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製品の熱設計とは？課題と対策・製品を解説
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研究開発・試作における製品の熱設計とは？
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本製品は、サーモグラフィカメラを用いた温度監視システムを容易に実現させるためのエントリー製品パッケージとなります。カメラ1台接続の最小構成ソリューションであるため、スモールスタートでの検討用途に適しております。使用用途に合わせて、様々なアプリケーションに応用することが可能です。ソフトウェアやハードウェアの追加や開発が不要なため、購入したその日から実際の現場にてご使用頂くことができます。
RADS Pi
熱流センサーは、熱の流れを横切って置かれた板状の熱抵抗の両面に生じる温度差を測定する仕組みです。
センサー内部を面に垂直の方向に伝わる伝導熱を計測します。
汎用熱流センサーシリーズでは、本来の熱流に対する影響を避けるために薄いプラスチック板の両面に数多くの熱電対を直列に接続したサーモパイルを構成し、表裏の温度差が0.001℃以下でも熱流計測が可能になります。
熱流センサーを使用すると、材料の熱伝導率と温度差から熱流値を求める従
来の方法に比べて、より正確な計測が実現します。
実験棟を始め、住宅、ビルなど構築物における熱貫流の分布や総量の計測、装置や設備などにおける保温保冷の断熱性能の定量的評価等に標準的なセンサーとして、広くご利用頂けます。
■詳しくはお問い合わせ、もしくはカタログをダウンロードしてください。
【新製品】汎用熱流センサーシリーズ L33A M55A S11A
オープンループ型各種風洞トンネル「モデルBWT/CWT」は、電子基板モジュール、ヒートシンク等コンポーネントレベルで熱解析テストができるようにデザインされた品質研究用の風洞トンネルです。ハニカム構造とスクリーンが設けられ、テストセクションでのフロー障害を防ぎ、均一で安定したエアーフローを0～5m/secまで供給することができます。この風洞トンネルは垂直でも水平方向でも操作することができます。テストセクションはプレキシガラス製なので容易にフローが観察できます。12か所の各種プローブ用のポートがあり、熱電対、ピトー管、風速センサや温度セン サなどをテストセクションに挿入することができます。また風洞テストセクション内の風速をPC接続で簡単に制御できる風洞コントローラーも用意しています。ユーザーは簡単に試験のプログラム制御が可能になります。テストチャンバー寸法や風速範囲により各種モデルを提供。
詳しくはお問い合わせください。
オープンループ風洞トンネルシリーズ BWT/CWT
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研究開発・試作における製品の熱設計
研究開発・試作における製品の熱設計とは？
測定・検査・センシング機器の研究開発および試作段階における熱設計は、製品の性能、信頼性、寿命を確保するために不可欠なプロセスです。電子部品やセンサーは動作中に熱を発生するため、この熱を適切に管理しないと、誤動作、性能低下、さらには故障の原因となります。熱設計では、発生する熱量を予測し、放熱機構（ヒートシンク、ファン、熱伝導材など）の選定や配置を最適化することで、製品内部の温度を許容範囲内に保つことを目指します。これにより、開発初期段階で潜在的な熱問題を特定し、設計段階での修正を可能にします。
課題
初期段階での熱挙動予測の困難さ
試作段階では、実際の動作環境や負荷条件での詳細な熱挙動を正確に予測することが難しく、設計の初期段階で熱問題を見落とすリスクがあります。
限られた試作回数とコスト制約
研究開発段階では、試作回数やそれに伴うコストが限られています。熱設計の検証に多くの試作が必要となると、開発期間の遅延や予算超過を招く可能性があります。
多様なセンサー・電子部品の熱特性把握
最新の測定・検査・センシング機器には、多様な種類のセンサーや高密度実装された電子部品が使用されます。それぞれの熱特性を正確に把握し、統合的な熱設計を行うことが複雑化しています。
小型化・高密度化に伴う熱集中
製品の小型化・高密度化が進むにつれて、限られたスペースに多くの発熱部品が集中し、局所的な高温化（ホットスポット）が発生しやすくなり、熱管理がより一層困難になっています。
対策
早期の熱シミュレーション導入
設計初期段階から熱流体解析（CFD）などのシミュレーションツールを活用し、仮想的な環境での熱挙動を予測・評価することで、潜在的な問題を早期に発見し、設計修正を効率化します。
モジュール化と標準化された熱管理部品の活用
熱管理に必要な部品（ヒートシンク、ファン、熱伝導シートなど）をモジュール化・標準化し、試作段階で容易に組み替えや評価ができるようにすることで、検証コストと時間を削減します。
熱特性データベースの構築と活用
使用する各種センサーや電子部品の熱特性データを収集・整理し、データベース化することで、設計時に正確な熱源情報を迅速に参照できるようにします。
熱設計ガイドラインの策定と遵守
製品の種類や用途に応じた熱設計のガイドラインを策定し、開発チーム全体で共有・遵守することで、設計の一貫性と品質を確保し、熱問題の発生を未然に防ぎます。
対策に役立つ製品例
熱流体解析ソフトウェア
製品内部の温度分布や空気の流れを仮想的にシミュレーションし、熱設計の初期段階で問題点を特定・評価するのに役立ちます。
熱画像カメラ
試作品の表面温度を非接触で可視化し、ホットスポットや熱の偏りを直感的に把握することで、熱設計の検証精度を高めます。
熱伝導材料評価キット
様々な種類の熱伝導シートやグリスの効果を比較評価できるキットで、最適な放熱材料の選定を支援します。
小型ファン・ヒートシンク評価モジュール
冷却性能を検証するための標準化されたモジュールで、試作段階での冷却機構の評価を迅速かつ容易に行えます。
