矩形断面マイクロチャネル内の気液二相流に及ぼす壁面濡れ性の影響

摘要

近年，MEMS技術を用いたマイクロリアクタやマイクロフルイディクスは様々な工業分野に応用が広がっており，その設計や高性能化のためにはデバイスを構成するマイクロチャネル内の流れを理解し制御する技術が重要となる．チャネル内の流れが気液二相の場合，その流動は流体の物性に加えて壁面の濡れ性の影響を強く受けると考えられる．しかし，壁面の濡れ性がマイクロチャネル内の気液二相流に及ぼす影響について明らかにした研究は，あまり多くないようである(1)-(4)．とくにチャネルの壁面毎に濡れ性を変化させた場合については，燃料電池のセパレータに関する研究が見られるものの(5)，圧力損失やボイド率などの詳細な流動特性については不明の点が多いように見受けられる．そこで本研究では，矩形断面をもつマイクロチャネルの全壁面を撥水処理した場合と１壁面を撥水処理および3壁面を親水処理した場合について，内部を流れる空気－水二相流の流動観察を行うとともにボイド率と圧力損失の測定を行い，壁面の濡れ性の違いが流動特性に及ぼす影響を比較した．