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2016 年度 実績報告書

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

研究課題/領域番号 26289039
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
キーワード温度 / 速度 / 可視化 / マイクロミキサー
研究実績の概要

本研究では機能性中空マイクロカプセルを利用し,濃度変化を伴う作動流体に適用可能な,微小スケール流れの温度と速度を同時計測する手法を開発した.まず,低入熱で高輝度,かつ出力の安定した高出力パルスLED光源を開発し,専用の高電流発生器を二種類開発した.平成27年度以降,T字型の合流部を持つ金属製マイクロチャネルとペルチェ素子を用いてマイクロミキサーを作成した.流路幅は0.5~1mmであり,T時合流部の上流で,局所的に最大4℃ほどの温度差を持つ流れを作成できる.本研究ではこのT字合流部近傍における温度や速度分布を測定し,マイクロミキサーとしての性能を評価した.
その結果,ペルチェ素子のON,OFFの瞬間に極めて大きな速度変化が生じる現象を見出した.特別な機械的構造を必要とせずペルチェモジュールの通電のみの非接触な方法で流速に大きな変化が生じることからポンプやマイクロミキサとしての応用を期待できる.流れ方向に電気浸透力が発生したためと考えられ,液膜流れの制御においても同様のアプローチを取ることが出来る.このT字型マイクロミキサーではペルチェ下部にて温度勾配,粘度勾配が生じ,その結果として合流部で流れが成層し,下流に向けて旋回しながら流出する.本研究ではこの現象に着目し,チャネルサイズやペルチェモジュール出力と,流れ場の温度や速度分布,T字合流部流れの混合促進効果などとの関連を調べ,液膜流れなどのマイクロ~ミリスケールの流れへの本現象の応用,活用技術について検討した.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Visualization on CO2 sequestration via forming clathrate hydrate in sediments2016

    • 著者名/発表者名
      Li Y., Someya S., Inagaki T.
    • 雑誌名

      Journal of Flow Visualization and Image Processing

      巻: - ページ: -

    • 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 Cells2016

    • 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 Cells2016

    • 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

  • [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 – 2017-03-17
  • [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 – 2016-12-09
  • [学会発表] Simultaneous measurement of temperature and velocity of air flow over 1000°C using two color phosphor thermometry2016

    • 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.
    • 年月日
      2016-11-22 – 2016-11-22
    • 国際学会
  • [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 – 2016-11-13
  • [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
    • 年月日
      2016-11-04 – 2016-11-04
  • [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
    • 年月日
      2016-11-04 – 2016-11-04
  • [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
    • 年月日
      2016-11-04 – 2016-11-04
  • [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 – 2016-10-09
  • [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 – 2016-10-09
  • [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 – 2016-07-20
  • [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
    • 年月日
      2016-06-17 – 2016-06-17
  • [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 – 2016-05-26
  • [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 – 2016-05-26

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公開日: 2018-01-16  

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