単分散粒子規則配列を用いた高効率マイクロチャンネル集熱器の研究

• 研究課題/領域番号: 25630320
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 川崎 亮 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50177664)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 粉末プロセス / 粉末冶金 / 廃熱 / マイクロチャンネル / 粒子配列

研究成果の概要

廃熱（未利用エネルギー)を伴った流体から極めて高い効率で熱エネルギーを回収するための革新的マイクロチャンネル集熱器について検討を行った。その構造は単分散金属粒子（単一粒径球状金属粒子、粒径数100μm）を規則的・周期的に積層配列し、隣接粒子間に焼結ネックを形成して連結した3次元人工結晶であり、その3次元空隙を流路とするものである。従来の直線流路やフィンタイプの熱交換器より熱交換（回収）効率が非常に高くなる可能性がある。単分散銅粒子の作製、規則的粒子配列体の作製プロセスについての研究開発を行い、熱流体シミュレーションと廃熱回収実験によって熱回収効率および廃熱利用のための応用上の優位性を考察した。