| 研究課題/領域番号 |
21K03903
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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 | 福岡大学 |
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研究代表者 |
西山 貴史 福岡大学, 工学部, 助教 (80363381)
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| 研究分担者 |
高尾 幸来 福岡大学, 工学部, 教授 (50234688)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 次世代冷媒 / 低GWP冷媒 / 状態方程式 / 液相音速 / 液相密度 / 振動式密度計 / 密度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
液相音速というのは、液体状態の物質中を音が伝わる速度であり、温度によって値が変わる熱物性値の一種です。また、状態方程式というのは、理想気体の状態方程式PV=nRTが有名ですが、新規冷媒などの新しい物質が開発されると、その物質に最適化した式が必要となります。
高精度な液相音速値を得ることは、状態方程式の精度向上につながります。また、密度も同様に熱物性値です。本研究では、より高温域での高精度液相音速測定および液相音速・密度の同時計測の実現を目指します。
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| 研究実績の概要 |
近年の地球温暖化防止への関心・要求の高まりに伴い、地球温暖化係数の小さい低GWP冷媒の開発が求められ、その候補が数多く提案されている。そのような新規冷媒の性能評価、およびそれらを用いて動作するヒートポンプ機器の設計を行うには、それぞれの冷媒についての高精度な状態方程式が必要となる。状態方程式作成には、広範かつ高精度な熱物性値データが必要であり、液相音速についても多くの実測値が求められている。申請者らは、既存のR-1336mzz(Z)の状態方程式を基準とした圧力補正式を適用することで、構築した液相音速測定システムによる高精度測定を実現したが、100℃を超える領域への対応や、液相音速に加えて液相密度も得ることができれば、状態方程式に用いる熱物性値としての有用性が格段に向上する。当初は同時計測を検討していたが、冷媒使用量等の問題が明らかとなり、現在は音速・密度それぞれの計測を高精度で行うことを本研究の目的としている。
昨年度は、音速センサーの測定上限である125℃までの領域において高精度音速測定および液相密度測定システムの立ち上げまで完了している。今年度は主に振動管式密度計を用いた液相密度測定の高精度化に取り組み、これまで校正式作成に用いていた基準物質（高密度側：R1336mzz(Z)、低密度側：純水 の2物質）に加え、密度計の振動管内を真空状態としたときの値を校正基準として追加することによる精度向上を確認することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
液相密度測定の高精度化に取り組み、これまで校正式作成に用いていた2つの基準物質に加え、振動管内を真空状態としたときの値を校正基準として追加することによる精度向上を確認することができた。本研究では市販の装置を用いているが、この結果は大掛かりな自作装置を用いた従来研究とも比肩するレベルである。また、昨年度までに得られた液相音速の測定結果をまとめた論文が日本冷凍空調学会論文集に掲載され、成果の公開も含めて概ね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでは、熱物性（状態方程式）が既知の物質を測定して、本装置の有効性を検証してきたが、液相音速・液相密度ともに十分な精度で計測できることが確認できたので、今後は新たな状態方程式作成に役立つデータの取得を目指して、新規物質の液相音速・液相密度を測定する予定である。
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