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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Simultaneous temperature and velocity visualization of a concentration or temperature driven convection

Research Project

Project/Area Number 26289039
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

染矢 聡  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 省エネルギー研究部門, 研究グループ長 (00357336)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords温度 / 速度 / 可視化 / マイクロミキサー
Outline of Annual Research Achievements

本研究では機能性中空マイクロカプセルを利用し,濃度変化を伴う作動流体に適用可能な,微小スケール流れの温度と速度を同時計測する手法を開発した.まず,低入熱で高輝度,かつ出力の安定した高出力パルスLED光源を開発し,専用の高電流発生器を二種類開発した.平成27年度以降,T字型の合流部を持つ金属製マイクロチャネルとペルチェ素子を用いてマイクロミキサーを作成した.流路幅は0.5~1mmであり,T時合流部の上流で,局所的に最大4℃ほどの温度差を持つ流れを作成できる.本研究ではこのT字合流部近傍における温度や速度分布を測定し,マイクロミキサーとしての性能を評価した.
その結果,ペルチェ素子のON,OFFの瞬間に極めて大きな速度変化が生じる現象を見出した.特別な機械的構造を必要とせずペルチェモジュールの通電のみの非接触な方法で流速に大きな変化が生じることからポンプやマイクロミキサとしての応用を期待できる.流れ方向に電気浸透力が発生したためと考えられ,液膜流れの制御においても同様のアプローチを取ることが出来る.このT字型マイクロミキサーではペルチェ下部にて温度勾配,粘度勾配が生じ,その結果として合流部で流れが成層し,下流に向けて旋回しながら流出する.本研究ではこの現象に着目し,チャネルサイズやペルチェモジュール出力と,流れ場の温度や速度分布,T字合流部流れの混合促進効果などとの関連を調べ,液膜流れなどのマイクロ~ミリスケールの流れへの本現象の応用,活用技術について検討した.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Visualization on CO2 sequestration via forming clathrate hydrate in sediments2016

    • Author(s)
      Li Y., Someya S., Inagaki T.
    • Journal Title

      Journal of Flow Visualization and Image Processing

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Through-plane Polytetrafluoroethylene Distribution in Gas Diffusion Layers on Performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cells2016

    • Author(s)
      Ito H., Iwamura T., Someya S., Munakata T., Nakano A., Heo Y., Ishida M., Nakajima H. and Kitahara T.
    • Journal Title

      J. Power Source

      Volume: 306 Pages: 289-299

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Application of a Self-Supporting Microporous Layer to Gas Diffusion Layers of Proton Exchange Membrane Fuel Cells2016

    • Author(s)
      Ito H., Heo Y., Ishida M., Nakano A., Someya S., Munakata T.
    • Journal Title

      J. Power Sources

      Volume: 342 Pages: 393-404

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 熱流動の可視化計測技術2016

    • Author(s)
      染矢聡
    • Journal Title

      日本原子力学会誌

      Volume: 58 Pages: 558-562

  • [Presentation] 複雑形状熱交換器における熱伝達評価に関する研究2017

    • Author(s)
      金田裕樹,染矢聡,元祐昌廣,宗像鉄雄
    • Organizer
      日本機械学会関東支部第23期総会・講演会
    • Place of Presentation
      東京理科大学葛飾キャンパス,東京
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-17
  • [Presentation] 可視化示差走査熱量計の開発とその応用2016

    • Author(s)
      江森郁麻,染矢聡,宗像 鉄雄
    • Organizer
      第6回潜熱工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都工芸繊維大学,京都
    • Year and Date
      2016-12-08 – 2016-12-09
  • [Presentation] Simultaneous measurement of temperature and velocity of air flow over 1000°C using two color phosphor thermometry2016

    • Author(s)
      Fukuta M., Someya S., Munakata T.
    • Organizer
      American Physics Society DFD
    • Place of Presentation
      Portland, U.S.A.
    • Year and Date
      2016-11-22 – 2016-11-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二色法を用いた高温ガス流れの温度速度同時計測2016

    • Author(s)
      福田昌了,染矢聡,宗像鉄雄
    • Organizer
      日本機械学会 第94期流体部門講演会
    • Place of Presentation
      山口大学宇部キャンパス,山口
    • Year and Date
      2016-11-12 – 2016-11-13
  • [Presentation] PEMFC内の酸素濃度絶対値分布の可視化2016

    • Author(s)
      染矢聡,服部秀平,伊藤博,宗像鉄雄
    • Organizer
      第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • Place of Presentation
      調布航空宇宙センター,東京
    • Year and Date
      2016-11-04 – 2016-11-04
  • [Presentation] 加熱平板まわりの空気流れの温度速度同時計測2016

    • Author(s)
      染矢聡,藤森千晴,宗像鉄雄
    • Organizer
      第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • Place of Presentation
      調布航空宇宙センター,東京
    • Year and Date
      2016-11-04 – 2016-11-04
  • [Presentation] パルスLDを用いた強度法と寿命法の同時計測法2016

    • Author(s)
      山下翔伍,染矢聡,宗像鉄雄
    • Organizer
      第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • Place of Presentation
      調布航空宇宙センター,東京
    • Year and Date
      2016-11-04 – 2016-11-04
  • [Presentation] 微小流れ場における温度差対向流の旋回現象2016

    • Author(s)
      石井 慶子,染矢 聡,宗像 鉄雄
    • Organizer
      可視化情報全国講演会
    • Place of Presentation
      茨城大学日立キャンパス,茨城
    • Year and Date
      2016-10-08 – 2016-10-09
  • [Presentation] 可視化示差走査熱量計の開発2016

    • Author(s)
      江森郁麻,染矢聡,宗像 鉄雄
    • Organizer
      可視化情報全国講演会
    • Place of Presentation
      茨城大学日立キャンパス,茨城
    • Year and Date
      2016-10-08 – 2016-10-09
  • [Presentation] LIF/TSP法によるリブ付き熱交換器まわりの流れの可視化2016

    • Author(s)
      染矢聡,中拂博之,川添浩平
    • Organizer
      第44回可視化情報シンポジウム
    • Place of Presentation
      工学院大学,東京
    • Year and Date
      2016-07-19 – 2016-07-20
  • [Presentation] 熱マネージメント技術:車両用小型吸収冷凍機の開発2016

    • Author(s)
      江端 祐介,坪内 修,稲田 孝明,染矢 聡,竹村 文男,飛原 英治,党 超鋲
    • Organizer
      第21回動力・エネルギー技術シンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜,神奈川
    • Year and Date
      2016-06-17 – 2016-06-17
  • [Presentation] 固体高分子形燃料電池内GDL面上の酸素濃度分布の計測と流路形状による影響2016

    • Author(s)
      服部 秀平,伊藤 博,染矢 聡,宗像 鉄雄
    • Organizer
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府立国際会議場,大阪
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-26
  • [Presentation] 燐光粒子を用いた空気の温度速度同時計測2016

    • Author(s)
      藤森 千晴,染矢 聡,宗像 鉄雄
    • Organizer
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府立国際会議場,大阪
    • Year and Date
      2016-05-24 – 2016-05-26

URL: 

Published: 2018-01-16  

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