気泡微細化沸騰の発生機構の解明および高熱流束沸騰冷却への応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560246
• 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: 山口東京理科大学
• 研究代表者: 鈴木 康一 山口東京理科大学, 工学部, 教授 (10089378)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: サブクール沸騰 / 気泡微細化沸騰 / 高熱流束 / パワーエレクトロニクス / 沸騰冷却 / 不凍液媒体 / マイクロチャンネル / 気液界面

研究概要

不凍液混合媒体および純水の加圧サブクールプール沸騰実験において，気泡微細化沸騰が確認され，高熱流束冷却技術への実用化に向けて重要な知見が得られた．純水のマイクロチャンネルサブクール流動沸騰実験では，流路内に気泡が充満しやすく気泡微細化沸騰の発生は難しい．
音響振動場のサブクール沸騰実験では，500Hz付近で気泡崩壊が観察され，気液界面の不安定増幅が気泡崩壊を起こし固液接触を促進すると同時に伝熱面近傍で微細気泡の放出と同時に伝熱面に向かうサブクール液の流れが観察された．これらは気泡微細化沸騰と固液接触のメカニズムを示す．以上の実験結果から，本研究の目的をほぼ達成することができた．

研究成果

• [雑誌論文] Microbubble Emission Boiling of Binary Mixtures (Advanced cooling technology for future power electronics) (2013)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzuki, Kazuhisa Yuki, Gang Chen, Cyungpyo Hong
  • 雑誌名: ICMF-2013; Intel. Conf. on Multiphase Flow 巻: ICMF2013-946
• [雑誌論文] High Heat Flux Cooling Technology for Power Electronics (Subcooled Boiling of Water Mixture of Antifreeze Coolants) (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, K. Yuki, G. Chen and C. Hong
  • 雑誌名: Proc. ISTP23 巻: paper No.222
• [雑誌論文] Application of Boiling Heat Transfer to High Heat Flux Cooling Technology in Power Electronics (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzuki, Kazuhisa Yuki, Masataka Mochizuki
  • 雑誌名: Transaction of Institute of Electronics Packaging 巻: Vol.4, No.1 ページ: 52-60
• [学会発表] 気泡微細化沸騰の高熱流束冷却技術への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康一,結城和久,陳燕
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2013-10-19
• [学会発表] Subcooled Boiling with Microbubble Emission (Application for high heat flux cooling device in Power electronics) (2013)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzuki, Kazuhisa Yuki, Yen Chen
  • 学会等名: 9^<th> UK-J Seminar on Multi-Phase Flow
  • 発表場所: Brunel University, London
  • 年月日: 2013-09-16
• [学会発表] 次世代高熱流束冷却技術(気泡微細化沸騰の実用化にむけて) (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康一,結城和久
  • 学会等名: 日本混相流学会混相流シンポジウム
  • 発表場所: 信州大学
  • 年月日: 2013-08-09
• [学会発表] Microbubble Emission Boiling of Binary Mixtures (Advanced cooling technology for future power electronics) (2013)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzuki, Kazuhisa Yuki, Gang Chen, Cyungpyo Hong
  • 学会等名: Intel. Conf.Multi-phase Flow
  • 発表場所: Jeju国際会議場,韓国
  • 年月日: 2013-05-26
• [学会発表] High Heat Flux Cooling Technology for Power Electronics (Subcooled Boiling of Water Mixture of Antifreeze Coolants) (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki, K. Yuki, G. Chen and C. Hong
  • 学会等名: ISTP23
  • 発表場所: Aucland University, New Zee Land
  • 年月日: 2012-11-19
• [学会発表] Advanced Cooling Technology for Next Generation Power Electronics (2012)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzuki
  • 学会等名: 7th Intel.Symp.on Two-Phase Systems for Ground and Space applications
  • 発表場所: 北京香山飯店会議場
  • 年月日: 2012-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] 微細重力環境における高熱流束輸送技術にむけて;気泡微細化を伴うサブクール沸騰 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康一,結城和久,陳剛
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2012
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス
  • 年月日: 2012-08-09
  • 招待講演
• [学会発表] Subcooled Boling with Microbubble Emission( On mechanisu of MEB generation) (2011)
  • 著者名/発表者名: Koichi Suzuki, Kazuhisa Yuki, Chunpyo Hong
  • 学会等名: 22nd Intel.Symp. on Transport Phenomena
  • 発表場所: Delft Technical University, Netherland
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Observation of Bubbles on Wetting Surface in Subcooled Boiling (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康一
  • 学会等名: 11th Asian Symposiumu on Visualization
  • 発表場所: Toki Messe,新潟
  • 年月日: 2011-06-05
• [学会発表] Application of Boiling Heat Transfer to High Flux Cooling Technology in Power Electronics (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康一,結城和久,望月正孝
  • 学会等名: Intel. Conf. on Electronics Packaging
  • 発表場所: 奈良国際会議場
  • 年月日: 2011-04-13
• [図書] RC256エレクトロニクス実装のプロセスと製品における信頼性評価と熱制御に関する研究分科会研究報告書 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康一,結城和久(分担執筆)
  • 総ページ数: 605
  • 出版者: 一般社団法人日本機械学会
• [図書] 月刊ディスプレイ11月号(連載伝熱工学。沸騰) (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康一
  • 総ページ数: 104
  • 出版者: 株式会社テクノタイムズ
• [図書] RC248電子実装における信頼性設計と熱制御に関する研究分科会 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康一他
  • 総ページ数: 691(分担執筆675-691)
  • 出版者: 一般社団法人日本機械学会