2020 Fiscal Year Research-status Report
多孔体の多機能性創出による熱輸送方向自律可変型・抗重力対応・新熱輸送物理の確立
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20K04308
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
渡邉 紀志 名古屋大学, 工学研究科, 特任講師 (60569979)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 熱輸送 / 相変化 / ループサーモサイフォン / ループヒートパイプ / 多孔体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トップヒートで熱輸送が可能なループヒートパイプと，ボトムヒートで熱輸送が可能なループサーモサイフォンの物理モデルを基盤に，新たに創出した多孔体の多機能性を利用することで，バルブや逆止弁などの機械的機器や電力を一切用いることなく，熱交換器などの吸熱側と排熱側の役割が熱的条件に応じて自律的に可変する新熱輸送物理を提案した．本年度は新熱輸送物理の成立性を実証するために，一次元定常数値モデルを構築し，構築した数値モデルに基づいて評価試験機を設計・製作した．
評価試験機の製作では，熱的条件において吸熱と排熱の役割が自律的に可変する吸排熱機器を開発した後，吸排熱機器を鉛直方向（上下）に一つずつ配置し，それぞれの吸排熱機器を二本の輸送管で接続することで，熱を作動流体を介して輸送させる構成となっている．上部側の吸排熱機器の内部には，平板状の多孔体を設置しており，多孔体はトップヒート時には駆動源として作用し，ボトムヒート時には逆止弁として作用する．多孔体の多機能性を評価するために，多孔体の細孔径分布，浸透率や濡れ性等の基礎データを取得するための試験セットアップを構築した．併せて，一般的なループヒートパイプを用いて，多孔体の動特性の評価を行なった．その結果，評価試験機に用いた多孔体構造は，新熱輸送物理の成立性に重要な多孔体の多機能性である駆動力と逆止弁性能を十分に有することを確認した．
評価試験機を用いた予備動作試験を実施した結果，吸排熱機器の高低差が約500mmの場合において，数百ワット程度の熱は，吸排熱機器間の熱的条件に応じて自律的に上側から下側，又は，下側から上側に輸送されることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画の通り，新熱輸送物理の成立性の検証のための一次元定常数値モデルの構築ができており，その構築した数値モデルに基づいて，新熱輸送物理を実証するための評価試験機の設計および製作を完了している．製作した評価試験機の予備動作試験も計画通り実施しており，安定した動作や問題なく実証データできることを確認している．また，多孔体の多機能性を評価するための試験装置の構築も完了しており，次年度の研究計画（総合的な熱輸送性能の評価と熱輸送時の安定性の解明）を問題なく履行することができる．以上より，本研究課題は概ね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の評価試験機で得られた，新熱輸送物理の成立性に係る物理的課題やシステム構成上の改善点を基に，多孔体モデルとシステム構成を再検討する．必要に応じて，多孔体を含めた評価試験機を再設計・再製作し，総合的な熱輸送性能（動作温度，熱輸送量，熱輸送距離，熱輸送効率等）を評価する．また，熱輸送時の安定性に関連のある，熱輸送管内の熱流動挙動や放熱部の凝縮過程を実験的に明らかにすることで，提案する新熱輸送物理における安定した熱輸送を実現するための熱水力学的基礎知見を得る．
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| Causes of Carryover |
（理由）
学会参加費を計上していたが，コロナ渦のため参加予定学会がオンライン開催となり旅費がかからなくなったため．
（使用計画）
使用する内容については，当初の研究計画通りとする．ただし，オンライン開催を含めた学会等における成果発表の回数を予定より多くする予定である．
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Research Products
(2 results)
