日本冷凍空調学会論文集
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32 巻 , 3 号
選択された号の論文の20件中1~20を表示しています
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原著論文
  • 吉田 康孝, 長野 克則, 小山 昌喜, 戸草 健治
    32 巻 (2015) 3 号 p. 207-219
    公開日: 2016/09/30
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    低負荷において効率向上を図った圧縮機,蒸気圧縮方式と自然循環方式で共用出来る熱交換器,低負荷での不要な断続運転を防止する適応制御,低外気温度にて高効率運転が可能な自然循環方式とその運転制御を搭載したパッケージエアコンを開発し,効率を計測した.その結果,以下の結論を得た. <br>(ⅰ)環境試験室においては,年間効率が現状比1.51 倍であった. <br>(ⅱ)実使用においては,2012 年の外気温度条件で,札幌にある北海道大学の共同実験室で現状比1.58 倍,静岡にある日立アプライアンスのCAE ルームでは1.67 倍となった.<br> (ⅲ)実使用の計測データを平均的な外気温度に修正したところ,東京の標準的な事務所において現状比1.55 倍となる事が分かった.
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  • 福田 充宏, 安西 史弥, 本澤 政明, 柳沢 正
    32 巻 (2015) 3 号 p. 221-230
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルでは絞り損失が大きいため,膨張弁の代わりに膨張機を用いて効率改善を図る試みが検討されている.しかし,これまでに研究されている膨張機は大型のものが多く,自動販売機のような小型のサイクルには適用できない.本研究では流量5 kg/h 以下の小型のラジアルピストン型膨張機を開発し,その性能を検討するとともに,性能に大きな影響を及ぼすピストンシールの漏れと摩擦について検討した.その結果,開発したラジアルピストン型膨張機は流量5 kg/h 以下の小流量で運転可能であり,その全効率は約0.45~0.5 であった.また,よい性能を得るためには,まず漏れを抑えた上で摩擦損失を小さくできるピストンシールが必要であることが分かった.
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  • 坂内 正明, 宮崎 隆彦
    32 巻 (2015) 3 号 p. 231-240
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    本論文では,大学キャンパスにおける電力需要計測値を用いて,大学内の個別建物の需要特性を分析し,外気エンタルピーとの相関を用いて夏期の電力需要を予測する手法について検討した.年間の需要特性を調べた結果,冷暖房のための電力消費量が増加する夏期と冬期には,外気エンタルピーと電力消費量の間に相関関係が見られ,空調による変動成分と電力需要のベース負荷との区別が可能であることがわかった.また,理系,文系,医系,事務系の4 種類の建物について電力需要と外気エンタルピーとの関係を検討した結果,夏期の休暇期等学内の活動者数の変動も電力負荷に影響を及ぼすことが明らかとなった.ただし,全学の電力負荷は個別負荷の合成によって特異的な挙動は緩和されるため,外気エンタルピーのみを用いた単回帰分析でも良好な決定係数が得られた.
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  • 今村 駿斗, 宮崎 隆彦, イブラヒム エリシャリカウィ, ビデュットバラン シャハ, 小山 繁
    32 巻 (2015) 3 号 p. 241-253
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    吸着式冷凍システムの性能向上を目指して新規に開発した球状活性炭は,市販されている活性炭と比較して大きな吸着量を有していることが確認されている.そこで,球状活性炭を用いた吸着式冷凍システムの性能を予測するために,吸着熱交換器の伝熱特性の予測とそれに基づくシステムの動的性能解析を行った.シミュレーションの結果,球状活性炭とエタノールを用いた吸着式冷凍システムは,従来の粉体状活性炭を用いる場合と比較して,最適サイクルタイムにおけるCOP が12%向上する可能性があることがわかった.
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  • 唐 一展弋, 小笠原 悟司, 竹本 真紹, 金森 正樹, 石田 圭一, 遠藤 隆久
    32 巻 (2015) 3 号 p. 255-261
    公開日: 2016/09/30
    [早期公開] 公開日: 2015/05/31
    ジャーナル オープンアクセス
    本論文では,圧縮機運転中におけるモータ巻線とステータの間の浮遊静電容量と,その時その空間に存在する冷媒と潤滑油の平均的な比誘電率を推定する方法を提案する.提案法では,特別な実験装置やセンサを用いず,インバータエアコンの接地線に流れる漏れ電流波形から等価回路パラメータを同定し,さらに冷媒と潤滑油が封入されていない圧縮機用モータの浮遊静電容量との比較から比誘電率を求めて,これを実現している.そのため,この方法は圧縮機内部の状態と浮遊静電容量ならびに比誘電率との関係を検討することにも利用でき,これらの推定値はエアコン用圧縮機駆動システムの電磁妨害 (EMI)の検討や設計に有効である.
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  • 寳積 勉, 松竹 優樹, 大河 誠司
    32 巻 (2015) 3 号 p. 263-274
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    近年,排熱回収システムにおいて,顕熱蓄熱と比較して単位容量当たりの蓄熱容量が大きな潜熱蓄熱が実用的なシステムとして注目されている.特に酢酸ナトリウム水溶液は,過冷却時の安定性や高い蓄熱量が注目され,建材や給湯器に利用できる蓄熱材として応用研究がなされている.一方,過冷却状態の酢酸ナトリウム水溶液は,凝固開始時期・凝固開始位置の予測が困難であり,実用化への障害になっている.そこで本研究では,酢酸ナトリウム水溶液の過冷却能動制御に関して,電圧印加に着目し,比較的低過冷度の水溶液において電圧印加実験を行った.その結果,電圧印加が一定の効果を及ぼしていることを定量的に突き止め,かつ電圧印加による凝固現象のメカニズムについて考察した.
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  • 榎木 光治, 宮田 一司, 森 英夫
    32 巻 (2015) 3 号 p. 275-283
    公開日: 2016/09/30
    [早期公開] 公開日: 2015/07/31
    ジャーナル オープンアクセス
    著者らは,先に,微細円形流路内の沸騰熱伝達率について,強制対流蒸発と核沸騰の寄与に加え,新たに微細流路に特有の液膜熱伝導蒸発の寄与を考慮した精度の高い整理式を提案した.液膜熱伝導蒸発は,主にスラグ流における気体プラグ周囲の薄液膜を通した熱伝導による蒸発熱伝達である.しかしながら,近年広く用いられる比較的高圧の冷媒に対して整理式で用いた核沸騰整理式の予測精度が良くないこと,また,最近得た水平流の低流量のデータに対して整理式の予測精度が低いことが明らかになった.本研究では,この2 点について以前に提案した整理式を修正し,予測精度の改善を行った.新たに得られた整理式は,著者らのR 410A のデータのみならず,他研究者によるR 32R 1234yf およびH2O CO2 を含む広範囲のデータに対して,水平流の低流量の条件を含め,高い予測精度を示した.
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  • 田中 勝之
    32 巻 (2015) 3 号 p. 285-291
    公開日: 2016/09/30
    [早期公開] 公開日: 2015/07/31
    ジャーナル オープンアクセス
    HFE-7100 (C4F9OCH3, methoxy-nonafluorobutane)の飽和蒸気圧力と飽和液体密度を300 K~400 K において10 K 間隔で抽出法により測定した.得られた飽和蒸気圧力の範囲は,28~629 kPa,飽和液体密度の範囲は,1203~1516 kg‧m-3 であった.測定不確かさは,温度0.028 K,圧力0.4 kPa,密度0.7 kg‧m-3 と見積もった.測定結果を用いて,飽和蒸気圧力と飽和液体密度の相関式をそれぞれ作成したところ,飽和蒸気圧力については標準偏差が0.6 kPa 以内,飽和液体密度については標準偏差が0.4 kg‧m-3 以内で相関できた.
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  • 安田 龍介, 小澤 卓也, 吉田 篤正
    32 巻 (2015) 3 号 p. 293-307
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    2010 年夏季の大阪平野を中心とした約100 km 四方の領域を対象に,電気自動車の普及が光化学汚染と気温に与える影響について,数値モデルを用いた評価を行った.現行の全ての乗用車と軽自動車が内燃機関自動車から電気自動車に置き換わる場合(EV 化)を想定し,汚染物質と顕熱の排出量変化を既存の排出インベントリーを元にトップダウン的に推計した.電気自動車に対する追加電力需要は地域電力会社の発電所から供給されると仮定し,原子力発電所(Nuclear Power Plant, NPP)が稼働している場合と全停止している場合について調べた. オゾン汚染レベルと熱環境に対するEV 化の影響をそれぞれ閾値超過積算値によって評価した.NPP が稼働している場合,EV 化によりNOx, NMVOC, CO2 の排出量はいずれも減少し,地域内の汚染レベルは低下する.低下量は領域北側と東側で大きい.この傾向は海風経路と光化学レジームに関係している.地表近くの暑熱環境に対する緩和効果は非常に小さい. NPP が停止し火力発電により不足電力を代替する場合,NOx の地域排出量は大幅に増加し,NPP 稼働時に比べ汚染レベルは微増する.また,EV 化によりCO2 排出量は増加するものの,汚染レベルは現況ケースより低下する.
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  • 浅輪 貴史
    32 巻 (2015) 3 号 p. 309-315
    公開日: 2016/09/30
    [早期公開] 公開日: 2015/08/31
    ジャーナル オープンアクセス
    数値解析により,実在街区における建物からの空調排熱と対流顕熱の放出割合を明らかにした.解析システムは,屋外熱収支計算部,建物熱負荷計算部,空調用エネルギー計算部,人工排熱計算部により構成されている.12 階建の事務所ビルを対象に解析を行った結果,ガス焚吸収式冷温水発生機+冷却塔を使用する場合,空調排熱は潜熱分が大部分であるため,12 時の時点の大気顕熱負荷量には,対流顕熱が約8 割を占めた.熱源機器を空気熱源ヒートポンプチラーに変更した場合,トータルの大気顕熱負荷量が2 倍以上に増加し,空調排熱の顕熱分は対流顕熱の2 倍近くまで増加した.
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  • 竹林 英樹, 笠原 万起子, 田辺 慎吾, 髙山 眞
    32 巻 (2015) 3 号 p. 317-323
    公開日: 2016/09/30
    [早期公開] 公開日: 2015/08/31
    ジャーナル オープンアクセス
    冷却塔によるヒートアイランド対策効果について,冷却塔排熱の潜熱比に注目して,冷房負荷,気象条件との関係に基づき分析した.冷却塔を導入することで,①空調負荷が大きい場合(冷却塔定格値795kW の3/4 以上)には,ファンが稼働して潜熱交換量が増加するが,顕熱交換量も大きくなった. ②空調負荷が中程度の場合(定格値の3/4 程度)には,ファンが稼働してほぼ潜熱交換量のみで熱交換が行われた.③空調負荷が小さい場合(定格値の1/4~3/4)には,ファンが稼働して潜熱交換量が増加すると,潜熱比が100%を越える結果となった.空調負荷が小さい時に,冷却塔を稼動させ,強制的にファンも稼動させると,顕熱交換量が負値となり,より大きなヒートアイランド緩和効果が得られると考察された.
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  • 葛 隆生, 長野 克則, 中村 靖
    32 巻 (2015) 3 号 p. 325-334
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    冷却塔を併用したハイブリッド地中熱ヒートポンプシステムの設計・性能予測とコミッショニングを行うために,筆者らはシステムのシミュレーションツールを開発した.そして,このツールを用いて,北九州市の新しいオフィスビルに導入されたハイブリッド地中熱ヒートポンプシステムの性能を予測した.その結果,このシステムの冷房期間の期間成績係数(SPF)は5.4 と高い値になることがわかった.また,ツールを用いて地中熱交換器と冷却塔の接続方法や,冷却塔の運転方法を検討した.その結果,冷却塔を地中熱交換器の前に接続した場合に,システムは最も高いSPF を示すことが確認された.さらに,この場合において,ヒートポンプの一次側入口温度に応じて冷却塔の運転を行うことにより,更なるSPF の向上が可能であることがわかった.
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  • 葛 隆生, 長野 克則, 中村 靖
    32 巻 (2015) 3 号 p. 335-344
    公開日: 2016/09/30
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    本論文では,地下水流動存在下の地中熱交換器周囲温度を計算する手法を,深度毎に分割することで複層地盤に対応させた,地中熱交換器内部熱媒温度の計算モデルについて示した.また,計算モデルを応用して,熱応答試験時に得られる見かけ上の有効熱伝導率から,地下水流動の存在する層の全層に占める割合や地下水流速を推測する方法について検討した.結果より加熱時間50 h の熱応答試験で得られる見かけ上有効熱伝導率が4.5 W・m-1・K-1 を超えると,全層に対して25%以上の地層で300 m・ y-1 以上の地下水流動があることが示唆された.また,地下水流速が300 m・y-1 以上の地層が存在する地点での熱応答試験では,経過時間50 h から150 h における見かけ上有効熱伝導率の上昇率に対する,地下水流動の存在する層の全層に占める割合は,ほぼ一致することが確認できた.
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  • Salsuwanda SELAMAT, Akio MIYARA, Keishi KARIYA
    32 巻 (2015) 3 号 p. 345-351
    公開日: 2016/09/30
    [早期公開] 公開日: 2015/08/31
    ジャーナル オープンアクセス
    Horizontal ground heat exchanger in ground source heat pump systems is susceptible to ground surface variations thus affecting its thermal performance. However, this configuration is desirable due to low installation costs as it mainly involved burying pipes in shallow trenches. The optimization of horizontal ground heat exchanger was investigated by simulating a cross section of the ground containing a single unit of slinky-loops. The analysis shows that although trench depth increased by one third in vertical orientation, there was no significant improvement on thermal performance compared to horizontal orientation. Unless land area is limited then it is suggested that loops are installed in vertical orientation. When the material used as ground heat exchanger was copper pipe, heat exchange rate improved by 20% compared to conventional HDPE pipe. As expected, ground thermal resistance has a limiting effect on thermal performance although the pipe was changed to a material with thermal conductivity of over 800 times higher. The effect of distributing the flow into a group of loops in parallel was also examined. Thermal performance increases as more heat transfer area was provided in parallel loops. The spacing between adjacent loops was studied to elucidate heat interference in parallel loops operation.
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  • 渡辺 史, 田中 成吾, 榎木 光治, 秋澤 淳, 武居 俊孝
    32 巻 (2015) 3 号 p. 353-362
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    溶液輸送型吸収冷凍機(STA)は熱エネルギーを濃度差に転換し熱輸送するため,常温での熱輸送が可能となる.本研究では熱輸送距離10000 m,冷凍出力3517 kWの大規模なSTAを想定し,冷凍負荷が20 %減少した時の動的挙動をシミュレーションし,輸送配管の仕様が制御性および冷媒受液器に及ぼす影響の解析を行った.同条件の制御機構において,冷凍出力の動的挙動は輸送距離によらずほぼ同じ追従性を有する.強溶液輸送配管内の冷媒質量の増加は,冷媒受液器の冷媒を用いているため,配管内容積が大きいほど受液器の冷媒が減少し,溶液受液器の冷媒が増大する.よって,STAは従来の制御機構により冷凍出力を制御可能であるが,受液器体積や冷媒充填量の増加が必要となる.
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  • 高橋 郁也, 榎木 光治, 秋澤 淳, 窪川 清一, 吉江 建一, 米澤 泰夫
    32 巻 (2015) 3 号 p. 363-371
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    吸着冷凍機は低温排熱から冷熱を供給できることから,化石燃料削減やピーク電力負荷削減に有効である.吸着冷凍機の導入を促進するためには,本体の小型化と駆動温度のさらなる低温化が課題となっている.これらの課題を解決するために,本研究では,従来の二段型吸着冷凍サイクルに必要な4 つの反応器を1 つ減らした,3 ベッド二段型吸着冷凍サイクルに,アルミノフォスフェート型吸着材FAM (Functional Adsorbent Material)を用いて実験的研究を試みた.その結果,55 ℃の熱源を利用して冷凍能力0.6 kW 程度を出力する事ができた.このため,3 ベッド二段型吸着冷凍サイクルと2 種類のFAM のそれぞれの特徴を活かす事で,提案する二段型吸着冷凍サイクルが有効に動作する事を実証した.
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  • 小倉 裕直, 三上 弘文, 鈴木 彦司郎
    32 巻 (2015) 3 号 p. 373-379
    公開日: 2016/09/30
    [早期公開] 公開日: 2015/08/31
    ジャーナル オープンアクセス
    著者らは先に,走行中の冷凍車両の排ガス廃熱をケミカルヒートポンプに化学蓄熱し,アイドリングストップ時には蓄えられたエネルギーのみでコンテナ庫内に冷熱を放熱するエネルギーリサイクル利用システムを提案した.本報では,より低い冷凍温度レベルの長時間保冷を目標とし,まず蒸発/凝縮器用水溶液としてエチレングリコール水溶液の蒸気圧および反応平衡線の分析を行った.さらに,ケミカルヒートポンプモデル装置で,蒸発/凝縮器内エチレングリコール水溶液濃度を変えて反応挙動および冷熱生成能力の比較検討を行った.その結果,硫酸カルシウム系ケミカルヒートポンプ実験では,蒸発/凝縮器に50 wt%エチレングリコール水溶液封入により,蓄えられた熱のみで258 K以下の冷熱を約110 MJ/m3-CaSO4 以上にて12 時間以上生成可能なことが示された.
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  • Fauziah JERAI, Takahiko MIYAZAKI, Bidyut Baran SAHA, Shigeru KOYAMA
    32 巻 (2015) 3 号 p. 381-392
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    This paper presents theoretical and experimental investigation of an adsorption cooling system to predict the cycle performance of one bed adsorber based on the equilibrium condition. For this particular study, activated carbon-ethanol pair was chosen as the adsorbent-refrigerant pair because of a high adsorption capacity of activated carbons against ethanol. The experiment was conducted on five different pre-cooling and pre-heating settings. The experiments carried out were divided to two sections. First, the preliminary experiments were carried out on two extreme conditions. For the first extreme condition, the adsorption and desorption process were carried out without pre-cooling and pre-heating. Whilst for the second extreme condition, the adsorbent was pre-cooled and pre-heated until the adsorbent reach adsorption and desorption temperature. Then the experiments were carried out with three different time of pre-cooling/pre-heating time which was selected based on the preliminary experiments. The heat balance were analyzed critically and the optimum cycle time, namely the pre-cooling and pre-heating time for each adsorption and desorption process is discussed by identifying the suitable adsorbent pressure and temperature of the system.
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  • 桑田 和輝, 小林 敬幸, 布施 卓哉
    32 巻 (2015) 3 号 p. 393-402
    公開日: 2016/09/30
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    反応系として,SrCl2/NH3 系を用いた高出力・高密度蓄熱装置の開発を見据え,種々の検討を行った.充填層型反応器を用いて,熱源温度90 °C,気化器温度0 °C の条件で蓄・放熱サイクルが構築可能であることを実証し,反応材体積当たり1.1~1.3 kW/L の放熱速度を得た.また,放熱時の物質移動速度,化学反応速度,熱移動速度を個別に評価した結果,放熱速度に対して熱移動が律速過程であることを明らかにし,実際に層厚みの差が総括反応速度に及ぼす影響を確認した.そこで,熱移動抵抗を評価するため,SrCl2 充填層の有効熱伝導度を測定した結果,λeff=0.18 W/m/K であった.また,薄層充填層をモデル化して熱移動解析を行った結果,接触熱抵抗Rc =2.3×10-3 m2・K/W であると予測した.
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  • 窪田 光宏, 島田 直樹, 松田 仁樹, 黄 宏宇
    32 巻 (2015) 3 号 p. 403-410
    公開日: 2016/09/30
    ジャーナル 認証あり
    本研究ではマイクロ波加熱を用いた吸着材の再生操作によるデシカント調湿システムの高効率化を目指している.本報では水蒸気吸着特性の異なる3 種類のシリカゲルについて,マイクロ波照射下における粒子充填層の発熱特性および吸着水の脱着挙動に関する実験的基礎検討を行った.この結果,マイクロ波吸収・発熱特性はシリカゲル種により大きく異なり,シリカゲルRD が最も優れたマイクロ波吸収特性,初期脱着速度,平衡脱着率を示すことが確認された.さらに,シリカゲルRD では初期吸着量が大きくマイクロ波出力が小さいほど平衡脱着率が低下すること,マイクロ波出力の増大に伴い平衡脱着率が向上することが明らかになった
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