省エネルギー研究部門

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熱流体システムグループ

約 -250℃ から 10000℃ に渡る広範囲な温度レンジを対象に、省エネルギーに貢献する新たなエネルギー機器の開発、要素技術を確立する。
  1. 液体水素利用技術開発、及び定置型水素エネルギー利用システム開発
  2. 冷凍・空調に関する要素技術開発
  3. 固体高分子形燃料電池の要素技術開発
  4. プラズマによる流体制御技術開発
  5. 非熱プラズマを用いた着火・燃焼促進技術の開発

研究課題

1. 液体水素利用技術開発、及び定置型水素エネルギー利用システム開発

図1 液体水素実験装置

液体水素関連技術の研究開発に加え、水素製造技術、貯蔵技術、供給技術および燃料電池技術等を駆使した高効率な定置型の水素エネルギーシステムの技術開発にも取り組んでいます。


2. 冷凍・空調に関する要素技術開発

図2 偏光観察による氷発生の検出
(凍結した水滴は明るく見える)

寒冷地の生物が持っている不凍タンパク質は、氷点下でも氷の発生や成長を抑制する特殊な機能で知られていて、最近ではさまざまな分野での技術応用が期待されています。この不凍タンパク質の機能に倣って水と氷の相変化を制御する技術を開発し、冷熱を有効に利用する技術として冷凍・空調分野での応用を目指します。また、吸収冷凍機の研究開発にも取り組んでいます。


3. 固体高分子形燃料電池の要素技術開発

広範囲の運転環境下でも性能を維持できるロバストな固体高分子形燃料電池を実現するため,マイクロポーラス層(MPL)を含むガス拡散層(GDL)の最適化に関する研究を進めています。具体的には,生成水の排水性能の向上を図るため,GDL基体(GDB)内の撥水剤分布の均一化とMPL構造最適化に関する研究を行っています。

図3 ガス拡散層(GDL)における撥水剤分布(概念図)

4. プラズマによる流体制御技術開発

図4 リング型プラズマアクチュエータを用いたタービン動翼先端漏れ流れの抑制(WO2014/024590)

プラズマアクチュエータをはじめとする先進的な流体制御デバイスを開発し、熱流体システムのエネルギー効率を改善するための技術を開発します。一例として、翼周り剥離流れやタービン動翼先端漏れ流れを抑制し、ガスタービンやターボチャージャなどの流体機械における飛躍的な圧力損失低減効果の実現を目指します。


5. 非熱プラズマを用いた着火・燃焼促進技術の開発

空気に比べて燃料を少なく混合して燃やす「希薄燃焼」による内燃機関の熱効率向上が期待されていますが、基本的に着火、燃焼が困難になります。そこで、空気・燃料の混合気に非熱プラズマを照射することによって燃焼を促進する新たな技術を開発します。

図5 非熱プラズマ支援燃焼の原理(概念図)

メンバー

グループ長 中納 暁洋
メンバー 高橋 栄一   |   伊藤 博   |   瀬川 武彦   |   稲田 孝明

最終更新日 2015.7.1