2015 Fiscal Year Annual Research Report
超臨界CO2ランキンサイクルを可能にするマイクロスクロールタービンの開発
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25550094
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
佐々木 壮一 長崎大学, 工学研究科, 助教 (00304965)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 朝彦 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (00284711)
馬越 孝道 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 准教授 (30232888)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | バイナリー発電 / スクロールタービン / 有機冷媒 / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自動車用スクロールコンプレッサーを小型ランキンサイクルのタービンとして応用することを検討した．このタービンは平成26年度の研究で用いられたロータリータービンの約15倍の出力を得ることができる．本実験の範囲では，被試験タービンの設計流量が毎分45L以上に設定されると，その作動点近傍での圧力比の特性が相似になった．設計流量でのタービン前後の差圧はその圧力比によって決定されるため，その圧力比は小型ランキンサイクルを設計する上で重要な因子となる．また，タービン出口側での冷媒物性値はその圧力よって支配されるために，小型ランキンサイクルの出力は凝縮器側の温度だけでは設計することができない．このタービンの機械効率は約30％であり，その効率は火力発電所で利用されるターボ型のタービンの一般的な効率よりも極めて低いことがわかった．ランキンサイクルの作動流体の検討では，R744(CO2)に加えて，現在の冷凍空調機械で主に使用されているR245fa，R134a,R32によるサイクルの熱力学的性能が熱物性データベースRefpropにより解析された．四種類の作動流体による熱力学サイクルの出力を解析した結果，R245faを作動流体としたランキンサイクルのポンプ動力が最も小さくなり，その作動流体による熱効率が最も高くなることを明らかにした．スクロールタービンを利用した小型ランキンサイクルの実現可能性を向上させるためには，有機冷媒による多段式のスクロールタービンにより圧力を回収することが必要になる．
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