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潜熱蓄熱・化学蓄熱・潜熱輸送の最前線
―未利用熱利用に向けたサーマルギャップソリューション―  
 
Novel Techniques of Latent Heat Thermal Storage,
Chemical Thermal Storage and Latent Heat Transportation
―Thermal Gap Solution Technology for the Utilization of Unused Thermal Energy
[コードNo.2016T028]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 鈴木洋
■体裁/ B5判 251ページ
■発行/ 2016年11月18日発売 (株)シーエムシー出版
■定価/ 79,920円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1188-3

 
★CO2削減のキーテクノロジーとして注目を集める蓄熱技術・熱輸送技術!
★工場排熱・太陽熱・地熱などの未利用熱を有効活用し、従来の熱消費エネルギーを低減!
★潜熱蓄熱・化学蓄熱・潜熱輸送の理論、材料・技術開発、応用事例を解説!

キーワード

蓄熱材 / 潜熱畜熱 / 包接型水和物 / 合金 / 金属繊維 / 過冷却 / 相変化 / 化学蓄熱 / 塩化カルシウム / ハロゲン化アルカリ金属 / ケミカルヒートポンプ / 水酸化マグネシウム / 潜熱輸送 / 不凍タンパク質 / スラリー / TBAB / 無機系水和物 / エマルション / マイクロカプセル / CO2削減 / 温暖化対策 / 未利用熱 / 工場排熱 / 自動車排熱 / 建築 / 冷暖房 / 給湯

刊行にあたって

パリ協定が採択される状況下で、CO2のゼロエミッションを実現するためには、多くの課題がある。我が国のエネルギー消費は近年やや減少傾向にあるが、その消費減少は産業部門および運輸部門に負うところが大きく、民生部門のエネルギー消費の減少はわずかである。そのため現在民生部門の消費エネルギーは全体の消費エネルギーの3分の1を超過している。したがって民生部門の消費エネルギーを抑制することが急務である。

本書では産業部門から排出される熱(未利用熱)を民生の熱消費に転換する基礎技術について議論する。未利用熱利用を実現するためには3つの熱ギャップが存在する。すなわち、需要と供給の時間ギャップ、温度ギャップおよび空間ギャップである。これらを我々は“サーマルギャップ”と呼び、これらを解決することを“サーマルギャップソリューション”と呼んでいる。具体的には時間ギャップを解決する潜熱蓄熱、温度ギャップを解決する化学蓄熱、空間ギャップを解決する潜熱輸送に注目する。これらの技術は平成24年度に設立された日本潜熱工学研究会が主催する潜熱工学シンポジウムで毎年議論されており、近年目覚ましく進展しつつある。前述のように、ここでは未利用熱の民生熱消費への展開を中心に紹介するが、温度制御が困難な工業プロセスや、産産連携のピンチシステム、建築・構造物や車両の熱マネージメントなどにも応用可能な技術であるので、産業部門においても十分活用が可能である。是非手にとっていただきたいと考えている。
鈴木 洋
(本書「はじめに」より)

著者一覧

鈴木洋神戸大学
加藤之貴東京工業大学
島田亙富山大学
田中明美東京大学
富重道雄東京大学
能村貴宏北海道大学
大河誠司東京工業大学
春木直人岡山大学
大宮司啓文東京大学
竹林英樹神戸大学
窪田光宏名古屋大学
藤岡惠子(株)ファンクショナル・フルイッド
劉醇一千葉大学
小倉裕直千葉大学
大久保英敏玉川大学
萩原良道京都工芸繊維大学
稲田孝明産業技術総合研究所
熊野寛之青山学院大学
麓耕二弘前大学
富樫憲一青山学院大学
堀部明彦岡山大学
日出間るり神戸大学
川南剛神戸大学
熊野智之神戸市立工業高等専門学校

目 次

【第T編 基礎理論】
第1章概論
1未利用熱
2潜熱蓄熱
3化学蓄熱
4潜熱輸送
第2章潜熱蓄熱の基礎
1潜熱と顕熱
2潜熱蓄熱材料
3過冷却
4伝熱特性
5相分離
6まとめ
第3章化学蓄熱の基礎論
1化学蓄熱の必要性
2化学蓄熱の原理と構成
3回分型
3.1反応系の条件と選択
3.2化学蓄熱材料の開発事例
4循環型
5まとめ
第4章潜熱輸送の基礎
1潜熱輸送とは
2潜熱輸送材料
3結晶成長と凝集
4流動特性
5伝熱特性
【第U編 潜熱蓄熱】
第1章包接型水和物
1はじめに
2相図(状態図)
3比熱・潜熱
4結晶構造
5核生成・結晶成長
6ガス種分離などへの応用
第2章生体脂質の相変化
1はじめに
2皮膚組織の生体脂質
3皮膚組織の構造
4生体脂質の構造変化の測定方法
4.1示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry:DSC)
4.2比熱容量測定
5細胞間脂質の相変化
5.1細胞間脂質の融解
5.2体温近傍での細胞間脂質、皮下脂肪の相変化
6おわりに
第3章高温熱源回収に向けた金属/合金系潜熱蓄熱材料の開発
1はじめに
2金属/合金PCMの概説
2.1金属/合金PCMの種類
2.2金属/合金PCMの特徴と利点
2.3合金PCMにおける問題点
3金属/合金系PCMの材料開発事例(Al-Si合金を例として)
3.1Al-Si合金系PCMに適したセラミックス材料の探索
3.2Al-Si合金系PCMのカプセル化
3.2.1カプセル化の意義
3.2.2マクロカプセル化の事例
3.2.3マイクロカプセル化の事例
4おわりに
第4章過冷却解消
1過冷却とは
1.1均質核生成と不均質核生成
1.2電解水の例
1.3酢酸ナトリウム3水和物の例
2解消確率の話
2.1定義
2.2凝固確率の算出方法
2.3凝固開始予測方法
3能動制御の話
3.1電場
3.2固体の衝突、摩擦
3.3衝撃
3.4超音波
3.5膜付きカプセル
第5章金属繊維材を用いた蓄放熱促進技術
1はじめに
2潜熱蓄熱材料の熱伝導率促進
3金属繊維材
4金属繊維材混合が潜熱蓄熱材料の熱物性値に与える影響
4.1熱伝導率
4.2その他の熱物性
5金属繊維材混合による潜熱蓄熱材料の蓄放熱促進
5.1放熱(凝固)特性
5.2蓄熱(融解)特性
6まとめ
第6章微細領域の相変化
1諸言
2エリスリトールとメソポーラスシリカ
3ナノ細孔内部におけるエリスリトールの相変化過程
4ナノ細孔内部におけるエリスリトールの相変化と熱履歴
5結言
第7章建築材における蓄熱技術
1はじめに
2住宅における潜熱蓄熱利用技術の紹介
2.1潜熱蓄熱空調システム
2.2戸建住宅の太陽熱潜熱蓄熱給湯暖房システム
2.3集合住宅の太陽熱潜熱蓄熱暖房システム
3まとめ
【第V編 化学蓄熱】
第1章無機水和物系反応材料
1はじめに
2低温化学蓄熱用反応系の探索
3LiOH/LiOH・H2O系の化学蓄熱・ヒートポンプ特性
4LiOH/LiOH・H2O系化学蓄熱の実現に向けた課題と課題解決に向けた取り組み
5LiOHとMPCの複合化によるLiOHの水和速度の向上
5.1LiOH・MPC複合材料の調製および水和特性評価
5.2LiOH・MPC複合材料の水和速度の向上効果
6おわりに
第2章塩化カルシウム系反応材
1はじめに
2反応系と熱力学特性、作動サイクル
3多孔性粒子層の構造と熱物性値の変化
4体積と空隙率
5熱容量
6熱伝導度
6.1有効熱伝導度と気相条件
6.2反応気体の付加・脱離による有効熱伝導度の変化
7塩化カルシウム/水系の反応特性
8作動特性
9おわりに
第3章水酸化マグネシウム系材料
1緒言
2化学蓄熱の作動原理
3化学蓄熱材の化学修飾
4蓄熱密度の比較と今後の開発課題
第4章カルシウム系ケミカルヒートポンプによる熱リサイクルシステム開発
1はじめに
2化学蓄熱技術
3ケミカルヒートポンプ技術
3.1熱機関とヒートポンプ
3.2ケミカルヒートポンプの操作例
4各種ケミカルヒートポンプシステムの開発状況
4.1ケミカルヒートポンプ用反応材料
4.2100℃レベル熱源駆動‐冷・温熱生成:硫酸カルシウム系ケミカルヒートポンプシステム
4.2.1冷凍車両用エンジン廃熱蓄熱型冷熱生成ケミカルヒートポンプシステム
4.2.2地域エネルギーリサイクル有効利用ケミカルヒートポンプコンテナシステム
4.2.3小型電子デバイスの自己排熱駆動冷却システム
4.3400℃レベル熱源駆動‐冷・温熱生成:酸化カルシウム系ケミカルヒートポンプシステム
4.3.1工場排熱リサイクル型ケミカルヒートポンプドライヤーシステム
4.3.2自動車廃熱再生利用ケミカルヒートポンプシステム
5おわりに
第5章化学蓄熱の伝熱促進
1はじめに
2化学蓄熱材料の高熱伝導度化
3高熱伝導度化材料を用いた化学蓄熱充填層試験
4まとめ
【第W編 潜熱輸送】
第1章流動性のある潜熱蓄冷材
1はじめに
2相平衡状態図(融点図)
3固液共存相における結晶成長
4流動性のある潜熱蓄冷材
5おわりに
第2章T型不凍タンパク質とそれを基にした不凍ポリペプチドの利用
1はじめに
2溶質の添加
3不凍タンパク質
4T型不凍タンパク質
5一方向凝固
6氷スラリー流
7不凍ポリペプチド
8短時間予熱効果
9おわりに
第3章不凍タンパク質の代替物質
1不凍タンパク質の氷スラリーへの応用技術
2不凍タンパク質の代替物質
2.1ポリビニルアルコール
2.2ブロック共重合体
2.3その他の高分子
2.4ポリペプチド、タンパク質
2.5糖類
2.6酢酸ジルコニウム
2.7界面活性剤
3おわりに
第4章TBAB水和物スラリー
1TBAB水和物
2TBAB水和物の特徴
3TBAB水和物スラリーの生成特性
4TBAB水和物スラリーの流動特性と熱伝達特性
5まとめ
第5章無機水和物スラリー
1はじめに
2無機水和物スラリー
3リン酸水素2ナトリウム12水和物スラリー
4アンモニウムミョウバンスラリー
5流動と伝熱
6抵抗低減技術
7まとめ
第6章エマルション蓄熱の現状と可能性
1はじめに
2エマルションの種類
3ナノエマルションの生成方法と安定性
3.1生成方法
3.2安定性
4ナノエマルションの諸特性
4.1ナノエマルションの平均粒径
4.2密度
4.3粘度
4.4熱伝導率
4.5ナノエマルションの相変化特性
第7章D相乳化法により生成された相変化エマルションの諸特性
1はじめに
2D相乳化法による相変化エマルションの生成方法
3相変化エマルションの粒径分布
4長期分散安定および繰り返し使用に対する耐久性試験
4.1目視による長期分散安定性の評価
4.2DSC曲線
4.3供試エマルションの粘性係数
5まとめ
第8章マイクロカプセルスラリーの流動・熱伝達特性
1マイクロカプセルスラリー概説
2マイクロカプセルスラリーの熱物性
3マイクロカプセルスラリーの圧力損失
4直管内流動時の熱伝達挙動
5搬送動力と熱交換量の関係
6曲管内流動時の熱伝達挙動
7まとめ
第9章潜熱輸送スラリーの凝集沈降抑制技術
1はじめに
2低温系スラリーの流動特性、および、凝集抑制技術
3高温系スラリーの流動特性、および、凝集抑制技術に関する現状
4アンモニウムミョウバン水和物スラリー、および、物性
5アンモニウムミョウバン水和物スラリー中での粒子の沈降防止技術
6アンモニウムミョウバン水和物の結晶成長
7まとめ
第10章固体冷媒による冷凍・ヒートポンプ技術
1固体冷媒による熱量効果
2固体冷媒によるエントロピー制御のメカニズム
3固体冷媒のエントロピー変化
3.1磁気熱量効果
3.2電気熱量効果
3.3弾性熱量効果
3.4断熱温度変化の見積もり
4固体冷媒材料の種類
5固体冷媒冷凍・ヒートポンプの能力と成績係数
6まとめ
第11章輻射冷暖房への応用
1序論
2人体の輻射による放熱量
3生活に関わる輻射輸送
4輻射冷暖房システムの概要
5放射パネルの高性能化
5.1放射パネル表面の材質
5.2放射パネルにおける潜熱輸送スラリーの利用
6躯体蓄熱の発展に向けた潜熱輸送技術の応用
7まとめ



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