2024/09/20 更新

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ニシカワラ マサヒト
西川原 理仁
NISHIKAWARA Masahito
所属
大学院工学研究科 エネルギー理工学専攻 エネルギー流体工学 准教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 エネルギー理工学科
職名
准教授
連絡先
メールアドレス
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研究キーワード 7

  1. 先進熱エネルギー輸送

  2. 宇宙熱制御工学

  3. 電気流体力学

  4. ヒートパイプ

  5. 多孔体内二相流

  6. 誘電泳動

  7. ループヒートパイプ

研究分野 3

  1. ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 流体工学

  2. ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 熱工学

  3. フロンティア(航空・船舶) / 航空宇宙工学

経歴 8

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科 エネルギー理工学専攻   准教授

    2024年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  2. 名古屋大学高等研究院   客員研究員(T-GExアソシエート)

    2022年6月 - 2024年3月

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    国名:日本国

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  3. ウースター工科大学   機械工学部   客員研究員

    2019年6月 - 現在

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    国名:アメリカ合衆国

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  4. 日本学術振興会海外特別研究員

    2019年6月 - 2021年9月

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    国名:日本国

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  5. 豊橋技術科学大学   大学院工学研究科機械工学系   助教

    2015年4月 - 2024年3月

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    国名:日本国

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学歴 2

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科   航空宇宙工学専攻

    2010年4月 - 2015年3月

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    国名: 日本国

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  2. 名古屋大学   工学部機械航空工学科

    2006年4月 - 2010年3月

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    国名: 日本国

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所属学協会 5

  1. 日本ヒートパイプ協会

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  2. 日本フルードパワーシステム学会

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  3. 日本伝熱学会

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  4. 日本機械学会

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  5. 静電気学会

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委員歴 11

  1. 21st International Conference on Flow Dynamics (ICFD2024)   Co-organizer, Two-Phase Thermal Control Technology (OS10)  

    2024年5月 - 2024年11月   

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    団体区分:学協会

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  2. 日本伝熱学会   東海支部第3回若手研究会幹事  

    2024年3月   

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    団体区分:学協会

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  3. Thermal Science and Engineering Progress, Elsevier   Co-Guest Editor  

    2023年11月 - 現在   

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    団体区分:その他

    Special Issue (Additive Manufacturing of Heat Transfer Materials and Applications)

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  4. 日本伝熱学会   東海支部第2回若手研究会幹事  

    2023年3月   

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    団体区分:学協会

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  5. Joint 21st International Heat Pipe Conference and 15th International Heat Pipe Symposium @Melbourne   Session chair  

    2023年2月   

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    団体区分:学協会

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受賞 6

  1. George Grover Medal

    2023年2月   International Heat Pipe Conference  

    Masahito Nishikawara

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  2. 2022年度若手研究奨励賞

    2022年12月   日本ヒートパイプ協会  

    西川原理仁

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  3. Best Paper Award

    2021年10月   日本フルードパワ-システム学会  

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  4. 奨励賞(研究)

    2017年4月   日本機械学会  

    西川原 理仁

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  5. マツダ研究助成奨励賞

    2015年10月   公益財団法人マツダ財団  

    西川原 理仁

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論文 40

  1. Demonstration of heat switch function of loop heat pipe controlled by electrohydrodynamic conduction pump 査読有り

    Nishikawara M., Miyakita T., Seshimo G., Yokoyama H., Yanada H.

    Applied Thermal Engineering   249 巻   2024年7月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Applied Thermal Engineering  

    Loop heat pipes (LHPs) are attractive devices to cool electronic devices in spacecraft. The LHP operation must be shut down in some cases to avoid considerable reductions in the temperature of such electric devices. A new active technology capable of heat switching is developed for LHPs using an electrohydrodynamic (EHD) conduction pump that operates to facilitate liquid flow in the reverse direction against the normal LHP flow. To demonstrate our proposed approach, an EHD conduction pump with rod–ring electrodes was developed and evaluated to obtain generated pressure with varying applied voltages. The LHP with R134a as a working fluid was shut down successfully when a sufficiently high voltage was applied. The LHP shutdown continued until the EHD conduction pump was turned off. A comparison with a test in which a manually controlled mechanical valve caused the capillary limit showed that the EHD pump worked differently from the valve: the shutdown by the EHD pump involved a reverse flow. The consumed electric power for the EHD pump was 10–30 mW for 6–8 kV of applied voltage during the LHP shutdown. Furthermore, pressure loss through the EHD pump during normal LHP operation was approximately 0.5 % of the capillary pressure.

    DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2024.123428

    Scopus

  2. Relationship between phase distribution and heat-transfer coefficient of loop heat pipe evaporator investigated by lateral observation of porous media 査読有り 国際誌

    Nishikawara, M; Tomita, S; Yokoyama, H; Yanada, H

    APPLIED THERMAL ENGINEERING   236 巻   頁: 121524 - 121524   2024年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2023.121524

    Web of Science

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  3. Pore network simulation of loop heat pipe evaporator with different pore size distribution 査読有り 国際誌

    Nishikawara, M

    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER   218 巻   頁: 124739 - 124739   2024年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124739

    Web of Science

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  4. Numerical Study of Dielectric Fluid Bubble Behavior in Microchannel Evaporator in Presence of Diverging Electric Field 査読有り 国際共著 国際誌

    Nishikawara, M; O'connor, NJ; Yagoobi, JS

    IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS   59 巻 ( 2 ) 頁: 2413 - 2420   2023年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/TIA.2022.3233558

    Web of Science

  5. Optimization of wick shape in a loop heat pipe for high heat transfer 査読有り 国際誌

    Nishikawara, M; Nagano, H

    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER   104 巻   頁: 1083 - 1089   2017年1月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:International Journal of Heat and Mass Transfer  

    This paper presents a method to optimize wick shape in the capillary evaporator of loop heat pipes and capillary pumped loops. The evaporator heat-transfer coefficient is maximized using only the length of a three-phase contact line (TPCL) within the case, wick, and grooves as a variable wick dimension. The heat-transfer coefficient is formulated taking the following two particular aspects into account. The heat-transfer coefficient initially increases with TPCL length. However, when TPCL becomes too long, the heat-transfer coefficient decreases because of a large pressure loss in the grooves. The proposed model is validated experimentally. Both the model and experiment show the heat-transfer coefficient reached a local maximum in terms of the TPCL length. It is concluded that wick shape can be optimized by just using the TPCL length. The effects of the material of an evaporator's case, wick, and working fluid are also discussed.

    DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.09.027

    Web of Science

    Scopus

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    その他リンク: http://orcid.org/0000-0003-0090-6112

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書籍等出版物 6

  1. 次世代パワーデバイスに向けた 高耐熱・高放熱材料の開発と熱対策 ~基板・接合・封止・冷却技術~

    西川原理仁( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 第6章、第5節)

    技術情報協会  2024年8月  ( ISBN:9784867980309

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    記述言語:日本語 著書種別:学術書

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  2. 車載テクノロジー2023年2月号

    西川原理仁( 担当: 分担執筆 ,  範囲: ループヒートパイプ高性能化に向けた蒸発器内の熱輸送機構の解明)

    技術情報協会  2023年2月 

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    記述言語:日本語

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  3. 機能性流体フルードパワーシステムに関する研究委員会研究成果報告書

    西川原 理仁( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 5.7電気流体力学コンダクションポンプにおける寸法効果)

    一般社団法人日本フルードパワ-システム学会  2022年9月 

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    記述言語:日本語

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  4. 電子機器の放熱・冷却技術と部材の開発

    技術情報協会( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 第2章第1節)

    技術情報協会  2021年7月  ( ISBN:9784861048524

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    総ページ数:676p   記述言語:日本語

    CiNii Books

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  5. 小型化・集密化する電子デバイスを支える熱輸送・冷却技術の進化と新展開

    ( 担当: 分担執筆 ,  範囲: 第5章)

    サイエンス&テクノロジー(株)  2021年3月 

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MISC 4

  1. 2023年度の機能性流体分野の研究活動の動向 招待有り

    西川原理仁  

    日本フルードパワーシステム学会誌55 巻   頁: 13 - 16   2024年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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  2. 博士,アカデミックポストに興味がある人に向けて 招待有り

    西川原理仁  

    日本フルードパワーシステム学会誌53 巻 ( 3 )   2022年5月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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  3. アメリカでの在外研究生活 招待有り

    西川原理仁  

    日本フルードパワーシステム学会誌52 巻 ( 1 ) 頁: 35 - 37   2021年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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  4. ウースター工科大でのサバティカル 招待有り

    西川原理仁  

    日本機械学会熱工学部門ニュースレター92 巻   頁: 9 - 13   2020年12月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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講演・口頭発表等 119

  1. A Numerical Study on Heat Transfer Characteristics of a Loop Heat Pipe Evaporator Using Three-Dimensional Pore Network Model 国際共著 国際会議

    M. Nishikawara, H. Nagano, M. Prat

    Joint 18th International heat pipe conference and 12th International Heat Pipe Symposium  2016年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Jeju, Korea  

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  2. 電気流体力学ポンプの完全特性

    樽谷啓介,柳田秀記,西川原理仁,横山博史

    日本設計工学会東海支部令和4年度研究発表講演会  2023年3月3日 

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  3. 水圧シリンダロッドシールの漏れ特性と摩擦特性

    藤井秀峰,柳田秀記,横山博史,西川原理仁

    日本設計工学会東海支部令和4年度研究発表講演会  2023年3月3日 

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  4. ジーロータポンプの騒音特性に及ぼす気泡含有率と気泡径の影響

    寺島遼,柳田秀記,西川原理仁,横山博史

    日本設計工学会東海支部令和4年度研究発表講演会  2023年3月3日 

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  5. 多孔体・電気流体力学による先進熱輸送技術

    西川原理仁

    超異分野学会豊橋フォーラム2022  2022年12月17日 

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    開催年月日: 2022年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 10

  1. 国際交流援助( 共同研究 )

    2023年6月 - 2023年7月

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    担当区分:研究代表者 

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  2. 令和4年度工学研究奨励援助金

    2022年10月 - 2023年9月

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    担当区分:研究代表者 

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  3. 令和4年度不二科学技術振興財団研究助成

    2022年4月 - 2023年3月

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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  4. 2022年度公益財団法人立松財団一般研究助成

    2022年4月 - 2023年3月

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    担当区分:研究代表者 

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  5. 令和2年度日比科学技術振興財団研究助成

    2020年5月 - 2022年5月

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    担当区分:研究代表者 

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科研費 4

  1. 電気流体力学コンダクションポンピングのスケール効果に関する研究

    研究課題/研究課題番号:21K14075  2021年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    西川原 理仁

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    本研究の目的は、電気流体力学(EHD)コンダクションポンプにおけるスケール効果を明
    らかにすることである。相似形状で異なるサイズスケールを有するポンプを製作、ポンプ性能を評価しスケールの影響を調査し、また電気流体連成シミュレーションによって電極近傍に形成されるヘテロチャージ層へのスケールの影響を明らかにする。
    本年度はMEMSを利用して5~500μmの範囲でスケールの異なる相似形状の電極を製作し発生圧力を調べた。また電気流体連成モデルを構築し実験と同じ範囲でシミュレーションを行った。逆極性の電極近傍に形成される解離イオンで構成されるヘテロチャージ層はスケールが小さくなるにつれて相対的に大きくなることが分かった。スケールが小さくなると両ヘテロチャージ層のオーバーラップが観測され、平行平板電極を用いた先行研究(P. A. Vazquez et al. 2019)と同様の結果が得られた。さらに本研究のポンプとして機能する非対称構成の電極では、スケールが小さくなるとヘテロチャージ層の非対称性が失われることが明らかになった。そのため従来のように電極を非対称性に設計しても流動の源であるクーロン力は流れ方向に支配的にはならないようになる。すなわち小さなスケールではそのような現象を考慮した設計が必要であるということが本研究で分かった重要な成果である。

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  2. 熱流束下における多孔体内気液相界面形状マッピング

    研究課題/研究課題番号:18K13700  2018年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金・若手研究  若手研究

    西川原 理仁

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    本研究では熱と液体の両者が供給される多孔体内気液二相流における相分布挙動を明らかにし,相分布マップを作成することを目的とし、液体で濡れた多孔体とガラスとの接触面に気体を圧入し多孔体内に気相領域が拡大していく様子を観察した.キャピラリーフィンガリングはキャピラリー数Ca = 2.0×10-2以下で現れ、ヴィスカスフィンガリング(VF)はCa = 2.0×10-1で現れその遷移領域が明らかになった。VF時は気液界線長さは粘性比(液体と気体の粘性の比)が大きいほど長くなった.また気液界線長さは多孔体と液体の接触角が小さいほど長くなる傾向にあることがわかった.

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  3. 電気流体力学ポンプの特性解明と宇宙用熱輸送デバイスへの適用検討

    研究課題/研究課題番号:16K06076  2016年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費補助金・基盤研究(C)  基盤研究(C)

    柳田 秀記

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    絶縁性液体中の電荷に作用するクーロン力を駆動力とする電気流体力学(EHD)ポンプの特性に及ぼす注入電荷と解離電荷の影響を明らかにするとともに,両電荷のシナジー効果により,電極形状によっては比較的大きな圧力が生成されることを明らかにした.また,EHDポンプ特性に及ぼす作動液体の温度の影響を明らかにし,熱輸送デバイス用途に適した作動液体の選定に際し有益な情報を提供できた.

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  4. ループヒートパイプ蒸発器内マイクロ濡れ挙動の解明

    研究課題/研究課題番号:15H06287  2015年8月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    西川原 理仁

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    本研究では、ループヒートパイプ(LHP)の蒸発器最適設計理論構築のため、蒸発器内部流れを観察し、ケース-ウィック-グルーブの三相界線におけるメニスカスを考慮した解析モデル構築し、ウィックの最適形状理論を構築した。石英ガラス管を用いた可視化蒸発器によって、LHP動作中においても三相界線にメニスカスが存在し、定常状態においてもメニスカスは10-400 μmの範囲で振動することが観察された。構築した解析モデルによって、メニスカスを考慮すると熱伝達率が80%増加することが分かった。最適形状理論およびLHP実験によって、ある三相界線長さにおいて蒸発器熱伝達率が極大となることが示された。

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産業財産権 4

  1. 冷却装置および電気分解装置

    西川原理仁

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    出願人:名古屋大学

    出願番号:特願2024-148582  出願日:2024年8月

    出願国:国内  

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  2. ループヒートパイプ及び放熱量の制御方法

    西川原理仁, 宮北健

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    出願人:豊橋技術科学大学

    出願番号:特願2022-174750  出願日:2022年10月

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  3. 蒸発器の製造方法

    西川原 理仁, 大谷 浩輔, 上田 洋佑

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    出願人:国立大学法人豊橋技術科学大学

    出願番号:特願2017-213741  出願日:2017年11月

    公開番号:特開2019-086198  公開日:2019年6月

    J-GLOBAL

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  4. 熱交換器および電子機器

    西川原 理仁, 長野 方星

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    出願人:長野 方星

    出願番号:特願2012-195748  出願日:2012年9月

    公開番号:特開2014-052110  公開日:2014年3月

    J-GLOBAL

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メディア報道 1

  1. プレスリリース インターネットメディア

    名古屋大学  名古屋大学 研究成果発信サイト  2024年6月

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    執筆者:本人 

    その他マイナビニュースなど
    https://news.mynavi.jp/techplus/article/20240612-2964489/

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