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サーマルマネジメント
〜余熱・排熱の制御と有効利用〜

[コードNo.13NTS245]

■体裁/ B5判・636頁
■発行/ 2013年 4月
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 49,280円(税・送料込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86469-060-7


●熱制御の基礎から、半導体、家電、IT、住設、移動車両分野での熱制御開発動向を解説。
●排熱回収、輸送・貯蔵といった、熱のエネルギー利用技術の開発動向、事例を多数掲載。

著者紹介

柏木孝夫東京工業大学
齋藤勝裕名古屋市立大学
川口靖夫東京理科大学
橋本拓也日本大学
石塚勝富山県立大学
平澤良男富山大学
染矢聡(独)産業技術総合研究所
中部主敬京都大学
石原達己九州大学
森川淳子東京工業大学
橋本壽正東京工業大学
田中清志(一財)機械振興協会
勝屋訓(株)大気社
山本淳(独)産業技術総合研究所
末森浩司(独)産業技術総合研究所
西堀英治(独)理化学研究所
千葉博三菱電機(株)
中嶋英雄(財)若狭湾エネルギー研究センター
鵜殿治彦茨城大学
内田健一東北大学
齊藤英治東北大学
森孝雄(独)物質・材料研究機構
太田裕道北海道大学
長畦文男富士電機(株)
首藤登志夫首都大学東京
青木久美三菱電機(株)
大串哲朗広島国際大学
今井康雄沖エンジニアリング(株)
佐志田伸夫シュナイダーエレクトリック(株)
越智尚一シュナイダーエレクトリック(株)
野上美郎(株)サーモグラフィティクス
竹馬克洋(株)サーモグラフィティクス
渡部哲也(株)サーモグラフィティクス
酒井孝司明治大学
鈴木強(株)益田建設
藤代芳伸(独)産業技術総合研究所
長野方星名古屋大学
小川和律(独)宇宙航空研究開発機構
田中智(独)宇宙航空研究開発機構
飯島祐一(独)宇宙航空研究開発機構
坂谷尚哉(独)宇宙航空研究開発機構
大嶽久志(独)宇宙航空研究開発機構
岩澤賢治MDI(株)
大瀧倫卓九州大学
甘蔗寂樹東京大学
堤敦司東京大学
齋藤潔早稲田大学
平野聡(独)産業技術総合研究所
垣内博行三菱樹脂(株)
高田昌二(独)日本原子力研究開発機構
蓮池宏(財)エネルギー総合工学研究所
小川紀一郎(財)エネルギー総合工学研究所
宇多村元昭東京工業大学
佐久間俊雄大分大学
長弘基大分大学
勝田正文早稲田大学
石井芳一アルパック理工(株)
八馬弘邦(株)KELK
清水邦彦(株)神鋼エンジニアリング&メンテナンス
小倉裕直千葉大学
中尾正喜大阪市立大学
大岡龍三東京大学
松下正幸富士フィルム(株)
松尾紀之富士フィルム(株)
吉田康敏(株)アースクリーン東北
龍山和也朝日加工(株)
川本清司(有)北欧住宅研究所
工藤拓毅(一財)日本エネルギー経済研究所
田中忠良(株)ユニバーサルエネルギー研究所
安芸裕久(独)産業技術総合研究所

構成および内容

序論 地球環境およびエネルギー問題とサーマルマネジメント 柏木孝夫
1はじめに
2グリーンイノベーション
3次世代エネルギーとスマートグリッド
4コジェネレーションがもたらす分散型電源の元年
5都市エネルギー全体最適化とスマートエネルギー
6おわりに─これからのグランドデザインとは─
第1編熱科学の基礎―熱・エネルギー・熱力学・熱流体 齋藤勝裕
第1章熱とエネルギー
1はじめに
2熱・エネルギー・仕事
3さまざまなエネルギー
4光エネルギー
5原子力エネルギー
6再生可能エネルギー
7新エネルギー
第2章反応とエネルギー
1はじめに
2熱力学第一法則
3内部エネルギー
4反応エネルギー
5エネルギーから見た反応の種類
6エンタルピー
7ヘスの法則
第3章エントロピーと自由エネルギー
1はじめに
2簡易冷却パッド
3エントロピー
4熱力学第二、第三法則
5自由エネルギー
6活性化エネルギー
7ボルツマン分布
第4章熱流体とエネルギー移動
1はじめに
2流体の種類と性質
3気体分子の速度とエネルギー
4熱(エネルギー)の移動
第2編熱制御技術
第1章熱制御の基礎
第1節熱エネルギー利用のための伝熱促進・制御技術 川口靖夫
1はじめに
2排熱利用のエネルギー収支
3再生器の利用可能条件
4熱交換器を伴う熱サイクル
5熱交換器の性能評価
6総括伝熱係数
7熱伝達率の向上
第2節熱膨張の基礎から材料の熱膨張制御への応用 橋本拓也
1はじめに
2熱膨張・熱膨張係数の定義
3相転移と熱膨張挙動の関係
4熱膨張挙動の測定方法
5材料の熱膨張制御
第3節放熱・冷却技術の基礎と実際 石塚勝
1はじめに
2冷却技術
3熱設計の流れ
4おわりに
第4節断熱材の伝熱機構と熱物性 平澤良男
1伝熱機構の基礎
第2章熱測定
第1節熱流体の定量可視化技術 染矢聡
1はじめに
2流体の速度分布計測
3流体中の温度分布計測
4表面の温度分布計測
5流体の温度速度複合計測
第2節熱流動現象の解析基礎 中部主敬
1支配方程式の導出
2無次元伝熱パラメータ
3境界条件
4支配方程式の有限体積法に基づく離散化
5離散化方程式の解法
第3節排熱のエクセルギー再生技術 石原達己
1はじめに
2エクセルギー再生技術としての低温水蒸気電解技術
3その他のエクセルギー再生技術
4おわりに
第4節熱拡散率・熱伝導率の測定法 森川淳子/橋本壽正
1はじめに
2熱の4定数
3熱拡散率・熱伝導率測定法
4温度波熱分析法
第3章熱制御技術の開発動向
第1節動力を必要としない熱制御素子の開発 田中清志
1はじめに
2LHPの特徴
3LHPの設計
4機械振興協会での研究状況
第2節省エネ効果を最大化する熱源最適制御システム 勝屋訓
1はじめに
2熱源最適制御システム
3おわりに
第3節新熱電材料を利用した熱電発電モジュール開発 山本淳
1熱電発電による排熱利用発電システム
2新熱電材料の研究開発動向
3新材料を使用したモジュールの開発事例
第4節印刷法により作製したフレキシブル熱電変換素子 末森浩司
1背景
2希少資源を含まない新規フレキシブル熱電変換材料
3ステンシル印刷により作成したフィルム状熱電変換素子
4おわりに
第5節放射光粉末X線回折による熱電変換材料の構造評価 西堀英治
1はじめに
2SPring-8を用いた放射光粉末X線回折
3放射光粉末X線回折法による構造評価の実例
4おわりに
第6節ロータス型ポーラス金属を利用したヒートシンクの研究開発 千葉博/中嶋英雄
1はじめに
2ポーラス金属を用いたヒートシンクの種類
3ロータス銅ヒートシンクの放熱特性
4おわりに
第4章各分野における熱制御事例
第1節半導体分野
1.1シリサイド系熱電変換材料の開発 鵜殿治彦
        1 はじめに
        2 シリサイド系熱電変換材料の特徴
        3 マグネシウムシリサイド系熱電変換材料
        4 マンガンシリサイド系熱電変換材料
        5 熱電素子およびモジュール化の研究
        6 おわりに
1.2スピンゼーベック効果による新規熱電変換素子の開発 内田健一/齊藤英治
        1 はじめに─スピンゼーベック効果と絶縁体を用いた熱電発電─
        2 実験方法・結果
        3 まとめと今後の展望
1.3ホウ素系高温熱電材料の開発と低熱伝導率メカニズム 森孝雄
        1 はじめに
        2 高温熱電材料の開発
        3 低熱伝導率メカニズム
        4 おわりに
1.4電界効果を利用した熱電材料の評価手法の開発 太田裕道
        1 はじめに
        2 熱電能電界変調法
        3 熱電能電界変調法の適用事例─SrTiO3─
        4 おわりに
第2節移動車両分野
2.1車載用インバータの放熱制御 長畦文男
        1 はじめに
        2 車載インバータへのパワー半導体デバイスの適用
        3 車載インバータ用パワー半導体デバイスの放熱制御
        4 まとめ
2.2自動車における廃熱の制御と有効利用─燃焼位相による能動的廃熱制御およびメタノールを利用した化学的廃熱回収HCCI燃焼システム─ 首藤登志夫
        1 はじめに
        2 内燃機関の熱バランスと廃熱の特性
        3 自動車における廃熱回生技術の例
        4 オンボード燃料改質とHCCI燃焼の組合わせ
        5 おわりに
2.3プリント基板の面内熱伝導率測定法─設計の初期段階に利用可能な熱物性データ計測─ 青木久美/大串哲朗
        1 電子機器の熱設計
        2 直線フィン温度分布フィッティング法
        3 直線フィン温度分布フィッティング法による熱伝導率の測定例
        4 多孔銅板モデルによる考察
        5 まとめ
第3節家電・IT機器分野
3.1LED照明の放熱特性評価と信頼性への適用 今井康雄
        1 はじめに
        2 デバイスの熱特性評価方法
        3 熱解析の信頼性評価への適用
        4 LED照明の劣化
        5 LEDデバイスの総合解析
        6 LED照明の信頼性評価試験
        7 その他の不具合事例
        8 今後の熱解析への期待
3.2データセンターにおけるグリーン化の取り組み 佐志田伸夫/越智尚一
        1 はじめに
        2 データセンターグリーン化の必要性とその評価指標
        3 サーバールーム環境条件の緩和による省エネルギー
        4 冷却用エネルギー削減の取り組み:フリークーリング
        5 データセンター排熱の有効利用
        6 配電ロス(排熱)削減の取り組み:高電圧交流(200/400V)配電
        7 コンテナ化・モジュール化:標準化と構築規模の適正化
        8 DCIMによる監視と最適制御
        9 データセンターにおけるグリーン化の将来展望
3.3セラミックス基板の熱伝導率向上 野上美郎/竹馬克洋/渡部哲也
        1 はじめに
        2 高熱伝導グラファイト
        3 セラミックス基板
        4 複合化
        5 基板化と応用技術
        6 さらなる挑戦
        7 おわりに
第4節住環境分野
4.1住宅・建築における断熱・遮熱手法と性能評価 酒井孝司
        1 はじめに
        2 壁体の断熱・遮熱手法について
        3 遮熱性能の評価について
        4 おわりに
4.2スマートハウスにおける熱エネルギーの制御─HEMS・全熱交換型換気・屋根断熱など─ 鈴木強
        1 はじめに
        2 最新のスマートハウスとは
        3 消費エネルギーを少なくする住宅
        4 空気循環と断熱
        5 新しい蓄熱の手法
        6 次世代のHEMSがスマートハウスに果たす役割
        7 住宅の省エネルギーの考え方
4.3マイクロSOFCと次世代エネファームへの適用 藤代芳伸
        1 はじめに
        2 コンパクトかつ高性能な次世代型SOFC製造技術
        3 多燃料利用が可能な低温作動型ナノ電極技術
        4 チューブ型マイクロSOFCスタック製造技術の開発
        5 発電・電解での電気化学リバーシブル反応型モジュールへの活用
        6 適用分野・今後の展開
第5節宇宙分野
5.1宇宙機フレキシブル自律熱制御長野 方星
        1 宇宙機熱制御の現状と厳しくなる熱制御要求
        2 自律型吸放熱デバイスの概念
        3 自律型吸放熱デバイス実験モデル
        4 自律型吸放熱デバイス性能評価
        5 おわりに
5.2月面の観測機器のための熱制御装置 小川和律/田中智/飯島祐一/坂谷尚哉/大嶽久志
        1 はじめに
        2 月面の熱環境
        3 月面での熱制御技術
        4 おわりに
第3編熱利用技術
第1章熱エネルギー回収の基礎
第1節排熱回収技術
1.1排汚水、海水、排気ガス熱源用熱交換器の問題と解決策および今後の小型温度差発電用熱交換器について 岩澤賢治
        1 はじめに
        2 排熱はもう十分に回収してしまったのか
        3 なぜ排熱回収できないのか、しないのか
        4 排気ガス熱回収について
        5 排ガス中の腐食について
        6 都市ガス、LPガス、灯油についての解決策
         (腐食は微細(?)、汚れなし、最大500℃以下の環境)
        7 排ガス中の汚れについての問題
        8 排水・汚水・海水・温泉水・腐食水中の熱回収について
        9 熱交換器とヒートポンプ、温度差発電システムの関係について
        10 おわりに
1.2排熱回収用熱電材料の開発動向 大瀧倫卓
        1 はじめに
        2 未利用排熱の発生状況
        3 熱電変換とその排熱回収応用
        4 排熱回収用熱電材料
        5 排熱回収用熱電材料の開発例
        6 排熱回収用酸化物熱電モジュール
        7 おわりに
第2節自己熱再生─自己熱再生によるエネルギー消費量削減効果─ 甘庶寂樹/堤敦司
1自己熱再生
2自己熱再生によるエネルギー消費量削減
3まとめ
第2章熱エネルギーの輸送と貯蔵
第1節ヒートポンプ・蓄熱システムの開発 齋藤潔
1はじめに
2ヒートポンプを取り巻く状況
3従来のヒートポンプ・蓄熱システム
4ヒートポンプ・蓄熱システムの今後の展開
5おわりに
第2節コジェネレーション給湯暖房への相変化蓄熱の応用 平野聡
1はじめに
2給湯、暖房用相変化蓄熱材と過冷却
3過冷却の影響因子
4スレイトールの過冷却解除
5コジェネレーションへの応用
6おわりに
第3節ゼオライト系機能性吸着材の開発と吸着式冷凍機 垣内博行
1吸着式冷凍機について
2吸着式冷凍機の原理と求められる吸着材の特性
3高機能ゼオライト吸着材AQSOA(R)の特徴
4おわりに
第3章熱利用技術の開発動向
第1節発電効率上昇のヘリウムガスタービン発電システム 高田昌二
1高温ガス炉ヘリウムガスタービンの概要
2GTHTR300動力変換系の設計
3タービン
4圧縮機
5磁気軸受支持軸系振動特性
6再生熱交換器
7前置冷却器
8まとめ
第2節超臨界CO2ガスタービン発電システムの開発 蓮池宏/小川紀一郎/宇多村元昭
1はじめに
2原理
3特徴
4用途
5原理検証試験
6発電プラントの検討
7まとめと今後の展望
第3節低温水駆動の熱エンジン 佐久間俊雄/長弘基
1はじめに
2低温熱エネルギーの利用効率
3形状記憶合金を用いたエネルギー変換
4SMAを用いた熱エンジン
5渦巻きバネ形SMAアクチュエータ
6渦巻きバネ形SMAアクチュエータを使用した熱エンジン
7発電システムの試算
第4節熱交換器技術の最新トレンドと今後の動向 勝田正文
1はじめに
2熱交換器における技術シーズに関する調査(2005、2010年)について
3冷媒伝熱研究に見る研究の進展
4クールアース50に見る熱交換器への期待
5おわりに
第4章余排熱における利用事例
第1節余排熱利用による発電
1.1低温熱源による小型発電システムの開発 石井芳一
        1 はじめに
        2 開発経緯
        3 100℃未満の小規模温水熱源の小型発電方法の選択
        4 スクロール膨張機発電機一体型の小型発電システムの製作と試験結果
        5 可搬型小型発電システムの今後の適用展開
        6 おわりに
1.2排熱利用の熱電発電モジュールの開発 八馬弘邦
        1 熱電変換とは
        2 熱電変換の特長と現在の市場
        3 熱電材料
        4 熱電発電モジュール
        5 排熱利用熱電発電
        6 コジェネレーション装置の排熱からの発電
        7 工業炉アフターバーナー燃焼熱からの発電
        8 新しいエネルギーと熱電発電のコスト
        9 おわりに
1.3バイナリー発電システムによる低位排熱利用 清水邦彦
        1 はじめに
        2 バイナリー発電
        3 ランキンサイクルでのバイナリー発電の概略設計例
        4 バイナリー発電による低位排熱利用の適用例
        5 カリーナサイクルでのバイナリー発電の概略設計例
        6 低位排熱利用バイナリー発電に用いる中間媒体の例
        7 (株)神戸製鋼所マイクロバイナリーの仕様紹介
        8 おわりに
第2節ヒートポンプ技術への利用
2.1ケミカルヒートポンプを用いた自動車排熱回収技術 小倉裕直
        1 はじめに
        2 エネルギーの3R有効利用
        3 蓄熱によるエネルギー有効利用
        4 ヒートポンプによるエネルギー有効利用
        5 ケミカルヒートポンプの作動原理
        6 ケミカルヒートポンプシステムの自動車関連開発事例
        7 おわりに
2.2ヒートポンプによる下水熱利用 中尾正喜
        1 ヒートポンプによる下水熱利用実績
        2 今後の下水熱利用の動向
        3 ヒートポンプ熱源としての下水の価値
        4 下水管路における下水熱利用ヒートポンプシステムの基本構成
        5 下水熱ヒートポンプシステム普及へ向けた課題
        6 民間事業者による下水管路における取水の法的枠組み整備の動向
2.3地中熱を用いた高効率空調システム 大岡龍三
        1 地中熱利用とは
        2 地中熱ヒートポンプシステムとは
        3 各種地中熱利用ヒートポンプシステムの基本的性質
        4 地中熱利用ヒートポンプシステムの世界的動向と日本の普及状況
        5 今後の課題
第3節排熱利用のさまざまな事例
3.1フィルム乾燥風の加熱に使用した蒸気排熱の再利用 松下正幸/松尾紀之
        1 はじめに
        2 フィルム製造工程の概要
        3 フラッシュ蒸気再利用システムの実用化
3.2デシカント空調システム利用による食品スーパーの省エネ化 吉田康敏
        1 はじめに
        2 冷凍・冷蔵ショーケースの特性
        3 食品スーパーにおける空調
        4 デシカント空調機の排熱利用
        5 おわりに
3.3S字型伝熱管による汚れた温排水からの排熱回収 龍山和也
        1 はじめに
        2 加工工場における温水利用の状況
        3 エコメリットの構造と特徴
        4 染色工場での設置例
        5 リネン工場での設置例
        6 ゴム製造工場への設置例
        7 エコメリットの有用性
3.4住宅の換気排熱を利用したエコロードヒーティング技術の開発 川本清司
        1 開発の経過
        2 社会的背景
        3 換気排熱利用融雪システムの設計と基礎実験
        4 結果の考察
        5 システムの設計と第2回目の実用基礎実験
        6 実証実験
        7 実験結果
        8 換気排熱利用融雪システムの評価
        9 実験後の性能向上
        10 換気排熱利用融雪システムの普及
        11 ビル屋上の雪庇予防利用
        12 おわりに
第4編サーマルマネジメントを巡る新展開
第1章グリーン熱証書制度の概要と課題 工藤拓毅
1はじめに
2グリーンエネルギー証書制度
3グリーン熱証書の実績
4グリーンエネルギー(熱)証書の活用の実際
5グリーン熱証書の今後と課題
第2章トライジェネレーションシステムにおける熱の有効利用 田中忠良
1はじめに
2トライジェネレーション
3エネルギー貯蔵
4トライジェネレーションシステムの今後の展開
5おわりに
第3章熱エネルギーを核とした地域分散型スマートコミュニティの展望 安芸裕久
1エネルギーネットワーク
2熱融通のための要素技術
3熱融通の実施例
4まとめ─スマートコミュニティへ向けて─



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