| 研究課題/領域番号 |
26289374
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
児玉 昭雄 金沢大学, 機械工学系, 教授 (30274690)
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| 研究分担者 |
汲田 幹夫 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (60262557)
山口 誠一 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (70454030)
齋藤 潔 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90287970)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 省エネルギー / 廃熱利用 / 環境技術 / 吸着 / デシカント |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，水蒸気吸着材ロータを要素とする吸着系エネルギーシステムの高度化と拡充を図り，低温排熱の利用促進に貢献することを最終目的とする．デシカントロータの設計・操作および機能拡大に際して，数値計算法は強力な開発ツールであるが，吸脱着速度に大きく影響する物質移動係数は，結局はフィッティングパラメータとなっている．本研究では，デシカントロータが，基材，バインダー，吸着材から成る複合体であることに留意して水蒸気移動機構を解明，物質移動係数の導出方法を明らかにし，数値計算結果の信頼性向上を目指している．
吸着剤内の水蒸気移動速度の決定要因として，細孔径分布に着目している．前年度は，デシカント除湿の除湿挙動に対する細孔径分布の影響を調べるため，各実験条件での除湿量，回転方向の温度，除湿量分布，ロータ内温度分布を測定，比較を行った．本年度は，細孔径分布が異なる複数のハニカム小片を所定の温度湿度の空気に曝し，その重量変化から吸脱着速度ひいては有効拡散係数を導くことを試みた．
吸着材は，①細孔を大径に振ったもの(Large)，②細孔のバランスが良いもの(Balance)，③細孔を小径に振ったもの(Small)の3つを対象とした．比較的大きな細孔を有する吸着材からの水蒸気脱着速度はサイクル時間と吸着材によって差異はあるものの，吸着よりも速い傾向にあることがわかった．このため，吸着時間を脱着時間よりも長くすることで，単位時間当たりの水蒸気吸着量は大きくできる．つまり，吸着材特性と吸脱着スイングの生じる吸着量域を考えながら，サイクル時間比を最適化することでデシカントロータの除湿性能を最大限に発揮できることになる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度時点で，吸脱着機構の解明には至っていないが，例えば，②Balanceからの水蒸気脱着は，脱着時間を過度に短くすると著しく遅くなり，これには吸脱着ヒステリシスの関与が推測されるなど，興味深い現象を見出すことができている．温湿度スイング条件を変更するなど，より詳細な検討によって，吸脱着ヒステリシスの発現要因を明確にできる可能性がある．デシカントロータでは，これまで吸脱着ヒステリシスと除湿挙動の関係が検討されていないことから，本研究の推進により新たな設計・操作指針の提供が期待できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
数学モデルには根拠に基づく的確な物質移動係数を与えなくてはならない．気相側１つと固相側３つの合計４つの拡散抵抗について，前年度研究成果に手がかりを見出しながら，拡散抵抗の組み合わせ方（並列あるいは直列）と重み付けを行う．試行錯誤的になるが実験と計算を繰り返して水蒸気移動機構の解明と数値計算の信頼性向上を達成する．そして，この数値計算ツールを活用して，デシカントロータを用いたエネルギーシステム（低温排熱の蓄熱・昇温操作など）の可能性を探り，実験実証する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
数値計算ツールの開発を担当する研究分担者（齋藤，山口）に，それぞれ次年度使用額が生じた．その主な理由は，計算用パソコンの更新を次年度に先送りにしたためである．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度には，計算速度向上のため，高スペックな計算用パソコンを購入し，研究推進を図る．
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