top of page

研究概要

 産業革命から続く工業、産業の発展や西洋文明の拡大により我々の生活は飛躍的に向上しました。しかしエネルギー特に化石燃料消費量 の増大により、地球規模の環境破壊や将来的なエネルギー不足という大きな問題に直面しています。これらの問題を解決し、且つ今後も発 展を続ける社会を成立させるためには、太陽エネルギーなどの再生可能なクリーンエネルギーの利用や、限られた化石燃料の高効率利用に 基づく持続的発展可能なエネルギーシステムの構築が必要です。
 そのため、湯上/清水研究室では、限りある資源の有効利用・効率的なエネルギー変換に注目し、環境を守りながらエネルギーを安定供給するための研究を行っています。

熱ふく射制御によるエネルギーシステムの高効率化

 全ての物体は気体,液体,固体を問わずその物体の温度に基づく光(電磁波)を出していて,その電磁波のことを熱ふく射(放射)と言います。あまり日常では使われない言葉ですが,太陽からの光は太陽が持つ6000Kという非常に高い温度により放射された熱ふく射であり,我々の生活に非常に密接に関係しています。太陽以外でも溶鉱炉のように物体の温度が数百度を超えると人間の目にも見える熱ふく射が放射されます。
 熱ふく射が物体に降り注ぐと物体は固有の特性に従って光を吸収したり,反射したりします。その度合いが放射(吸収)率,透過率,反射率です。例えば夏場に黒い服を着るのと白い服を着るので暑さが違くなるのは黒い服の方が太陽の熱ふく射光を吸収しやすい(吸収率が高い)からです。同様に放射率の高い物体は,同じ温度でも放射率の低い物体に比べて多くの熱ふく射光を出すことができます。
 ところで太陽光(可視光)には紫外線,紫~赤といった色々な光が含まれているのはよく知られています。これは熱ふく射が実は単色な光ではなく,さまざまな波長の光が集合していることを示しています。実際,太陽からの熱ふく射光で最も光が強いのは,波長0.5マイクロメートル付近で,その後赤外線領域に向けて徐々に強度が落ちていきます。同様にですが,物体の光に対する特性(光学特性)も光の波長により変わります。
 例えば,黒いのは可視光領域で吸収率が高いためで赤外線域の吸収率の大小とは関係ないため赤外領域の吸収率が低い服を作ってやれば黒い服だけど,白い服と同じように涼しく感じる服が作れるかもしれません。

 我々は上で説明した物体の光学特性,特に放射(吸収)率のスペクトル特性(波長依存性)を様々な方法で制御し,波長選択性を持たせることで,熱ふく射に関係した様々なエネルギーシステムの高効率化を目指しています。

SolarTPV.png
Absorber.png

Copyright @ Shimizu Laboratory      Renewable Energy Conversion, Department of mechanical System Engineering  Tohoku University    Since 2001.

bottom of page