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本研究は、自然エネルギー、特に太陽熱を吸着材の脱着プロセスの熱源として有効利用することで、省エネ性の高い温度湿度分離デシカント空調システムを提案し、その基盤材料、基盤材料を担持したデシカントロータの平衡吸脱着性能と吸脱着速度の実験測定とモデリングを行い、その結果を踏まえて夏季の冷房除湿、冬季の暖房加湿ができるデシカントサイクルの理論サイクル性能と実証実験を行った。
本研究は、太陽熱の有効利用を目的とし、比較的低い温度条件でも効率よく吸脱着でき、さらに平衡吸着量の大きいメソポーラス・シリカと高分子収着材を選んだ。その基本吸脱着特性の評価を行うために、重量法測定装置を開発し、吸脱着プロセスにおける吸湿ロータの重量変化を直接計測し、その吸脱着速度および飽和吸脱着量の気流温度、風速による変化を明らかにした。空気から吸着材表面までの対流熱伝達および物質移動、そして吸着内部の熱伝導、拡散をそれぞれモデリングすることで、広い温度、風速範囲におけるデシカントユニットの吸着・脱着の動特性を再現する手法を構築した。また、基盤材料をバインダで担持したロータの吸着量が素材に比べて約50％小さくなる結果から、デシカントサイクルを設計する際に、実ロータの吸着等温線の把握が必要であることを示した。
デシカント材の性能実験結果を踏まえて、太陽熱をデシカントロータの再生熱源としたデシカント空調システムのシミュレーションを行い、更にそのシステムのハード構成（デシカントロータの吸着/脱着面積比率、熱交換器のフィピッチ、圧縮比）の設計検討と最適化運転手法の検討を行った。2000年度の東京地域の気象データを用いて冷房期間中のエネルギー効率の評価を行うと、提案したシステムは従来のシステムに比べ約25％の省エネルギーが実現される。さらに、プロトタイプ試験機を設計、製作し、提案したサイクルの実運転性能の評価を行った。
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