2011 Fiscal Year Research-status Report
気泡微細化沸騰の発生機構の解明および高熱流束沸騰冷却への応用
| Project/Area Number |
23560246
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science, Yamaguchi |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 康一 山口東京理科大学, 工学部, 教授 (10089378)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
|
| Keywords | サブクール沸騰 / 気泡微細化沸騰 / 限界熱流束 / 気液界面の不安定 / 音響振動 / パワーエレクトロニクス / 高熱流束沸騰冷却 / 混合媒体 |
|---|
| Research Abstract |
本研究の目的として，気泡微細化沸騰のメカニズムの解明へのアプローチと研究成果の応用として提案してきた「高熱流束沸騰冷却デバイスモデル」の実用化研究の一環として，「混合媒体のサブクール沸騰特性」および「加圧条件下におけるサブクール沸騰特性」に関するデータを集積することにある．前者は，サブクールプール沸騰において伝熱面上に成長した合体気泡に超音波（20kHz）を照射し，サブクール度が20Kで大きな気泡微細化沸騰促進効果が確認された．このことは，静止サブクール水中に円形ノズルから放出された蒸気泡の気液界面不安定から気泡崩壊まで観察した上野らの研究結果と一致する（Ueno,I. & Arima M., Intl. J. Microgravity Research and Applications, Vol.XIX/3-4, pp128-129,2007）．この結果から，気泡微細化沸騰のメカニズムの推定に関し，「第48回日本伝熱シンポジウム」および「ISTP-22, Proc. 22nd Intl .Symp.on Transport Phenomena, CD-ROM istp22-106, November 2011」で発表した． 今年度は，新たに水中で音響振動を与え，周波数および強度の，沸騰気泡の気液界面への影響について試験を試みる．試験装置の設計製作はほぼ最終段階にある．後者は，高 熱流束沸騰冷却が車載用インバータの冷却に用いられる場合，「不凍液など混合媒体の使用」および「加圧状態での冷却システムの使用」が考えられるため，「系圧力がサブクール沸騰に及ぼす影響」および水以外の媒体，すなわち粘性，表面張力など物性値の異なる例えば「エチレングリコール水溶液の気泡微細化を伴うサブクール沸騰」の試験データを採取する． 現在，装置の製作がほぼ最終段階にある．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
気泡微細化沸騰の応用として，加圧特性および混合媒体の沸騰試験のための装置設計及び製作はほぼ完了し，現在細部調整中．ただし，マイクロチャンネルの沸騰特性に関しては，装置設計中であるので，平成23年度の達成度は60%と見込む．気泡微細化沸騰のメカニズムの解明に関して，従来の実験結果を整理して発生機構の推定を行い，学会及び国際会議で発表しているが，実験装置の遅れで試験には至っていない．平成23年度の達成度は70%と見込む．何れの実験に関しても，装置設計に時間がかかり遅れ気味であり，特にマイクロチャンネル試験部に関しては，ブロック部分加熱が困難で，マイクロサイズを当初計画よりやや大きなサイズにすることも視野に入れて設計を行っている．
|
| Strategy for Future Research Activity |
応用研究；気泡微細化沸騰の加圧特性および混合媒体の沸騰試験については，装置調整を急ぎ，試験に入る．試験結果は，9月の二相流システムに関する国際会議（北京）及びISTP-23（Auckland, New Zeeland）で発表予定．マイクロチャンネルの気泡微細化沸騰実験に関して，伝熱ブロック加熱によるチャンネル底面加熱を実現させ，Ping Chengの行ったSiプレートにPt薄膜ヒーターを蒸着した気泡微細化沸騰特性と比較を目指す．発生機構；音響振動実験装置の最終組み立ておよび調整が終了次第，サブクール度20K付近の気液界面の不安定が発生する条件で試験を行う．混合媒体の気泡微細化沸騰として過去に行ったエタノール水溶液の超音波照射実験の結果と比較しながら，三相界線付近の濃度とバルク液の濃度差による影響が見出すことを目指す．
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
現在のところ設備備品購入の計画はなく，試験体製作費，熱電対および試薬（試験媒体）等の消耗品，国内学会および国際会議出席の旅費，アルバイト賃等，当初計画に従って使用する計画である．
|
