北海道産天然多孔質材料を利用した人間生活環境の環境負荷低減技術に関する研究

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開発・試作した稚内層珪質頁岩を用いたデシカント吸着材フィルターについて、除湿性能評価、および数値解析(シミュレーション)による最適運転条件の検討を行った。はじめに担持させる塩化物の種類による除湿性能の比較、またローターの回転数を変化させながら想定外気条件を変化させた場合、通風量を変化させた場合、再生温度を変化させた場合についての外気潜熱負荷除去性能の評価を行った。その結果、回転数が大きいほど除湿量は増加する傾向にあるが、4rpm以上に回転数を高めると除湿量は再生温度に依存せずほぼ一定であることがわかった。0.5-1rpmの低回転時には、再生温度が1℃上がるごとに除湿量は0.12g/kg_DA増加する結果となった。1rpmの珪質頁岩ローターで潜熱を除去した後、交換効率90%の顕熱交換器を併用した場合、従来の冷却除湿と比べると冷房負荷を38%削減できる結果が得られた。さらに26℃の室内空気を加熱せずに再生側に通風させた場合の性能も同様に評価した結果、回転数が4rpm以上であれば外気の潜熱負荷が低減できていることがわかり、全熱交換器としての機能も見出した。次に開発したローターの吸放湿を再現する数値計算プログラムを熱物質同時移動現象モデルをもとに作成し、熱伝達係数および総括物質移動係数を実測から求め、回転数をパラメータとした関数としてプログラムに反映させ、実験結果の高い再現性を確認した。そのモデルを用いて導入空気条件や形状が除湿性能に与える影響を計算により明らかにした。その結果から最適形状を提案し、デシカント空調ユニットに適用した場合の除湿効果の算定を行った。東京に本提案デシカントユニットを導入する場合、夏季外気潜熱負荷を従来の冷却除湿方式の36%に削減できることを示した。