2019年 | プレスリリース?研究成果
ナノの孔をもつスポンジを利用した自然冷媒で动作する高効率ヒートポンプを提案～ナノ空间の変形による気液相転移を利用～
【研究成果のポイント】
- 柔软に変形するナノ多孔体「ナノスポンジ」を利用することで、エネルギー効率の高い気液相転移を実现しました。
- 気液相転移に伴い発生する潜热を利用することで、エネルギー効率の高いヒートポンプを构筑できます。
- 従来のヒートポンプとは异なり、自然冷媒を利用してもシステムが巨大化しない利点があります。
【概要】
东北大学の野村启太助教、山本雅纳助教、我部篤助教、西原洋知准教授、京谷隆教授、日产自动车株式会社、信州大学の田中秀树教授、京都大学の宫原稔教授、冈山大学の仁科勇太研究教授らの研究グループは、自然冷媒注１）を用いた新しいヒートポンプ注２）の原理を提案しました。现在のヒートポンプには代替フロン注３）が冷媒として使用されています。代替フロンの地球温暖化係数は二酸化炭素に比べて约千倍と非常に大きく、环境に优しい自然冷媒への切り替えが急务となっています。本研究では、柔软に変形するナノ多孔体注４）「ナノスポンジ」に、液体状态の冷媒を含ませてから押し付けて変形させると、冷媒が蒸発して気体となって放出され、気化热によって冷却が可能であることを见出しました。反対にナノスポンジを復元させると、気体が液体となって取り込まれ発热します。従来とは异なり、応力による気液相転移を利用するため、冷媒には水やアルコールなどの环境に优しい物质を利用可能です。ナノスポンジは何度でも繰り返し冷媒を取り込み、放出することができる上に、ナノスポンジを押し付けるために必要な动力はそれほど大きくないため、エネルギー効率の高いヒートポンプの设计が可能となります。ヒートポンプは空调や冷蔵库など现代社会に欠かせない机器であり、今回の発见は大きな波及効果が期待できます。
本成果は、2019年6月17日（英国時間）にNature Communications誌にてオンライン公開されました。
ナノスポンジを利用したヒートポンプの原理を简略化した模式図
【用语解説】
注１） 自然冷媒
冷媒はヒートポンプの内部を巡り、気化と凝缩を繰り返すことで热を运びます。现在はハイドロフルオロカーボン系の冷媒がヒートポンプに利用されていますが、地球温暖化係数が非常に大きいことが问题になっています。自然冷媒はオゾン破壊係数がゼロで、地球温暖化効果の低い冷媒の総称で、水やアルコールが含まれます。
注２） ヒートポンプ
外部からエネルギーを供给することで、温度の低いところから高いところへと热を运ぶ机関です。空调机や冷蔵库はこれに该当します。
注３） 代替フロン
现在のヒートポンプで広く使用されているハイドロフルオロカーボン系の冷媒です。フロンガスのようにオゾン层を破壊することはありませんが、地球温暖化係数が非常に大きいことが问题视されています。
注４） 多孔体
内部に微小な穴（細孔）を大量に含有する材料の名称です。細孔はその大きさによって、ミクロ孔（2 nm以下）、メソ孔（2～50 nm）、マクロ孔（50 nm以上）に分類されます。
问い合わせ先
（研究関连）
東北大学 多元物質科学研究所
准教授 西原 洋知（にしはら ひろとも）
电话：022-217-5627
贰-尘补颈濒：丑颈谤辞迟辞尘辞.苍颈蝉丑颈丑补谤补.产1*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
（报道関连）
東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
电话：022-217-5198
E-mail：press.tagen*grp.tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）