磁気熱量効果を有する機能性エネルギー変換メディアの熱輸送特性評価

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24560232
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 川南 剛 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20281793)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 熱工学 / 熱物性

Outline of Annual Research Achievements

本申請課題で提案する磁気熱量性流体（Magnetocaloric fluid; MCF）は，外部磁場操作により吸発熱を発現する磁気熱量効果材料微粒子を，分散液体に懸濁させた機能性流体の一種である．本研究の目的は，MCFを利用した局所選択的な非接触加熱・冷却デバイスおよびエネルギー変換デバイスの開発とその基礎特性評価である．平成26年度の研究実績を以下にまとめる．
（1）熱交換特性評価のための実験装置の製作および実験
流動するMCFからの熱移動特性および流動挙動を評価するための実験装置を構築した．装置は主に磁気回路，MCF貯留部，および駆動用ポンプを含むMCF循環系から構成されている．磁気回路は，表面磁束密度最大2.3テスラのハルバッハ型永久磁石が対向する　磁気回路中に設置される試験流路は外径4mm，内径3mm，長さ300mmmの銅パイプであり，内部をMCFが流れる構造となっている．磁気回路内において励磁および消磁された両流体の温度変化は，試験部出入口に設置された温度センサーおよびサーモカメラによって測定される．実験では，ポンプ駆動したMCFに磁場変化を付与し，流速，磁場強度，およびMCF初期温度をパラメーターとして実験を行い，MCFの基礎的温度変化挙動および熱交換特性の検討を行った．
（2）MCFと周囲物体との熱交換向上技術の確立およびシステム特性評価
前年度までに基礎的な物性評価を行ったMCFについて，構築した実験装置によって熱輸送・熱交換特性を評価するための実験を行った．また，MCFに磁場の変化を付与した場合のMCFの熱輸送特性について解析モデルを提案し，解析的検討を行うことにより，磁気熱量効果を用いた冷却・加熱デバイス構築の可能性を見いだした．