| 研究課題/領域番号 |
16K14167
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
圓山 重直 東北大学, 流体科学研究所, 名誉教授 (80173962)
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| 研究分担者 |
小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (60371142)
伊賀 由佳 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50375119)
岡島 淳之介 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70610161)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 電子機器冷却 / 超音速流 / マイクロチャネル / 空気 / 高熱流束冷却 |
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| 研究実績の概要 |
平成２９年度は、平成２８年度から継続して超音速マイクロノズルの製作および熱流束評価を行った。数値解析の実施により得られた結果を基に、最適なノズルサイズを設定した。ヒートシンク全体の構成も踏まえ、フィンピッチ、フィン厚さおよびフィン高さを決定した。特に、フィン厚さは超音速流による振動・疲労破壊を考慮し、材料強度の点からも検討した。市販の銅板を金型を用いたプレス形成方法により突起付きの平板に成形し、超音速マイクロノズルを構成する金属板とした。得られた金属板を積層し、ハンダ付によりヒートシンクを構成した。
試作した超音速マイクロヒートシンクと開発したヒーターブロックを用いて、冷却試験を行った。ヒートシンクに空気を流入させ、熱流束の計測を行った。本研究で製作した超音速マイクロノズルヒートシンクは、入口ゲージ圧0.3MPaG、入口流体温度11.1℃、流路数 14本、加熱面温度 80℃ 、加熱面面積100mm2の条件で、0.761MW/m2の熱流束を達成した。実験においては超音速マイクロヒートシンクの優位性を示すため、同様な製法で突起部が無いストレートフィンヒートシンクも作製し、比較した。実験条件の補正なども考慮し、比較した結果、超音速マイクロヒートシンクはストレートフィンヒートシンクよりも12～25％大きな熱流束を示すことが明らかになり、超音速マイクロノズルの効果が明らかになった。その一方で、数値解析の予測値よりも熱流束が小さいことについて、ノズルの突起部の転写が不十分であることが考えられる。金型をより硬い材料で製作するのが考えられるが、一般に材料の硬度が増すほど、今回のようなマイクロメートルオーダーの微細な加工は難しくなるため、量産を踏まえたプレス加工以外のバンプ転写法を考案する必要がある。
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