2021 Fiscal Year Research-status Report
発熱量が変動しても温度調整できる高熱流束対応冷却システムの開発
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19K04249
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
白川 英観 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (00295122)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福江 高志 金沢工業大学, 工学部, 講師 (80647058)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 沸騰伝熱 / 脈流 / 電子機器 / 冷却技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発熱量が変動しても電子デバイスなどの温度を一定にできる高熱流束対応の冷却システムを，ベンチュリー管形状の流路が狭くなる細管部に伝熱面を配置した構造で開発することが研究目的である．
本年度は，加熱した流体でも作動および計測できるポンプや流量計で再構築した実験装置を製作し，脈流での沸騰現象の実験を行い，現象を確認した．ベンチュリー管形状の流路を持つ熱交換器において，最初に細管の後流部における伝熱特性を検討することとし，まず最初に，OpenFORMを用いた数値解析を行い，脈流によって，後流部において伝熱特性のムラが解消されることを確認した．次に，実験で確認するためのベンチュリー管形状の流路である試験部を作製し，後流部に測定用の加熱・計測装置も製作した．予備実験を行い，細管部の後流部において脈流により渦が発生し，撹拌する現象を確認し，温度変化も計測できることを確認した．
脈流の細管における沸騰現象の実験では，膜沸騰状態での観察ができるようにヒーターを含む加熱部の再設計を行い，製作した．膜沸騰状態に脈流を加えると，気泡が伝熱面より周囲的に離脱する現象を確認した．さらに，熱流束を変えた実験では，定常流よりも脈流での沸騰伝熱特性が向上した．
以上のように，ベンチュリー管型の熱交換器を開発するのに必要な基礎的な実験・解析を行った．この基礎的な実験・数値解析により多くの知見を得ることができ，実験結果及び数値解析結果の一部は学会等で発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
流体温度の制御と流体温度に耐える機器への実験装置の再設計・再製作も終わり，基礎的な実験を行うことができるようになった．膜沸騰現象を発生させるために，さらなるヒーターを含む加熱器の改良を行い，実験で膜沸騰現象を実現できた．
一方，数値解析では，OpenFORMで気液解析を試みたが，モデル設定や条件などで対応できないことが分かった．
以上のように，装置を改良をしながらの実験となってしまい，装置改良等に時間を要したため，当初予定の実験内容まで進んでいない段階である．したがって，「やや遅れている」と判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
細管部での沸騰現象の実験も行うことができる状態になっており，沸騰条件を変えた実験を行う予定である．一方，細管部の後流部における実験装置も製作できており，実験により脈流の効果を調べる予定である．
数値解析では，ベンチュリー管形状を含む流路の流れを単相で計算し，形状による効果を検討する予定である．
以上の方策で，研究を進める．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスのため，共同研究者の実験場所に行くことができず，共同実験や実験装置の改良や打ち合わせなどが遅れてしまい，物品購入や旅費を執行できなかった．以上のように，持ち越しとなった次年度使用額は，実験装置改良などの材料費等で使用し，研究をすすめる計画である．
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