| 研究概要 |
本研究では,80℃以下の温水で駆動できる吸着冷凍の高性能化を目指し,従来型の性能を上回る二段蒸発型吸着冷凍機の開発を目的とする。二段蒸発型吸着冷凍機は,3つの吸着器,2つの蒸発器,1つの凝縮器で構成される。蒸発器には,約7℃の蒸気圧で作動する低圧蒸発器と15度前後の蒸気圧で作動する高圧蒸発器とがあり,高圧蒸発器と低圧蒸発器を冷水が直列に流れることで二段階に冷却される。また,サイクルの2/3の時間が吸着過程であり,従来のサイクルよりも吸着濃度幅が拡大する。
本年度は,二段蒸発型吸着冷凍機のサイクルシミュレーションを行い,運転条件が冷凍能力および成績係数(COP)に与える影響を明らかにした。二段蒸発型と従来型の冷凍能力およびCOPを比較した結果,駆動熱源温度75℃の場合に二段蒸発型の冷凍能力は従来型の1.5倍,COPは1.7となることを示した。さらに,PSOと呼ばれる最適化手法とサイクルシミュレーションを統合し,吸着過程・脱着過程の切替時間の最適化を行い,二段蒸発型吸着冷凍機の冷凍能力が最大となる運転条件を明らかにした。
シミュレーションによる性能解析と合わせて,実験によるサイクルの実証を行った。一つの吸着器と二つの蒸発器を用いて二段蒸発型のサイクルを模擬的に実行する実験装置を製作し,周期的定常状態までサイクル運転を行った。同実験装置を用いて,従来型サイクル運転も行い性能を比較した。その結果,二段蒸発型吸着冷凍サイクルが実現可能であり従来型サイクルよりも冷凍能力,COPが増加することが確認できた。
今後は,3つの吸着器を用いて実機と同様のサイクル運転を行い,性能の検証および製品化に向けた課題の抽出を行う。
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