2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of ice thermal storage system combined with absorption refrigerator for utilization of low grade unutilized heat

Research Project

Project/Area Number	15K17986
Research Institution	Shinshu University
Principal Investigator	浅岡龍徳信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (30508247)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	未利用エネルギー / 吸収式冷凍機 / 吸着式冷凍機 / スラリー / 固液二相流 / 蓄熱 / 固液相変化
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題では，3つの課題（課題A：エネルギー供給の変動に対応した吸収剤の再生速度の制御手法の開発，課題B：氷の分離貯蔵のための氷スラリーの安定輸送・貯蔵手法の開発，課題Cシリカゲルの利用による連続運転手法の検討）について検討し，いずれの課題についても基礎的現象について明らかにすることに成功し，その成果は国内外の学会で発表した．課題Aについて，エタノール水溶液／LiBr系の吸収式冷凍機により，氷スラリーの生成が可能であることを示し，また，吸収剤の物性を実測により得ることで，定格運転時の最適な運転条件について明らかにした．課題Bについて，初年度の検討により，氷スラリーを長時間流動させ続けると，スラリー中の氷粒子の分布が不均一化し，それが管閉塞の原因となることを明らかにした．この現象を明らかにし管閉塞の発生を防ぐことで，氷スラリーの安定輸送・貯蔵が実現できる．そこで2年目以降の検討では，透明管を用いた氷スラリーの流動の観察実験を行い，氷粒子の堆積・閉塞の発生原因を明らかにした．課題Cについて，シリカゲルを用いた吸着式の冷凍システムが，課題Aの吸収式に比べ安定性に優れるという利点に着目し，吸着式冷凍システムについて検討した．エタノール水溶液／シリカゲル系の吸着式冷凍サイクルを想定して理論COPを算出し，課題Aの吸収式冷凍サイクルと同等の性能であることを示した．計算に必要な未知の物性値は独自の測定により得た．最終年度は課題Bと課題Cに取り組んだ．課題Bでは，管の絞り部分において氷粒子が堆積しやすいことを確認した．特筆すべき成果として，この氷の堆積の発生原因は，絞り部分での流動条件だけでなく，その上流における氷スラリーの流速分布の影響が大きいことを明らかにした．課題Cでは，本システムの効率面での優位性は，サイクルの動力源として低温の熱を使った場合に特に大きいことを明らかにした．