| 研究課題/領域番号 |
22K18858
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
長野 方星 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10435810)
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| 研究分担者 |
渡邉 紀志 名古屋大学, 工学研究科, 特任講師 (60569979)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 冷凍機 / 拡散型吸収冷凍機 / 無電力駆動 / 熱制御 / 冷却 / 太陽熱利用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまで太陽熱入力により制約を受けていた宇宙機の熱設計において，太陽熱を積極的に利用する新たな熱制御方法を提案し，宇宙機熱設計の自由度を飛躍的に向上させることを提案する。具体的には，太陽熱を積極的に吸収し，得られる高温熱源から冷却熱源をパッシブ（電力を用いず，機械的要素もな）に作り出す冷却熱サイクルの原理を確立し，地上で実証することを研究目的とする。
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| 研究実績の概要 |
最終年度では，初年度に製作した電力などの動力源を一切用いず熱源のみで駆動するパッシブ冷凍機の検証用試験機を用いて，冷凍原理の検証及び独自に開発した物理モデルの高度化を目的に，作動流体の混合比（冷媒，吸収液，補助ガスとの混合比）や重力依存性を確認するための設置姿勢，バブルリフト効果により循環力を生み出す受熱部内の流路構造，冷媒と吸収液を分離させる気水分離器や補助ガスと冷媒を分離する吸収器形状など，放熱条件を含め冷凍性能に与える影響について実験による総合的な検証と予測モデルの妥当性確認(V&V)を行った．高さ570mm幅450mm奥行300mm程度から成る検証用冷凍試験機において，作動流体に冷媒としてアンモニア・吸収液として水（アンモニア水濃度30%）・補助ガスとしてヘリウム系を用いた場合には，中低温排熱(200℃以下)の温度条件下においても熱負荷200Wまで安定動作を確認するとともに冷却性能指数(入力熱源に対する冷却量)COPは0.1以上，外界温度25℃に対して冷却温度は氷点下を達成し，提案する予測モデルと概ね良好な一致を示した．
宇宙機熱制御に適用することを目的に，妥当性確認を行った本予測モデルを用いて，月面などの低重力下（地球の約1/6）での動作性能予測シミュレーションを実施した結果，動作可能であること確認するとともに，輸送距離増長のボトルネックとなる物理現象を解明し，小型軽量化や起動特性の向上，高性能化に向けた設計指針を得た．
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