2022 Fiscal Year Research-status Report
Scale effects on electrohydrodynamic conduction pumping
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21K14075
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 電気流体力学 / 絶縁性液体 / 高電圧 / マイクロフルイディクス / ポンプ / ヘテロチャージ層 / 解離電荷 / 冷媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、電気流体力学(EHD)コンダクションポンプにおけるスケール効果を明らかにすることである。相似形状で異なるサイズスケールを有するポンプを製作、ポンプ性能を評価しスケールの影響を調査し、また電気流体連成シミュレーションによって電極近傍に形成されるヘテロチャージ層へのスケールの影響を明らかにする。
これまでMEMSを利用して5～500 μmの範囲でスケールの異なる相似形状の電極を製作し発生圧力を調べていたが、安定した発生圧力を計測することができていなかった。そのため本年度は、50μmの電極形状において電極材料をチタンに変更して電極を作製し実験を行った。その結果、HFE7100を作動流体とした時、最大で400 Pa程度の圧力を確認することできた。しかしシミュレーションとの比較においては、電流値はおおむね一致したが、圧力については実験値の方が大きくなり、差異が生じた。シミュレーションにおいて各種物性（イオン移動度、導電率など）を変更して発生圧力の影響を調査したが、差異の原因の特定はできなかった。引き続き電極を作製し実験点を増やしていく予定である。またこれまで、正味の流量は0で実験を行っていたが、今年度は流量有での計測も行い、実際に0.7 ml/min程度の流量を計測することができた。シミュレーションの結果より、本流量範囲においては、流量および流速がヘテロチャージ層の変化に大きく影響を与えないことが新たに分かった。
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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
これまでに5-500μmにおけるEHDコンダクションポンプのスケールの影響と、流量の影響を明らかにすることができているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験とシミュレーションにおけるポンプ発生圧力に違いがあるため、引き続きMEMSを用いたポンプを製作、評価し、シミュレーションの妥当性を検証する。さらに本研究の成果を論文にまとめる。また今後の展開としてサブミクロンスケールの流動、ポンプ実現に向けた具体的な検討を行う。
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| Causes of Carryover |
海外での国際会議への対面参加をしなかったため旅費等の金額に差異が生じた。今年度は対面での国際会議（22nd IEEE International Conference on Dielectric Liquids＠米国）に参加を予定しており、その旅費等に使用予定である。
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