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2012 年度 実績報告書

疎水・親水のマイクロ構造を有する機能性伝熱面の創成と凝縮熱伝達特性に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23860063
研究機関宇部工業高等専門学校

研究代表者

徳永 敦士  宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 助教 (20609797)

研究期間 (年度) 2011-08-24 – 2013-03-31
キーワード熱工学 / 滴状凝縮 / MEMS / 伝熱促進 / マイクロ・ナノ伝熱
研究概要

微細加工技術の発展は,マイクロスケールの超小型デバイスや薄膜熱電対などの製作を可能にした.これにより,熱工学の分野においても高熱流束デバイスの高密度化,省スペース化が進み,マイクロ・ナノスケールにおける伝熱促進技術の開発が求められている.マイクロ・ナノスケール伝熱においては三相界面が重要であるが,なかでも相変化伝熱を活用しようとする場合,気液界面現象が最も重要である.これまでに滴状凝縮法により気液界面抵抗を評価する中で,伝熱に最も貢献する液滴半径が7ミクロン程度であることを明らかにした.そこで,凝縮液滴の大きさを伝熱面の機能化によって制御し,伝熱に貢献度の高い気液界面支配型の液滴を活用した凝縮伝熱促進の実現を目的としている.昨年度までに,疎水面と親水面をマイクロスケールのストライプ状に配置した機能性伝熱面を製作し,凝縮熱伝達特性の評価を行った.そこでは,フラッディングの影響によって,凝縮面全面が膜状凝縮の形態となっていたが,疎水面の膜厚を厚くすることにより,フラッディングを抑制できる可能性を示した.そこで,今年度は,疎水面と親水面をマイクロスケールのストライプ状に配置した機能性伝熱面に加えて,より効果的な液滴の離脱・制御を目的とした疎水面のみで構成される疎水面のグルーブ構造伝熱面を製作し,その凝縮熱伝達特性を評価した.疎水面の膜厚は1900nmとし,ドライエッチングによって深さ900nmのグルーブ構造を伝熱面に作製して凝縮実験を行った.低熱流束域ではフラッディングの影響をある程度抑制することができたものの,グルーブ間の毛細管力が大きく,高熱流束域では十分な液滴排出効果は得られなかった.しかしながら,提案する疎水・親水の機能性伝熱面及び疎水グルーブ構造の伝熱面上の熱伝達特性は,膜状凝縮よりも高い値を示しており,機能性伝熱面が凝縮熱伝達特性の促進に効果的であることを確認した.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2013 2012

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] Effect of Micro-structured Surface on Dropwise Condensation Heat Transfer2013

    • 著者名/発表者名
      Atsushi TOKUNAGA
    • 学会等名
      ASME 2013 11th International Conference on Nanochannels, Microchannels and Minichannels
    • 発表場所
      Hokkaido University (Hokkaido, Japan)
    • 年月日
      20130616-20130619
  • [学会発表] マイクロ構造を有する凝縮面上の熱伝達特性2012

    • 著者名/発表者名
      徳永敦士
    • 学会等名
      第49回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県)
    • 年月日
      20120530-20120601

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公開日: 2014-07-24  

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