2相液体冷却とは

電子コンポーネントがより強力でコンパクトになるにつれて、生成する即興熱を消散させるという課題は、重要なエンジニアリングのハードルになりました。従来の空気冷却と単相液体冷却でさえ、物理的な限界に達しています。熱管理の次のフロンティア： 2相液体冷却を入力します。この高度なテクノロジーは、冷却効率の秩序の改善を提供し、次世代の高性能コンピューティング、パワーエレクトロニクス、およびデータセンターへの道を開いています。 Winshare Thermalでは、これらの洗練されたサーマルソリューションの設計と実装の最前線にいます。Winshareは、この変換テクノロジーの仕組みを明らかにします。

目次

• 2相浸漬冷却とは正確には何ですか？

• 位相変更冷却プロセスは実際にどのように機能しますか？

• 2相冷却システムの主要なタイプ

• なぜ2相冷却は優れた熱溶液と見なされるのですか？

• 二相は単相冷却に対してどのように積み重ねますか？

• この高度な冷却技術はどこに展開されていますか？

• 2フェーズの冷却ニーズのために、どのようにして専門家と提携できますか？

2相浸漬冷却とは正確には何ですか？

コアでは、2相の液体冷却は、クーラントの相転移、特に液体から蒸気への吸収と膨大な量の熱を吸収して輸送する熱管理プロセスです。クーラントがループ全体にわたって液体状態にとどまる単相液体冷却とは異なり、2相冷却は、物質の状態を変えるために必要な計り知れないエネルギーを活用します。これは毎日目撃する現象です。水の温度を数度上げるよりも、水の鍋を沸騰させる（蒸気に変える）にははるかに多くのエネルギーが必要です。

技術的な文脈では、これは特別な誘電体（非導電性）液が熱い電子コンポーネントと接触することを意味します。液体が熱を吸収すると、沸点に達し、蒸気に変わります。この蒸気は、システムのより涼しい部分に移動し、そこで液体に凝縮し、保存された熱を放出します。このサイクルは、自然の対流によって駆動される、またはポンプで支援されたアクティブによって駆動される受動的である可能性があります。その結果、極度の精度で極端な熱負荷を処理できる非常に効率的で安定した冷却サイクルが生まれました。

位相変更冷却プロセスは実際にどのように機能しますか？

2相冷却の魔法は、 気化の潜在熱として知られる熱力学的原理にあります。これは、体温を変えることなく、物質が液体からガスに変化するために吸収するかなりの量の熱エネルギーです。このプロセスは、連続的でエレガントなサイクルに分解できます。

1。 蒸発（沸騰）： 低い沸点が流れる慎重に選択された誘電体冷却剤は、CPU、GPU、またはパワーインバーターなどの高温成分を浸します。成分の表面温度が流体の沸点を超えると、流体は熱を吸収し、熱源で直接蒸発します。このローカライズされた沸騰作用は、チップから熱を引き離すのに非常に効果的です。

2。 蒸気輸送： 現在、吸収された熱エネルギーを保持している結果の蒸気は、周囲の液体よりも自然に密度が低くなっています。それは、熱源から離れたチューブまたはチャネルを介して上昇または輸送されます。

3。 凝縮： コンデンサーでは、蒸気がより冷たい表面と接触します（多くの場合、周囲空気または二次水ループで冷却されます）。ここでは、蒸気が潜熱を放出し、液体状態に凝縮します。この熱は、システムから完全に排出されます。

4。 液体戻り： 凝縮された液体は、重力（蒸気室などの受動システム）または小さなポンプ（アクティブシステム）を介して、サイクルを繰り返して熱源に戻します。これにより、非常に効率的で閉ループの熱伝達システムが作成されます。

2相冷却システムの主要なタイプの調査

2相冷却は、万能のソリューションではありません。アーキテクチャは、パフォーマンス、スペース、コストに関するアプリケーションの特定の要件に基づいて調整されています。 Winshare Thermalでは、このスペクトル全体でソリューションを設計します。

システムを確保する：熱パイプと蒸気チャンバー

これらは、可動部品を必要としない自己完結型の芯ベースのシステムです。真空に密閉された銅容器には、少量の作業液が含まれています。一方の端（蒸発器）に熱をかけると、液体が蒸発します。蒸気は、よりクーラー端（コンデンサー）、凝縮、および芯の構造に移動し、毛細血管作用を介して液体を蒸発器に受動的に輸送します。蒸気チャンバーは、本質的に平らなヒートパイプであり、小さな高出力源からヒートシンクのようなより大きな表面積に熱を広げるのに最適です。

アクティブシステム：ポンピングされた2相冷却

流れ沸騰とも呼ばれるこれらのシステムは、ポンプを使用してループを介して液体クーラントを循環させます。これにより、より多くの制御が提供され、パッシブシステムよりもさらに高い熱負荷を処理できます。液体は、コンポーネントに取り付けられたコールドプレートまたはマイクロチャネル熱交換器に汲み上げられ、そこで沸騰します。次に、液体蒸気混合物をリモートコンデンサーに送り、再循環する前に熱を放出します。これは、高密度のデータセンターと高度な軍事電子機器で一般的です。

完全な浸漬：チップとタンクの浸漬

これは、2相冷却の最も直接的な形式です。電子部品は、誘電液の浴に完全に浸されています。オープンバスイマージョンでは、サーバー全体が流体のタンクに下げられます。成分が熱くなると、周囲の液体が沸騰し、蒸気がタンクの上部のコンデンサーに上がります。この方法は、究極の冷却パフォーマンスを提供し、高度な効率とシンプルさのために、ハイパースケールデータセンターと暗号通貨マイニング操作で牽引力を獲得しています。

なぜ2相冷却は優れた熱溶液と見なされるのですか？

冷却のためのフェーズ変化物理学を活用することの利点は、かなりのものであり、古い技術の欠点に直接対処しています。

• 比類のない熱伝達効率： 主な利点は、非常に高い熱伝達係数です。気化の潜在熱を利用するため、2相の冷却は、単相液体冷却よりも単位体積あたり1000倍から1000倍多くの熱を除去し、大気冷却よりも数桁高くすることができます。

• 顕著な温度均一性： 流体は一定の飽和温度で沸騰するため、チップ全体にほぼ等温（均一な温度）表面が生成されます。これにより、ホットスポットを防ぎ、コンポーネントの信頼性が向上し、クロック速度が高くなり、パフォーマンスが向上します。

• ポンプ電力の低下と動作コストの低下： 液体と蒸気の自然密度の差は、特に受動的または低流量システムで液体循環を駆動することがよくあります。これにより、高流量に依存する単相システムと比較して、ポンピングに必要なエネルギーが劇的に減少し、データセンターの電力使用率（PUE）が低くなります。

• コンパクトで軽量設計： 2相冷却の高効率は、同じ量の熱を消散するために、より小さく、軽い熱管理ハードウェアを使用できることを意味します。これは、航空宇宙やポータブルエレクトロニクスなどのスペースが制約されたアプリケーションで重要な利点です。

二相は単相冷却に対してどのように積み重ねますか？

違いを真に理解するために、直接的な比較が役立ちます。各テクノロジーの重要な特性の内訳は次のとおりです。

この高度な冷却技術はどこに展開されていますか？

二相液体冷却は、もはや実験室の概念ではありません。これは、いくつかの高成長産業にわたるテクノロジーを有効化する重要なテクノロジーです。

• データセンターとHPC： 高密度サーバーラックとスーパーコンピューターを冷却して、効率を改善し、より高い計算密度を可能にします。

• パワーエレクトロニクス： EVインバーター、高速充電ステーション、および産業用電源での熱の管理信頼性と出力を高める。

• 航空宇宙と防御： 冷却高度なレーダーシステム（AESA）、アビオニクス、およびパフォーマンスと低体重が最重要である指向エネルギー兵器。

• ハイエンドコンシューマーエレクトロニクス： 超薄型蒸気チャンバーは、高性能ラップトップ、スマートフォン、ゲームコンソールで既に使用されており、タイトなスペースで強力なプロセッサを冷却しています。

2フェーズの冷却ニーズのために専門家とどのように提携できますか？

2相液体冷却への移行には、流体のダイナミクス、熱力学、材料科学に関する深い専門知識が必要です。単にクーラントを選択するだけでは十分ではありません。蒸発器インターフェースからコンデンサーまで、システム全体を特定のアプリケーション向けに細心の注意を払って設計および最適化する必要があります。

Winshare Thermalでは、この複雑さを専門としています。当社のエンジニアリングチームは、高度な蒸気チャンバーや統合された液体冷却モジュールを含むカスタム2フェーズ冷却ソリューションを開発するために、高度なシミュレーションと広範な製造体験を活用しています。私たちはクライアントと直接協力して、独自の熱課題を理解し、パフォーマンスと信頼性の境界を押し広げるソリューションを提供します。従来の冷却が克服できない熱障壁に直面している場合、位相変化の力を探る時が来ました。

Winshare Thermalからのカスタムエンジニアリングの2相液体冷却ソリューションが、テクノロジーの潜在能力を最大限に引き出す方法について説明するために、今すぐお問い合わせください。