感温性有機・無機複合体ゲル/水蒸気系湿度スイング冷房システムの創製

373K以下の低温熱エネルギーは、利用されることなく環境中に殆ど捨てられているのが現状である。現在、廃棄されている低温熱エネルギーの総熱量は全排熱の90%以上を占めていると言われている。従って、低温で駆動可能な熱エネルギーシステムの構築は排熱利用の重要課題の一つである。本研究では、水を作動媒体とする吸着式湿度スイング冷房システムを提案している。本システムの性能を向上させるための要件は、(1)脱湿時(再生時)の温度レベルが333K以下であること、(2)水の吸・脱湿速度が速いこと、(3)水の吸湿容量が大きいこと、にある。本研究では、この新規な高性能吸湿材として感温性高分子ゲル/シリカゲル複合体の開発(平成15年度の成果)を行うと共に、この吸湿材を搭載した吸着式湿度スイング冷房システムを作製し、システムの性能を実験及びシミュレーション両面から評価した(平成16年度)。その成果は以下に示す通りである。(1)吸着塔/熱交換器型湿度スイング冷房システムを設計すると共にシステムを作製した。本冷房システムの性能試験を行ったところ、その性能は極めて良好であることを確認した。さらに、数理モデルを構築してシステムの性能をシミュレートした結果、除湿効果及び吸着塔内の吸湿量・温度の推移を精度良く記述し得ることを確認することができた。(2)感温性高分子ゲル/シリカゲル複合体を吸湿材として採用した結果、323Kレベルの低熱源を用いても吸湿材の再生をすみやかに行うことが可能であることが判明した。このような性能は、現在商品化されている吸湿材では得られなかったことから、本研究で得られた成果は低温廃熱を有効に利用できる高性能吸着式湿度スイング冷房システムの開発研究につながる。

373K以下の低温熱エネルギーは、利用されることなく環境中に殆ど捨てられているのが現状である。現在、廃棄されている低温熱エネルギーの総熱量は全排熱の90%以上を占めていると言われている。従って、低温で駆動可能な熱エネルギーシステムの構築は排熱利用の重要課題の一つである。本研究では、水を作動媒体とする吸着式湿度スイング冷房システムを提案している。本システムの性能を向上させるための要件は、(1)脱湿時(再生時)の温度レベルが333K以下であること、(2)水の吸・脱湿速度が速いこと、(3)水の吸湿容量が大きいこと、にある。本研究では、この新規な高性能吸湿材として感温性高分子ゲル/シリカゲル複合体の開発(平成15年度の成果)を行うと共に、この吸湿材を搭載した吸着式湿度スイング冷房システムを作製し、システムの性能を実験及びシミュレーション両面から評価した(平成16年度)。その成果は以下に示す通りである。(1)吸着塔/熱交換器型湿度スイング冷房システムを設計すると共にシステムを作製した。本冷房システムの性能試験を行ったところ、その性能は極めて良好であることを確認した。さらに、数理モデルを構築してシステムの性能をシミュレートした結果、除湿効果及び吸着塔内の吸湿量・温度の推移を精度良く記述し得ることを確認することができた。(2)感温性高分子ゲル/シリカゲル複合体を吸湿材として採用した結果、323Kレベルの低熱源を用いても吸湿材の再生をすみやかに行うことが可能であることが判明した。このような性能は、現在商品化されている吸湿材では得られなかったことから、本研究で得られた成果は低温廃熱を有効に利用できる高性能吸着式湿度スイング冷房システムの開発研究につながる。