伝熱制御研究分野

複雑流動研究部門

Complex Flow Research Division

伝熱制御研究分野

Heat Transfer Control Laboratory

(兼)教 授
小原 拓
Concurrent Professor
Taku
Ohara
准教授
小宮 敦樹
Associate Professor
Atsuki
Komiya

本研究分野では、高温場や宇宙空間、あるいはマイクロマシンの微細伝熱現象のような極限環境下における伝熱現象や物質移動現象を直接的に能動制御する研究を行っています。光学技術を用いて極限環境やマイクロ・ナノスケールにおける熱・物質移動現象の可視化を行い、低環境負荷エネルギーシステムの開発や相変化による伝熱促進技術に応用しています。
また、温熱療法や冷凍治療など生体内の伝熱制御に関する研究を行っています。

Precise and active controls of heat and mass transfer under extreme conditions such as micro/nano scale and zero-gravity environments are important for future science and technology. This laboratory has been conducting research on the fundamentals of heat and mass transfer controls using an advanced optical system, and applies them to the low emission energy system and heat transfer enhancement. Heat transfer in intra-vital condition are also investigated.

革新的光学干渉法による複雑系物質輸送過程の可視化
Precise Visualization of Complex Mass Transport Phenomena by Modified Interferometer

従来の光学干渉計を改良利用し、視野1mm四方以下のマイクロ領域を高精度に可視化できるシステムを開発しています。位相シフト技術を導入することで、非定常拡散場や気液界面でのガスの吸収過程の高精度可視化に成功しました。このシステムを使って、複雑系における物質の輸送過程を定量的に評価する研究を進めています。

A precise measurement system of mass transport phenomena in sub-micron scale is developed by using an optical system. By applying the phase shifting technique to the conventional interferometer, we precisely visualize transient mass diffusion field or gas absorption process at gas-liquid interface. Quantitative evaluation of mass transport phenomena in complex system is studied.

位相シフトエリプソメータを用いた先行液膜の動的挙動観察
Measurement of Precursor Film Dynamics by Phase Shifting Ellipsometer

「コンタクトライン」と呼ばれる固気液界面近傍の物理はとても複雑で、その解明は様々な伝熱現象の理解において重要であります。本研究ではエリプソメトリ法を用いてナノメートル厚の薄膜を可視化する計測装置を開発し、固気液界面近傍の先行液膜の形状と周囲環境の影響について実験的に調べています。

An experimental investigation in the vicinity of boundary area of three phases, solid-liquid-gas interface namely “contact line” are important for understanding of the phase change phenomena such as wetting, drying and surface events of heat transfer. A visualization system for the measurement of nano-scale thickness distribution of the precursor film is developed. From the visualization results, the relation between circumferential shape of precursor film and surrounding condition is investigated.

マイクロスケール相変化伝熱による高熱流束冷却
High Heat Flux Cooling by Phase Change Heat Transfer in Microscale

微小領域での高性能な冷却を実現するため,マイクロスケール相変化伝熱による高熱流束冷却の研究を行っています。理論解析および数値解析により蒸気気泡の膨張プロセスを明らかにし,冷却性能の評価を行っております。さらに、マイクロ流路内での相変化伝熱を利用した凍結手術用微小冷凍器も開発しています。

To realize the high performance cooling in small area, high heat flux cooling mechanism by phase change heat transfer has been studied. The vapor bubble behavior in the evaporation process has been investigated by theoretical analysis and numerical simulation and their cooling performance is also evaluated. In addition, the small freezing device for cryosurgery using phase change heat transfer in microchannel has been developed.

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