自己湿潤水溶液の沸騰伝熱特性の研究－限界熱流束向上と冷却デバイスへの応用－

• 研究課題/領域番号: 23560245
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 庄司 正弘 神奈川大学, 工学部, 教授 (00011130)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 沸騰 / 限界熱流束 / 自己湿潤液体 / ブタノール水溶液 / 冷却デバイス / マイクロミニチャネル / 核沸騰 / サブクール沸騰 / 流動沸騰 / 急速冷却 / 伝熱促進

研究概要

高効率な微細構造冷却デバイスのための沸騰媒体として、自己湿潤液体、特にブタノール水溶液について沸騰伝熱特性を調べた。すなわち、水平加熱細線の成果を踏まえ、ミニチャネル内強制流動沸騰、プール定常及び非定常冷却の実験、伝熱メカニズムに関連した成分の選択的蒸発や、発生気泡の合体や微細化について同時並行的に研究を行い、その総合結果として、ブタノール水溶液が極めて有効な沸騰媒体であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] 沸騰の研究,機械の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 雑誌名: 養賢堂 巻: 第64巻、第10号(ISNN0368-5713) ページ: 809-815
  • 査読あり
• [雑誌論文] ブタノール水溶液の限界熱流束 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昇太郎、庄司正弘
  • 雑誌名: Thermal Science and Engineering 巻: Vol.20, No.1(ISNN0918-9963) ページ: 1-6
  • NAID: 10030401098
  • 査読あり
• [雑誌論文] 沸騰研究の50年 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 雑誌名: 日本伝熱学会誌「伝熱」 巻: 51巻、214号(ISNN1344-8692) ページ: 21-29
  • NAID: 10030387614
  • 査読あり
• [雑誌論文] 沸騰の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 雑誌名: 機械の研究（養賢堂出版） 巻: 64巻 ページ: 800-815
  • NAID: 40019447420
  • 査読あり
• [雑誌論文] ブタノール水溶液の限界熱流束 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昇太朗、庄司正弘
  • 雑誌名: Thermal Science and Technology 巻: vol.20, No.1 ページ: 1-6
  • NAID: 10030401098
  • 査読あり
• [雑誌論文] 沸騰研究の50年 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 雑誌名: 日本伝熱学会誌 巻: 31巻214号 ページ: 21-29
  • NAID: 10030387614
  • 査読あり
• [雑誌論文] ブタノール水溶液の限界熱流束 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昇太朗、庄司正弘
  • 雑誌名: 日本伝熱学会論文集(Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ） 巻: 20巻１号 ページ: 1-6
  • NAID: 10030401098
  • 査読あり
• [学会発表] 各種液体の限界熱流束に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘(他3名)
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: アクトシティ浜松コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-05-22
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰伝熱特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘(他2名)
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2013講演論文集
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2013-10-19
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰熱伝達 (2013)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 学会等名: 機械学会年次大会講演論文集
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 2013-09-09
• [学会発表] CHF on a horizontal wire (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Shoji
  • 学会等名: Pre-seminar of ICNMM2013, Bild.-1, Faculty of Eng.
  • 発表場所: Sapporo, Hokkaido University
  • 年月日: 2013-06-16
• [学会発表] 水平加熱極細線上の限界熱流束 (2013)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘(他2名)
  • 学会等名: 第50回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 仙台ウェスティンホテル
  • 年月日: 2013-05-31
• [学会発表] 水平加熱極細線CHFの細線径依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘(他1名)
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2012講演論文集
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] ブタノール水溶液を用いた加熱面の急冷における沸騰伝熱特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘(他2名)
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰挙動に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西口昇太朗(発表者)、庄司正弘
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] 対向2気泡の合体に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 諸隈崇幸(発表者)庄司正弘他1名
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰における発生気泡内蒸気成分の測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘(他3名)
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] Butanol Aqueous Solution as a Useful Liquid of Boiling–Various Aspects of Boiling- (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Shoji
  • 学会等名: Keynote paper in Proc. of ISHTEC2012: 4th International Symposium on Heat Transfer and Energy Conservation
  • 発表場所: South China University of Technology, Guangzhou China
• [学会発表] Butanol aqueous solution as a useful liquid of boiling -Various aspects of Boiling- (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Shoji and Shotaro Nishiguchi
  • 学会等名: 4th International Symposium on Heat Transfer and Energy Coservation(招待講演)
  • 発表場所: Guangzhou, China
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰形態と沸騰気泡に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西口昇太朗、庄司正弘
  • 学会等名: 第15回オーガナイズド混相流フォーラム（日本混相流学会）(招待講演)
  • 発表場所: 上松屋旅館（上田市）
• [学会発表] 気泡の合体条件に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 諸隈崇幸、庄司正弘
  • 学会等名: 第15回オーガナイズド混相流フォーラム（日本混相流学会）
  • 発表場所: 上松屋旅館（上田市）
• [学会発表] ブタノール水溶液の限界熱流束に及ぼす沸騰気泡の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西口昇太朗、庄司正弘
  • 学会等名: 熱工学カンファレンス（日本機械学会）
  • 発表場所: 静岡大学浜松キャンパス（浜松市）
• [学会発表] ブタノール水溶液の管内流動沸騰 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西口昇太朗、庄司正弘
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム（日本伝熱学会）
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山市）
• [学会発表] 高濃度ブタノール水溶液のプール沸騰伝熱特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 萩庭 惇、西口昇太朗、庄司正弘
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム（日本伝熱学会）
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター（岡山市）
• [学会発表] 水平加熱極細線上の限界熱流束
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 学会等名: 第50回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市ウェスティンホテル及トラストシティ
• [学会発表] CHF on a horizontal wire
  • 著者名/発表者名: Masahiro Shoji
  • 学会等名: Pre-seminar of ICNMM2013
  • 発表場所: 札幌市、北海道大学
  • 招待講演
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰熱伝達
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 学会等名: 機械学会年次大会
  • 発表場所: 岡山市、岡山コンベンションセンター
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰伝熱特性
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 学会等名: 機械学会熱工学コンファレンス2013
  • 発表場所: 弘前市、弘前大学工学部
• [学会発表] 各種液体の限界熱流束に関する実験的研究
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 浜松市、アクトシティ浜松コンベンションセンター
• [学会発表] 水平加熱極細線ＣＪＦの細線径依存性
  • 著者名/発表者名: 庄司正弘、佐々木斉人
  • 学会等名: 日本機械学会、熱工学コンファレンス
  • 発表場所: 熊本市熊本大学工学部黒髪キャンパス
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰挙動に関する研究
  • 著者名/発表者名: 西口昇太朗、庄司正弘
  • 学会等名: 日本伝熱学会、第49回伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山市国際会議場
• [学会発表] ブタノール水溶液を用いた加熱面の急冷における沸騰伝熱特性
  • 著者名/発表者名: 泉翔太、西口昇太朗、庄司正弘
  • 学会等名: 日本伝熱学会、第49回伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山市国際会議場
• [学会発表] 対向２気泡の合体に関する研究
  • 著者名/発表者名: 諸隈崇幸、庄司正弘、宇高義郎
  • 学会等名: 日本伝熱学会、第49回伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山市国際会議場
• [学会発表] ブタノール水溶液の沸騰における発生気泡内蒸気成分の測定
  • 著者名/発表者名: 山岸睦英、宮城裕基、西口昇太朗、庄司正弘
  • 学会等名: 日本伝熱学会、第49回伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山市国際会議場