| 研究課題/領域番号 |
20H02364
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24020:船舶海洋工学関連
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| 研究機関 | 東京海洋大学 |
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研究代表者 |
井上 順広 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (80251677)
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| 研究分担者 |
広瀬 正尚 鳥羽商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50824207)
渡邊 和英 海上保安大学校(海上保安国際研究センター), 海上保安国際研究センター, 准教授 (90811000)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
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| キーワード | 熱交換器 / 低GWP / マイクロチャンネル / 細径 / 排熱回収 / 蒸発 / 凝縮 / 圧力損失 / ミニチャンネル / 伝熱性能 / 流動可視化 / ミニチャネル / 流動特性 / 伝熱 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
HFC系フロンから温暖化係数(GWP)の小さい次世代低GWP作動媒体の動力用、産業・家庭用冷凍空調機器等へ使用が地球温暖化防止のため必死の情勢となっている。本研究では、新規開発の高温用次世代媒体を船舶機関からの低温排熱を有効利用できる舶用バイナリー発電装置や高効率蒸気生成・給湯機器の作動媒体として使用するミニチャンネル熱交換器（同一能力でプレート式から容積を7分の1にできる）の設計開発、高性能化を目的とする。さらに、次世代媒体の凝縮・蒸発伝熱および圧力損失について流路構成・形状を変化させたミニチャンネル熱交換器を実験的に基本性能を検証し、流路構成・形状の最適化の指針を得る。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、排熱回収としての船舶搭載機器のみならず民生用エネルギー消費の6割を占める冷凍空調・暖房給湯需要の高効率・省エネ化にも応用できる積層マイクロチャンネル熱交換器で温暖化係数（GWP）の小さい純および混合作動媒体を対象として行った。
従来の作動媒体の平滑管・各種溝付管内の性能を基準値として、従来管における低GWP作動媒体の基礎特性を比較・把握した。また、異なる流路形状の積層マイクロチャンネル熱交換器でその流路形状の相違による伝熱性能と流動様相の可視化を行い、分担者の成果も含めた解析でこの熱交換器の優位性を実証し、排熱源を利用した実用上の可能性、流路形状の最適化の方向性を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
IMOで国際海運のカーボンニュートラルが求められ、モントリオール議定書/キガリ改定では温暖化係数(GWP)の小さい作動媒体への転換が動力用、産業・民生機器で求められている。そのためLNG、水素、アンモニア燃料の船舶機関が開発され、これら排ガスは低温腐食がなく、未利用低温域まで排熱回収でき、低温で沸騰する低GWP作動媒体が期待できる。
研究で船舶機関の省エネ・スペース化のため積層型マイクロチャンネル熱交換器で低GWP作動媒体の基礎特性を把握して高い伝熱性能、圧力損失を軽減する最適な流路構成・形状の指針は学術・理論的にも重要であり、海運におけるカーボンニュートラル達成に向けて社会的意義も大きい。
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