2009 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 / 気体分離 / 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】気体分離効果の検証実験:前年度、熱駆動ポンプの一種である「熱尖端ポンプ」が、ヘリウム-アルゴン混合気体の分離効果を持つことを実験的に示した。今年度は、分子質量比が異なる4種類の混合気体について、分離効果の測定を行った。分離効果は分子質量比にほぼ比例するが、多原子分子気体を含む混合気体(二酸化炭素-窒素、ヘリウム-窒素)では、単原子分子気体の結果から想定されるよりも大きな分離効果が得られることが分かった。
【2】熱駆動流を利用した気体分離装置の考案:今までの研究により、熱駆動流、あるいはそれを応用したポンプが気体分離効果を持つことは確実となった。しかし、現在考案されている装置では、分離した気体を連続的に装置外部に取り出すことができない。分離装置としての工学的応用を目指し、連続的な分離動作が可能な分離装置が可能であるか、分子気体の計算機シミュレーション(DSMC法)を利用して検討し、分離装置の基礎的なデザインを考案した。考案した装置は、材料気体が流れている2本の流路を、熱駆動ポンプあるいはマイクロチャンネル(多孔膜)で連結したものである。2本の流路の温度比・圧力比・流速を適当に選んで材料気体を供給すると、特定の気体成分の濃度が、流路の一方の出口で上昇し、別の出口で減少する様子がDSMC法によって得られた。
【3】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
温度が異なる2枚の網を平行に並べただけで動作する熱駆動ポンプの開発を進めた。熱駆動ポンプは、多数のユニットを直列接続した形状となるが、今年度は、その1ユニットの概要を決定し、その動作を実験的に確認した。
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