５－２

助成番号 １４３０３９
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

太陽熱駆動型吸着式氷蓄熱冷却システムの開発

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Development of a solar-driven adsorption refrigerator and ice thermal storage system

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓） モリモト名） テツオ

研究期間 Ｂ

漢字 ＣＢ

森本哲夫

報告年度 ＹR

2015 年TETSUO

研究機関名

愛媛大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

MORIMOTO

2014 年 11 月～2015 年 12 月

森本 哲夫
愛媛大学農学部・教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)

本研究では、新素材（活性炭素繊維）と太陽熱（動力源）を利用し、電気をほとんど使わないで冷却できる低コスト・簡易な太陽熱駆動型吸着式氷蓄熱冷却システムを開発した。冷媒としてメタノールを用い、それを活性炭素繊維で吸着させること、そして管内を低圧にすることで冷媒の気化を促進させ冷却する。なお、活性炭素繊維に吸着されメタノールは、太陽熱により脱着させ、風冷により液化する。
試作した太陽熱駆動型吸着式氷蓄熱冷却システムは太陽熱集熱器、蒸発器、氷蓄熱器、凝縮器から成る。
太陽熱集熱器は集熱用ボックス（1000660100mm）に活性炭素繊維を詰め込んだ銅筒（60mm）を一定間隔で12本配置し、銅筒内では冷媒の吸着（気化促進）および太陽熱による脱着を行う。蒸発器（冷却部）
は冷媒を入れた銅製容器（600mm600mm）であり、内部を低圧にして蒸発を促進させ冷却する。氷蓄熱器
は水タンクの中に蒸発器を設置したもので、氷をつくる箇所である。貯蔵庫はこの氷水を循環させて冷房する（氷蓄熱方式）。凝縮器は、銅管（15mm）に銅製フィンを付けた熱交換器であり、脱着させた冷媒ガスを風冷で液化させる。夜間は冷媒の気化冷却で氷をつくり、昼間はその氷水で貯蔵庫内を冷やすとともに、太陽熱で活性炭素繊維から冷媒を脱着させる。
本冷却システム内の気圧は真空ポンプによりほぼゼロにした。晴れの日、昼間における太陽熱集熱器内の温度は約105℃に達し、活性炭素繊維から冷媒を脱着させるに十分な温度が得られた。夜間は蒸発器（冷却部）において冷媒を活発に気化させて冷却するが、マイナスの温度（約-10℃）まで下げることができ、氷晶化が可能になった（氷蓄熱部）。この氷水と水散布による冷却で、昼間の貯蔵庫の温度を、外気温31.5℃に対して、23.4℃まで下げることができ、電気を使わない本冷却システムの有効性が示された。

キーワード ＦＡ

吸着式冷却

太陽熱

活性炭素繊維（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -メタノール

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ
論文標題ＧＢ

雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

Performance prediction of solar collector adsorber tube temperature using anonlinear autoregressive model with exogenous input.
Islam, M.P. and 雑誌名 ＧＣ International Journal of Computer Applications
Morimoto, T.
発行年 ＧＥ
巻号 ＧＤ
24 ～ 32
2015114 (12)Performance of mathematical system identification in modeling of hybrid
evaporative cooling system.
Islam, M.P. and 雑誌名 ＧＣ International Journal of Computer Applications
Morimoto, T.
発行年 ＧＥ
巻号 ＧＤ
44 ～ 49
2015123 (1)

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺIn this study, a solar-driven adsorption refrigerator that does not use electricity was developed. It
consists of a solar collector containing activated carbon as an adsorbent, a condenser and anevaporator. It cools water based by evaporating methanol and adsorbing it on activated carbon, andthen makes ice. The methanol adsorbed on the activated carbon is desorbed by applying solar heat.
The ice is then used to cool the storage space which can be done for a long time without the need forelectricity.
The adsorbent bed temperature increases gradually to its maximum 105°C which guarantee asufficient desorption of refrigeration. At the end of desorption process and before the beginning of any
adsorption process, the cooling load of 3.5L of water at ambient temperature was introduced in thewater tank, placed inside the evaporator. During evaporation of methanol inside the evaporator atadsorption phase, the evaporator temperature reduced to -10°C that triggered the transforming processof liquid water to solid ice. We obtained about 3.5kg ice per day.
The water evaporative cooling system also cools the storage space by evaporating water from thewet walls containing wet filler. The combined use of two cooling systems reduced the average insidetemperature of the storage space to 23.4°C compared with an average outside temperature of 31.5°C
and extended the shelf life of tomatoes from 7 to 23 days.
These results suggest that the solar-driven adsorption refrigerator and ice thermal storage systemdeveloped here is low-cost and energy-saving and is useful for storing fruit and vegetables in areas
where electricity is unavailable.

- 2 -