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東京電機大学工学部機械工学科

熱工学研究室

研究紹介real estate


1.氷の核生成

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【写真】微小水滴(約10㎛)を使った氷の核生成実験

水の中で氷を発生(核生成)させるには、水温を0℃より低くする必要があります(過冷却現象)。 不純物を含む水道水では −10℃くらいで氷が発生しますが、純水では −40℃近くまで氷が発生しません。研究室では、氷の核生成現象の 解明を目指した基礎研究を行うとともに、水の過冷却状態を安定に維持する技術や、氷の核生成を促進する技術を研究しています。


2.氷スラリー

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【写真】氷スラリーの顕微鏡写真

微細な氷粒子と水(または水溶液)を混合した氷スラリーには流動性があり、冷熱エネルギーを蓄えたり運んだりすることができます。氷分率の増加に伴って、冷熱の蓄熱密度を高くすることができますが、同時に流動性が悪くなります。研究室では、氷分率が高い状態でも流動性を維持するための研究を行っています。また、氷スラリーの利用方法や、氷点下で使用可能な氷スラリーについての研究にも取り組んでいます。


3.着霜

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【写真】霜伝播の様子

エアコンの室外機などの熱交換器に霜が付くと、機器の性能が大きく低下してしまうので、霜を効率的に除去するための研究開発が活発に行われています。研究室では、冷却面上での霜の生成過程を詳細に調べ、霜の発生や伝播を遅らせるための研究に取り組んでいます。


4.不凍タンパク質(AFP)

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【写真】AFPが作用した氷結晶面

不凍タンパク質(AFP: antifreeze protein)は、寒冷地に生息する魚、昆虫、植物、微生物などが持つ特殊なタンパク質です。氷の成長を抑制する機能を持ち、寒冷地の生物が凍結から身を守って生存するために重要な役割を担っています。研究室では、生物が持つAFPの機能について研究を行い、またAFPの機能を代替する合成高分子を探索して、冷凍空調分野に応用できる技術の研究にも取り組んでいます。


5.セミクラスレート水和物

メタンハイドレートに代表されるクラスレート水和物は、エネルギー資源としてだけでなく、ガスの分離や熱エネルギーの貯蔵への応用も期待されています。研究室では、大気圧で生成可能なセミクラスレート水和物に着目し、水溶液からセミクラスレート水和物が発生する核生成現象について研究しています。


6.吸収冷凍機

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【写真】臭化リチウム二水和物の単結晶

吸収冷凍機は、動力をほとんど使わずに、熱で駆動する冷凍機です。吸収液に冷媒を吸収させて低圧を得ることにより、冷凍サイクルを構成することができます。吸収液に臭化リチウム水溶液、冷媒に水を使った冷凍機が実用化されていますが、吸収液から臭化リチウム水和物が結晶化することが問題となっています。研究室では、吸収液の結晶化に対する研究を行っています。