2016 Fiscal Year Research-status Report
冷媒と潤滑油の混合物による流体機械の性能に基づく小型有機ランキンサイクルの開発
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16K00653
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
佐々木 壮一 長崎大学, 工学研究科, 助教 (00304965)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 朝彦 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (00284711)
馬越 孝道 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 教授 (30232888)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2020-03-31
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| Keywords | 再生可能エネルギー / 流体機械 / 排熱利用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒートポンプで採用されている凝縮器と蒸発器の熱交換性能を評価するための試験ループを開発した．この実験装置は，作動流体循環用のマグネットポンプ，流量計，熱交換器および恒温槽によって構成されている．熱交換器の温度は熱電対を介してデータロガーによって計測される．この熱交換器の実測値の伝熱係数を予測値と比較しながら，今後，熱交換器性能を評価する予定である．ギアポンプの実機性能を試験するための試験ループを開発した．この試験ループでは，タービン差圧が減圧弁によって再現されている．流量計にはオイル専用の流量計が採用されている．ポンプの消費電力は電力計によって計測される．R245faを作動流体とした場合，ポンプの試験流量は1.0L/min，タービン差圧は約520kPa必要であることが分かっている．ギアポンプの実測値の効率を計測した結果，この試験流量でのギアポンプの効率は約10%であることがわかった．作動流体をR245faとすれば，高温側と低温側の温度差は60Kになり，また蒸発器と凝縮器の差圧は744kPaになる．このとき，タービンの設計流量が45L/min，タービン効率0.3，ポンプ効率0.1，発電機効率0.95ならば，サイクル全体の出力は83Wとなる．しかし，スクロールタービンの試験結果に基づいてタービンの圧力比に2.4が与えられると，入口圧力892kPaに対して、出口圧力は371kPaとなり、タービンの差圧は521kPaに減圧される．このため，タービン前後の差圧は熱物性値に基づく差圧よりも減圧され，サイクル全体の出力は15Wまで減少する．スクロールタービンを用いて小出力有機ランキンサイクルを開発する場合には，タービンの圧力比をサイクルの設計条件として与える必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究課題が平成２８年度１０月に追加採択されたため，計画よりもやや遅れいる．研究は申請したスケジュールに沿って執行されている．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に基づいて，混合物によるタービン性能の試験装置を開発し，その流体力学的特性を評価する．これまでの研究では，空調機器で使用されているスクロールコンプレッサーをスクロールタービンとして転用していた．このタービンの効率を向上させることは，小出力有機ランキンサイクルの実現可能性の向上に貢献する．そこで，今年度からタービン効率の向上が期待できる小型ラジアルタービンの開発も並行して進める．
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| Causes of Carryover |
研究課題が平成２８年度１０月の追加採択されたため，研究計画に沿った執行ができなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２８年度４月から９月の研究計画に沿って，研究代表者および分担者の物品購入費，調査旅費などで執行する．
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