| 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 | マイクロチャネル / 三相界面 / 蒸発 / 高熱流束 / 毛細管力 / 電気毛管力 / 徐熱デバイス / 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 / 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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| 研究成果の概要 |
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。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．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
きわめて高い徐熱流束の実現が可能な気固液三相界面近傍の熱流束を利用した排熱デバイスの実現の第一ステップとして，電気毛管力によるマイクロチャネル内液体の駆動を実験および数値解析により実証した．電気流体力学を利用した排熱デバイスの実現に一歩近づいた．本成果は電動化自動車および航空機に搭載されるパワーデバイスの冷却システムの小型化に貢献し，ひいては自動車や航空機のCO2排出抑制に寄与するものである．
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