MEMS技術を用いた合体気泡沸騰熱伝達機構の解明と高性能沸騰伝熱面の創製

利用MEMS技术阐明聚结气泡沸腾传热机理并创建高性能沸腾传热表面

• 批准号: 26889046
• 负责人: 矢吹 智英
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-08-29 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26889046/
• 关键词: 核沸騰; MEMSセンサ; 熱伝達メカニズム; 高速温度計測

本研究はMEMSセンサを用いた高速局所温度計測を通じて合体気泡域における核沸騰熱伝達メカニズムを調べることと，微細溝内における毛管力による液体移動を利用して気泡底部のドライアウトを防ぎ伝熱促進する技術の開発を目的としている．本年度は研究環境整備のため，高速データ取得用のデータロガーやファンクションジェネレータ等の実験に必要な機器を購入した．熱伝達メカニズム研究については，多数の薄膜測温抵抗体，二つの気泡発生トリガー，薄膜ヒーターを持つ，気泡底部局所温度計測用のMEMSセンサの設計，製作を行った．計画よりもセンサ製作に時間を費やしたため，センサパターンの妥当性検証のための予備実験を行うことができなかった．しかし，新しい環境でMEMSセンサが製作可能であることが確認できたことは大きな収穫であった．伝熱促進技術研究では，ウェットエッチングを用いてシリコンウエハに幅約50ミクロン，深さ約25ミクロンの微細溝を格子状に多数加工した沸騰伝熱面を製作するとともに，ポリカーボネート製の沸騰チャンバを製作した．濡れ性向上のためにSiO2を表面に製膜した微細溝付き伝熱面上に液滴を滴下すると毛管現象により，液体が微細溝内を移動し，液滴がぬれ広がる様子が観察された．しかし，沸騰チャンバ内に伝熱面を取り付ける実験準備段階および沸騰試験中に伝熱面の濡れ性が劇的に劣化してしまい，伝熱促進が得られなかった．今後は，濡れ性劣化の要因を究明して対策を施す．最終年度（二年目）に研究代表者が在外研究で渡米するため本課題の遂行が困難になり本課題は初年度で終了となるが，引き続き当初の研究目的を達成するため本研究を続けていく．

This study aims to develop a new technology for MEMS high speed local temperature measurement, core boiling heat transfer and heat transfer in microchannels. This year, we will study the purchase of necessary equipment for environmental protection and high-speed data acquisition. The design and manufacture of MEMS devices for temperature measurement at the bottom of gas bubbles are carried out. The plan is to prepare for the production time of the project. The new environment is MEMS. Research on heat transfer promotion technology, the use of micro-grooves, lattice processing, boiling heat transfer surface, boiling heat transfer surface. SiO2 surface film is formed on the surface of the film. The capillary phenomenon occurs when the liquid drips down from the surface of the film. The liquid drips down from the surface of the film. The temperature of the hot surface in the boiling test is greatly deteriorated due to the heat transfer. In the future, the main causes of moisture degradation should be clarified and countermeasures should be implemented. In the final year (the second year), the research representative will conduct the research outside the country and meet the difficulties in carrying out the project. In the initial year, the project will be completed and the original research objectives will be achieved.