マイクロスラッシュ利用型超高熱流束混相電子冷却システムの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360082
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 石本 淳 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (10282005)
• 連携研究者: 大平 勝秀 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30375117)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 混相流 / スラッシュ / 熱伝達 / 微粒化 / 冷媒 / 極低温 / 凝固

研究概要

従来型電子冷却システムの限界を打破するため, 本研究では, 超高熱流束冷却が可能な高機能性冷媒としてマイクロスラッシュ二相流利用型超高熱流束電子冷却システムを提案する.マイクロスラッシュ噴霧の有する超高熱流束効果に関し, PIA粒子計測・非定常冷却熱流束のデータベース化とCFD計算条件取り込みによる融合計算を用いた総合的アプローチを行った.その結果, マイクロスラッシュ噴霧は液体窒素噴霧と比較して, 1. 5倍程度の限界冷却熱流束を得ることが可能であり, 新型電子冷却法開発の基盤となる成果を得た.

研究成果

• [雑誌論文] Computational Prediction of the Effect of Micro-cavitation on an Atomization Mechanism in a Gasoline Injector Nozzle (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun ISHIMOTO, Fuminori Sato and Gaku Sato
  • 雑誌名: Trans. ASME, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power 巻: Vol.132 Issue 8
  • DOI: DOI:082801doi:10.1115/1.4000264.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Forced ventilation for sensing-based risk mitigation of leaking hydrogen in a partially open space (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Matsuura, Masami Nakano and Jun Ishimoto
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 巻: Volume 35, Issue 10 ページ: 4776-4786
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Study of Cryogenic Micro-Slush Particle Production Using a Two-Fluid Nozzle (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto
  • 雑誌名: Cryogenics, Best Paper Award 2009, Elsevier B. V. 受賞 巻: Vol.49 ページ: 39-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] 二流体ノズルによるマイクロスラッシュ粒子生成の融合計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石本淳
  • 雑誌名: 低温工学 巻: Vol.44 No.2 ページ: 68-76
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液体水素ジェット微粒化プロセスに関する融合数値予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石本淳, 大平勝秀, 岡林一木, 千歳敬子
  • 雑誌名: 低温工学 巻: Vol.44, No.7 ページ: 314-322
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Sensing-Based Adaptive Risk Mitigation of Leaking Hydrogen in a Partially Open Space (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Matsuura, Masami Nakano, Jun Ishimoto
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 巻: Vol.34, No.20 ページ: 8770-8782
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Production System of Cryogenic Micro-slush Particles Using a Two-fluid Nozzle (2008)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto
  • 雑誌名: International Communications in Heat and Mass Transfer 巻: Vol.35, Issue 10 ページ: 1235-1240
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated Numerical Prediction of Atomization Process of Liquid Hydrogen Jet (2008)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto, Katsuhide Ohira, Kazuki Okabayashi and Keiko Chitose
  • 雑誌名: Cryogenics, ScienceDirect TOP 25 Hottest Articles 18位にランクイン 巻: Vol.48 ページ: 238-247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure Drop Reduction of Slush Nitrogen in Turbulent Pipe Flows (2008)
  • 著者名/発表者名: Katsuhide Ohira, Masakazu Nozawa, Jun Ishimoto, Noriyasu Koizummi and Takanobu Kamiya
  • 雑誌名: Advances in Cryogenic Engineering 巻: Vol.53 ページ: 67-74
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat Transfer Characteristics of Slush Nitrogen in Turbulent Pipe Flows (2008)
  • 著者名/発表者名: Katsuhide Ohira, Jun Ishimoto, Masakazu Nozawa, Toshio Kura and Norifumi Takahashi
  • 雑誌名: Advances in Cryogenic Engineering 巻: Vol.53 ページ: 1141-1148
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Effect of Magnetic Field on a Microgravity Single Droplet Combustion (2008)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto, Takashi Kudo and Kozo Saito
  • 雑誌名: Heat and Mass Transfer 巻: Vol.44, No.6 ページ: 635-640
  • 査読あり
• [学会発表] Sensing-Based Smart Ventilation Control of Leakage Hydrogen Jet in a Partially Open Space (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Matsuura, Masami Nakano and Jun ISHIMOTO
  • 学会等名: 7^<th> International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: ICFD2010
  • 年月日: 20101101-03
• [学会発表] マイクロソリッドジェットによる超高熱流束冷却と新型半導体レジストはく離システムの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石本淳, 丹大輔
  • 学会等名: 第88期日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 山形大学工学部(米沢市)
  • 年月日: 20101030-31
• [学会発表] 水素噴流漏洩を伴う部分開放空間におけるセンシングに基づくリスク緩和制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松浦一雄, 中野政身, 石本淳
  • 学会等名: 第88期日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 山形大学工学部(米沢市)
  • 年月日: 20101030-31
• [学会発表] Integrated Super Computational Prediction of Liquid Droplet Impingement Erosion (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto, Shinji Akiba, Kazuhiro Tanji, Kazuo Matsuura
  • 学会等名: The Joint International Conference of the 7th Supercomputing in Nuclear Application and the 3rd Monte Carlo (SNA+ MC2010)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20101017-21
• [学会発表] The Effect of Micro-Cavitation on Interfacial Phenomena and Vortex Structure of Atomizing Flow in Gasoline Injector Nozzle (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun ISHIMOTO and Kozo Saito
  • 学会等名: Proceedings of the 10^<th> International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
  • 発表場所: AFI/TFI-2010
  • 年月日: 20101001-03
• [学会発表] Thermomechanical Resist Removal-Cleaning System Using Cryogenic Micro-Slush Jet (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto, Daisuke Tan, Hiroto Ohtake and Seiji Samukawa
  • 学会等名: The Symposium on Ultra Clean Processing of Semiconductor Surfaces (UCPSS)
  • 発表場所: Ostend, Belgium
  • 年月日: 20100920-22
• [学会発表] The sensing-based high-fidelity risk mitigation control of hydrogen dispersion in a partially open space (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuo Matsuura, Masami Nakano and Jun Ishimoto
  • 学会等名: The ICCE-2010, 10th international conference on clean energy
  • 発表場所: Famagusta, North Cyprus
  • 年月日: 20100915-17
• [学会発表] Integrated super computational analysis of atomization process of magnetic fluid jet (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun ISHIMOTO
  • 学会等名: The 12th International conference on Magnetic Fluids
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20100801-05
• [学会発表] マイクロスラッシュジェットを用いた超高熱流束冷却と新型半導体洗浄法の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石本淳, 丹大輔
  • 学会等名: 混相流学会年会講演会2010オーガナイズドセッション(OS-6機能性流体のマルチスケール流動とシステム化)
  • 発表場所: 静岡大学(浜松市)
  • 年月日: 20100717-19
• [学会発表] 極低温マイクロ・ナノソリッドスプレー利用型半導体洗浄システムの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石本淳
  • 学会等名: 次世代技術パビリオンの出展社によるプレゼンテーション
  • 発表場所: 幕張メッセ国際展示場・国際会議場(千葉市)
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] Integrated Computation of Primary Atomization with Micro-Cavitation in Injector Nozzle (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun ISHIMOTO, Fuminori Sato and Gaku Sato
  • 学会等名: 6^<th> International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: ICFD2009
  • 年月日: 20091104-06
• [学会発表] 異分野融合による極低温マイクロスラッシュジェットの先端高機能化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石本淳
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2009オーガナイズドセッション(OS-6機能性流体のマルチスケール流動とシステム化)
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 20090807-09
• [学会発表] 液体水素ピンホールジェットの乱流微粒化プロセスに関する並列融合数値予測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石本淳, 丹大輔, 鈴木俊裕, 大平勝秀
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2009オーガナイズドセッション(OS-6機能性流体のマルチスケール流動とシステム化)
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)
  • 年月日: 20090807-09
• [学会発表] Integrated Computation of Micro-Cavitation in Gasoline Injector Atomization (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto
  • 学会等名: 11th ICLASS International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems
  • 発表場所: Vail, Colorado, USA, Sunday
  • 年月日: 20090726-30
• [学会発表] Daisuke Tan, Toshihiro Suzuki, and Katsuhide Ohira, Integrated Parallel Computation of Atomization Process of Liquid Hydrogen Jet (2008)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto
  • 学会等名: AFI/TFI-2008
  • 発表場所: Sendai, Miyagi, JAPAN
  • 年月日: 20081219-20
• [学会発表] Fuminori Sato and Gaku Sato and Kozo Saito, Integrated Parallel Computation of Spray Atomization with the Effect of Micro-Cavitation (2008)
  • 著者名/発表者名: Jun Ishimoto
  • 学会等名: 2008 Painting Technology Workshop (PTW2008)
  • 発表場所: Lexington, KY, USA
  • 年月日: 20081006-07
• [学会発表] 極低温マイクロスラッシュの二流体微粒化噴霧熱流動に関する融合計算 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石本淳
  • 学会等名: 第27回混相流学会年会講演会2008オーガナイズドセッション(OS-6機能性流体のマルチスケール流動とシステム化)
  • 発表場所: 会津大学(会津若松市)
  • 年月日: 20080808-10
• [学会発表] ((株)ケーヒン)マイクロキャビテーションを伴うインジェクター微粒化機構の融合可視化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石本淳, 佐藤史教, 佐藤, 岳
  • 学会等名: 第36回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 工学院大学(東京都新宿区)
  • 年月日: 2008-07-23
• [備考]
  • URL: http://alba.ifs.tohoku.ac.jp/
• [産業財産権] 極低温マイクロスラッシュ超高熱流束冷却システム (2008)
  • 発明者名: 石本淳
  • 権利者名: 石本淳
  • 産業財産権番号: 特願 2008-154898
  • 出願年月日: 2008-06-13