温度場によって誘起される希薄気体の流れを用いた気体分離装置

杉元宏; 篠遠晃

文献

J-GLOBAL ID：201002254062925234 整理番号：10A0660580

温度場によって誘起される希薄気体の流れを用いた気体分離装置

Gas Separator with the Rarefied Gas Flow Induced by a Temperature Field

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資料名：
巻： 53 号： 5 ページ： 347-350 (J-STAGE) 発行年： 2010年
JST資料番号： G0194A ISSN： 1882-2398 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

希薄気体における熱遷移現象を利用したガス分離器を提案した。チャンネル壁面の温度勾配によって気体に温度勾配が生じ,この温度勾配による熱遷移現象により,高温側において圧力が上昇するとともに,軽い気体のモル濃度が約5%上昇する。この種の濃度差を連続的に外部に取り出すことが本研究の目的である。まず,濃縮した混合気体を連続的に取り出す気体分離装置を実現できるか,希薄気体の基礎方程式(ボルツマン方程式)に基づく数値解析を用いて検証した。約5%の濃度差が得られるマイクロチャンネルを用いた時,1~3%の濃度差を外部に取り出せることがわかった。マイクロチャンネルの数,Knudsen数,流路内部の流速を最適化することにより,さらに高い数値が実現される可能性がある。今回使用したマイクロチャンネル列を,Knudsenポンプ・熱尖端ポンプに置き換えれば,より大きな濃度差が得られると思われる。これらのデバイスは多段接続が可能であり,温度差を小さく保ったままでも,デバイス両端の濃度差を自由に増やせるためである。

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各種物理的手法

引用文献 (6件)：

1) Y. Sone: Molecular Gas Dynamics, Theory, Techniques, and Applications (Birkhäuser, Boston, 2007).
2) H. Sugimoto, S. Takata and S. Kosuge: in Rarefied Gas Dynamics, ed. M. S. Ivanov and A. K. Rebrov (Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, 2007) p. 1158.
3) S. Takata, H. Sugimoto and S. Kosuge: Eur. J. Mech. B/Fluids, 26 (2007) 155.
4) H. Sugimoto: in Rarefied Gas Dynamics, ed. T. Abe (AIAA, NY, 2008) p. 1123.
5) H. Sugimoto: Sinku, 49 (2006) 481 [in Japanese].

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