マイクロ熱交換器・M-HEXA --技術資料

液体熱制御と熱交換器

１．熱制御の直面する課題

■小型・薄型･高性能・多機能で発熱密度増加の一途

熱拡散放熱⇒ヒートパイプ（以下HP）応用⇒ファン活用・・・限界
軽量・静音化　・・・受・放熱器軽量・高性能化とファン負荷軽減
筐体温度制限（快適さ）・低価格要求　・・・技術革新必要

■固体光源の熱制御

小ウェハ面積で発熱量大　⇒　高発熱密度で空冷の限界
温度変動で色変動　⇒　新温度制御技術が必要

■FPD等大面積の温度平準化を薄型で⇒新熱制御技術必要

■熱交換器

受熱と排熱を決定。

■熱移動

放熱フィン⇒HP（毛細管現象で液体循環）⇒強制循環

２．液体活用熱制御の狙い（1）

---　液体活用熱制御の基本　---　
■ 受熱と熱移動と排熱（熱交換）が３要素

■熱源は発熱密度が増加

小型・薄型・多機能・高性能で熱制御の重要性増大

■受熱部は

高発熱密度と熱源数対応を軽量・高信頼性で

■熱移動は材料と体積と温度差で決定

固体：熱伝導率＊断面積／長さ　⇒　距離依存大
流体：比熱＊流量＊温度差　　　⇒　距離依存無し

■排熱熱部（熱交換器）

熱交換効率高く軽量で小型

液体活用熱制御の狙い（2）

１．ノートPC等の高性能電子機器の冷却システム

1-1.　静音＆筐体温度低下で機器を快適化
1-2.　高発熱密度＆ﾏﾙﾁ熱源対応で高性能と多機能を実現
1-3.　軽量＆薄型を実現
1-4.　高信頼性でリーズナブルなコスト

２．固体光源温度制御システム（プロジェクタ、FPD、高輝度照明）

2-1.　高発熱密度のマルチ受熱で素子の寿命と安定性実現
2-2.　ファンレスやファン負荷低減で低騒音と低消費電力
2-3.　軽量＆薄型＆高信頼性をリーズナブルなコストで実現
2-4.　筐体温度と排気温度低下で快適な機器実現

３．大面積での温度分布解消

3-1.　抜群の熱移動能力により温度平準化実現
3-2.　軽量＆超薄型＆高信頼性をリーズナブルなコストで実現

液体活用熱制御の狙い（3）

---　薄型・軽量・静音熱制御のイメージ（40W） ---

	重量　g	厚さ　mm	マルチ受熱	ファン負荷
体活液用	50	2.5	◎	30%減
HP空冷>	100	10	×	基準
HP＊2空冷	150	10	△	30%増
	HP：13g CP：40g	HP：φ6	液冷は平面流路	液冷は有効面積大

■液体活用はアルミで軽量化、受熱・排熱・熱移動とも流体で高効率
■HPはCU製で重く、集熱と熱拡散を固体に頼ることから重量増
■マルチ受熱のHP複数使いは重量増とファン負荷増大に繋がる

■液体活用は受・排熱の効率高く、ｱﾙﾐ応用で軽量化とﾏﾙﾁ受熱に有効
■静音・筐体温度低下にも有効であり、快適性の向上に有効。

３．液体活用受熱（Cooling　Plate）

１．独自構造のアルミ平面流路で軽量・薄型・高性能を高信頼性で実現

1-1.　熱抵抗0.2以下の受熱を厚さ2?で実現し、100W/?^2対応可
1-2.　高発熱密度＆ﾏﾙﾁ受熱にフレクシブルアルミ平面流路で対応
1-3.　アルミ封止技術で軽量＆薄型を高信頼性かつ合理的製法で実現
1-4.　流路＆リザーブタンク兼用で部品点数削減可能

２．迅速な実証試作対応

2-1.　金型不要で短納期と妥当な試作費で迅速に対応します
2-2.　受熱量や取付けに合せた設計サポートが可能です
2-3.　排熱部（ラジエター）、ポンプ、冷媒の推奨も可能です
2-4.　性能評価のサポートも可能です（有料）

３．量産体勢サポート

3-1.　全体システムや、信頼性確立の受託先紹介可能
3-2.　部品単品供給も対応します

４．液体活用排熱（ラジエター）

１．独自の多層アルミ流路で軽量・小型・高性能を高信頼性で実現

1-1.　40W排熱をサイズ13＊74＊8.5t、風速3.2m/sで実現
1-1.　室温に対し入／出液温が+33.3／19.1℃、流量30ml/m時
1-2.　熱交換面全面に流路を配し空冷比で熱交換効率大幅向上
1-3.　アルミ封止技術で軽量＆薄型を高信頼性で合理的コストで実現
1-4.　流路＆リザーブタンクと一体化で部品点数削減可能

２．迅速な実証試作対応

2-1.　金型不要で短納期と妥当な試作費で対応します
2-2.　放熱量や組込み形状に合せた設計サポートが可能です
2-3.　受熱部やポンプの推奨も可能です
2-4.　性能評価の協力も可能です（有料）

３．量産体勢サポート

3-1.　全体システムや、信頼性確立の受託先紹介可能
3-2.　部品単品供給も対応します

５．熱移動能力と熱制御

１．水の熱移動能力は比熱と温度差と流量の積で決まる

20℃の温度差で100Wの熱移動に必要な流量は、（比熱：4.2 kJ/m^3･K）
100/4.2/20=1.2ml/s　と少量　⇒　抜群の熱移動能力

２．熱移動能力の活用

2-1.　受熱部と排熱部を水で熱移動させると温度差１℃以下可能
2-1.　熱抵抗換算で　１/100 = 0.01　と極めて低熱抵抗となる
2-2.　受熱部では発熱部全面で固体の介在を最小に受熱することで
2-2.　受熱熱抵抗0.2以下可能　（HPでは集熱に銅が必要で重量増）
2-3.　排熱部では全表面に熱を伝えることから、熱交換能力を高く出来る

■参考

材料物性	水	空気	アルミ	銅
熱伝導率	0.6	0.03	170	340	W/m･K
比　　熱	4.2	1	0.9	0.4	kJ/m^3･K
密　　度	1000	1.1	2700	8900	kg/m^3

液体活用熱制御のご提案

１．熱制御検証のサポート（有料）

1-1.　受熱部の設計と試作
1-2.　放熱部の設計と試作（実験用部材貸出し含む）
1-3.　実験用ポンプ・冷媒など貸出し
1-4.　熱制御性能確認。

２．御提供を頂くデータ等

2-1.　受熱部
2-1.　熱源と発熱量と受熱部形状と取付け寸法
2-2.　排熱部
2-2.　使用ファンの提供と吸排気及び取り付け関係寸法

３．量産体勢サポート

3-1.　全体システムや、信頼性確立の受託先紹介可能
3-2.　部品単品供給も対応します

液体活用熱制御例

--- 液体熱制御ノートPCが市場で実績 ---

　　■‘2009年12月発表し、発売開始
　　■市場でのクレーム等特に報道無し　充分な信頼性有と見られる

液体活用熱制御と空冷の比較例

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