Utaka Lab
Yoshio UTAKA
   宇高 義郎 Yoshio UTAKA
職   名:教授
研究組織:大学院工学研究院
       システムの創生部門/システムのデザイン分野
教育組織:大学院工学府
       システム統合工学専攻/機械システム工学コース
学部組織:工学部生産工学科
担当講義:<大学院>相変化伝熱論(前期),
        相変化伝熱特論(後期)
       <学  部>熱力学T,熱移動論,力学演習T
       <第二部>熱移動論
専   門:熱工学,伝熱工学,相変化伝熱
連絡先  :E-mail
宇高研究室ホームページ
関連リンク
● 研究テーマと概要 ●
エネルギーの有効利用、地球環境問題などに重要な高効率エネルギー変換、熱エネルギーの有効利用の基礎となる、物質の相変化(蒸気の凝縮、液体の沸騰、液相の凝固、固相の溶融)を伴う熱移動現象に関する研究を行っている。一般に、蒸気の凝縮・液体の沸騰など気液相変化現象は、熱伝達が非常に良好かつ質量あたりの移動熱量が極めて大きいことから、高効率な熱交換に、また固液相変化現象は熱エネルギーの貯蔵などの広い範囲で利用される。研究室では、気液相変化あるいは固液相変化をともなう熱伝達を対象とし、現象の機構あるいは熱伝達特性の解明を基礎として、機器性能の向上、新デバイス考案等を追究する。具体的なテーマは以下の通り。

1. 気液相変化
 ・ 燃料電池改質器に用いるマイクロチャネル式蒸気発生器における熱伝達の機構・特性解明とコンパクト蒸気発生器の開発
 ・ 赤外レーザーの消光性質を利用する凝縮液膜暑さと凝縮状態の非定常同時観測
 ・ 各沸騰家庭におけるマイクロレイヤーの観測による構造解明と熱伝達機構
 ・ 極細管外面の表面張力不安定現象と高効率熱交換

2. 固液相変化
 ・ 水和物を利用する高性能冷熱蓄熱

3. 燃料電池
 ・ 固体高分子型燃料電池スタック内ガス拡散層における酸素拡散特性の測定
 ・ 燃料電池スタック内ガス拡散層における液水挙動の解明による湿分制御

Marangoni Condensation
for water and ethanol vapor mixture
Vapor growth process in micro-channel of thin gap

● 主な公表論文 ●
(1)大徳忠史、宇高義郎、水和物スラリー生成のための固体面付着固相の剥離特性、日本機械学会論文集(B編)、73巻726号, (2006) pp.594〜600.
(2)Tasaki, Y. and Utaka, Y., Effects of Surface Properties and Gap Sizes on Boiling Heat Transfer Characteristics in a Micro-Channel Vapor Generator, J. Enhance Heat Transfer, Vol.13, Issue 3 (2006) pp.245-260.
(3)王世学、宇高義郎、田崎豊、微細多孔質板を用いる直接湿分回収に関する基礎研究(流体の熱的条件と装置の幾何学的条件の影響)、日本機械学会論文集(B編)、72巻714号, (2006) pp.390〜396.
(4)Wang, S. and Utaka, Y., An Experimental Study on the Effect of Non Condensable Gas for Solutal Marangoni Condensation Heat Transfer, Experimental Heat Transfer, Vol. 18, No. 2 (2005) pp.61-79.
(5)宇高義郎、田崎豊、奥田修平、レーザー消光法によるマイクロチャネル沸騰系における薄液膜挙動の観測、日本機械学会論文集(B編)、71巻704号, (2005) pp.1133〜1139.
(6)Utaka, Y. and Wang, S., Characteristic curves and the promotion effect of ethanol addition on steam condensation heat transfer, Int. J. Heat Mass Transfer, Vol.47, No.21 (2004) pp.4507-4516.

The researches on the heat transfer of high performance are very important to improve the system of the energy conversion, the thermal energy utilization and the energy storage. These fields of engineering have much contribution to the global energy problems and the preservation of global environment. The heat transfer phenomena with phase change between vapor and liquid and also between solid and liquid exhibit high thermal conductance. Moreover, the high density of thermal energy transport can be realized by utilizing the latent heat transfer. The mechanisms and characteristics of phase change heat transfer phenomena as show below are studied in our laboratory.

(1)Condensation
 ・Marangoni condensation that exhibits excellent thermal performance and appears in the so-called positive  system for vapor mixtures.
 ・Condensation on the outer surface of thin tubes with instability due to the surface tension of condensate.
(2)Boiling
 ・Boiling Heat Transfer Characteristics in a Micro-Channel Vapor Generator
 ・Measurement of micro-layer thickness in nucleate boiling applying laser extinction method
(3)Solidification
 ・High performance cold heat storage using TBAB clathrate hydrate as a phase change material
(4)Fuel cell
 ・Diffusion characteristics of oxygen through gas diffusion layer in PEFC stack
 ・The control of saturation rate and distribution of water and vapor in GDL

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