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本研究は、冷凍システムを抜本的に改良し、エネルギー効率の極めて高い水素の液化や保持技術の実証・確立を目的としている。1.新たな冷凍サイクル試験装置 の構築 2.水素磁気冷凍用の新規磁性材料の開発と磁性体の水素化に対する検討 3.冷凍サイクルの熱解析を行った。
1.冷凍試験システムの構築:本年度は昨年度に引き続き磁気冷凍サイクル実証のための試験冷凍システムの試験を進めた。ソレノイド型マグネットとAMRの 往復動による磁場変化を基本構成とし、熱交換媒体はヘリウム外部圧縮機を利用してガスの流量調整範囲を大きくした。ベローを用いた軸シール等を用いた新方 式が十分な断熱性を持ち、円滑な稼働が可能なことを確認した。熱交換流体の制御機構を作成し、コンピュータコントロールの電磁弁による流体制御機構の運転を確率した。この試験から、熱交換流体の予冷熱交換器の高性能化に取り組んだ。この成果は特許出願予定である。最終的にAMRサイクルの安定動作確認ができサイクルの実証が達成された。現在、様々な種運転条件での冷凍出力測定を行いサイクルの最適化などに取り組んでいる。
2.新規磁性材料の開発、実用磁性体の特性評価:水素磁気冷凍用磁性材料として、希土類金属間化合物を中心に磁気熱量効果を評価し、有望な材料を開発してきた。今年度は特に、サイクル運転での使用に重要な物性である磁場中熱伝導率、磁場中電気伝導率、磁歪の測定と解析を進めた。これらの成果について、投稿した論文が掲載された。
3.冷凍サイクルの熱解析:AMRサイクルのシミュレーションコードを改良し、磁性体の周りに滞留する熱交換ガス、磁性体の熱伝導による損失などを取り込んだ解析を進めた。
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