航空機を利用した角型二成分ヒートパイプの微小重力実験

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微小重力下においてマランゴニ効果をともなう二成分ヒートパイプ内の液流れについて定量的な考察を行なうために, 角型ガラス製二成分ヒートパイプについて, 航空機のパラボリックフライトを利用した実験を行なった. ヒートパイプ各点温度の経時変化の測定結果から, 重力レベルの変化にともなう各点の温度変化は, 主にヒートパイプにおける作動液の分配状態に支配されることが示された. また, 実験によって得られた凝縮液の映像から, ヒートパイプの冷却部に存在している作動液量を算出した結果, 一般に冷却部の作動液量はほぼ微小重力状態突入に同期して起こる間欠的な沸騰によって一時的に増加するが, 沸騰が起こってから5秒程度経過して液面の乱れが収まってからは, 仕込み液濃度が50 mol%と比較的高い場合を除いて, 冷却部液量はほぼ一定速度で減少することが示された. また, 画像データからヒートパイプの液帰還量を算定し, 既往の理論に基づく推定値と比較した結果, 予想されるような機構によってマランゴニ効果による液帰還が起こっていることが確認された. さらに, ヒートパイプを角型にすることによって, 微小重力下におけるウイックレスヒートパイプ内の作動液を壁面に保持しうる機構を付与するとともに, 液面の変動によって生じる液プラグの形成を回避することが可能となり, 一般に利用されているマイクロヒートパイプなどにおいても液帰還のためのマランゴニ対流を有効に引き出すことができることを明らかにした.
社団法人　化学工学会の論文
2004-07-20

航空機を利用した角型二成分ヒートパイプの微小重力実験

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