2014 Fiscal Year Research-status Report
化学蓄熱を用いた太陽光熱利用高温蒸気生成システムの開発
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25420923
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中曽 浩一 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40363379)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 再生可能エネルギー / 熱工学 / 化学蓄熱 / ヒートポンプ / 伝熱促進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽光熱利用に適した構造を有する新規化学蓄熱ユニットの開発を目的として，本年度は，太陽光熱を利用した蓄熱に相当する吸着材再生に着目し，昨年度に作成した，吸着材再生時の充填層内の移動現象を予測するモデルを用いて，再生速度（蓄熱速度）に及ぼす熱伝導促進の効果について調査した．その結果，従来の通気再生に加え，積極的に外部から熱供給する系に対しては伝熱促進が効果的となり，その反面，従来の通気再生では，逆に再生速度が低下することがわかった．また，減圧条件での再生について検討したが，こちらも同様に，外部からの加熱が十分に行える条件でのみ再生が効果的となることがわかった．これは，現状の再生条件では，供給熱量が十分ではないことを示している．今後，積極的に外部から熱を取り入れる方策が必要で，熱交換面と粒子充填層間の接触熱抵抗低減も重要であることが示唆された．
粒子耐久性の検討では，蒸気生成中に吸着材粒子破損が進行することがわかったため，その原因について検討した．その結果，給水時に粒子内に浸透した水が，粒子内で発生する吸着熱により加熱あるいは，粒子と熱交換することで蒸発し，そのため粒子内の圧力が急激に上昇することによって，粒子が破損することがわかった．実際に蒸気生成を行う場合，供給した水との接触により，粒子の内外で蒸発が生じるため，破損抑制のためには，粒子表面で積極的に水を蒸発させ，粒子内での水の蒸発を抑制する必要があることが示唆された．さらに，粒子が一旦破損すると，それにより，粒子が崩壊していくことを確認した．そのため，蒸発時の粒子破損が抑制できれば，粒子の耐久性は大きく向上できるということがわかった．粒子破損を抑制できる給水条件・および，粒子の性状について検討した．
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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
本年度の検討によって，充填層を単に伝熱促進するだけではなく，外部から積極的に熱を取り込むために伝熱面積を拡大する必要があること，その際，粒子と伝熱面間の熱伝達を向上させる必要があることが示された．また，粒子の耐久性に関しては，粒子破損の要因を概ねとらえることができ，耐久性向上のための方策を提案することができた．なお，具体的な伝熱促進法については，情報収集を進め，現在検討中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の最終年度にあたるH27年度は，①具体的な粒子充填層内の伝熱促進法，粒子伝熱面間の熱伝達促進を検討する．また，②蓄熱温度を時間的に変動させた場合について，まずは，数値的に検討し，その際の温度応答，および，再生速度について考察を加える．また，③実際に装置を作製し，稼働させ，問題点などを洗い出す．④粒子耐久性の更なる検討を行う．
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