100W級ヒートポンプ試験器を制作し、反応度および熱出力を直接測定を行った。本系の反応雰囲気である高温、多湿、減圧下での研究は、従来は間接的に止まっていた。しかし本研究では反応度測定には耐熱性ロードセルを用いた重量法により、また熱出力には熱交換器を用いてそれぞれ直接的かつ連続的に測定することを可能にした。研究では反応器は縦340mm×横240mm×深さ50mmの平板皿型を用いた、これを試験室内にビーム型ロードセル下に吊るし、所定の反応温度、反応蒸気圧下にて試験を行った。反応時には重量変化、熱出力と同時に熱電対にて反応器内の各位置の温度分布を測定した。反応蒸気圧は反応速度に大きな影響を与えるため、熱出力に対して重要な関数になる。そこで実験では反応蒸気圧が31.2-70.1KPaの範囲で実験を行った。この圧力は飽和水蒸気温度の70-90℃に対応する。即ちこの飽和温度は利用できる熱源の温度に対応する、このため、本システムの適応温度を知る上でも重要な値であった。 実験の結果、400℃前後の温熱を蓄熱し、70-90℃の温熱を100-130℃前後に昇温・増熱し供給できることが明らかになった。また。熱出力は最高100W/Kgが達成され、初期2時間では50W/Kg以上の熱出力が発生することが確認された。これらの値は従来の蓄熱装置の値よるも数倍大きく本ヒートポンプが実用機として必要な熱出力性能を有していることを示した。 続いて反応層の反応変化を数値解法的に検討した。反応モデルを仮定し反応度、熱出力を計算し、実験値との比較を行った。計算に必要な反応粉体の伝熱系数等の伝熱系の物性値を別実験にて測定した。その結果、実験結果と良い一致が見られ、本実験の条件範囲を超えた領域での出力性能を検討することが可能となった。
|