液膜内流れの3次元4成分温度速度同時計測法開発による濃度温度差表面張力対流の解明

• 研究課題/領域番号: 26289039
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2014年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: 温度 / 可視化 / LED / 速度 / 熱工学 / 流体工学 / マイクロミキサー

研究成果の概要

熱の有効利用の観点から近年，マイクロチャネルや液膜など1mm以下の小さな熱流動システムが増えている．これらの研究では流れの可視化が多用される．ここでは微小スケール流れの可視化に適用可能で，市販の安価なLEDを利用できる高出力パルスLED光源を開発した．また，温度が変化する微小スケール流れとして，Ｔ字型合流部を有するマイクロミキサーを開発した．ペルチェモジュールによる加熱冷却に起因する粘度勾配を利用して，微細加工等の必要なく流れを合流部で成層させ，旋回しながら流出する新しいミキサーである．ペルチェの通電時，停止時にはこれまでに報告例のない電気浸透力による急激な速度変化がみられた．

研究成果

• [雑誌論文] Visualization on CO2 sequestration via forming clathrate hydrate in sediments (2016)
  • 著者名/発表者名: Li Y., Someya S., Inagaki T.
  • 雑誌名: Journal of Flow Visualization and Image Processing 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Through-plane Polytetrafluoroethylene Distribution in Gas Diffusion Layers on Performance of Proton Exchange Membrane Fuel Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito H., Iwamura T., Someya S., Munakata T., Nakano A., Heo Y., Ishida M., Nakajima H. and Kitahara T.
  • 雑誌名: J. Power Source 巻: 306 ページ: 289-299
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of a Self-Supporting Microporous Layer to Gas Diffusion Layers of Proton Exchange Membrane Fuel Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito H., Heo Y., Ishida M., Nakano A., Someya S., Munakata T.
  • 雑誌名: J. Power Sources 巻: 342 ページ: 393-404
  • 査読あり
• [雑誌論文] 熱流動の可視化計測技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡
  • 雑誌名: 日本原子力学会誌 巻: 58 ページ: 558-562
  • NAID: 130007800124
• [雑誌論文] Visualization of the phase change behavior of sodium acetate trihydrate for latent heat storage (2015)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡，大内康記，宗像鉄雄，伊藤博
  • 雑誌名: Applied Thermal Engineering 巻: 91 ページ: 547-555
  • DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2015.08.056
  • 査読あり
• [学会発表] 複雑形状熱交換器における熱伝達評価に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金田裕樹，染矢聡，元祐昌廣，宗像鉄雄
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第23期総会・講演会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス，東京
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 可視化示差走査熱量計の開発とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江森郁麻，染矢聡，宗像 鉄雄
  • 学会等名: 第6回潜熱工学シンポジウム
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学，京都
  • 年月日: 2016-12-08
• [学会発表] 二色法を用いた高温ガス流れの温度速度同時計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福田昌了，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 日本機械学会 第94期流体部門講演会
  • 発表場所: 山口大学宇部キャンパス，山口
  • 年月日: 2016-11-12
• [学会発表] 微小流れ場における温度差対向流の旋回現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井 慶子，染矢 聡，宗像 鉄雄
  • 学会等名: 可視化情報全国講演会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス，茨城
  • 年月日: 2016-10-08
• [学会発表] 可視化示差走査熱量計の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江森郁麻，染矢聡，宗像 鉄雄
  • 学会等名: 可視化情報全国講演会
  • 発表場所: 茨城大学日立キャンパス，茨城
  • 年月日: 2016-10-08
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡，中拂博之，川添浩平
  • 学会等名: 第44回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 工学院大学，東京
  • 年月日: 2016-07-19
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 服部 秀平，伊藤 博，染矢 聡，宗像 鉄雄
  • 学会等名: 第53回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 大阪府立国際会議場，大阪
  • 年月日: 2016-05-24
• [学会発表] 燐光粒子を用いた空気の温度速度同時計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤森 千晴，染矢 聡，宗像 鉄雄
  • 学会等名: 第53回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 大阪府立国際会議場，大阪
  • 年月日: 2016-05-24
• [学会発表] 燐光を利用した空気の温度と流速の同時可視化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡
  • 学会等名: 自動車技術会シンポジウム「省エネを支える伝熱技術」
  • 発表場所: 発明会館，東京
  • 年月日: 2016-02-05
  • 招待講演
• [学会発表] Simultaneous measurement of temperature and velocity of air flow over 1000°C using two color phosphor thermometry (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukuta M., Someya S., Munakata T.
  • 学会等名: American Physics Society DFD
  • 発表場所: Portland, U.S.A.
  • 国際学会
• [学会発表] PEMFC内の酸素濃度絶対値分布の可視化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡，服部秀平，伊藤博，宗像鉄雄
  • 学会等名: 第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
  • 発表場所: 調布航空宇宙センター，東京
• [学会発表] 加熱平板まわりの空気流れの温度速度同時計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡，藤森千晴，宗像鉄雄
  • 学会等名: 第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
  • 発表場所: 調布航空宇宙センター，東京
• [学会発表] 熱マネージメント技術：車両用小型吸収冷凍機の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 学会等名: 第21回動力・エネルギー技術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜，神奈川
• [学会発表] パルスLDを用いた強度法と寿命法の同時計測法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下翔伍，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 第12回学際領域における分子イメージングフォーラム
  • 発表場所: 調布航空宇宙センター，東京
• [学会発表] 温度と酸素分圧に応答する中空マイクロカプセルの分光特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡，坂田藍美，竹村文男，宗像鉄雄
  • 学会等名: 日本機械学会 第93期 流体工学部門 講演会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] 感温性燐光粒子を用いた加熱円柱周りの気体の温度速度同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤森千晴，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 日本機械学会 第93期 流体工学部門 講演会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] 温度速度計測法を用いたサブミリスケールの温度差対向流の混合特性に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井慶子，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 日本機械学会 第93期 流体工学部門 講演会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] 吸収冷凍機の吸収器内の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江端 佑介，坪内 修，染矢聡
  • 学会等名: 日本機械学会 第93期 流体工学部門 講演会
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] 加熱円柱周りの温度速度同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡
  • 学会等名: 日本機械学会2015年度年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] 燐光寿命法を用いた加熱円柱周りの気流の温度速度同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤森千晴，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 第43回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 工学院大学
  • 年月日: 2015-07-21
• [学会発表] サブミリスケールの温度差対向流の混合特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井慶子，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 第43回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 工学院大学
  • 年月日: 2015-07-21
• [学会発表] 可視化手法を用いた酢酸ナトリウム三水和物の結晶成長過程に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡，大内康記，宗像鉄雄
  • 学会等名: 第52回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2015-06-03
• [学会発表] 燐光減衰を用いた加熱円柱周りの気体の温度速度同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤森千晴，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 第52回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2015-06-03
• [学会発表] 温度速度同時計測法を用いたT字サブミリチャネルにおける温度差対向流の混合に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井慶子，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 第52回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2015-06-03
• [学会発表] 加熱円柱周りの気流の温度速度同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡
  • 学会等名: 自動車技術会シンポジウム14-13
  • 発表場所: 工学院大学 ，東京
  • 年月日: 2015-02-13
  • 招待講演
• [学会発表] 作動流体・温度域を選ばない温度速度同時可視化技術とその応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡，坂田藍美，藤森千晴
  • 学会等名: エネルギー技術シンポジウム2014“未利用熱の有効利用技術と省エネルギー技術の新たな展開”
  • 発表場所: 東京国際交流館 国際交流会議場, 東京
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] Fabrication of temperature sensitive hollow micro capsule for the flow visualization (2014)
  • 著者名/発表者名: Someya S., Takemura F. and Munakata T.
  • 学会等名: 67th Auunal Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: Moscone Convention Center, San Francisco, U.S.A
  • 年月日: 2014-11-23 – 2014-11-25
• [学会発表] Natural convection during a phase change of sodium acetate trihydrate (2014)
  • 著者名/発表者名: Ouchi Y., Someya S. and Munakata T.
  • 学会等名: 67th Auunal Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: Moscone Convention Center, San Francisco, U.S.A
  • 年月日: 2014-11-23 – 2014-11-25
• [学会発表] 人工画像を用いた燐光寿命温度速度同時計測の適用可能範囲検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤森千晴，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 日本機械学会 熱工学コンファレンス2014
  • 発表場所: 芝浦工業大学豊洲キャンパス, 東京
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] 酢酸ナトリウム三水和物の相変化時における対流速度分布 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大内康記，染矢聡，宗像鉄雄
  • 学会等名: 日本機械学会 熱工学コンファレンス2014
  • 発表場所: 芝浦工業大学豊洲キャンパス, 東京
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
• [学会発表] 酢酸ナトリウム三水和物の相変化挙動に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大内康記, 染矢聡, 宗像鉄雄
  • 学会等名: 2014年度日本冷凍空調学会年次大会
  • 発表場所: 佐賀大学本庄キャンパス, 佐賀
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-13
• [学会発表] 燐光を用いた温度場・流れ場解析の紹介 (2014)
  • 著者名/発表者名: 染矢聡
  • 学会等名: 自動車技術会伝熱技術部門委員会
  • 発表場所: 自動車技術会, 東京
  • 年月日: 2014-06-11
  • 招待講演