電子機器冷却用装置のヒートシンクの伝熱促進に関する研究

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(1)電子機器冷却用装置のヒートシンクの伝熱促進に関する研究著者発行年出版者 URL. 安藤健志 2013‑06 静岡大学 http://doi.org/10.14945/00007941.

(2) （論文博士・様式１０）(Doctoral qualification by publication, Form１０). 学位論文要旨 Abstract of Doctoral Thesis 申請者氏名：安藤健志 Name：Ando Kenji 論文題目：電子機器冷却用装置のヒートシンクの伝熱促進に関する研究 Title of Thesis：An investigation of heat transfer enhancement using heat sinks for cooling electric devices 論文要旨： Abstract：本論文は大きく１５章からなり、第２章「電子機器用冷却装置の説明と改良研究目標 ]では、ペルチェクーラの期待される研究目標について述べている。第３章「冷却性能評価方法について」４種の代表的な実験方法について名称だけで分るようにした。第４章「ペルチェ素子について」では、電子機器用冷却装置の心臓部である、ペルチェ素子について重要事項についてまとめた。第５章「研究目標の物理量としての数値化のための基礎実験」では、改良目標を、物理量としての目標値を具体化し、水冷による実験で放熱抵抗半減が吸熱能力向上に寄与することを報告している。第６章「各種ヒートシンクの解析、実験による冷却性能の検討」では、数種類のヒートシンク有用性の是非の検討を行っている。第７章「ピンフィン･ヒートシンクの詳細検討」では、前述の検討結果から、空冷でヒートシンクで熱抵抗の半減が目標であることを確認し、熱流体力学的検討からヒートシンクの熱伝達率ｈの向上によるヒートシンクの熱抵抗半減という方向を明確にし、軸流ファンの風速の偏在性の影響について徹底的に調べた。また、２種類のヒートシンクに乱流促進構造を付加し、それぞれの試料で冷却性能の向上の報告を行なっている。第８章「各実験検討結果に基づく改良方針と改良実験」では、今までの各種検討結果から、最終的には風速を従来の４倍のファンの使用により熱抵抗を半減し、回路構成なども変更し小型化とＣＯＰの大幅な改善をはたし、、機会学会の技術も受賞した。第９章「発泡多孔質体の界面熱伝達率の優位性に関する理論的考察」では、発泡多孔質体とピンフィンシンクの熱伝達の機構の差を、発泡多孔質体の物理モデルに基づく 2 エネルギー方程式を求め、さらに局所体積平均理論により発泡多孔質体の熱伝達率が風速の約 1 乗に比例する半理論式を導出しその有効性を証明した。第１０章「改良シングルブロー法によるセラミック多孔質体の高精度な界面熱伝達率の決定」では、発泡多孔質体の熱伝達率が風速の約 1 乗に比例することを、改良シングルブロー法で、実験でも発泡多孔質体の熱伝達率が風速の約 1 乗に比例することを証明した。第１１章「ピンフィンシンクと発泡多孔質体シンクの冷却性能比較実験」では、アルミ製のピンフィンシンクと金属発泡体シンクの伝熱特性の比較実験を行い、ピンフィンシンクの熱伝導と発泡多孔質体の熱伝達の優位性を明らかにしている。第１２章「ハイブリッドフィンシンクの性能の検証と考察」では、ピンフィンシンクの熱伝導特性と発泡多孔質体の熱伝達特性のそれぞれの優位性を組み合わせたハイブリッドシンクを作成し、熱伝達率の測定実験を実施し、熱伝達率がピンフィン・ヒートシンクより約 2 倍向上することを示すとともに、理論解析を行い理論式が実験値と一致することを報告している。第１３章「軸流フ.

(3) ァンによるハイブリッドフィンシンクの性能検証」においては、小型ヒートシンクとしての応用を念頭に置き，軸流ファンによるハイブリッドシンクの熱伝達性能の実験を行い有用性を明らかにしている。第１４章「流体で満たされた多孔質体チャネル強制対流の局所非熱平衡モデルに基づく厳密解」では、従来の 2 エネルギー方程式で使用されてきた流体相と固体相の熱伝導に関する式が過ちであることを淀み熱伝導率から有効気孔率を導出することで証明している。また、有効気孔率の概念が、流体で満たされた多孔質体チャネル内の固体相と流体相、それぞれの有効熱伝導率に与える迷路係数と熱分散の効果を説明するために有効であることを示している。この有効気孔率の概念を使って、局所非熱平衡モデルに基づき，発泡金属充填チャネル内の強制対流熱伝達の厳密解を得ている。局所熱流束壁と局所熱平衡壁の理論的考察から、実際の見積もりにおいては、局所熱平衡壁の条件を用いるべきであることを明らかにしている。. 記入上の注意１）論文要旨は、日本語２,０００字又は英語８００語程度とする。２）余白は、上３０mm、左３０mm、下及び右１５mm とする。３）Ａ４版縦長用紙（２枚以内）とする。 Notice １）The abstract should be about 800 words in English or 2,000 characters in Japanese. ２）Ample margins should be left, e.g., top, 30mm; bottom, 15mm; left, 30mm; right, 15mm. ３）The abstract should be typed on one side of A4 white paper (maximum 2 pages)..

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電子機器冷却用装置のヒートシンクの伝熱促進に関 する研究

電子機器冷却用装置のヒートシンクの伝熱促進に関する研究