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静電浮遊法を利用した高温融体の定圧比熱温度依存性の計測

研究課題

研究課題/領域番号 18K04002
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

石川 毅彦  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (00371138)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード無容器プロセッシング / 高温融体 / 熱物性計測 / 定圧比熱 / 輻射率 / 偏光計測 / 浮遊
研究成果の概要

本研究では、静電浮遊炉内に浮遊溶融する直径2mm程度の高温融体(球状)にレーザーを当て、反射光の偏光情報から試料の輻射率を算出する方法を確立する。既設の定圧比熱測定法等を組み合わせて、幅広い温度範囲での測定が可能となる。薄膜技術の進展に伴って安価なエリプソメータ(偏光計)が入手可能となり、これを用いて技術確立を進めた。偏光による輻射率計測は原理的に平板状の試料でレーザーが反射し、強い反射光が偏光計に入射することを前提としている。直径2mmの試料では、この前提が成り立たず、地上静電浮遊炉での計測は困難なことが明らかとなった。今後、試料回転による扁平形状を利用した計測の検討を進める。

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉄など融点の高い金属について、液体状態の物性値は鋳造など融体を用いた製造プロセスの高度化に必要です。しかし、高温で容器と反応する等の問題で測定が困難です。試料を浮遊させる無容器法によってこの問題が解決され、密度など多くの物性値が測定可能になりました。比熱も工業的・学術的に重要な物性値で、本研究ではその温度依存性の測定に挑戦しています。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Spectral emissivity, hemispherical total emissivity, and constant pressure heat capacity of liquid vanadium measured by an electrostatic levitator2021

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Takehiko、Koyama Chihiro、Nakata Yui、Watanabe Yuki、Paradis Paul-Fran?ois
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Thermodynamics

      巻: 163 ページ: 106598-106598

    • DOI

      10.1016/j.jct.2021.106598

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of thermophysical properties of molten Si-Cr and Si-Fe alloys for design of solution growth of SiC2020

    • 著者名/発表者名
      S. Kawanishi, M. Abe, C. Koyama, T. Ishikawa, H. Shibata
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 541 ページ: 125658-125658

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2020.125658

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral emissivity and constant pressure heat capacity of liquid titanium measured by an electrostatic levitator2019

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Takehiko、Koyama Chihiro、Nakata Yui、Watanabe Yuki、Paradis Paul-Francois
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Thermodynamics

      巻: 131 ページ: 557-562

    • DOI

      10.1016/j.jct.2018.12.002

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 静電浮遊炉におけるバナジウム融体の放射率測 定および比熱の算出(第2 報)2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 勇基, 小山 千尋, 石川 毅彦
    • 学会等名
      第42回日本熱物性シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 静電浮遊炉におけるバナジウム融体の放射率測定および比熱の算出2020

    • 著者名/発表者名
      仲田結衣、小山千尋、石川毅彦
    • 学会等名
      第41回熱物性シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 静電浮遊炉におけるCr-Si融体の放射率および比熱の測定2019

    • 著者名/発表者名
      仲田結衣、小山千尋、石川毅彦、川西咲子、柴田浩幸、吉川健
    • 学会等名
      第40回日本熱物性シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 静電浮遊炉によるTi融体の放射率および比熱測定法2018

    • 著者名/発表者名
      (251)仲田結衣、渡邊勇基、織田裕久、田丸晴香、小山千尋、石川毅彦
    • 学会等名
      日本マイクログラビティ応用学会第30回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 静電浮遊炉を用いたY3Al5O12融体の熱物性測定2018

    • 著者名/発表者名
      小山千尋、渡邊勇基、仲田結衣、石川毅彦
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 静電浮遊炉におけるTi融体の放射率測定2018

    • 著者名/発表者名
      (254)仲田結衣、渡邊勇基、織田裕久、田丸晴香、小山千尋、石川毅彦
    • 学会等名
      第39回日本熱物性シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 静電浮遊法を用いたY3Al5O12融体の輻射率および比熱測定2018

    • 著者名/発表者名
      小山千尋、渡邊勇基、仲田結衣、石川毅彦
    • 学会等名
      第39回日本熱物性シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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