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環状型熱交換器－最先端技術

結果概要：環状型WCAC(水冷式エアクーラー)*

コア容積15%縮小
給気側圧力損失24％削減
湿重量39%削減
乾燥重量31％削減

※ベンチマークに業界をリードするマイクロチューブ WCACを採用

新たなパラダイム

Conflux Technology（コンフラックス・テクノロジー）は環状型－あるいは輪状型－超高性能熱交換器で熱技術を開拓し続けている。デザインや製造に関する数々の課題を乗り越え、Confluxチームは新たな基礎となる熱交換器デザインを開発した。

様々な用途での円環適用製品は、今では現在市場に出回るどのような製品もしのぐ位置を占めている。

多くの利点

円形は均等な圧力分配に優れているため、環状型の熱交換器の構造は過酷な条件下で優れた力を発揮することを可能とし、迅速な構成と配置を可能とする標準化デザインの基礎をもたらす。

交換器のサイズを変える際（例：流れや圧力損失への抵抗を低下させる、など）、流路高の調整が容易であり、それが異なる境界条件への適合、そしてその結果として、航空宇宙、船舶、モータースポーツのような多種多様な適用分野へのサービスの提供に柔軟性をもたらすのである。

流路内のフィンの加減、構造の混合により、表面積密度を変えられることが性能の微調整を可能とし、また、熱交換器に流体を供給するパイプが円形であることから、環状型デザインは交換器全体を通した流れに均一性を持たせるという点で最適と言える。

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挑戦：熱交換器の「エリート」を創る

より薄く、より効率的で、高性能

熱交換器の性能は壁をより薄くすることにより向上する。薄い壁は、妨害物を増やすことなく表面積を増大させること、あるいは、圧力損失を増大させることなく表面積を維持し、部品サイズを縮小させることを可能とする。また、多くの顧客にとって極めて重要な要件である部品質量の削減を実現するのが薄い壁なのである。

以前市場をリードしていた熱交換器のマイクロチューブデザインはわずか1ミリの厚さの壁でできた何千ものチューブを特徴としているが、金属3Dプリントの一種である粉末床レーザー融解法(LPBF)の進歩により、我々は積層造形を使用して同じ性能を実現できると確信した。

環状型熱交換器を作り出すため、難題に取り組み、その難題を乗り越えるさまざまな手段を見いだした。

デザイン：極小部品の拡張

課題

環状型熱交換器は、異なる顧客の異なる境界条件に対応するため、調整可能である必要があり、単一入口の接続部からコアに通じる多層の輪まで流体を均等に分配できるマニホールドを開発する方法を見つける必要があった

また、極めて微細なデザインの細部において、このすべてに対応する必要があったため、それによりCADファイルは非常に大きくなり、常にコンピューターをクラッシュさせ、プリンティングに5日間もかかるという結果となった。

ソリューション

革新的なCADモデリングを通し、デザイン工程に、顧客の境界条件やパッケージング要件に従った調整と迅速な構成を可能とするパラメトリックモデリングアプローチを展開。

冷熱交互の同心円状層の流路を使用し、非常に均一な流配でコアに流体を送り込んで「死角」を除去する、比類のない、高効率のマニホールドを考案した。

大容量ファイルを処理する、特製、且つ能率化された方法が我々のCADプログラムの限界を乗り越えることを可能とし、同時にシミュレーションから製造までの時間短縮を可能とした。

シミュレーション：相関を通した正確性

課題

環状デザインの複雑な形状は、シミュレーションに重い負担をかけることとなり、そしてそれがソフトウェア・パフォーマンスと処理能力における、もう一つの障害となった。

また、LBPF製造法での表面粗度であることを考慮に入れ、特に、所定形状での圧力損失の結果を正確に予測する必要があった。表面粗度は一般的に、混合、及び表面積の増加を通して表面伝熱性能を上げるが、部位間が近距離である場合、圧力損失を増加させる。

ソリューション

サーバーが処理できるよう副コアを作り、総合性能の十分に正確な推定を得るため、その結果をその後、拡大するも簡易化したモデルに適用した。

他の自社製熱交換器のテストから得た相関データの大規模なライブラリを構築し、そのデータをシミュレーションに反映させ結果の間の食い違いを見つけることで（例：データではＡと予測しているが、なぜＢという結果になっているのか？）、正確な予測を達成。このアプローチは、基礎コアデザインの最適化のためのシミュレーションの実施、また、実際の結果との密接な相関を確実なものとすること、を可能とした。