マイクロスケールとマイクログラビティへの適用を目指したマランゴニ対流の研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17360101
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 諏訪東京理科大学 (2008); 東京理科大学 (2005-2007)
• 研究代表者: 河村 洋 諏訪東京理科大学, システム工学部, 教授 (80204783)
• 研究分担者: 上野 一郎 東京理科大学, 理工学部, 講師 (40318209) ; 岩本 薫 東京農工大学, 共生科学技術研究院, 准教授 (50408712)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• キーワード: 表面張力 / マランゴニ対流 / マイクログラビティ / マイクロ液滴 / 国際宇宙ステーション / 日本実験棟きぼう

研究概要

マランゴニ対流は,液体表面において温度差や濃度差によって表面張力の分布が発生した場合に生起する対流であり,マイクロスケールやマイクログラビティにおいて,顕在化する.本研究では,液柱内のマランゴニ対流が振動的になる条件やマイクロ液滴の形成等について,実験と解析の双方から新たな成果を得た.また,宇宙ステーションの日本実験棟「きぼう」における最初の科学実験としてマイクログラビティ実験を実施し,地上では形成できない大きな液柱の形成に成功し,振動流遷移条件等を求めることができた.

研究成果

• [雑誌論文] マランゴニ効果を用いたナノリットル液滴の体積制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 植村 豪,河村 洋
  • 雑誌名: Thermal Science & Engineering Vol.16No.2 ページ: 63-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液柱内マランゴニ対流に対する周囲気体の熱伝達の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原島正和,川目悟史,河村 洋
  • 雑誌名: Thermal Science & Engineering Vol.15 No.3 ページ: 119-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of thermocapillary convection on solid-liquid interface (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Matsunaga, H. Kawamura
  • 雑誌名: Fluid Dynamics Materials Processing Vol. 2 No. 1 ページ: 59-64
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液柱内温度差マランゴニ対流の振動流に対する全周加熱制御 (2006)
  • 著者名/発表者名: 工藤正樹,河村 洋
  • 雑誌名: Thermal Science & Engineering Vol. 14 No. 2 ページ: 19-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow structure and dynamic particle accumulation in thermocapillary convection in a liquid bridge (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Tanaka, H. kawamura, I..Ueno, D.Schwabe
  • 雑誌名: Physics of Fluids 18 067103 ページ: 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimt on multide feedback control of nonlinear thermocapillary convection in half-zone liquid bridge (2005)
  • 著者名/発表者名: M. Kudo, J. Shiomi, I. Ueno, G. Amberg, H. kawamura
  • 雑誌名: Advances in space research 36巻 ページ: 57-63
  • 査読あり
• [学会発表] 「きぼう」での流体物理実験 -マランゴニ対流におけるカオス・乱流とその遷移過程 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村 洋,西野耕一,大西 充,上野一郎
  • 学会等名: 第25回宇宙利用シンポジウム
  • 発表場所: 宇宙航空研究開発機構・相模原キャンパス
  • 年月日: 2009-01-14
• [学会発表] Report on a microgravity experiment of Marangoni convectionn a liquibridusing the test facility "Kibo" on the International Space Station Proc. (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Kawamura, K.Nishino, M.Ohnishi I.Ueno, S.Matsumoto
  • 学会等名: IMA4(The 4th International Marangoni Associetion Conf.)
  • 発表場所: Noda,Japan
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] Effect of Volume Ratio and Diameter on Thermocapillary Convection in a Half-zone Liquid Bridge Proc. (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Hirokawa, H. Kawamura
  • 学会等名: IMA4(The 4th Inter- national Marangoni Association Conf.)
  • 発表場所: Noda,Japan
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] A Micropump Drven by Maangoi Effect, Proceedings (2007)
  • 著者名/発表者名: Kenji SUGIMOTO,Kaoru IWAMOTO,Hiroshi KAWAMURA
  • 学会等名: 2007 ASME-JSME Thermal Engineering Summer Heat Transfer Conference
  • 年月日: 20070000
• [図書] Review on thermocapillary convection in a half-zone liquid bridge wirh high Pr fluids,in Surface Tension-Driven Flows and Applications (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Kawamura, I. Ueno
  • 総ページ数: 1-24
  • 出版者: Research Signpost
• [備考] NHKニュースPM12:00~(2008/08/22)
• [備考] 朝日新聞夕刊、毎日新聞夕刊、東京新聞夕刊、日本経済新聞夕刊(2008/8/22),読売新聞朝刊(2008/8/23)「きぼう」で初の科学実験始まる,他
• [備考] 産経新聞朝刊(2008/8/25)「きぼう」で科学実験開始 計画大きな節目
• [備考] 読売新聞(2008/8/31)「サイエンス学び」日本の宇宙実験 幕開け 「きぼう」マランゴニ対流を検証
• [備考] 朝日新聞朝刊(2008/9/8)「探求人」欄「きぼう」初の科学実験を指揮
• [備考] 日経産業新聞(2008/10/6)液体の柱,最長6センチ
• [備考] 日経サイエンス 2008年12月号 TREND宇宙ステーションで始まった日本の実験 ホームページ
  • URL: http://murasun.me.noda.tus.ac.jp/
• [産業財産権] 温度差マランゴニ効果を利用したマイクロポンプ (2007)
  • 発明者名: 河村 洋,杉本賢司
  • 権利者名: 東京理科大学
  • 産業財産権番号: 特願2007-065447
  • 出願年月日: 2007-03-14