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2023 年度 実績報告書

排熱ハ―べスティング過冷却型潜熱蓄熱マイクロカプセルスラリーの熱流動特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K03892
研究機関山形大学

研究代表者

赤松 正人  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (40315320)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード蓄熱マイクロカプセル / エリスリトール / 過冷却 / 放熱特性 / 有効粘度特性
研究実績の概要

日本は2020年,2050年までに温室効果ガスの排出量を実質ゼロにする,カーボンニュートラルを目指すことを国際的に宣言した.日本が温室効果ガスの排出を大幅に削減するためには,産業分野の排熱の回収とその有効利用は不可避なテーマである.現在,蓄熱により産業分野における低温未利用熱エネルギーを貯蔵・輸送して需要をマッチングさせるための様々な研究開発が進められている.このような状況下,幕田らは超音波ホモジナイザーを用いてコアがキシリトール,シェルがシアノアクリレートで構成される過冷却蓄熱を利用した糖アルコール蓄熱マイクロカプセルの開発に成功した.そして,過冷却解除による潜熱の放熱により分散液の温度上昇を観察した.その後,彼らはシリカ膜に覆われたエリスリトール蓄熱マイクロカプセル(以下ERMs)を開発し,物理的刺激によるERMsの過冷却解除で分散液が約7 K温度上昇したことを確認した.このように,固-液相変化の潜熱を利用して蓄放熱する相変化物質(以下PCM)は,マイクロカプセル化することで体積当たりの表面積が増加するため蓄放熱特性が促進される.さらに,PCMを含むマイクロカプセルを流体に分散させることで熱輸送媒体としての利用が期待できる.本研究では,幕田らの研究グループが開発したERMsをシリコーンオイル(KF-96-100cs)に分散させ,その分散液の熱流体特性を水熱量計蓄放熱測定システムと音叉振動式および回転粘度計測定システムを用いて検討した.この結果,本測定条件(質量分率 15 %,スターラーの回転子による物理的刺激 900 rpm,10分間)においてERMsに含まれていたエリスリトールの放熱量は,エリスリトール潜熱量の52.2%であることが示された.さらに,ERMs分散液の有効粘度はKF-96-100csシリコーンオイルの粘度の1.70倍であることが示された.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] 音叉振動式粘度計によって測定された室温におけるエリスリトール蓄熱マイクロカプセル分散液の有効粘度2024

    • 著者名/発表者名
      木田隆城,Balqis Hairudin,大屋大樹,幕田寿典,赤松正人
    • 学会等名
      第26回化学工学会学生発表会
  • [学会発表] 回転粘度計によって測定された室温におけるエリスリトール蓄熱マイクロカプセル分散液の有効粘度2024

    • 著者名/発表者名
      日比野文哉,野口直哉,幕田寿典,赤松正人
    • 学会等名
      第26回化学工学会学生発表会
  • [学会発表] 水熱量計によって測定されたエリスリトール蓄熱マイクロカプセル 分散液の放熱量2024

    • 著者名/発表者名
      吉川昂希,佐粧祐介,幕田寿典,赤松正人
    • 学会等名
      第26回化学工学会学生発表会
  • [学会発表] Measurements of effective viscosity of silica-covered erythritol microcapsule dispersions for thermal storage with a tuning-fork vibration viscometer2023

    • 著者名/発表者名
      Daiki Ohya, Ryuki Kida, Yusuke Seto, Toshinori Makuta, Masato Akamatsu
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Smart Systems Engineering 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Heat release amount of silica-covered erythritol microcapsule dispersions estimated by a water calorimeter2023

    • 著者名/発表者名
      Koki Yoshikawa, Yusuke Seto, Toshinori Makuta, Masato Akamatsu
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Smart Systems Engineering 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurements of effective viscosity of silica-covered erythritol microcapsule dispersions for thermal storage with a rotational viscometer2023

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Hibino, Naoya Noguti, Yusuke Seto, Toshinori Makuta, Masato Akamatsu
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Smart Systems Engineering 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] エリスリトール蓄熱マイクロカプセル分散液の熱流体特性2023

    • 著者名/発表者名
      大屋大樹,木田隆城,吉川昂希,幕田寿典,赤松正人
    • 学会等名
      The 44th Japan Symposium on Thermophysical Properties

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公開日: 2024-12-25  

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