期刊,日本冷凍空調学会年次大会講演論文集 2021年2021卷期_国家学术搜索

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期刊信息/Journal information

日本冷凍空調学会年次大会講演論文集

日本冷凍空調学会

主办单位：日本冷凍空調学会

国际刊号：0285-6867

日本冷凍空調学会年次大会講演論文集/Journal 日本冷凍空調学会年次大会講演論文集

正式出版

收录年代

2021 卷

Volume 2021,

分子動力学法を用いた凍結濃縮現象に関する研究

大河誠司江口祐輔寳積勉

6页

查看更多>>摘要：氷蓄熱システムには温度変化が少なく蓄熱量の多い潜熱材が用いられる．冷凍食品や薬品の保存や運搬に繰り返し利用され，保冷材と呼ばれ，一般家庭にも広く普及している．保冷材の成分は，潜熱量の多い水の他，融点を下げるために添加される塩化ナトリウム，容器が破損した際に保冷材が飛び散ることを防ぐためのゲル化剤などが挙げられる．このゲル化剤には様々な種類のCMCやそれらを繋げる目的の架橋剤などがある．しかし，保冷材を繰り返し凝固融解させると保冷材の内容液に凍結濃縮による濃度の偏りができ，性能が劣化してしまうことが課題となっている．そこで著者らの一部は，CMC及びカリミョウバンの添加量を増加させることで，濃度分布が抑制できること，また逆に，一定以上のカリミョウバンを添加した際には，複数回凍結融解を繰り返すことで，濃度分布の増加，粘度の増加，溶液の乳白色化などの影響が現れることを確認している．溶液の乳白色化はゲル化剤の脆弱化による高分子の破断が原因と思われるが，分子サイズが小さくなったことで凍結濃縮が起きやすくなるのか，逆に玉状のように巨大化することで起きやすくなるのかは不明である．凍結濃縮を抑止できれば保冷材の寿命の延長や，より効率的な保冷材の冷却が可能となり，ランニングコストおよび環境負荷の低減が期待できる．しかしながら，実験的な方法で水溶液内の氷の結晶成長の観察や溶質との関係，保冷材の劣化のメカニズムを解明することは，大変困難である．そこで本研究では，まず基礎研究として分子動力学法を用い，分子レベルでのミクロな範囲での観察を行うことにより，劣化のメカニズムの解明及び抑制方法の提示を目的とする．具体的には，スラブ状の氷板と水の固液共存状態を作成し，液中にイオンを配置することで水溶液をモデル化し，融点以下の一定温度·過冷却状態下で水溶液の凍結シミュレーションを再現する凝固時の水分子やイオンの挙動を観察することにより，分子レベルでの凍結濃縮現象のメカニズムを考察する．

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車載向け長期蓄熱モジュールの開発

椎健太郎仲村達也尾崎隆一

6页

查看更多>>摘要：現在，我が国において，6割以上にも及ぶ一次エネルギーが有効利用できず，未利用熱エネルギーとして廃棄されている．車，住宅等幅広い分野における未利用熱エネルギーをより有効活用するためには，熱の利用時間や場所などの需給のミスマッチを解消する技術が必要となっている．このような社会課題から，熱を有効利用する技術として蓄熱技術の開発が進められている．これまで，飲料保温用の魔法瓶構造を利用した温水貯蔵による車載蓄熱モジュールが市場投入されたが，熱量を長時間維持できず，普及には至っていない．蓄熱技術は大きく，潜熱，顕熱，化学熱を利用するものに分類され，潜熱蓄熱は液体から固体への変化などの物質の結晶化に伴う熱を利用するため，温度変化を伴う顕熱蓄熱材に比べ，安定した熱温度を取り出せるという利点を有する．また，潜熱蓄熱材は，質量あたりの熱量が大きく，例えば0℃の氷を溶かす為に必要な熱量は，0℃の水を90℃に加熱する為に必要な熱量と同程度である．この潜熱蓄熱材の特徴を生かすためには，目的とする使用温度での蓄放熱性を司る結晶化現象の制御と，効率よく熱交換と貯蔵ができる構造が必要である．

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二次冷媒式冷却システムによる高鮮度冷蔵庫

細野隼章

3页

查看更多>>摘要：近年の世帯構成の変化，ライフスタイルの変化·多様化等により，野菜の用途別需要においては，加工·業務用比率が50%以上に増加しており，消費者が直接購入する家計消費用よりも多くなっている．加工·業務用の原料野菜に求められる特性として，「定時」「定量」「定価格」「定品質」があり，いかに鮮度を維持したまま貯蔵し，端境期等でも安定的に原料供給ができるかが重要になっている．その様な背景の中で，青果物の鮮度を一定期間維持する冷却技術が求められている．また，天然資源の有効活用及び地球温暖化ガス削減の観点においては，食品ロスの発生が世界的な問題となっており，コールドチェーン全体での食品ロス削減に対する積極的な取組みが求められている．現状では，各食品関連事業者において様々な対応が行われているが，青果物の鮮度を一定期間維持する冷却技術は食品ロス削減に大きく貢献できると考えられる．本稿では，青果物の鮮度維持を目的として開発した二次冷媒式冷却システムによる長期保管用冷蔵庫（高鮮度冷蔵庫）について，野菜加工工場への導入事例と鮮度維持効果の検証内容を紹介する．

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分子動力学計算によるR1123/CF_3I系二成分混合冷媒の熱物性予測

今井友暁三浦武大川原豪真奥村哲也...

6页

查看更多>>摘要：冷凍空調機器に封入されるフロン系冷媒は，地球温暖化係数が非常に高く，この係数が低い物質へと転換することが喫緊の課題となっている．2010年ころから家庭用エアコンに利用されているR32の地球温暖化係数（GWP）は675である．従来のR410Aの2800に比して大幅に低減されたものの依然高く，GWP150以下を目標として代替物質の探索がなされている．この候補物質の一つが，trifluoroethylene，R1123（GWP≒1）であるが，わずかな燃焼性や不均化のリスクを有しているため，安定な物質との混合が必要である．そこで，消炎効果のあるCF_3Iを混合することで，安全性を高めることが考えられている．しかしながら，R1123/CF_3I混合系の熱物性はまだ明らかになっておらず，この混合物質を採用した場合の冷凍空調機器の性能や状態を予測するための情報が不足している．本報告では，分子動力学シミュレーションを用い，まずHFO1123およびCF_3Iそれぞれの飽和密度，飽和圧力，ならびに表面張力を予測し，測定結果と比較を行って予測精度を確認する．次いで、R1123/CF_3I（47/53mass%）の表面張力測定結果とシミュレーション結果の比較を行い，混合した場合の飽和密度および相平衡状態の計算結果について分析を行う．

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C222 快適ノンストップ暧房技術を搭載した寒冷地向けルームエアコンの開発

石村尚平佐藤雅一竹中直史渡辺和也...

6页

查看更多>>摘要：近年，低外気温でも高温の温風吹出しを実現した寒冷地仕様の暖房強化ルームエアコンが普及しつつある．一方で，室外機で熱を採取するときに外気を冷却するため，空気中の水蒸気が凝縮し，室外熱交換器に霜として付着する．この状態で暖房を継続すると，霜が成長して室外熱交換器の風路を閉塞し，外気から熱を採取できなくなるため，定期的な霜取りが必要となる．霜取り時には室内の暖房が停止し，室温が低下するため，特に外気温度が低い寒冷地では，室温低下による快適性の悪化が課題であった．霜取り中に室内の暖房停止を回避する技術として，室外機に2つのホットガスバイパス弁を設置した冷媒回路とその冷媒制御技術が実用化されている．室外熱交換器を並列に2分割し，一方の熱交換器で暖房運転し，他方に圧縮機から吐出される高温低圧のガス冷媒を流入させて霜取りする．Jangらによると，この方式によるノンストップ暖房は，外気温2℃で，霜取り中の暖房能力は暖房運転時の約50%であり，外気温が低下するにしたがって暖房能力が低下することが報告されている．

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フロン対策に関するNEDOの研究開発について

佐野亨

43页

查看更多>>摘要：モントリオール議定書キガリ改正のHFC削減達成目標やパリ協定のHFC排出削減目標の達成に向けて、引き続きグリーン冷媒を含む次世代冷媒の基本特性評価及び安全性·リスク評価手法、適用機器の開発を推進する。2050年カーボンニュートラルの達成に向けて、HFCを始めとするフロン類においてもより一層の排出量削減対策が急務。「パリ協定に基づく成長戦略としての長期戦略」において謳われている「グリーン冷媒及びそれを用いた機器技術の開発·導入の推進」等をより加速していく。

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C343 食品工場の洗浄用温水供給設備におけるヒートポンプ適用事例

阿部仁志二宮達小嶋真輔

4页

查看更多>>摘要：現在稼働している温水供給設備の多くは，ボイラーなど化石燃料を燃焼させて温水を製造しており，その様な設懂の熱源をボイラーからヒートポンプに置き換えることで，1次エネルギー消費量およびCO_2排出量を大幅に削減できる可能性がある．本報告では，LPG温水ボイラー（以下，温水ボイラー）を熱源としていた食品工場の洗浄用温水供給設備にヒートポンプを追加導入し，給水システム等も含めた総合的な運用システムの最適化を図ることで経済的な負担を抑えつつ，大きな環境負荷低減効果を得た事例を紹介する．

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示差毛管上昇法によるR1123/CF_3I系2成分混合冷媒の表面張力測定

沼館拓弥城島有基大坪佑真劉宇飛...

6页

查看更多>>摘要：地球温暖化の深刻化によって，冷凍空調機器等に使用される作動媒体は，地球温暖化係数（GWP）の低い冷媒への転換が急務となっている．2016年に承認されたモントリオール議定書に対するキガリ改正案では，先進国に対して2036年までにHFC（hydrofluorocarbon）系冷媒の使用量を段階的に85%削減するという目標が設定されており，HFC系冷媒に代わる冷媒が不可欠である．そこで代替物質として有力な候補に挙がっている物質群がHFO（hydrofluoroorefin）系冷媒である．HFO系冷媒は，炭素の不飽和結合を有するため，大気寿命が非常に短くGWPが極めて低いという性質を持つ．その候補の一つが，HFO系冷媒のR1123（CF_3=CHF, trifluoroethylene）である．R1123は高温高圧下では自己分解反応が生じるため単体での使用は難しいが，比較的大きな潜熱と蒸気密度など，優れた熱力学的性質を有していることから，混合冷媒の構成要素として注目されている．混合冷媒の一成分として，GWPが低く消炎効果を持つCF_3I（trifluoroiodine）を混合させることによって自己分解反応を防ぐことができると期待されており，この混合系の熱物性評価が求められている．熱物性の一つである表面張力は，相変化過程の熱物質輸送を予測するうえで重要な因子であるが，2成分混合冷媒R1123/CF_3Iについての測定報告はまだない．本研究ではR1123/CF_3I（48/52mass%）の表面張力を示差毛管上昇法で測定し，推算した飽和密度を用いてデータ整理を行って，暫定的な温度相関式を提案する．次いで，提案する相関式とREFPROP10の予測値を比較し計算精度の検証を行うとともに，測定結果からParachor法を用い，液組成の計算精度の検証を行った．

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【基調講演】真空が凍って宇宙ができた: 素粒子加速器による挑戦

森俊則

7页

查看更多>>摘要：宇宙は約140億年前にビッグバンから生まれた素粒子を結びつけて宇宙を作る「相互作用·力」宇宙の「相転移」水の「相転移」ヒッグス粒子の発見LHC実驗（2012）加速器陽子同士をぶつける「ハドロンコライター」電子と陽電子をぶつける「電子コライダー」電子と陽電子が衝突·消滅して新粒子が生まれる素過程がそのまま観測できるヒッグス粒子の精密·詳細研究に最適新粒子·新現象の徹底探索が可能ただし高いエネルギーに行くのが「困難」．

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ノンフロン冷媒を使用したデータセンター向け空調方式の開発: Development of air conditioning system for data center using non-fluorocarbon refrigerant

蜂矢真弘轟孔一千葉正樹宮本善則...

6页

查看更多>>摘要：ノンフロン冷媒には、例えば二酸化炭素やアンモニアなどの自然冷媒があるが、毒性や可燃性などの安全性の面で課題があり、各冷媒メーカーもハイドロフルオロオレフィン類（HFOs）の開発を進めている。HFOsはC=C二重結合を有する特性上、GWPが小さくなるメリットがあるが、その一方でHFCsよりも蒸発潜熱が小さくなるデメリットがある。このため、ノンフロン冷媒を既存空調機に使用すると、冷却能力を得るのに必要な冷媒流量が増加し、これに伴って配管の圧力損失が増加する。この結果、冷却能力を維持するのに必要な圧縮比が大きくなり、圧縮機の消費電力が増加するので、実際には冷却能力を下げて使用することになる。従って、現状は冷却能力が3kW程度のカーエアコン用でR1234yf等が適用されるに留まっており、数十kW程度必要となるパッケージエアコン用では、R410A（GWP: 2090）やR32（GWP: 675）からの移行が停滞している。本稿では、世界中で目標に掲げているカーボンニュートラルの実現に向けて、データセンター向けのパッケージエアコン用にノンフロン冷媒を適用する方法を、シミュレーションを主体に検討した。

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