熱拡散
Heat spreaders offer cost-effective, reliable high thermal conductivity and efficacy with almost no moving parts.
ヒートスプレッダは、熱流束密度が高く（単位面積あたりの熱流量が大きい）、二次熱交換器だけでは熱を十分に分散させることができない場合に（スペース上、エネルギー使用量上、コスト上の制限など）熱源に対処するための効果的なソリューションとなります。ヒートスプレッダを使用すると、液冷式ではなく空冷式の二次熱交換器を使用できるようになります。
ほとんどのヒートスプレッダは、熱交換器として機能する銅板です。ヒートスプレッダは、その供給源と（一般的に）二次熱交換器との間で熱を伝達します。熱は熱源からヒートスプレッダを介して「拡散」し、断面積が小さいものから大きいもの（二次熱交換器）へと移動します。ヒートスプレッダの熱流量は二次熱交換器と同じですが、熱流束密度が低下するため、空冷による放熱が容易になります。熱流束密度が低いため、二次熱交換器の材料でもコストを抑えられます。
Boydでは、ソリューションの有効熱伝導率を大幅に向上させるさまざまな熱拡散技術を提供しています。これらの熱拡散技術には以下が含まれます。
- 高度固体伝導（kコア®/グラファイト技術）
- 埋め込みヒートパイプコールドプレート
- ベーパーチャンバーアセンブリ
熱伝導
ヒートパイプ
Heat pipes can be used to move heat over distances ranges from a few inches (>50mm) to greater than 3 feet (> 1 meter). ヒートパイプでは、熱源からの熱がヒートパイプの蒸発器側に入り、作動流体を液体から蒸気へと相変化させます。蒸気は、ヒートパイプ内の蒸気空間を通ってもう一方の端であるコンデンサ側へと移動し、そこでヒートシンクまたは他の二次放熱装置が熱エネルギーを除去します。コンデンサ側で熱が放出されると、蒸気が凝縮して液体に戻り、毛細管芯構造に吸収されます。ヒートパイプの内壁に組み込まれた毛細管芯構造により、ヒートパイプ内の液体凝縮液が毛細管作用を介してヒートパイプのコンデンサセクションから蒸発器セクションへと戻ることができます。この熱ソリューションの熱移動効率は、芯、作動流体、直径、長さ、曲げ、平坦化、配向などの要因によって決まります。
一般的な市販されているヒートパイプ芯構造には4種類で、内管壁の溝、ワイヤーまたはスクリーンメッシュ、焼結粉末金属、および繊維/バネになります。芯が異なれば、毛細管限界（作動流体がコンデンサから蒸発器へと移動する際の毛細管ポンプ速度）も異なります。
ループヒートパイプ
A loop heat pipe (LHP) is also a two-phase heat transfer device that uses capillary action to remove heat from a source and passively move it to a condenser or radiator. LHPはヒートパイプに似ていますが、長距離（最大75メートル）で信頼性の高い動作を提供できることと、重力（高重力環境）に逆らって動作できるという利点があります。
ループヒートパイプでは、芯構造は蒸発器にのみあり、気化した流体は液体から分離され、コンデンサを通って蒸発器に戻るループ内へと移動します。Boydでは、強力で大型のLHP（>2000W）から小型LHP（<100W）にいたるまでのさまざまな設計のLHPを開発および製造しており、航空宇宙および地上の幅広いアプリケーションで採用され、成功を収めています。
作動流体、動作温度範囲、配向および成形
作動流体の種類もヒートパイプの性能に影響を与えます。ヒートパイプまたはループヒートパイプは、作動流体の温度が凝固点を超えている場合にのみ機能します。温度が作動流体の蒸気凝縮点を超えると、蒸気は凝縮して液相に戻らず、流体の循環も冷却も行われません。作動流体は、アプリケーションの動作温度範囲に基づいて選択されます。
Boydでは、極低温（<-250°C）から高温（>2000°C）までの動作温度範囲に対応するのヒートパイプとループヒートパイプを設計および開発しています。水は、その良好な熱特性と動作温度範囲が5°C〜250°Cであることから、最も一般的な作動流体です。
Boydは、27種類以上の作動流体を使用してヒートパイプを設計、開発および製造してきました。
重力に対するヒートパイプの向きは、その芯構造と相まって、性能に重要な役割を果たします。たとえば、溝の芯は毛細管限界が最も低くなっていますが、蒸発器がコンデンサの下に位置した重力アシスト条件下の場合に、最も効果的に機能します。ループヒートパイプは向きの影響を受けにくく、その性能は蒸発器の高毛細管ポンプ芯に依存します。
ヒートパイプは、アセンブリに組み込むことができるように、形成（平らまたは曲げる）できます。ヒートパイプを平らにしたり曲げたりすると、輸送できる最大熱量が減少します。この制限を回避することを、設計時に考慮する必要があります。
ヒートパイプアプリケーション
For moving heat in industrial, electronic, aerospace and other applications, heat pipes and loop heat pipes are generally integrated into a thermal subsystem to transport heat from the heat source to remote areas. ヒートパイプは、熱源や熱に敏感なコンポーネントから別の場所にあるフィン付きアレイまたはヒートシンクに熱を運ぶ際に効果的です。
大容量パワーエレクトロニクスクーラーは、熱源に直接隣接するフィン付きヒートシンクを取り付けるには、スペースが不足しがちな熱対策ソリューションの一例です。代わりに、大容量のヒートパイプで熱をフィン付きアレイへと移動させることで、強制対流を使用して熱エネルギーを放散させます。この方法で、数百ワットを分散できます。
ヒートパイプとループヒートパイプの利点
ヒートパイプとループヒートパイプを熱対策ソリューションに組み込むことで、次のような多くの利点が得られます。
- 高い有効熱伝導率（>5000 W/m•K）
- 長距離熱輸送
- 高い信頼性
- 可動部品なし
- 高い費用対効果
- パッシブ - 可動部品やその他の潜在的にメンテナンス上の課題となり得るパーツが必要ありません
さらに、ヒートパイプとループヒートパイプは、機械的衝撃、振動、力の衝撃、熱衝撃/サイクリング、ヒートパイプの寿命に影響を与える可能性のある腐食性環境など、さまざまな外部環境要因に合わせて設計できます。
熱を分散
ヒートシンク、ヒートパイプ、ベイパーチャンバー、ループヒートパイプ、k-Core®、液体コールドプレート、熱交換器などのBoydの熱対策ソリューション技術を使用することで、設計者は排熱を空気（自然対流または強制対流）、液体（水、水/グリコール、PAO）、または空中に放散するように選択できます。
熱を空気に放散
多くのアプリケーションで、熱対策に望ましい方法としては、特に電子機器の冷却アプリケーションの場合、空気への対流冷却があります。Boydのヒートシンク、ヒートパイプアセンブリ、およびヒートスプレッダ技術では、廃熱は通常、発熱装置（コンピュータやデータセンターなどの電子システム内の電気部品など）から吸収され、自然または強制（ファンエアムーバーを使用）で周囲空気に移動または拡散されます。リモートヒートパイプアセンブリやベイパーチャンバーなどのBoydの熱技術により、設計者は熱流束の高いコンポーネントから、表面積が大きく（通常はプレートフィンまたは折り畳まれたフィン）熱流束が低い場所へと熱を移動させ、周囲空気に放散することができます。
熱を液体に放散
軍用レーダーや電気工学などの大きな熱負荷を伴うアプリケーションでは、最終的な熱放散のために二次システムの液体冷却剤（水、水/グリコール、PAO）に廃熱を放散する必要がしばしば生じます。 Boyd's heat pipe cold plates and liquid cold plates allow designers to move heat from a heat generating device into a coolant being circulated from a secondary system.
放熱による熱の放散
衛星に搭載される電子機器が増えるに連れて、限られた表面積を通して熱を排除するという課題も大きくなっています。Boydの低温、軸方向溝付きヒートパイプ（アンモニア/アルミニウム、エタン/アルミニウム）およびループヒートパイプ技術により、打ち上げのために貯蔵され、衛星が軌道に到達したときに衛星から展開されるラジエーターパネルを介して熱を排除することができます。当社の低温軸方向溝付きヒートパイプは、衛星電子機器からラジエーターパネルに熱を拡散し、廃熱を宇宙に放散します。また、当社のループヒートパイプ技術は、数百Wから2,000Wを超える熱負荷を輸送して放散することができます。
