9/7 沸騰冷却の基礎と次世代電子機器への応用展開

沸騰冷却の基礎と次世代電子機器への応用展開

沸騰伝熱の基礎知識と国内外の沸騰冷却技術動向

講師

東京理科大学 先進工学部電子システム工学科 准教授　海野 徳幸 氏

セミナー趣旨

近年、AI技術の急速な普及と進展に伴い、高性能計算機の需要が急激に高まっている。CPUやGPUのさらなる高性能化・高集積化が進む中で、それらを効率よく冷却するためのコストは無視できない課題となっている。さらに、データセンターにおける電力および水資源の大量消費は、持続可能な社会の実現という観点からも大きな問題である。このような背景から、従来の空冷・水冷技術を超える冷却性能を有する革新的な技術が強く求められている。
　本講演では、従来技術に比して高い伝熱性能を有する沸騰冷却技術に焦点を当て、その基礎から最新動向までを概説する。さらに、実用化に向けた課題や技術的問題点について整理するとともに、最新の沸騰冷却デバイスの開発事例を紹介する。

セミナー講演内容

１．Society5.0時代における冷却技術の重要性
　1.1 Society5.0・AI時代における持続可能な開発とは
　1.2 次世代電子機器冷却に対する性能要求
　1.3 単相冷却と二相冷却～空冷・水冷技術の限界
　1.4 沸騰冷却の必要性

２．沸騰冷却技術の基礎
　2.1 伝熱の３形態～熱伝導・対流熱伝達・ふく射伝熱
　2.2 冷却性能指標～熱伝達率の考え方
　2.3 伝熱面過熱度と熱流束の測定方法
　2.4 沸騰曲線の読み方と限界熱流束
　2.5 飽和沸騰とサブクール沸騰の違い
　2.6 プール沸騰と強制対流沸騰の違い
　2.7 沸騰キャビティの考え方
　2.8 伝熱面表面性状が沸騰伝熱に及ぼす影響
　2.9 系圧力・水位・空間が沸騰伝熱に及ぼす影響
　2.10 今後解決すべき沸騰冷却の課題

３．沸騰冷却性能向上のための技術開発動向
　3.1 沸騰伝熱面へのマイクロナノ加工・濡れ性パターニング技術
　3.2 作動液体に対する技術
　3.3 多孔質体（ポーラス体）による冷却促進技術

４．次世代沸騰冷却技術の紹介
　4.1 気泡微細化沸騰（Microbubble Emission Boiling, MEB）とは
　4.2 リキッドチャンバーにMEBを援用した次世代冷却器
　4.3 沸騰気泡共振器（Boiling Bubble Resonator, BBR）とは
　4.4 BBRによるサブクールプール沸騰伝熱促進技術

５．今後必要とされる沸騰冷却関連技術の展望

６．質疑応答