Takaki, Sadao

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 氏     名 授 与 し た 学 位 専攻分野の名称 学 位 授 与 番 号 学位授与の日付 学位授与の要件  学位論文の題目 論 文 審 査 委 員 高木 貞男 博 士 工 学 博甲第３８９２号 平成２１年 ３月２５日 自然科学研究科 産業創成工学専攻 （学位規則第５条第１項該当） 収着剤ローターを使用したデシカント空調の高性能化に関する研究 准教授 堀部 明彦  教授 冨田 栄二  教授 柳瀬眞一郎  学位論文内容の要旨  本論文は，環境調和型機器として省エネルギーに優れ，環境へ与える負荷の少ないハイブリッド式デシカント空調システムの研究開発について記述している．本研究の目的は，収着剤を塗布したデシカントロータと汎用圧縮式冷凍機を連結した新方式の湿度調節システムを提案し実験機を製作し連続運転の安定性確認と加湿・除湿性能の検証および評価を行い，実機設計に必要な基礎データの取得およびシステム性能の解析を行うものである． 本研究で開発した実験装置は，一段目は圧縮式冷凍機により冷却除湿を行い，二段目でデシカントロータによる除湿を行う．ローターの再生熱源は圧縮式冷凍機の凝縮器排熱を使用する．本ローターに使用する吸着剤は岡山大学で開発された有機系高分子収着剤で，従来のシリカゲル等にくらべ低温再生能力および除湿量に優れている．本システムで加湿運転，除湿運転を行うためには，下記の性能が得られる必要がある． ①加湿運転：入口温度 22℃,50% 絶対湿度 0.0082kg/kg’の空気を 0.002kg/kg’以下まで除湿 ②除湿運転：入口温度 35℃,60% 絶対湿度 0.022kg/kg’の空気を 0.008kg/kg’以下まで除湿 実験の結果，上記の性能が得られ，本システムが冬期に室外の空気中から水分を取り込み，室内の加湿を行う加湿運転および夏期に室内の除湿を行なう除湿運転が可能であることを実証し，最適運転条件を求めた．つぎに，処理空気の温度・湿度，再生空気の温度・湿度による除湿性能への影響について，実験により本システムの動作特性を明らかにした．この結果，入口空気の状態変化に対して十分追従できる性能を有しており，さらに１時間当たりの除湿量は，従来の圧縮式冷凍機による冷却除湿に比べ大幅に優れていることが判明した．また，ローターの状態を解明するため，数値解析により様々な条件下で除湿性能が計算できることを示した．つぎに，収着剤ローターをさらに効率的に使用する方法として二重収着ローターを提案し，その基本特性について実験的に検討を行い，ローターで二回目の収着が行われていることを示し，二回目の除湿量はローターへ流入する空気の相対湿度が高いほど大きいことを明らかにした． このように，本論文で得られた研究結果は，今後，益々活発になる低温排熱駆動のデシカント機器やハイブリッド式デシカント空調機の実用開発に大きく貢献するものである．   論文審査結果の要旨  本論文は，環境調和型空調機器である吸湿剤等を用いたデシカント空調の新たなシステムについて検討したものである．本研究では，まず，一段目に圧縮式冷凍機を用い二段目に収着剤ローターを使用するハイブリッド型について実験・数値解析的研究を行った．このローターには，新規有機系高分子収着剤を塗布したものを使用しており，吸着量は従来品に比べて約 2 倍と大きく，さらに低温で再生が可能という特徴を有している．本収着剤ローターの使用により汎用圧縮式冷凍機の凝縮器の排熱が使用でき，外部から熱の供給を受けない単独運転が可能になる．さらに，一段目の冷却除湿により，相対湿度の高い空気をローターへ供給することにより高い除湿性能が得られる． 本研究では，収着剤ローターと冷凍機を連結するシステムの実験装置を作製し，冬期の加湿運転および夏期の除湿運転においての基本動作の確認およびシステムの基本特性に影響を与える諸因子を検討し，目標の性能への最適動作条件を明らかにしている．この結果，加湿運転モードでは，処理空気流量が 1.0m3/min 以下で目標とした絶対湿度 0.002kg/kg’以下の処理空気が得られ，加湿運転が可能なことを実証し，定格条件の除湿運転モードでは，処理空気量 1.9m3/min 以下で目標とした絶対湿度 0.008kg/kg’以下の処理空気が得られることを実証した．さらに各パラメータを変化することにより加湿運転特性および除湿運転特性について記述している．また，加湿運転，除湿運転において処理空気の温度および湿度の変化がシステムへ与える影響について明らかにするとともに，システム性能をＣＯＰおよび除湿効率により評価し，本システムの除湿効率が従来の圧縮式冷却除湿機に比較して大きいことを示した．さらに，高湿度条件におけるローターの物質伝達係数を，ローター単独の実験から得られた局所温度および湿度を数値解析結果に合わせる手法により明らかにした．また数値解析により，ローター内部の状態を再現した結果を示している． 次に，ローター単体体積当たりの収着効率をさらに高めるため，二重収着ローターを提案しローターの収着特性について実験により明らかにした．実験の結果，本装置は安定に動作ができ，ローターで二回目の収着が行われていることを示した． 以上の内容を審査の結果，新規性，有用性などを有し，工学的に有意義な研究と認め，学位を授与するに値するものであると判断する． 

収着剤ローターを使用したデシカント空調の高性能化に関する研究

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