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【テクノロジー】MIT、電力を使わず冷却するシステムを開発[12/16]
- 1 ：2019/12/16 〜 最終レス ：2020/02/12
- 2019/11/26 10:00
https://fabcross.jp/news/2019/20191126_improved-cooling-performance.html
https://fabcross.jp/news/2019/dmln5300000gu22c-img/dmln5300000gu231.png
米マサチューセッツ工科大学（MIT）は、2019年10月30日、電力を使用しない冷却システムを開発したと発表した。研究成果は『Science Advances』誌に2019年10月30日付で掲載されている。
この冷却システムは日光を遮断して温度が上昇することを防ぎ、同時に熱として赤外線を効率的に大気に放射して、周囲の大気温度よりも低い温度にデバイスを冷やす放射冷却を利用している。デバイスには可動部品は無くローバストなデザインだ。炎天下でも13℃に冷やすことができる。
先行研究を基に、新しいデバイスでは表面を低温に保ちつつ冷却も効率よく行える断熱材の開発に注力したという。「熱損失を最小限にする方法の研究は盛んですが、熱利得を小さくする方法は注目されておらず、とても難しい課題です」とMIT機械工学部学部長であるEvely Wang教授は語る。
エアロゲルはそのほとんどが空気で構成された軽量な材料で、極めて高い断熱性を有するが、研究チームは新しい種類のエアロゲルの研究を進めた結果、ビニール袋に使用されているポリエチレンからエアロゲルを作り、柔らかく弾力性がある白い断熱材を完成させた。その見た目はマシュマロのようだという。微細な泡のような構造で、水の比重の50分の1という軽さとのことだ。
そして、注目すべき点は、その断熱材が太陽光の90％以上を遮蔽して表面温度が上昇しないようにする一方で、赤外線の約80％は外側へ放出させるという赤外線に対する透明度の高さだ。
その結果、金属やセラミックなどの材料から作られたエミッター（絶縁層）の下に置かれたプレートを劇的に冷却できるという。冷やされたプレートは、プレートに接続されている容器を冷却し、プレートと接触しているコイルを通過する液体を冷却する仕組みだ。
実証試験はチリのアタカマ砂漠で行われ、デバイスは正午の太陽光の下で13℃の冷却温度を達成したという。なお、MITのキャンパスで同様の試験を行ったところ、冷却温度は10℃以下を達成したようだ。
理論的には、このようなデバイスは温度を50℃下げることも可能だという。研究チームは、さらに研究を重ねていく予定で、電源不要のエアコンの開発などへの応用の可能性も視野に入れているという。
断熱材には真空システムがよく利用されているが、真空システムは効率的ではあるものの、重たく高価で壊れやすいという短所がある。エアロゲルを利用した冷却デバイスは低コストであることから、他の冷却システムを補完するような冷却力をもたらす低価格の追加機能として取り込まれることも期待できる。
「例えば、野菜や果物の腐敗を防ぐ方法としてエアロゲルを用いた冷却方法が応用できる。安定した電力提供が確保できないような遠隔地で、農産物を新鮮に長い時間保つことができるだろう」と研究チームのArny Leroy氏は語っている。
fabcross for エンジニアより
https://engineer.fabcross.jp/
- 2 ：
- センスいいね
- 3 ：
- >>理論的には、このようなデバイスは温度を50℃下げることも可能
これは無理
例えば、氷点下20度を25度に出来る構造でも組成でも無い
- 4 ：
- 何かが違う気がする
日光を遮断した屋内で使うとどうなる？
結局、金属プレートの熱容量分だけの冷却に過ぎない気がするが、どうなんだろう
- 5 ：
- >>2
扇子で冷やせってか
- 6 ：
- 耐久性があり，消費期限がう〜んと長いといいだろね
更に，それを低価格で販売できれば世界を変えることができるだろうね
これからの世界は，湿度と高温とのたたかいになるからね
- 7 ：
- そんなに優秀な人が集まってるようには見えないけどな、めんこいテレビ。
- 8 ：
- 砂漠だから冷えてるけど湿度高いと大気中の水蒸気の温度までしか冷えないよね
- 9 ：
- ホームセンターに売っている発泡ポリエチレンシートでも効果あるかな
買ってきて実験しようか
でも直射日光でなければ駄目か
やめた
- 10 ：
- 日本にもゲルはいるけど、役に立たんよなー(´・ω・｀)
- 11 ：
- 赤外線への透明性とは、良い着眼点。
面白い。
- 12 ：
- >>11
赤外線の透明性が一方通行だったら良いけどね？
なんか違う気がする。
- 13 ：
- >>12
外周温度との落差=冷却効果なので
外周の熱が赤外線+接触大気摩擦100%=53度
内部の熱=赤外線放射+外部太陽熱流入(境界面)10%=40度
=落差13度なので13度冷却したに等しい
ってことかと
気圧問題みたいな計算だな。流入する熱と
内部から放射する熱がちょうど釣り合う温度が内部だと43度になるので
13度冷却したに等しいとなる。
- 14 ：
- A・赤外線の出入りはイコール プラス効果もあればマイナスもある。
(宇宙空間だと真空なので接触冷却できず、
放射冷却で冷やすので赤外線を放射拡散することで冷却している)
B・接触伝熱が9割カットされる
なので 内部の熱は
AとBx0.1が釣り合う40度になる
外部の気温は
Ax1 Bx1=53度
赤外線の透過効果は、「釣り合う温度に保たれる」効果なので
エアロゲルの遮熱効果分だけマイナスになって
内部の熱が下ると
PV=nRTとしては面白いな。
マクスウェルの悪魔？
エネルギーなしに温度差つくると永久機関になるんだっけ？
- 15 ：
- 温度差があるとスターリングエンジンなどで発電できる。
なのでこれで永久機関ができる？
まさかー
実際にたった10度差で回転するエンジンもあるし
でも発電量はたいしたことないのだろう
- 16 ：
- >>4
晴れた空が見えている必要がある
宇宙に向けて放射冷却で冷やすんだよ
実際に作ってる人居る
- 17 ：
- >>1
CPUをどれだけ冷やせるのだろう
- 18 ：
- これね
http://www.hidenka.net/hidenkaseihin/frig/frig.htm
以外と知らない人多いんだな
- 19 ：
- >>16
それどんな素材使ってるの？
- 20 ：
- >>1
これの改良版かな？
電気不要で安価に食べ物を保存できる冷蔵庫「WindChill」を学生が考案してデザイン大賞を受賞
https://gigazine.net/news/20151020-windchill-refrigerator/
- 21 ：
- 熱伝導は遮断しつつ放射冷却するのは難しい
それが簡単にできますよってのが>>1かな
- 22 ：
- >>19
これは透明な板数枚を隙間を空けて配置する事で断熱しつつ放射冷却してるね
どちらが性能良いかは知らないけど
一番性能良いのは間が真空のガラス板とかじゃないかな
- 23 ：
- 熱交換塗料みたいなやつか？
- 24 ：
- ローバストって何だと一瞬考えこんでしまった robust な 一般に広まっていないのに変な英語使うなよ
- 25 ：
- 建物の屋根の断熱材に良いかも
あとは難燃性があると良いな
- 26 ：
- >>20
それは気化熱使うやつだから原理が違うかな
>>25
建物の断熱に熱放射はいらないんじゃない？
単純に断熱したほうがいいと思う
- 27 ：
- まさに逆転の発想だわ
読んでるうちに感心した
- 28 ：
- >>15
太陽光使ってるから、永久機関とは違うのではないかと
ちょっと前に、宇宙用に表裏の温度差で発電するような記事無かったっけ
- 29 ：
- 放射冷却冷蔵庫でしょ？
http://www.hidenka.net/hidenkaseihin/frig/frig.htm
- 30 ：
- 断熱しつつ、赤外線だけは放射するのか
なるほどなあ
- 31 ：
- 10年後くらいに「隣の家からの赤外線のせいで俺んちだけ暑い」みたいなスレが立つのか
胸が熱くなるな
- 32 ：
- >>3
ばかはっけん
- 33 ：
- 鏡じゃダメなの？
- 34 ：
- その冷却装置は 私のおいなりさんだ
- 35 ：
- 東京のマラソンコースに埋設して北海道の横暴から権利を取り戻そうぜ！
- 36 ：
- 論文アドレスがえーｎUGーになっていたｗ
- 37 ：
- 2015/09/11
【空調】環境負荷の少ない次世代冷媒、ダイキンが特許を無償開放
http:
//anago.2ch.sc/test/read.cgi/bizplus/1441933638/
【エネルギー】中部電力、高性能磁気ヒートポンプ材料の量産技術を開発［12/06/20］
http:
//anago.2ch.sc/test/read.cgi/bizplus/1340384179/
2015/06/23
汚染水の浄化などに期待、太陽光を80％の高効率で変換し水蒸気を生み出す材料
https:
//www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1506/23/news030.html
2019/06/18
東北大・信州大・岡山大、ナノの孔をもつスポンジを利用した自然冷媒で動作する高効率ヒートポンプの原理を提案
https:
//www.nikkei.com/article/DGXLRSP512323_Y9A610C1000000/
7/16
【材料科学】導電性・耐食性に優れた大表面積スポンジ状グラフェンの開発に成功 ナノ細孔が柔軟に変形
https:
//egg.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1468625978/
10/8
東大、ペルチェ素子の10倍高効率な冷却素子を開発 [158879285]
https:
//leia.2ch.sc/test/read.cgi/poverty/1570526445/
12/13
夢の物質、歴史に翻弄 「冷媒」探しが過熱
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO53303950T11C19A2TJM000/
- 38 ：
- 俺の金玉は空冷
- 39 ：
- 赤外線が外だけに出ていくってことは無いだろ
- 40 ：
- >>4
輻射の収支で
（外へ出る輻射）＞（外から入る輻射）
としているのかな。それでと，温度が低下して中から外への輻射が小さくなると機能しなくなる。
どこかでバランスするんだろう。
直射日光にが温める状態，つまり，大きな外部の輻射に対しては遮断することで大きな温度差が
生じるのだろうな。
まぁ，２０℃程度の生じた温度差から電力を取り出すことは難しいと思うけど。
- 41 ：
- >>28
太陽光は遮断対象であり、動作の不要因子。
しかし外部との熱交換があるから永久機関というのは違うのは確か。
- 42 ：
- >>39
周辺からの熱放射が少ない環境でないと使えない。アタカマ砂漠は気温は高いけど地面からの輻射を遮れば空しかない。良い環境。
日本のビル街の谷間ではどうなるやら。
- 43 ：
- >>39
もちろん外から入っても来るね
ただ太陽光の当たらない晴れた空に向けておくと
入射量 ＜ 放出量
となって冷えていくわけ
- 44 ：
- > Evely Wang教授
図書館で「江分利満氏の優雅な生活」という本を見たわ。
- 45 ：
- エアロゲルを触ったことある人はいるかな？
ものすごく脆いよ
頑丈なケースに入れなきゃ運ぶことさえできない
- 46 ：
- 紫外線だけでいえば、
>銀で作った鏡であれば赤外線と可視光はよく反射しますが、紫外線の場合反射率がぐっと
>下がり、波長によっては入射した光エネルギーの10%以下しか反射しません。 紫外線用の
>鏡は一般的により反射率の高いアルミニウムなどが用いられます。
https://jp.quora.com/%E9%8F%A1%E3%81%AF%E8%B5%A4%E5%A4%96%E7%B7%9A%E3%81%A8%E7%B4%AB%E5%A4%96%E7%B7%9A%E3%82%82%E5%8F%8D%E5%B0%84%E3%81%97%E3%81%BE%E3%81%99%E3%81%8B
波長で反射率と透過率が違うのは常識じゃね？
- 47 ：
- >>1
全く意味がわからなかった
- 48 ：
- まるで永久機関の説明を聞いているみたいだな。
- 49 ：
- 【バカウヨ終了】 カナダ政府「ＵＦＯの写真、まもなく大量に公開します。世堺教師マイト∠ーヤ万歳」
http://rosie.2ch.sc/test/read.cgi/liveplus/1576469381/l50
sssp://o.2ch.sc/1ladb.png
- 50 ：
- そいや
ナタデココの新素材どうなったんだろう
- 51 ：
- これでクーラーも冷蔵庫も電気いらなくなるね屋外で使うクーラーボックスも常に冷え冷えの状態に出来そう
- 52 ：
- 熱は放っておくと均衡するが、
一方は高温、一方が低温でプラスマイナスゼロで均衡しちゃう感じなんやろか？？
- 53 ：
- 日陰に置いとくとキンキンに冷えるクーラーボックス
- 54 ：
- エネルギー保存の法則を覆す論文が必要だね
- 55 ：
- ただの高性能な断熱材
- 56 ：
- 非電化冷蔵庫と何が違うの⁇
- 57 ：
- このエアロゲル自体が赤外線放射と断熱の両方を担うってことかな
- 58 ：
- MITもなかなかやるやん？
でもオレは心頭滅却して火もまた涼しくすることができるからな、多分
男塾からヒントを得た技術だけどな
- 59 ：
- >>35
赤外線が上だけでなく下からもより来るわけだが
- 60 ：
- >>1
これを使いまくったら、温暖化するんじゃ
- 61 ：
- 東京都の小池知事に教えてあげて
- 62 ：
- >>35
逆に舗装とかから出る赤外線を吸収して容器内を加熱する形で使えば行けそうだね
- 63 ：
- 炎に当てても熱くならない...”地上最強”の断熱材が世界を変える！？
https://www.tv-tokyo.co.jp/plus/business/entry/2019/019066.html
火星移住のカギは日本のベンチャー企業が握っていた！
サイエンス型ベンチャーの時代がやってきた
https://diamond.jp/articles/-/218013
- 64 ：
- 熱さまシート
- 65 ：
- これ、RIZAPの元社長が支援してるやつかな？
でもあれは以前からあるから別のかも。
- 66 ：
- >>3
とにかく否定、何が何でも専門家に否定せずにはいられないバカの書き込みの典型だな
- 67 ：
- >>18
ビルの北側にデカイのを設置すれば冷房費の節約になるかな？
こんな、すぐに思いつくことを実行してないのは、何かデメリットがあるから？
- 68 ：
- デバイスが周りより低温になると言うが
俺の6畳間、どれくらいの時間で冷えるのかな？
- 69 ：
- >>7
ワロタ
MITか
- 70 ：
- これ日本人の研究者が既に実用化してて
モンゴルで冷蔵庫を大量に作ってるよ。
放射熱を使う天然冷蔵庫で電気は全く使わないんだよね
- 71 ：
- 宇宙を冷却装置に使う感じなのかな
- 72 ：
- 陽当たりの悪い我が家では
使えないらしい。
- 73 ：
- >>72
日陰でもいけるぞ
単に冷える温度が小さいだけで
温度的には日なたより低くなる
- 74 ：
- 水冷式
- 75 ：
- >>72
日当たりが悪いほうがよく冷えるんだが
空は開けてる必要はあるが
- 76 ：
- 高湿度のジャップランドではどうでしょう？
- 77 ：
- >>76
湿度は関係ない
晴れてるかどうかは重要だけど
- 78 ：
- マクスウェルの悪魔を雇ってきたのかしら
- 79 ：
- >>78
地球は閉じた系じゃないからね
見上げれば冷たい空が見えるから
- 80 ：
- >>77
関係あるよ
水蒸気は赤外線遮っちゃうから
- 81 ：
- >>80
あぁ水蒸気は赤外線吸収率高いんだっけ
- 82 ：
- >>79
冬になると宇宙が高く感じるよ
- 83 ：
- 要するに香山リカがパンツ脱いでみせればいいんだよ
- 84 ：
- >>82
近くに訂正ね
- 85 ：
- ちきう全体をこいつで覆えば温暖化なぞ怖くない？
- 86 ：
- 若しくは屋根と外壁に赤外線反射素材を義務付ければ東京は涼しくなる？
- 87 ：
- >>85
それだけでは出ていくけど入っても来るからだめ
L1とかの宇宙空間に遮蔽板置いて太陽の光を遮断する必要がある
温度下げるなら普通地球表面を白く塗ってアルベド上げてやるだけでいい
あるいは雲を増やすか
- 88 ：
- >>3
問題は気温より下げる際にどうするかだな
- 89 ：
- なーなんだ、氷は作れないのか。
はよ建築に応用して。
- 90 ：
- >>1
はよ、五輪会場に持って行ってやれよｗ
- 91 ：
- 打ち水で冷やす
- 92 ：
- いや、競技場内で暑さのために人死にが出たら遅いんだぞｗ
効果に自信があるなら都に買わせて使わせろよｗ
つかそうすべきだった
そうすればＩＯＣも都の対策に呆れたりしなかっただろ
- 93 ：
- カリフォルニア大学が放射冷却発電に成功してる
放射冷却パネルと温度差発電素子を使った簡単な構造で、太陽光発電と逆の夜の時間に発電する
これの発電効率アップできそう
- 94 ：
- 乾燥した日の朝は冷えるよなあ 要はそういうことだろ
- 95 ：
- × 炎天下でも13℃に冷やすことができる。
>down by more than 23 degrees Fahrenheit (13 degrees Celsius).
「13℃以上温度を下げることが出来る」だろ。ちゃんと訳せよ。
砂漠に置いといたら80℃とかになるぞ。
- 96 ：
- >>29
画期的なん、、これを南の発展途上国に輸出したらエネルギー問題の半分くらい解決しそう
- 97 ：
- >>67
多少の節約にはなるけど性能の限界があるからね
密閉・断熱した小さな冷蔵庫を長時間かけて冷やすのと、広くてドアや窓・熱源がたくさんある室内を冷やすのとでは除去する熱量がたいぶ違う
- 98 ：
- >>1
さすが俺の母校や！
正門前のたこ焼き屋のおばちゃん元気かなぁ
- 99 ：
- ミッションイントッシブル
- 100 ：
- 国立競技場を救ってくれ
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