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液体冷却パネルの工程における流路汚染のリスク及び洗浄制御技術
2024.10.21 jack.wang@walmate.com

様々な電子・電力製品の電力密度及び発熱量の途切れない向上に伴って、放熱は日増しに深刻な挑戦に直面していて、液体冷却関係のソリューションが効率的放熱性能、低いエネルギー消費、低い騒音及び高い信頼性などによりソリューションの主流となっている。

液体冷却ソリューションは液体冷却パネルをバッテリーパッケージ(他の熱源)と貼り合わせ、内部で循環させ、冷却剤が熱源の稼働による熱を持って行き、当該熱が冷却回路の1つまたは複数を通じて熱交換及び伝熱を行い、最終にエネルギー貯蔵システムの熱を放出する。

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液体冷却ソリューションのコアコンポーネントとして、液体冷却パネルは効率的放熱コンポーネントであり、主な機能がクーラントの循環によりバッテリー(他の熱源)の稼働からの熱を持って行き、機器が安全な稼働温度範囲で稼働ようにする。液体冷却パネルの流路が汚染された場合、クーラントの流れの均一性が妨害され、大きすぎる顆粒の異物がクーラントの塞がれることまたはスムーズではない流れにつながるので、熱が有効に伝達できなくなり、電子機器の放熱効率及び全体的性能が妨害される。

また、流路に異物があると、金属壁面の酸化保護膜の破壊、液体冷却パネルに対する腐食または侵食につながる。なお、流路にある異物がコンポーネントの接触不良及びシールの劣化または損壊につながるので、漏れの恐れがあり、システムの長期にわたる安定な稼働に影響を与えるものである。



1-液体冷却パネルの流路の清潔さに関する要求

一般的に、現在のエネルギー貯蔵液体冷却ボックスに関するソリューションは水道に異物、アルミのくず、油及び液体などがないことと要求されていて、少数のソリューションに異物の具体的な質量、硬質・軟質顆粒の大さについて明らかな要求を示す。


2-液体冷却パネルの製造工程に流路が汚染されるリスクの高いプロセス

冷却パネル系部材の加工工程に、内部流路及び冷却インタフェース構成は加工工程が切断及び流路切りを含み、油、切削クーラント及び機械加工の切りくずなどの異物が極めて流路に入りやすく、切削加工部が流路口にあるので、防護し難く、切りくずが入ってから除去され難い。

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冷却パネル・流路パネルの加工が完了すると、溶接でブロッキングストリップ及び蛇口を閉鎖された流路に加工し、流路の構成が一般的に非直線構成であるので、洗浄上のデッドゾーンがある。

冷却パネルを溶接してから機械加工の過程に大量の切削クーラントでツール及びワークに対する冷却を行い、大量の金属切りくずが生じる。このプロセスに極めてクーラントや切りくずなどの汚染物を引き込みやすく、切りくずが入ってから徹底的に除去し難く、流路汚染のリスクの高いプロセスでもある。


3-液体冷却パネル流路の洗浄と保護

液体冷却パネルコンポーネントの信頼性と性能を確保するために、徹底的洗浄を行うのが普通である。高圧ウォーターガン洗い流しで液体冷却パネルの内部流路を洗い流し、存在のおそれのある残渣、顆粒または他の異物を除去する。流路に残った水がないように、内部流路を洗い流してから液体冷却パネルのコンポーネントを乾燥させなければ行けない。

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冷却パネルなどの液体冷却部材は工程中に適切に保護されなければ汚染されやすい(冷却パネル機械の加工過程における金属切りくず、油及び切削クーラントなどの汚染)。それと同時に、冷却パネルの流通過程にも異物が極めて入りやすい。流路口に対する保護策(防塵ステッカー、蛇口ゴムスリーブなど)を検討するのは普通である。

よって、冷却パネル内部流路に対する洗浄は流路汚染の除去及び流路清潔さの向上のための必要な対策となる。実際な生産で全過程の予防と制御が必要である。その上、具体的な部材及びプロセスについて汚染対策を講じなければ有効に冷却パネル流路内部の汚染を制御できない。


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