スペクトル機能性ふく射の制御技術開発をめざす熱工学の展開

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20246039
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 牧野 俊郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (30111941)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 花村 克悟 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (20172950) ; 山田 純 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40210455) ; 宮崎 康次 九州工業大学, 工学研究院, 准教授 (70315159)
• Keywords: 熱ふく射 / 放射 / 干渉 / 分光選択 / 機能性表面 / 薄膜 / 熱光起電力発電 / 球面波

Research Abstract

熱ふく射(thermal radiation)は,物質における荷電粒子の熱振動に起因する電磁波であり,工業的にも得やすい身近なエネルギーであるが,そのままでは,Planck分布の及ぶ広い波長域に分散し,また,指向性が弱いぼんやりしたふく射である.そのため,レーザの場合のように,特定の波長と方向にそのエネルギーを集中して工学的な機能を発揮させるには有効でないことが多かった.いま,この点を克服し,特定の波長帯域のふく射が強調されるスペクトル機能性をもつ熱ふく射を得るための技術が求められている.本研究は,スペクトル機能性ふく射の制御技術開発をめざす熱工学の研究の展開を図るものである.電磁波動論・分光学・固体物性論・伝熱工学を基礎として分光熱工学の実験・理論研究を行い,熱工学のシステム的な視野をもって,エネルギー工学と生活環境工学のために有効なハードシステムの実現をめざす.
平成22年度は,平成20～21年度の研究成果を基礎として,牧野は若林・松本と連携し(1)熱ふく射放射波の可干渉性の機構に関するモデル計算を行い,(2)液膜の相変化にともなう反射率スペクトルの推移に関する実験を行った.花村は(1)近似黒体面を用いる熱起電力電池の発電特性を実験的に明らかにし,(2)近接場におけるふく射輸送のモデル計算を行い,また熊野と協力し(3)希土類ドープによるスペクトル機能性釉薬の開発を進めた.山田は(1)人の皮膚の散乱位相関数の測定法を確立し,(2)染色技術の高度化に向けたフォトリゾグラフィを応用する防染法を提案した.宮崎はマイクロ球微細構造表面のふく射特性を実験的に明らかにした.第47回日本伝熱シンポジウム(2010-05)と第31回日本熱物性シンポジウム(2010-11)(の機会)を利用し研究経過の報告会を行い,2011年3月には京都大学において研究成果の報告会を行った.

Research Products

• [Journal Article] 室温の表面の全半球放射率測定器の開発 (2011)
  • Author(s): 若林英信・牧野俊郎
  • Journal Title: Thermal Science and Engineering(日本伝熱学会論文集) Volume: vol.19, no.1 Pages: 37-42
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 生活空間を構成する表面の垂直入射吸収率スペクトルの測定 (2011)
  • Author(s): 若林英信・牧野俊郎
  • Journal Title: 熱物性 Volume: vol.25, no.1 Pages: 8-14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New Spectrophotometer System for Measuring Thermal Radiation Characteristics of Real Surfaces of Thermal Engineering Entirely (2011)
  • Author(s): Makino, T., Wakabayashi, H.
  • Journal Title: Journal of Thermal Science and Technology Volume: vol.6, no.1 Pages: 80-92
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 近似黒体面を用いた熱光起電力電池の発電特性 (2011)
  • Author(s): 花村克悟・谷口祐司・パチャムスジャヤベル・エライヤラジュスリニバサン・深井尋史・山田明
  • Journal Title: 熱物性 Volume: vol.25, no.1 Pages: 15-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高温環境下におけるクロムとパラジウムの表面の熱ふく射現象 (2010)
  • Author(s): 若林英信・牧野俊郎
  • Journal Title: 日本機械学会論文集(B編) Volume: 第76巻・768号 Pages: 1258-1264
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 熱ふく射に関するKirchhoffの法則の実験的検証 (2010)
  • Author(s): 牧野俊郎・若林英信
  • Journal Title: 日本機械学会論文集(B編) Volume: 第76巻・769号 Pages: 1406-1411
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 熱工学の実在表面の熱ふく射性質の全ぼうを測定するスペクトル装置の開発 (2010)
  • Author(s): 牧野俊郎・若林英信
  • Journal Title: 日本機械学会論文集(B編) Volume: 第76巻・770号 Pages: 1571-1578
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A New Spectrophotometer System for Measuring Hemispherical Reflectance and Normal Emittance of Real Surfaces Simultaneously (2010)
  • Author(s): Makino, T., Wakabayashi, H.
  • Journal Title: International Journal of Thermophysics Volume: vol.31,nos.11-12 Pages: 2283-2294
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of Spectral Emittance Using a Rare-Earth Oxide Film Coated on a Ceramic Plate (2010)
  • Author(s): Kumano, T., Hanamura, K.
  • Journal Title: Heat Transfer-Asian Research Volume: vol.39, no.4 Pages: 209-221
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マランゴニ乾燥におけるウェーハ上残留液滴の乾燥過程とその制御 (2010)
  • Author(s): 宮本泰治・鴨志田隼司・山田純
  • Journal Title: Thermal Science and Engineering(日本伝熱学会論文集) Volume: vol.18, no.2 Pages: 83-91
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 人の皮膚の散乱位相関数の計測 (2010)
  • Author(s): 内藤一夫・山田純・小川達弥・高田定樹
  • Journal Title: 熱物性 Volume: vol.24, no.2 Pages: 101-108
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Effect of Skin Structure Change with Age on Optical Characteristics of Human Skin (2011)
  • Author(s): Yamada, J., Ogawa, T., Kawai, H., Yoshikawa, H., Takata, S.
  • Organizer: The 8th ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference
  • Place of Presentation: Honolulu, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-03-14
• [Presentation] Thermal Radiation from a Photonic Crystal of Silica Particles (2011)
  • Author(s): Nozomi, I., Nakano, R., Kurogi, S., Miyazaki, K.
  • Organizer: The 8th ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference
  • Place of Presentation: Honolulu, U.S.A.
  • Year and Date: 2011-03-14
• [Presentation] Experimental Verification of Kirchhoff's Thermal Radiation Law on Surfaces with Emittance Spectra Characterized by Optical Interference Phenomena (2010)
  • Author(s): Makino, T., Wakabayashi, H.
  • Organizer: International Heat Transfer Conference (IHTC14)
  • Place of Presentation: Washington, D.C., U.S.A.
  • Year and Date: 2010-08-12
• [Presentation] Antireflection Coatings with FeSi_2 layer : Application to Spectrally Selective Infrared Emitter (2010)
  • Author(s): Kaneko, Y., Suzuki, M., Nakajima, K., Kimura, K., Akiyama, K., Harutsugu, K., Wakabayashi, H., Makino, T.
  • Organizer: Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides Science and Technology Toward sSustainable Optoelectronics
  • Place of Presentation: Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 2010-07-24
• [Presentation] Radiative Characteristics of Surface Structure on Human Skin (2010)
  • Author(s): Yamada, J., Nakamura, K., Ogawa, T., Yoshikawa, H., Takata, S.
  • Organizer: The 6th International Symposium on Radiative Heat Transfer
  • Place of Presentation: Antalya, Turkey
  • Year and Date: 2010-06-18
• [Presentation] Directional Characteristics of Thermal Radiation Emitted from Microstructured Surface (2010)
  • Author(s): Hirashima, D., Hanamura, K.
  • Organizer: The 6th International Symposium on Radiative Heat Transfer
  • Place of Presentation: Antalya, Turkey
  • Year and Date: 2010-06-14
• [Remarks] 花村克悟(東京工業大学)
  • URL: http://www.mep.titech.ac.jp/~TANSO/hanamura/index-j.html
• [Remarks] 山田純(芝浦工業大学)
  • URL: http://www.mme.shibaura-it.ac.jp/yamada/
• [Remarks] 宮崎康次(九州工業大学)
  • URL: http://www.mech.kyutech.ac.jp/tdl/