熱交換器液冷コールドプレート

熱交換器液冷コールドプレートの製品パラメータ

材質：AL 1100

サイズ：5x7x3cm

重量：0.15kg

技術：Fsw冷却

特徴：高い冷却能力と高速冷却

表面処理：油除去、洗浄、不動態化

熱伝導電力：260W

液冷コールドプレート熱交換器

I. コア動作原理

1. 熱伝導と熱吸収

    

   コールドプレートの金属ベースプレートは、CPU、GPU、IGBTなどの発熱デバイスに密着しています。熱界面材料（TIM）を使用して空気の隙間をなくし、コールドプレートへの効率的な熱伝達を可能にします。
    
2. 対流熱伝達

    

   冷却液（水、グリコール溶液、誘電体流体など）が精密に設計された内部チャネルを流れ、強制対流によってベースプレートから熱を吸収します。
    
3. 熱輸送

    

   加熱された冷却液はコールドプレートから出て、外部のCDU（冷却分配ユニット）またはラジエーターで熱を放出し、冷却後に再循環されます。
    

II. 主な構造とタイプ

1. コア材料

• 銅（Cu）：非常に高い熱伝導率（約400 W/m・K）、最適な放熱性能、高性能チップに広く使用されています。
• アルミニウム（Al）：低コスト、軽量、バッテリーや産業機器に一般的に適用されます。

2. 内部チャネル構造

チューブインプレート液冷プレート

• 構造：金属ベースプレートに溝を加工し、銅管を埋め込み、気密溶接します。
• 特徴：成熟した製造プロセス、高い耐圧性、中程度のコスト。

折り畳み/積層タイプ（フライス加工＆溶接）

• 構造：ベースプレートに複雑な流路をフライス加工し、カバープレートで密閉・溶接します。
• 特徴：柔軟な流路設計、大きな熱交換面積、低い熱抵抗。

マイクロチャネルタイプ

• 構造：超微細流路（幅≤1mm）、非常に高い比表面積を提供します。
• 特徴：超高放熱（熱流束500 W/cm²超）、高い圧力損失、冷却液の清浄度に対する厳しい要件。

ピンフィン/スキブフィンタイプ

• 構造：ベースプレートから直接形成された一体型のピン状または薄いフィン構造。
• 特徴：溶接による熱抵抗がなく、強い乱流、高い放熱効率。

III. 主要性能パラメータ

• 熱抵抗（Rth）：コア性能指標、通常0.02〜0.1℃/W；値が低いほど放熱性能が良い。
• 放熱能力：単一のコールドプレートで500W〜2000W+の電力を処理できます。
• 圧力損失（ΔP）：冷却液の流動抵抗、ポンプの消費電力に影響します。
• 動作圧力：標準定格圧力2〜5 bar、破裂圧力は一般的に≥8 bar。

IV. 主な応用分野

• データセンター/高性能コンピューティング（HPC）：AIサーバーGPUおよびCPUの冷却、高密度コンピューティングパワーをサポート。
• 新エネルギー車：パワーバッテリーパックの熱管理、モーターコントローラーIGBTの放熱。
• 産業・医療機器：レーザー、パワーインバーター、医療画像装置。
• 航空宇宙：レーダーシステム、衛星ペイロードなどの高信頼性放熱。

V. コアの利点

• 高い放熱効率：空冷の10〜25倍の能力。
• 低ノイズ・省エネ：高速ファンのノイズがなく、システムのPUEを1.1未満に削減できます。
• 正確な温度制御：温度変動が小さく、電子部品の寿命を延ばします。
• コンパクトサイズ：空冷ヒートシンクよりも体積が小さく、高度に統合された機器に適しています。

VI. 従来のプレート式熱交換器との違い

• 液冷コールドプレート：片側から熱を吸収し、主にデバイスレベル/チップレベルの冷却に、熱源への直接接触で使用されます。
• プレート式熱交換器（PHE）：両側で熱交換を行い、システムレベルの液体-液体/液体-気体熱伝達（例：CDU内）に使用されます。