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2012 Fiscal Year Annual Research Report

音波と電磁波を用いた気体の複数物性同時計測装置の開発

Research Project

Project/Area Number 23760198
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

狩野 祐也  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 研究員 (90510040)

Keywords音速 / 誘電率 / 粘性 / 熱伝導率 / 音波 / 電磁波 / 共鳴 / 気体
Research Abstract

無酸素銅製の内径24mm、長さ50mmの円筒型キャビティを製作し、音波および電磁波共鳴測定システムを構築した。音波共鳴測定用としてコンデンサ型マイクロホンを用い、円筒型キャビティ両端のフランジ中心部にキャビティ内壁と同一面となるように取り付けた。また、電磁波共鳴測定用として銅製セミリジッドケーブルを加工したアンテナを用い、フランジ中心部から8mmほどずらした所にキャビティ内壁と同一面となるように取り付けた。音波共鳴は周波数1~30kHzの範囲で周波数応答アナライザにより測定し、電磁波共鳴は周波数1~20GHzの範囲でネットワークアナライザにより測定した。それぞれの振幅・位相差のベクトルデータを理論共鳴曲線に非線形フィッティングすることで、音波および電磁波の共鳴周波数とQ値を求めた。
測定装置の健全性確認のため、物性がよく知られているアルゴンを用いて予備実験を行った。温度範囲は15~35℃、圧力範囲は0~500kPaで測定を行った。真空状態での電磁波共鳴測定の結果から、各温度における円筒型キャビティの内径および長さを求めた。サンプルを充填して測定された音波共鳴周波数から音速を、電磁波共鳴周波数から誘電率をそれぞれ求めた。得られた測定結果と従来の報告値を比較したところ、音速について0.02%、誘電率について0.001%以内で良好に一致した。
さらに、異なる音波共鳴モードのQ値の測定から、粘性および熱伝導率の導出を試みた。しかし、モード間でのQ値の測定値のばらつきが予想以上に大きく、精度の高い輸送性質の導出は困難であった。これは、キャビティの振動など予測困難な音波エネルギーロスに起因しているものと考えられる。比較的ばらつきの小さい特定のモードのみを用いて粘性および熱伝導率を求めたところ、10%以内で従来の報告値と一致する結果が得られた。

  • Research Products

    (6 results)

All 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Speed-of-sound measurement of R245fa in the gas phase by using a cylindrical acoustic resonator2013

    • Author(s)
      Yuya Kano
    • Journal Title

      Proceedings of The 4th IIR Conference on Thermophysical Properties and Transfer Processes of Refrigerants

      Volume: 4 Pages: TP-081

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] オレフィン系冷媒の音速測定に基づく輸送性質の推算2012

    • Author(s)
      狩野祐也
    • Journal Title

      第33回日本熱物性シンポジウム講演予稿集

      Volume: 33 Pages: B117

  • [Presentation] Speed-of-sound measurement of R245fa in the gas phase by using a cylindrical acoustic resonator2013

    • Author(s)
      Yuya Kano
    • Organizer
      The 4th IIR Conference on Thermophysical Properties and Transfer Processes of Refrigerants
    • Place of Presentation
      Delft, Netherlands
    • Year and Date
      20130617-20130619
  • [Presentation] オレフィン系冷媒の音速測定に基づく輸送性質の推算2012

    • Author(s)
      狩野祐也、藤井賢一、佐藤春樹
    • Organizer
      第33回日本熱物性シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪市立大学、大阪
    • Year and Date
      20121003-20121005
  • [Presentation] Transport properties of hydrofluoroolefins in the gaseous phase determined by acoustic measurements2012

    • Author(s)
      Yuya Kano, Kenichi Fujii, Haruki Sato
    • Organizer
      The 18th Symposium on Thermophysical Properties
    • Place of Presentation
      Boulder, Colorado, USA
    • Year and Date
      20120624-20120629
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 気体の音速および誘電率の同時測定装置および方法2012

    • Inventor(s)
      狩野祐也
    • Industrial Property Rights Holder
      独立行政法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Number
      特願 2012-214700
    • Filing Date
      2012-09-27

URL: 

Published: 2014-07-24  

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