| 研究課題/領域番号 |
19K14887
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 名城大学 (2020)
豊橋技術科学大学 (2019) |
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研究代表者 |
川村 洋介 名城大学, 理工学部, 助教 (80783505)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | エジェクタ / 気液二相流 / 炭酸ガス / 冷凍サイクル / 衝撃波 / 二相流 / ヒートポンプ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
エアコンや給湯器などのヒートポンプ用冷媒として普及が進んでいる炭酸ガスは代替フロンに比べて使用圧力が高いことから省エネルギー化を推進するためには圧縮仕事の低減が最も重要である．本研究ではサイクル高効率化技術の一つで実用化済みの「二相流エジェクタ」に対し，「大きな圧力上昇効果をもつ二相流衝撃波」を利用した新型エジェクタの開発を目的とする．本開発の技術課題として「二相流衝撃波の発生位置の制御」と「エジェクタ混合部内の流動現象の定量化」に注目し，形状を変化させた試作エジェクタによる実験及び非定常数値解析から最適形状を見出し，サイクル運転領域全体でのエジェクタによる高い昇圧効果の安定的獲得を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では、炭酸ガス冷凍サイクルでの成績係数向上を目的に用いられるエジェクタに衝撃波による昇圧効果を利用した新型エジェクタの開発を目指した。実験では、衝撃波の発生に影響を与える形状因子を特定するために、試作された積層型エジェクタを炭酸ガスヒートポンプサイクルに組み込んで実験を行った。実験結果から、吸引流量なし状態において、混合部及びディフューザー部で約0.85MPaの圧力上昇を得ることができ、本エジェクタにおけるポテンシャルが確認できた。また、同入口条件下での理論計算結果にて約0.91MPaの圧力上昇が示されていることから、試作したエジェクタによって目的の性能が得られることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
実験より得られた昇圧量と理論計算結果が近しい値を示したことから、本研究にて製作したエジェクタの設計時に用いた断熱理論モデルが有効であることが明らかとなった。また、圧力計によって測定された静圧分布と熱電対によって測定された飽和温度を用いて算出された飽和圧力分布が概ね一致していることから、熱電対による飽和圧力測定の有効性が明らかとなった。
さらに、今回得られたエジェクタのポテンシャルが発揮された場合、理想的な従来型の膨張弁冷凍サイクルに比べて圧縮機仕事を約38.6%も削減できることから、冷凍空調機器のエネルギー消費削減に大きな期待を持てると考えられる。
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