電気絶縁性液体に電界を印加した場合の沸騰熱伝達促進に関する研究

• 研究課題/領域番号: 25420146
• 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: 山形大学
• 研究代表者: 鹿野 一郎 山形大学, 理工学研究科, 准教授 (10282245)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 熱交換器 / 沸騰熱伝達 / 伝熱促進 / 限界熱流束 / 静電圧力 / 微細構造化 / 熱伝達促進 / 表面微細構造 / 電気流体力学

研究成果の概要

電気絶縁性液体によるプール沸騰飽和沸騰を対象として，①電界印加による沸騰熱伝達促進，②伝熱面微細構造化による沸騰熱伝達促進，③前記①②の相乗効果による沸騰熱伝達促進を実験的，解析的に明らかにした．電界を印加した場合の限界熱流束（CHF）は，自然対流沸騰熱伝達に対して最大で4倍の熱伝達促進効果が得られた．また，伝熱面微細構造化によってCHF発生時の過熱度は最大8K低減し，CHFは40%促進することを明らかにした．さらに，電界印加と伝熱面微細構造による相乗効果によって，CHFは4.5倍の熱伝達促進効果を実現した．加えて，詳細な気泡挙動の観察により沸騰促進モデルを構築し，解析式を提案した．

研究成果

• [雑誌論文] Pool Boiling Enhancement by Electrohydrodynamic Force and Diamond Coated Surfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Kano
  • 雑誌名: ASME Journal of Heat Transfer 巻: １３７ 号: 9
  • DOI: 10.1115/1.4030217
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Electric Field Distribution Generated in a Micro-Space on Pool Boiling Heat Transfer (2014)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Kano
  • 雑誌名: Journal of Heat Transfer 巻: 136 号: 10 ページ: 1015011-9
  • DOI: 10.1115/1.4027881
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Electric Field Generated by Microsized Electrode on Pool Boiling (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Kano
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industry Applications 巻: 49(6) ページ: 2382-2387
  • DOI: 10.1109/ias.2012.6373986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Boiling Type Cooling System Using Electrohydrodynamics Effect (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Kano, Y. Higuchi, and T. Chika
  • 雑誌名: Journal of Heat Transfer 巻: 135 号: 9 ページ: 0913011-8
  • DOI: 10.1115/1.4024390
  • 査読あり
• [学会発表] Experimental Verification of Analytical Prediction of Pool Boiling CHF Incorporating the Effects of EHD and Contact Angle (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Kano, Takahiro Sato, and Naoki Okamoto
  • 学会等名: InterPACK2015 & ICNMM2015
  • 発表場所: The Fairmont San Francisco Hotel (アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会
• [学会発表] 静電圧力効果と接触角変化による沸騰熱伝達の促進 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡本直樹, 佐藤貴仁 鹿野一郎
  • 学会等名: 第52回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2015-06-03
• [学会発表] Pool Boiling Enhanced by Electric Field Distribution in Micro-Sized Space (2014)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Kano
  • 学会等名: 4th Micro and Nano Flows Conference
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 沸騰熱伝達における伝熱面性状とEHDの複合効果について (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤貴仁，鹿野一郎
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: アクトシティ浜松・コングレスセンター(静岡県浜松市)
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [学会発表] Compound effect of EHD Force and Micro-Structures Surface Coated with Diamond Particles on Pool Boiling (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Kano
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2013 4th International Conference on Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer
  • 発表場所: The University of Hong Kong (China)
• [学会発表] Effect of Electric Filed Distribution Generated in a Micro Space on Pool Boiling Heat Transfer (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Kano and K. Sato
  • 学会等名: 2013 IEEE IAS Annual Meeting
  • 発表場所: The Hilton Orland Lake Buena Vista (USA)
• [学会発表] Boiling Heat transfer Enhancement by Utilizing Electrohydrodynamic (EHD) Force in Micro Sized Space (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Kano
  • 学会等名: Proceedings of the ASME 2013 11th International Conference on Nano-channels, Micro-channels, and Mini-channels
  • 発表場所: Hokkaido University (Japan)