2014 Fiscal Year Research-status Report
超臨界圧流体の吸着現象における熱的特性の解明とヒートポンプシステムへの応用
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25420163
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
宮崎 隆彦 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (70420289)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 吸着冷凍サイクル / 活性炭 / フロン系冷媒 / 吸着等温線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，2種類の活性炭（Maxsorb III，KOH6-PR）に対するフロン系冷媒R32の吸着等温線を測定した．磁気浮遊式天秤による高圧ガス吸着量測定装置を用いて，吸着温度30℃～150℃，冷媒ガス圧力3MPaまでの吸着量を測定した．R32の臨界温度は78℃であるので，80℃以上の吸着温度では，R32は超臨界状態で吸着している．活性炭の吸着特性を良く表す式として従来より用いられているToth式を使って測定データの近似を試みたが，相対圧0.6以上のデータを精度良く表現できないことがわかった．従来の研究でも活性炭によるR32の吸着量測定が行われているが，冷媒ガス圧力は1.0MPaまでであり，高圧での測定データが不十分であった．今後，広範囲の温度，圧力における吸着量を表現できるような吸着等温線近似式を作成する．
一方，活性炭によるR32の吸着現象を利用した応用技術の一つである吸着式冷凍機は，相対圧0.6以下で吸着と脱着を繰り返すことでヒートポンプとして動作をする．そこで，相対圧0.6までの測定データをToth式で近似し，吸着冷凍サイクルの理論性能を予測した．その結果，どちらのサイクルも冷媒蒸発温度が低下するほど理論COPが低下し，理論COPのピークをとる脱着温度が高くなった．また，すべての冷媒蒸発温度でKOH6-PRを用いたサイクルがMaxsorbⅢを用いたサイクルよりも理論COPが高くなっており，かつ，KOH6-PRはより低い脱着温度で最大理論COPをとるという結果が得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，フロン系冷媒であるR32について，臨界温度を含む広範囲の吸着等温線を測定できた．また，測定データを元に理論サイクルの性能予測を行った．
従来より用いられている吸着等温線予測式では，広範囲の冷媒ガス圧力における吸着量を精度良く表現できないことが明らかになったため，測定したデータの解析によって新たな吸着等温線予測式が必要であることが明らかとなった．H26年度の内容としては十分なデータを取得できたため，概ね順調に進展していると評価する．データ解析は次年度の課題とする．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定どおり，超臨界状態を含む平衡吸着量の測定を実施し，応用技術の可能性検討に必要なデータを取得することができた．また，熱的挙動を解析するための実験装置も構築し，データを取得中である．今後は，H26年度に取得したデータを用いて広範囲の温度・圧力に対応する吸着等温線予測式を作成するとともに，吸着発熱による吸着速度への影響を評価するための実験を継続し，吸着速度に関するデータ解析を行う．
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| Causes of Carryover |
磁気浮遊式天秤吸着量測定装置のメンテナンスおよび冷媒切り替え作業のため，H26年度に予定していた測定の一部がH27年度にかかることが予測された．そのため，購入予定であった消耗品（真空ガスケット）の購入をH27年度に回した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
磁気浮遊式天秤用の真空ガスケットを購入予定である．
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