| 研究課題/領域番号 |
21K03909
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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 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
今井 良二 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (60730223)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 高電場 / 液膜 / 電気毛管現象 / ガラス製マイクロチャネル / 透明電極 / 凝縮器 / 動的濡れ / 電気毛管現状 / マイクロチャネル / 高熱流束除熱 / 毛管力 / 静電気力 / 薄液膜蒸発 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
提案者は最低限の冷媒流量の下で薄液膜蒸発を安定的、継続的に実現するため、加熱面に設けた微細な溝（マイクロチャネル）にμmオーダーの液膜を保持し、かつそこに作用する毛細管力および静電気力（マクスウエルの応力）により蒸発により欠損した液体を補給する手法を考案した。本研究では本手法を適用した高熱流束排熱デバイスを試作し、今後の電子デバイスで要求される300W/cm2を超える除熱流束の達成を目的とする。
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| 研究実績の概要 |
１．マイクロチャネルでの毛細管力および静電気力による薄液膜蒸発の安定化手法の確立
・ガラス製マイクロチャネルと透明電極を用いたチャネル内流動挙動が可視化可能な試験体を製作した．・マイクロチャネルに対して平行および垂直に電場を印加できる装置を製作し，それぞれの電場方向における冷媒の駆動状況の観察を実施した．
・直流電場をマイクロチャネルに対して平行に作用させることにより，マイクロチャネル内の冷媒（純水）を駆動できることを確認した。・直流電場をマイクロチャネルに対し垂直に印加させることにより，マイクロチャネルと電極間の空間内の液体を駆動することができたが，マイクロチャネル内の液体の駆動には至らなかった．・マイクロチャネル内の液体に作用する慣性力，粘性力，毛細管力，重力，圧力による力，静電気力を考慮した運動方程式を立式し，電場によるマイクロチャネル内液体の駆動状況が再現できるようになった．
・上記流動解析モデルを用い，電場の大きさ，電場勾配が液体駆動特性に及ぼす影響を明らかにした．
２．マイクロチャネル高熱流束除熱デバイスの試作、性能取得試験実施
・冷却システムの主要な要素機器である凝縮器につき，マイクロチャネルに作用する毛管力により液膜を除去させる機能を持たせた．マイクロチャネルにより凝縮液膜を駆動できることを確認した．・毛細管力支配の環境として微小重力環境を考え，落下棟を用いた微小重力環境下での動的濡れ挙動を詳細に観測し，マイクロチャネルに作用する毛細管力の予測に適用できることを確認した．
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