非線形溶液の衝突流沸騰を応用した微小領域冷却技術

• 研究課題/領域番号: 21560225
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 小野 直樹 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (20407224)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: マイクロ・ナノスケール伝熱 / 流動沸騰 / 衝突流 / 表面張力 / ミニチャンネル / マランゴニ対流 / 冷却

研究概要

温度を上昇させると表面張力の値がある温度以上では上昇するという特異な高級アルコール水溶液(非線形溶液と呼ぶ)をミニチャンネル内の衝突流に用い、沸騰を伴う流動様式での微小領域の冷却技術に関する研究を行った。その結果、衝突流様式にしただけで直線流様式より1～2割ほど熱流束が高くなり、また非線形溶液を用いることでドライアウト時の熱流束(限界熱流束)は樹脂製T字流路(1辺3mmの矩形ミニチャンネル)の場合は純水と比べて2倍～2.4倍に増加した。非線形溶液の一定の効果が確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Measurement of Temperature Dependence of Surface Tension of Alcohol Aqueous Solutions by Maximum Bubble Pressure Method (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Ono, T. Kaneko, S. Nishiguchi and M. Shoji
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology(JSME) 巻: Vol.4, No.2 ページ: 284-293
  • NAID: 130000134270
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Temperature Dependence of Surface Tension of Alcohol Aqueous Solutions by Maximum Bubble Pressure Method (2009)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ono
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Technology 4 ページ: 284-293
  • NAID: 130000134270
  • 査読あり
• [学会発表] Dryout of Boiling with Impinging Flow in T-shaped Mini Channel with High-carbon Alcohol Aqueous Solutions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kumagai, Minoru Otsuka, Keigo Yonemura, Naoki Ono
  • 学会等名: Eighth International Conference on Flow Dynamics (Nov.9-11, 2011, Sendai, Japan)
  • 発表場所: ホテルメトロポリタン仙台(査読なし)
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] 気泡周りにおけるアルコール水溶液のマランゴニ対流の観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 河合健太朗、江田佑樹、新井里枝、小野直樹
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2011
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] 高級アルコール水溶液を用いた樹脂製微細流路内の衝突流沸騰 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上野智弘、遠原晃一、大塚秀一、小野直樹
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2011年(2011年10月29日～30日)
  • 発表場所: 静岡大学(浜松キャンパス)(査読なし)
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] 気泡周りにおけるアルコール水溶液のマランゴニ対流の観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 河合健太朗、江田佑樹、新井里枝、小野直樹
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2011年(2011年10月29日～30日)
  • 発表場所: 静岡大学(浜松キャンパス)(査読なし)
  • 年月日: 2011-10-29
• [学会発表] Dryout of Boiling with Impinging Flow in T-shaped Mini Channel with High-carbon Alcohol Aqueous Solutions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kumagai, Minoru Otsuka, Keigo Yonemura and Naoki Ono
  • 学会等名: Eighth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Hotel Metropolitan Sendai, Japan
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] Application of butanol aqueous solution to boiling with impinging flow in mini channel (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi Obara, Tomohiro Ueno, Yasuhiro Nomura and Naoki Ono
  • 学会等名: Fourth International Conference on Heat Transfer and Fluid Flow in Microscale
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2011-09-04
• [学会発表] 温度勾配下の気泡周りに生ずるアルコール水溶液のマランゴニ対流の観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 江田佑樹、河合健太朗、小野直樹
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2011(2011年8月6日～8日、京都)
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学(松ヶ崎キャンパス)(査読なし)
  • 年月日: 2011-08-06
• [学会発表] 高級アルコール水溶液を用いた微細T字ガラス管内の衝突流沸騰におけるドライアウト特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚実、濱岡敦、熊谷雄貴、國末一志、小野直樹
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] 高級アルコール水溶液を用いた微細T字ガラス管内の衝突流沸騰におけるドライアウト特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚実、濱岡敦、熊谷雄貴、國末一志、小野直樹
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム(2011年6月1日～3日)
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター(査読なし)
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] Observation of Marangoni Flow near The Artificial Air Bubble on Heated Surface in Using Alcohol Aqueous Solution (2010)
  • 著者名/発表者名: 江田祐樹, 河合健太朗, 小野直樹
  • 学会等名: Seventh International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 非線形ブタノール水溶液のミニチャンネル内衝突流沸騰への適用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠原晃一、上野智弘、野村泰裕、小野直樹
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2010
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 非線形ブタノール水溶液のミニチャンネル内衝突流沸騰への適用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 遠原晃一, 上野智弘, 野村泰裕, 小野直樹
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2010年
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 高級アルコール水溶液を用いたT字微細ガラス管内の衝突流沸騰の伝熱特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 濱岡敦, 大塚実, 国松一志, 熊谷雄貴, 小野直樹
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2010年
  • 発表場所: 長岡技術科学大学
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] 微細ガラス管を用いた高級アルコール水溶液の衝突流沸騰現象 (2010)
  • 著者名/発表者名: 濱岡敦, 江田祐樹, 大塚実, 宇野弘太郎, 小野直樹
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Fluid motion and heat transfer of boiling with impinging flow in a mini-tube with nonlinear thermocapillary solutions (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ono, Atsushi Hamaoka and Yuta Otsubo
  • 学会等名: The 14th International Heat Transfer Conference(IHTC-14)
  • 発表場所: Omni Shoreham Hotel(Washington DC, USA
  • 年月日: 2010-08-11
• [学会発表] Fluid motion and heat transfer of boiling with impinging flow in a mini-tube with nonlinear thermocapillary solutions (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野直樹, 濱岡敦, 大坪雄太
  • 学会等名: The 14th International Heat Transfer Conference(IHTC-14)
  • 発表場所: Omni Shoreham Hotel (Washington DC, USA)
  • 年月日: 2010-08-11
• [学会発表] 非線形ブタノール水溶液のミニチャンネル内衝突流沸騰への適用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野直樹、大坪雄太、大曲啓明、遠原晃一
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] Observation of Marangoni Flow near The Artificial Air Bubble on Heated Surface in Using Alcohol Aqueous Solution (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuki Eda, Kentaro Kawai and Naoki Ono
  • 学会等名: Seventh International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai International Hotel, Japan
  • 年月日: 2010-01-03
• [学会発表] ミニチャンネル内の衝突流における流動沸騰現象の観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小野直樹
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] 非線形溶液の局所加熱時の微細管内流動沸騰現象 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小野直樹
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム(日本伝熱学会)
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都市)
  • 年月日: 2009-06-03
• [学会発表] 非線形溶液の局所加熱時の微細管内流動沸騰現象 (2009)
  • 著者名/発表者名: 金子高広、小野直樹、西口昇太朗、庄司正弘
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2009-06-02
• [図書] Book title : "Evaporation, Condensation and Heat transfer(ISBN978-953-307-583-9)" Chapter title : High-Carbon Alcohol Aqueous Solutions and Their Application to Flow Boiling in Various Mini-Tube Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ono, Atsushi Hamaoka, Yuki Eda and Koichi Obara
  • 出版者: InTech(online publishing)
• [図書] Book title : "Evaporation, Condensation and Heat transfer (ISBN 978-953-307-583-9)", Chapter title : "High-Carbon Alcohol Aqueous Solutions and Their Application to Flow Boiling in Various Mini-Tube Systems" (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ono, Atsushi Hamaoka, Yuki Eda, Koichi Obara
  • 出版者: Intech(online publishing)(査読あり)
• [備考] ホームページ(研究室のサイト)
  • URL: http://www.meo.shibaura-it.ac.jp/lab_ono.html
• [備考]
  • URL: http://www.meo.shibaura-it.ac.jp/ono/research.html
• [備考]
  • URL: http://www.meo.shibaura-it.ac.jp/ono/research.html
• [備考]
  • URL: http://www.meo.shibaura-it.ac.jp/ono/research.html