一般化水素結合モデルに基づく強会合性流体の状態方程式：ＩＳＯ国際標準式への展開

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04338
• 研究機関: 九州産業大学
• 研究代表者: 赤坂 亮 九州産業大学, 理工学部, 教授 (60369121)
• 研究分担者: 粥川 洋平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (50371034) ; 東 之弘 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (90183095)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 状態方程式 / 冷媒 / 水素結合 / 飽和蒸気圧 / 密度 / 地球温暖化

研究実績の概要

2022年度においては，2021年度末に受理されたR1234yfおよびR1233zd(E)の国際標準状態方程式に関する論文が刊行された（E. W. Lemmon and R. Akasaka, IJT, 43(8), 119, 2022; R. Akasaka and E. W. Lemmon, JPCRD, 51(2), 023101, 2022)．これらの状態方程式を収録したISO 17584:2022（冷媒物性）も2022年8月に公開された．
また，これらの状態方程式の開発を通して得られた一般化水素結合モデルに改良を加え，R1224yd(Z)の状態方程式開発に適用した．この成果をまとめた論文を作成し，現在，米国標準技術研究所（NIST）において最終的な査読が行われている．査読完了後にIJT誌に投稿する予定である．
さらに，一般化水素結合モデルを適用したR1336mzz(E)およびR1132(E)の状態方程式も合わせて行った．前者についてはNISTでの検証が終了し，2022年度末に論文を公表した（R. Akasaka, M. L. Huber, L. D. Simoni, E. W. Lemmon, IJT, 44(4), 50, 2023）．後者の論文は2023年度中に作成し，投稿する予定である．
R1243zfの状態方程式開発も並行して進めている．この開発では，これまで用いられてきた一般化水素結合モデルを全面的に見直し，２相域の挙動や各項の相関関係が大幅に改善された新たなモデルが用いられている．この成果は，2023年9月にイタリアで開催される欧州熱物性会議（ECTP2023）で報告する予定である．

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

状態方程式開発における一般化水素結合モデルの汎用性は予想以上に高く，過去の開発よりも少ない実測値情報で短期間の開発を可能とした点で当初の計画以上に進展していると考える．実際，当初は予定していなかったR1224yd(Z)，R1336mzz(E)，R1132(E)，R1243zfなどの冷媒についても状態方程式の開発を行った．

今後の研究の推進方策

昨年度はコロナ禍の影響により，対面での国際会議等において研究成果を公表することができなかった．期間を延長した本年度は，5月の国際沸騰凝縮伝熱会議（エジンバラ）に参加し，本研究課題の成果を応用した熱伝達データベースを発表するとともに，状態方程式の利用者である伝熱工学分野の研究者から熱物性データに対する要望を聞き，今後の開発方針の参考とする予定である．
一方，これまでに開発した一般化水素結合モデルを超低温域（-50℃以下）に拡張し，超低温冷蔵向け冷媒R1132aの開発を行う．この研究課題は，2023年度科研費（基盤C，23K03722）に採択されている．

次年度使用額が生じた理由

2022年7月に研究成果の公表を予定していた国際会議（19th International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue, ウエストラファイエット, 米国）および研究協力者との対面打ち合わせ（ボルダー，米国）がいずれもオンライン開催となったことにより旅費の余剰が生じたため．研究成果の公表は2023年5月に開催される国際会議（国際沸騰凝縮伝熱会議，エジンバラ，イギリス）で行う予定である．研究協力者との対面打ち合わせは2023年秋頃を予定している．

研究成果

• [国際共同研究] 米国標準技術研究所（NIST）(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: 米国標準技術研究所（NIST）
• [国際共同研究] ルール大学ボーフム校(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ルール大学ボーフム校
• [国際共同研究] パドヴァ大学/イタリア計量研究所（INRiM）/イタリア学術会議（ITC-CNR）(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: パドヴァ大学/イタリア計量研究所（INRiM）/イタリア学術会議（ITC-CNR）
• [国際共同研究] 西安交通大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 西安交通大学
• [雑誌論文] A Helmholtz Energy Equation of State for trans-1,1,1,4,4,4-Hexafluoro-2-butene [R-1336mzz(E)] and an Auxiliary Extended Corresponding States Model for the Transport Properties (2023)
  • 著者名/発表者名: Akasaka Ryo、Huber Marcia L.、Simoni Luke D.、Lemmon Eric W.
  • 雑誌名: International Journal of Thermophysics 巻: 44(4) ページ: 50
  • DOI: 10.1007/s10765-022-03143-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vapor Pressure, (p, ρ, T) Behavior, Saturated Densities, and Surface Tension of trans-1,2-Dichloroethene [R1130(E)] (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Katsuyuki、Kondou Chieko、Fukuda Sho、Akasaka Ryo
  • 雑誌名: International Journal of Thermophysics 巻: 43(3) ページ: 69
  • DOI: 10.1007/s10765-022-02986-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] An International Standard Formulation for 2,3,3,3-Tetrafluoroprop-1-ene (R1234yf) Covering Temperatures from the Triple Point Temperature to 410?K and Pressures Up to 100?MPa (2022)
  • 著者名/発表者名: Lemmon Eric W.、Akasaka Ryo
  • 雑誌名: International Journal of Thermophysics 巻: 43(8) ページ: 119
  • DOI: 10.1007/s10765-022-03015-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An International Standard Formulation for <i>trans</i>-1-Chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-ene [R1233zd(E)] Covering Temperatures from the Triple-Point Temperature to 450?K and Pressures up to 100 MPa (2022)
  • 著者名/発表者名: Akasaka Ryo、Lemmon Eric W.
  • 雑誌名: Journal of Physical and Chemical Reference Data 巻: 51(2) ページ: 023101
  • DOI: 10.1063/5.0083026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vapor-Phase (p, ρ, T) Behavior of Difluoromethane (R32) + Trifluoroiodomethane (R13I1), Pentafluoroethane (R125) + R13I1, and R32 + R125 + R13I1 Mixtures: Experimental Measurements Based on the Isochoric Method and Verification with a Generalized Virial Equation of State (2022)
  • 著者名/発表者名: Akasaka Ryo、Kayukawa Yohei、Higashi Yukihiro
  • 雑誌名: International Journal of Thermophysics 巻: 43(10) ページ: 159
  • DOI: 10.1007/s10765-022-03080-3
  • 査読あり
• [学会発表] Current Status on the Development of Fundamental Equations of State for Low GWP Refrigerants (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryo Akasaka
  • 学会等名: Asian Conference on Refrigeration and Air-conditioning 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A Fundamental Equation of State for trans-1,1,1,4,4,4-Hexafluoro-2-butene [R1336mzz(E)] (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryo Akasaka, Luke D. Simoni, Eric. W. Lemmon
  • 学会等名: 19th International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue
  • 国際学会
• [学会発表] Application of the Universal ECS model to Property Calculations for trans-1,2-Dichloroethene [R1130(E)] (2022)
  • 著者名/発表者名: Sho Fukuda, Chieko Kondou, Ryo Akasaka, Katsuyuki Tanaka
  • 学会等名: The 13th Asian Thermophysical Properties Conference
  • 国際学会