| 研究課題/領域番号 |
16K06106
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
鹿野 一郎 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10282245)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 沸騰熱伝達 / 限界熱流束 / マイクロチャネル / 電気流体力学 |
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| 研究実績の概要 |
電子機器の発達により高発熱電子機器の冷却が問題になっている。例えば、レーザダイオードを使った業務用プロジェクターの冷却には、省スペース・静音性を考慮して水冷方式が採用されている。最近、プロジェクションマッピングなどの新しい使い方により、高輝度なプロジェクターの需要が高まっており、さらに性能の良い冷却装置が求められている。そこで、本研究では水冷式よりもさらに冷却能力の高い沸騰熱伝達を利用した強制対流式マイクロ熱交換器に関する研究を行った。沸騰熱伝達を促進するために、沸騰面上の蒸気泡を強制的に排除できるマイクロスリット電極を提案した。マイクロスリット電極は、沸騰面から600μmの高さに設置した。初めに、電極に設けたスリット幅を700μm～1300μmの間で変化させ、スリット幅の変化が及ぼす熱伝達性能の影響を調べた。次に、電界印加(0～-5kV/mm)による沸騰熱伝達促進について調べた。最後に、マイクロスリットチャネルに流入させる液温（30℃～50℃）と流量（40ml/min～80ml/min）を変化させた場合の限界熱流束について調べた。その結果、以下の結果が得られた。
①電界を印加しない場合で、流入液温を30℃、流量を40ml/minとしてスリット幅を変化させる実験を行った。スリット幅が1000μm以上であれば熱伝達性能が低下しないことを明らかにした。
②次に、スリット幅を1000μmに固定し、電界-5kV/mmを印加することにより、熱伝達率が大きく向上し、電界を印加しない場合より３倍高い値を示した。
③さらに、流入液温を高くすると、熱伝達率が高くなることを明らかにした。
④最後に、流入液温が30℃のとき、流量を変化した場合の影響を調べた。流量が多くなると熱伝達率が高くなることを明らかにした。
以上の結果は、国内会議１件、査読付き国際会議１件、査読付き論文１編で報告された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
実験装置の構築及び実験が順調に進み、研究実績の概要で報告した熱伝達促進に及ぼすスリット幅、電界、流入液温及び流量の影響を調べることに加え、伝熱面上にダイヤモンド電着を設けた場合の影響についても計画を前倒して予備実験を行った。ダイヤモンド電着による熱伝達促進効果が期待でき、これから詳細に実験を行う予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２８年度の研究結果から新たな課題が２点浮上した。１点目は、さらに熱伝達性能を向上させる構造を提案すること。２点目は、最大熱伝達率を達成する伝熱面温度は７５℃であり、さらに伝熱面温度を下げるための手法を考えることである。その課題を解決する対応策として、交付申請書に記載した計画を可能な限り前倒しで行い、新たな課題の解決策が提案できるように予備実験を行う予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
支出金額にわずかな端数が生じ、1,315円の次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
計画的に次年度に使用する予定である。
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