2019 Fiscal Year Research-status Report
吸脱着交互運転により稼動する吸着式冷凍機の冷水出口温度一定化に関する研究
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18K04457
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
小金井 真 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (60555738)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 吸着式冷凍機 / 出力変動 / 出力一定化 / サイクルタイム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、出力である冷水温度が大きく変動する（4～5℃）吸着式冷凍機において、装置内部で冷却水流量等を変化させることにより、冷水温度の一定化をはかるロジックを実験とシミュレーションにより確立し、吸着式冷凍機の出力制御法を確立することである。
吸着式冷凍機の出力変動の要因は、吸脱着交互間欠運転に基づくもの（出力変動要因①）の他に、外気負荷変動によるもの（出力変動要因②）、建物熱負荷変動に基づくもの（出力変動要因③）がある。
30年度は、変動要因①に基づく出力変動の最小化に関する検討を行った。温水温度、冷却水温度、冷水入口温度は一定値とし、試作機実験によって冷水出口温度変動最小化のための冷却水量増減パターンを把握した。また、吸脱着シミュレーションによって冷水出口温度を一定化するための冷却水量増減パターンを理論的に検討し、理論値は実験値と概ね一致することを示した。
令和元年度は、変動要因②に基づく出力変動を最小化する実機運転方法を確立した。
実機運転時には外気条件に応じて、冷却水をつくる冷却塔の能力が変化し、冷却水温度に変動が生じる。そこで、冷却水温度に変動を与えて冷却水量のPID制御を行い、冷水出口温度一定化のためのPID制御の有効性を実験的に調べた。サイクルタイム(4分)内で1分または2分おきに1.0℃刻みで冷却水温度を変化させた場合、1.5℃刻みで冷却水温度を変化させた場合のいずれも、冷水出口温度の平均偏差は冷却水温度に変動を与えない場合とほぼ同等の値となることが分かった。その値は、いずれの条件でも0.26℃以下となり、一般空調において十分高精度な制御を実現できることが分かった。また、30年度、令和元年度に得られた実験結果、および30年度に構築したシミュレーションモデルに基づいて、年間シミュレーションを行うための準備を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
30年度は当初の予定通り、年度の主目的であった以下の項目について結果を出すことができた。
①試作機実験による冷水出口温度変動最小化のための冷却水量増減パターンの把握 ②吸脱着シミュレーションによる冷水出口温度および冷凍能力の変化特性の把握 ③上記①、②の比較・検討により、シミュレーション中のパラメータを補正
なお、シミュレーションで考慮できない容器、配管の熱容量による蓄熱の影響については実験値との偏差が出ることが予測されたが、その影響が極めて小さいことが実験的に明らかになったため、③については補正の必要が無いことが分かった。
令和元年度は当初の目的であった以下の①については結論が得られたが、②の年間最適運転法の検討については、その準備を行うに留まった。 ①冷却水温度などに変動を与えた場合の制御の追従性を確認し、高精度制御法を確立する。実機使用を想定して制御を行った場合の課題を抽出し、検討する。 ②LCEMによる年間最適運転法の検討
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| Strategy for Future Research Activity |
30年度に得られた理論解析結果および30年度、令和元年度に得られた実験結果に基づいて、気象条件に応じて変化する冷却水温度や温水温度を反映した年間シミュレーションを実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
電磁三方弁について調査し、応答性の高い電磁弁が見つかれば交換する可能性があったが、調査の結果、適当な製品が見つからなかったため、購入せず若干残額が生じた。
残額は、次年度の学会発表旅費の一部として使用する予定である。
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