Realization of high-efficiency and environment friendly cooling device using elastocaloric effect

利用弹热效应实现高效环保冷却装置

• 批准号: 22KF0026
• 负责人: 小宮 敦樹
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0026/
• 关键词: 弾性熱量効果; 冷却機構; 弾性体; 熱交換

本研究では，弾性熱量効果を用いたエネルギーの有効利用が可能な冷却機器の実現を目指すことを目的としている．研究2年目の本年度は，弾性体と作動流体間の熱交換システム伝熱モデルを構築し，マルチチューブにおける弾性熱量効果実験をパラメトリックに行った．具体的なパラメータとしては，弾性体伸長率，弾性体の伸縮周期，応力負荷量，作動流体の流速，流体使用率，周囲温度および弾性体の並列本数である．また，並行して弾性体の耐性試験も実施した．熱交換システムの伝熱モデルに関しては，研究初年度に「弾性体」と「作動流体」を評価し，本年度は評価した内容から弾性体はラテックス（天然ゴム）の物性を用い，また作動流体は「水」を用いることとした．これは水の熱容量が他の作動流体に比して大きく，本研究で提案する熱交換系では効率的な熱の輸送が可能となるからである．これらの素材を用いて伝熱モデルを構築し，モデルによる数値シミュレーションの結果，弾性体の伸長率は4-6倍程度，伸縮周期は0.1Hz，また作動流体の使用率は100%，つまり初期の内包流体を全て用いることで最大の効率を得られることが明らかとなった．この運転条件を基に，シングルおよびマルチチューブでの性能実験を実施した．性能評価には2つの熱交換器を用い，高温側および低温側に運ばれてくる流体温度の差から効率を算出した．その結果，提案した運転条件による試験では，1.5W程度（1kgの弾性体を用いた場合は、140W/kg）の出力が期待できることが分かった．これを成績係数に置き換えると5程度となり，現行の冷凍機器とほぼ同等の性能を示すことが実験的に明らかとなった．本研究成果は国際学術雑誌Applied Thermal Engineeringに掲載され、同時に国内およびフランス国においてプレスリリースを行った．次年度以降は，更なる効率向上の運転条件を検討していく．

In this study, the results of this study show that it is possible to use a cooling machine to achieve the purpose of this study. the purpose of this study is to conduct a 2-year study on the exchange of fluids between fluids in the current year. In this paper, the temperature of the body, the elongation rate of the body, the cycle of the body, the load, the flow rate of the operating fluid, the utilization rate of the fluid, the temperature of the body, the elongation rate of the body, the cycle of the body, the elongation rate of the body, the cycle period, the load, the flow rate of the operating fluid, the utilization rate of the fluid, the temperature of the body, the temperature, the temperature, At the same time, the tolerance test of the sex body will be carried out at the same time. In the first year, the "sex body" and "action fluid" will be studied, and the content of the current year will be on the list of physical properties. In this study, it is proposed that the temperature of the system is higher than that of the system. In this study, it is proposed that the temperature of the system is higher than that of the system. In this study, it is proposed that the temperature of the system may be higher than that of the system. In this study, it is proposed that the growth rate of the body is 4-6 times higher than that of the material. During the extension cycle, the operating fluid utilization rate is 100%. At the beginning of the cycle, the full use rate of the included fluid in the early stage of the cycle is determined by the maximum operating rate of the 0.1Hz. This is the basis of the operating conditions, and the performance performance is not affected. The performance of the device is used. High temperature temperature, low temperature temperature, temperature difference, temperature, temperature The performance of the cooling machine shows that the performance of the machine is the same as that of the machine. The results of this study are related to the international academic journal Applied Thermal Engineering. At the same time, there is a significant increase in the performance of international academic journals. At the same time, there is a significant increase in the performance of international academic journals.

项目成果

Heat exchange in caloric regenerators: from CFD preliminary analysis to cooling applications

热量再生器中的热交换：从 CFD 初步分析到冷却应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Giulia Lombardi;Gael Sebald;Atsuki Komiya;Sze Xuen Way;Gildas Coativy;Jacques Jay
• 通讯作者: Jacques Jay

High-performance polymer-based regenerative elastocaloric cooler

• DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2023.120016
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Applied Thermal Engineering
• 影响因子: 6.4
• 作者: G. Sebald;G. Lombardi;G. Coativy;J. Jay;L. Lebrun;A. Komiya

Elastocaloric rubber based system for new refrigeration solutions

用于新制冷解决方案的弹性热橡胶系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Gael Sebald;Giulia Lombardi;Atsuki Komiya;Gildas Coativy;Jacques Jay and Laurent Lebrun
• 通讯作者: Jacques Jay and Laurent Lebrun

Evaluation of the heat transfer performance of working fluid in Elastocaloric Cooling Devices

弹性热冷却装置中工作流体的传热性能评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Sze Xuen Way;Giulia Lombardi;Gael Sebald;Yuki Kanda and Atsuki Komiya
• 通讯作者: Yuki Kanda and Atsuki Komiya