兼担 【 表示 ／ 非表示 】

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• 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

学内研究所等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2020年

  -

  2022年

  理工学術院総合研究所   兼任研究員

• 2014年

  -

  2023年

  動力エネルギーシステム研究所   プロジェクト研究所所長

学歴 【 表示 ／ 非表示 】

学歴 【 表示 ／ 非表示 】

• 　

  -

  1998年03月

  早稲田大学  

  博士（工学）早稲田大学

• 1991年04月

  -

  1996年03月

  早稲田大学   大学院理工学研究科   機械工学専攻  

• 　

  -

  1991年

  早稲田大学   理工学部   機械工学科  

学位 【 表示 ／ 非表示 】

学位 【 表示 ／ 非表示 】

• 早稲田大学   博士(工学)

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

• 2008年

  -

  継続中

  早稲田大学理工学術院   機械科学・航空宇宙学科   教授

• 2008年

  -

  2009年

  スイス連邦工科大学ローザンヌ校 客員教授

• 2002年

  -

  2008年

  早稲田大学理工学総合研究センター 助教授（准教授）

• 2000年

  -

  2002年

  早稲田大学理工学総合研究センター 専任講師

• 1998年

  -

  2000年

  早稲田大学理工学総合研究センター 客員講師

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

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• 　

  　

  　

  エネルギー・資源学会

• 　

  　

  　

  米国機会学会（ASME）

• 　

  　

  　

  日本機械学会

• 　

  　

  　

  計測自動制御学会(SICE)

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

• 制御、システム工学

• 機械力学、メカトロニクス

• ロボティクス、知能機械システム

• 地球資源工学、エネルギー学

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

• エネルギーシステムの最適化，システム工学，フィールドバス，自律移動，GNSS，UAV，3次元地図

研究シーズ 【 表示 ／ 非表示 】

研究シーズ 【 表示 ／ 非表示 】

• 水蒸気圧縮ヒートポンプを利用した省エネルギー・環境技術

  エネルギー

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Estimation of the utility value of unused heat sources for a CO2 network system in Tokyo

  Takahiro Nagano, Jungo Kajita, Akira Yoshida, Yoshiharu Amano

  Energy     120302 - 120302  2021年07月  [査読有り]

  担当区分：最終著者

  DOI

• NLOS Multipath Classification of GNSS Signal Correlation Output Using Machine Learning

  Taro Suzuki, Yoshiharu Amano

  Sensors    2021年04月  [査読有り]

  担当区分：最終著者

  DOI

• Radiation dose and its protection in the Moon from galactic cosmic rays and solar energetic particles: at the lunar surface and in a lava tube

  Masayuki Naito, Nobuyuki Hasebe, Mana Shikishima, Yoshiharu Amano, Junichi Haruyama, Jose A Matias-Lopes, Kyeong Ja Kim, Satoshi Kodaira

  Journal of Radiological Protection   40 ( 4 ) 947 - 961  2020年12月  [査読有り]

  DOI

• Combinatorial Optimization-based Hierarchical Management of Residential Energy Systems as Virtual Power Plant

  Toranosuke Saito, Akira Yoshida, Takahiro Kashikawa, Koichi Kimura, Yoshiharu Amano

  2020 59th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan, SICE 2020     1833 - 1839  2020年09月  [査読有り]

  担当区分：最終著者

  　概要を見る

  © 2020 The Society of Instrument and Control Engineers - SICE. The supply-demand adjustment market in Japan will be opened in 2021, and it is expected to contribute to a virtual power plant (VPP) to gather distributed energy resources even from residential sector. The problem is to integrate residential sector that respond differently depending on the characteristics of each household, with keeping protecting consumer privacy. This article proposes a hierarchical management method that realizes VPP in residential sector. The proposed framework meets the requirements to join a market. The proposed method gets evaluated in numerical experiments. We aim to aggregate 1 MW controllable electricity with 4, 000 detached household. The results show that the proposed method could achieve an amount of electricity of the procurement target in computing time of 10 minutes.

• Rotating GNSS Antennas: Simultaneous LOS and NLOS Multipath Mitigation

  Taro Suzuki, Kazuki Matsuo, Yoshiharu Amano

  GPS Solutions   24 ( 3 )  2020年07月

  担当区分：最終著者

  　概要を見る

  © 2020, Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature. Urban environments present significant challenges to global navigation satellite system (GNSS) positioning. GNSS signals are often obstructed by buildings and other obstacles, leading to reflection and diffraction, which cause major line-of-sight (LOS) and non-line-of-sight (NLOS) multipath positioning errors. We propose a new, precise GNSS positioning technique that can simultaneously mitigate LOS and NLOS multipath errors by rotating the GNSS antenna arm horizontally at a certain angular velocity. The key idea behind this technique is to use the antenna motion to mitigate the LOS multipath effect and detect the NLOS multipath signals. The relative carrier phase between the direct signal and the multipath signal frequently changes when a GNSS antenna is moving. As a result, the effect that the strong reflected signal affects the direct signal can be reduced. We use this characteristic to mitigate LOS multipath errors by generating antenna motion. By rotating a GNSS antenna, the Doppler frequency is produced by the antenna motion. If the received GNSS signal is the NLOS signal, the direction of incoming signals is different from that of direct signals. In this situation, the phase of the generated Doppler frequency will be different, and NLOS signals can be detected by comparison with the ideal Doppler frequency. We conducted an experiment to evaluate the proposed method. The positioning error of the proposed method using LOS multipath mitigation and NLOS exclusion by the rotating antenna was decreased from 18.96 to 2.83 m. In addition, the availability of GNSS positioning increased from 44.29 to 100%.

  DOI

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書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】

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• 工場の低温排熱発電と排熱利用技術

  河合素直編, 野嘉春

  サイエンス＆テクノロジー  2011年07月 ISBN: 9784864280242

• 機械工学便覧 応用システム編 エネルギー供給システム

  日本機械学会

  日本機械学会  2005年05月

• 冷凍空調技術に関するシミュレーション技術II

  秋澤,齋藤, 藤居, 天野,宮崎

  日本機械学会 

Misc 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2P1-A11 小型自律飛行機を用いた災害時のための実時間情報収集システムの構築(サーチ&レスキューロボット・メカトロニクス)

  三好 大地, 鈴木 太郎, 目黒 淳一, 瀧口 純一, 佐藤 幸一, 天野 嘉春, 橋詰 匠

  ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集   2008 ( 0 ) _2P1 - A11_1-_2P1-A11_4  2008年

  　概要を見る

  This paper presents a disaster mitigation system using a small unmanned aerial vehicle (UAV). When natural disasters such as large earthquakes strike, immediate assessment of damages and continuous collection of information is necessary for saving disaster victims and constructing revival plans. We develop a small prototype UAV and an onboard software using a GPS navigation system and propose a unique disaster information collection system. This system enables us to collect disaster information in real-time by processing aerial pictures transmitted by the UAV and integrate it to the geographic information system (GIS). The usability of this system is confirmed by flight experiments.

  CiNii

• 小型自律飛行ロボットを用いた災害時における情報収集システムの構築

  鈴木 太郎, 目黒 淳一, 天野 嘉春, 橋詰 匠, 久保 大輔, 土屋 武司, 鈴木 真二, 廣川 類, 辰己 薫, 佐藤 幸一, 瀧口 純一

  ロボット学会誌     85 - 92  2008年

  DOI

• 2A2-B05 小型自律飛行機を用いた高精度三次元計測(飛行ロボット・メカトロニクス)

  鈴木 太郎, 目黒 淳一, 瀧口 純一, 佐藤 幸一, 畑山 満則, 天野 嘉春, 橋詰 匠

  ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集   2007 ( 0 ) _2A2 - B05_1-_2A2-B05_4  2007年

  　概要を見る

  This paper presents 3D measurement method using a small UAV (Unmanned Aerial Vehicle) which is loaded with limited payload sensors and can fly at lower altitude than manned-aircrafts. The proposal is based on motion stereo technique using high accuracy 3D-camera motion estimation by means of combination of GPS/INS, image features and ground control points tracking. As a result of field experiments, it can be stated that the proposed 3D measurement method is robust to environmental perturbations and can realize accurately/high resolution distance estimation.

  CiNii

• 小型自律飛行ロボットと時空間GISの活用による防災システムの構築

  鈴木太郎, 目黒淳一, 天野嘉春, 橋詰匠, 佐藤幸一, 瀧口純一, 畑山満則

  地理情報システム学会講演論文集   16   179 - 182  2007年

• 2P1-D23 屋外環境下で用いる自律移動システムに関する研究 : 第46報屋外自律移動監視システムでの環境地図の使用による遠隔操縦機能の付加

  川崎 裕二, 安藤 伸吾, 目黒 淳一, 瀧口 純一, 天野 嘉春, 橋詰 匠

  ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集   2006 ( 0 ) _2P1 - D23_1-_2P1-D23_3  2006年

  　概要を見る

  This paper describes a remote control procedure for the autonomous Mobile Surveillance System. In general, there are some problems for camera-based remote vehicle control system, such as the telecommunication rate, time delay, and narrowness in the camera view field. To solve these problems, real-time environmental map, which is made by the distance information from LRF and the accurate position from the GPS/INS, is used to compensate these problems. It can be said that obstacle recognition and the distance measurement ability of an operator can be improved by the proposed method.

  CiNii

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産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】

産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】

• 地熱発電プラントの坑井特性推定システム、及びその坑井特性推定方法並びに坑井特性推定プログラム、地熱発電プラント

  福田 憲弘, 齊藤 象二郎, 辻井 一記, 天野 嘉春, 川副 聖規, 大里 和己

  特許権

  J-GLOBAL

• コリオリ質量流量計

  特許第6504594号

  吉野 晶紀, 小山 弘, 角口 開道, 渡邉 敦, 天野 嘉春

  特許権

  J-GLOBAL

• 発電・冷凍システム

  4465439

  橋詰 匠, 天野 嘉春, 秋葉 雅史

  特許権

  J-GLOBAL

• 非共沸混合蒸気タービン装置ならびにその利用装置

  天野 嘉春, 秋葉 雅史, 五個野 武利

  特許権

  J-GLOBAL

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

• SICE Annual Conference International Award

  2021年09月   計測自動制御学会   Device Data Utilization Use Case Analysis for FDT Technology in Industrial Control System  

  受賞者： Ito, Akio, Chan, Sin Wai, Takeuchi, Tetsuo, Amano, Yoshiharu

• Best Paper Award Second Place

  2016年06月   ECOS 2015   Economic Evaluations of Residential Energy Systems Based on Prediction-Operational Planning- Control Method using Time-of-Use Prices  

  受賞者： Ryohei Ogata, Akira Yoshida, Yu Fujimoto, Noboru Murata, Shinji Wakao, Shin-ichi Tanabe, Yoshiharu Amano

• JRM表彰

  2012年05月   日本機械学会   3D Terrain Reconstruction by Small Unmanned Aerial Vehicle Using SIFT-Based Monocular SLAM  

  受賞者： 鈴木 太郎,天野 嘉春,橋詰 匠(早稲田大学),鈴木 真二(東京大学)

• ROBOMECH表彰

  2011年05月   日本機械学会   GPS時刻同期と環境の三次元地図情報を用いた屋外遠隔運転システムの開発（第15回ロボティクス・シンポジア）  

  受賞者： 鈴木 太郎, 西岡 甲太郎, 安岡 洋一, 天野 嘉春, 橋詰 匠(早稲田大学), 瀧口 純一(三菱電機)

• IEEE-ICRA 2011 Best Automation Paper Award - Finalist

  2011年05月  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• 地熱発電持続可能性維持のためのＩｏＴ－ＡＩ技術開発

  研究期間:

  2021年06月

  -

  2023年03月

   

  担当区分： 研究代表者

• CO2を熱輸送媒体とする地域熱供給システムの最適設計基盤の構築

  基盤研究(C)

  研究期間:

  2019年04月

  -

  2022年03月

   

  天野 嘉春, 吉田 彬

  　概要を見る

  2019年度には，論文1件，国内学会3件で成果を公表した．具体的には，未利用熱源を活用した CO2 冷媒を熱輸送媒体とする地域熱供給システムの日本への導入効果の基礎的な検討結果を日本機械学会論文として，関東都市部への導入を想定した数値解析の結果を定量的に示した．
  （1）機器運用に起因する年間のエネルギー消費量を従来システムと比較して約80%削減可能であり，その結果，年間のCO2排出量を約60%削減可能であることを明らかにした．すなわち，東京都市部における環境条件および需要特性においても欧州での先行研究に近い効果を発揮しうることが明らかになった．また，未利用熱源として河川水よりも地下水を利用することによる全体効率向上の割合を定量的に示した，特に夏期には提案システム全体の効率（COP） が，従来システム用の空調設備に比べて 2 倍程度高いことを明らかにした．
  (2) ネットワークから供給される 冷媒としてのCO2 と既存ヒートポンプの冷媒 R410A が熱交換する接続形態と，CO2 を分散ヒートポンプの冷媒として直接利用する接続形態とでは，CO2 を分散ヒートポンプの冷媒として直接利用する接続形態の方が，エネルギー消費量が低いことを明らかにした．
  国内学会では．需要の冷温熱量比に応じた最適な分散ヒートポンプの接続形態および動作点を導出した結果を発表した．ここでは，需要の冷温熱量比（冷/温）が1.13以上のとき，冷房機にはCO2と室内空気が直接熱交換する接続形態が最適であり，その他の場合にはCO2を分散ヒートポンプの冷媒として直接利用する接続形態が最適であることを明らかにした．
  この他，従来の温水・冷水によるビル用セントラル空調システムと，温水・冷水系統以降をCO2ネットワークシステムに置き換えたシステムとの年間CO2排出量およびシステムCOPを比較・整理し，報告した．

• 地熱発電システムにおける運転等の管理高度化に係る技術開発

  研究期間:

  2018年06月

  -

  2021年02月

   

  担当区分： 研究代表者

• 次世代エネルギーシステムの最適更新計画

  基盤研究(C)

  研究期間:

  2012年

  -

  2014年

   

  　概要を見る

  最適更新計画問題において初期システム構成が，更新計画に対して重大な影響を及ぼすことが予想される．実在する病院用エネルギー供給システムを元に，具体的なシステム構成候補をほぼ網羅的に想定してスーパーストラクチャを構築し，更新計画問題を混合整数計画問題として定式化して調査した結果を日本機械学会論文として投稿していたが，本年度発行された．当該論文では，機器性能値（効率，特に経年劣化に伴う機器性能劣化や新規技術開発による将来の性能向上の度合い）を考慮したモデルおよびパラメータを具体的に提示し，「初期コストが高いが，高性能な機器」や「初期コストは低いが，性能劣化の影響が強い機器」などとの組み合わせが，実際どの程度の経済性に影響するか，評価期間を機器の法廷耐用年数と同じく15年と設定し，評価して整理した．その結果，現在市場にある製品を元に想定した場合には，「初期コストが高いが，高性能な機器」が最適なシステ

• 高精度GPS技術と小型UAVフォーメーションフライトの融合による地物の解析

  基盤研究(C)

  研究期間:

  2007年

  -

  2008年

   

  　概要を見る

  小型自律飛行機(UAV)の複数台の運用、複数回の飛行により取得される連続画像を用いて、取得した連続画像の特徴点とGCP(Ground Control Point)を画像処理により複合追跡することで、地物の精密な三次元地物計測手法の開発を行った。提案手法を評価するため、神奈川県三浦半島において干潟の地形観測を行いその結果、平面分解能2cm、奥行き分解能15cmという高分解能な三次元計測を達成し、本手法の有効性を確認した。

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講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 太陽光発電の余剰電力活用が家庭用エネルギーシステムの CO2 排出量に与える影響

  永井俊行, 吉田彬, 天野嘉春

  第35回エネルギー・資源学会研究発表会   エネルギー・資源学会  

  発表年月： 2016年06月

• Impact of Forecasting Accuracy of Demand Profile on Energy Consumption Characteristics of Residential PEM-FC CGS

  天野嘉春

  2016 JST-NSF-DFG-RCN Workshop on Distributed Energy Management Systems   (ハイデルベルク)  DFG  

  発表年月： 2016年05月

• 一周波RTK-GNSSと慣性センサの複合による高精度車両位置推定

  髙橋佑允, 鈴木太郎, 天野嘉春

  平成28年度測位航法学会全国大会   (東京)  測位航法学会  

  発表年月： 2016年04月

• PV出力抑制下における家庭用エネルギー管理システムの運用成績評価

  小方亮平, 吉田彬, 田辺新一, 天野嘉春

  第32回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンス講演会   エネルギー・資源学会  

  発表年月： 2016年02月

• 家庭用エネルギー管理システムにおける需要予測精度が運用成績に与える影響の分析

  吉川潤, 吉田彬, 田辺新一, 天野嘉春

  第32回エネルギーシステム・ 経済・環境コンファレンス   (東京)  エネルギー・資源学会  

  発表年月： 2016年02月

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特定課題研究 【 表示 ／ 非表示 】

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• 次世代EMSにおける再生可能エネルギーの急変検知と階層的最適予測制御の検討

  2016年  

  　概要を見る

  再生可能エネルギーの急変検知：太陽光発電システム(PV)の導入がより進むにつれて，PV 出力の急激な減少(主に雲により引き起こされる)は配電系統の電圧・周波数の安定性に悪影響を与え，電力品質や変動電源の価格にも直接的に影響を与える．この問題の解決策として，PV出力が急激に減少することをあらかじめ検知し，宅内の蓄電機能を持つ機器より電力変動幅が小さくなるよう調整し，電力需要の変動幅を一定範囲内にすることで配電系統側の負担を抑える方法などが想定されている．そのためには予め日射量が急激に落ちる時間と変動幅を予測する必要がある．2016年度は，天空画像の歪み補正，k-means クラスタリングを用いた雲領域の抽出，太陽位置からの距離に応じた快晴領域と雲領域の割合(晴天指標)の抽出，PV発電量の高周波数成分の除去，各特徴量と太陽光発電量の間の相関調査を実施した．その結果をまとめると以下の通り．・天空画像から RBR値・S値を元に閾値処理を施した結果得られた雲画像から，天空画像内の太陽位置からの距離に応じた晴天指標を定義し，算出したところ，太陽が雲に覆われる場合には値が小さくあり，天空画像内に湿る雲領域の割合傾向を反映することを確かめた．・晴天指標の時間変化によりPV 発電量の時間変動を評価できる．・天空画像全体の彩度の平均値を用いることで，PV 発電量を推定可能である．課題として，薄曇に覆われる場合には，PV 発電量が大きいにも関わらず晴天指標の値が小さくなり，正確にPV発電量を反映していないことも確認した．研究成果は，2017年度　第22回 動力・エネルギー技術シンポジウムにて講演にて公表する．階層的最適予測制御の検討：家庭用固体高分子型燃料電池コージェネレーションシステムを対象に，翌日の電力，給湯不可を予測し，最適運用計画を導出するフレームワークを対象に，計画階層的な制御システムを提案して，この効果を評価するシステムを構築した．まず，詳細な負荷特性実験装置によって機器特性モデルのパラメータを同定し，サンプリング間隔1 min間隔での詳細な入出力特性（95％以上の確度でエネルギー消費量を再現）を導出した．これにより，家庭用エネルギーシステムのマネジメントシステムを構築・評価するため，高い確度でシミュレーション評価が可能な環境を構築できた．

• 次世代エネルギーシステムの最適更新計画

  2011年  

  　概要を見る

  　プロセス制御システムの分野では，末端機器同士における双方向ディジタル通信規格が普及し始めている．フィールド機器が通信機能を装備することによって，プロセス系の制御は新たな制御目的をターゲットとしてとらえることが出来るようになってきた．通信は，単なる物理量の信号のやり取りだけではなく，機器状態や通信データの信頼度を含むステータス情報など，さまざまな種類の，大量の情報をやり取りすることによって，新たなプラント情報を抽出可能にしつつある．　このような背景のもと，動力システムおよびプロセス制御の分野では，「スマートプラント」と呼ばれる新たな研究トピックが国際会議のテーマとして取り上げられ始めている．従来の，一方向的な物理量信号のやり取りを基盤とした制御はもちろん，より広範な種類の情報を通信によって獲得することで，従来は不可能であった特定のプロセスの状態のより詳細な状態や，物理量信号の信頼度情報を利用した，モード遷移によるイベント駆動型の制御が様々なプラントで稼働している．そしてプロセスの状態量を計測，あるいは操作する機器内部の状態診断，また，それらを元にした新しいアセットマネージメントが可能になりつつある．しかし，現状，フィールドバスを用いた診断に関する研究は，バルブポジショナや伝送器一部の機器について取り上げられ，いくつかのベンダーを中心に研究されているが，それをシステム制御およびシステム計画に対してどのように取り込むべきか，有効な手法は提起されていない状況にある．これまでの製品品質コスト最小化を目的としたプロセス制御から，プラントのライフサイクル全体に亘ってのより広い意味での経済性すなわち，プラントのライフサイクルコスト最小化を目的としたプラント制御計画問題が，「スマートプラント」のための最適計画問題として今後ますます注目されると思われる．本研究は再生可能電源導入住宅エネルギーシステム構成を対象に，その有効性を試算した．その結果，蓄電池などのバッファ要素の追加がシステム運用成績へ与える影響を明らかにし，コージェネと蓄電池やEVの組み合わせなど，様々なモデルケースを想定して解析するためのフレームワークを完成した．2012年度第１四半期にかけて，実運用データを収集し，蓄電池系などの構成要素のモデルパラメータを精緻化するための作業を継続している．一方，家庭用コージェネレーションシステムの実需要に対応する最適運用については，特に実運用データを反映した最新型PEFCコージェネレーションシステムを対象に，エネルギー需要パターンとシステムとの整合性を整理した．需要データのクラスタリングよる省エネルギー性評価手法は本研究における研究者との共同研究成果の一つであり，2012年度6月に国際会議にて発表する．そのほか，ユーザにとって最適な現在市販されている家庭用エネルギーシステムの導入指針を与え，システム運用の重要性を提示した．

• 蒸発プロセスの超省エネルギー化を可能にする水蒸気圧縮技術の研究開発

  2010年   日野俊之

  　概要を見る

  本研究は，湿潤バイオマスのエネルギー資源化あるいは，汚染土壌の土壌改良前処理プロセスなどに適用可能な，ヒートポンプ式蒸発脱水システムの高性能化と，そのプロセス評価手法を明らかにすることを目的としている．また，エネルギーシステム一般の最適化手法を駆使して，プロセスシステムの提案を行うためのフレームワークを提示することを最終目標としている．■システムの高性能化：ヒートポンプ式蒸発脱水システムの主要機器である圧縮機について，熱力学的に詳細な検討を加え，圧縮仕事における損失低減の可能性を調査した．特に，水噴霧による圧縮行程の温度上昇を低減することによる効果を説明する熱力学モデルを提示した．これにより，凝縮後のドレン水を回収することで，５％程度の圧縮仕事の低減が図れることを理論的に明らかにした．また，具体的な水噴霧における液滴直径などを試算したところ，現在市場に存在する噴霧機構を利用することで，必要な仕様を満足することを確認した．2011年度には，引き続き，これを検証するための実験装置を構築し，理論を検証したい．■プロセス評価：バイオマスのエネルギー資源化に係わる研究が活発に行われているが，従来処理システムでは，バイオマスのうち多くを占める湿潤バイオマスの運搬，乾燥において，問題を抱えている．このため，エネルギー回収については，比較的水分率の低いバイオマスに焦点を当てた処理システムの検討がなされている．湿潤バイオマスからのエネルギー回収のための前処理として，亜臨界水処理による有機物の加水分解反応により水溶性物質に変換した後，高速高消化率メタン発酵プロセスなどが提案されているが，依然として乾燥過程でのエネルギー多消費は改善されていない．筆者等の提案しているヒートポンプ式蒸発脱水システムを組み込むことによって，このような各種前処理，エネルギー変換処理プロセスのエネルギー回収性が改善されるが，本研究室で開発した，具体的な処理システム形態のエネルギー利得を評価するプロセス評価モデルのアップデートを継続している．■エネルギーシステムの最適化：エネルギー変換プロセスは様々なプロセス要素の接続によって実現されている．詳細なプラントレベルの実証データを逐次収集し，エネルギー利得が可能なシステム構成の探索を継続している．

• 再生可能エネルギー利活用のためのシステムインテグレーションによる最適化

  2009年  

  　概要を見る

  本研究室で開発に取り組んでいるVapor Compression and Condensation (VCC)技術を脱水・蒸発プロセスに組み込むことで，脱水・蒸発過程で消費されるエネルギーを格段に減少させることができ，固形燃料としてエネルギー利得が得られることを明らかにした．これまでWetバイオマス系の処理方法には嫌気性消化によるガス化プロセスが活発に研究開発されてきたが，これを上回る有望な処理システムの構築が見込めることを明らかにした．一方，エネルギーシステムを適切に評価するに当たり，対象規模に応じて，家庭レベルから大規模な事業所レベルまでの最適運用計画・設計問題として定式化し，システムのポテンシャル比較の枠組をより多くの実データを取り込む事に成功した．具体的には，日本国内の典型的な事務所ビルにおけるエネルギー供給システムの更新計画問題を取り上げ，これを0-1混合整数計画問題として定式化し，炭素税が導入された場合の，システム更新計画に与える影響を評価した．その結果，環境省案（655 円/t-CO2）は，直接システム更新に与える影響はほとんどなく，13倍程度の税率になって初めて，システム更新に高効率機器が導入されるインセンティブを与えられるようになることを明らかにした．この結果は，従来のトップダウンアプローチによる評価結果とほぼ整合し，本研究のボトムアップ方式による評価方法の有効性を示唆するものと成った．

• 低温熱源利用が可能な低温アンモニア吸収冷凍機に用いる改良型精留器の実証試験

  2005年  

  　概要を見る

  吸収式冷凍機，ヒートポンプは，排熱駆動が可能であるため，熱のカスケード利用におけるボトミング機器として注目されている．吸収式冷凍機には，冷媒にアンモニア，吸収剤に水を用いるいわゆるアンモニア吸収式と，冷媒に水を，吸収剤に臭化リチウム水溶液を用いる臭化リチウムとがある．一般に，臭化リチウム式が市場に多く出回っている．これは，装置が比較的小さく，かつ，成績係数がアンモニア式に比べて若干勝るためである．しかし，臭化リチウムは水を冷媒とするため，零度以下の冷熱を発生させることが一般できには困難である．そのため，空調用の冷温水発生機として開発，利用されている．　一方で，アンモニア式はアンモニアを冷媒とするためマイナス６０℃付近までの低温冷熱を出力することが可能であるが，装置が大型化する傾向にあり，産業用，業務用のプラント技術として発展してきた．ところが，低温度の冷熱を出力するためには熱力学的には高温度の熱源を必要とするが，サイクル内の濃度バランスを適切に調節することで，もっとも大きな構成要素である精留器を小型化し，リフラックス制御による冷媒濃度調整なしにシステムを運転することができることを，現有の実稼働設備（１００USRT）を用いて予備実験を行った．その結果，サイクル内での濃度バランスを，ブリード量を適切に調整し，溶液サイクルバランスを適切に保つことで，精留器内での精留に必要な熱量の削減が確認できた．この結果，成績係数が若干低下するも，これまで常識とされてきたほど高濃度に精留しないことで，システムを簡素に，かつ小型化が可能であることが示された．

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海外研究活動 【 表示 ／ 非表示 】

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• エネルギーシステムの最適化に関する研究

  2008年04月

  -

  2009年03月

  スイス   連邦工科大学ローザンヌ校

現在担当している科目 【 表示 ／ 非表示 】

現在担当している科目 【 表示 ／ 非表示 】

• 修士論文（機械科学）

  大学院基幹理工学研究科

  2021年   通年

• 伝熱工学

  大学院基幹理工学研究科

  2021年   春学期

• エネルギー・システム工学演習Ｄ

  大学院基幹理工学研究科

  2021年   秋学期

• エネルギー・システム工学演習Ｃ

  大学院基幹理工学研究科

  2021年   春学期

• エネルギー・システム工学演習Ｂ

  大学院基幹理工学研究科

  2021年   秋学期

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