活性炭素繊維/エタノール系吸着式冷凍機の高性能化に関する研究

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近年環境問題が深刻化しており,新しいエネルギー資源の開発および未利用エネルギーの有効利用に関する技術革新が求められている.今回我々が提案した吸着式冷凍機は排熱,太陽熱等の低温度(50℃から70℃)レベルの未利用エネルギーを有効利用することが可能であり,環境問題の緩和策として大きな役割を果たすことが期待できる本研究は,これまで他の研究では殆んど用いられていない活性炭素繊維を吸着剤として使用した貴重な研究である.活性炭素繊維の熱・物質伝達特性がシステムに与える影響を解明することで,吸着剤としての妥当性を明らかにすることができ,吸着式冷凍システムの研究分野にとって新たな指針を提示できる.また,本研究により活性炭素繊維を用いた吸着式冷凍システムの基本特性,設計指針が新たに確立でき,今後の吸着式冷凍システムの発展が期待できる.活性炭素繊維/エタノール吸着系は,シリカゲル/水系と比較して,単位質量当たりの吸着量が大きく,作動圧力が高く,より低温駆動が可能と考えられる,本研究では,それらの吸着系を用いた小型かつ高性能な吸着冷凍システムの開発に資することを目的とした.その結果,以下に示すような知見が得られた.1.フィンチューブ型吸着器の最適設計指針を得るために,まず,吸着伝熱シミュレーションを行った.その結果,吸着器の最適化に関する指針が得られた,具体的には,チューブ径25.4mmのとき,フィン高さ約15mm,フィンピッチ約5mmとしたときに,吸着器性能が最大を示した.2.吸着性能に優れた二種の活性炭素繊維を選択し,それらの吸着等温線及び吸着剤充填層の有効熱伝導率の測定を行った.その結果,本研究で測定した活性炭素繊維(A-20,ユニチカ社)は,最大吸着量が約0.80kg/kg,有効熱伝導率が約0.04であった.3.吸着剤の質量に依存せず、ACF/エタノール吸着系システムは、1890秒で定常状態となる。