太陽熱エネルギーの資源化に関する研究

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(i)太陽熱エネルギーの産業利用システムの性能の熱力学的限界を明らかにする目的でエクセルギー概念に基づく解析を展開した. そして, 平板型集熱器を用いるシステムによる動力発生は太陽光発電を凌駕することは困難で熱利用に限定すべきであること, 集熱の有効利用にとっては高効率のヒートポンプとの組合せは不可避であること, 等を照明した.(ii)高性能ヒートポンプの開発について, 非共沸混合冷媒R22+R114の凝縮と沸騰の伝熱特性を実験的に求め, ロレンツサイクルを実現させることは可能であること, 伝熱促進を工夫しなければ飛躍的なサイクル効率向上は望めないことを明かにし, 平均凝縮熱伝達係数については実験式を得た. (iii)吸収式ヒートポンプシステムの高効率化について, 水及びアンモニア系冷媒を用いた吸収サイクルに対しては, オクタノール, デカノールの微量添加による水蒸気吸収促進効果並びにマランゴニ対流の発生機構を明かにすると共に, 表面張力, 界面張力等に代表される物性値の把握から最適な表面活性剤の選択指針が得られた. アンモニア/水, LiBr三成分系吸収サイクルに対してはn-ヘプチルアルコールの添加がアンモニア系冷媒の吸収促進に著しく貢献することを見出した.(iv)乾燥空気の製造貯蔵に関しては, 塩化リチウム水溶液を吸収剤とした平板傾斜型開放式再生器について実験を行い, LiCl濃度35%まで再生可能なことがわかった. 濃縮されたLiCl溶液を蓄えておく蓄乾槽については, 温度成層過程と濃度成層過程の特性を求めた.(v)太陽熱利用蓄冷熱の産業及び建築物への利用に関連して, 水分蒸発と大気放射による自然冷却効果を利用した放熱パネルを試作し, このパネルを凝縮器として用いたヒートポンプシステムの効率の向上について実験データを得た.(vi)農産物及び食品の調製, 加工, 乾燥, 貯蔵等におけるヒートポンプ利用の可能性について概念設計を行い, その有効性を明かにした, また, 周年利用の多目的汎用型ヒートポンプシステムを開発し, 所期の機能・性能を有することを確認した.