2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental Study on Application of Nano-Oil to Refrigeration Cycles
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16K06116
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
福田 充宏 静岡大学, 工学部, 教授 (70199222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本澤 政明 静岡大学, 工学部, 准教授 (50516185)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 冷凍サイクル / 潤滑油 / ナノ粒子 / ナノオイル / 磁性流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冷凍空調システムの高効率化に向けて，冷凍機油に粒径がナノオーダのナノ粒子を添加したナノオイルの利用が提案されている．本研究ではまず，冷凍機油に酸化銅もしくは酸化アルミのナノ粒子を添加してナノオイルを調製し，物性計測を行った．その結果，粒子の体積濃度が大きいほど，熱伝導率，粘度，比誘電率いずれにおいても増加が見られ，熱伝導率の変化はハミルトン・クローサの予測モデルに近く，粘度の変化はコーレの予測モデルに近かった．また，ナノオイル／冷媒混合物については，粒子の混合により冷媒溶解度が変化する影響が大きく，さらに検討が必要である．
ナノオイルを冷媒圧縮機に適用する場合には，圧縮機やサイクルにおいて流れが閉塞しないことが重要である．そこで，微小な隙間における流れに対して，分散性が保障されている市販の磁性流体を用いてその流動を検討した．その結果，粒子の大きさが隙間に対して約1000分の1程度にも関わらず，微小流路においてナノオイルによる閉塞現象が観測された．これは流路入口の急縮小流れにおいて粒子が衝突することで起こる粒子の凝集現象に起因すると考えられる．粒子濃度が小さいほど閉塞頻度は減少するが，粒子濃度が0.005vol%と非常に薄い濃度でも閉塞現象は観測された．流路隙間高さに関しては，20um，50umの時に閉塞が生じたが，隙間高さの小さい10umでは閉塞が生じず，流路隙間，粒子濃度，流速のパラメータのみでは整理しきれない特徴的な結果が得られた．
さらに，実際の圧縮機を想定したシール性能試験と摩擦試験をそれぞれ独立に行い，わずかであるがナノオイルの利用によるシール部における漏れの低減効果としゅう動部における摩擦低減効果を示した．多角形の酸化銅粒子に対して酸化アルミ粒子は球形に近い形状を持ち，酸化銅ナノオイルに対して酸化アルミナノオイルは，押付力が小さい条件でより小さい摩擦係数を示した．
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