| 研究課題/領域番号 |
06452185
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
土方 邦夫 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016582)
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| 研究分担者 |
鈴木 祐二 東京工業大学, 工学部, 助手 (20242274)
中別府 修 東京工業大学, 工学部, 助手 (50227873)
長崎 孝夫 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (30155923)
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| 研究期間 (年度) |
1994 – 1995
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| 研究課題ステータス |
完了 (1995年度)
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| 配分額 *注記 |
6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
1995年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
1994年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
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| キーワード | 電子機器冷却 / 複合伝熱 / 沸騰伝熱 / 微小発熱素子 / ポイントコンタクト熱起電力 / 熱伝導・沸騰複合伝熱 / 微小温度計測 |
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| 研究概要 |
多重積層電子素子の冷却において重要となる基板内の微小発熱素子からのミクロスケール熱移動と沸騰伝熱による除熱促進につき実験的・理論的研究を行った。理論解析として素子近傍のミクロスケール伝熱とマクロスケールで生じる対流冷却を扱うため領域分割法を用い、さらに周期加熱を扱うため基礎式をフーリエ変換して解く方法を用いることにより、基板内熱伝導と対流冷却が連成した非定常問題を広範囲の幾何学的条件および冷却条件について数値的に解いた。その結果より発熱周波数、基板・素子寸法等の条件と素子温度上昇の関係について無次元整理を行い、素子温度上昇を支配する伝熱機構の遷移を無次元パラメータのマップ上に示すととも、マップ上の部分領域について簡易予測法が成立することを示した。さらに沸騰伝熱による除熱促進を図るためプール沸騰および微細流路による強制対流沸騰実験を行った。その結果、基板内に離散的に存在する微細発熱素子からの沸騰では、素子温度は基板熱伝導の影響を強く受けること、気泡の生成・離脱に伴い素子温度が変動することなど従来の連続加熱面とは伝熱挙動が異なることを示すとともに、素子の大きさ,個数,間隔などの影響を明らかにした。さらにミクロンオーダーの微細構造内の温度測定法としてポイントコンタクト熱起電力に注目し、表面酸化膜がある場合には電子トンネル効果によって、また酸化膜がない場合には点接触に固有の非平衡効果によって熱起電力が生じることを理論解析により示すとともに、これらの解析により測定結果がよく説明できることを示した。
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