Comments
Description
Transcript
氷の冷熱エネルギーを利用 した農産物の長期貯蔵技術 の開発
解会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会回 介 介 介 介 介 介 介 介 介 介 介 介 介 介 浦野 慎一 ［北海道大学大学院農学研究科／教授］ 介 介 介 介 岡田 啓嗣 ［北海道大学大学院農学研究科／助手］ 介 介 加藤 淳 ［北海道立中央農業試験場／科長］ 介 介 介 介 土谷 紀明 ［㈱土谷特殊農機具製作所／代表取締役］ 介 介 塊会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会会壊 を使用した。 また床は100mmのコンクリートの下に100mm厚 氷の冷熱エネルギーを利用 した農産物の長期貯蔵技術 の開発 の断熱材（発泡ポリスチレン） を敷き詰めた。 この構造における 放熱面積と熱抵抗（熱貫流率）は、屋根・壁が196m 2、1.77 （m2℃h/kJ）、床が60m2、0.98（m2℃h/kJ） である。貯氷室と 貯蔵室の面積配分は、 必要貯氷量（約67トン） を収容できる貯 氷室の床面積を優先して決めた。貯氷量は、3月から12月まで の氷の融解量を、屋根・壁から流入する熱流量、換気量、農 作物の呼吸量等を計算して求め、 それに安全率30％を掛けて 求めた。 なお熱流量は、札幌の平均気温と熱貫流率を使って 計算した。 背景・目的 実験貯蔵庫は2002年2月中旬に完成した。完成後直ちに 氷の凍結・融解の潜熱を利用したアイスシェルター技術は、 実験を開始したが、 暖冬による冷熱不足で貯氷室の水は一部 冬の冷気を利用して水を凍結させ、夏にその氷を融解させて しか凍らなかった。 このため、5月初旬に貯氷パレットに市販の 一年中安定した0℃の空気を供給する省エネ技術で、北海道 氷を充填し、その状態で貯蔵室の温度分布等を計測した。 の寒冷気候を利用した優秀な冷熱エネルギー利用技術とし データから、最適な送風システム、建物の断熱構造などを検討 て注目されている。 しかしこの技術を実用化するには、送風技 した結果、 以下の知見が得られた。 術などいくつかの検討課題が残されている。本研究は、 このア 貯氷室から貯蔵室へ13m3/min.の空気を送風して貯蔵室 イスシェルター技術を農産物の低温長期貯蔵庫として完成・ の温度分布を計測した結果、高さ1m、1.8m、3.6mの庫内温 実用化することを目的に、冷熱を効率よく利用する断熱構造と、 度にはほとんど差はなく、貯蔵室内の空気はよく混合されてい 安定した温度の低温貯蔵空間を実現する空気循環送風シス た。 しかし0.2℃程度の温度幅で日変化がみられ、僅かではあ テムの開発を目指した。 るが建物からの熱流入の影響が現れた。 また5月末から7月中 内容・方法 旬までの約50日間で庫内の平均温度が約1℃上昇し、壁・天 北海道大学北方生物圏フィールド科学センターの農場に床 2 2 井から流入した熱が徐々に蓄積していることがわかった。 この 2 面積60m（貯氷空間36m 、 貯蔵空間24m ） 、 貯氷量67tonの ような庫内温度の上昇を防止するためには貯氷室から貯蔵 実験貯蔵庫を建設した。建設に当たっては、厳密な熱計算を 室への送風量の増加が必要であり、 したがって庫内の温度を 行い､貯氷タンクの個数（貯氷量）､貯氷室と貯蔵室の面積配 安定した低温に保つためには、庫内温度または外気温によっ 分を決めた。貯氷室と貯蔵室の間には仕切り壁を入れ、貯氷 てファンの風量を調節する必要があることがわかった。 室の低温空気が貯蔵室の床から均等に噴出する空気循環シ 6月から7月の期間を対象に、建物の屋根・壁から貯蔵庫へ ステムを設計した。 この実験貯蔵庫はH14年2月中旬に完成し、 流入する実際の熱流量を計算した結果、実際の熱流量は、 その後4月まで夜間の冷気を利用して貯氷タンクの水を凍結さ 熱還流率を使って外気温と貯蔵庫内の気温から計算した設 せることを試みたが、暖冬による冷熱不足で氷ができなかった 計値の約2倍であった。 これは外壁として使ったトタンの表面 ため、 5月に製氷会社から氷を導入して実験を開始した。 温度が昼間に40℃から50℃の高温になったためである。 このこ 実験では、一定空気量を貯氷・貯蔵空間の間で循環させ、 その状態で貯蔵庫内の温度分布を測定した。 また屋根・外壁 とから、 アイスシェルター設計に当たっては外壁の材料の熱特 性に注意を要することがわかった。 の表面温度を測定し、 これらのデータから、庫内温度分布、貯 今後の展望 蔵庫への熱流量等を解析し、送風システムの効率、建物の断 本研究は、実験貯蔵庫で様々な実験を行い、氷を使った省 熱性能等を検討した。 エネ型の農産物低温長期貯蔵技術を開発し、完成させること 結果・成果 が狙いである。その実験施設が完成した現在、 この施設を 実験貯蔵庫の床面積は、北海道大学北方生物圏フィール 使って様々な課題を明らかにし、解決する必要がある。 当面の ド科学センターの敷地内で、建設可能な土地面積を基に、 課題は、 これまでの計測でわかった問題点をもとに、送風シス 2 60m（6m×10m） とした。高さは、軒高が3.75m、 中央部棟高 テムと屋根・外壁材の検討等をおこない、 実験施設を改良する が5.25mである。壁、天井には内側に75mm厚の、外側には ことである。 また、氷の融解量の正確な計測等の実験を重ね、 100mm厚の断熱材（発泡ポリスチレン） を使用した。内側の そのデータを基に建物の大きさと貯蔵農産物の量に見合った 断熱材は両面にコンパネが張られたものを、 また外側の断熱 最適な貯氷量・建物構造・送風システムの開発を行う予定で 材は片面にコンパネが、他の面にはトタンが張られているもの ある。 ― 72 ―