2015 Fiscal Year Research-status Report
超臨界水素混合流体の高精度熱物性計測に基づくマイクロチャンネル内熱流動特性の解明
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26420149
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
迫田 直也 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30532337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 正道 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50311634)
高田 保之 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70171444)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水素 / 混合物 / 超臨界流体 / 熱物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
臨界現象観察装置において，二酸化炭素を用いた臨界現象の観察を実施した結果，観察窓付圧力容器の温度制御幅が±0.5 Kと大きく，臨界タンパク光による着色現象の制御が困難であったため，温度制御部分を改良して±0.1 K以下にした．また，これに伴い，温度計の測定精度を上げるため，熱電対から白金温度計へと変更した．白金温度計は圧力容器を覆うように設置されている循環恒温槽の循環液が流れる均熱ブロック部分のみならず，圧力容器の容器壁へ直接挿入できるようにした．圧力容器から配管系へ繋がる配管系や精密圧力センサに対しても循環液が流れるチューブを接触させ，さらに断熱材で覆うなどして，装置の温度制御ならびに測定精度の全体的な向上を行った．二酸化炭素やR134aを装置に充填し，飽和蒸気圧を測定して，既存の状態方程式と0.5 %以内で一致するなど高い精度を実現することができた．また，水素と二酸化炭素の混合系に対し，相平衡観察や膨張法によるPVTx性質測定を実施した．充填組成の決定に関してはガスクロマトグラフを新たに導入した．また，PVTx性質の測定では精度向上のため，デッドスペースの補正方法について検討を行った．臨界タンパク光の着色現象の制御には非常に精密な温度，圧力コントロールが必要となる．本研究ではマイクロチャンネル内に臨界点近傍の状態を実現することを目標としており，マイクロチャンネルにおいても可視化が行えるように検討している．この場合，高圧であることが問題となるが，構造について検討を行い，設計をほぼ完了した．
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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
本年度は，臨界現象観察装置の改良によって，温度制御幅を小さくし，温度計を熱電対から白金温度計に変更するなど測定精度の大幅な向上を行うことができた．本改良は臨界タンパク光の制御に必要不可欠であり，精密な温度制御によって，臨界タンパク光の着色過程に関する理解を深めることができた．また，ガスクロマトグラフを導入して，水素 + 二酸化炭素の混合系の計測を可能にした．マイクロチャンネルの設計については，拡散接合によって超高圧での耐圧が可能であるものの，可視化機能を備え10 MPa程度の耐圧を有することは非常に困難であったが，これまでの超高圧技術に対する知見から，概ねこの設計を終えた．このようなマイクロチャンネルの設計は後のサーモリフレクタンス法を用いた熱伝導率や熱拡散率の測定に必要な耐圧容器に応用することができる．
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| Strategy for Future Research Activity |
臨界現象観察装置を用いたマクロ系での実験において，水素 + 二酸化炭素の混合系を対象として相平衡やPVTx性質の実験を実施するとともに，これらの実験から混合系における臨界点を推算し，臨界点近傍を中心として詳細な観察を行う．また，マイクロチャンネルを製作し，超臨界や相分離状態での流動特性の解明や臨界タンパク光の着色現象の解明など本研究の特徴である高圧下でのマイクロ領域を対象とした実験を行う予定である．さらにサーモリフレクタンス法を用いて熱伝導率や熱拡散率の測定を試み，流動特性の解析に役立てる．
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| Causes of Carryover |
臨界点近傍での観察実験を行うにあたり，現状の臨界現象観察装置では温度測定精度が十分でないことが明らかになり，この対策を実施した．マイクロチャンネルの製作においては，可視化可能なものの開発が困難であることが分かったが，本研究にとってこの開発は独自性の高い研究を行うために非常に重要な部分であることから，対策方法の構築，設計に時間を要し，繰越金が生じた．また，この設計を通じて，サーモリフレクタンス法で用いる容器への応用も先立って検討した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
可視化可能なマイクロチャンネルの製作，およびこの温度制御装置，またサーモリフレクタンス法に用いる容器の製作，購入を予定している．
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Research Products
(1 results)
