Thermofluid System Group, Research Institute for Energy Conservation, AIST
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熱流体システムグループ
研究概要Concept
混相流の数値シミュレーション技術に関する研究
気体・液体・固体が混在して流れる微小スケールの混相流体現象を高精度・高効率に解析可能な流体力学に基づく計算機シミュレーション技術を開発し、 シミュレーション解析と実験解析の連携により流体現象を詳細に解明・予測することで様々なデバイス・プロセスの創出を進めています。
◆キーワード：混相流、マイクロフルイディクス、格子ボルツマン法、フェーズフィールド法、数値流体力学（CFD）
ナノ・マイクロ微細構造による沸騰・凝縮熱伝達の促進
沸騰や凝縮といった相変化現象に伴う熱伝達は、ボイラやエアコン、工業プロセス、電子機器冷却など、 動力・エネルギー機器を中心に私たちの身の回りで使われています。さらに、今後は環境保全、医療分野、 宇宙環境など新たな分野への応用にも期待されています。本研究では、ナノ〜マイクロメートルスケールの微細加工技術を応用した、 沸騰・凝縮熱伝達の促進に取り組んでいます。微細構造が沸騰挙動や凝縮液滴挙動に影響を及ぼす物理現象を解明し、 その知見を活用した熱制御技術の高度化を目指しています。
◆キーワード：沸騰、凝縮、伝熱促進、微細加工、超撥水、 Jumping droplet
感温性分子を用いた沸騰熱伝達の高速度可視化計測
沸騰が用いられているエアコンの熱交換器や電子機器冷却において、近年は、性能向上のために細径多管化された流路内の 気液二相流の詳細把握が大きな課題となっています。 流路内で発生・成長した気泡の圧力変動により誘起される流動不安定や、 局所的な乾き部（ドライパッチ）により熱交換量が低下することが知られており、高熱伝達率の実現やドライアウトによる機器破損を防ぐためには、 液膜形成現象とこれに伴う非定常な壁面温度変化を高速度で捉える必要があります。本研究では、感温性分子（Temperature Sensitive Paint、以下TSP） を用いた熱・流体計測手法に着目して、 沸騰熱伝達特性の高速可視化技術の開発に取り組んでいます。温度・圧力に依存性を持つTSPの発光強度変化を 高速度カメラで撮影し、画像処理を行うことにより、高い時空間速度での伝面温度分布および局所熱伝達率分布の定量評価を試みています。
◆キーワード：沸騰熱伝達、伝熱促進、可視化、Temperature Sensitive Paint
固体酸化物形燃料電池SOFCの高度熱利用技術に関する研究
次世代の分散型エネルギーシステムとして期待されるSOFCを実現するため、SOFCの未利用燃料を含む排ガス再循環技術や、 SOFC複合システムに関する研究開発を行っています。 高温ガス循環用に開発した流量可変エジェクタを小容量型SOFC実機に搭載して発電実験を行い、 SOFCの水自立運転を実証するとともに、発電効率向上を達成しました。
◆キーワード：分散型エネルギー，固体酸化物形燃料電池SOFC，排ガス再循環，エジェクタ
アニオン交換膜を用いた水電解装置開発
水素製造用の低コスト高性能水電解装置の開発を目指して，アルカリ性アニオン交換膜（AEM）水電解装置の開発を行っています．同装置は、再生可能エネルギーを利用した水素製造への適用も想定しています．
熱流体システムグループ
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