新エネルギーのコールドプレート熱ソリューション

バッテリーシステムでは、液体冷却された作動流体と間接的に接触するのに適した金属製ラジエーターを液体冷却と呼びます。液冷プレートは通常、アルミニウム合金の研削工具から押し出しまたは打ち抜き加工され、溶接および成形された金属プレートまたはチューブです。液冷プレートの溶接には、ろう付け、摩擦撹拌溶接、はんだを使用しないろう付けの 3 種類があります。

ろう付けプロセスは、従来の自動車のラジエーター溶接で広く使用されています。液体ろう材を使用して母材を濡らし、界面の隙間を埋め、母材に拡散させて溶接部分を接続します。溶接の利点は、複雑な構造を溶接できることと、溶接部分の厚さを非常に薄くできることです。摩擦撹拌溶接は、溶接ヘッドとワーク端面の相互運動と摩擦によって発生する熱を利用して、最終的に熱可塑性状態を実現する溶接プロセスです。このタイプの溶接では、ワークピースに十分な強度が必要です。マテリアルフリーブレージングは​​、ブレージングをベースに開発され、溶接部の厚みと重量を最小限に抑えることができます。

液体冷却技術には主に、コールドプレート液体冷却、浸漬液体冷却、スプレー液体冷却の 3 種類があります。コールドプレート液冷は、サーバーチップなどの高発熱部品の熱をコールドプレートを介して間接的に液体に伝えて放熱し、低発熱部品は空冷で冷却する方式です。浸漬液体冷却とは、サーバーを冷却液に完全に浸すことです。
発熱体によって発生した熱は直接冷媒に伝達され、冷媒の循環流または蒸発凝縮相変化によって放散されます。このうち、冷媒の循環流が単相液浸冷却であり、冷媒の蒸発凝縮相変化が相変化液浸冷却である。相変化浸漬液体冷却の制御はより複雑であり、より高度な要件が必要です。スプレー式液冷は、チップなどの発熱体に冷却液を直接噴霧し、対流熱伝達により放熱して冷却する方法です。現在、コールドプレート液冷と単相浸漬液冷が主流となっています。

チップの進化の傾向の中で、チップ TDP 設計の消費電力は増加し続けており、単一の消費電力は 350 W、単一の消費電力でも 500 W に達し、今後も増加し続けるでしょう。現在、さまざまな液体冷却技術が将来の長期的なチップ放熱のニーズを満たすことができますが、さらに改善の余地があります。たとえば、コールド プレート液体冷却は接触熱抵抗を低減でき、マイクロチャネル設計は熱伝達を強化でき、浸漬およびスプレー液体冷却は流れ場を改善できます。

冷却剤の選択に関しては、業界では 25% エチレングリコール溶液、プロピレングリコール溶液、脱イオン水などの選択肢があります。25% という濃度は一定の値ではなく、20% から 30% の間になる可能性があります。濃度が高すぎてはなりません。作動流体の流れと放熱性能に影響を与えます。また、低すぎても不凍液や微生物抑制の役割を果たすことができません。エチレングリコール溶液やプロピレングリコール溶液は、濃度が20％を超えると微生物に対して一定の抑制効果を発揮します。脱イオン水は、優れた伝熱性能、超低伝導率、成熟した調製プロセスを備えており、無毒で安全です。代替冷却液の一つですが、冷却液のメンテナンスには注意が必要です。

今後、熱設計技術者は技術進化の方向性を正確に把握し、液冷アプリケーションに関する議論や解析を積極的に行う必要があります。革新的で低炭素な開発を強調し、液体冷却技術の研究とパイロット試験を積極的に実施し、エネルギー貯蔵熱管理のための効率的で安定した熱ソリューションを提供します。