エコで経済的な熱駆動のエアコンを作ろう！

電気を使わず廃熱利用でエアコンを動かす

2011年の東日本大震災後にも問題になったように、夏の暑い時期など電力需要のピーク時には電力が不足しがちになります。電気を作る量は決まっているので、ピーク時の量に合わせて作れば、通常時などは電力が余ってしまいます。
電気と同様、熱もエネルギーなので、熱を使ったエアコンを作ることも可能なのです。しかも熱は、電気と違って工場の廃熱や、太陽熱など未利用の資源があります。これらをうまく利用できれば環境に優しく経済的ですが、実際には温度が100℃以下と低いので、エアコンを動かすにはエネルギーが足りないのです。現在、一部のホテルや劇場、図書館などで熱駆動の冷熱機器が実用化されていますが、その多くがエアコン内部に入っている溶液を循環させるポンプなどには電気を併用しています。

毛管力でどこまで行けるか？

100％熱で駆動するエアコンを実現させるため、ポンプの代わりに液体を吸い上げる「毛管力」を使った研究を進めています。エアコンの中には冷却用の冷媒が入っていますが、毛管に入った冷媒を熱によって蒸発させて、冷却作用を行わせたあと、冷媒をうまく循環させる状態を保つことが大事です。そのためには、熱・物質移動現象をともなう精留や分縮操作が必要です。この技術は、化学プラントなどではすでに実用化されているのですが、常に一定の温度を保って動くプラントとは違い、エアコンはその日の気温やユーザーの感覚、または好みによっても細かく温度が変わるので、難しいところです。

熱工学の身近な面白さ

目に見えて動くものを扱う機械工学の中で、熱工学は唯一目に見えない熱を扱います。熱工学は、エアコンで電気代がかからないようにしたい、暖房で足下を暖めたいという需要に応えようとしています。熱工学は、自宅や学校で体験する身近な感覚をベースに、人間が快適に過ごせる空間を機械工学の理論を使って実現しているのです。

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先生情報 / 大学情報

関東学院大学理工学部先進機械コース教授辻森淳先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

熱工学、機械工学

メッセージ

私は熱工学の研究をしています。エアコンは電気で動くものですが、あなたの身の回りにもある廃熱を利用して動かすこともできます。また熱工学を応用した技術で、パソコンや人工衛星などの電子機器冷却についても研究しています。
高校時代の今、あなたは何に興味を持っていますか？　これはなぜ、どういう原理で動くのだろうという興味や情熱は、きっと研究に生かされます。熱工学に興味があるなら、一緒に頑張って学んでいきましょう！

先生への質問

先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

関東学院大学に関心を持ったあなたは

1884年（明治17年）、関東学院は横浜山手に神学校として創立されました。長い歴史と伝統をもつ関東学院はキリスト教の優れた思想、芸術、奉仕の精神を礎に、校訓「人になれ　奉仕せよ」のもと広く世の中に貢献できる学問・知識を身につけた有能な人材の育成を目指してきました。現在では、文理にわたる学部を擁する総合大学へと発展。伝統に裏打ちされたキャンパスライフサポート、学修サポート、キャリアサポートの3つのサポート体制で学生一人一人に合わせた支援をこれからも行っていきます。