型PCMを用いた熱輸送プロセスの設計について検討し，未利用率の高い高温排熱蓄熱・環境温度保持(輸送)・再生利用プロセスへの適用可能性を示した。しかし，排熱量の豊富な中温排熱蓄熱・環境温度保持(輸送)・再生利用のプロセスについては最適なPCMの発見に至らず，更なる探索が必要である。
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