研究者データベース

長野 克則(ナガノ カツノリ)
工学研究院 環境工学部門 環境工学
教授

基本情報

所属

  • 工学研究院 環境工学部門 環境工学

職名

  • 教授

学位

  • 博士(工学)(北海道大学)

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J-Global ID

プロフィール

  • 【学歴】

    1983年 3月 北海道大学 工学部卒業

    1984年 4月 北海道大学 大学院工学研究科修士課程 入学

    1986年 3月 同上 修了


    【職歴】

    1986年 4月 東京ガス(株)入社

    1988年 3月 同上 退社

    1988年 4月 北海道大学 工学部 助手

    1995年10月 北海道大学 工学部 助教授

    1997年10月 北海道大学 大学院工学研究科 助教授

    2006年 4月 北海道大学 大学院工学研究科 教 授

    2010年 4月 北海道大学 大学院工学研究院 教 授

    2013年 4月 北海道大学 役員補佐(国際本部)

    2014年 4月 北海道大学 総長補佐(~2017年 3月)

    現在に至る

研究キーワード

  • 潜熱蓄熱   蓄熱   調湿   PCM   アンモニア   稚内層珪藻頁岩   潜熱蓄熱材   トリメチルアミン   空気浄化   廃熱   活性炭   硝酸マンガン・6水和物   エネルギー回収   省エネルギー   VOC   床吹き出し空調   DSC   水蒸気吸放湿   硫化アリル   ジメチルジスルフィド   床冷房   躯体蓄熱   吸放湿   消化   調理臭気   ヒートポンプ   ガス吸着   ハニカムフィルター   アンケート調査   CO_2   

研究分野

  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 建築環境、建築設備
  • 環境・農学 / 環境材料、リサイクル技術
  • 環境・農学 / 環境負荷低減技術、保全修復技術
  • ナノテク・材料 / エネルギー化学
  • ライフサイエンス / 応用人類学

職歴

  • 2006年 - 現在 北海道大学 工学院研究科 教授

学歴

  • 1984年04月 - 1986年03月   北海道大学 大学院   工学研究科修士課程

所属学協会

  • 日本地下水学会   日本伝熱学会   日本冷凍空調学会   人間生活環境系学会   日本太陽エネルギー学会   日本建築学会   空気調和・衛生工学会   国際太陽エネルギー学会(ISESI)   

研究活動情報

論文

  • Analysis of relaxation time of temperature in thermal response test for design of borehole size
    Hobyung Chae, Katsunori Nagano, Takao Katsura, Yoshitaka Sakata, Ahmed A. Serageldin, Takeshi Kondo
    Energies 13 13 3297 - 3297 2020年06月 [査読有り][通常論文]
  • Yoshitaka Sakata, Takao Katsura, Katsunori Nagano
    Geothermics 88 101881 - 101881 2020年06月 [査読有り][通常論文]
  • 人工ニューラルネットワークによる回帰モデルを用いた地下水流れを伴う地中熱交換器周囲温度応答関数の計算手法
    小司優陸, 葛隆生, 阪田義隆, 長野克則
    空気調和・衛生工学会論文集 45 279 11 - 18 2020年06月 [査読有り][通常論文]
  • Method for calculation of ground temperature in scenarios involving multiple ground heat exchangers and groundwater advection
    Takao Katsura, Yutaka Shoji, Yoshitaka Sakata, Katsunori Nagano
    Energy & Buildings 220 110000 - 110000 2020年04月 [査読有り][通常論文]
  • Ahmed A. Serageldin, Ali Radwan, Yoshitaka Sakata, Takao Katsura, Katsunori Nagano
    Energies 13 6 1418 - 1418 2020年03月 [査読有り][通常論文]
     
    New small-scale experiments are carried out to study the effect of groundwater flow on the thermal performance of water ground heat exchangers for ground source heat pump systems. Four heat exchanger configurations are investigated; single U-tube with circular cross-section (SUC), single U-tube with an oval cross-section (SUO), single U-tube with circular cross-section and single spacer with circular cross-section (SUC + SSC) and single U-tube with an oval cross-section and single spacer with circular cross-section (SUO + SSC). The soil temperature distributions along the horizontal and vertical axis are measured and recorded simultaneously with measuring the electrical energy injected into the fluid, and the borehole wall temperature is measured as well; consequently, the borehole thermal resistance (Rb) is calculated. Moreover, two dimensional and steady-state CFD simulations are validated against the experimental measurements at the groundwater velocity of 1000 m/year with an average error of 3%. Under saturated conditions without groundwater flow effect; using a spacer with SUC decreases the Rb by 13% from 0.15 m·K/W to 0.13 m·K/W, also using a spacer with the SUO decreases the Rb by 9% from 0.11 m·K/W to 0.1 m·K/W. In addition, the oval cross-section with spacer SUO + SSC decreases the Rb by 33% compared with SUC. Under the effect of groundwater flow of 1000 m/year; Rb of the SUC, SUO, SUC + SSC and SUO + SSC cases decrease by 15.5%, 12.3%, 6.1% and 4%, respectively, compared with the saturated condition.
  • The effect of groundwater flow on the thermal performance of borehole heat exchanger with a novel oval cross-section: Small scale experiments and numerical simulation
    Ahmed A. Serageldin, Ali Radwan, Yoshitaka Sakata, Takao Katsura, Katsunori Nagano
    Energies 13 6 1 - 26 2020年03月 [査読有り][通常論文]
  • A New Simulation Model for Vertical Spiral Ground Heat Exchangers Combining Cylindrical Source Model and Capacity Resistance Model
    Takao Katsura, Takashi Higashitani, Yuzhi Fang, Yoshitaka Sakata, Katsunori Nagano, Hitoshi Akai, Oe Motoaki
    Energies 13 6 1 - 17 2020年03月 [査読有り][通常論文]
  • 地中熱利用における課題と地下水学からのアプローチ
    阪田義隆, 長野克則
    地下水学会誌 2020年 [査読有り][通常論文]
  • Estimation of fast groundwater flow velocity from thermal response test results
    Hobyung Chae, Katsunori Nagano, Yoshitaka Sakata, Takao Katsura, Takeshi Kondo
    Energy & Buildings 206 1 - 10 2019年11月 [査読有り][通常論文]
  • Energy Conservation using New Structured-Core and Transparent Vacuum Insulation Panels: Numerical Simulation with Experimental Validation
    Takao Katsura, Ali Radwan, Zhang Yang, Makoto Nakamura, Katsunori Nagano
    Solar Energy 193 885 - 905 2019年10月 [査読有り][通常論文]
  • 地中熱ヒートポンプシステムの間接型地中熱交換器必要長さ全国500 mグリッド算定と評価
    阪田義隆, 葛隆生, 長野克則
    土木学会論文集G 74 5 I_185 - I_192 2019年09月 [査読有り][通常論文]
  • クローズド型地中熱ヒートポンプシステムの地中熱交換器規模決定に関する研究:個別シミュレーション決定法とその全国適用例
    阪田義隆, 葛隆生, 長野克則
    日本地熱学会誌 41 3 75 - 89 2019年07月 [査読有り][通常論文]
  • 阪田義隆, 葛隆生, 長野克則
    北海道自然エネルギー研究 13 13 17‐26 - 26 2019年06月30日 [査読有り][通常論文]
  • Katsura Takao, Nagano Katsunori, Sakata Yohitaka, Wakayama Hisashi
    INTERNATIONAL JOURNAL OF ENERGY RESEARCH 43 4 1505 - 1520 2019年03月25日 [査読有り][通常論文]
  • Yoshitaka SAKATA, Takao KATSURA, Katsunori NAGANO
    Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research) 75 5 I_177 - I_183 2019年 [査読有り][通常論文]
  • 葛隆生, 中村靖, 長野克則, 阪田義隆
    日本冷凍空調学会論文集 35 4 313‐324  2018年12月31日 [査読有り][通常論文]
  • Yoshitaka Sakata, Takao Katsura, Katsunori Nagano
    日本冷凍空調学会論文集 35 4 365 - 365 2018年12月 [査読有り][通常論文]
  • Ahmed A. Serageldin, Yoshitaka Sakata, Takao Katsura, Katsunori Nagan
    Energy Conversion and Management 177 406 - 415 2018年09月 [査読有り][通常論文]
  • 阪田義隆, 葛隆生, 長野克則, 丸井敦尚
    地下水学会誌 60 3 273‐288  2018年08月31日 [査読有り][通常論文]
  • 地中熱利用ヒートポンプシステム導入によるCO2排出量削減の全国評価:戸建住宅への暖房利用を例として
    阪田義隆, 葛隆生, 長野克則
    土木学会論文集G(環境) 74 5 I_359 - I_367 2018年08月 [査読有り][通常論文]
  • 葛隆生, YANG Zhang, 相原昌博, 中村真人, 長野克則
    太陽エネルギー 44 2 49‐57 - 57 一般社団法人 日本太陽エネルギー学会 2018年03月31日 [査読無し][通常論文]
     
    <p>This study aims at developing the vacuum insulation panels (VIPs) with small thickness and light transmittance to contribute retrofitting insulation for existing buildings. The authors are focus on producing the slim and translucent VIPs with vacuum layer which hold by spacers. Firstly, the outlines of vacuum layer type VIPs were introduced. Next, the structural calculation was carried out as a mechanical analysis to determine the specific array of spacers to pillars supported type. Then, the heat transfer model applying the one-dimensional calculation was developed to predict the insulation performance of VIPs. After that, the authors conducted an experiment applying the guarded hot plate method in order to verify the apparent thermal conductivity of VIP according to the set pressure. The result showed that the apparent thermal conductivity was less than 0.1 W/(m<tt>・</tt>K) and was enough low. Finally, the VIPs with different core materials were trial produced and the apparent thermal conductivity were evaluated by the heat flux method.</p>
  • 阪田義隆, 葛隆生, 長野克則, 丸井敦尚
    地下水技術 59 2,3,4 41 - 50 2018年03月30日 [査読有り][招待有り]
  • Zhang Yang, Takao Katsura, Masahiro Aihara, Makoto Nakamura, Katsunori Nagano
    Energies 11 2 1 - 13 2018年 [査読有り][通常論文]
  • Yoshitaka Sakata, Takao Katsura, Katsunori Nagano
    GEOTHERMICS 71 178 - 186 2018年01月 [査読有り][通常論文]
     
    A multilayer-concept thermal response test is proposed by incorporating the standard test with a pair of fiber-optic distributed temperature sensors in the U-tube. The heating exchange rates in any vertical segment are estimated from the sequential temperature data. The ground thermal conductivity of each sub-layer is calculated using the line heat source model, in which the heating exchange rates and the temporal temperature slopes are determined at their convergence as the thickness increases. The convergence analysis continues downward until reaching the borehole bottom to obtain the stepwise conductivity. A case study of Sapporo, Japan, is shown with the sensitivity analysis of the convergence threshold.
  • Zhang Yang, Takao Katsura, Masahiro Aihara, Makoto Nakamura, Katsunori Nagano
    Energies 10 12 1 - 15 2018年 [査読有り][通常論文]
  • Takao Katsura, Katsunori Nagano, Yohitaka Sakata, Hisashi Wakayama
    ENERGY RESEACH 2018年 [査読有り][通常論文]
  • 稚内層珪質頁岩を用いたデシカント空調の開発 ―第9報: パージゾーン導入による給気温度低減の検討―
    鍋島佑基, 長野克則, 外川純也, 都筑和代
    日本冷凍空調学会論文集 35 1 49 - 59 2018年 [査読有り][通常論文]
  • 稚内層珪質頁岩を用いたデシカント空調の開発 ―第8報: 全熱交換素子と組み合わせたユニットの検討―
    鍋島佑基, 長野克則, 外川純也, 都筑和代
    日本冷凍空調学会論文集 35 1 11 - 22 2018年 [査読有り][通常論文]
  • Hongzhi Liu, Katsunori Nagano, Junya Togawa
    Energies 11 1565 1 - 5 2018年 [査読有り][通常論文]
  • 阪田義隆, 葛隆生, 長野克則
    日本地熱学会誌 40 1 33 - 44 2018年01月 [査読有り][通常論文]
  • Shin'ya Obara, Katsunori Nagano, Masaki Okada
    ENERGY 135 15 486 - 499 2017年09月 [査読有り][通常論文]
     
    Fulfilling heating requirements in cold regions using fossil fuels can create problems in terms of excessive greenhouse gas emissions, making the replacement of conventional heating systems with electric heat pumps powered by renewable energy sources a desirable goal. To help address this issue, this paper examines the introduction of independent microgrids consisting of natural gas combined cycle and large-scale photovoltaic (L-PV) generating sources accompanied by electric heat pump capacity. These results help to clarify the optimal output rate of L-PV to the overall output of such a microgrid. Furthermore, this paper examine a dynamic-characteristics model of a CO2 split cycle heat pump in terms of the error of the supply-and-demand balance. This paper show that introduction of the proposed microgrid can significantly reduce the environmental and economic impact. This study clarified the environmental capability and economical efficiency of the microgrid for cold regions under management of electric power quality. When an electric power unit price and CO2 emissions of the proposal microgrid are referred to the domestic price based on official announcements of the Japanese government, the amount of CO2 reduction and electric power unit price of the proposal system can expect 48% and 30% reduction in Sapporo, respectively. (C) 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 阪田義隆, 葛隆生, 長野克則
    土木学会論文集G(環境) 73 5 I-89 - I-98 2017年09月 [査読有り][通常論文]
  • 阪田義隆, 葛隆生, 長野克則, 丸井敦尚
    地下水学会誌 59 2 105 - 123 2017年06月 [査読有り][通常論文]
  • Yuki Nabeshima, Jun-ya Togawa, Katsunori Nagano, Tsuzuki Kazuyo
    PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE OF GLOBAL NETWORK FOR INNOVATIVE TECHNOLOGY AND AWAM INTERNATIONAL CONFERENCE IN CIVIL ENGINEERING (IGNITE-AICCE'17): SUSTAINABLE TECHNOLOGY AND PRACTICE FOR INFRASTRUCTURE AND COMMUNITY RESILIENCE 1892 2017年 [査読有り][通常論文]
     
    The nuclear power station accident resulting from the Great East Japan Earthquake disaster has resulted in a constrained electricity supply. However, in this Asian region there is high temperature and high humidity and consequently dehumidification process requires a huge amount of energy. This is the reason for the increasing energy consumption in the residential and commercial sectors. Accordingly, a high efficiency air-conditioning system is needed to be developed. The desiccant ventilation system is effective to reduce energy consumption for the dehumidification process. This system is capable of dehumidifying without dew condensing unlike a conventional air-conditioning system. Then we focused on Wakkanai Siliceous Shale (WSS) as a desiccant material to develop a new desiccant ventilation system. This is low priced, high performance, new type of thing. The aim of this study is to develop a desiccant ventilation unit using the WSS rotor which can be regenerated with low-temperature by numerical calculation. The results of performance prediction of the desiccant unit, indicate that it is possible to regenerate the WSS rotor at low-temperature of between 35 -45 degrees C. In addition, we produced an actual measurement for the desiccant unit and air-conditioning unit. This air-conditioning system was capable to reduce roughly 40 % of input energy consumption.
  • Yoshitaka Sakata, Takao Katsura, Katsunori Nagan, Manabu Ishizuka
    Hydrology 4 21 1 - 12 2017年 [査読有り][通常論文]
  • Shin’ya OBARA, Katsunori NAGANO, Jorge MOREL, Takao KATSURA, Yoshitaka SAKATA, Kazushige KIKUTA
    Mechanical Engineering Journal 4 2 1 - 15 2017年 [査読有り][通常論文]
  • 阪田 義隆, 葛 隆生, 翟 健, 長野 克則
    土木学会論文集G(環境) 74 3 50 - 60 2016年09月 [査読有り][通常論文]
  • 葛隆生, 長野克則, 中村靖
    冷凍 91 1064 399‐400  2016年06月 [査読有り][通常論文]
  • Yoonkyung Kang, Katsunori Nagano
    SCIENCE AND TECHNOLOGY FOR THE BUILT ENVIRONMENT 22 7 1010 - 1023 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    This study was conducted to evaluate the level of microbial contamination of indoor air during 3years for two residences in one building equipped with heat recovery ventilation devices and located in Kimobetsu town of Hokkaido, Japan. This article documents a case study aimed at monitoring the microbes contaminations indoors for a safe use of energy saving ventilation devices and sanitary indoor air. This articles describes an investigative approach with three components. First, the authors evaluated the indoor air quality and microbial concentration by comparing the concentrations of particulate matter (PM10 and PM2.5), carbon dioxide, and airborne bacteria and fungi of indoor air and outdoor air during spring, summer and winter. Second, the microbial concentration inside an earth tube and a fixed sensible heat exchanger was evaluated by measuring the airborne microbial concentration of the supply air. Third, the authors assessed the possibility of microbial contamination inside the earth tube using the fungal index and by measuring temperature and relative humidity at the tube's outlet airflow. The results showed that the total concentration of airborne fungi was higher in summer than in spring or winter and that the fungal genera Cladosporium sp. and Penicillium sp. were dominant in the samples. Additionally, it was found that the environment inside the earth tube allowed easy growth of fungi from May to September with the highest fungal index measured in August. It was also confirmed that the earth tube did not affect the supply air for a building constructed 4years ago.
  • Yoonkyung Kang, Katsunori Nagano
    SCIENCE AND TECHNOLOGY FOR THE BUILT ENVIRONMENT 22 7 1050 - 1059 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    The present study sought to evaluate the energy consumption, indoor air quality and concentration of airborne bacteria and fungi in the Sapporo underground walkway, which is in a cold region of Japan. The energy consumption, temperature, relative humidity, and carbon dioxide concentrations of the underground walkway were investigated for 4years from its opening in 2011 (until 2014). The temperature, relative humidity, and carbon dioxide concentrations were automatically detected using sensors and data from Sapporo city hall. To evaluate the microbial contamination in the ventilation system and indoors, the concentrations of airborne bacteria and fungi were measured on 2days (a weekday and a weekend day) during opening hours in both summer and winter. The concentration of airborne microbes in the supply air, indoor air, and outside air was compared. Species of airborne bacteria were identified using 16S rDNA sequence analysis. The energy use intensities were decreased in 2013, when the walkway temperature was changed during both winter and summer. The carbon dioxide concentration in the walkway was maintained below 1000ppm. The number of airborne bacteria and fungi in the supply air from the ceiling diffuser was lower than those in the outdoor and indoor air. These results indicate that both energy consumption and indoor air quality were maintained in the walkway throughout the 4-year period. This study could be helpful for developing the related standards for indoor air quality and for developing control strategies to properly operate air conditioning and ventilation systems in underground spaces.
  • 葛隆生, 長野克則, 中村靖
    日本冷凍空調学会論文集 32 3 335 - 344 2015年09月 [査読有り][通常論文]
  • 葛隆生, 長野克則, 中村靖
    日本冷凍空調学会論文集 32 3 325 - 334 2015年09月 [査読有り][通常論文]
  • Hongzhi Liu, Katsunori Nagano, Atsushi Morita, Junya Togawa, Makoto Nakamura
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 82 82 68 - 81 2015年05月 [査読有り][通常論文]
     
    A sorption air cooler experimental setup including a reactor and fin tube condenser/evaporator was built The reactor was developed with inner copper fins and dual layers of curing copper meshes. Composite material made by impregnating LiCI into the mesopores of Wakkanai Siliceous Shale (WSS) micro-powders was packed between the intervals of two fins. Heat transfer was enhanced by the attached fins, and the dual layers of curing meshes installed between each interval of two fins were designed to improve the sorbate mass transfer. On the other hand, the fin-tube evaporator/condenser with fins outside is valuable for improving the convective heat transfer between the functional water inside the evaporator/condenser and the flowing outside heat transfer medium, air. The sorption capacity of the composite material increased dramatically after being impregnated with LiCI. Among the four tested samples, WSS + 40 wt% LiCl exhibits the best performance. A regeneration temperature of 80 degrees C appears to be optimal for obtaining both a high COP and high specific cooling power. A lower condensation temperature can increase the cooling power. The sorption and desorption times of 60 min yield a reasonable compromise between cooling COP and mass specific cooling powers. The developed sorption air cooler system using WSS + 40 wt% LiCl can store heat at temperatures below 100 degrees C and produce cooling energy with a cooling coefficient of performance (COP) of approximately 0.3. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Hongzhi Liu, Katsunori Nagano, Junya Togawa
    SOLAR ENERGY 111 186 - 200 2015年01月 [査読有り][通常論文]
     
    In this study we developed a composite mesoporous honeycomb element based on Wakkanai siliceous shale (WSS) and lithium chloride (Lid), to act as a thermal energy storage medium that can directly contact the functional air in an open sorption thermal energy storage system. The mesopores of the WSS were filled with LiCl to improve its sorption capability as a new sorption thermal energy storage material. The honeycomb thermal energy storage element impregnated with 9.6 wt% LiCl was installed in the developed open sorption thermal energy storage experimental setup. The experimental results showed that this impregnated honeycomb element could be regenerated at a lower regeneration temperature, even at 60 degrees C, and also exhibited high volumetric heat storage density. Furthermore, at a certain regeneration temperature, the element impregnated with 9.6 wt% LiCl supplied air with a relatively constant high outlet air temperature compared to the element filled with 22.4 wt% CaCl2 under the same inlet air conditions in the sorption process, and the proposed element was less affected by the humid air flow rate. The sorption rate was observed to significantly affect the outlet air temperature during the sorption process. We confirmed that the developed composite material filled with LiCl exhibited good stability, boosting the possibility of its long-term use. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Hongzhi Liu, Katsunori Nagano
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER 78 648 - 661 2014年11月 [査読有り][通常論文]
     
    A new composite mesoporous honeycomb material was developed to be a thermal energy storage medium that can contact the functional fluid directly. In our previous study, this honeycombed composite material acted as a promising sorption thermal energy storage medium in an open system, exhibiting a lower regeneration temperature as 80 degrees C, high volumetric heat storage density, and high stability. In the present study, a one-dimensional transient model was used to predict both the heat storage process (desorption process) and heat release process (sorption process) occurring in the open sorption thermal energy storage unit. Our model was validated using the experimental results obtained in our previous experiments, and a close agreement was observed for the sorption process. Some discrepancy was observed in the desorption process, but it has been explained. The sorption and desorption processes were simulated repeatedly for 20 cycles, whose result was also compared with the experimental result. The operating parameters of the open thermal energy storage system were evaluated to determine its operation performance. Finally, our open thermal energy storage system was assumed to be incorporated into a paint-drying system, within which the heat storage unit is regenerated for 10 h by the exhaust heat produced by a blower in the daytime and releases its stored heat during the nighttime for 14 h. The simulation result shows that almost 51.3% of the blower's waste heat can be reutilized if the proposed thermal energy storage system is incorporated. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 草間 友花, 長野 克則, 中村 真人
    日本建築学会技術報告集 20 45 637 - 640 日本建築学会 2014年 [査読無し][通常論文]
     
    This paper shows a study on permeability of water vapor and odor substances through six kinds of permeable film including viscos coated paper. The water vapor permeability can be indicated as proportional to the water vapor pressure difference. In addition, gas permeable barrier characteristics to odor substances such as ammonia and toluene were examined by using calibrated electrical gas sensors. It was concluded that the viscos coated paper has better water vapor and gas barrier performance compared to the others.
  • Huai Li, Katsunori Nagano, Yuanxiang Lai, Kazuo Shibata, Hikari Fujii
    ENERGY 63 387 - 399 2013年12月 [査読有り][通常論文]
     
    The objective of this study was to use both field data and a numerical simulation to examine the long-term performance and environmental effects of a large GSHP (ground source heat pump) system that heats and cools industrial greenhouses in a cold region. A large vertical GSHP system was installed in the city of Akabira in the north of Hokkaido, Japan to provide heating and cooling for 12 greenhouses. The system has a maximum capacity of 640 and 648 kW for heating and cooling, respectively. The system was monitored and analyzed from Oct. 2010 through May 2011. The system had a COP (coefficient of performance) of 3.0 and SCOP (system coefficient of performance) of 2.7. The average heat extraction rate of the system was approximately 27.7 W/m. In addition, the ground temperature at a depth of 40 m decreased from approximately 7.8 degrees C to 0 degrees C after 8 months of operation. A numerical model of the system was developed in FEFLOW to predict its future behavior under conditions where the demand for heating surpasses the demand for cooling. The simulation results suggest that the system could maintain the heat exchange rate for several years without significantly compromising its performance. The risk of operating the system under unbalanced heating and cooling loads was addressed via case studies. Groundwater flow decreases the risk of operating the system when the heat extraction was much higher or lower than the heat injection. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • David L. Blanco, Katsunori Nagano, Masahiro Morimoto
    APPLIED ENERGY 109 374 - 386 2013年09月 [査読有り][通常論文]
     
    An application of a novel steady-state simulation of a monovalent inverter-driven water-to-water heat pump with a desuperheater is presented. The simulation is capable of modeling and managing the different operation modes of the system such as combined space heating and domestic hot water, in order to provide realistic results, from which four control schemes based on two electricity tariff plans were developed. The schemes were tested on a subject low energy house for Tokyo and Sapporo, in Japan, for the coldest day of the year and for the heating season. Emphasis was given to the short-term domestic hot water storage. The results show that the application of the schemes with a flexible electricity tariff had lower cost over the scheme that used the flat rate pricing plan. Moreover, it was shown that no unique scheme was able to minimize the cost and electrical consumption for both locations. Additionally, a tradeoff between lowest cost and lowest energy consumption was identified for Sapporo. The results of this research could be applied to develop a more robust control on monovalent heat pump systems. (c) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 若山 尚之, 長野 克則, 葛 隆生
    日本建築学会技術報告集 19 42 645 - 648 日本建築学会 2013年06月 [査読無し][通常論文]
  • Takuji Iwamura, Katsunori Nagano, Toshihiro Nogami, Noritomo Matsuki, Noriyoshi Kosaka, Hideharu Shintani, Miyoshi Katoh
    BIOCONTROL SCIENCE 18 1 9 - 20 2013年03月 [査読無し][通常論文]
     
    A high-level aseptic environment must be maintained in bio-cleanrooms used for the manufacture of sterile products. In the past, formaldehyde gas was most commonly used to sterilize bio-cleanrooms, but due to strict residual limitations there has been a need to develop a less toxic alternative choice. The authors have developed a revolutionary new sterilization system using a high concentration of ozone gas and used this system to sterilize an actual bio-cleanroom. This system integrates the ozone gas generator with the air conditioning system by proper control. The design specifications for the system included an ozone gas concentration of 200ppm or more, relative humidity of 80% or more, and a sterilizing time of 120min. Blow vents and suction ports were placed to ensure a uniform airflow which would extend through the entire room during ozone gas sterilization. Tests regarding long-term material exposure to ozone gas were conducted when the system was introduced to distinguish usable and unusable materials. In an actually constructed cleanroom, simulations were used to predict the evenness of the diffusion of ozone gas concentration and relative humidity during ozone gas sterilization, and measurements of the actual indoor ozone gas concentration, temperature and relative humidity during sterilization revealed that the ozone concentration and relative humidity needed for sterilization had been achieved generally throughout the entire environment. In addition, the CT value (mg/m(3)(=ppm) x min), derived by multiplying the ozone gas concentration during ozone gas sterilization by the sterilization time, was equal to or greater than the target value of 24 x 10(3) (ppm . min). When the results of sterilization in a cleanroom were confirmed using a biological indicator (BI), negative results were obtained at all measurement points, demonstrating that sterilization was being performed effectively in the actual factory at which the ozone gas sterilization system had been introduced.
  • Takuji Iwamura, Katsunori Nagano, Toshihiro Nogami, Noritomo Matsuki, Noriyoshi Kosaka, Hideharu Shintani, Miyoshi Katoh
    BIOCONTROL SCIENCE 18 1 9 - 20 2013年03月 [査読有り][通常論文]
     
    A high-level aseptic environment must be maintained in bio-cleanrooms used for the manufacture of sterile products. In the past, formaldehyde gas was most commonly used to sterilize bio-cleanrooms, but due to strict residual limitations there has been a need to develop a less toxic alternative choice. The authors have developed a revolutionary new sterilization system using a high concentration of ozone gas and used this system to sterilize an actual bio-cleanroom. This system integrates the ozone gas generator with the air conditioning system by proper control. The design specifications for the system included an ozone gas concentration of 200ppm or more, relative humidity of 80% or more, and a sterilizing time of 120min. Blow vents and suction ports were placed to ensure a uniform airflow which would extend through the entire room during ozone gas sterilization. Tests regarding long-term material exposure to ozone gas were conducted when the system was introduced to distinguish usable and unusable materials. In an actually constructed cleanroom, simulations were used to predict the evenness of the diffusion of ozone gas concentration and relative humidity during ozone gas sterilization, and measurements of the actual indoor ozone gas concentration, temperature and relative humidity during sterilization revealed that the ozone concentration and relative humidity needed for sterilization had been achieved generally throughout the entire environment. In addition, the CT value (mg/m(3)(=ppm) x min), derived by multiplying the ozone gas concentration during ozone gas sterilization by the sterilization time, was equal to or greater than the target value of 24 x 10(3) (ppm . min). When the results of sterilization in a cleanroom were confirmed using a biological indicator (BI), negative results were obtained at all measurement points, demonstrating that sterilization was being performed effectively in the actual factory at which the ozone gas sterilization system had been introduced.
  • 中村 靖, 長野 克則, 葛 隆生
    日本建築学会環境系論文集 78 684 165 - 174 日本建築学会 2013年02月 [査読有り][通常論文]
  • 中村 靖, 長野 克則, 葛 隆生
    日本建築学会環境系論文集 78 684 165 - 174 日本建築学会 2013年 [査読無し][通常論文]
     
    The summary of this report is shown as follows.These studies aim at development of a low flow circulation (LF) ground source heat pump (GSHP) multi-split system in order to reduce energy consumption of circulation pumps in the GSHP system. This system applies low flow circulation system in primary side and multi-split system in secondary side. This paper contributes Part 1 in the series of these studies. First, the system concept and development planning are introduced. Then verification test of operation reliability of a water source multi-split heat pump were carried out in the manufacturing factory. As the result, the authors confirmed heating operation reliability of the heat pump even on conditions of inlet temperature of 10°C and low flow circulation in primary side of 30 L/min. In addition, field test apparatus of the LF-GSHP system were constructed to investigate the optimum circulation flow rate of the LF-GSHP system and demonstrate the effect of reduction of circulation pumps' electric power consumption. When the cooling output is around 14 kW, the maximum SCOP of 5.31 is obtained on the condition that the flow rate is 30 L/min. On the other hand, the flow rate condition of 96 L/min provides the highest SCOP value of 3.78 in case where the cooling output is around 24-28 kW. These suggest that variable water volume (VWV) control of the circulation pump can reduce circulation pumps' electric power consumption the most.
  • 柳町 智治, 長野 克則, 繪内 正道, 馬場 直志
    Journal of JSEE 61 4 4_3 - 4_7 Japanese Society for Engineering Education 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    Using the framework of conversation analysis, this paper examines the communication problems which international graduate students in engineering encounter when they have a Q&A session in Japanese after giving a presentation. This analysis focuses on (1) the phenomenon where international students fail to initiate a 'repair sequence' (Schegloff et al. 1977) to attain mutual understanding among participants when they do not understand a question from the floor ; and (2) why the conversational procedure of 'repair' is not employed by these students. Finally, this paper discusses what kinds of classroom activities can be introduced to solve these students' communication problems. These issues are also applicable to situations in which native speakers of Japanese use English or other foreign languages in engineering communities.
  • David L. Blanco, Katsunori Nagano, Masahiro Morimoto
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 50 1 826 - 836 2013年01月 [査読有り][通常論文]
     
    In this study, a novel monovalent inverter-driven water-to-water heat pump with a desuperheater was developed. in this unique system, domestic hot water is produced at a constant temperature controlled by a variable flow rate and stored in a tank. The heat demand is constantly matched by the system through the use of an inverter-driven compressor, which eliminates the need for a buffer tank. Three heating configurations of the system were examined with respect to variable climate conditions and two space heating target temperatures: space heating (mode 1), domestic hot water production (mode 2) and a combination of both (mode 3). Mappings of the performance variables per frequency were constructed for mode 3. For the other modes, the highest COP was identified for each examined climate condition. The difference between modes I and 3 was less than 5% for every variable. The space heating target temperature had a strong influence on both modes, showing an average difference of 29% in the COP between 35 degrees C and 45 degrees C. Mode 2 exhibited a considerably reduced COP compared to the other modes, as well as the lowest refrigerant mass flow rate and highest compression ratio among the three modes. From the previous results and the examination of the compressor, the compression ratio presents itself as a key parameter that can help to increase the COP if maintained at low values. The results of this research could be applied to the design of a control methodology for monovalent heat pumps. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 若山 尚之, 葛 隆生, 長野 克則, 佐藤 信孝
    空気調和・衛生工学会論文集 189 21 - 28 社団法人空気調和・衛生工学会 2012年12月05日 [査読無し][通常論文]
     
    本報では、福岡県の高校校舎における現場打ち基礎杭を採熱管据付に利用した地中熱ヒートポンプ(GSHP)システムを研究対象としている。これまで、温暖なちいきにおけるGSHPシステムの採用は広がってこなかったが、本システムでの稼働実績により、夏季においても十分高い効率で運用可能であることを示し、温暖な地域におけるGSHPシステムの普及可能性について提示する。また、杭の深さが7mの地中熱システムであるため、GSHPシステムとしては採熱管埋設深さが浅い設計与条件であったが、浅層型のGSHPシステムに関する計画内容と、竣工後の実稼働データの分析結果により、杭長さ当たり、温度差当たりの採熱量などからシステムの有用性を提示する。
  • Huai Li, Katsunori Nagano, Yuanxiang Lai
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER 55 23-24 6819 - 6831 2012年11月 [査読有り][通常論文]
     
    Groundwater flows at approximately 1-3 m under the ground surface in a given region. If groundwater flow is present, the performance of a horizontal ground heat exchanger (HGHE), buried in a shallow trench, is enhanced. Nevertheless, owing to the general depth at which groundwater is present, research regarding the heat transfer of a ground heat exchanger (GHE) under conditions with groundwater flow has mainly focused on vertical GHE systems. To the authors' knowledge, no such studies have addressed HGHEs. From a system design perspective, a prediction tool is needed to consider the groundwater flow, optimize the size of the horizontal heat exchanger, minimize the initial cost and maximize the operational efficiency. Therefore, in this study, a moving ring source model was established and solved analytically to describe the temperature response of a spiral heat exchanger with groundwater flow. In addition, experiments were carried out to study the soil temperature variation during the operation of a spiral heater with different water velocities. The validity of the proposed model was proven by the good agreement between the experimental and calculated results. The average virtual tube surface temperature variations of single ring sources in two different configurations are discussed. Furthermore, the average virtual tube surface temperatures of multiple ring sources extending from single arrangements were computed and approximation algorithms were introduced to reduce the calculation time. The approximation approach has been proven to run thousands of times faster than the initial method, and the calculation results are in 97% agreement with those of the initial method. In summary, this study provides a useful tool for the design of spiral heat exchangers. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • David L. Blanco, Katsunori Nagano, Masahiro Morimoto
    INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRIGERATION-REVUE INTERNATIONALE DU FROID 35 7 1833 - 1847 2012年11月 [査読有り][通常論文]
     
    A steady-state simulation is presented for a monovalent inverter-driven water-to-water heat pump with a desuperheater. For design-oriented simulations, superheating or sub-cooling degrees are used as input. However, the proposed simulation only uses the system's refrigerant charge, environmental, and control parameters, which make it particularly useful for off-design evaluations, including the annual performance factor calculation. Block models were used for the compressor and electronic expansion valve, while novel adaptive zone models were used for the heat exchangers. A multivariable error minimization algorithm was used over a sequential component scheme to provide global convergence. The numerical calculations were compared with 118 experimental results. The resulting COP agrees within 10% for 95.77% of the data. The mapping results reveal a maximum COP deviation of 8.78%. Computational results for the studied system reveal that a constant degree of superheating might not always maximize the COP. (C) 2012 Elsevier Ltd and IIR. All rights reserved.
  • 栗原 浩平, 谷地 誠, 窪田 英樹, 濱田 靖弘, 中村 真人, 長野 克則
    人間-生活環境系シンポジウム報告集 36 269 - 272 人間-生活環境系学会 2012年11月 [査読有り][通常論文]
     
    Black white globe and air temperatures tgl.b tgl.w ta were measured at the following places i) roof ii)grass and iii)street Environmental globe temperature tgle which is a globe temperature with the effect of long wave radiation excluding the effect of solar radiation was calculated from tgl.b and tgl.w The effect of long wave radiation on tgle was expressed as △trl(=tgle-ta)and the value of △trl at the grass was identified being smaller than that at the roof and street The mean skin temperatures of subjects at these places were predicted by applying the solar operative temperature top.sun a operative temperature with the effect of solar radiation including △trl
  • 岩村 卓嗣, 長野 克則, 野上 俊宏, 松本 紀友, 新谷 英晴, 加藤 美好, 横井 睦己
    空気調和・衛生工学会論文集 184 1 - 10 社団法人空気調和・衛生工学会 2012年07月05日 [査読無し][通常論文]
     
    筆者らは、ホルムアルデヒドガス代替滅菌手法としてのオゾンガス滅菌システムに関する一連の研究に取り組んでおり、その浮遊菌、付着菌に対する殺菌効果が実用上十分なレベルにあることを実験室実験等で検証し、その結果を報告している。本論文ではオゾンガス滅菌システムを導入した実際の施設を対象として、計画時におけるオゾンガス滅菌時の気流及びオゾンガス濃度、水蒸気の拡散均一性を検証する目的で実施した気流シミュレーション及び濃度シミュレーションの概要を報告する。加えて、施工後に室内のオゾンガス濃度、相対湿度、温度を測定することで、設計目標としたオゾンガス濃度(200ppm以上)、相対湿度(80%以上)の拡散均一性及び温度推移を確認すると共に、オゾンガス滅菌時のオゾンガス濃度と時間の積であるCT値についても目標値24×10^3(ppm・min)を十分にクリアする結果を得た。また、生物指標菌(Biological Indicator:BI)を用いたクリーンルーム内の滅菌効果の確認を行ったところ、全ての測定点で陰性の結果が得られたので、その報告を行う。
  • Huai Li, Katsunori Nagano, Yuanxiang Lai
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER 55 15-16 4404 - 4414 2012年07月 [査読有り][通常論文]
     
    A spiral heat exchanger was applied in a ground source heat pump (GSHP) system that is primarily used for residential indoor heating. Studies that have been performed on the heat transfer of spiral heat exchanger have focused on field measurements and numerical analysis; however, theoretical research on the subject is absent in the literature. In this study, a methodology is proposed to analyze the heat performance of a spiral heat exchanger. A ring source model was established and solved analytically to describe the temperature variation of the ground caused by a spiral heat exchanger. The validity of the model was examined by an experiment on the soil temperature variation with a spiral heater. The virtual ring tube surface temperature response of unit ring circle was calculated by a superposition of the contributions of the ring source itself and adjacent ring sources. Furthermore, a fast algorithm was created to compute the average tube surface temperature resulting from the dimensionless temperature rise at a point far from the ring source that is constant when the non-dimensional distance is less than 0.13. The author confirmed that the calculation time of this proposed algorithm decreased by a factor of 100 compared with the traditional integration method. A system designer will find this algorithm helpful when determining the size of a heat exchanger under a required heating load, particularly for different arrangement of spiral heat exchangers. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 岩村卓嗣, 長野克則, 若山恵英, 小阪教由, 野上俊宏, 新谷英晴, 加藤美好
    防菌防ばい 40 6 333 - 340 2012年06月 [査読有り][通常論文]
  • 岩村 卓嗣, 長野 克則, 野上 俊宏, 新谷 英晴, 加藤 美好
    空気調和・衛生工学会論文集 182 1 - 8 社団法人空気調和・衛生工学会 2012年05月 [査読有り][通常論文]
  • 鍋島佑基, 長野克則, 中村真人, 外川純也
    日本冷凍空調学会論文集 29 1 171 - 178 2012年03月 [査読有り][通常論文]
  • 外川純也, 鍋島佑基, 長野克則
    日本冷凍空調学会論文集 29 1 163 - 170 2012年03月 [査読有り][通常論文]
  • 鍋島佑基, 長野克則, 外川純也
    日本冷凍空調学会論文集 29 1 179 - 186 2012年03月 [査読有り][通常論文]
  • 福島洋輝, 長野克則, 鍋島佑基, 中村真人, 外川純也
    日本冷凍空調学会論文集 29 1 187 - 194 2012年03月 [査読有り][通常論文]
  • 若山尚之, 葛隆生, 龍有二, 長野克則
    日本建築学会技術報告集 18 40 999-1002 (J-STAGE)  2012年 [査読無し][通常論文]
  • Saya Nakabayashi, Katsunori Nagano, Makoto Nakamura, Junya Togawa, Asami Kurokawa
    ADSORPTION-JOURNAL OF THE INTERNATIONAL ADSORPTION SOCIETY 17 4 675 - 686 2011年08月 [査読有り][通常論文]
     
    The aim of this study is the development of a new adsorbent for the desiccant material which can be regenerated by the domestic exhaust heat by using natural mesoporous material, Wakkanai siliceous shale. To improve this shale's performance to adsorb/desorb the water vapor, lithium chloride, calcium chloride or sodium chloride was supported into the mesopores by impregnating with each chloride solution. Especially sodium chloride was effective to increase the water vapor adsorption amount 5-7 times of that of natural shale in the relative humidity range from 50 to 70%. Moreover, the appropriate impregnating concentrations were determined as 5wt% from the relationship between the maximum water vapor adsorption amount and the mesopore volume. Based on these results, a new desiccant filter has been developed by impregnated original paper with lithium chloride and sodium chloride. This paper contained shale powder in the synthetic fibers. The dehumidification performance of this filter was evaluated under the simulated summer condition in Tokyo. From the cyclic adsorption/regeneration test, this shale and chlorides filter could adsorb and desorb 60 g/h water vapor repeatedly at the regeneration temperature of 40A degrees C. On the other hand, a silica gel filter and a zeolite filter adsorbed and desorbed only 10 g/h and 25 g/h, respectively. These results suggested that the shale impregnated with the chlorides has the best dehumidification ability as a new desiccant material. Further, the desiccant filter made from the shale will achieve the effective use of the low temperature exhaust heat.
  • Effect of the wetness of clothing made of different materials on the mean skin temperature in a hot environment
    KUWABARA Kouhei, KUBOTA Hideki, HAMADA Yasuhiro, NAGANO Katsunori
    Book of Abstracts of 14th International Conference on Environmental Ergonomics 293 - 296 2011年07月 [査読無し][通常論文]
  • 若山尚之, 松本隆志, 仲井章一, 中野一樹, 石井勝, 長野克則, 葛隆生, 柳原隆司, 金田一清香
    空気調和・衛生工学 85 7 522 - 523 2011年07月 [査読有り][通常論文]
  • 伊藤 康之, 長野 克則
    日本建築学会技術報告集 17 36 593 - 596 日本建築学会 2011年06月 [査読無し][通常論文]
  • 白土博康, 濱田靖弘, 須田孝徳, 坂入正敏, 岡喜秋, 林宏樹, 池田英明, 長野克則
    空気調和・衛生工学会論文集 171 1 - 7 2011年06月 [査読有り][通常論文]
  • 葛 隆生, 長野 克則, 中村 靖
    日本建築学会環境系論文集 76 659 59 - 66 日本建築学会 2011年01月 [査読無し][通常論文]
  • 黒川 麻美, 外川 純也, 鍋島 佑基, 長野 克則
    化学工学論文集 = Kagaku kogaku ronbunshu 37 5 394 - 399 化学工学会 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    Wakkanai siliceous shale (WSS) is a natural mesoporous material that has high performance of moisture adsorption/desorption in response to relative humidity. The authors have previously applied the technique of impregnation with chloride to enhance the water adsorption performance; and in the present study the moisture sorption mechanism with chloride impregnation was examined by DSC analysis. It was found that the adsorbed water in the pores was divided present in three forms: non-freezing water, freezable bound water and free water. The free water peak was not observed at water content below 320 mg/g. This water content was also consistent with the maximum amount of water adsorbed without surface wetting, which was estimated from color change of WSS surface at various water contents. In addition, from the measurement by a modified nitrogen adsorption method, it was visually shown that the mechanism of moisture sorption gradually proceeded from the smaller mesopores. Moreover, the NaCl impregnation was applied to other porous materials. From the experimental results, the impregnation of silica gel with NaCl is not effective, because of the structural weakness. Therefore the stability of the material to impregnation is an important factor.
  • 黒川 麻美, 外川 純也, 鍋島 佑基, 長野 克則
    化学工学論文集 = Kagaku kogaku ronbunshu 37 6 506 - 511 化学工学会 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    Moisture absorption by porous materials with mesopores and micropores is generally evaluated by measurement of the water adsorption isotherm and analysis of the pore distribution by the nitrogen adsorption method using completely dry samples. In practical use, however, the adsorbent contains some water depending on the environmental conditions. To evaluate the pore distribution accompanied by the water adsorption, the nitrogen adsorption method was modified by using a frozen sample, which was dipped into liquid nitrogen after the water adsorption had reached equilibrium. Water adsorption was found to proceed from the smaller to the larger pores as relative humidity increased. The pore distribution at the relative humidity above which pores were completely occupied by absorbed water was shown visually on a histogram.
  • 中林 沙耶, 長野 克則, 中村 真人
    日本建築学会技術報告集 16 34 1023 - 1026 日本建築学会 2010年10月 [査読無し][通常論文]
  • 若山 尚之, 長野 克則, 葛 隆生, 金田一 清香, 佐藤 信孝
    空気調和・衛生工学会論文集 163 1 - 9 社団法人空気調和・衛生工学会 2010年10月 [査読有り][通常論文]
  • 白土 博康, 濱田 靖弘, 須田 孝徳, 岡 喜秋, 長野 克則
    日本冷凍空調学会論文集 27 2 67 - 74 日本冷凍空調学会 2010年06月 [査読有り][通常論文]
  • 白土博康, 濱田靖弘, 須田孝徳, 坂入正敏, 岡喜秋, 林宏樹, 池田英明, 長野克則
    空気調和・衛生工学会論文集 159 1 - 9 2010年06月 [査読有り][通常論文]
  • 中村 卓司, 長野 克則, 金田一 清香
    日本建築学会環境系論文集 75 649 289 - 295 日本建築学会 2010年03月 [査読無し][通常論文]
  • 中林 沙耶, 長野 克則, 外川 純也, 中村 真人, 黒川 麻美
    化学工学論文集 36 5 480 - 485 化学工学会 2010年 [査読無し][通常論文]
     
    稚内層珪質頁岩は北海道宗谷地方に豊富に賦存する天然のメソポーラス材料であり,特に相対湿度70%以上で大きな吸放湿量が得られ,最大吸着量は270 mg/gに達する.その吸湿能力の向上を目的として塩化物の水溶液に含浸させ細孔内に担持させた場合,担持量が過剰だと高湿度下で吸着水,担持物質が潮解して生じた水溶液が細孔から溶出し,表面が濡れた状態になってしまうという問題がある.そこで高湿環境曝露後の試料表面のRGB色調解析により求める濡れ度合いの評価により,表面濡れを生じない担持量となる上限含浸水溶液濃度を定めた.塩化リチウムの上限濃度は4 wt%,塩化カルシウムは5 wt%となった.また,上限含浸水溶液濃度でそれぞれの塩化物を担持させた珪質頁岩の最大吸湿量は,窒素ガス吸着法で求められるメソ孔の容積から仮定する保持可能な吸湿量とほぼ一致していることがわかった.試料表面の濡れを生じさせないためには,最大吸湿時の吸着水体積を細孔直径50 nm以下のメソ孔容積以下に留めることが効果的であることが示された.
  • 外川純也, 黒川麻美, 中林沙耶, 長野克則, 吉田繁夫
    日本冷凍空調学会論文集 26 4 543 - 550 2009年12月 [査読有り][通常論文]
  • 中林沙耶, 長野克則, 中村真人, 外川純也, 黒川麻美
    日本冷凍空調学会論文集 26 4 551 - 558 2009年12月 [査読有り][通常論文]
  • 中林 沙耶, 長野 克則, 中村 真人, 外川 純也, 黒川 麻美
    化学工学論文集 35 6 602 - 607 化学工学会 2009年11月 [査読有り][通常論文]
     
    Wakkanai siliceous shale (WSS) is a natural meso-porous material. This study aimed to improve its capacity to adsorb humidity. The shale's surface was supported by chlorides by being dried at 150 degrees C after impregnation with a chloride solution. The change in specific surface area, pore size distribution and the water sorption/desorption isotherm of the supported shales were investigated. From the water sorption isotherms, the amount of water sorption of WSS supported by LiCl 10% solution increased to 150 mg/g, while that of the natural WSS was 25 mg/g in the range of relative humidity from 30 to 60%. Similarly, WSS supported by NaCl adsorbed water about 7 times more water than natural WSS did. It was suggested that this improvement resulted from water transport into NaCl caused by capillary condensation of water in the WSS pores.
  • 若山尚之, 長野克則, 金田一清香
    日本建築学会技術報告集 15 31 823 - 826 2009年10月20日 [査読無し][通常論文]
  • Takao Katsura, Katsunori Nagano, Shigeaki Narita, Sayaka Takeda, Yasushi Nakamura, Atsushi Okamoto
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 29 5-6 906 - 919 2009年04月 [査読有り][通常論文]
     
    The authors introduce calculation algorithm of the temperatures of the ground and heat carrier fluid in multiple ground heat exchangers for pipe arrangement of ground source heat pump (GSHP) systems. First, the outline is explained. Next, in order to investigate possibility for the operation of the GSHP system with steel foundation piles and validate reproducibility of the value calculated by the design tool including the calculation algorithm, field tests of heating and heat extraction were conducted with a residential GSHP system using 25 steel foundation piles of 8 m long as ground heat exchangers. From a result of comparison between temperatures of the measurement in the test and calculation by using the design tool, it was confirmed that the tool could predict the temperatures with acceptable precision and speed for utilizing as a design tool. In addition, performance of GSHP systems with steel foundation piles in long term is predicted with the design tool. In moderate climate region, since the GSHP systems using multiple ground heat exchangers with short length can operate with high efficiency as well as the GSHP system using a single ground heat exchanger with long length, the GSHP systems with steel foundation piles have possibility to become popular. (C) 2008 Elsevier Ltd, All rights reserved.
  • 桑原 浩平, 窪田 英樹, 濱田 靖弘, 中村 真人, 中谷 則天, 雨宮 智史, 長野 克則
    空気調和・衛生工学会論文集 144 1 - 10 社団法人空気調和・衛生工学会 2009年03月 [査読有り][通常論文]
  • 中村卓司, 川島実, 長野克則
    日本建築学会技術報告集 15 29 173 - 178 2009年02月20日 [査読無し][通常論文]
  • Surakha Wanphen, Katsunori Nagano
    BUILDING AND ENVIRONMENT 44 2 338 - 351 2009年02月 [査読有り][通常論文]
     
    The change of urban surfaces from permeable to impermeable materials, i.e. asphalt or concrete, has caused the rising of surface temperatures, particularly in densely developed cities. The consequences of this problem lead to higher energy consumption, especially for cooling purposes and other environment related issues. This paper aims to investigate the performance of several non-porous and porous potential roofing materials, to determine which ones might best be used to create a more effective system by utilizing their moisture absorption and evaporation capabilities. Here, four kinds of materials-pebbles, silica sand, volcanic ash, and siliceous shale-were tested to evaluate their moisture and thermal performance, including the effects from different particle sizes. First, the necessary physical properties and pore characteristics were obtained. Thus, each material, under simple boundary conditions, was evaluated in an evaporation experiment, to determine comparative moisture and thermal behavior. Next, cyclic experimentation was conducted, in which variations of temperature, relative humidity and simulated solar radiation were included. The measurement results showed that porous materials can satisfactorily lower surface temperature. Among the tested samples, siliceous shale of both small and large particle diameter was found to lower the daily average surface temperature by up to 6.8 and 8.6 degrees C, respectively. The better performance of large size particles could possibly be caused by the ventilation occurring within the material layers and high solar penetration through the large gaps between particles, which would release more latent heat when compared to materials of smaller particle size. Finally, analysis of surface energy balance suggested that water contents, solar absorptivity, and wind effects all have significant influences on cooling the surface temperature. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 濱田 靖弘, 田中 慎哉, 長野 克則, 田村 裕, 滝川 郁美, 中村 靖, 丸谷 薫, 高清水 康博, 高田 雅之
    空気調和・衛生工学会論文集 143 1 - 10 社団法人空気調和・衛生工学会 2009年02月 [査読有り][通常論文]
  • 外川 純也, 黒川 麻美, 中林 沙耶, 長野 克則, 吉田 繁夫
    日本冷凍空調学会論文集 26 4 543 - 550 公益社団法人 日本冷凍空調学会 2009年 [査読有り][通常論文]
  • 中林 沙耶, 長野 克則, 中村 真人, 外川 純也, 黒川 麻美
    日本冷凍空調学会論文集 26 4 551 - 558 公益社団法人 日本冷凍空調学会 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    The aim of this study is to develop a desiccant system using Wakkanai siliceous shale. A honeycombed desiccant rotor containing this shale's powder and chlorides was made and evaluated. However a specific surface area and a pore volume were smaller than a silica-gel rotor or a zeolite rotor, the maximum amount of water adsorption was twice as other rotors. We have verified the function of this desiccant rotor concerning adsorption and desorption of moisture from the draft experiments. The rotor containing the shale could adsorb moisture stably in the cyclic test, and be regenerated by 40°C air under this experimental condition. This means that the exhaust heat from the heat pump can be used for regenerating rotor. Furthermore, the numerical simulation was carried out on the assumption that this rotor was used for a dehumidification for the residential air conditioning in Tokyo. This rotor could adsorb 37.1% moisture of the required dehumidification amount for the hottest day in 2008. When we employed a pre-cooling before dehumidification, the amount of adsorption increased to 66.2%.
  • Takao Katsura, Katsunori Nagano, Sayaka Takeda
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 28 14-15 1995 - 2004 2008年10月 [査読有り][通常論文]
     
    In this paper, the authors propose a method of calculation of the ground temperature for heat extraction or injection via multiple ground heat exchangers. First, a high-speed algorithm to calculate the ground temperature is described. Next, a variation of the ground temperature calculated by using this method is compared with the one obtained by applying spatial superposition principle of the temperature responses calculated by the theoretical equations. As a result, the method's preciseness was proved and the computation time was about 1/135 compared to the method with the theoretical solution. From these, it was shown that the method has appropriate precision and computational speed to use as a design tool. Additionally, if the ground heat exchangers are short such as when foundation piles of a building are used as ground heat exchangers, it is necessary to consider the heat transfer from the edge of the ground heat exchangers. Thus we devised a method, which uses the equivalent radius obtained by multiplying the ideal ground heat exchanger radius by a modification coefficient, to obtain the average surface temperature of the ground heat exchangers influenced by the heat transfer. The temperature calculated with the modification coefficient was compared to the one calculated without the modification coefficient. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 中村 卓司, 長野 克則
    日本建築学会環境系論文集 73 627 639 - 645 一般社団法人日本建築学会 2008年05月30日 [査読無し][通常論文]
     
    The real-scale experimental unit of HVAC system using building thermal mass storage for a commercial building was constructed and a series of experiment was carried out. The experimental condition varies direction of blowing, flow rate and density of diffuser in order to clarify their influence to the amount of charging energy into the slab. And the thermal storage capacity was analyzed making unit by differential of initial concrete slab temperature and blowing temperature. The result shows that the unit thermal storage capacity was proper, and the unit thermal storage capacity of horizontal blowing is larger than from 1.4 times to 1.9 times as vertical blowing.
  • 白土博康, 濱田靖弘, 須田孝徳, 坂入正敏, 岡喜秋, 林宏樹, 池田英明, 長野克則
    空気調和・衛生工学会論文集 134 11 - 19 2008年05月 [査読有り][通常論文]
  • 葛隆生, 長野克則, 金田一清香, 中村靖
    空気調和・衛生工学会論文集 134 1 - 10 2008年05月 [査読有り][通常論文]
  • 濱田靖弘, 田篭秀俊, 長野克則, 後藤隆一郎, 中村充
    太陽エネルギー 34 3 51 - 58 2008年05月 [査読有り][通常論文]
  • 葛 隆生, 長野 克則, 武田 清香, 中村 靖
    空気調和・衛生工学会論文集 127 1 - 9 社団法人空気調和・衛生工学会 2007年10月 [査読有り][通常論文]
  • 太田勇, 長野克則
    太陽エネルギー 33 5 61 - 67 2007年09月 [査読有り][通常論文]
  • 葛 隆生, 長野 克則, 武田 清香, 中村 靖
    空気調和・衛生工学会論文集 115 9 - 17 社団法人空気調和・衛生工学会 2006年10月 [査読有り][通常論文]
  • 葛 隆生, 長野 克則, 武田 清香, 中村 靖
    空気調和・衛生工学会論文集 112 51 - 59 社団法人空気調和・衛生工学会 2006年07月 [査読有り][通常論文]
  • 葛隆生, 長野克則, 武田清香
    空気調和・衛生工学会論文集 111 43 - 51 2006年06月 [査読有り][通常論文]
  • K Nagano, S Takeda, T Mochida, K Shimakura, T Nakamura
    ENERGY AND BUILDINGS 38 5 436 - 446 2006年05月 [査読有り][通常論文]
     
    We have proposed a new floor supply air conditioning system, using phase change material to augment building mass thermal storage. A scale model was constructed for such a system. Granules containing phase change material (PCM), with a phase change temperature of about 20 degrees C, were made from foamed glass beads and paraffin waxes. Results from measurements simulating an air conditioning schedule in office buildings indicate that 89% of daily cooling load could be stored each night in a system that used a 30 mm thick packed bed of the granular PCM. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • 太田勇, 長野克則
    太陽エネルギー 32 2 53 - 61 2006年03月31日 [査読無し][通常論文]
  • 長野 克則, 葛 隆生, 武田 清香, 中村 靖
    空気調和・衛生工学会論文集 108 11 - 19 社団法人空気調和・衛生工学会 2006年03月 [査読有り][通常論文]
  • T. Sakoi, T. Mochida, K.Nagano, K. Shimakura
    Journal of the Human-Environment System 9 1 19-29  2006年 [査読有り][通常論文]
  • 長野 克則, 葛 隆生
    空気調和・衛生工学会論文集 101 11 - 20 社団法人空気調和・衛生工学会 2005年08月 [査読有り][通常論文]
  • Experiments to determine the convective heat transfer coefficient of a thermal manikin
    K Kuwabara, T Mochida, K Nagano, K Shimakura
    Environmental Ergonomics 3 423 - 429 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    In order to determine an equation for calculating the convective heat transfer coefficient in humans, that can be used in an outdoor environment, experiments using a thermal manikin were carried out at an air velocity in the range of 0.7-4.7 m/s. The convective heat transfer coefficient of the naked human body almost agreed with that of the clothed human body with two clothing ensembles. Empirical formulae of the convective heat transfer coefficient for the whole and 10 parts of the body were calculated using experimental data at an air velocity in the range of 0.1-1.0 m/s, which are applicable formulae at an air velocity in the range of 0.1-4.7 m/s. The thermal insulation of the two clothing ensembles decreased with increasing air velocity.
  • Effective radiant temperature including solar radiation
    K Kuwabara, T Mochida, K Nagano, K Shimakura
    Environmental Ergonomics 3 257 - 262 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    An evaluation method for thermal sensations of the human body in an outdoor thermal environment was developed. Effective radiant temperature was proposed as the mean radiant temperature in an outdoor environment. The operative temperature and standard new effective temperature, SET*, in outdoor environments could be calculated using the effective radiant temperature. In order to examine the operative temperature and SET* based on the effective radiant temperature, experiments using subjects were carried out in an outdoor environment at Sapporo city. The SET* calculated from experimental data correlated well with the thermal sensation votes of the subjects. It was shown that a SET* based on the effective radiant temperature can evaluate the thermal sensation of the human body in an outdoor environment.
  • 武田清香, 長野克則, 持田徹, 中村卓司
    日本建築学会環境系論文集 587 29 - 35 2005年01月 [査読有り][通常論文]
  • K Nagano, S Takeda, T Mochida, K Shimakura
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 24 14-15 2131 - 2144 2004年10月 [査読有り][通常論文]
     
    The authors have proposed a system of direct heat exchange between granules including phase change material (PCM) and air. The PCM granules consist of granulated porous media with particle diameters of about 1-3 mm and paraffin wax. At first, column experiments are performed with a packed bed of PCM granules. Temperature variations in the PCM packed bed are measured. It is demonstrated that heat exchange flux between the PCM granules and air can be kept large and continuous during phase change. Secondly, a computer simulation model is made using an assumption that the temperature of the PCM granules is the same as that of passing air throughout the packed bed. It is found the phase change period calculated by the model is in agreement with the measured one. Finally, heat transfer coefficient during phase change and the time required for phase change to be completed in the system are discussed by a numerical analysis. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • 武田清香, 長野克則, 持田徹, 中村卓司
    日本建築学会環境系論文集 584 47 - 52 2004年10月 [査読有り][通常論文]
  • 浜田靖弘, 中村真人, 窪田英樹, 丸谷薫, 淵上栄樹, 長野克則, 落藤澄
    太陽エネルギー 30 5 57 - 63 2004年09月 [査読有り][通常論文]
  • ITO Tomonori, AOKI Tohru, HATAYA Koji, YOKOYAMA Shintaro, SHIMAKURA Kazumi, KURAMAE Masashi, NAGANO Katsunori
    Journal of physiological anthropology and applied human science 23 5 日本生理人類学会 2004年09月 [査読有り][通常論文]
  • BABA Hiroyasu, YAMAMOTO Noriaki, OZAKI Hirokazu, SHIMAKURA Kazumi, KURAMAE Masashi, NAGANO Katsunori, YOKOYAMA Shintaro
    Journal of physiological anthropology and applied human science 23 5 日本生理人類学会 2004年09月 [査読有り][通常論文]
  • 長野克則, 武田清香, 持田徹, 嶋倉一実, 中村卓司
    日本建築学会環境系論文集 579 21 - 28 2004年05月30日 [査読無し][通常論文]
  • K Nagano, T Mochida
    BUILDING AND ENVIRONMENT 39 3 267 - 275 2004年03月 [査読有り][通常論文]
     
    This study aims to clarify the control conditions of ceiling radiant cooling systems for human subjects in a supine position. The results will be useful for the design of hospital rooms and bedrooms. Five subjects cooperated in these experiments. The subject put on bedroom attire typical of hospital patients. In total, 28 experiments were per-formed under various conditions. When SET* and PMV were calculated, mean radiant temperatures evaluated from the radiative heat transfer between the inside surfaces of walls, a floor and a ceiling, and the surfaces of a rectangular model of a human body were applied. As a result, it was clarified that SET* and PMV that gave comfortable thermal conditions were around 27.0degreesC and around 0.25degreesC, respectively, in these experimental conditions. On the other hand, reduction of skin temperature on exposed parts such as the instep reduced the favorable impression. However, there was no clear relationship between radiative sensation and favorable impression. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • K Nagano, K Ogawa, T Mochida, K Hayashi, H Ogoshi
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 24 2-3 209 - 220 2004年02月 [査読有り][通常論文]
     
    The authors focused on a mixture of magnesium nitrate hexahydrate as a base material and magnesium chloride hexahydrate as an additive to store and utilize urban waste heat from emerged co-generation systems, typically available at temperatures of 60-90degreesC. The second paper revealed that this mixture has good thermal characteristics as a PCM for latent thermal energy storage. In this study, heat charging and discharging experiments were done using a heat storage tank with a simple vertical heat exchange unit. These showed that effective use of the phase change temperature region resulted in an available enthalpy of 2.0-2.5 times that of sensible heat storage in water. In addition, corrosion tests were conducted and results showed SUS316 and aluminum can be used to build storage tanks and heat exchangers for this mixture. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • K Nagano, K Ogawa, T Mochida, K Hayashi, H Ogoshi
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 24 2-3 221 - 232 2004年02月 [査読有り][通常論文]
     
    The objective of this study is effective utilization of urban waste heat from emerging co-generation systems, typically available at temperatures of 60-100degreesC. The authors investigated latent heat storage by materials with phase change temperatures in the above range, and focused on a mixture of magnesium nitrate hexahydrate as a base material and magnesium chloride hexahydrate as an additive to modulate the melting point. Addition of 5-10 wt% of the latter resulted in a modulated melting point of around 80degreesC and a heat of fusion of about 150 kJ/kg. Increasing the mix ratio had little effect on heat of fusion, but allowed the melting point to be reduced to about 60degreesC. Repeated melting and solidification tests showed that the heat of fusion and melting point retained their original values after 1000 cycles. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • S Takeda, K Nagano, T Mochida, K Shimakura
    SOLAR ENERGY 77 3 329 - 338 2004年 [査読有り][通常論文]
     
    We have developed an experimental ventilation system that features direct heat exchange between ventilation air and granules containing a phase change material (PCM). Measurement of outlet air temperature when the inlet air temperature was periodically varied to simulate changes of outdoor ambient air temperature showed that the outlet air temperature was stabilized and remained within the phase change temperature range. This effect is expected to be useful in practical ventilation systems. The potential of such systems for reducing ventilation load was examined through computer simulation for eight representative cities of Japan. This revealed how different temperature conditions would affect required heat storage capacity. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • H Saitoh, Y Hamada, H Kubota, M Nakamura, K Ochifuji, S Yokoyama, K Nagano
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 23 16 2089 - 2105 2003年11月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper describes the effectiveness of a hybrid solar collector that generates both electric power and heat. Experiments and analyses were conducted on power and heat generation characteristics of the hybrid solar collector. First, experiments under constant supply temperature of brine were made and it was found that conversion efficiency ranged from 10% to 13%, and that collector efficiencies at 20 and 40 degreesC brine temperature were from 40% to 50% and approximately 20%, respectively. Second, the efficiency of the hybrid solar collector was compared to those of a photovoltaic and a solar collector and it was clarified that the hybrid collector had an advantage in terms of exergy efficiency, though there is some lowering of collector efficiency. Evaluation of annual energy balance of hybrid solar collectors installed on a low energy house at Hokkaido University proved the hybrid solar collectors to have a high degree of feasibility. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Development of thermal-photovoltaic hybrid exterior wallboards incorporating PV cells in and their winter performances
    K Nagano, T Mochida, K Shimakura, K Murashita, S Takeda
    SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 77 3 265 - 282 2003年05月 [査読有り][通常論文]
     
    The authors have developed experimental thermal-photovoltaic (PV) hybrid exterior wallboards that incorporate of PV cells. The clapboard-shaped hybrid wallboards permit modular assembly that can be more easily adapted for building applications than previous PV systems. Solar heat is collected in the form of heated air circulating in the air gap between the hybrid wallboard and the thermal insulation of the exterior walls. This paper presents an evaluation of both the electrical power generating ability and the solar heat collection capacity during winter of six variations of the experimental thermal-PV hybrid wallboard. In addition, exergy analyses were conducted. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
  • 長野 克則, 持田 徹, 嶋倉 一實, 半澤 久, 中村 聡
    日本建築学会環境系論文集 566 51 - 56 一般社団法人日本建築学会 2003年04月30日 [査読無し][通常論文]
     
    A field experiment of large scale snow storage was conducted in Sapporo. Objectives of this experiment are to experimentally verify that the storing snow with adding water is effective for snow compression and for making high density without any mechanical machines. Snow was stored in a large underground pit, which has a diameter of 1.0 m and 6.7 m deep with or without adding water. It was clarified that water addition to the stored snow is very effective to compress the shallow layer of the stored snow. In this time, water permeated through stored snow layer and fell down into the bottom space. It means that added water can be used repeatedly for the compression when water in the bottom space is pumped up. The observed maximum dry snow density was 582 kg/m^3.
  • Thermal characteristics of manganese (II) nitrate hexahydrate as a phase change material for cooling systems
    K Nagano, T Mochida, S Takeda, R Domanski, M Rebow
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 23 2 229 - 241 2003年02月 [査読有り][通常論文]
     
    The imbalance of electrical demand in summer due to cooling system demand is a big problem in many countries. One promising solution is shifting peak demand from early afternoon to night by utilizing natural cold energy resources such as cool outside air during night or running a refrigerator driven by midnight power. In these cases, using the thermal energy storage (TES) of phase change material (PCM) which has a melting point from 15 to 25 degreesC is one of the most effective ideas. However, few suitable PCMs for this temperature range are at present commercially available. This study aims to evaluate the potential of Mn(NO3)(2).6H(2)O (manganese (11) nitrate hexahydrate) as a new PCM for the TES of cooling systems. First, experiments on the modulation of the melting point of Mn(NO3)(2).6H(2)O and reduction of super-cooling were made by dissolving small amounts of salts in the material. Consequently, MnCl2.4H(2)O was found to have good performance with regard to both modulation of the melting temperature and the heat of fusion. Next, a thermal response test was carried out by using a small cylindrical vessel. Results showed that the required temperature levels for charging and discharging the heat of this mixture were clarified. In addition, the price and safety of this material as a PCM are discussed. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
  • 長野 克則, 持田 徹, 嶋倉 一實, 半澤 久, 中村 聡
    日本建築学会計画系論文集 562 31 - 37 社団法人日本建築学会 2002年12月 [査読有り][通常論文]
     
    This study aims to experimentally evaluate the compression of snow during storage in a deep storage tank. First, small scale experiments related to acceleration of the compression of snow by means of water addition for three hours were carried out. Results showed that the addition of 20 wt% water was suitable. In addition, coefficients of viscosity of the compression for wet snow in a short term compression were evaluated. Next, long term experiments concerned with compression of dry snow for the wide range of snow density were done. When the initial snow density was high, the changes of coefficients of viscosity of compression with snow density were quite different from the previous empirical equation for the natural fallen snow. It was shown that the maximum dry snow densities were limited and each maximum density reached about 562 kg/m^3 independent of the initial density. Coefficient of viscosity of the compression was approximately 9.0 × 10^<11> Pas at this maximum density. A calculation method of coefficient of viscosity of the compression was proposed using this point for the wide range of the initial snow density.
  • 長野 克則, 武田 清香, 持田 徹, 嶋倉 一實
    日本建築学会計画系論文集 562 61 - 67 社団法人日本建築学会 2002年12月 [査読有り][通常論文]
     
    Authors have proposed a direct heat exchange system between granulated phase change materials (PCM) and air. In this paper, experiments are conducted with packed bed of granulated PCM when inlet temperature is changed periodically such as outdoor air temperature. Stabilization effects of supply air temperature are demonstrated by experiments and calculations. Results from a computer simulation program, which was shown in previous paper, can reproduce the variation of actual outlet temperature, which is always in phase change condition. Also, reduction of cooling load for ventilation is examined among 8 cities through the computer simulation. Suitable heat storage capacity is shown.
  • 長野 克則, 小川 健次, 持田 徹, 嶋倉 一實, 林 謙年, 生越 英雅
    空気調和・衛生工学会論文集 87 51 - 60 社団法人空気調和・衛生工学会 2002年10月 [査読有り][通常論文]
  • Influence of natural convection on forced horizontal flow in saturated porous media for aquifer thermal energy storage
    K Nagano, T Mochida, K Ochifuji
    APPLIED THERMAL ENGINEERING 22 12 1299 - 1311 2002年08月 [査読有り][通常論文]
     
    Estimation of the heat recovery rate in high-temperature underground storage (>50 degreesC) is required before such a system can be built. However, if high-temperature water is injected into and stored in the aquifer, large-scale natural convection could occur that might reduce the heat recovery rate. This study aims to clarify the universal quantitative condition under which natural convection appears and exerts an observable influence for a system with forced horizontal flow in the saturated porous medium. The authors investigated this using both experiments and computer simulations. A test section simulating an aquifer was made. Warm water was injected into the test section, which was filled with glass beads. The temperature distribution and the flow rate profile at the outlet were measured. The authors found that the limit condition at which natural convection influences the forced horizontal flow can be determined from the velocity profile and modified Rayleigh number Ra*. In addition, the heat transfer coefficients of the upper and the lower side of walls were estimated. A computer simulation was made for calculation of the temperature field and the velocity vector in the porous medium under natural convection and under forced convection. As calculated temperature fields and flow rate distributions at the outlet were similar to the experimental results, it is thought that this program can be applied to evaluation of the temperature and the velocity of aquifer thermal energy storage. In addition, an index expressing the degree of influence of natural convection on forced convection was proposed. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
  • 長野 克則, 持田 徹, 嶋倉 一實
    日本建築学会計画系論文集 556 39 - 45 社団法人日本建築学会 2002年06月30日 [査読無し][通常論文]
     
    The authors have developed thermal-photovoltaic (thermal-PV) hybrid exterior wallboards that produce both thermal energy and electricity through solar collection and the incorporation of photovoltaic (PV) cells, respectively. The clapboard-shaped hybrid wallboards permit modular assembly that can be more easily adapted for residential applications than previous PV systems. Solar heat is collected in the form of heated air circulating in the air gap between the hybrid wallboard and the thermal insulation of the exterior walls. This paper presents an evaluation of both the electrical power generating ability and the solar heat collection capacity during winter of six variations of the experimental thermal-PV hybrid wallboard. In addition, exergy analyses were conducted using a computer simulation program written to evaluate the thermal energy collection ability of the hybrid wallboards.
  • 長野 克則, 武田 清香, 持田 徹, 嶋倉 一實
    日本建築学会計画系論文集 556 55 - 61 社団法人日本建築学会 2002年06月 [査読有り][通常論文]
     
    Latent heat storage is a kind of heat storage technology and heat is charged or discharged through phase change, melting or solidification, respectively. Authors proposed a direct heat exchange system between granulated phase change material (PCM) and air. PCM is consisted from granulated porous media and paraffin. Its particle diameter is about 1〜3mm. Advantage of this system is that heat transfer coefficient is kept relative large and continuous during phase change. In this investigation, column experiments related with heat exchange between PCM and air were conducted. Also, a computer simulation program was made and phase change period was discussed by the proposal non-dimensional time.
  • 佐古井智紀, 持田徹, 長野克則, 嶋倉一実
    人間と生活環境 9 1 18 - 26 2002年04月 [査読有り][通常論文]
  • 桑原 浩平, 持田 徹, 長野 克則, 嶋倉 一實
    人間と生活環境 9 1 10 - 17 人間-生活環境系学会 2002年04月 [査読有り][通常論文]
  • 浜田靖弘, 中村真人, 落藤澄, 土師範子, 鴫原亮, 横山真太郎, 長野克則
    空気調和・衛生工学会論文集 84 77 - 86 2002年01月 [査読有り][通常論文]
  • Field performance of a Japanese low energy home relying on renewable energy
    Y Hamada, M Nakamura, K Ochifuji, K Nagano, S Yokoyama
    ENERGY AND BUILDINGS 33 8 805 - 814 2001年10月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper describes the construction and evaluation of an experimental low energy home assisted by a hybrid system using natural energy resources and unused energy. The home, for which a ground source heat pump (GSHP) system has been installed, was built on the campus of Hokkaido University, Japan in March 1997. The total floor area of the home is 192 m(2). This home is super insulated and airtight; the calculated coefficient of heat loss is 0.97 W/m(2) K. It has various passive strategies including direct solar heat gain and a ventilation system with an exhaust stack. Photovoltaic (PV) modules, wind power and solar collectors are adopted in order to achieve self-sufficiency in electric power and domestic hot water (DHW) supply. A GSHP is used for space heating and cooling. Two vertical steel wells are used as vertical earth heat exchangers (VHE). In summer, there is a floor cooling system using piped cold water from the VHE. Approximately 80% of the home's total energy was provided by IN modules, solar collectors, as well as underground and exhaust heat. The annual amount of purchased energy during the test period was 12.5% that of a typical home in Hokkaido. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
  • 濱田 靖弘, 中村 真人, 落藤 澄, 成田 涼子, 長倉 香織, 斎藤 央, 横山 真太郎, 長野 克則
    空気調和・衛生工学会論文集 83 21 - 30 社団法人空気調和・衛生工学会 2001年10月 [査読有り][通常論文]
     
    本論文では,電力と熱を同時に生成する太陽エネルギー利用ハイブリッドコレクタの導入効果を検討することを目的として,発電,集熱特性の実験と解析を行った.まず,熱媒送り温度を一定とした実験を行い,変換効率は10〜13%,集熱効率は20℃の低温集熱において40〜50%,実際の利用温度に近い40℃において20%程度となることを示した.次いで,発電,集熱それぞれの単体方式との比較を行った.その結果,集熱効率は若干の低下が見られるものの,エクセルギー効率の観点からは,ハイブリッドコレクタが最も有利となることを明らかにした.さらに,実験用戸建て住宅において,年間にわたる実規模実験を行い,省エネルギー効果の高いことを確認した.
  • 桑原 浩平, 持田 徹, 長野 克則, 嶋倉 一實
    人間と生活環境 8 1 33 - 40 人間-生活環境系学会 2001年06月 [査読有り][通常論文]
     
    平均皮膚温の算出式として総合熱伝達率比と皮膚面積比の積で表される加重式を提案した。人体と環境の熱平衡式を基に平均皮膚温を算出する式を導くと,皮膚の面積比のみならず各部位と全身の総合熱伝達率の比をも含む形式となった。本研究では,サーマルマネキンを用いて,局所及び全身の総合熱伝達率を求める実験を,立位及び椅座状態で行った結果から,面積比と総合熱伝達率比より構成される加重係数の実測値が求められたが,従来の面積比のみの係数に比べると四肢部の係数が大きくなった。また新たな加重係数を用いて平均皮膚温と放熱量を算出し,他の平均化式を用いた場合との比較検討を行った。
  • 近藤 基, 持田 徹, 桑原 浩平, 長野 克則
    空気調和・衛生工学会論文集 81 1 - 9 社団法人空気調和・衛生工学会 2001年04月 [査読有り][通常論文]
     
    快適な都市空間づくりが主要なテーマとなってきた現在,都市の熱環境が人の温冷感に及ぼす影響を正しく評価することも重要である.その評価のための温熱指標確立のための要素は種々であるが,屋外環境では,特に,日射の影響が地物での反射も含めて大きい.そこで,本研究では,多重放射を考慮して,日射と建物など地物の影響を組み入れた平均放射温度の導出を試み,その評価法として提案する.また,多重放射の影響については,射度と本研究で定義するIncidence Factorにより考慮し,それぞれによる平均放射温度を導出し,その特性について検討する.
  • 長野 克則, 持田 徹, 嶋倉 一實, 吉野 博
    空気調和・衛生工学会論文集 81 59 - 69 社団法人空気調和・衛生工学会 2001年04月 [査読有り][通常論文]
     
    本研究は、病院や寝室などにおける仰臥(ぎょうが)安静時の人体を対象とした天井放射冷房システムの制御条件とそのときの熱的快適性を被験者実験から明らかにし、本システムの設計に資するものである.実験は青年男女計5名を対象に、一般に病院などで用いられている寝間着を着装してベッドに仰臥させ、天井面温度と壁温を変えて計28回の主観申告実験とそのときの人体の生理反応を測定した.今回の被験者実験においては、天井放射冷房時の仰臥安静人体が中立温感を示すSET^*は27.0℃、好ましい温熱環境時のPMVは0.2から0.3であることを明らかにした.また、足の甲などの露出部分の皮膚温の低下が不快感に繋がっていること、放射感と好感度の関係は薄いことなどを示した.
  • 浜田靖弘, 中村真人, 落藤澄, 長野克則, 横山真太郎
    空気調和・衛生工学会論文集 80 77 - 86 2001年01月 [査読有り][通常論文]
  • 佐古井 智紀, 持田 徹, 長野 克則, 嶋倉 一實, 堅田 兼史
    空気調和・衛生工学会論文集 79 11 - 17 社団法人空気調和・衛生工学会 2000年10月 [査読有り][通常論文]
     
    人の温熱感覚と良い対応を示す生理量として,熱ストレスを表す平均皮膚温と体温調節ストレインを表すぬれ面積率が広く用いられている.本論文では,暑熱領域において椅座読書・裸体・静穏気流下で行った被験者実験から得られた,平均皮膚温,ぬれ面積率,蒸汗放熱量の変化特性および式展開から,等温感線が湿り空気線図上で負の勾配を持つ上に凸の曲線となること,平均皮膚温とぬれ面積率が温度感覚に相乗的に作用し,結果として等温感線は高湿度ほど等ぬれ面積率線に近づき,低湿度に移行するに従い等平均皮膚温線に近づく性向を持つことを示した.また,実際に算出される(S)ET^*が湿度の影響を過大に評価していることを確認した.
  • 中村 真人, 長野 克則, 横山 真太郎, 小端 武治, 濱田 靖弘, 落藤 澄
    空気調和・衛生工学会論文集 77 21 - 30 社団法人空気調和・衛生工学会 2000年04月 [査読有り][通常論文]
     
    本研究は廃タイヤ焼却により生成される熱と焼却残さの複合的再利用システムの開発の一環として,帯水層蓄熱システムを用いた熱の有効利用について実測調査し,本システムの性能を明らかにすることを目的として行ったものである.まず,廃タイヤ焼却により生成された温水,蒸気,活性炭の物質収支およびエネルギー収支を調べ,廃タイヤ利用の一つの方法について述べた.帯水層蓄熱システムについては,帯水層井戸からのくみ上げ流量,温度,熱量を14年間にわたって計測して,その有効性を明らかにし,積算熱回収率が約70%に達することを示した.次いで,帯水層蓄熱のシミュレーション解析を行い,その特性を検討するとともに実験結果とよく合うことを示した.また,水質検査結果から順調な運転が行われていることを明らかにした.
  • 佐古井 智紀, 長野 克則, 持田 徹, 嶋倉 一實
    空気調和・衛生工学会論文集 77 95 - 107 社団法人空気調和・衛生工学会 2000年04月 [査読有り][通常論文]
     
    現在使用されている衣服の保温性能の評価式は,衣服の単なる直列抵抗の形で表現されており,着装の実体よりみた場合に不合理な点が多い.本論文では,着装形態が衣服の保温性能に及ぼす影響について考察し,着装の実体にそくした衣服の保温性能評価法を提案し,被験者およびサーマルマネキンを用いた検証実験を行った.検証実験の結果,皮膚温,着装の分布が衣服の保温性能および全身の総合熱伝達率に影響を及ぼし,寒涼環境では衣服の保温性能が大きくなり放熱を抑える傾向にあることを確認した.また,部位分割モデルに基づく衣服の保温性能評価法は,被服形態や着装形態に関わらず,衣服の保温性能を精度よく評価できることを示した.
  • 浜田靖弘, 落藤澄, 横山真太郎, 長野克則, 中村真人
    空気調和・衛生工学会論文集 76 59 - 67 2000年01月 [査読有り][通常論文]
  • 長野 克則, 嶋倉 一實, 持田 徹, 落藤 澄, 角川 浩三郎
    空気調和・衛生工学会論文集 73 47 - 56 社団法人空気調和・衛生工学会 1999年04月 [査読有り][通常論文]
     
    地下帯水層を模した上下から冷却された飽和多孔質体のダルシー流れの実験を行い,温度分布と出口における流速分布から,自然対流発生時の特徴とその影響限界について論じた.特に,自然対流の影響が無視でき得る限界の修正レーリー数が存在し,それがレイノルズ数によって表し得ること,平均ヌセルト数はレイノルズ数が同一であれば,修正レーリー数によらずほぼ一定であることを示した.温度差を有するダルシー流れの数値計算プログラムを作成し,計算結果から実験結果の特徴が内部に生じた自然対流によることを明らかした.また,平均ヌセルト数が修正レーリー数によらずほぼ一定となるのは,上面での平均ヌセルト数の増加と下面での減少が相殺されることによることを明らかにした.
  • 持田 徹, 堅田 兼史, 長野 克則, 吉野 博, BERGLUND L. G, 佐古井 智紀, 嶋倉 一實
    空気調和・衛生工学 73 3 1999年03月 [査読有り][通常論文]
  • 持田 徹, BERGLUND L. G, 堅田 兼史, 佐古井 智紀, 長野 克則, 嶋倉 一實, 吉野 博
    空気調和・衛生工学会論文集 72 67 - 74 社団法人空気調和・衛生工学会 1999年01月 [査読有り][通常論文]
     
    体感温に及ぼす湿度の影響をみるために被験者実験を行い,その結果と人体の熱平衡式から算出される等温感線の特徴について検討した.椅座・裸体状態で実験を行い,"少し暖かい"と"暑い"と申告した時の,平均皮膚温とぬれ面積率の関係を観察した.その結果,温感申告値が等しい時,高湿・中湿・低湿環境で平均皮膚温とぬれ面積率はそれぞれ独自の値をとり,かつ,両者が一定の関係をもって変化していることを知った.この特性を熱平衡式に組み込んで得られる等温感線は,湿り空気線図上で微係数がいずれもマイナス値を示し,高湿ほどその微係数が大きく,低湿に移行するに従って微係数が小さい曲線となり,体感温に及ぼす湿度の影響が一定でないことがわかった.
  • 持田 徹, 嶋倉 一實, 堅田 兼史, 佐古井 智紀, 長野 克則
    空気調和・衛生工学会論文集 72 107 - 116 社団法人空気調和・衛生工学会 1999年01月 [査読有り][通常論文]
     
    暑い環境では,平均皮膚温とともにぬれ面積率が人の生理的状態をよく表すと言われている.本論文では被験者を用いた実験を行い,一定の温熱感を示した時の平均皮膚温とぬれ面積率の関係を調べた.その結果,等しい暑さの度合いを申告した時,平均皮膚温とぬれ面積率はそれぞれ一定値をとらず,湿度の高低によって,異なる値を示すことがわかった.すなわち,湿度が高いほど平均皮膚温は低く,ぬれ面積率は大きな値となり,一方,湿度が低いほど平均皮膚温は高く,ぬれ面積率は小さい値を示し,それらがある一定の関係を有することがわかった.そして,等しい暑熱感を示した五つの環境における微係数を求めたところ,微係数はいずれもマイナスの値を示し,かつ,その絶対値は高湿域では小さく,低湿域になるに従い微係数の絶対値は大きい結果となった.このことは等暖感線が湿り空気線図上で曲線になることを意味している.
  • 濱田 靖弘, 落藤 澄, 長野 克則, 中村 真人, 横山 真太郎, 永坂 茂之
    空気調和・衛生工学 72 12 1998年12月 [査読有り][通常論文]
  • 濱田 靖弘, 中村 真人, 落藤 澄, 横山 真太郎, 長野 克則, 永坂 茂之
    空気調和・衛生工学会論文集 71 53 - 62 社団法人空気調和・衛生工学会 1998年10月 [査読有り][通常論文]
     
    本論文では,地下熱利用による冷暖房の可能性を検討することを目的として,年間サイクルを考慮した垂直埋設管方式の採熱と放熱の基本的な特性についての解析と実験を行った.まず,標準熱回収率を用いた解析により,単管方式は熱源型,複数管方式は蓄熱型による利用が有効であることを示し,後者においては最大採熱量が得られる埋設間隔が存在することを示した.次に,土壌熱源ヒートポンプの実験と解析より,土壌は安定した熱源であり,長期的な利用が可能であることを明らかにした.さらに,高断熱住宅を対象として,空気熱源ヒートポンプとの比較を行い,土壌熱源ヒートポンプが省エネルギー性,環境性に優れた暖房方式であることを示した.
  • 佐土原 聡, 長野 克則, 三浦 昌生, 村上 公哉, 森山 正和, 下田 吉之, 片山 忠久, 依田 浩敏, 北山 広樹
    日本建築学会計画系論文集 510 61 - 67 社団法人日本建築学会 1998年08月 [査読有り][通常論文]
     
    The purpose of this study is to clearify the possibility of diffusion of District Heating and Cooling (DHC) in Japan in the near future and its effects on global environment preservation. We selected potential supplied areas of DHC in all over Japan by analyzing heating, cooling and hot-water demand character. We investigated the sourrounding unused energy of the selected areas and analyzed its effect. As a result, total DHC demand is 259,933TJ/a (62,185Tcal/a), that is quivalent to 11.1% of total demand in Japan. By using unused energy as heat sources, 88,733TJ/a (21,228Tcal/a) of primary energy consumption and 1.78 mil.ton of CO_2 emission can be reduced per year in Japan. It means that the DHC promotion is very important and realistic policy in urban area for CO_2 emission which contributes to global environment preservation.
  • 濱田 靖弘, 中村 真人, 横山 真太郎, 長野 克則, 永坂 茂之, 落籐 澄
    空気調和・衛生工学 72 3 1998年03月 [査読有り][通常論文]
  • 濱田 靖弘, 長野 克則, 中村 真人, 永坂 茂之, 横山 真太郎, 落藤 澄
    空気調和・衛生工学会論文集 68 91 - 100 社団法人空気調和・衛生工学会 1998年01月 [査読有り][通常論文]
     
    本論文では,地下熱利用のための基礎資料の作成を目的として,自然気候下における地中温度の長期測定と地中温度予測プログラムによる解析を行った.まず,1994年に敷設した地中温度測定基地における約2年間の時間変動の整理を行い,測定地点における不易層温度が約10.3℃であることを示した.次に,積雪寒冷地に適用し得る地中温度予測プログラムを作成し,測定値との比較を行った結果,本プログラムが地中温度,積雪深の変動をよく再現することを示した.さらに,国内の主要都市に対して,本プログラムを適用した結果,札幌以外の都市においても,本モデルが有効であることを示した.
  • 許 路, 中村 真人, 岡田 勝利, 長野 克則, 落藤 澄, 横山 真太郎, 濱田 靖弘
    空気調和・衛生工学 71 8 1997年08月 [査読有り][通常論文]
  • 成田 樹昭, 濱田 靖弘, 長野 克則, 落藤 澄, 中村 真人
    空気調和・衛生工学会論文集 64 91 - 101 社団法人空気調和・衛生工学会 1997年01月 [査読有り][通常論文]
     
    広域熱電併給システムについて,熱供給の温度レベルに関する基礎的検討を行った.評価指標を定義し,エンタルピーとエクセルギーの両面から検討した.熱電併給プラントの総合効率は,背圧型蒸気タービンを用いた場合熱供給温度の影響をあまり受けないが,抽気型で同熱電比の場合熱供給温度を上昇させると低下する.エクセルギー的には背圧,抽気型ともに熱供給温度の上昇に対して総合効率は微増するかほとんど変わらない.従来の個別専用方式に対する一次エネルギー削減率は,熱電併給プラント出力段階では熱供給温度を低くするほど増大する.しかし,熱輸送に伴う搬送動力と配管熱損失を考慮すると,熱供給温度に最適点が存在することがわかった.
  • 濱田 靖弘, 中村 真人, 落藤 澄, 永坂 茂之, 長野 克則
    空気調和・衛生工学会論文集 61 45 - 55 社団法人空気調和・衛生工学会 1996年04月 [査読有り][通常論文]
     
    本論文では,敷設が比較的容易なU字管型地中熱交換器の蓄熱能力,そして札幌における地中蓄熱型冷暖房システムの利用可能性を検討した.まず,解析により,ダブルU字管型の性能が,鋼管井戸型とほぼ同等であるこどを示した.次に,解析結果を踏まえて3種類の熱交換器を埋設し,暖房実験とパッシブ冷房実験を行った結果,各熱交換器の性能は解析結果と同様であった.不凍液温度は暖房,冷房時でそれぞれ約-2.4,20℃であり,土壌は冷暖房のための蓄熱体として有効であることが示された.さらに,鋼管井戸型を対象に,年間シミュレーションを行った結果,冬期採熱量の実験値は計算値より大きく,その原因は地下水の流れによるものと考えられる.
  • 長野克則, 中村卓司, 落藤澄, 横山真太郎
    空気調和・衛生工学会論文集 60 39 - 49 1996年02月 [査読有り][通常論文]
  • 許 路, 長野 克則, 落藤 澄, 中村 真人, 岡田 勝行, 横山 真太郎
    空気調和・衛生工学会論文集 59 33 - 40 社団法人空気調和・衛生工学会 1995年10月25日 [査読無し][通常論文]
     
    寒冷地においては蒸発器の着霜によって空気熱源ヒートポンプシステムの成績係数が低下するため,ヒートポンプがあまり普及してないのは現実である.空気熱源の代わりとしては,土壌熱源が有効な熱源である.本研究は直膨式土壌熱源ヒートポンプシステムの長尺U字形埋設管の冷媒側蒸発熱伝達特性に関する基礎実験である.冷媒R22を使用して,蒸発圧力0.42〜0.64MPa,質量流束90〜300kg/(m^2・s)の範囲で蒸発実験を行った.入口から管軸に沿う冷媒温度,管表面温度,熱伝達係数および圧力降下などの諸特性を実験的に明らかにした.蒸発熱伝達係数について,実験結果と従来の整理式との比較を行うとともに,本研究の実験範囲に実験データをよく表す無次元関係式を提案した.
  • 成田 樹昭, 長野 克則, 落藤 澄, 中村 真人, 横山 真太郎, 山縣 洋一
    空気調和・衛生工学会論文集 59 49 - 59 社団法人空気調和・衛生工学会 1995年10月25日 [査読無し][通常論文]
     
    札幌市の低温都市排熱を,地域熱供給システムに組み入れるための基礎的検討を行った.まず,検討の基礎となる札幌市の民生用エネルギー需要とその分布を推定した.次いで,都市排熱の賦存量とその分布を求め,低温排熱は低質であるため第一に融雪などの直接的利用を図るべきであること,地域熱供給に利用できる低温排熱源としては下水処理場が最も有望であることを明らかにした.さらに,"排熱利用ポテンシャル"など低温排熱の質的評価指標を導出し,それらの特徴を吟味するとともに,実際の下水排熱評価に適用し,有用性を検証した.最後に,地域熱供給対象地区を設定,具体的にこれら指標を運用し,低温排熱利用判定の手順を示した.
  • 永坂 茂之, 横山 真太郎, 落藤 澄, 中村 真人, 長野 克則, 濱田 靖弘
    空気調和・衛生工学会論文集 59 143 - 151 社団法人空気調和・衛生工学会 1995年10月25日 [査読無し][通常論文]
     
    本報告は,土壌中に垂直に埋設された複数管に関する熱特性を把握する前段階として,端部や地表面の影響を考慮した単管の管壁温度を線源理論から推定する方法を述べている.まず線源から管壁温度を求めるための限界フーリエ数が10以上であることを確認し,半無限固体中の有限線源を用いて仮想の管壁位置における垂直温度分布を導き,深さ方向の平均温度を求める式と計算図表を示し,各種要因との関係を明らかにした.次に簡易手法として,管半径に補正係数を乗じることで平均温度と等しい応答を示す等価半径を用いる計算方法を示した.定常状態の補正係数は1.57,周期入力では管長30m以上で1.0,ステップ入力ではその中間の値であった.
  • 長野克則, 落藤澄
    空気調和・衛生工学会論文集 54 55 - 66 1994年02月 [査読有り][通常論文]
  • 長野 克則, 落藤 澄
    空気調和・衛生工学会論文集 52 91 - 102 社団法人空気調和・衛生工学会 1993年06月 [査読有り][通常論文]
     
    本研究では,土壌の粒度分布の異なる5種類の土壌を対象に,サーマルプローブ法を用いて凍結・融解過程における熱伝導率の変化を実測するとともに,パルス型NMR装置により凍土中の不凍水分量の定量を行った.その結果,今回の実験条件では凍結・融解過程における熱伝導率の推移の差は小さく,また不凍水分量を温度の関数で表せ得ることが示された.また,熱伝導率の計算モデルの一つである3相系モデルを発展させ,凍土領域に適用可能なモデルを提案し,実測値と併せて適用可能性の検討を行った.その結果,これら土壌についてモデルから計算された熱伝導率は,全体的には未凍土・凍土の両領域にわたり実測値をよく再現することがわかった.
  • 落藤 澄, 池永 義啓, 中村 真人, 小端 武治, 長野 克則
    空気調和・衛生工学会論文集 50 53 - 61 社団法人空気調和・衛生工学会 1992年10月 [査読有り][通常論文]
     
    帯水層による蓄熱は長期的蓄熱を考えるうえで重要な役割を担っている.本研究は帯水層の蓄熱および熱利用率を長期的に測定してその効果を明らかにし,併せて帯水層井戸と観測井戸を通じて帯水層の熱挙動と蓄熱過程を調べたものである.本帯水層は温熱利用を目的としたものであり,7年以上の運転実績をもっている.測定結果によると1989年冬期5箇月間のくみ上げ量は5800m^3,くみ上げ熱量は172Gcalであり,注入熱量に対する熱利用率は約53%である.また,注入平均温度は46.1℃であり,くみ上げ温度は43.1℃から36.7℃までと温度降下が少ない.長期蓄熱効果が現れているものと思われる.
  • 落藤 澄, 松島 潤治, 長野 克則
    空気調和・衛生工学会論文集 32 57 - 67 社団法人空気調和・衛生工学会 1986年10月 [査読有り][通常論文]
     
    本報では,第3報の実験条件を参考にして自然熱回収と強制熱回収の温度形成,熱回収率などを数値計算によって求め,家屋直下型の長期蓄熱効果について検討した.自然熱回収においては家屋内温度がどれだけ高く維持できるかが問題であるが,その温度は札幌の真冬で0℃程度になり,長期蓄熱効果が顕著に現れなかった.強制熱回収においては熱回収率が問題になる.埋設管からの採熱量は投入熱量を上回ったが,家屋から土壌へ向かう還元熱量が存在した.採熱量から還元熱量を差し引いた正味の家屋取得熱量に対する熱回収率は,床を保温しない場合で約0.52,床を保温した場合で約0.97であった.強制熱回収方式では家屋と土壌の間を十分保温する必要がある.なお,この熱回収率は土壌の保有熱量から直接熱をくみ上げている分を含んでおり,見かけ上の熱回収率と言える.蓄熱を行わない直接採熱方式と比較することによって,家屋直下型の長期蓄熱効果を検討した.

講演・口頭発表等

その他活動・業績

特許

  • 特開2001-064635:潜熱蓄熱材料組成物  
  • 特開2002-174018:壁材及びソーラシステム建物  
  • 特開2002-195770:潜熱蓄熱体およびこれを用いた潜熱蓄熱空調システム  
  • 特開2002-338954:蓄熱材及びその製造方法  
  • 特開2003-329270:調温換気方法および装置  
    長野克則
  • 特開2004-075711:潜熱蓄熱材およびその製造方法  
  • 特開2005-336815:回転圧入工法で埋設された中空管体による地下融雪槽およびそれを備えた融雪設備並びに融雪設備の運転方法  
  • 特開2006-313034:地中熱利用装置  
  • 特開2006-322633:調湿材収容容器および空気調整ユニット  
  • 特開2007-263957:地下水流れ状態推定装置及び方法、土壌の有効熱伝導率推定方法、並びに地盤調査方法  
  • 特開2008-221125:調湿及びガス吸着材料及びその製造方法  
  • 特開2008-221126:表面改質珪質頁岩及びこれを用いた水の浄化処理方法  
  • 特開2009-213758:浄化フィルター、及び浄化装置  
  • 特開2009-213759:厨房用空気浄化装置  
  • 特開2010-094636:吸放湿材料、及び吸放湿材料の製造方法  
  • 特開2010-115643:除湿フィルター、これを用いたデシカント空調装置及び空調の方法  
  • 特開2010-174172:コーティング剤  
  • 特開2010-174415:吸放湿紙の製造方法、及び吸放湿紙  
  • 特開2014-144423:微粒子状の珪質頁岩材料の製造方法および該方法で得られる微粒子状の珪質頁岩材料  
  • 特許3768833:蓄熱材、その製造方法、蓄熱システム、蓄熱方法、蓄熱槽および熱輸送媒体  
  • 特許4034220:地中採熱試験装置  
  • 特許4224409:自然エネルギー利用の給湯システム  
  • 特許4243668:潜熱蓄熱材を用いた全面床吹出空調システム  
  • 特許4471164:熱交換システム  
  • 特許4528029:回転圧入工法で埋設された中空管体による地下融雪槽およびそれを備えた融雪設備  
  • 特許4565506:土壌熱源ヒートポンプシステムの性能予測プログラムおよび性能予測システム  
  • 特許4694932:土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法、設計支援システム、及びコンピュータプログラム  
  • 特許4745082:地下水流速推定方法  
  • 特許5082052:土壌熱源ヒートポンプシステムの性能予測方法及びシステム、地中温度算出方法  
  • 特許5118864:調湿及びガス吸着材料及びその製造方法  
  • 特許5269406:地中熱伝導率計測用のプローブ、地中熱伝導率計測装置及び地中熱伝導率計測方法  
  • 特許5382568:吸放湿材料、及び珪質頁岩の改質方法  
  • 特許5649024:除湿フィルター、これを用いたデシカント空調装置  

受賞

  • 2015年 The 13rd International Conference on Thermal Energy Storage(Beijing) Best Paper Award
     
    受賞者: 長野克則
  • 2012年 The 2nd International Energy Storage Conference(Dublin) Best Paper Award
     
    受賞者: 長野克則
  • 2011年 (公社)空気調和・衛生工学会 振興賞技術振興賞
     
    受賞者: 長野克則
  • 2011年 (公社)日本地下水学会 学術賞
     
    受賞者: 長野克則
  • 2010年 (公社)空気調和・衛生工学会 論文賞
     
    受賞者: 長野克則
  • 2010年 (公社)空気調和・衛生工学会 振興賞住宅環境設備賞
     
    受賞者: 長野克則
  • 2010年 産学官連携 産学官連携功労者表彰(環境大臣賞)
     「小水量対応高効率地中熱利用ヒートポンプシステムの開発」 
    受賞者: 長野克則
  • 2009年 (一社)日本太陽エネルギー学会 論文賞(押田賞)
     
    受賞者: 長野克則
  • 2008年 The 9th IEA Heat Pump Conference(Zurich) Best Paper Award
     
    受賞者: 長野克則
  • 2008年 (公社)空気調和・衛生工学会 振興賞住宅環境設備賞
     
    受賞者: 長野克則
  • 2006年 (一社)日本太陽エネルギー学会 論文賞
     
    受賞者: 長野克則
  • 2003年 The 9th International on Thermal Energy Storage(Warsaw) Best Paper Award
     
    受賞者: 長野克則

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 文部科学省:科学研究費補助金(挑戦的萌芽研究)
    研究期間 : 2015年 -2016年 
    代表者 : 長野 克則
  • 稚内層珪質頁岩デシカント換気空調・統合型ヒートポンプシステムの研究開発
    NEDO省エネルギー部門:NEDO省エネルギー革新技術開発事業実用化開発
    研究期間 : 2011年08月 -2014年02月 
    代表者 : 長野克則
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2012年 -2014年 
    代表者 : 長野 克則
     
    本年は第二年目である。まず、昨年度の第一フェーズで積み残した2つの課題、すわなち、アースチューブが導入された2つの住宅についてアースチューブ通過後の空気の微生物汚染の実態調査と伝熱促進吸着ユニットの開発を行った。その結果、アースチューブ出口空気の微生物濃度は外気レベルとほぼ同等であり、夏期でも日本建築学会の推奨する濃度にほぼ収まっており、微生物汚染のリスクは低いことが示唆された。一方、高密度蓄熱ユニットの伝熱促進のために、まず塩化リチウムを天然メソポーラス材料に含浸された粉末と有効熱伝導率増加に有効な発泡グラファイトを混合した基材を伝熱促進のための金属フィンを内部に持ち円筒表面を目の細かなメッシュ状の素材を利用した小径シリンダーに充填し、それを12本、吸着容器内に最大限密に配置することにより、従来よりも大幅に取り出し冷熱量を増加させて吸着速度の向上を実現した。続いて本年度の研究実績であるが、体積25cm3小型吸着容器とフィンチューブを連結させた直接空気冷却装置を開発して、これまでの他の研究者以上に単位体積あたりの冷却能力を取り出すことに成功した。これは、吸着カプセル内に伝熱促進のあみだ状の金属厚板フィンと金属メッシュンの一体構成によるものである。ただし、この冷熱発生装置の容量アップは小型カプセルとペルチェ素子を交互に重ね合すことにより達成できると考えられるが実証は平成26年度に行われる。地中熱/空気熱に排気熱回収を追加した場合の統合型ヒートポンプの効率向上についてはまずは、統合型ヒートポンプの冷媒サイクル数値計算、および全熱回収型換気+デシカント空調システムの数値シミュレーションで検討を行い、室内/外気条件と効率向上効果を明らかにした。
  • 稚内層珪質頁岩デシカント換気空調を用いた高効率冷暖房・給湯ヒートポンプシステムの研究開発
    NEDO省エネルギー部門:エネルギー使用合理化技術戦略的開発・省エネルギー革新技術開発事業
    研究期間 : 2008年 -2010年 
    代表者 : 長野克則
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2008年 -2010年 
    代表者 : 長野 克則, 桑原 浩平
     
    稚内層珪質頁岩を用いたハニカムセラミックスフィルターを開発した。このフィルターの脱臭効果について評価を行い、トリメチルアミンや酢酸などの臭気で優れた脱臭能力があることを明らかにした。さらに、このフィルターをレンジフードの中に組み込み、実際に豚肉やさんま、にんにくなどを調理したときに発生する臭気の脱臭効果について、GCMSおよび官能試験によって評価した結果、高い脱臭効果が得られることが分かった。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2006年 -2007年 
    代表者 : 長野 克則, 深澤 達矢, 武田 清香, 桑原 浩平
     
    稚内層珪藻頁岩は、4〜20nmのメソ孔を多く有する天然の多孔質材料であり、その細孔構造に起因した自律的な調湿機能を有する材料として建材等に幅広く利用されている。本研究では、珪藻頁岩による環境負荷低減のための技術開発を目的に、潮解性物質担持による吸湿性能の向上、アルカリ改質による細孔分布制御とVOC吸着性能の改善、定悪臭物質に対する空気浄化作用について検討を行った。潮解性物質である塩化リチウム(LiCl)、塩化カルシウム(CaCl_2)水溶液に珪藻頁岩を含浸、乾燥させることで、潮解性物質担持珪藻頁岩を調整した。担持量の増加とともに、吸湿量が増大し、例えば塩化リチウム120mg/g(含浸濃度20wt%)で最大吸湿量は900mg/g(RH95%)に到達した。しかし、吸湿量が増えると溶けた潮解性物質が細孔内から溶出してしまった。そこでスキャナーで求めたRGBの色調変化から溶出が起こらない担持量を定義し、塩化リチウムで19.3mg/g,塩化カルシウムで36.3mg/gが限界担持量であると決定した。このときの最大吸湿量はLiClで330mg/g、CaCl_2で320mg/gであった。さらに温度23℃、相対湿度(RH)75%→40℃、RH28%を6時間周期で行い、200回以上の繰り返しでも安定した吸放湿性能を得ることができた。稚内層珪質頁岩に水酸化ナトリウムを用いたアルカリ改質を行い、細孔構造を様々に変化させることが出来た。とくに、2mol/Lの水酸化ナトリウムで処理を行ったとき、2.5nm以下の細孔が新たに形成され、トルエン吸着性能が1.5倍向上した。また、人間の生活環境で発生する様々な臭気成分の脱臭性能について、稚内層珪藻頁岩を用いて評価し、アンモニア、トリメチルアミンなどの塩基性ガス、イソ吉草酸などの有機酸、アセトアルデヒドなどで、備長炭よりも高い脱臭効果を示した。しかし、硫化水素、メチルメルカプタンなどの硫黄系は、備長炭の方が優位であった。さらに25℃、RH50%の条件で5.0gの珪藻頁岩粒子(1-2mm)を充填したカラムに1ppmのイソ吉草酸を導入し、50日以上に渡る持続的な高い脱臭効果を確認した。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2004年 -2005年 
    代表者 : 長野 克則, 藤田 巧, 横山 真太郎, 濱田 靖弘, 絵内 正道
     
    (1)調湿材料の選択とその吸放湿特性:種々の天然調湿材料を比較検討した結果、価格対調湿効果の点で、稚内層珪質頁岩が優れた特性を有することがわかり、この稚内層珪質頁岩を建材や塗料に混入させた場合の静的および動的特性について実験的に明らかにした。(2)調湿機能を有する内装材を設置した実証実験:床面積7.5m^2の部屋の内壁23.2m^2部分に、稚内層珪質頁岩を1.92kg/m^2含有する石膏ボードを設置した場合と、普通石膏ボード表面に稚内層珪質頁岩を0.68kg/m^2含有する人工漆喰を塗布した場合について、日単位で加湿、除湿を繰り返した時のパッシブ調湿作用について検討した結果、両条件とも普通石膏ボード仕上げの場合に比べて、顕著な調湿作用を示した。(3)室内調湿効果予測のためのシミュレーターの開発:室内仕上げ材に調湿機能を持つ建材を導入した時の室内湿度を予測するシミュレーターを開発した。調湿建材の使用により、たとえば東京では梅雨時期にかび発生の危険域と言われる相対湿度90%以上となる時間を10分の一以下に減少できることが示された。(4)各種ガス吸着、調湿作用がある物質のVOC吸着・脱着特性に関する実験的検討:容量20Lの密閉チャンバー内を一定温湿度に保ち、トルエン、アセトアルデヒド、標準VOC7成分のそれぞれに対して稚内層珪質頁岩の吸着量を測定した。いずれのガスに対しても、稚内層珪質頁岩は活性炭とほぼ同等の吸着性能を持つことがわかった。一方、高温・低湿度環境下において、一度吸着したガスの脱着について測定したところ、アセトアルデヒドに関しては明らかに脱着が確認されたものの、トルエン、VOC7成分に関しては活性炭と同様に脱着は見られなかった。さらに、悪臭成分のアンモニアに対する最大吸着量を調べた結果、高い吸湿性能を有する稚内層珪質頁岩は水溶性のアンモニアの吸着に優れており、最大吸着量は活性炭の30倍以上となることが明らかにされた。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 2002年 -2003年 
    代表者 : 長野 克則, 濱田 靖弘, 窪田 英樹, 持田 徹, 林 謙年
     
    本研究は、家庭用燃料電池からの排熱を高密度に貯蔵し、かつ高効率に熱利用するシステムを提案し、実証試験によりその導入可能性を明らかにすることを目的として行われた。研究成果の概要は以下のとおりである。第一に、有望な潜熱蓄熱材(以下PCMとする)として、硝酸マグネシウム6水和物と塩化マグネシウム6水和物の混合物の適用を検討した。その結果、工業用製品レベルでも熱特性と耐久性に関して、実用上の問題がないことを明らかにした。また、腐食実験により、タンクや熱交換器にはSUS316または,アルミニウムの使用が適することがわかった。第二に、高性能太陽熱集熱器と潜熱・顕熱蓄熱を有する給湯システムの開発を行った。まず、真空管型集熱器と潜熱・顕熱蓄熱システムを有する太陽熱給湯システムを実証規模で構築した。数値解析では、札幌における全蓄熱槽容量に対するPCM容量の最適割合範囲は約0.3-0.4であり、PCMの融点は60℃前後が有効であると予測された。このことは、全蓄熱容量325LでPCM容量割合0.24の蓄熱槽を有する実証実験システムの妥当性を裏付けるものであった。国内の代表各都市に同システムを適用した場合の年間エネルギー削減効果について検討した結果、北海道・東北においては必要給湯負荷の約60%、東北以南の都市においては約70%を集熱システムに依存できるという結果が得られた。第三には、マイクロカプセルスラリーPCM(以下MCS-PCMと表記)の温熱蓄熱システムヘの応用について検討した。MCS-PCM使用時には、固液層に関わらず自然対流が常に生じるため、長方形型のフィンを用いる場合に放熱速度は大きくなった。次に、実規模蓄熱槽を用いてMCS-PCMの蓄放熱実験を行った。連続熱回収運転における熱回収量は、75℃蓄熱状態から冷水流量7L/minで回収した場合、水の15%増となった。また、総括伝熱係数の小さいMCS-PCMは、間欠回収運転を行うことでさらに熱回収量を増加でき、実用時に有利な結果が得られた。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(萌芽研究)
    研究期間 : 2002年 -2003年 
    代表者 : 長野 克則, 濱田 靖弘
     
    本研究は、粒状潜熱蓄熱材(以下粒状PCMと略)と空気との高い熱交換性能を活用した種々の熱利用システムを提案し、その適用可能性と導入効果を定量的に把握することを目的として進められてきた。本年度は、潜熱蓄熱と躯体蓄熱を併用した床吹出し空調システムの開発に向け、実証実験を行い、システム適用時の効果について評価を行った。まず、床面積9.2m^2の実規模環境試験室を構築した。粒状PCMとしては、昨年度検討を行い、適用に充分な熱交換性能が確認されたマイクロカプセル粒状PCM(以下、FMC-PCMと呼ぶ)を使用した。オフィス空調を模擬した日単位の蓄放熱実験の結果、PCMを用いない場合には夜間移行率ηは50.1%であったのに対し、FMC-PCMを用いて変風量方式で行った場合には、ηは84.8%まで上昇した。この場合の室内温熱環境を、PMVを用いて評価した結果、10:00以降に快適な温冷感となることが示された。数値シミュレーションにより、PCMの相変化温度を変化させて検討した結果、設定室温が26℃の場合には、19-22℃の相変化温度を持つPCMを用いる場合にηは100%となった。このシステムにおいては、床面からの冷放射の効果が得られるため、設定室温を27℃または28℃としても、昼間を通して快適な温冷感が得られることがわかった。さらに、PCMを用いない条件では空調立ち上がり時に足元の0.5m以下において快適な温冷感にならなかったのに対し、PCMを用いた条件では室内各位置で均一に快適で中立に近い温冷感となり、PCMの利用による温熱環境改善の効果を明らかとすることができた。さらに、自然外気の導入による負荷削減効果を検討した結果、年間の空調機負荷は、東京で13%、札幌で53%削減された。札幌では特に、5月、10月において約90%以上の空調機負荷が削減された。夜間に外気を導入することにより、年間の空調機負荷、ランニングコストの削減率は20-30%となることがわかった。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(B))
    研究期間 : 1999年 -2001年 
    代表者 : 長野 克則, 佐々木 博明, 羽山 広文, 持田 徹, 垣内 博行, 坪田 祐二
     
    第一に、20℃前後に融点を持つ冷房負荷平準化に利用可能な潜熱蓄熱材と熱利用システムの開発を行った。蓄熱材として、硝酸マンガン・6水和物に注目し、塩化マンガン・4水和物が最適な添加物であることを明らかにした。また、数値計算で必要とされる、混合物の物性値を実測した。第二に、パラフィンを含有した粒状の潜熱蓄熱材を種々の建材に混入させた試料のエンタルピーの温度変化を測定した。その結果、見かけの熱容量を3倍程度に増大できることを示した。第三に塩化カルシウム水和物を主剤とするPCMを平板プラスチック容器に封入した潜熱蓄熱カプセルを用いた住宅用セントラル空調の開発を行った。実用可能な運転と快適性の向上が得られることを実証した。第四に、コ・ジェネレーション等からの廃熱貯蔵用に適した相変化蓄熱材として、硝酸マグネシウム6水塩と融点調整材として塩化マグネシウム6水和物が適用可能であることを明らかにした。温度とエンタルピーの関係を実測し、ある温度幅における利用可能熱量を明らかにした。蓄熱装置を作成し、相変化時の熱移動係数を実験から算出した。300回以上の相変化繰り返し試験を行い蓄熱材としての利用安定性を確認した。また、熱利用シミュレーションプログラムを開発し、種々の条件で利用可能性について検討を行った。第五に、粒状潜熱蓄熱材充填層と空気とを密接接触熱交換させた場合に、高い熱交換特性が得られることを明らかにした。利用システムとして、深夜電力を利用した蓄熱型床吹き出し空調について検討し、床吹き出し空調用の穴あきOAフロア下に3cm程度の厚さで充填層を形成すれば、十分な蓄熱効果と安定した吹き出し温度が得られることを示した。また、住宅の換気システムを対象に外気の調温システムと給排気交換システムに適用した場合についても冷房負荷削減に大きな効果があることが計算から示した。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(奨励研究(A))
    研究期間 : 1998年 -1999年 
    代表者 : 長野 克則
     
    平成10年度は、冷房用の蓄熱材として利用可能な物質の探索を行いその結果、硝酸マンガン・6水和物が有望であることがわかった。しかし、硝酸マンガン・6水和物の融点は約26℃と高く、このままでは冷房用と蓄熱材とは使用できない。昨年度数種類の無機塩を添加して融点調整を試みたがその結果、塩化物が融点調整の効果がありそうだということが判明した。これを受けて、本年度は合計14種類の塩化物を1%wt.添加した場合の融点と融解潜熱の変化を、熱分析装置DSCを用いて測定を行った。その結果、添加した塩化物が電離しないと仮定した場合の重量モル濃度と凝固点降下はほぼ線形の関係にあることがわかった。一方、評価項目として凝固の際の過冷却が重要となる。例えば、食塩を添加した場合の過冷却度は平均で14.6℃でその標準偏差も6℃以上あったが、塩化マンガン・4水和物を添加した場合のそれは12.5℃、その標準偏差は、0.6℃と非常に安定していた。また、塩化マンガン・4水和物を10%以上添加した場合も、融解潜熱量は基材のそれとほぼ同等な値を示すことがわかっており、(1)融点の調整、(2)過冷却抑制、(3)潜熱量の維持、の3つの観点から現時点では塩化マンガン・4水和物が最適な添加物と判断しえた。次に、実際の使用を想定して、内容積が約50mlのカプセル内で硝酸マンガン・6水和物に3.5%wt.の塩化マンガン・4水和物を入れて、凝固・融解の繰り返し実験を行った。その結果、カプセル表面温度が26℃、16℃において十分に凝固・融解を生じさせることが出来ること、また30回以上の凝固・融解の繰り返し試験においては、潜熱量が若干減少するものの、熱応答的にみて十分安定性があるとの結果を得ることができた。以上の結果から、本混合物が今後、価格の問題を除いて、実際の冷蓄熱材として使用できる見込みがついたと言える。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(一般研究(C), 基盤研究(C))
    研究期間 : 1995年 -1996年 
    代表者 : 長野 克則
     
    本年度はまず現在の下水道システムのエネルギー消費を定量的に求めるために、日本全国の377市町村に下水道施設の運転に伴うエネルギー消費アンケート調査を行った。その結果、296市町村から回答が得られ、下水1m^3を処理するのに必要な電力量としては0.46kWh/m^3、下水1m^3を処理したときに発生する汚泥量として0.006m^3/m^3の値を得た。下水1m^3の保有熱量を求めると約1000kcal/m^3であり、未利用エネルギーなどを用いた汚泥の乾燥が可能であれば、60%以上の電力の自給が可能であることが試算された。また、電力消費量の約85%は処理場内消費であり、その半分はエアレーションであった。次に、下水汚泥からエネルギー回収として、1.凍結・融解処理により得られる低含水率の汚泥の燃焼による熱回収、2.消化による得られるメタンガスの燃焼による熱回収、3.高温・高圧下での油化により分離された重油状物質の燃焼による熱回収の3方式について、エネルギーフローを分析し、取り出しうるエネルギーを算定した。ここでは、エネルギー消費比率ECRを用いて評価を行った。まず、1.の凍結・融解処理であるが、プロセス中の乾燥過程にヒートポンプを有効利用する事を考え、エネルギーの利用効率を格段に高めたが、処理に投入するエネルギーよりも回収されるエネルギーが小さく、ECRは1.8とエネルギー投入型となった。2.の消化であるが、発生したメタンガスによりコ・ジェネレーションを行い電力と熱を取り出す事を想定した結果、ECRは0.93とエネルギー回収型となった。しかし、その効果は小さいことがわかった。3.の油化はECRは0.55と投入したエネルギー量の約2倍のエネルギーが回収できることが判明した。このことから、実際の装置制作上の種々の問題が解決されれば、油化が最もエネルギー回収率の大きな処理方法であり、開発が有望であることを示した。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(奨励研究(A))
    研究期間 : 1993年 -1993年 
    代表者 : 長野 克則
     
    (1)札幌市内および近郊の性格が異なる20地域における計400件程度の住宅のエネルギ消費量と建物性能及び生活様式に関するアンケート調査結果から,札幌における一世帯当たりの年間エネルギ消費量は平均で22.4Gcalであることがわかった.エネルギ消費量の内訳を見ると暖房用が12.6Gcal/世帯・年で全体の56.1%,給湯用は25.5%,厨房用は6.3%,照明・動力用は12.1%であった.世帯当たりの年間エネルギ消費量は,東京における値の1.7倍であった.給湯用および照明・動力用の消費量は東京とほぼ同じであるが,暖房用エネルギーは東京の3.8倍に達していた.これより,札幌における暖房用エネルギー消費構造の特異性が浮き彫りにされた.また,暖房用エネルギの94%以上が灯油で賄われていることから,化石燃料使用による家庭用エネルギ消費起源のCO_2排出抑制のためには,暖房用エネルギの削減が重要であることが示唆された.(2)これらのデータについて多重回帰分析を行いエネルギ消費量と相関の高い要因を分析した.その結果,住宅延べ床面積,年収,家族人数がエネルギ消費量と相関が高い要因として挙げられた.住宅の断熱仕様の違いによるエネルギ消費量の大きな相違は現れなかった。これは,個々の住宅において暖房面積,暖房時室内設定温度,暖房時間等が異なるからであると予測された.1973年の住宅エネルギ調査結果と比べると一世帯当たりの年間エネルギ使用量は25%程度少なくなっていることが明らかになった.暖房器具・住宅性能の調査結果の比較から暖房器具の効率の上昇に加えて住宅性能の向上によると考えられた.(3)分析結果から住宅延べ床面積,年収,家族人数で構成されるエネルギ需要量の推定式を提案した。(4)住宅用熱負荷計算プログラムSMASHを用いて断熱,開口部,換気等の種々の建物条件を与えて住宅の暖房熱負荷計算を行い,断熱・気密化が年間の暖房エネルギ消費量の削減に与える効果を検討した.その結果,特に小屋根裏断熱の強化と窓のLow-Eガラスの使用が貫流負荷の削減に効果的であることがわかった.さらに貫流熱損出削減のためには,例えばダイナッミクインシュレーションシステムや,小屋根裏からの給気による貫流損失熱の回収を伴った換気システムの導入が有効であることが示された.(5)現在の札幌における住宅に断熱仕様の強化した場合,および換気熱回収装置を設置した場合の暖房用一次エネルギ消費量の削減量を計算した.また,これよりCO_2排出削減量を予測した.

教育活動情報

主要な担当授業

  • Environmental Energy Engineering(環境エネルギー工学E)
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 工学院
  • 環境エネルギー工学特論
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 工学院
  • Environmental Energy Engineering(環境エネルギー工学E)
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 博士後期課程
    開講学部 : 工学院
  • 環境エネルギー工学特論
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 博士後期課程
    開講学部 : 工学院
  • 熱工学Ⅰ
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 熱エネルギー、カルノーサイクル、エクセルギー、ランキンサイクル、燃焼、冷凍機、ヒートポンプ
  • 都市エネルギーシステム工学
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 都市エネルギーシステム、再生可能エネルギー、省エネルギー、ネット・ゼロ・エネルギービル(ZEB)、太陽エネルギー、ヒートポンプ、室内空気質
  • 熱工学演習
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 熱エネルギー、サイクル、エクセルギー、熱伝導、対流熱伝達、放射熱伝達、熱交換器

大学運営

学内役職歴

  • 2013年4月1日 - 2014年3月31日 役員補佐
  • 2014年4月1日 - 2015年3月31日 総長補佐
  • 2015年4月1日 - 2017年3月31日 総長補佐

委員歴

  • 2017年07月 - 現在   ハルビン工業大学   客員教授
  • 2015年04月 - 現在   (公社)日本冷凍空調学会   代表幹事
  • 2015年04月 - 現在   (公社)空気調和・衛生工学会   北海道支部長
  • 2013年04月 - 現在   青森県地中熱利用普及研究会   委員長
  • 2010年04月 - 現在   (独)土木研究所   土木研究所外部評価委員会委員
  • 2014年04月 - 2016年03月   北海道大学   総長補佐
  • 2013年04月 - 2014年03月   北海道大学   役員補佐
  • 2009年04月 - 2010年03月   (一社)日本太陽エネルギー学会   理事
  • 北海道次世代北方型居住空間モデル構想推進協議会   委員


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