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電気流体力学ポンプの特性解明と宇宙用熱輸送デバイスへの適用検討

研究課題

研究課題/領域番号 16K06076
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

柳田 秀記  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90166554)

研究分担者 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)
宮北 健  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (00748121)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード電気流体力学 / EHDポンプ / 電荷注入 / 解離 / イオンドラッグ / コンダクション / イオンドラッグポンプ / コンダクションポンプ / 熱輸送デバイス
研究成果の概要

絶縁性液体中の電荷に作用するクーロン力を駆動力とする電気流体力学(EHD)ポンプの特性に及ぼす注入電荷と解離電荷の影響を明らかにするとともに,両電荷のシナジー効果により,電極形状によっては比較的大きな圧力が生成されることを明らかにした.また,EHDポンプ特性に及ぼす作動液体の温度の影響を明らかにし,熱輸送デバイス用途に適した作動液体の選定に際し有益な情報を提供できた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来,注入電荷と解離電荷のいずれかのみを取り上げ,イオンドラッグポンプ,純伝導ポンプと呼ばれるEHDポンプの研究が別々に行われて来た.しかしながら,両電荷は同時に存在するのが通常であり,両電荷の存在を考慮してEHDポンプを設計する必要があることを示したことは極めて意義深い.また,作動液体の温度の影響について明らかにし,EHDポンプの宇宙用熱輸送デバイスへの適用に向けて有益な情報を提供できた.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Synergy between injection and dissociation mechanisms in electrohydrodynamic pumps modeled numerically2018

    • 著者名/発表者名
      Nishikawara M., Shomura K., Yanada H.
    • 雑誌名

      Journal of Electrostatics

      巻: 93 ページ: 137-145

    • DOI

      10.1016/j.elstat.2018.04.009

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical investigation of the characteristics of an ion drag pump2016

    • 著者名/発表者名
      Masahito Nishikawara, Mitsuhiro Shimada, Mizuki Saigo, Hideki Yanada
    • 雑誌名

      Journal of Electrostatics

      巻: 84 ページ: 23-31

    • DOI

      10.1016/j.elstat.2016.08.001

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] EHD ポンプ特性に及ぼす注入電荷と解離電荷の影響2019

    • 著者名/発表者名
      品川裕次・西川原理仁・柳田秀記
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部平成30年度研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Temperature dependence of the characteristics of an electrohydrodynamic pump with plate-bar electrodes2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nishikawara, R. Yoneda, H. Yanada, T. Miyakita, K.Sawada
    • 学会等名
      2018 Joint Electrostatic Conference, Boston, Massachusetts, USA
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EHDポンプ特性の温度依存性に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      柳田秀記・西川原理仁・米田涼・宮北健・澤田健一郎
    • 学会等名
      平成30年春季フルードパワーシステム講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
  • [学会発表] EHDポンプ特性に及ぼす温度の影響2018

    • 著者名/発表者名
      米田涼・西川原理仁・柳田秀記
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部平成29年度研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of interaction between ion drag and conduction on electrohydrodynamic pumping2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nishikawara, K. Shomura, and H. Yanada
    • 学会等名
      45th International Summer School-Conference Advanced Problems in Mechanics 2017
    • 発表場所
      St. Petersburg
    • 年月日
      2017-06-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気流体力学流動現象に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      正村孝太・西川原理仁・柳田秀記
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部平成28年度研究発表講演会
    • 発表場所
      名城大学(名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 空気用EHD ポンプの特性に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      磯村鷹弥・松村純宏・西川原理仁・柳田秀記
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部平成28年度研究発表講演会
    • 発表場所
      名城大学(名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電荷注入式静電フィルタ内の粒子の3 次元軌跡解析2017

    • 著者名/発表者名
      横山智洋・西川原理仁・柳田秀記
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部平成28年度研究発表講演会
    • 発表場所
      名城大学(名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 半円筒形フィルタエレメントを有する電荷注入式静電フィルタの粒子捕捉性能2017

    • 著者名/発表者名
      藤本博之・西川原理仁・柳田秀記
    • 学会等名
      日本設計工学会東海支部平成28年度研究発表講演会
    • 発表場所
      名城大学(名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of interaction between ion drag and conduction on electrohydrodynamic pumping2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nishikawara, K. Shomura, and H. Yanada
    • 学会等名
      the 45th International Summer School-Conference Advanced Problems in Mechanics 2017, St. Petersburg
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of liquid physical properties and charge generation mechanism on electrohydrodynamic flow and pumping2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nishikawara, K. Shomura, M. Saigo, and H. Yanada
    • 学会等名
      10th JFPS International Symposium on Fluid Power, Fukuoka
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Charge Injection and Field-Enhanced Dissociation on Electrohydrodynamic Flow and Pumping2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yanada, M. Nishikawara, K. Shomura
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2017), Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] EHDポンプ特性に及ぼす電荷生成機構の影響2017

    • 著者名/発表者名
      柳田秀記・正村孝太・西川原理仁
    • 学会等名
      平成29年春季フルードパワーシステム講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気流体力学現象を用いた能動熱制御技術の実現可能性検討2017

    • 著者名/発表者名
      澤田健一郎・宮北健・西川原理仁・柳田秀記・岡本篤・杉田寛之
    • 学会等名
      第61回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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