氏名

ヤマグチ セイイチ

山口 誠一

職名

准教授(任期付)

所属

(基幹理工学部)

連絡先

URL等

研究者番号
70454030

本属以外の学内所属

学内研究所等

先端生産システム研究所

研究所員 2014年-

熱エネルギー変換工学・数学融合研究所

研究所員 2017年-

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018年-

学歴・学位

学位

博士(工学) 課程 早稲田大学 機械力学・制御

所属学協会

日本機械学会

日本冷凍空調学会

研究分野

キーワード

熱物質移動、冷凍、空調

研究テーマ履歴

冷凍空調システムにおける熱・物質移動現象の解明

研究テーマのキーワード:熱物質移動,冷凍,空調,シミュレーション

国内共同研究

論文

Hybrid liquid desiccant air-conditioning system: Experiments and simulations

S. Yamaguchi, J. Jeong, K. Saito, H. Miyauchi, M. Harada

Applied Thermal Engineering31(17-18)p.3741 - 37472011年12月-

DOI

Performance analysis of desiccant dehumidification systems driven by low-grade heat source

J. Jeong, S. Yamaguchi, K. Saito, S. Kawai

International Journal of Refrigeration34(4)p.928 - 9452011年06月-

DOI

Development and validation of static simulation model for CO2 heat pump

S. Yamaguchi, D. Kato, K. Saito, S. Kawai

International Journal of Heat and Mass Transfer54(9-10)p.1896 - 19062011年04月-

DOI

Performance analysis of four-partition desiccant wheel and hybrid dehumidification air-conditioning system

J. Jeong, S. Yamaguchi, K. Saito, S. Kawai

International Journal of Refrigeration33(3)p.496 - 5092010年05月-

DOI

Performance analysis of four-partition desiccant wheel and hybrid dehumidification air-conditioning system

Jeong, Jongsoo;Yamaguchi, Seiichi;Saito, Kiyoshi;Kawai, Sunao

INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRIGERATION-REVUE INTERNATIONALE DU FROID33(3)p.496 - 5092010年-2010年

DOIWoS

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ISSN:0140-7007

Analytical solution of film mass-transfer on a partially wetted absorber tube

Giannetti, Niccolò; Rocchetti, Andrea; Yamaguchi, Seiichi; Saito, Kiyoshi

International Journal of Thermal Sciences118p.176 - 1862017年08月-2017年08月 

DOIScopus

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ISSN:12900729

概要:© 2017 Elsevier Masson SAS This work presents a two-dimensional analytical solution of the governing differential equation for falling film vapour-absorption around a plain horizontal tube. The solution of the species transport equation gives the LiBr mass fraction distribution within the liquid absorptive film flowing along the tube surface and can be used to characterize the mass transfer performance of falling film absorbers or generators. By means of the inclusion of partial wetting effects at reduced solution mass flowrates, this study obtains an analytical expression of the mass transfer coefficient of these devices applicable over an extended range of operative conditions. The hypotheses of small penetration for physical absorption and constant heat flux condition are applied at the film interface to reach a closed-form solution. Fourier method is used to solve the problem and the eigenvalues obtained from the characteristic equation depend on Lewis number, Biot number and the dimensionless heat of absorption. Given the boundary condition at the wall, the two-dimensional mass fraction field of the laminar film can be expressed analytically as a function of Schmidt, Reynolds numbers, the tube dimensionless diameter and the ratio of the wetted area to the total exchange surface. Finally, mass transfer coefficient and absorbed mass flux are locally and globally investigated as functions of the influent dimensionless groups to clarify their effects on the physical process and screen the potentiality of the model. Results show notable qualitative and quantitative agreement with previous numerical solutions and experimental results from previous literature. This model constitutes a widely applicable and time-saving tool for actual system simulations, design and control.

Analytical description of falling film absorption

Giannetti, Niccolo; Rocchetti, Andrea; Saito, Kiyoshi; Yamaguchi, Seiichi

ACRA 2016 - 8th Asian Conference on Refrigeration and Air-Conditioning2016年01月-2016年01月 

Scopus

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概要:Absorption represents an opportunity towards clean and efficient energy conversion systems. However, the attempt to characterize heat and mass-transfer performance of this process is still incomplete. The attainment of numerical solutions and empirical correlations can be a time-consuming procedure. Also, their information content is limited to the specific operative circumstances fixed each time as boundary or experimental conditions. Furthermore, the increased complexity of absorption devices makes detailed calculation very difficult or impossible and the physical content obscure. Under this point of view, properly simplified analytical models have obvious advantages. An analytical model for horizontal tube falling film absorbers and a detailed investigation of heat and mass transfer performance are hereby presented. Moreover, by means of the inclusion of a partial wetting model at reduced solution mass flowrates, the characterization of falling film absorbers can be extended to a wider range of operative conditions. The paper performs a parametric analysis of the model in order to study exhaustively the dependence of the solution on geometrical and operative parameters for actual applications' design and control. Different correlated phenomena have been described pointing out how to maximize heat and mass transfer performances of the system.

Development and validation of static simulation model for CO2 heat pump

Yamaguchi, Seiichi;Kato, Daisuke;Saito, Kiyoshi;Kawai, Sunao

INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER54(9-10)p.1896 - 19062011年-2011年

DOIWoS

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ISSN:0017-9310

Performance analysis of desiccant dehumidification systems driven by low-grade heat source

Jeong, Jongsoo;Yamaguchi, Seiichi;Saito, Kiyoshi;Kawai, Sunao

INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRIGERATION-REVUE INTERNATIONALE DU FROID34(4)p.928 - 9452011年-2011年

DOIWoS

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ISSN:0140-7007

Hybrid liquid desiccant air-conditioning system: Experiments and simulations

Yamaguchi, Seiichi;Jeong, Jongsoo;Saito, Kiyoshi;Miyauchi, Hikoo;Harada, Masatoshi

APPLIED THERMAL ENGINEERING31(17-18)p.3741 - 37472011年-2011年

DOIWoS

詳細

ISSN:1359-4311

Numerical and experimental performance analysis of rotary desiccant wheels

Yamaguchi, Seiichi;Saito, Kiyoshi

INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER60p.51 - 602013年-2013年

DOIWoS

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ISSN:0017-9310

Entropy parameters for desiccant wheel design

Giannetti, Niccolo;Rocchetti, Andrea;Saito, Kiyoshi;Yamaguchi, Seiichi

APPLIED THERMAL ENGINEERING75p.826 - 8382015年-2015年

DOIWoS

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ISSN:1359-4311

Wetting behavior of a liquid film on an internally-cooled desiccant contactor

Giannetti, Niccolo;Yamaguchi, Seiichi;Saito, Kiyoshi

INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER101p.958 - 9692016年-2016年

DOIWoS

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ISSN:0017-9310

デシカントローターの高精度数理モデルの構築とその妥当性の検証 : 処理空気が室内を循環する場合の特性解析と詳細な実験

山口 誠一;齋藤 潔

日本冷凍空調学会論文集29(1)p.195 - 2062012年03月-2012年03月 

CiNii

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ISSN:13444905

リキッドデシカント空調システム用除湿器の熱・物質移動特性の究明 : 第1報 : 実験による検討

山口 誠一;齋藤 潔;宮内 彦夫;原田 政利

日本冷凍空調学会論文集29(1)p.229 - 2362012年03月-2012年03月 

CiNii

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ISSN:13444905

概要:In air-conditioning field, a dehumidification has become increasingly important for human health and comfort especially in hot and humid climates. However, a conventional mechanical dehumidification using a vapor compression refrigerator has some problems. Therefore, much attention has been paid recently to a desiccant air-conditioning system as an alternative to the conventional system. In this paper, we focus on a liquid desiccant air-conditioning system using lithium chloride - water solution and experimentally investigate the heat and mass transfer of the packed bed absorber and regenerator that are the main components of the system. In the experiment, effects of the air superficial velocity and solution mass flux on the overall heat and mass transfer coefficients are examined. As a result of the study, we found that the heat and mass transfer coefficients increase with increase of the air superficial velocity, however, the heat transfer coefficient is approximately constant with increase of the solution mass flux.

圧縮式ヒートポンプの断続運転解析 : 第1報 : 単段蒸気圧縮式ヒートポンプの数理モデルの構築と数値解析

大野 慶祐;齋藤 潔;山口 誠一;岸本 哲郎;松本 邦康

日本冷凍空調学会論文集30(2)p.107 - 1222013年06月-2013年06月 

CiNii

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ISSN:13444905

概要:Compression-type heat pumps have been employed in many fields of refrigeration and air conditioning for achieving energy savings. In addition, the system operates at high efficiency under a variety of operating conditions throughout the year through various innovative components, such as the inverter, and the annual performance improvement. However, the running time of the system over the year under low load conditions is very long, and under such conditions, the system operates intermittently because of the difficulty in the continuous running of the compressor. Of course, because intermittent driving is made under such an operating condition, the performance can estimate that it decreases greatly easily, but it is the present conditions that field operation performance does not become clear almost. Therefore, the key goals of this study were to clarify the intermittent driving performance of the compression-type heat pump and to devise a way to improve its performance and develop an optimum operation method. As the first step, we constructed a mathematical model that can predict intermittent driving characteristics at the time of low load of the pump, which are crucial to investigation of the performance. The constructed model was validated experimentally. In summary, a mathematical model of the compression-type heat pump was constructed, and its validity was demonstrated via comparison of its results with those obtained experimentally.

デシカントローターの高精度数理モデルの構築とその妥当性の検証 : 処理空気が室内を循環する場合の特性解析と詳細な実験

山口 誠一;齋藤 潔

冷凍88(1028)p.409 - 4102013年06月-2013年06月 

CiNii

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ISSN:00343714

I-70 MATLAB/Simulinkを用いたデシカント空調機のシミュレータの構築 : (第二報)操作量の制御性検討

伊藤 卓;大曲 康仁;山口 誠一;齋藤 潔

学術講演会論文集24(3)p.2925 - 29282012年08月-2012年08月 

CiNii

低露点環境向けデシカント空調の制御に関する研究 : 第1報-数値計算による制御対象の定常・非定常特性の評価

伊藤 卓;大曲 康仁;山口 誠一;齋藤 潔

空気調和・衛生工学会論文集(224)p.9 - 172015年11月-2015年11月 

CiNii

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ISSN:0385275X

概要:本研究は,低露点環境向けデシカント空調を対象に給気露点温度制御を構築することが目的である。制御を検討するためにはまず,制御対象であるデシカント空調の基本特性を把握する必要がある。本論文では,デシカント空調の数理モデルを構築し,数値解析により制御対象の定常特性および非定常特性を評価する。制御量を給気露点温度,操作量をロータ回転数,再生外気取込量,再生温度,パージ風量,処理外気冷却温度の5つとして数値解析により特性を評価した。定常特性は操作量をパラメータとしたときの制御量の変化を,非定常特性は操作量をステップ上に変化させたときの制御量の挙動を評価した。その結果,例えばロータ回転数ではゲインが0になる点があるが応答は速いことなど,制御構築において必要となるそれぞれの操作量が制御量に与える影響を体系的に整理した。

HC 600a をドロップイン冷媒としたR 410A 用ルームエアコンの性能評価

大野 慶祐;木村 健;山口 誠一;齋藤 潔;糸永 俊介;松田 憲兒;岸本 哲郎

日本冷凍空調学会論文集30(4)p.389 - 3992013年-2013年

CiNii

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ISSN:1344-4905

概要:This paper presents a performance evaluation of HC 600a as a drop-in replacement for R 410A in room air conditioner. In this work, we evaluate room air conditioner with HC 600a refrigerant by the rated cooling condition, half load cooling condition and parameter study of cooling capacity. This room air conditioner was made for R 410A. As a results, cooling capacity decrease with HC 600a in room air conditioner. This is because specific volume of HC 600a is small so that the size of the compressor displacement is not enough. In addition, electric input and COP decrease because the refrigerant pressure drop increases.

Irreversibility analysis of falling film absorption over a cooled horizontal tube

Giannetti, Niccolò; Rocchetti, Andrea; Saito, Kiyoshi; Yamaguchi, Seiichi

International Journal of Heat and Mass Transfer88p.755 - 7652015年09月-2015年09月 

DOIScopus

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ISSN:00179310

概要:© 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved. Based on a numerical study of the water vapour absorption process in LiBr-H2O solution, for a laminar, gravity driven, viscous, incompressible liquid film, flowing over a horizontal cooled tube, irreversibilities related to fluid friction, heat transfer, mass transfer and their coupling effects have been locally and globally examined. The hydrodynamic description is based on Nusselt boundary layer assumptions. The tangential and normal velocity components, respectively obtained from momentum and continuity equations, have been used for the numerical solution of mass and energy transport equations in the two-dimensional domain defined by the film thickness and the position along the tube surface. Local entropy generation calculation can be performed referring to the calculated velocity, temperature and concentration fields. Results have been explored in different operative conditions, in order to examine comprehensively the impact of the various irreversibility sources and to identify the least irreversible solution mass flow-rate for the absorber. As a parallel, a refined understanding of the absorption process can be obtained. Considering absorption at the film interface and cooling effect at the tube wall, the analysis thermodynamically characterises the absorption process which occurs inside actual falling film heat exchangers and establishes a criterion for their thermodynamic optimisation. Results suggest the importance to operate at reduced mass flow rates with a thin uniform film. Meanwhile, tension-active additives are required to realise this condition.

Entropy parameters for falling film absorber optimization

Giannetti, Niccolò; Rocchetti, Andrea; Lubis, Arnas; Saito, Kiyoshi; Yamaguchi, Seiichi

Applied Thermal Engineering93p.750 - 7622016年01月-2016年01月 

DOIScopus

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ISSN:13594311

概要:© 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.A local entropy generation analysis, for water vapor absorption in LiBr-H2O solution, is performed referring to velocity, temperature and concentration fields obtained from the numerical solution of mass and energy transport equations. The hydrodynamic description is based on Nusselt boundary layer assumption and the actual amount of irreversibility introduced is determined for an absorptive falling film over a cooled horizontal tube inside the absorber. Results are explored in different operative conditions in order to examine the impact of the various irreversibility sources in a wide operative range. A least irreversible solution mass flow-rate can always be identified. Furthermore, a simple and general thermodynamic analysis, carried out regarding a refrigerating and a heat boosting applications, makes evidence of a dimensionless group "Q/σT" that separates the weight of the irreversibilities and gives the way to an optimization criterion applied to the absorber in order to improve the whole system efficiency. Both thermodynamic equilibrium and sub-cooling conditions of the solution at the inlet are considered for typical temperature and concentration of refrigerators' absorbers and heat transformers' absorbers. Results suggest the importance to work at reduced mass flow-rates with a thin uniform film. In practice, tension-active additives are required to realize this condition. Also, it is highlighted that the two parameters defined with reference to the dimensionless group "Q/σT" can be maximized by specific values of the tube radius, operative Reynolds number, solution sub-cooling and temperature difference between the wall and the inlet solution.

Wetting behavior of a liquid film on an internally-cooled desiccant contactor

Giannetti, Niccolò; Yamaguchi, Seiichi; Saito, Kiyoshi

International Journal of Heat and Mass Transfer101p.958 - 9692016年10月-2016年10月 

DOIScopus

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ISSN:00179310

概要:© 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.Heat and mass transfer processes performed by using thin liquid films are recurrent in a series of technical applications. The circumstances under which dry spots appear on the exchange surface for the film breakage, as well as the extent of the wetted part of the surface and the liquid-vapor interface, are critical to predict and control the performances of these devices. To characterize the wetting behavior of liquid films on internally-cooled desiccant contactors, this paper originates from an experimental study and, adopting a standpoint useful for a practical interpretation of wettability measurements, introduces a corresponding theoretical model based on the principle of minimum energy. Both the estimation of the wetted area by image processing of the test section and the theoretical model highlight a hysteresis phenomenon of the film wetting behavior for gradually increasing and decreasing liquid flowrates. The modeling approach, experimental results and a first comparison are hereby presented and discussed. Quantitative and qualitative agreement appears promising for a further employment of the model in actual system design and control.

Experimental study on heat and mass transfer performance of a falling film absorber

Takigiri, Motohiro; Hatada, Shouta; Yamaguchi, Seiichi; Saito, Kiyoshi; Ikumi, Yonezou

ACRA 2016 - 8th Asian Conference on Refrigeration and Air-Conditioning2016年01月-2016年01月 

Scopus

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概要:The objective of this study is to evaluate the performance of a falling film absorber for absorption refrigeration machines. Experiments with smooth and enhanced tubes were conducted to measure the heat transfer coefficient of this component in a wide range of mass flow rates, at temperature levels corresponding to an absorption chiller application case. The aim of this study is to experimentally clarify the absorption phenomenon of smooth and enhanced tubes in a wide range of mass flow rates, which would then be useful in designing absorption systems. Regarding the working medium, LiBr-H2O solution was used as the absorbent and water as the refrigerant. Additionally, 1-ocatanol was added as a surfactant. The experimental apparatus consists of 10 horizontal tubes, a distributer, and a desorber. A falling film absorber is that absorption falls from the distributer to the horizontal tubes, which are surrounded by water vapor. The flowing behavior of the absorptive solution on horizontal tubes influences heat and mass transfer coefficient. The mass flow rate and shape of the tube has influence on the flowing behavior. Hence, the experiment was conducted in a wide range of mass flow rate and using different tubes with smooth or enhanced surfaces. The heat transfer coefficient was calculated from the heat transfer rate. As a result, the differences in the heat transfer performance of the absorber for each kind of tube were clarified. It was concluded that the shape of the tube significantly influences the heat transfer coefficient.

講演・口頭発表等

リキッドデシカントの除加湿メディアにおける熱物質移動特性に関する研究

2011年度日本冷凍空調学会年次大会2011年09月

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口頭発表(一般)

デシカントローターの性能評価と特性解析 —室内循環条件下における再生空気温度と再生空気風量の影響—

2011年度日本冷凍空調学会年次大会2011年09月

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口頭発表(一般)

デシカントローターの性能評価と特性解析 —全換気条件下における外気温度・湿度の影響—

2011年度日本冷凍空調学会年次大会2011年09月

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口頭発表(一般)

高精度シミュレーターを用いたデシカントローターのパラメータースタディー

2011年度日本冷凍空調学会年次大会2011年09月

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口頭発表(一般)

太陽熱集熱器を用いたデシカント空調システムに関する実験研究

2010年度日本冷凍空調学会年次大会2010年09月

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口頭発表(一般)

リキッドデシカント用除湿メディアにおける熱・物質移動特性

2010年度日本冷凍空調学会年次大会2010年09月

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口頭発表(一般)

太陽熱・排熱等を利用したデシカント空調システムの最適運転条件に関する考察

2010年度日本冷凍空調学会年次大会2010年09月

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口頭発表(一般)

リキッドデシカント用除湿メディアにおける熱・物質移動特性

2010年度日本冷凍空調学会年次大会2010年09月

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口頭発表(一般)

デシカントロータの高精度解析モデルの構築とその妥当性の検証

2010年度日本冷凍空調学会年次大会2010年09月

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口頭発表(一般)

リキッドデシカント用除湿メディアにおける熱・物質移動特性

第44回空気調和・冷凍連合講演会2010年04月

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口頭発表(一般)

デシカントローター内部の温度・濃度分布のシミュレーションによる可視化と熱・物質移動特性の解明

2009年度日本冷凍空調学会年次大会2009年10月

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口頭発表(一般)

ヒートポンプ駆動型ハイブリッドリキッドデシカント空調システムの性能評価と特性解析

2009年度日本冷凍空調学会年次大会2009年10月

詳細

口頭発表(一般)

高分子系デシカントローターの性能評価実験と静特性解析

2009年度日本冷凍空調学会年次大会2009年10月

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口頭発表(一般)

リキッドデシカントシステムにおける除湿・再生用充填層における熱・物質移動特性と圧力損失

第19回環境工学総合シンポジウム20092009年07月

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口頭発表(一般)

ゼオライト系デシカントローターの性能評価実験と静特性解析

第19回環境工学総合シンポジウム20092009年07月

詳細

口頭発表(一般)

シリカゲル系デシカントローターの高精度シミュレーションモデルの構築

第43回空気調和・冷凍連合講演会2009年04月

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口頭発表(一般)

リキッドデシカントシステムの吸収・再生器用充填層における熱・物質移動特性の解明

2008年度日本冷凍空調学会年次大会2008年10月

詳細

口頭発表(一般)

デシカントローターにおける熱・物質移動特性の検討と静特性解析

2008年度日本冷凍空調学会年次大会2008年10月

詳細

口頭発表(一般)

デシカント空調システムの制御特性

日本機械学会熱工学カンファレンス20072007年11月

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口頭発表(一般)

開放型吸収式除湿機の性能評価とシミュレーション

2007年度日本冷凍空調学会年次大会2007年10月

詳細

口頭発表(一般)

開放型吸収式除湿機の除湿・再生器における圧力損失と熱・物質移動特性

2007年度日本冷凍空調学会年次大会2007年10月

詳細

口頭発表(一般)

デシカントローターの占有面積を最小化する最適設計手法に関する検討

2007年度日本冷凍空調学会年次大会2007年10月

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口頭発表(一般)

4分割デシカントロータの性能評価

第41回空気調和・冷凍連合講演会2007年04月

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口頭発表(一般)

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:基盤研究(C)

太陽熱駆動エジェクター式ヒートポンプの数理モデル構築と最適設計・制御に関する研究

2012年-2014年

研究分野:熱工学

配分額:¥5460000

研究種別:

デシカントロータ内水蒸気移動機構の解明と制御による吸着系エネルギーシステムの拡充

2014年-0月-2017年-0月

配分額:¥16120000

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
理工学基礎実験2A 機械・航空基幹理工学部2019春学期
機械科学と航空宇宙技術 15前再基幹理工学部2019春学期
機械科学と航空宇宙技術 15前再 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
工学系の解析設計演習 基幹理工学部2019春学期
工学系の解析設計演習 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
熱力学1基幹理工学部2019春学期
熱力学1  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
制御工学基幹理工学部2019秋学期
制御工学 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019秋学期
熱力学2基幹理工学部2019秋学期
熱力学2 【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019秋学期
機械科学・航空実験1基幹理工学部2019春学期
機械科学・航空実験1  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019春学期
機械科学・航空実験2基幹理工学部2019秋学期
機械科学・航空実験2  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019秋学期
ゼミナール 15前再基幹理工学部2019通年
ゼミナール 15前再  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019通年
卒業論文基幹理工学部2019通年
卒業論文  【前年度成績S評価者用】基幹理工学部2019通年
伝熱工学基幹理工学部2019春学期
電子・電機実験基幹理工学部2019春学期
Thermodynamics A基幹理工学部2019秋クォーター
Thermodynamics B基幹理工学部2019冬クォーター
伝熱工学大学院基幹理工学研究科2019春学期
伝熱工学大学院創造理工学研究科2019春学期
伝熱工学大学院先進理工学研究科2019春学期
修士論文(機械科学)大学院基幹理工学研究科2019通年
機械システム制御工学研究大学院基幹理工学研究科2019通年
機械システム制御工学特論大学院基幹理工学研究科2019秋学期
機械システム制御工学演習A大学院基幹理工学研究科2019春学期
機械システム制御工学演習B大学院基幹理工学研究科2019秋学期
機械システム制御工学演習C大学院基幹理工学研究科2019春学期
機械システム制御工学演習D大学院基幹理工学研究科2019秋学期
機械システム制御工学研究大学院基幹理工学研究科2019通年
機械科学演習A 大学院基幹理工学研究科2019春学期
機械科学演習B 大学院基幹理工学研究科2019秋学期