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2018 年度 実績報告書

浮遊法と放射率フリーの温度計測法を融合した完全非接触熱物性計測法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K14169
研究機関弘前大学

研究代表者

小畠 秀和  弘前大学, 地域戦略研究所, 准教授 (10400425)

研究分担者 山田 善郎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 首席研究員 (60358265)
笹嶋 尚彦  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70357127)
山口 祐  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (80612176) [辞退]
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード電磁浮遊法 / 2波長反射率比法 / 高温融体 / 非接触 / 温度計測
研究実績の概要

東北大学で開発された、電磁浮遊法と静磁場印加を組み合わせた超高温熱物性計測システムによって、非接触で高温融体の熱物性測定が可能となった。1)試料の容器からの汚染を抑えられること、2)対流を抑制した恒温金属融体の熱伝導率測定が可能なことから、この計測システムによる熱物性計測は世界的にも高く評価されている。しかし、非接触での熱物性計測には融体試料の放射率が必要なため、このシステムによる融体の熱物性測定には、試料の放射率は常に一定であると仮定する必要がある、融点が未知の試料に対しては正確な測定が行えない等の問題があった。
一方、産総研では補助光源を用いて試料の反射率比を求めることで放射率に依存しない温度測定を可能とした2波長反射率比法を開発している。この手法は電子基板などへの温度モニタリングやステンレス平板の温度計測への適応が進められているが、サイズの小さな球状試料や高温の溶融金属については、まだ研究が必要である。
本研究では、これら電磁浮遊技術を活用した熱物性計測技術と、放射率に依存しない温度計測技術を組み合わせ、完全非接触熱物性計測法を構築することを目的としている。これまでの研究で、浮遊液滴を模擬した銅、ニッケル、および白金球に対して2波長反射率比法を適応し、放射率に依存しない温度計測を行い、本手法の適応性について検証を行ってきた。その結果、本手法によって計測された温度は1300 Kまでの温度範囲において、温度モニタリング用に試料表面に融着させた熱電対の指示温度と20℃以内の精度で一致することが分かった。このことから本手法を高温の金属球に適応することで、放射率が未知の物質であっても実際の温度と±2%以下の温度範囲で測定できることが分かった。また温度計測法による不確かさ評価を行い、参照光源の二波長の輝度比を正確に決定することが測定精度向上にとって重要であることが分かった。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Lowering the incineration temperature of fishery waste to optimize the thermal decomposition of shells and spines2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kobatake, S. Kirihara
    • 雑誌名

      Fisheries Science

      巻: 85 ページ: 573-579

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s12562-019-01292-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Surface tension and viscosity measurement of ternary Cr-Fe-Ni liquid alloys measured under microgravity during parabolic flights2018

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Kobatake and Juergen Brillo
    • 雑誌名

      High Temperatures-High Pressures

      巻: 47 ページ: 465-477

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Viscosity of liquid Ag-Cu alloys and the competition between kinetics and thermodynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Juergen Brillo, Elisabetta Arato, Donatella Giuranno, Hidekazu Kobatake, Chiara Maran, Rada Novakovic, Enrica Ricci, Danilo Rosello
    • 雑誌名

      High Temperatures-High Pressures

      巻: 47 ページ: 417-441

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 完全非接触での溶融金属に対する高精度熱物性・温度計測法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      小畠秀和
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 東北地区講演会・若手フォーラム
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomic diffusion and viscosity of liquid Al-Au alloys2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kobatake, E. Sondermann, J. Brillo
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会
  • [学会発表] 近赤外線を利用した水中の魚体の直接加温技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      小畠秀和, 桐原慎二
    • 学会等名
      日本水産学会春季大会
  • [学会発表] 貝殻等水産系廃棄物の熱分解反応速度2019

    • 著者名/発表者名
      小畠秀和, 桐原慎二
    • 学会等名
      日本水産学会春季大会
  • [学会発表] Application of Dual-Wavelength Reflectance-Ratio Method to Electromagnetic Levitated Liquid Metals2018

    • 著者名/発表者名
      M. Iwabuchi, Y. Kurokawa, H. Kobatake, M. Ohtsuka, H. Fukuyama, Y. Yamaguchi, N. Sasajima, Y. Yamada
    • 学会等名
      SICE Ann. Conf
    • 国際学会
  • [学会発表] In-Situ Observation of Liquid Phase Epitaxial Growth of an AlN Layer by Optical Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      M. Adachi, K. Fujiwara, H. Kobatake, M. Ohtsuka and H. Fukuyama
    • 学会等名
      20th Symposium on Thermophysical Properties
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal decomposition of calcite shells and spines2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kobatake and S. Kirihara
    • 学会等名
      International Symposium & School on Crystal Growth
    • 国際学会
  • [学会発表] 日本の産業基盤を支える完全非接触での超高温融体熱物性・温度計測への挑戦,2018

    • 著者名/発表者名
      小畠秀和
    • 学会等名
      平成30年度日本金属学会東北支部地区講演会
    • 招待講演
  • [産業財産権] 加温方法及び加温システム2018

    • 発明者名
      桐原慎二・ 小畠秀和・近藤道雄・志田崇
    • 権利者名
      桐原慎二・ 小畠秀和・近藤道雄・志田崇
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-136195

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公開日: 2021-12-27  

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