| 研究課題/領域番号 |
19K04249
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 富山高等専門学校 |
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研究代表者 |
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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| 研究分担者 |
福江 高志 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (80647058)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 沸騰伝熱 / 脈流 / 電子機器 / 冷却技術 / 冷却システム / 高熱流束 / 発熱変動 / 相変化熱伝達 / 電子部品 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
発熱量が変動しても電子デバイスなどの温度を一定に維持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の実現を目指し開発を行う．本冷却システムを開発するために，細管部の沸騰現象に及ぼす管内流速の影響，特に，流速変化に伴い沸点や熱流束がどのように変化するかなどの沸騰曲線を実験や解析で検討する．さらに，細管部で沸騰現象が維持できるように，気泡除去を脈流により試み，脈流の気泡除去や伝熱特性に及ぼす影響を実験や解析で検討する．最後に，本冷却システムを製作し，発熱量変動でも温度を維持できるかの実験を行い，本冷却システムの可能性や性能を検討する．
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| 研究成果の概要 |
発熱量が変動しても電子デバイスの温度を一定に維持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を試みた．
細管部での核沸騰現象に脈流による気泡除去を行ったところ，気泡は脈流により除去されていることが観察された．しかし，非沸騰時では脈流によって伝熱特性は10％程度向上するのに対して，核沸騰時では効果が見られなかった．一方，広管部に流出した気泡は撹拌されるが消滅するまで至らなった．実験は水を使用し核沸騰状態で行ったが，ベンチュリー管形状や流路内の圧力などの影響が大きいことが分かった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で，細管部における流速によって，気泡の成長や離脱半径が変わることを確認できており，管部の流速制御によって沸点が変わり，伝熱面の温度を調整できる可能性が高いことが分かった．また，脈流により非沸騰時には伝熱特性が向上できることが分かった．今後，高熱流束対応の伝熱面の研究や，電子機器の高速化・小型化に伴って高熱流束に対応した液体循環型の冷却システムや，医療機器や高精度計測器などの温度がシステム性能に及ぼす機器の温度が調整できる機器の開発に活かすことができると考えられる．
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