相界面濡れ制御による熱スイッチ機能発現と宇宙用高熱流束ループヒートパイプへの応用
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19J02088
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
小田切 公秀 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 高熱流束ループヒートパイプ / 濡れ制御 / 多孔質熱流動 / 熱スイッチ / 多孔体熱流動 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は相界面濡れ制御による熱スイッチ機能発現と高熱流束ループヒートパイプ(LHP)熱スイッチ技術の確立である．新たに提案する高熱流束型蒸発器構造をLHPシステムに適用し，さらに高いON/OFF比を期待できる新原理を用いてLHPに熱スイッチ機能を発現する．まず蒸発器要素レベルにおいて熱スイッチ機能実証に取り組み，次にLHPシステムレベルでの高熱流束熱スイッチ機能実証を行い，最後に宇宙模擬環境におけるデバイスとしての有効性検証に取り組む．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、将来の宇宙科学・探査ミッションの高度化に資する、高熱流束ループヒートパイプ(LHP)熱スイッチ技術を確立することを目的とする。具体的には受熱部である蒸発器の内壁にマイクロ溝構造を適用することでLHPを高熱流束化し、高いON/OFF比を期待できる相界面濡れ制御を応用することでLHPに熱スイッチ機能を発現することを目指す。これまでに要素技術である高熱流束LHPのプロトタイプ実証試験を実施した。その結果、蒸発器内部で発生した蒸気流動用の蒸気溝と、内壁表面に設けたマイクロ溝構造の組み合わせにおいて、最適組合せの存在を示す結果を得た。具体的には、プロトタイプ試験の従来構造における最適蒸気溝幅・マイクロ溝幅の組合せでは新構造を適用しない場合と比較し、かえって性能が低下する結果が得られた。本結果は、申請課題の新構造を適用した高熱流束熱スイッチを実現する上で解決すべき課題であったことから、小型試料を用いた熱伝達性能評価装置を用いて蒸気溝とマイクロ溝の最適組合せを探索した。マイクロ溝幅を20 μmに固定し、多孔質試料の蒸気溝幅を0.2 mm、0.5 mm、1.0 mmと変化させ熱伝達性能の比較を行ったところ、0.5 mm幅で最高性能を示すことが明らかとなった。マイクロ溝表面の気液界面挙動と蒸気溝幅によって生じる圧力損失差に起因すると考えられ、今後はさらなる物理現象の解明に取り組むと同時に、高熱流束LHPとしてのシステムレベル実証に取り組む。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
