報告書番号

L09008

タイトル（和文）

高密度多点電極法による液膜厚さ計測技術の開発

タイトル（英文）

Development of Liquid Film Thickness Measurement Technique by High-density

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

液膜厚さを高い時間および空間分解能で計測するために高密度多点電極法を提案し、多層プリント基板製造技術を応用して高密度多点電極センサを開発した。
開発した電極センサは、計測点である16×32対の電極1024個を48本という極めて少ない信号線によって構成している。計測点は2mm以下の狭い間隔で格子状に配列し、電極間の導電率から液膜厚さを高い時間分解能で測定できる。0.2mm以下の薄いフレキシブル基板のため、燃料被覆管を模擬した円筒形状などの曲面形状に適用可能である。
電極センサの応答特性を評価するため、電極対に電圧を印加して電気化学応答特性を評価した結果、電極表面に電気二重層が形成されることを確認した。しかしながら、その応答速度は極めて速く、毎秒1,000断面の計測が十分可能であることがわかった。
本手法の異なる構造体系への適用性を検証するため、平板表面ならびに円筒表面の液膜計測を実施した。平板体系の場合、厚さ約1mmの水面に直径4 mmの水滴が衝突する液膜変動を計測した。衝突した液滴によりクレーター状に中心部液膜が薄くなり、その後液膜厚さが回復する様相が再現することができた。円筒体系の場合、円筒表面に水ジェットが衝突し、円筒が液膜に覆われる様相を計測した。水の供給による濡れの開始や濡れ領域の拡大が再現することができた。

概要 （英文）

High-density multipoint electrode method was developed in order to measure a liquid film thickness on a curved surface. The high-density multipoint electrode method is the technique of the ability to measure space distribution of liquid film thickness based on the measurement principle of the conductance method. Applying the manufacturing technology of multilayer PCB, the high-density multipoint electrode sensor was designed and developed, which arranged the electrode pair in a reticular pattern at the very narrow interval. In order to measure a lot of electrode pairs with a high time resolution, signal-processing method used by the wire mesh sensor measurement system was applied. In order to evaluate an electrochemical response, a voltage is applied to an electrode pair. However a electric double layer was formed on the electrode, the speed of response was very quick, and measurement speed of maximum 1000 slice/s is applicable. In order to verify the validity of this technique for variation of liquid film thickness on flat surface, the experiment which measures the liquid film thickness at a water droplet falling was conducted. The phenomenon which the droplet 4 mm in diameter collided against the liquid film 1mm in thickness was measured by high-speed digital video camera and a flat type electrode sensor. A qualitative change of the liquid film thickness at droplet collision could be measured with high time and spatial resolution. Moreover, a cylindrical electrode sensor was developed in order to apply the fuel bundle geometry. The phenomenon which the water jet 3 mm in diameter collided against the cylinder 12mm in diameter was measured by high-speed digital video camera and a cylindrical electrode sensor. A wetting behavior on the cylinder surface at water jet collision could be measured within 30mm in length of axial direction.

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