冷却用構造部品の設計支援CAE ToffeeX

• 最適な形状とエアフローでヒートシンクを設計し、放熱を最大化します。
• 伝導、自然対流、強制対流に適した設計により、性能を維持しながら、ヒートシンクのサイズを小型化します。。
• 通常、熱管理エンジニアは、ピンやフィンの形状や間隔、好みの材質などのパラメータを選択して、カタログからヒートシンクを選択します。

これらのパラメータのバランスをとり、適切なトレードオフを見出すことが、設計者にできる最善の方法であることがしばしばあります。しかし、より効率的なヒートシンクを設計する方法があるとしたらどうでしょうか。

ToffeeXでは、特定のニーズに合わせてアクティブヒートシンクやパッシブヒートシンクを設計し、最適な形状を生成することができます。コンポーネントを必要に応じて最適な温度に冷却し、デバイス周辺の流れを改善することで、熱効率を向上させることができます。

Electronics（電子機器産業）

ヒートシンクは、CPU、GPU、電源ユニットが発生する余分な熱を放散することで、これらのコンポーネントの高い信頼性を保証します。これらのコンポーネントは、過熱による電子機器の損傷を防ぐため、特定の動作温度範囲を維持する必要があります。

Automotive（自動車産業）

ヒートシンクは、エンジン制御ユニット（ECU）などの自動車に不可欠な電子部品の温度を調整するために使用されます。ECUは動作中に大量の熱を発生するため、放熱する必要があります。効率的なヒートシンクは、ECUを安全な動作温度内に保つことで、最適な性能を確保し、故障を防ぎます。

• 熱交換器の設計を最適化し、熱伝達と効率を最大化
• 圧力損失とポンピングコストを削減
• スペースの制約を考慮した、コンパクトで軽量な熱交換器を設計

従来の熱交換器の設計では、シェルアンドチューブ型、プレート型、フィン型など、過去に効果が実証された標準的な形状が採用されています。

これらの熱交換器は、コンポーネントの特定の動作条件に合わせて設計されていないため、最大限の性能が発揮できているとは限りません。

ToffeeXは、高度なトポロジー最適化を活用し、圧力損失を最小限に抑えながら熱伝達を最大化するコンパクトで軽量な設計を生成します。これにより、設計者はより効率的な熱交換器の開発が可能となります。

Aerospace（航空・宇宙産業）

航空機は、燃焼室への噴射前における燃料の加熱、除氷・防氷システム、発電用APUなど、飛行中の効率と安全性を確保するためのさまざまな一次・二次機能に熱交換器を利用しています。熱効率、安全性、および軽量化は、この業界のエンジニアが設計において重視する要件です。

Automotive（自動車産業）

空調用であれ、エンジンの燃焼中に発生する余分な熱の放散用であれ、熱交換器は自動車産業における重要な部品です。ラジエーター、インタークーラー、エアコンユニットは、すべて効率的な熱交換システムに依存しています。最適な熱交換器は自動車の性能を最大限に引き出し、製品寿命を延ばすことが可能です。

Energy（エネルギー産業）

エネルギー産業では熱交換器が広く利用されており、その設計においてしばしば技術革新が推進されています。熱交換器は、流体同士が混合することなく熱を伝達することで機能し、冷暖房から廃熱回収、炭素回収、発電まで、幅広い用途で採用されています。熱交換器の効率化は、コスト削減、排出量削減、発電量の増加に直結します。

• 流路を最適化し、システムの圧力損失を最小限に抑える
• 熱伝達を最大化
• コールドプレートの軽量化

従来の設計では、コールドプレートと接触するデバイスからの熱は、プレート内を流れるクーラントに伝達されます。

通常、流れは試行錯誤のプロセスを経て設計され、蛇行した流路をたどります。流路の選択とその断面積は、最終的に圧力損失と熱伝達性能に影響します。

ToffeeXの高度なトポロジー最適化は、自然進化のプロセスを模倣し、最適な流路を設計することで、圧力損失と動作温度を最小限に抑えます。

Aerospace（航空・宇宙産業）

レーダーシステムや通信機器などの航空電子機器は、さまざまな過酷な環境下で円滑に動作するために、コールドプレートに依存しています。ミッションクリティカルなデバイスの正常な動作を維持するためには、効率的なコールドプレートが必要です。

Automotive（自動車産業）

コールドプレートは、電気自動車のバッテリーパックの熱管理に広く使用されています。熱放散を強化することで、オーバーヒートや熱暴走を防ぎ、寿命と安全性を向上させます。

Electronics（電子機器産業）

電子機器の小型化と高性能化が進むにつれて、これらの部品から発生する熱の管理が大きな課題となっています。液体コールドプレートは、余分な熱を放散して最適な動作を保証する効率的な方法です。

• 目標流量分布の達成
• 圧力損失の最小化
• サイズと重量を削減

流体を入口から出口まで移動するのは単純に見えるかもしれませんが、目的の流量で効果的に機能するマニホールドを設計するには、熟練したエンジニアが必要です。 システムの運転に必要なポンプ動力を増加させることなく、配管を通して流体をスムーズに流すには、流体力学に関する深い理解が求められます。 効率的な油圧マニホールドや排気マニホールドを設計する場合でも、ToffeeXを使えば流体力学の専門家である必要はありません。 目標と制約を設定し、ToffeeXに計算を任せるだけです。

Energy（エネルギー産業）

マニホールドは、石油・ガスから再生可能エネルギープラントまで、エネルギー産業で広く使用されている部品です。マニホールドは、工業プロセスにおける流体の最適な分配と制御に用いられています。最適なマニホールド設計は、発電所内での流体の移動に必要なエネルギーを削減し、CO2排出量の削減に貢献します。

Automotive（自動車産業）

マニホールドは、自動車でも重要な役割を果たしています。エンジン冷却システムへの冷却水の分配から、エンジンから環境への排気ガスの排出までの一連のプロセスに用いられています。マニホールドは、流体を適切に分配し、圧力損失を最小限に抑えることで、燃費の向上、排出ガスの削減、エンジン性能の向上に貢献します。