2016 Fiscal Year Annual Research Report
Developlemt of innovative heat exchanger integrated with adsorbent
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15K14297
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
長野 克則 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80208032)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 吸着材 / 吸着式ヒートポンプ / 低温排熱 / メソポーラス / 熱交換器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
80度以下の低温排熱や太陽集熱器による温水を利用して、7～15度程度の冷水を取り出すことが出来る吸着式ヒートポンプ(AHP)が、省エネルギーの観点から注目されている。しかしAHPは高価であり、その中でも吸着材のコストダウンが求められている。本研究では、低価格で、水蒸気の吸放湿に対して安定性の高い天然メソポーラス材料である稚内層珪質頁岩(WSS)に塩化リチウム担持を施した複合体がAHPに適用出来ると着想し、吸着材の伝熱性能と水蒸気吸着速度を高めた熱交換器を開発する。
吸着材の熱伝導性改善のため、熱伝導率(λ)が900(W/mK)の炭素繊維(CF)と、230(W/mK)のアルミニウム繊維(alm)をそれぞれ吸着材に配合し、真空下での平板比較法によってλの測定を行った。その結果、繊維未配合吸着材のλは0.15 W/mKであったが、CFおよびalmを33wt%程度配合すると、1.5～2倍まで改善した。almを41wt%程度まで配合すると2.7倍程度であったが、CFの場合は5倍まで高くなる傾向が得られた。ただし、吸着材の低コスト化を考えると、CFは高価なため、33wt%のalmの配合を選択した。
次に20wt%LiCl担持WSSに接着剤としてアクリルバインダーを10%配合した塗液を試作するとともに、そこへalmを33wt%配合した吸着材を、小型のアルミニウム製熱交換機（150×115×1.6mm）に110gを充填した。再生―吸着のサイクル時間を8～16分まで変えて検討を行った結果、サイクル時間14分（吸着6分－予冷1分－吸着7分）において、吸着材重量、サイクル時間あたりの平均冷熱が0.43 W/kg、COP0.44の性能を得ることが出来た。
今後は大型の熱交換器に吸着材を充填した熱交換器を試作するとともに、1kW以上の性能が確保出来るAHP試験機を作成し、性能評価を進めていく。
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Research Products
(5 results)
