| 研究課題/領域番号 |
20K04302
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
小倉 裕直 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40253554)
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| 研究分担者 |
廣瀬 裕二 千葉大学, 大学院工学研究院, 助教 (60400991)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ケミカルヒートポンプ / 冷熱生成 / 蒸発平衡 / 蒸発速度 / 熱交換媒体 / 潜熱蓄熱媒体 / 太陽集熱 / 未利用熱駆動ケミカルヒートポンプ / 蒸発溶液 / 凝固温度降下 / 熱媒体 / 潜熱輸送 / 圧力損失 / 熱流体解析 / 凝固点降下 / 化学蓄熱 / 水溶液 / 蒸発 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
資源・エネルギー問題ならびに環境問題の観点から、化石燃料や電力等のエネルギーをほとんど用いない各種未利用熱駆動ケミカルヒートポンプの年中駆動可能な普及実用化を目指す。そのため本研究では、１．反応溶液の蒸発/凝縮速度や蒸発/凝縮平衡圧力特性が化学蓄・放熱速度にうまく適合していないことや、２．装置内外での熱交換媒体循環時のエネルギーロス等、すなわち反応材に比べて後回しにされてきた溶液に着目した性能向上を検討した。
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| 研究成果の概要 |
ケミカルヒートポンプ(CHP)の実用化に向け、-20℃以下の冷熱生成時の蒸発/凝縮溶液開発および100℃以上で熱回収促進が可能な熱交換媒体の開発を行った。
蒸発/凝縮溶液の開発では、ポリエチレングリコールをエチレングリコール水溶液に入れることで水蒸気圧を維持しつつ、凝固点を降下できた。さらに蒸発速度を検討し、228 Kにおいても蒸発律速とならない可能性を示した。熱交換媒体の開発では、融解潜熱が大きく、融点も高いエリスリトールをオレイルアルコールとともにオイルに混合した試料により、圧力損失や放熱ロスの増大を小さくしつつ、輸送可能エネルギー量やCHP装置における熱回収量を大幅に増やすことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ケミカルヒートポンプは、再生可能エネルギーである太陽エネルギーや各種工場廃熱等の未利用エネルギーを熱回収、熱交換、化学蓄・放熱さらに必要に応じて熱輸送を行うことにより、化石燃料や電力やガス等の他のエネルギーをもほとんど用いない熱リサイクル利用可能な独立型高効率未利用熱駆動冷凍・冷暖房・給湯システムの構築が可能である。各種ケミカルヒートポンプの反応材性能はほぼ実用化レベルに達していると考えているが、未だ高効率に駆動可能な普及実用化段階に至っていない要因の一つである作動溶液の課題を本研究で解決に近づける大きな学術的社会的意義があったと考える。
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