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2023 年度 実績報告書

次世代低GWP作動媒体による船舶機関の低温排熱回収熱交換器の熱設計および最適化

研究課題

研究課題/領域番号 20H02364
研究機関東京海洋大学

研究代表者

井上 順広  東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (80251677)

研究分担者 広瀬 正尚  鳥羽商船高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50824207)
渡邊 和英  海上保安大学校(海上保安国際研究センター), 海上保安国際研究センター, 准教授 (90811000)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード低GWP / ミニチャンネル / 熱交換器 / 排熱回収 / 蒸発 / 凝縮 / 伝熱性能 / 流動可視化
研究実績の概要

本研究は、船舶搭載機器のみならず民生用エネルギー消費の6割を占める冷凍空調・暖房給湯需要の高効率・省エネ化にも応用できる新規に開発された高温用作動媒体であるR1233zd、R1234ze、R1336mzz、R1224ydおよびそれら混合作動媒体のミニチャンネル熱交換器内の凝縮・蒸発伝熱特性および圧力損失、流動様式などの基礎特性を把握し、流路構成・形状の最適化の指針を得ることを目的としている。
研究最終年度である2023年度は、前年までの積層マイクロチャンネル熱交換器内の凝縮・蒸発伝熱特性および圧力損失、流動様式などの基礎特性を踏まえて流路形状の相違による性能評価と流動様相の可視化を行い、流路構成・形状の最適化の指針を示し、実験により検証した。また、従来熱交換器の細径伝熱管内のデータ取得を同様の代替冷媒で行い比較し、分担者の成果も含めた解析を行い積層型マイクロチャンネル熱交換器の優位性を実証し、排熱熱源を利用した実用上の可能性、流路形状の最適化の方向性を示した。
(分担者1)作動媒体R245faおよびその代替となる次世代低GWP作動媒体R1233zd,R1336mzz,R1224ydを用い, 高温ヒートポンプシステムに積層型マイクロチャン
ネル熱交換器を使用した性能解析から使用冷媒の優位性について示した。
(分担者2)比較基準の従来径管の流動可視化および代替冷媒の凝縮・蒸発実験を行った。また、細径曲がり部の流動様相、圧力損失について、可視化・計測を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Experiment on condensation heat transfer and pressure drop in layered microchannel heat exchangers2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki GOTO, Daisuke JIGE, Norihiro INOUE, Kentaro SAGAWA,
    • 雑誌名

      International Journal of Refrigeration

      巻: 152 ページ: 234-240

    • DOI

      10.1016/j.ijrefrig.2023.05.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development the correlation of condensation heat transfer for non-azeotropic refrigerant mixtures inside 4mm OD small-diameter microfin tubes2023

    • 著者名/発表者名
      Masataka HIROSE, Daisuke JIGE, Norihiro INOUE,
    • 雑誌名

      26th International Congress of Refrigeration

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.18462/iir.icr.2023.0418

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experiment on condensation performance and flow visualization in layered microchannel heat exchangers2023

    • 著者名/発表者名
      Norihiro INOUE, Tatsuki GOTO, Daisuke JIGE, Kentaro SAGAWA,
    • 雑誌名

      26th International Congress of Refrigeration

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.18462/iir.icr.2023.0854

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance analysis of high-temperature heat pump using low quality waste heat source from marine engines2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuhide WATANABE, Norihiro INOUE,
    • 雑誌名

      26th International Congress of Refrigeration

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.18462/iir.icr.2023.0693

    • 査読あり
  • [学会発表] 積層型マイクロチャンネル熱交換器の伝熱性能2024

    • 著者名/発表者名
      井上順広, 野口凌吾, 地下大輔, 佐川賢太郎,
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会 北海道支部 第58回学術講演会
  • [学会発表] Heat Transfer Performance of Layered Microchannel Heat Exchangers2024

    • 著者名/発表者名
      Norihiro INOUE
    • 学会等名
      ASHRAE Winter Conference, Chicago, UAS
    • 国際学会
  • [学会発表] R32の積層型マイクロチャンネル熱交換器における蒸発伝熱性能2023

    • 著者名/発表者名
      野口凌吾, 後藤樹, 地下大輔, 井上順広, 佐川賢太郎,
    • 学会等名
      第56回空気調和・冷凍連合講演会
  • [学会発表] 冷媒R1234ze(E)の4 mm内面溝付管内蒸発熱伝達特性2023

    • 著者名/発表者名
      田中大暉, 南知花, 広瀬正尚, 井上順広,
    • 学会等名
      第93回マリンエンジニアリング学術講演会
  • [学会発表] 積層型マイクロチャンネル熱交換器の蒸発伝熱性能に及ぼす流動方向の影響2023

    • 著者名/発表者名
      野口凌吾, 地下大輔, 井上順広, 佐川賢太郎,
    • 学会等名
      第93回マリンエンジニアリング学術講演会
  • [学会発表] 積層型マイクロチャンネル熱交換器の蒸発伝熱特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      野口凌吾, 地下大輔, 井上順広, 佐川賢太郎,
    • 学会等名
      日本冷凍空調学会2023年度年次大会

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公開日: 2024-12-25  

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