2008 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロチャンネルにおける分子気体効果を用いた温度差再利用法の開発
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20560158
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
杉元 宏 Kyoto University, 工学研究科, 講師 (50222055)
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| Keywords | 流体 / マイクロ・ナノデバイス / 廃熱利用 / 熱工学 / 構造・機能材料 / 分子気体力学 / 熱遷移 / 希薄流 |
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| Research Abstract |
【1】気体分離効果の実証実験:熱駆動ポンプの一種である「熱尖端ポンプ」が、混合気体の分離効果を持つことを実験的に示した。ヘリウム-アルゴン混合気体を用い、ポンプの高圧端ではアルゴンの濃度が、低圧端ではヘリウムの濃度が上昇することを確かめた。ポンプの-ユニット当たりで得られる濃度差は、ユニット内部の加熱部と冷却部の温度差が150Kである場合、約1%である。熱駆動ポンプによる気体分離効果を実験的に検出したのは、本研究が初めてである。
【2】加熱および非加熱の網ペアを駆動力とするポンプの試作:近年、代表者は、網を2枚平行に並べ、その片側を加熱するという簡単な方法によって、網を通り抜ける有意な大きさの熱駆動流が得られることを発見した。この現象を利用すれば、上述の「熱尖端ポンプ」と同様のポンプを、非常に簡単に実現することができる。今年度は、穴の空いた金属板(いわゆるパンチング・メタル)のペアを用いて、熱駆動ポンプの試作装置を作成した。
【3】ポンプ効果を持つ膜状物体の作成:分子気体効果を利用した熱駆動ポンプの駆動力は、気体分子の平均自由行程が流路の直径と同程度の場合に発生する。上記【2】の方法を用いると、流路のサイズを縮小し、熱駆動ポンプが動作する圧力を上昇させることが容易になる。本研究では、1000μm,100μm, 25μmの3通りの流路サイズについて、網を通り抜ける流れを誘起する装置を試作し、流路サイズが小さくなるにつれて、流れが検出できる圧力の上限が増えていく様子を調べた。具体的には、25μmの場合には,2000Paにおいても、熱駆動流を検出することができた。
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