2020 Fiscal Year Research-status Report
ヒートパイプ機構形成による高熱伝導性プラスチック薄板の開発と設計学理の構築
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19K04242
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
小糸 康志 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (70347003)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ヒートパイプ / 自励振動 / 伝熱促進 / プラスチックシート / 3Dプリンター / HFE |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的のプラスチック薄板の薄型化，ならびに，加熱部と冷却部におけるヒートパイプ流路壁の熱抵抗の低減を図るため，薄いプラスチックシート上に自励振動式ヒートパイプを形成した．具体的には，厚さが0.21mmのABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene）シート，厚さが0.12mm，0.25mmのPC（Polycarbonate）シート上に3Dプリンターを用いてヒートパイプの蛇行流路を形成した．3Dプリンターの素材には半透明のABSフィラメントを，ヒートパイプの作動液にはHFE（HydroFluoroEther）7100を用いた．
プラスチック薄板の各プロトタイプについて，初年度と同様に，一端を加熱ヒーターにより加熱，他端を冷却ジャケットにより冷却し，蒸発部，断熱部，凝縮部の温度を熱電対で測定して，プロトタイプの有効熱伝導率と最大熱輸送量を評価した．また，半透明のABSフィラメントを使用しているため，ヒートパイプ内の撮影も行い，自励振動現象の解析も行った．ABSシートを用いた場合，ヒートパイプの流路形成時にシートが流路内側に変形する現象がみられた．これにより，ヒートパイプの流路が狭くなり，さらに，加熱ヒーターおよび冷却ジャケットとの接触熱抵抗が大きくなったため，有効熱伝導率ならびに最大熱輸送量の増加量は限定的であったが，PCシートを用いた場合はその影響はほとんど無く，0.12mmのシートの場合，最大で432W/(m・K)の有効熱伝導率，16.8Wの最大熱輸送量を得た．最大熱輸送量については初年度の実験結果の1.87倍である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
プラスチックシート上に自励振動式ヒートパイプを形成することができたこと，実験により初年度のプロトタイプの1.87倍の最大熱輸送量が得られたことから，本研究の目的に照らし，「おおむね順調に進展している」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの実験結果を踏まえ，ヒートパイプの流路設計と使用条件を変化させた実験を追加実施し，高速度ビデオカメラで撮影した映像の解析も行って，ヒートパイプの薄型化の影響を整理する．また，自励振動現象が生じる最小の流路サイズを調べ，薄型化によるヒートパイプの作動限界も明らかにする．以上をまとめ，自励振動式ヒートパイプの設計学理を構築する．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は，本研究に必要な消耗品を絞り込むことにより生じたものである．本使用額は次年度の消耗品費に充てる計画である．
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