エネルギー変換工学研究室

ロボットは、エネルギーが無ければ動きません。そして、ロボットに使用したエネルギーの一部は、熱エネルギーとして損なわれます。同様に、自動車は多くのエネルギーを消費していますが、同時に多くの熱エネルギーが放出されています。この熱エネルギーを自動車に搭載した小型ランキンサイクル発電機で電気エネルギーに変換し、自動車内で使用してもらうことが有効利用になり、結果として二酸化炭素の排出量が減り、環境問題である地球温暖化防止への貢献につながります。自動車にランキンサイクル発電機を搭載するには、軽量で小型化が必要であり、ランキンサイクルを構成する機器をコンパクトに一体化した構造（下図[1]）が求められます。

エアコンは、電気エネルギーを用いて熱エネルギー（冷熱と温熱）を同時に生成します。冬は、部屋の中に温熱を供給し、部屋の外に冷熱を放出します。このとき、圧縮機という機械で電気エネルギーを消費し、冷媒という作動流体が熱移動を移動させます。部屋の外に冷熱を放出するときに冷媒が外から熱エネルギーを集めることになるので、部屋の中に供給される温熱は、外から集めたエネルギーと圧縮機のエネルギーが加わり、消費した電気エネルギーよりも5倍くらいの熱エネルギーになります。熱を汲み上げているようで、ヒートポンプと呼ばれます。電気ヒーターなどのジュール熱を用いた暖房では、効率が良くても電気エネルギーを消費した以上の熱エネルギーは得られません。ヒートポンプは、同じ温熱を5分1で供給できるとすると、電気ヒーターと比べて80%分の省エネルギーになり、二酸化炭素の排出が減り、地球温暖化防止へ役立ちます。

本研究室では、捨てられている低品位な熱エネルギーを電気エネルギーに変換する創エネルギー分野と、電気エネルギーで効率よく熱エネルギーに変換する省エネルギー分野に関する研究に取り組み、地球の限りある資源を有効に利用、また利用における環境破壊を防ぐことを目的としています。

[1] 田中勝之, 中川千種, 脇山哲広, 殿岡奈々, 大塚賢哉, 構成機器をコンパクトに一体化した構造のランキンサイクル発電機の開発(第8報 金属製化と冷媒による実験), 自動車技術会大会学術講演会講演予稿集, No.195 (2025).