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2022 年度 実績報告書

ナノ構造を用いた伝熱面ぬれ性デザインによる気泡微細化沸騰の制御及び促進技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K14912
研究機関山陽小野田市立山口東京理科大学

研究代表者

海野 徳幸  山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 准教授 (70721356)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード冷却技術 / 気泡微細化沸騰 / サブクールプール沸騰
研究実績の概要

前年までの研究によって、気泡微細化沸騰(MEB)の発現促進には表面ナノ構造の形成による伝熱面ぬれ性デザインが有効であることを示していた。しかし、表面ナノ構造がMEBによってどのような影響を受けるか、また、MEB発現特性がこれまでのMEB実験で使用されてきた無酸素銅面と比べてどのように違うかが分かっていなかった。そこで、本年は表面ナノ構造をもつ黒クロムめっき膜をコーティングした無酸素銅面上のMEB発現特性を詳細に調べた。その結果、大気圧下において純水を使った場合、サブクール度が低いほどMEB遷移直後の伝熱面温度が高くなる傾向にあることを明らかにした。また、複数回のMEB実験ののちに表面を観察した結果、表面ナノ構造は壊れていないことも確認した。超長期的な耐久性は明らかにできていないが、本研究上に必要十分な耐久性は確認できた。
また、純水を使った場合、減圧環境においてもMEBに遷移することをこれまでの研究成果によって明らかにしてきた。しかし、無酸素銅を伝熱面に使用する場合、減圧下においてMEBに遷移せず膜沸騰になる場合も観測されていた。この影響を詳細に調べるため、初期の減圧圧力をコントロールする実験を行った。100mL以下の超小型プール内の冷却器構造を最適化し、昨年よりもサブクール度を幅広く変化させることができる実験系を新たに構築した。その結果、減圧環境下においてMEBに遷移するサブクール度を明らかにした。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Effects of surface properties on wall superheat at the onset of microbubble emission boiling2022

    • 著者名/発表者名
      Unno Noriyuki、Noma Ryotaro、Yuki Kazuhisa、Satake Shin-ichi、Suzuki Koichi
    • 雑誌名

      International Journal of Multiphase Flow

      巻: 155 ページ: 104196~104196

    • DOI

      10.1016/j.ijmultiphaseflow.2022.104196

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Subcooled boiling in a liquid chamber for high heat flux cooling2022

    • 著者名/発表者名
      Murabe Kodai、Unno Noriyuki、Yuki Kazuhisa、Suzuki Koichi
    • 雑誌名

      Proc. of 2022 International Conference on Electronics Packaging (ICEP2022)

      巻: - ページ: 101-102

    • DOI

      10.23919/ICEP55381.2022.9795426

  • [学会発表] Subcooled boiling in a liquid chamber for high heat flux cooling2022

    • 著者名/発表者名
      Kodai Murabe, Noriyuki Unno, Kazuhisa Yuki, Koichi Suzuki
    • 学会等名
      2022 International Conference on Electronics Packaging (ICEP2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] 冷却器構造がリキッドチャンバーのサブクール度に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      村部 晃大, 海野 德幸, 結城 和久, 鈴木 康一
    • 学会等名
      日本機械学会 熱工学コンファレンス2022
  • [学会発表] 気泡微細化沸騰促進のための表面コーティング技術2022

    • 著者名/発表者名
      野間 遼太郎, 海野 德幸, 結城 和久, 佐竹 信一, 鈴木 康一
    • 学会等名
      第59回 日本伝熱シンポジウム

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公開日: 2023-12-25  

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