2017 Fiscal Year Research-status Report
電気流体力学ポンプの特性解明と宇宙用熱輸送デバイスへの適用検討
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16K06076
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
柳田 秀記 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90166554)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川原 理仁 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50757367)
宮北 健 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (00748121)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電気流体力学 / EHDポンプ / 電荷注入 / 解離 / イオンドラッグ / コンダクション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度の研究項目としては，(1) EHDポンプ特性の計測（液体の種類，液温，ポンプ形状の影響），(2)ポンピングメカニズムの解明，(3)冷却性能実験，(4)EHDポンプの耐久試験の4つを計画に挙げていたが，項目(3)は行うことができなかった．
項目(1)については，フッ素系溶剤（商品名：Vertrel XF）を試験液体として用いて主として液温の影響を実験と数値解析により調べた．ポンプの圧力-流量特性において，本試験液体では温度の低下に伴い流量0での発生圧力が増大し，最大流量（発生圧力0における流量）が低下する結果となった．すなわち，液温の低下とともに圧力-流量特性曲線の負の傾きが大きくなった．数値解析により調べた結果，解離電荷による発生圧力は温度の低下ともに低下することが明らかとなり，上記の圧力-流量特性は温度の低下に伴い注入電荷密度が上昇する特性を試験液体が有していることによるものと結論付けられた．この特性を考慮した圧力-流量特性の数値解析結果は実験結果と比較的良好に一致した．
項目(2)に関しては，解離の電界依存性の程度，すなわち，導電率と電解強度の関係を直線近似したときの傾きがポンプ特性に及ぼす影響を数値解析により調べた．その結果，ポンプ圧力を最大にする解離の電界依存性の程度が存在することが明らかとなった．
項目(4)に関しては，ポンプに一定電圧を印加し，発生する圧力と流量の経時変化を調べた結果，発生圧力と流量が時間の経過とともに減少する特性が得られた．ポンプを分解して調べたところ，コレクタ電極の開口部が閉塞していることが明らかとなった．コレクタ電極に付着している成分を調べたところ，エミッタ電極および液体に含まれる元素が多種類検出された．印加電界を下げるなど耐久性については条件を変えて調査する必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題を申請したときには，平成29年度の研究計画では冷却性能実験を一つの研究項目に挙げていた．しかし，平成28年度の研究に遅れが生じ，その影響で29年度の進捗状況も当初計画よりやや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の申請時点では，(1)EHDポンプ性能に及ぼす液体種類・物性値および電極形状の影響，(2)EHDポンプのポンピングメカニズムの解明，(3)EHDポンプ特性の経時変化（耐久性），(4)EHDループを利用した熱輸送システムの性能検証，(5)多段化・並列化による大容量化，(6)衛星用熱輸送デバイスを想定したEHDポンプループの性能評価の6項目を掲げていた．
最も重要でかつ困難と思われた項目(2)については満足な成果をすでに得ている．最終年度である平成30年度は，項目(1)の中の電極形状の影響，項目(3)の耐久性について平成29年度に引き続いて調査する．項目(4)のための実験装置はすでに完成しているので，これについても実施できる状態にある．項目(5)の多段化・並列化についても試作を開始しており，本年度中に成果を出す．しかしながら，項目(6)は項目(4)，(5)が十分進行してからでないと取組むことができないため，本年度中の実施は困難となる可能性が高い．項目(6)を除いた研究項目に注力し，分担研究者2名の他，修士学生3名と卒研生1名を動員し，多くの成果を出せるよう研究を推進する．
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| Causes of Carryover |
理由：年度末が近づいた頃に一つの圧力計が故障し，実験を中断している期間があり，そのため試験液体の購入量が減少したことが主たる理由である．
使用計画：故障した圧力計の代替器を購入する必要が生じたため，持越し額はその購入費に充てる．
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