Elongation of liquid film in wick by utilizing low-voltage horizontal-field electrowetting technique

利用低压水平场电润湿技术实现灯芯内液膜的伸长

• 批准号: 21K03900
• 负责人: 小野 直樹
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03900/
• 关键词: ヒートパイプ; エレクトロウエッティング; 濡れ性; ウイック; 誘電膜; ドライアウト

5Gに代表される小型携帯IT機器の分野では発熱するCPU等の冷却技術がますます重要となっており，小型で薄型のヒートパイプはすでに有効な伝熱デバイスとしてスマートフォンなどの内部で使用されている．しかしCPUの性能向上や機器の薄型軽量化がさらに進むと，ヒートパイプ内の蒸発部（発熱部）に凝縮液が十分還流せずにドライアウトが生じ，冷却が困難になる危険性が考えられる．本研究では水平電界タイプのエレクトロウエッティングを誘電体膜の厚みを薄くすることで低電圧で駆動するように改変し，ヒートパイプ内の密閉な低圧環境でも作動する技術を研究する．具体的には誘電体膜として極薄の酸化チタン膜を使用して低電圧駆動を可能とし，ヒートパイプ内のウィック内での液膜の伸長作用を発現させる．大気圧下でのこの作用の確認は終了しているので，ヒートパイプ環境下での効果を明らかにする実験研究を行う．2022年度は，昨年度製作した実験用のヒートパイプにおいて，電極に電圧を印加した際の漏電の発生や，シール部にリークが生じて容器内の真空度が保ちにくいなどの問題が生じたため，まず対策を講じた構造となるように実験装置を再設計し製作した．その結果，これらの問題はほぼ解決することができた．その後，エレクトロウエッティング（以下EWと表記する）を施さない場合と施した場合で，この模擬ヒートパイプ内の蒸発部近傍の蒸気相の温度と圧力の経時変化の違いを，加熱部の入熱を徐々に上げながら計測した．まだ予備的な結果であるがドライアウト近くなるとEWを施さない場合は蒸気温度が不安定に上下するのだが，EWを施すとそれが抑制され安定な温度挙動を示すことがわかってきた．2023年度はこの観察を詳細に進め，EWを施すことでドライアウトが抑制されていることを温度や圧力の変化からとらえてEWの効果を明確に証明することを目標とする予定である．以上

5G represents the important cooling technology for small and thin IT machines, such as CPU, which is used internally for heat generation. CPU performance is improving and the thinness of the machine is improving. The condensation liquid in the evaporation part (heat generation part) of the machine is flowing very quickly. The cooling is difficult and dangerous. This study is aimed at improving the thickness of the dielectric film in the horizontal electric field and the low voltage operation in the closed environment. Specific dielectric films and extremely thin acidizing films are used to make it possible for low voltage fluctuations to occur, and the elongation of liquid films in the interior of the film is realized. In 2022, the production and use of the new equipment were completed, and the leakage occurred at the time of electrode voltage generation, and the vacuum degree in the container was maintained. The design and manufacture of the device are discussed in detail. The result is that the problem is solved. After that, the temperature and pressure of the vapor phase near the vapor part in the simulation room are measured in the case of application, and the temperature and pressure of the vapor phase near the vapor part in the simulation room are measured in the case of application. The results of the preparation are as follows: (1) the temperature of steam is unstable,(2) the temperature of steam is unstable,(3) the temperature of steam is stable,(4) the temperature of steam is unstable,(5) the temperature of steam is stable,(6) the temperature of steam is unstable,(7) the temperature of steam is stable,(8) the temperature of steam is unstable,(9) the temperature of steam is stable,(9) the temperature is stable,(9) the temperature of steam is stable,(9) the temperature is stable,(Ew application is based on temperature, pressure and effect. above

项目成果

エレクトロウエッティング技術を用いたヒートパイプ内のドライアウト現象の抑制

利用电润湿技术抑制热管干涸现象

• 发表时间: 2021
• 作者: Shion Ando;Kei Shimada;Daijiro Eto;Osamu Moriue;山田寛，磯部和真，堀部明彦;鈴木一弥，和田将己，小野直樹
• 通讯作者: 鈴木一弥，和田将己，小野直樹

Measurement of temperature and pressure inside a heat pipe equipped with electrowetting technique

采用电润湿技术测量热管内的温度和压力

• 发表时间: 2021
• 作者: K.Suzuki;M.Nakahata;K.Yoshida and N.Ono
• 通讯作者: K.Yoshida and N.Ono

Study on a new heat pipe utilizing electrowetting technique

利用电润湿技术的新型热管研究

• 发表时间: 2023
• 作者: S.Sakagami;N.Sawano;N.Yoshida;N.Ono
• 通讯作者: N.Ono