2016 Fiscal Year Research-status Report
熱先端流れを応用した気流システムのマイクロ領域の流れ場への適用に関する研究
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16K06069
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
松本 裕昭 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (10251753)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 流体工学 / 希薄気体 / 熱ほふく流れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表寸法と分子の平均自由行程の比であるKnuzsen数が，Kn=0.01～1程度の領域で生じる熱ほふく流れを利用した気流供給システム（ポンプ）を構築しマイクロスケール領域の流れ場に応用することを目的として，以下の事項について研究を行った。
二つの真空容器をつなぐ直径36㎜のガラス管内に，スリットを開けた円盤状の薄板を並べ，薄板に赤外線ランプを照射して片側の面ともう片側の面で温度差を付けることで熱ほふく流を発生させ，二つの容器に生じる圧力差を測定した。熱ほふく流は薄板の各面での温度差（温度比）に比例した流れが発生するため，今年度の研究では，熱伝導率の異なる薄板を重ね合わせることで大きな温度差を生じさせることを試みた。薄板の素材として，ステンレス，アルミニウム，鉄を用いた結果，光を照射する面にステンレス，光の影になる側にアルミニウムとする組み合わせが最も大きな温度比がつき，二つの容器の圧力差も大きくなることが確認され，ポンプ作用が最も高いことが分かった。
また，スケール効果を考えて，このシステムを小型化することも試み，ガラス管の直径を10㎜とスケールダウンしたシステムを作成した。小型化したシステムでも熱ほふく流れが生じることが確認できた。しかし，より高圧力領域での作動状況が，現在使用している真空計の測定範囲を超えるため，十分に検証ができなかった。
今後，減圧，常圧での作動状況を確認し，本システムのスケール効果を確認する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
熱ほふく流れが効率よく発生するための素材の確定がほぼ出来た。
また，スケール効果を考慮した，スケールダウンしたシステムを作成し，熱ほふく流が発生することを確認することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値シミュレーションを実施し，本システムで生じている熱ほふく流れのメカニズムを解明する。また，スケールダウンしたシステムの，より高い圧力での性能を詳細に測定する。更に，1㎜オーダーのシステムを作成し，熱ほふく流の発生と，ポンプ作用を詳細に検討していく予定である。
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| Causes of Carryover |
実験装置の製作費が当初計画していたよりも低価格であったため，次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の実験装置の改造費等の消耗品の購入に充てる
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