【研究分野】熱工学

【研究領域課題番号】20560179 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

「エネルギー効率化」 / 「省エネルギー」 / 「燃料電池」 / 「ヒートポンプ」 / 「廃熱利用」 / マイクロ管 / スラグ流 / 液膜厚さ / レーザー共焦点法 / キャピラリ数 / レイノルズ数 / 加速度 / 界面曲率 / エネルギー効率化 / 省エネルギー / 燃料電池 / ヒートポンプ / 廃熱利用

【研究成果の概要】

管径0.3～1.3mmの細径を用いて,液スラグ後方に生じるミクロンオーダーの非定常な薄液膜厚さをレーザー共焦点変位計を用いて測定した.液膜厚さに及ぼす断面形状,寸法,乾き度,慣性力,表面張力,粘性力等の影響を明らかにした.得られたデータを整理し,キャピラリー数Ca,ウェーバー数We,レイノルズ数等の無次元パラメータを用いた無次元液膜厚さの予測式を提案した.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】環境技術・環境材料

【研究領域課題番号】20681007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

省エネルギー技術 / 燃料電池 / プロトン伝導体 / 界面イオン伝導 / 電極反応 / 省エネルギー

【研究成果の概要】

リン酸系無機複合ガラス電解質を合成し、プロトン伝導特性について検討を行った。ガラス電解質内で生成した微粒子とガラス界面においてプロトン導電率の上昇効果が観測され、中温域(150-300℃)で作動可能な結晶-アモルファス界面を利用したイオン伝導体の設計指針を提案した。また、250℃近傍で作動する中温作動燃料電池を作製し、アルコール類(エタノール、エチレングリコールおよびグリセリン)の電極反応活性を検討したところ、白金触媒上での迅速な酸化反応の進行が観測され、その反応機構の詳細について明らかにした。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2008 - 2011

【配分額】21,840千円 (直接経費: 16,800千円、間接経費: 5,040千円)

【研究分野】熱工学

【研究領域課題番号】18560192 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エネルギー効率化 / 省エネルギー / 燃料電池 / ヒートポンプ / マイクロリアクター

【研究成果の概要】

マイクロチャネルに大流量の気液二相流を流した場合の液滴飛散限界を評価するために,三角断面および台形断面形状のマイクロチャネルを用い,液滴飛散限界の実験測定を行なった.水-空気系の実験に加え,フロリナート(FC-3283)-空気系の実験を用いて,溝形状,流路長さ,流量,乾き度をパラメータとした実験を行った.評価方法は,出口部での可視化を行うとともに,飛散した液滴を下流の気液分離器で捕獲し,その重量を測定することで液滴飛散限界を求めた.ここで,液滴飛散限界は,液相の1%以上が気相にエントレインされる最大流量と定義した.その結果,水およびフロリナートのいずれにおいても,片側の壁面が急拡大するバックステップ流れにおける液滴飛散限界は,液膜レイノルズ数,気相見かけ速度とチャネル幅で定義したウェーバー数,およびチャネル幅および流路長さで定義される修正ボンド数の関数となることがわかった.即ち,液膜レイノルズ数が小さい場合は,液滴飛散限界は比較的大きいウェーバー数で観察されるが,液膜レイノルズ数が増加するとともに,液滴飛散限界を与えるウェーバー数は減少した.また,滴適飛散限界を与えるウェーバー数の液膜レイノルズ数依存性は,ボンド数によって影響を受けることも明らかとなった.最終的に,溝幅と気相見かけ速度で定義されるウェーバー数と,縮流部液膜レイノルズ数および修正ボンド数を用いて,水-空気,フロリナートー空気系二相流における液滴飛散限界を無次元整理した.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,800千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 300千円)

【研究分野】建築環境・設備

【研究領域課題番号】18560576 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分散型電熱源 / コージェネレーション / 省エネルギー / 省エネライフスタイル / 燃料電池 / 環境調和型都市基盤整備・建築 / ユーザーインターフェース

【研究成果の概要】

本研究では、家庭用エネルギーの総合利用効率の向上を目的として、家庭用分散型電熱源機器の排熱利用と居住者のライフスタイルの影響に着目して検討を進めた。
まず、家庭用固体高分子形燃料電池CGS、家庭用固体酸化物形燃料電池CGS、家庭用ガスエンジンμCGSの3つのコージェネレーションシステムと家庭用自然冷媒(CO_2)HP給湯器について実運転状況を再現できる計算モデルを構築し、それを用いて個別分散型電熱源機器の地域別導入効果を算出した。検討の結果、給湯負荷が大きいほどCGSのエネルギー効率が高くなる傾向が見られた。
そこで排熱の有効利用のため、排熱利用機器と個別分散型電熱源機器とのコンビネーションシステムについて検討を進めた。ここでは夏季の排熱を利用するデシカント換気システムと冬季の排熱を利用する温水式床暖房とを対象とし、家庭用固体高分子形燃料電池CGSとを組み合わせた際の省エネルギー効果等について明らかにした。次に、さらなる総合エネルギー利用効率の向上、省エネルギーの実現のため、電力需要や給湯需要と密接な関わりのあるライフスタイルについて検討を進めた。まず、ライフスタイル調査を実施し、既往のライフスタイル調査の結果も活用して、複数世帯で1台の燃料電池CGSを共有する使い方を提案し、その導入効果を明らかにした。さらに、分散型電熱源機器が福岡市全体に普及した場合の系統電力の負荷平準化効果についても明らかにした。
最後に、多様な単身世帯のライフスタイルについての実態調査を行い、その生活パターンとエネルギー消費行動との関わりについて詳細に分析の上、分類・整理した。さらにライフスタイルからエネルギー消費量を推定する計算モデルを構築し、それを用いてライフスタイルに応じた有効な省エネルギー対策について検討した。最後に、これらの結果から、省エネライフスタイルへ誘導するためのフローチャートを作成した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,990千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 390千円)