第1章 産業熱、排熱活用に向けた現況と今後の展望

第1節 蓄熱・蓄冷および熱エネルギー輸送技術の基礎と新たな展開に向けて

• 1.蓄熱・蓄冷技術の基礎と新たな展開に向けて
  • 1.1 熱エネルギー需給と蓄熱・蓄冷技術の現状
  • 1.2 蓄熟 ・蓄冷ギ技術の目的とその分類
    • 1.2.1 蓄熱・蓄冷技術の目的
    • 1.2.2 蓄熱材の分類
    • 1.2.3 各種の蓄熱材開発の現状
      • (1) 顕熱蓄熱材料
      • (2) 潜熱蓄熱材料
      • (3) 濃度差型蓄熱材
      • (4) 化学型蓄熱材料
      • (5) その他の蓄熱材料
      • (a) 光化学反応蓄熱材
  • 1.3 蓄熱に関する伝熱問題
    • 1.3.1 蓄熱技術に必要とされる指標
    • 1.3.2 蓄熱に関する伝熱問題
    • 1.3.3 代表的な固ー液相変化蓄!熱槽の伝熱問題
      • (1) シェルアンドチューブ型
      • (2) カプセル型
      • (3) 直接接触型
  • 1.4 蓄熱の評価
    • 1.4.1 蓄熱システ厶の社会的意味
    • 1.4.2 環境問題に果たす蓄熱技術の役割
    • 1.4.3 蓄熱システ厶の経済性
  • 1.5 具体的蓄熟システ厶の例
    • 1.5.1 最近の蓄熱システムの開発勤向
      • (1) 電力負荷平準化を目的とした氷蓄熱システム
      • (2) スターリングエンジン用蓄熱再生器
      • (3) 自動車の暖気運転用潜熱蓄熱
      • (4) 糸状コーティング蓄熟材の土壊混入による太陽熱の蓄熱
    • 1.5.2 将来の新しい蓄熱システム
      • (1) 大規模蓄熱
      • (2) 化学蓄熱
      • (3) 躯体潜熱蓄熱
      • (4) 小型高密度蓄熱糟
      • (5) 潜熱蓄熱機能を有する機能性熱流体による蓄熱材の管搬送
      • (6) オフラインによる熱エネルギーの輸送 (カセット型蓄熱技術)
  • 1.3 今後の蓄熱技術の展開
• 2.熱エネルギーの輸送技術の基礎と新たな展開に向けて
  • 2.1 熱エネルギー輸送技術開発に対する社会的背景
  • 2.2 熱エネルギー輸送流体 (媒体)
  • 2.3 機能性熱流体の分類
    • 2.3.1 顕熱利用熟流体
      • (1) 流動抵抗軽減用高分子添加水溶液
      • (2) 流動抵抗用界面活性剤添加水溶液
      • (3) その他の流動抵抗軽減添加剤
        • (a) 微細繊維質の熱流体への混合
        • (b) 気泡などの低粘性流体の混合
        • © 強磁性流体による流動抵抗軽減
        • (d) 電気粘性流体
    • 2.3.2 固体粒子と顕熱流体の混合効果
      • (a) 流動抵抗軽減効果
      • (b) 熱伝達率向上
  • 2.4 凝固・融解に伴う相変化潜熱利用
    • (1) 氷水スラリー (液状氷)
    • (2) 潜熱マイクロエマルジョンスラリー
    • (3) 潜熱マイクロカプセル
    • (4) クラスレートスラリー
    • (5) 熱化学反応利用熱流体
  • 2.5 熱エネルギー輸送システムに関する最近の具体例
    • (1) 有機-無機水溶液の凝固潜熱スラリー
    • (2) エタノールおよびアセトン?メタノール系水溶液の凝固潜熱スラリー
    • (3) 冷媒強制循環による蒸気潜熱輸送システム

第2節 製造業におけるエネルギーの消費実態および脱炭素に向けた電化の方向性

• 1.製造業におけるエネルギーの消費実態
  • 1.1 全般
  • 1.2 生活関連型産業
  • 1.3 基礎素材型産業
  • 1.4 加工組立型産業
• 2.脱炭素に向けた電化の方向性
  • 2.1 脱炭素政策における電化の位置づけ
  • 2.2 製造業における脱炭素の方向性
  • 2.3 製造業における電化の方向性
  • 2.4 国内外の製造業における電化に向けた動き

第3節 汽力発電設備を活用した蓄熱発電技術

• 1.概説
• 2.蓄エネルギーの方式と火力発電設備への適応
• 3.汽力発電設備に適合する蓄熱発電技術の検討
  • 3.1 汽力発電設備に蓄熱設備を設置した場合の利点と適応システム
  • 3.2 蓄熱発電方式の選定
  • 3.3 熱輸送流体、蓄熱媒体の選定
  • 3.4 蓄熱発電による汽力発電の再生と復活
• 4.国内外の汽力発電設備に適応可能性のある技術開発の事例
  • 4.1 Storworks社
  • 4.2 東芝・中部電力社
• 5.まとめ

第4節 ヒートポンプを利用した熱リサイクルの最新事例

• 1.産業用ヒートポンプの概要
  • 1.1 ヒートポンプの原理
  • 1.2 産業用ヒートポンプの特徴
  • 1.3 産業用ヒートポンプのラインナップ
  • 1.4 産業用ヒートポンプの導入ポテンシャル
• 2.工場における熱供給の課題と解決の方策
  • 2.1 工場における熱供給の課題とは
    • (1) 大量の低温廃熱の放出
    • (2) 蒸気供給ロスの発生
    • (3) 一律の供給温度
    • (4) 加熱と冷却の重複供給
  • 2.2 産業用ヒートポンプによる課題解決
    • (1) 低温廃熱をリサイクル利用
    • (2) 各生産プロセスへの分散配置/分散供給
    • (3) 冷温同時供給
• 3.産業用ヒートポンプによる熱リサイクル事例
  • 3.1 食品製造業 機械室への導入事例 (空気熱源ヒートポンプ/温水活用)
  • 3.2 自動車部品製造業 洗浄工程への導入事例 (水熱源ヒートポンプ/温水活用)
  • 3.3 プラスチック製造業 乾燥工程への導入事例 (水熱源ヒートポンプ/熱風・冷水活用)
  • 3.4 食品・飲料製造業 殺菌工程への導入事例 (水熱源ヒートポンプ/温水・冷水活用)

第5節 脱炭素に有効な蓄熱発電の動向と経済性の展望

• 1.蓄熱発電とは
  • 1.1 蓄熱発電の基本構成
  • 1.2 蓄熱発電の経済性
• 2.世界の動向
  • 2.1 公的機関の動向
  • 2.2 世界の蓄熱発電開発動向
  • 2.3 蓄熱技術の概説
• 3.熱利用
• 4.回転発熱機

第6節 木質バイオマス熱活用の現況と今後の展望

• 1.産業部門における木質バイオマス利用の意義
  • 1.1 脱炭素への貢献
  • 1.2 製造業における蒸気需要とその用途
  • 1.3 産業用熱利用分野における導入メリット
• 2.木質バイオマス熱利用の現状
  • 2.1 木質バイオマス熱ボイラーの導入数
  • 2.2 製造業における木質バイオマス熱の利用状況
• 3.木質バイオマス熱の特性と導入形態
  • 3.1 木質バイオマス熱の温度帯と適用
  • 3.2 木質バイオマスの利用形態とエネルギー効率
• 4.導入時の留意点
  • 4.1 導入目的の整理
  • 4.2 熱需要・負荷を考慮したシステム選定
  • 4.3 設備運用のイメージ
  • 4.4 化石燃料ボイラーとの違い
• 5.木質バイオマス利活用の課題

第7節 地中熱研究の現状とシステムの普及状況および今後の展望について

• 1.地中熱システムの種類と特徴
• 2.地質と地下水が地中熱システムへ与える影響
• 3.地中熱ポテンシャル評価
• 4.高効率地中熱交換器
• 5.地中熱システムの普及状況
• 6.地中熱システムの今後の展望

第2章 蓄熱材料・蓄熱技術の開発と各温度域への排熱対応

第1節 合金系潜熱蓄熱マイクロカプセルの開発と充填層型潜熱蓄熱システムへの応用

• 1.実験
  • 1.1 MEPCM蓄熱体
  • 1.2 蓄放熱実験装置
• 2.実験結果

第2節 熱エネルギーを長期保管でき、成形性に優れた潜熱蓄熱材の開発

• 1.潜熱蓄熱材の過冷却と結晶化温度の制御
• 2.新開発の高機能潜熱蓄熱材
  • 2.1 概要
  • 2.2 融解と凝固の温度差の広域制御
  • 2.3 熱エネルギーの長期保管・輸送
  • 2.4 容器不要で自由な形状に成形できる蓄熱材

第3節 四級ホスホニウム型準包接水和物の蓄熱特性と応用可能性

• 1.カルボン酸アニオン型四級ホスホニウム塩をゲストとする準包接水和物
  • 1.1 カルボン酸アニオンの選定と合成方法
  • 1.2 カルボン酸アニオン型準包接水和物の熱力学特性
• 2.非対称型四級ホスホニウム塩をゲストとする準包接水和物
  • 2.1 非対称四級ホスホニウムカチオンの設計と合成方法
  • 2.2 非対称四級ホスホニウム型準包接水和物の熱力学特性

第4節 TBAB (テトラブチルアンモニウムブロミド) ハイドレートの蓄熱・熱輸送媒体としての応用展望

• 1.TBAB水和物
• 2.TBAB水和物の特徴
• 3.TBAB水和物の生成特性
• 4.TBAB水和物スラリーの流動特性と伝熱特性

第5節 太陽熱発電の開発状況と潜熱・化学蓄熱システム化による蓄熱高度化の最新動向

• 1.集光型太陽熱発電 (Concentrated solar power, CSP)
  • 1.1 CSPの基本構成と運転状況
  • 1.2 CSP-PVハイブリッドシステム
• 2.次世代CSPや蓄熱発電における蓄熱システム
• 3.金属系顕熱/潜熱貯蔵および酸化物系顕熱/化学的熱貯蔵ユニットによる蓄熱高度化の紹介

第6節 低温排熱を活用可能な吸着材蓄熱システムの開発と今後の展望

• 1.吸着材蓄熱システムの蓄放熱運転
• 2.吸着材蓄熱システムの基盤技術の開発
• 3.定置型蓄熱システムの実証試験
• 4.オフライン熱輸送型システムの実証試験
  • 4.1 蓄熱実証試験
    • 4.1.1 設備概要
    • 4.1.2 蓄熱試験結果
  • 4.2 スイミングセンターでの放熱実証試験
    • 4.2.1 設備概要
    • 4.2.2 放熱試験結果
  • 4.3 塗装工程での除湿利用の放熱実証試験
    • 4.3.1 設備概要
    • 4.3.2 放熱試験結果
    • 4.3.3 CO2とコストの削減効果

第7節 150°C前後で蓄熱操作が可能な過冷却を緩和した潜熱蓄熱材の開発

• 1.ゼオライトを用いたD-マンニトールの過冷却緩和
• 2.脂肪酸を用いたエリスリトールの過冷却緩和
• 3.今後の研究課題

第8節 エリスリトールスラリーを用いた熱輸送技術と今後の展望

• 1.基礎特性
  • 1.1 相図と分散粒子の質量分率 (固相率)
  • 1.2 キャリア流体中の粒子アピアランス
  • 1.3 エリスリトールスラリーの見かけの比熱
• 2.エリスリトールスラリーの流動特性
  • 2.1 スラリーの流動様相と折れ線回帰分析
  • 2.2 エリスリトールスラリーの見かけの粘度
• 3.エリスリトールスラリーの熱輸送特性
• 4.今後の展望
  • 4.1 熱伝達特性
  • 4.2 晶析特性と粒子成長抑制

第9節 マンニトールを利用した潜熱蓄熱材と潜熱エネルギー貯蔵システムへの応用

• 1.マンニトールを利用した潜熱蓄熱材
  • 1.1 マンニトール-水混合物質
  • 1.2 相平衡状態図
  • 1.3 固相率
  • 1.4 融解潜熱量
  • 1.5 みかけの密度
• 2.潜熱エネルギー貯蔵型直接接触熱交換器
  • 2.1 原理
  • 2.2 放熱試験

第10節 粘土系吸着材の開発と低温廃熱蓄熱システムへの応用

• 1.粘土系吸着材とハスクレイについて
  • 1.1 粘土鉱物について
  • 1.2 粘土系吸着材「ハスクレイ」の特徴
  • 1.3 ハスクレイ量産化とシステム利用に向けた検討
• 2.ハスクレイを用いた工場実証試験
  • 2.1 定置型実証試験
  • 2.2 オフライン熱輸送型実証試験
    • 2.2.1 蓄熱サイト-ガスエンジンCGS設備-
    • 2.2.2 放熱サイト1-スイミングセンター温水製造設備-
    • 2.2.3 放熱サイト2-塗装リサイクルブース用空調設備-
• 3.農業分野への展開

第11節 カーボンナノチューブを分散混合することによる融解潜熱蓄熱促進

• 1.多層カーボンナノチューブ分散潜熱蓄熱材
  • 1.1 潜熱蓄熱材 (連続相) および多層カーボンナノチューブ (分散相)
  • 1.2 潜熱蓄熱材中への多層カーボンナノチューブ (MWCNT) の分散
  • 1.3 MWCNT 分散系物質の熱伝導率と粘度
  • 1.4 微少量潜熱蓄熱材の融解・凝固過程観察
• 2.融解対流を伴う実装を想定するサイズの潜熱蓄熱過程観察
  • 2.1 実験装置および実験方法
  • 2.2 MWCNT の槽内濃度分布観察
  • 2.3 CFD による数値シミュレーション
• 3.実験結果
  • 3.1 融解潜熱蓄熱実験結果
  • 3.2 MWCNT の槽内濃度分布観察結果
  • 3.3 CFD による融解シミュレーション結果:初期MWCNT 高さ方向分布反映

第12節 クラスレートハイドレートを用いた高密度蓄熱材料 (低温用) の開発と今後の展望

• 1.クラスレートハイドレートを用いた高密度蓄熱材料 (低温用) の開発
  • 1.1 高密度蓄熱材料 (低温用) の開発の背景
  • 1.2 高密度蓄熱材料 (低温用) の材料組成の確立
  • 1.3 模擬システムにおける高密度蓄熱材料 (低温用) の特性検証

第13節 エリスリトールとそのフッ素誘導体の混合による過冷却抑制効果と潜熱蓄熱材への応用

• 1.実験
• 2.エリスリトールとcis-2,3-ジフルオロブタン-1,4-ジオールとの混合物
  • 2.1 混合比の検討
  • 2.2 繰り返し測定による安定性
• 3.エリスリトールと2,2,3,3-テトラフルオロ-1,4-ブタンジオールとの混合物
• 4.混合物の熱特性と分子構造との関係性

第3章 ヒートポンプの開発と熱回収、熱交換、熱輸送技術への応用

第1節 産業用高温ヒートポンプの開発動向と適切な冷媒の選択指針

• 1.産業用ヒートポンプの概要
  • 1.1 ヒートポンプの定義
  • 1.2 ヒートポンプの技術分類
  • 1.3 産業用ヒートポンプの特徴
  • 1.4 要求COP
• 2.適切な冷媒の選択指針
  • 2.1 冷媒の基本的性質
  • 2.2 冷媒選択マップ
• 3.高温ヒートポンプの開発動向
  • 3.1 国内外の現況
  • 3.2 供給温度と加熱能力

第2節 ガスボイラと同等の蒸気供給が可能な高温ヒートポンプの開発

• 1.SGHの構造および特徴
• 2.SGHの導入分野と導入事例
• 3.SGHの導入によるランニングコストおよびCO2排出量の削減効果試算
• 4.蒸気供給ヒートポンプの今後の展開

第3節 高効率廃熱回収ヒートポンプの開発とボイラ・ヒートポンプ連携システムの提案

• 1.ヒートポンプとは
• 2.未利用熱活用ヒートポンプVH-15WW
  • 2.1 外観と主な仕様
  • 2.2 本装置の特長
  • 2.3 本装置を用いた事例
• 3.ボイラや他熱源とのハイブリッドシステム
  • 3.1 ミウラヒートコネクトとは
  • 3.2 ミウラヒートコネクトの想定効果
  • 3.3 具体的な制御案
  • 3.4 今後の予定

第4節 寒冷地の気象条件や冷却・加熱負荷パターンを考慮した廃熱回収形ヒートポンプシステムの開発

• 1.ヒートポンプ導入の背景
  • 1.1 乳製品工場の概要
  • 1.2 乳製品工場の特性
  • 1.3 従来システムから見えるエネルギー的課題の抽出
• 2.廃熱回収形ヒートポンプシステム
• 3.システムの特徴
  • 3.1 高効率運転の工夫
  • 3.2 空調温水の大温度差設計
  • 3.3 設備投資額の抑制
• 4.省エネルギー効果
• 5.実運転における課題と対策
  • 5.1 冷却・加熱アンバランス負荷への対応
  • 5.2 廃熱回収時のヒートポンプチリングユニットの運転モード
  • 5.3 低外気時の密閉式冷却塔の運転制御

第5節 100°C以下の熱源から冷熱を発生できる吸着ヒートポンプ技術と吸着材の活用

• 1.吸着冷凍サイクルの動作原理1)
  • 1.1 吸脱着現象を利用した冷凍効果の生成
  • 1.2 吸着冷凍機の構成と特徴
  • 1.3 吸着冷凍機の運用
  • 1.4 サイクルタイム
  • 1.5 吸着冷凍サイクルの性能指標
• 2.吸着材の吸着特性の表現
  • 2.1 吸着材の特性
  • 2.2 吸着冷凍サイクルに用いられる材料
  • 2.3 デューリング線図
• 3.デューリング線図を用いた単段型吸着冷凍サイクルの設計
  • 3.1 単段型吸着冷凍サイクルのデューリング線図による表現
  • 3.2 デューリング線図の作成方法
  • 3.3 水-シリカゲル系単段型吸着冷凍サイクルの解析例
• 4.吸着冷凍サイクルの発展形
  • 4.1 多段化による低温排熱の有効利用
    • 4.1.1 多段吸着冷凍サイクル
    • 4.1.2 2段吸着冷凍機の構成
    • 4.1.3 多段吸着冷凍サイクルの実験例
  • 4.2 二重効用化によるCOPの向上
    • 4.2.1 二重効用吸着冷凍サイクル
    • 4.2.2 吸着熱回収型二重効用サイクルの構成
    • 4.2.3 吸着熱回収型二重効用サイクルの実験例
• 5.吸着材の蓄熱・熱輸送への応用
  • 5.1 吸脱着現象を利用した蓄熱の原理
  • 5.2 吸着材による蓄熱・熱輸送の実証研究例

第6節 熱回収ヒートポンプによる排熱回収システムの開発と冷熱、温熱の活用による省エネ化

• 1.熱回収システムについて
  • 1.1 熱回収システムの考え方
  • 1.2 熱回収ヒートポンプの供給温度制御
  • 1.3 基調自動切換制御
• 2.熱回収システムの採用事例
  • 2.1 事例A:既存熱源に熱回収ヒートポンプを増設
  • 2.2 事例B:生産装置の排熱からの熱回収
  • 2.3 事例C:温水排熱からの熱回収
• 3.熱回収システムの運転における配慮
  • 3.1 成り行き運転となっている側の温度維持
  • 3.2 他熱源をON/OFF運転にしないための配慮
• 4.大規模病院における熱回収システム導入事例
  • 4.1 給湯と空調温水に排熱利用
  • 4.2 削減効果

第7節 地下水を利用した地中採熱システムの開発と評価

• 1.はじめに
  • 1.1 地下水熱利用とそのメリット・デメリット
  • 1.2 採熱方式の選択
• 2.HC方式 (ヒートクラスター方式) による地下水採熱システムの評価
  • 2.1 試験方法
  • 2.2 試験結果
• 3.ロイズタウン駅前歩道融雪システムの導入と評価
  • 3.1 地中採熱システムの概要
  • 3.2 融雪システムの運転
    • 3.2.3 運転状況
  • 3.3 システムの評価
    • 3.3.1 本設井戸1の採熱量等の経時変化
    • 3.3.2 井戸内の水温の経時変化
    • 3.3.3 HPのSCOPと揚水制御温度のチューニング

第8節 熱源水ループ方式による再生可能エネルギー熱利用ヒートポンプシステムシステムの開発と応用展望

• 1.天空熱源ヒートポンプシステムの概要
  • 1.1 基本コンセプト
  • 1.2 基本制御動作
• 2. 実建物での省エネルギー・CO2削減効果の実証
  • 2.1 建物概要
  • 2.2 システム概要
  • 2.3 省エネルギー・CO2削減効果
• 3.今後の応用展望

第4章 熱電変換材料の開発と高効率化、環境負荷低減、モジュール化

第1節 逆アルカリ金属熱電変換 (RAMTEC) による高温ヒートポンプとカルノーバッテリーへの応用可能性

• 1.高温ヒートポンプ (400°C以上) の種類と特徴
• 2.逆アルカリ金属熱電変換 (RAMTEC) ヒートポンプの現状技術
  • 2.1 RAMTECヒートポンプの作動原理
  • 2.2 逆アルカリ金属熱電変換 (RAMTEC) の特徴
  • 2.3 実際の作動による損失項
• 3.性能向上方策とアドバンストタイプ
  • 3.1 高集積化による性能向上
    • 3.1.1 アノード液相供給タイプ (第一世代)
    • 3.1.2 アノード蒸気供給タイプ (第二世代)
    • 3.1.3 高集積化のアドバンストタイプ (第三世代)
  • 3.2 管内側電極式セルによる高性能化
  • 3.3 ヒートポンプ用の低透過特性電極の開発
• 4.カルノーバッテリーへの応用

第2節 セレン化スズ半導体の極性制御と熱電変換性能向上に向けた新ドーピング手法の開発

• 1.はじめに
  • 1.1 背景
  • 1.2 セレン化スズ熱電材料
• 2.Sb添加によるSnSe半導体の多段階極性制御
  • 2.1 Sb添加SnSeに発現する極性反転
  • 2.2 SnSe結晶中でのSb置換位置スイッチング
  • 2.3 Sb添加SnSeの多段階極性反転メカニズム
• 3. Te添加によるSnSe多結晶体の熱電変換効率向上
  • 3.1 等原子価Te置換によるSnSeへのキャリアドーピング
  • 3.2 高い電気伝導度と低い熱伝導率を両立
  • 3.3 Te添加によるキャリア生成と熱伝導率低減のメカニズム

第3節 熱電変換薄膜の形成技術とデバイスへの応用

• 1.熱電変換技術とフレキシブル薄膜熱電発電デバイス
  • 1.1 熱電変換技術
  • 1.2 フレキシブル薄膜熱電発電デバイス
• 2.熱電薄膜の作製プロセスおよび評価方法
• 3.実験結果及び考察
  • 3.1 n型Bi2Te3薄膜とp型Sb2Te3薄膜の熱電特性
  • 3.2 TTTEGの温度分布のモデリング
  • 3.3 TTTEGの作製と特性評価

第4節 スクッテルダイト化合物の特徴と高充填による熱電変換材料への応用

• 1.スクッテルダイト化合物の特徴
  • 1.1 スクッテルダイト化合物とは
  • 1.2 スクッテルダイト化合物の結晶構造
  • 1.3 強相関電子系としてのスクッテルダイト化合物
  • 1.4 熱電変換材料としてのスクッテルダイト化合物
  • 1.5 スクッテルダイト化合物の合成方法
• 2.高圧合成法
• 3.部分充填スクッテルダイト化合物の高充填化
• 4.圧力誘起自己充填反応を利用した熱電変換材料の開発

第5節 ゴニオ極性を示すMg3Sb2とMg3Bi2の作製と横型熱電モジュール応用への展望

• 1.Mg3Sb2とMg3Bi2のゴニオ極性
• 2.第一原理計算によるゴニオ極性の起源解明

第6節 有害元素を含まない中温域用p型リン系熱電材料の開発

• 1.リン系熱電材料について
• 2.Ag6Ge10P12について
• 3.CuとGaをコドープしたAg6Ge10P12におけるZT > 1の熱電特性
• 4.優れた機械特性と熱膨張特性、およびそれに基づいたn型対極候補と金属電極候補

第7節 環境調和型Cu2ZnSnS4 (CZTS) 熱電変換材料の開発とデバイス応用

• 1.多元系熱電材料の開発
  • 1.1 熱電材料の基礎
  • 1.2 I2-II-IV-VI4族化合物の基礎
  • 1.3 CZTSバルク単結晶成長
  • 1.4 CZTSの構造特性
  • 1.5 CZTSの熱電特性
• 2.CZTSのN型伝導制御
  • 2.1 Ag混晶によるドナー欠陥の導入
  • 2.2 CAZTSバルク単結晶成長
  • 2.3 CAZTSの熱電特性
• 3.ケステライト化合物のsingle-leg熱電デバイスの開発
  • 3.1 Single-leg熱電デバイス構造と出力測定方法
  • 3.2 Single-leg熱電デバイス特性
  • 3.3 拡散防止層の役割
  • 3.4 接触抵抗の低減と安定性

第8節 導電性高分子 (PEDOT:PSS) の熱電変換材料への応用

• 1. はじめに
• 2. 導電性高分子
• 3.熱電変換材料の評価指標
• 4.PEDOT系導電性高分子の熱電変換特性
• 5.界面活性剤の添加によるPEDOT:PSSの熱電変換特性の改善

第9節 熱電変換機能を備えたスーパーキャパシタの開発

• 1.はじめに
  • 1.1 モノのインターネットと環境発電
  • 1.2 熱電発電
• 2.熱電変換機能を備えたスーパーキャパシタ
  • 2.1 熱電キャパシタの特徴と原理
  • 2.2 10 mV/K級の熱起電力を発生する熱電キャパシタ材料の特定
  • 2.3 熱電キャパシタモジュールの作製と使用方法
  • 2.4 断続給電制御用回路の構築とIoTセンサの駆動
  • 2.5 熱電キャパシタの発電量と性能指数の適用について

第10節 ホイスラー合金を用いた熱電発電モジュールの開発

• 1.熱電効果と熱電モジュール
  • 1.1 熱電効果と性能指数
  • 1.2 熱電モジュール
• 2.ホイスラー合金系熱電材料および熱電モジュールの開発
  • 2.1 ホイスラー合金の熱電性能
  • 2.2 ホイスラー型Fe2VAl熱電モジュールの開発と評価
  • 2.3 Fe2VAl熱電モジュールの発電性能と耐久性
• 3.熱電発電ユニットの車載検討
  • 3.1 熱電発電による自動車排熱の有効活用
  • 3.2 自動車排熱を想定した発電性能の検討
  • 3.3 自動車への搭載に向けた発電試験

第5章 排熱を用いた発電技術の開発と今後の展望

第1節 ループ型サーモサイフォン式熱交換器を応用したkW級熱電発電システムの開発

• 1.熱電発電システム
  • 1.1 熱電モジュール
  • 1.2 サーモサイフォン式熱交換器
  • 1.3 サーモサイフォン式熱交換器を用いた熱電発電ユニット
• 2.工場排熱発電の課題
• 3.工場排熱発電の課題を解決する技術要素
  • 3.1 出力規模と経済性を解決する技術
    • 3.1.1 サーモサイフォン式熱輸送
    • 3.1.2 スロット構造による出力拡張性
    • 3.1.3 商用電力よりも安価な電力
  • 3.2 信頼性を担保する技術
    • 3.2.1 リリーフ機能による装置保護
    • 3.2.2 腐食性ガスへの耐性
    • 3.2.3 長期耐久性を実現するサンドイッチ伝熱構造
  • 3.3 既存設備にも導入可能な施工性

第2節 バイナリー発電の特徴と工場排熱活用に向けた装置設計のポイント

• 1.国内のエネルギー事情と工場排熱の活用の重要性
• 2.バイナリー発電
  • 2.1 バイナリー発電とは
  • 2.2 バイナリー発電の経緯と使用例
  • 2.3 バイナリーサイクルの作動流体
  • 2.4 バイナリー発電の特徴
  • 2.5 現在国内で使用されているバイナリー発電装置
• 3.産業排熱を利用したバイナリー発電
  • 3.1 現在国内で使用されているバイナリー発電装置
  • 3.2 国内の実施例
• 4.バイナリー発電の課題と展望
  • 4.1 バイナリー発電の課題と将来展望

第3節 未利用熱を有効活用し低炭素社会の実現に寄与する有機ランキンサイクル発電システム

• 1.はじめに
  • 1.1 熱による発電
    • 1.1.1 再生可能エネルギーと未利用熱
    • 1.1.2 熱電変換技術
  • 1.2 日本で「バイナリー発電」と呼ばれている「有機ランキンサイクル (ORC) 」
    • 1.2.1 ORCのこれまで
    • 1.2.2 ORC発電の原理
    • 1.2.3 ORCの要素技術
• 2.ORCの性能評価
  • 2.1 p-h線図
  • 2.2 Ph線図に描いたランキンサイクル
  • 2.3 ORCの配管系統図とセンサー
  • 2.4 作動媒体R1234yfで行った試験結果
• 3.工場廃熱を活用した5kW級ORC発電システムの活用例
  • 3.1 仙台市の廃棄物処理工場の焼却熱を活用した事例
  • 3.2 松本市の廃棄物処理工場の焼却熱を活用した事例

第6章 産業排熱活用に向けた工場・生産設備での蓄熱、熱利用技術の応用事例

第1節 水素ガスタービンコージェネシステムの開発動向と今後の展望

• 1.水素サプライチェーン
• 2.水素燃焼技術
  • 2.1 水素の特性
  • 2.2 水素燃焼システム
    • 2.2.1 拡散燃焼器
    • 2.2.2 DLE (Dry Low Emission) 燃焼器
    • 2.2.3 マイクロミックス燃焼器
• 3.ガスタービン発電装置における水素利用例
  • 3.1 神戸水素CGS (Cogeneration System) エネルギーセンター
  • 3.2 水素混焼ガスタービンコージェネシステム

第2節 ストーカ式下水汚泥焼却発電システムの開発と温室効果ガス排出量削減効果

• 1.開発の目的と現状の下水汚泥焼却炉の課題
  • 1.1 N2Oや温室効果ガスの発生
  • 1.2 焼却廃熱の未利用
  • 1.3 リンによる煙道閉塞による計画外停止
• 2.ストーカ式下水汚泥焼却発電システムの特長
  • 2.1 温室効果ガス発生量の大幅な削減
  • 2.2 創エネルギー量の向上
  • 2.3 煙道閉塞対策
• 3.温室効果ガス排出量の試算
  • 3.1 ストーカ式下水汚泥焼却発電システムの概要
  • 3.2 試算条件
  • 3.3 試算結果
    • 3.3.1 混合生汚泥のケース
    • 3.3.2 消化汚泥のケース
• 4.実証試験の紹介
  • 4.1 試験方法
  • 4.2 試験結果

第3節 凝縮潜熱を利用したアスファルトプラントにおける砂乾燥システム

• 1.APの課題
  • 1.1 APの概要
  • 1.2 省エネルギー化の限界
  • 1.3 稼働率向上の限界
• 2.砂乾燥システムの概要と特徴
  • 2.1 主要な装置構成
  • 2.2 熱効率向上の基本原理
  • 2.3 凝縮塔による廃熱回収と砂乾燥メカニズム
  • 2.4 不凝縮ガスの低減 (侵入空気の削減)
  • 2.5 乾燥砂の残留水分

第4節 セメントプラントにおける廃熱発電設備の開発とプラントの熱効率改善・省エネルギー化

• 1.セメント廃熱発電設備の概要
  • 1.1 セメント製造の概要
  • 1.2 セメント廃熱発電設備の廃熱回収源と特長
  • 1.3 川崎重工グループのセメント廃熱発電設備における実績
  • 1.4 熱力学サイクル
• 2.セメント廃熱発電設備の主要機器
  • 2.1 ボイラ及び熱交換器
    • 2.1.1 PHボイラ
    • 2.1.2 AQCボイラ
    • 2.1.3 ORC 向け熱媒体油熱交換器
    • 2.1.4 バイパスボイラ
  • 2.2 蒸気タービン
• 3.セメント廃熱発電設備導入における熱効率改善・省エネルギー化
  • 3.1 多段フラッシュ方式の採用
  • 3.2 2段圧PHボイラシステムの開発
  • 3.3 VEGA ® ボイラの採用によるシステムの高効率化
  • 3.4 AQCボイラにおける中間抜き出し方式の採用
• 4.セメント産業における脱炭素化への貢献
  • 4.1 日本のセメント産業における脱炭素化への取り組み
  • 4.2 川崎重工グループのセメント廃熱発電設備における脱炭素化への取り組み事

第5節 変動する排熱のカスケード利用とヒートポンプシステムによる熱の高度化利用技術

• 1.システム概要
  • 1.1 システムフローと事例1
  • 1.2 運転データ
• 2.その他事例
  • 2.1 煙道廃熱回収
  • 2.2 廃水熱回収
• 3.熱利用施設に関する調査
  • 3.1 対象施設の概要と熱利用ケース
• 4.廃熱回収量とCO?削減効果に関する分析
  • 4.1 廃熱回収の有効性の解析について
  • 4.2 廃熱回収量に対してのCO?削減量の定量化
  • 4.3 廃熱回収量に対してのCO?削減量の定量化についてのまとめ

第6節 帯水層蓄熱システムによる空調システムの省エネ化展望

• 1.帯水層蓄熱システム (Aquifer Thermal Energy Storage = ATES) について
  • 1.1 帯水層とは
  • 1.2 帯水層蓄熱システムとは
  • 1.3 帯水層蓄熱システムのメリット
    • 1.3.1 安定した地下水温度
    • 1.3.2 省エネルギー
    • 1.3.3 熱の有効利用
  • 1.4 帯水層蓄熱システム運用イメージ
  • 1.5 帯水層蓄熱システム機器構成
• 2.日本国内の700kW大規模帯水層蓄熱システム事例紹介
  • 2.1 三菱重工業 株式会社 神戸造船所
  • 2.2 アミティ舞洲
  • 2.3 その他普及状況
• 3.帯水層蓄熱システム導入に向けて
  • 3.1 帯水層蓄熱システム導入フロー
  • 3.2 CO2排出量試算例

第7節 ヒートポンプ,工場排熱を活用した液式デシカント空調システムの展望

• 1.液式デシカント空調システムの概要
• 2.液式デシカント空調システムの装置構成と特徴
  • 2.1 加湿時の装置構成
  • 2.2 液式デシカント加湿の特徴
  • 2.3 液体調湿剤について
  • 2.4 調湿部のモジュール化 (LDM)
• 3.液式デシカント加湿のエネルギー性能評価とCO2削減効果の試算
  • 3.1 試算条件
  • 3.2 試算結果

第8節 暑熱・温暖地域におけるヒートポンプ・蓄熱技術の応用事例

• 1.取り組み事例の施設概要
• 2.施設の計画コンセプト
  • 2.1 地域特性と施設特性
  • 2.2 施設計画の主眼点
    • 2.2.1 冷泉と温泉を使った取り組み
    • 2.2.2 太陽熱と地熱を使った取り組み
    • 2.2.3 太陽の光と影を使った取り組み
• 3.環境・設備計画
  • 3.1 施設特性と水温レベルを生かす水資源の有効利用システム
  • 3.2 豊かな太陽熱と地熱を生かす温度と湿度のコントロール手法
  • 3.3 太陽エネルギーを生かす創エネと日射のコントロール手法
  • 3.4 システム全体フロー
• 4.システムの運転実績の検証
  • 4.1 冷水製造熱量の検証結果
  • 4.2 温水製造熱量の検証結果
• 5.エネルギーマネジメントによる検証
  • 5.1 運用段階の検証
    • 5.1.1 空気熱源HPの検証結果
    • 5.1.2 水熱源HPの検証結果
  • 5.2 従来システムと本システムの比較検証
    • 5.2.1 エネルギー性能の比較条件
    • 5.2.2 COPの比較検証結果
    • 5.2.3 システム一次エネルギー消費量の比較結果
    • 5.2.4 施設全体の一次エネルギー消費量の評価

第9節 未利用熱を活用できる温水を使用した氷スラリー製造の連続化技術の開発

• 1.開発の目的
• 2.基盤技術
  • 2.1 氷点下冷熱を製造する吸収冷凍システムの開発
    • 2.1.1 凝固点降下剤の検討
    • 2.1.2 熱物性の評価
    • 2.1.3 小型冷凍機での評価
  • 2.2 氷スラリーの流動化技術の開発
    • 2.2.1 抑制剤の検討
    • 2.2.2 抑制剤の評価
    • 2.2.3 小型製氷機での評価
• 3.排熱駆動氷スラリー製氷機システムの開発
  • 3.1 試験装置と方法
  • 3.2 試験結果と考察

第10節 流下液膜式熱回収装置を用いた排水からの熱回収技術の開発と適用事例

• 1.排水からの熱回収技術の開発
  • 1.1 経緯
  • 1.2 開発目標値の設定
    • 1.2.1 開発目標項目
    • 1.2.2 製品仕様 (ReCalo+15の場合)
• 2.流下液膜式熱回収装置 (ReCalo+)
  • 2.1 原理
  • 2.2 熱回収時の流れ
  • 2.3 ReCalo+の特徴
    • 2.3.1 特徴
  • 2.4 導入時の削減効果
  • 2.5 他熱回収装置との比較
• 3.導入事例
  • 3.1 温排水からの熱回収
  • 3.2 冷排水からの熱回収
  • 3.3 導入先について
• 4.確認調査項目
  • 4.1 聞き取り調査項目
  • 4.2 現場確認調査
  • 4.3 実排水による熱回収試験
  • 4.4 試算表作成
• 5.終わりに

第11節 吸着式蓄熱材を活用したILCからの排熱回収技術の動向と展望

• 1.蓄熱材ハスクレイ
  • 1.1 ハスクレイとは
• 2.ハスクレイの特徴
  • 2.2.1 蓄熱・放熱のしくみ
  • 2.2.2 蓄熱能力
  • 2.2.3 熱エネルギーの保存と運搬性
• 3.地域熱エネルギー循環モデル
• 4.実証試験
  • 4.1 実証試験の概要
  • 4.2 蓄熱試験
  • 4.3 放熱試験
• 5.事業化への模索
• 6.面的実証試験へのステップアップ
  • 6.1 面的実証試験の実施エリア
  • 6.2 面的実証試験の実施に向けて
• 7.ILCにおけるハスクレイの使用方法

第7章 ビル・住宅・インフラ施設における蓄熱、地熱・太陽熱等熱利用技術の応用事例

第1節 都市インフラ活用型地中熱利用システムの特徴と施工事例

• 1.都市インフラ活用型地中熱利用システムの特徴と施工事例
  • 1.1 ボアホール方式の特徴と施工事例
  • 1.2 基礎杭方式の特徴と施工事例
  • 1.3 水平方式の特徴と施工事例
  • 1.4 土留壁方式の特徴と試験施工例
• 2.各地中熱交換方式の熱交換性能比較事例
• 3.おわりに

第2節 都心部地域熱供給における蓄熱の取組みとヒートポンプの活用

• 1.地域熱供給とは
  • 1.1 日本の地域熱供給の概要
  • 1.2 DHCにおける蓄熱
• 2.大手町・丸の内・有楽町地域のDHCと蓄熱の概要
  • 2.1 DHCの概要
  • 2.2蓄熱槽の概要
• 3.Oプラントのシステム概要
  • 3.1 熱源
  • 3.2 蓄熱槽
• 4.冷熱蓄熱の活用事例
  • 4.1 冷熱蓄熱の運用状況
  • 4.2 冷熱蓄熱による効果
  • 4.3 冷熱蓄熱のエネルギー効率
• 5.温熱蓄熱とヒートポンプの活用事例
  • 5.1 温熱蓄熱の運用状況
  • 5.2 温熱蓄熱のエネルギー効率

第3節 空気熱源ヒートポンプと水熱源ヒートポンプを用いたハイブリッド空調システムの開発と工場事務所棟空調への応用

• 1.地中熱利用ヒートポンプ空調システムからの学び
  • 1.1 システムの概要
  • 1.2 井水間接利用の課題
  • 1.3 システムの改修
• 2.既往空調システムの課題
  • 2.1 ヒートポンプの能力設定
  • 2.2 ヒートポンプのインバータ制御
  • 2.3 地中熱利用ヒートポンプの費用対効果
  • 2.4 地中熱交換器の性能評価
• 3.EHPとWHPのハイブリッドシステム
  • 3.1 熱源分離型
  • 3.2 熱源付加型
• 4.ハイブリッド空調システムの導入事例
  • 4.1 オープンループ放流式
  • 4.2 クローズドループ方式+工場廃熱利用

第4節 建物排熱を利用した環境配慮型融雪システムの開発と実証試験

• 1.廃熱利用融雪システムの概要
  • 1.1 概要
  • 1.2 路盤体と透水性ILB
  • 1.3 配管構造
  • 1.4 適正風量
• 2.本システムの検証
  • 2.1 システム概要
  • 2.2 松ノ木峠PAの融雪状況
  • 2.3 高山HSCの融雪状況
• 3.ライフサイクルコスト

第5節 地中熱を活用した無散水融雪システムの研究開発と今後の展望

• 1.研究背景
• 2.無散水融雪システムの概要
• 3.福井県における過去の無散水融雪システムに関する研究
  • 3.1 採熱部
    • 3.1.1 深層地中熱
    • 3.1.2 浅層地中熱
    • 3.1.3 極浅層地中熱
    • 3.1.4 複合システム
  • 3.2 放熱部
  • 3.3 融雪設計
• 4.無散水融雪システムに関する研究開発
  • 4.1 ライニング式地中熱交換器の開発
  • 4.2 高熱伝導融雪パネルの試作開発
• 5.今後の展望

第6節 伝熱面を機械的に更新する、熱交換技術

_{温泉水、汚濁排水、潜熱蓄熱等の環境下における熱交換の性能低下を抑制可能}

• 1.固相生成制御型回転式熱交換器
• 2.温泉熱の安定採熱技術
• 3.凝固相剥ぎ取りによる潜熱蓄熱システムの高速化

第7節 太陽熱エネルギーの暖房利用における集熱と蓄熱技術の展望

• 1.太陽熱利用暖房システム
  • 1.1 液体集熱式太陽熱暖房システム
  • 1.2 空気集熱式暖房システム
• 2.蓄熱技術

第8節 温暖地と寒冷地に向けたZEBにおける躯体の熱容量を活用した地中熱利用技術

• 1.寒冷地ZEBでの地中熱利用
  • 1.1 建物概要
    • 1.1.1 建物概要とコンセプト・テクノロジーマップ
    • 1.1.2 外断熱の躯体の熱容量による保温性能
    • 1.1.3 ZEBの実現
  • 1.2 地中熱利用
    • 1.2.1 地中熱利用の狙いと採用した設備
    • 1.2.2 ボアホール地中熱HPの運用状況
    • 1.2.3 ボアホール地中熱HP (融雪用) 及びヒートパイプの運用状況
    • 1.2.4 アースチューブの運用状況
  • 1.3 寒冷地ZEBでの地中熱利用事例のまとめ
• 2.温暖地ZEBでの地中熱利用
  • 2.1 建物概要
    • 2.1.1 建物概要とコンセプト・テクノロジーマップ
    • 2.1.2 ZEBの実現
  • 2.2 地中熱利用
    • 2.2.1 地中熱利用の狙い,利用方針と地中熱利用設備概要
    • 2.2.2 ボアホール型熱交換器からの採熱の直接利用 (夏期)
    • 2.2.3 ボアホール地中熱HP (冬期)
    • 2.2.4 地中熱採熱の温度推移
    • 2.2.5 クール/ヒートピット
  • 2.3 温暖地ZEB事例のまとめ

第9節 浜松の地産地消の自然エネルギーを活用したZEB建築物の開発

• 1.建物概要
• 2.設計方針
• 3.浜松の地産地消の自然エネルギー利用
  • 3.1 太陽のエネルギー
  • 3.2 地中熱エネルギー
  • 3.3 卓越風の利用
• 4.太陽熱と地中熱を利用する空調システムとパッシブの相乗効果
• 5.各モードの運用と実績
  • 5.1 夏期冷房モード
  • 5.2 中間期冷房モード
  • 5.3 夏期井水利用モード
  • 5.4 冬季暖房モード
  • 5.5 太陽熱暖房モード
  • 5.6 冬季井水利用モード
• 6.運用実績
  • 6.1 運用での『ZEB』
  • 6.2 削減効果の検証
• 7.普及・波及

第10節 既製杭を用いた地中熱利用技術に向けた工法開発と展望

• 1.従来の課題
• 2.開発技術の概要
• 3.開発技術の検証
• 4.開発技術の効果
• 5.開発中の技術