Highly Accurate Measurement and Molecular Dynamic Simulation on Capitally Constant for Environmentally Benign Next Generation Refrigerants

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K14603
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 近藤 智恵子 長崎大学, 工学研究科, 教授 (50752870)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 地球温暖化 / 表面張力 / フロンガス / 分子動力学シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

本年度はR1336mzz(E), R1123/R32　の測定を完了し，Ｒ1224yd(Z), R1123, R1336mzz(Z), R1336mzz(E) については学術論文としてその成果の公表を行った. Ｒ1123/Ｒ32は国際学会での発表にとどまったが、現在学術雑誌への投稿を準備中である。

一方分子シミュレーションでは、特に解析の精度向上に注力した。これまで使用してきたOPLS力場に加え、OPLS-AA/L やAmber General Force Fieldも新たに導入し比較を行った。また分子軌道法で求めた点電荷を導入した。量子化学計算により得られた分子表面電荷密度から、様々なプロトコルで各原子への点電荷割り当て、その値を用いて分子シミュレーションを実施したところ、気液飽和密度への影響は点電荷が最も大きく、相対的に10 ％以上の変化があることを確認した。しかしながら点電荷は、密度と飽和圧力や表面張力の相関に対してはそれほど大きな影響をもたらすことはなく、同時にLenard-Ｊonesパラメータの調整が必要であることも分かり、文献値を参考に炭素と水素のパラメータを変化させ、密度とともに圧力と表面張力が一致するよう調整を行った。本年度は、エチレンと、その派生物質であるフロンＲ1132ａ，Ｒ1123，そしてRaabeらが詳細に提案する力場を利用したＲ1234yfの計算を完了した。しかしながら水素原子の多いエチレン、およびR1132aの結果に、より顕著な測定値との乖離が見られた。　シミュレーションの結果については国内学会での発表1件、和文学術雑誌への投稿1件を完了し、成果の公表に努めた。現在は、国際学会での発表を予定している。

Research Products

• [Journal Article] 新規低GWP単一冷媒の表面張力およびParachorの温度依存性確認と相関式評価 (2020)
  • Author(s): 岩崎 俊、近藤 智恵子、東 之弘
  • Journal Title: 日本冷凍空調学会論文集 Volume: 1 Pages: 73-80
  • DOI: 10.11322/tjsrae.19-36TG_EM_OA
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 分子軌道‐分子動力学計算によるHFO1123の飽和密度および表面張力計算 (2020)
  • Author(s): 奥村哲也、近藤智恵子、干野浩平、岩崎俊
  • Journal Title: 日本冷凍空調学会論文集 Volume: 1 Pages: 81-88
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surface Tension and Parachor Measurement of Low-Global Warming Potential Working Fluid cis-1-Chloro-2,3,3,3-tetrafluoropropene (R1224yd(Z)) (2019)
  • Author(s): Kondou Chieko、Higashi Yukihiro、Iwasaki Shun
  • Journal Title: Journal of Chemical & Engineering Data Volume: 64 Pages: 5462-5468
  • DOI: 10.1021/acs.jced.9b00613
  • Peer Reviewed
• [Presentation] MD Simulation for Ethylene and the Derivative Low GWP Refrigerants R1123 and R1132a (2020)
  • Author(s): Okumura,T., Kondou, C., Hoshino, K., Iwasaki, S.
  • Organizer: 10th Asian Conference on Refrigeration and Air-conditioning ACRA2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 分子動力学法によるエチレンの表面張力の計算 (2019)
  • Author(s): 奥村哲也，干野浩平，近藤智恵子，林 秀千人
  • Organizer: 日本機械学会2019年度年次大会
• [Presentation] Surface Tension Measurement and Modeling Work for New Low GWP Working Fluids (2019)
  • Author(s): Kondou, C., Elabbadi, J., Houriez, C., Masella, M., Higashi, Y., Coquelet, C.,
  • Organizer: The 25th IIR International Congress of Refrigeration
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular Simulation for Surface Tension of New Low GWP Working Fluids (2019)
  • Author(s): Houriez, C., Masella, M., Kondou, C., Higashi, Y., Elabbadi, J., Coquelet, C.
  • Organizer: The 25th IIR International Congress of Refrigeration
  • Int'l Joint Research