サーマルマネジメント　～余熱・排熱の制御と有効利用～

序論　地球環境およびエネルギー問題とサーマルマネジメント　柏木　孝夫
1 はじめに
2 グリーンイノベーション
3 次世代エネルギーとスマートグリッド
4 コジェネレーションがもたらす分散型電源の元年 　
5 都市エネルギー全体最適化とスマートエネルギー
6 おわりに─これからのグランドデザインとは─
第１編　熱科学の基礎―熱・エネルギー・熱力学・熱流体　齋藤　勝裕
第1章 熱とエネルギー
1 はじめに
2 熱・エネルギー・仕事
3 さまざまなエネルギー
4 光エネルギー
5 原子力エネルギー
6 再生可能エネルギー
7 新エネルギー
第2章 反応とエネルギー
1 はじめに
2 熱力学第一法則
3 内部エネルギー
4 反応エネルギー
5 エネルギーから見た反応の種類
6 エンタルピー
7 ヘスの法則
第3章 エントロピーと自由エネルギー
1 はじめに
2 簡易冷却パッド
3 エントロピー
4 熱力学第二、第三法則
5 自由エネルギー
6 活性化エネルギー
7 ボルツマン分布
第4章 熱流体とエネルギー移動
1 はじめに
2 流体の種類と性質
3 気体分子の速度とエネルギー
4 熱（エネルギー）の移動
第２編　熱制御技術
第1章 熱制御の基礎
第1節 熱エネルギー利用のための伝熱促進・制御技術　川口　靖夫
1 はじめに
2 排熱利用のエネルギー収支
3 再生器の利用可能条件
4 熱交換器を伴う熱サイクル
5 熱交換器の性能評価
6 総括伝熱係数
7 熱伝達率の向上
第2節 熱膨張の基礎から材料の熱膨張制御への応用　橋本　拓也
1 はじめに
2 熱膨張・熱膨張係数の定義
3 相転移と熱膨張挙動の関係
4 熱膨張挙動の測定方法
5 材料の熱膨張制御
第3節 放熱・冷却技術の基礎と実際　石塚　勝
1 はじめに
2 冷却技術
3 熱設計の流れ
4 おわりに
第4節 断熱材の伝熱機構と熱物性　平澤　良男
1 伝熱機構の基礎
第2章 熱測定
第1節 熱流体の定量可視化技術　染矢　聡
1 はじめに
2 流体の速度分布計測
3 流体中の温度分布計測
4 表面の温度分布計測
5 流体の温度速度複合計測
第2節 熱流動現象の解析基礎　中部　主敬
1 支配方程式の導出
2 無次元伝熱パラメータ
3 境界条件
4 支配方程式の有限体積法に基づく離散化
5 離散化方程式の解法
第3節 排熱のエクセルギー再生技術　石原　達己
1 はじめに
2 エクセルギー再生技術としての低温水蒸気電解技術
3 その他のエクセルギー再生技術
4 おわりに
第4節 熱拡散率・熱伝導率の測定法　森川　淳子／橋本　壽正
1 はじめに
2 熱の4定数
3 熱拡散率・熱伝導率測定法
4 温度波熱分析法
第3章 熱制御技術の開発動向
第1節 動力を必要としない熱制御素子の開発　田中　清志
1 はじめに
2 LHPの特徴
3 LHPの設計
4 機械振興協会での研究状況
第2節 省エネ効果を最大化する熱源最適制御システム　勝屋　訓
1 はじめに
2 熱源最適制御システム
3 おわりに
第3節 新熱電材料を利用した熱電発電モジュール開発　山本　淳
1 熱電発電による排熱利用発電システム
2 新熱電材料の研究開発動向
3 新材料を使用したモジュールの開発事例
第4節 印刷法により作製したフレキシブル熱電変換素子　末森　浩司
1 背景
2 希少資源を含まない新規フレキシブル熱電変換材料
3 ステンシル印刷により作成したフィルム状熱電変換素子
4 おわりに
第5節 放射光粉末X線回折による熱電変換材料の構造評価　西堀　英治
1 はじめに
2 SPring-8を用いた放射光粉末X線回折
3 放射光粉末X線回折法による構造評価の実例
4 おわりに
第6節 ロータス型ポーラス金属を利用したヒートシンクの研究開発　千葉　博／中嶋　英雄
1 はじめに
2 ポーラス金属を用いたヒートシンクの種類
3 ロータス銅ヒートシンクの放熱特性
4 おわりに
第4章 各分野における熱制御事例
第1節 半導体分野
1.1 シリサイド系熱電変換材料の開発　鵜殿　治彦
1 はじめに
2 シリサイド系熱電変換材料の特徴
3 マグネシウムシリサイド系熱電変換材料
4 マンガンシリサイド系熱電変換材料
5 熱電素子およびモジュール化の研究
6 おわりに
1.2 スピンゼーベック効果による新規熱電変換素子の開発　内田　健一／齊藤　英治
1 はじめに─スピンゼーベック効果と絶縁体を用いた熱電発電─
2 実験方法・結果
3 まとめと今後の展望
1.3 ホウ素系高温熱電材料の開発と低熱伝導率メカニズム　森　孝雄
1 はじめに
2 高温熱電材料の開発
3 低熱伝導率メカニズム
4 おわりに
1.4 電界効果を利用した熱電材料の評価手法の開発　太田　裕道
1 はじめに
2 熱電能電界変調法
3 熱電能電界変調法の適用事例─SrTiO3─
4 おわりに
第2節 移動車両分野
2.1 車載用インバータの放熱制御　長畦　文男
1 はじめに
2 車載インバータへのパワー半導体デバイスの適用
3 車載インバータ用パワー半導体デバイスの放熱制御
4 まとめ
2.2 自動車における廃熱の制御と有効利用─燃焼位相による能動的廃熱制御およびメタノールを利用した化学的廃熱回収HCCI燃焼システム─　首藤　登志夫
1 はじめに
2 内燃機関の熱バランスと廃熱の特性
3 自動車における廃熱回生技術の例
4 オンボード燃料改質とHCCI燃焼の組合わせ
5 おわりに
2.3 プリント基板の面内熱伝導率測定法─設計の初期段階に利用可能な熱物性データ計測─　青木　久美／大串　哲朗
1 電子機器の熱設計
2 直線フィン温度分布フィッティング法
3 直線フィン温度分布フィッティング法による熱伝導率の測定例
4 多孔銅板モデルによる考察
5 まとめ
第3節 家電・IT機器分野
3.1 LED照明の放熱特性評価と信頼性への適用　今井　康雄
1 はじめに
2 デバイスの熱特性評価方法
3 熱解析の信頼性評価への適用
4 LED照明の劣化
5 LEDデバイスの総合解析
6 LED照明の信頼性評価試験
7 その他の不具合事例
8 今後の熱解析への期待
3.2 データセンターにおけるグリーン化の取り組み　佐志田　伸夫／越智　尚一
1 はじめに
2 データセンターグリーン化の必要性とその評価指標
3 サーバールーム環境条件の緩和による省エネルギー
4 冷却用エネルギー削減の取り組み：フリークーリング
5 データセンター排熱の有効利用
6 配電ロス（排熱）削減の取り組み：高電圧交流（200／400V）配電
7 コンテナ化・モジュール化：標準化と構築規模の適正化
8 DCIMによる監視と最適制御
9 データセンターにおけるグリーン化の将来展望
3.3 セラミックス基板の熱伝導率向上　野上　美郎／竹馬　克洋／渡部　哲也
1 はじめに
2 高熱伝導グラファイト
3 セラミックス基板
4 複合化
5 基板化と応用技術
6 さらなる挑戦
7 おわりに
第4節 住環境分野
4.1 住宅・建築における断熱・遮熱手法と性能評価　酒井　孝司
1 はじめに
2 壁体の断熱・遮熱手法について
3 遮熱性能の評価について
4 おわりに
4.2 スマートハウスにおける熱エネルギーの制御─HEMS・全熱交換型換気・屋根断熱など─　鈴木　強
1 はじめに
2 最新のスマートハウスとは
3 消費エネルギーを少なくする住宅
4 空気循環と断熱
5 新しい蓄熱の手法
6 次世代のHEMSがスマートハウスに果たす役割
7 住宅の省エネルギーの考え方
4.3 マイクロSOFCと次世代エネファームへの適用　藤代　芳伸
1 はじめに
2 コンパクトかつ高性能な次世代型SOFC製造技術
3 多燃料利用が可能な低温作動型ナノ電極技術
4 チューブ型マイクロSOFCスタック製造技術の開発
5 発電・電解での電気化学リバーシブル反応型モジュールへの活用
6 適用分野・今後の展開
第5節 宇宙分野
5.1 宇宙機フレキシブル自律熱制御長野　方星
1 宇宙機熱制御の現状と厳しくなる熱制御要求
2 自律型吸放熱デバイスの概念
3 自律型吸放熱デバイス実験モデル
4 自律型吸放熱デバイス性能評価
5 おわりに
5.2 月面の観測機器のための熱制御装置　小川　和律／田中　智／飯島　祐一／坂谷　尚哉／大嶽　久志
1 はじめに
2 月面の熱環境
3 月面での熱制御技術
4 おわりに
第３編　熱利用技術
第1章 熱エネルギー回収の基礎
第1節 排熱回収技術
1.1 排汚水、海水、排気ガス熱源用熱交換器の問題と解決策および今後の小型温度差発電用熱交換器について　岩澤　賢治
1 はじめに
2 排熱はもう十分に回収してしまったのか
3 なぜ排熱回収できないのか、しないのか
4 排気ガス熱回収について
5 排ガス中の腐食について
6 都市ガス、LPガス、灯油についての解決策（腐食は微細（？）、汚れなし、最大500℃以下の環境）
7 排ガス中の汚れについての問題
8 排水・汚水・海水・温泉水・腐食水中の熱回収について
9 熱交換器とヒートポンプ、温度差発電システムの関係について
10 おわりに
1.2 排熱回収用熱電材料の開発動向　大瀧　倫卓
1 はじめに
2 未利用排熱の発生状況
3 熱電変換とその排熱回収応用
4 排熱回収用熱電材料
5 排熱回収用熱電材料の開発例
6 排熱回収用酸化物熱電モジュール
7 おわりに
第2節 自己熱再生─自己熱再生によるエネルギー消費量削減効果─　甘庶　寂樹／堤　敦司
1 自己熱再生
2 自己熱再生によるエネルギー消費量削減
3 まとめ
第2章 熱エネルギーの輸送と貯蔵
第1節 ヒートポンプ・蓄熱システムの開発　齋藤　潔
1 はじめに
2 ヒートポンプを取り巻く状況
3 従来のヒートポンプ・蓄熱システム
4 ヒートポンプ・蓄熱システムの今後の展開
5 おわりに
第2節 コジェネレーション給湯暖房への相変化蓄熱の応用　平野　聡
1 はじめに
2 給湯、暖房用相変化蓄熱材と過冷却
3 過冷却の影響因子
4 スレイトールの過冷却解除
5 コジェネレーションへの応用
6 おわりに
第3節 ゼオライト系機能性吸着材の開発と吸着式冷凍機　垣内　博行
1 吸着式冷凍機について
2 吸着式冷凍機の原理と求められる吸着材の特性
3 高機能ゼオライト吸着材AQSOA（Ｒ）の特徴
4 おわりに
第3章 熱利用技術の開発動向
第1節 発電効率上昇のヘリウムガスタービン発電システム　高田　昌二
1 高温ガス炉ヘリウムガスタービンの概要
2 GTHTR300動力変換系の設計
3 タービン
4 圧縮機
5 磁気軸受支持軸系振動特性
6 再生熱交換器
7 前置冷却器
8 まとめ
第2節 超臨界CO2ガスタービン発電システムの開発　蓮池　宏／小川　紀一郎／宇多村　元昭
1 はじめに
2 原理
3 特徴
4 用途
5 原理検証試験
6 発電プラントの検討
7 まとめと今後の展望
第3節 低温水駆動の熱エンジン　佐久間　俊雄／長　弘基
1 はじめに
2 低温熱エネルギーの利用効率
3 形状記憶合金を用いたエネルギー変換
4 SMAを用いた熱エンジン
5 渦巻きバネ形SMAアクチュエータ
6 渦巻きバネ形SMAアクチュエータを使用した熱エンジン
7 発電システムの試算
第4節 熱交換器技術の最新トレンドと今後の動向　勝田　正文
1 はじめに
2 熱交換器における技術シーズに関する調査（2005、2010年）について
3 冷媒伝熱研究に見る研究の進展
4 クールアース50に見る熱交換器への期待
5 おわりに
第4章 余排熱における利用事例
第1節 余排熱利用による発電
1.1 低温熱源による小型発電システムの開発　石井　芳一
1 はじめに
2 開発経緯
3 100℃未満の小規模温水熱源の小型発電方法の選択
4 スクロール膨張機発電機一体型の小型発電システムの製作と試験結果
5 可搬型小型発電システムの今後の適用展開
6 おわりに
1.2 排熱利用の熱電発電モジュールの開発　八馬　弘邦
1 熱電変換とは
2 熱電変換の特長と現在の市場
3 熱電材料
4 熱電発電モジュール
5 排熱利用熱電発電
6 コジェネレーション装置の排熱からの発電
7 工業炉アフターバーナー燃焼熱からの発電
8 新しいエネルギーと熱電発電のコスト
9 おわりに
1.3 バイナリー発電システムによる低位排熱利用　清水　邦彦
1 はじめに
2 バイナリー発電
3 ランキンサイクルでのバイナリー発電の概略設計例
4 バイナリー発電による低位排熱利用の適用例
5 カリーナサイクルでのバイナリー発電の概略設計例
6 低位排熱利用バイナリー発電に用いる中間媒体の例
7 （株）神戸製鋼所マイクロバイナリーの仕様紹介
8 おわりに
第2節 ヒートポンプ技術への利用
2.1 ケミカルヒートポンプを用いた自動車排熱回収技術　小倉　裕直
1 はじめに
2 エネルギーの3R有効利用
3 蓄熱によるエネルギー有効利用
4 ヒートポンプによるエネルギー有効利用
5 ケミカルヒートポンプの作動原理
6 ケミカルヒートポンプシステムの自動車関連開発事例
7 おわりに
2.2 ヒートポンプによる下水熱利用　中尾　正喜
1 ヒートポンプによる下水熱利用実績
2 今後の下水熱利用の動向
3 ヒートポンプ熱源としての下水の価値
4 下水管路における下水熱利用ヒートポンプシステムの基本構成
5 下水熱ヒートポンプシステム普及へ向けた課題
6 民間事業者による下水管路における取水の法的枠組み整備の動向
2.3 地中熱を用いた高効率空調システム　大岡　龍三
1 地中熱利用とは
2 地中熱ヒートポンプシステムとは
3 各種地中熱利用ヒートポンプシステムの基本的性質
4 地中熱利用ヒートポンプシステムの世界的動向と日本の普及状況
5 今後の課題
第3節 排熱利用のさまざまな事例
3.1 フィルム乾燥風の加熱に使用した蒸気排熱の再利用　松下　正幸／松尾　紀之
1 はじめに
2 フィルム製造工程の概要
3 フラッシュ蒸気再利用システムの実用化
3.2 デシカント空調システム利用による食品スーパーの省エネ化　吉田　康敏
1 はじめに
2 冷凍・冷蔵ショーケースの特性
3 食品スーパーにおける空調
4 デシカント空調機の排熱利用
5 おわりに
3.3 S字型伝熱管による汚れた温排水からの排熱回収　龍山　和也
1 はじめに
2 加工工場における温水利用の状況
3 エコメリットの構造と特徴
4 染色工場での設置例
5 リネン工場での設置例
6 ゴム製造工場への設置例
7 エコメリットの有用性
3.4 住宅の換気排熱を利用したエコロードヒーティング技術の開発　川本　清司
1 開発の経過
2 社会的背景
3 換気排熱利用融雪システムの設計と基礎実験
4 結果の考察
5 システムの設計と第2回目の実用基礎実験
6 実証実験
7 実験結果
8 換気排熱利用融雪システムの評価
9 実験後の性能向上
10 換気排熱利用融雪システムの普及
11 ビル屋上の雪庇予防利用
12 おわりに
第４編　サーマルマネジメントを巡る新展開
第1章 グリーン熱証書制度の概要と課題　工藤　拓毅
1 はじめに
2 グリーンエネルギー証書制度
3 グリーン熱証書の実績
4 グリーンエネルギー（熱）証書の活用の実際
5 グリーン熱証書の今後と課題
第2章 トライジェネレーションシステムにおける熱の有効利用　田中　忠良
1 はじめに
2 トライジェネレーション
3 エネルギー貯蔵
4 トライジェネレーションシステムの今後の展開
5 おわりに
第3章 熱エネルギーを核とした地域分散型スマートコミュニティの展望　安芸　裕久
1 エネルギーネットワーク
2 熱融通のための要素技術
3 熱融通の実施例
4 まとめ─スマートコミュニティへ向けて─