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発明の名称 放熱フィンおよびその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−71462
公開日 平成10年(1998)3月17日
出願番号 特願平8−228422
出願日 平成8年(1996)8月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 俊輔 (外1名)
発明者 須山 章三
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 基板の表面に複数のフィン体を保持してなる放熱フィンにおいて、前記基板の少なくとも一面に冷却流体の流通方向に沿って延在する複数の嵌合凹部を冷却流体の流通方向に対して直交する方向に間隔を隔てて相互に平行に形成し、1枚の金属板を断面ジグザグ状に折曲して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数の前記フィン体を各フィン体の平面に対し直交する方向の連接部を介して一体形成したフィン本体の折曲端部および連接部を前記基板の嵌合凹部に嵌合したことを特徴とする放熱フィン。
【請求項2】 前記基板の嵌合凹部に嵌合させる前記フィン本体の各連接部が同一平面内に位置するように形成したことを特徴とする請求項1に記載の放熱フィン。
【請求項3】 前記フィン本体の複数のフィン体の間隔を配列方向の両端で狭く中央で広く形成し、前記基板の複数の嵌合凹部の間隔を、前記フィン本体の折曲端部の少なくとも一端部が嵌合可能に形成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放熱フィン。
【請求項4】 前記基板と前記フィン本体との嵌合部位の少なくとも一部を接合部材の接合力をもって固着したことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の放熱フィン。
【請求項5】 前記接合部材が伝熱性の接着剤であることを特徴とする請求項4に記載の放熱フィン。
【請求項6】 前記接合部材がろう材であることを特徴とする請求項4に記載の放熱フィン。
【請求項7】 前記フィン本体の冷却流体の流通方向の先頭側および末尾側の少なくとも一方に圧損防止用の尖端部を形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の放熱フィン。
【請求項8】 少なくとも前記フィン本体がアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の放熱フィン。
【請求項9】 金属素材を塑性変形して少なくとも一面に冷却流体の流通方向に沿って延在する複数の嵌合凹部を冷却流体の流通方向に対して直交する方向に間隔を隔てて相互に平行に設けた基板を形成し、略平板状をなす金属板を塑性変形して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数の折り目を形成しこの折り目に基づいて前記金属板を断面ジグザグ状に塑性変形して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数のフィン体を各フィン体の平面に対し直交する方向の連接部を介して一体形成したフィン本体を形成し、前記基板の嵌合凹部に前記フィン本体の折曲端部および連接部を嵌合して前記基板と前記フィン本体とを一体とすることを特徴とする放熱フィンの製造方法。
【請求項10】 前記基板と前記フィン本体との嵌合部位の少なくとも一部にかしめを施すことを特徴とする請求項9に記載の放熱フィンの製造方法。
【請求項11】 前記基板と前記フィン本体との嵌合部位の少なくとも一部に接合部材による接合加工を施すことを特徴とする請求項9に記載の放熱フィンの製造方法。
【請求項12】 前記接合部材として熱伝導性の接着剤を用いて接合加工を施すことを特徴とする請求項11に記載の放熱フィンの製造方法。
【請求項13】 前記接合部材としてろう材を用いて接合加工を施すことを特徴とする請求項11に記載の放熱フィンの製造方法。
【請求項14】 金属素材を塑性変形して少なくとも一面に冷却流体の流通方向に沿って延在する複数の嵌合凹部を冷却流体の流通方向に対して直交する方向に間隔を隔てて相互に平行に設けた基板を形成し、ろう材を予め心材の両面もしくは片面にクラッドしたブレージングシートからなる略平板状をなす金属板を塑性変形して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数の折り目を形成しこの折り目に基づいて前記金属板を断面ジグザグ状に塑性変形して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数のフィン体を各フィン体の平面に対し直交する方向の連接部を介して一体形成したフィン本体を形成し、前記基板の嵌合凹部に前記フィン本体の折曲端部および連接部を嵌合するとともに前記基板と前記フィン本体との嵌合部位の少なくとも一部を前記フィン本体に予めクラッドされたろう材を用いて接合して前記基板と前記フィン本体とを一体とすることを特徴とする放熱フィンの製造方法。
【請求項15】 前記フィン本体を形成する際に、金属板に形成する折り目の少なくとも一端側に位置する金属板の端縁を塑性変形して前記フィン本体の冷却流体の流通方向の先頭側および末尾側の少なくとも一方の端縁に圧損防止用の尖端部を形成することを特徴とする請求項9乃至請求項14の何れか1項に記載の放熱フィンの製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱フィンおよびその製造方法に係り、特に、ファン等によって流動する空気等の冷却流体により各種の発熱部位を強制冷却することのできる放熱フィンおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、インバータ、サイリスタ、トランジスタ、工作機械等の各種器機の発熱部位には、ファン等により空気等の冷却流体を強制的に流通させて発熱部位を強制冷却することのできるヒートシンクと称される放熱フィンが用いられている。
【0003】図9はこの種の従来の放熱フィンの一例を示すものであり、従来の放熱フィン1は、サイリスタ、トランジスタ等の電子部品(図示せず)等の各種器機の発熱部位が固着される平面略矩形形状の基板2と、基板2に立設するようにして保持された平板状の多数のフィン体3aからなるフィン本体3とを有している。そして、フィン本体3を構成する各フィン体3aは、各フィン体3aの各側面を相互に対向するようにして、図9において矢印Aにて示すファン(図示せず)等により強制的に送風される空気等の所望の冷却流体の流通方向に対して所望の間隔Gを隔てて略平行に整列配置されている。
【0004】このような従来の放熱フィン1は、基板2の表面に各フィン体3aを所望の間隔Gを隔ててろう付することにより形成されている。そして、基板2に各フィン体3aをろう付する場合には、専用の位置決め治具および押え治具(共に図示せず)を用いて、基板2に対する各フィン体3aの位置決めを行うとともに、各フィン体3aを基板2に押圧する重りを各フィン体3aの上部に載置して加熱するようになっている。
【0005】ところで、近年の工業界では、種々の製品の高性能化、小型化等が常に図られており、従来の放熱フィン1においても高性能化、小型化が求められている。そして、放熱フィン1の高性能化、小型化を図るために、フィン本体3の表面積を拡大するように、各フィン体3aの間隔Gを狭くしてフィン体3aの数を増加させてフィン体3aを高密度配置する構成が採用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述した従来の放熱フィン1においては、基板2に多数のフィン体3aからなるフィン本体3を保持させるのに多大な労力および時間を必要とし、経済的負担が大きいという問題点があった。
【0007】また、それぞれ個別に形成された基板2およびフィン体3aがともに反り易く、基板2あるいはフィン体3aの少なくとも一方に反りがあると基板2にフィン体3aの端縁が密着せず、ろう付がしにくいという問題点があった。
【0008】さらにまた、フィン体3aを基板2にろう付する際に、フィン体3aを基板2に向かって付勢し基板2にフィン体3aの端縁が密着した状態で加熱するので、基板2あるいはフィン体3aの少なくとも一方に反りがあると、ろう付した後に基板2またはフィン体3aの少なくとも一方に歪みが生じる場合があり、高精度の製品を安定して得ることができないという問題点があった。
【0009】このような問題点に対処するためには、複数のフィン体3aを一体とする構成、例えば、フィン本体3を押出し型材により形成して複数のフィン体3aを一体形成し、このフィン本体3を基板2にろう付した放熱フィン1が考えられるが、フィン本体3を型材とした場合には、フィン本体3の高精度化および生産性の向上を図ることはできるものの、各フィン体3aの厚さを薄くすることができず、その結果、各フィン体3aの間隔Gを狭くしてフィン体3aの数を増加させてフィン体3aを高密度配置することができず、高性能化、小型化を図ることができないという問題点があった。
【0010】また、図10に示すように、フィン本体3Aを押出し型材により形成して複数のフィン体3aを一体形成し、このフィン本体3Aをアルミニウムからなる心材の両面にろう材Rを予めクラッドしたブレージングシートBSを介して基板2にろう付した放熱フィン1Aが考えられるが、このブレージングシートBSを用いた場合においても、前記放熱フィン1と同様に、各フィン体3aの間隔Gを狭くしてフィン体3aの数を増加させてフィン体3aを高密度配置することができず、高性能化、小型化を図ることができないとともに、ブレージングシートBSによるろう付を施す際に、フィン本体3AをブレージングシートBSを介して基板2に押え付けるための例えばステンレスからなる押え治具(図示せず)を必要とし、この押え治具は、ろう付時の熱エネルギを吸収してしまう、すなわち、ろう付時の熱効率を低下させてしまうばかりでなくフィン本体3Aを変形させてしまうおそれがあるという問題点があった。
【0011】本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、高精度で高性能化および小型化を図ることができる放熱フィンと、この放熱フィンを効率よく生産することのできる放熱フィンの製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項1に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、基板の表面に複数のフィン体を保持してなる放熱フィンにおいて、前記基板の少なくとも一面に冷却流体の流通方向に沿って延在する複数の嵌合凹部を冷却流体の流通方向に対して直交する方向に間隔を隔てて相互に平行に形成し、1枚の金属板を断面ジグザグ状に折曲して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数の前記フィン体を各フィン体の平面に対し直交する方向の連接部を介して一体形成したフィン本体の折曲端部および連接部を前記基板の嵌合凹部に嵌合した点にある。
【0013】そして、このような構成を採用したことにより、複数のフィン体を高密度配置して高性能化、小型化を図るとともに、高精度のフィン本体を基板に高精度で容易に保持することができる。
【0014】また、特許請求の範囲の請求項2に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、請求項1において、前記基板の嵌合凹部に嵌合させる前記フィン本体の各連接部が同一平面内に位置するように形成した点にある。
【0015】そして、このような構成を採用したことにより、フィン本体を基板により高精度で保持することができる。
【0016】また、特許請求の範囲の請求項3に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、請求項1または請求項2において、前記フィン本体の複数のフィン体の間隔を配列方向の両端で狭く中央で広く形成し、前記基板の複数の嵌合凹部の間隔を、前記フィン本体の折曲端部の少なくとも一端部が嵌合可能に形成した点にある。
【0017】そして、このような構成を採用したことにより、冷却流体の風圧および風量の分布に対応することができるので、冷却効率を向上させて高性能化を図ることが容易にできる。
【0018】また、特許請求の範囲の請求項4に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、請求項1乃至請求項3の何れか1項において、前記基板と前記フィン本体との嵌合部位の少なくとも一部を接合部材の接合力をもって固着した点にある。
【0019】そして、このような構成を採用したことにより、基板にフィン本体をより確実に保持させることができる。
【0020】また、特許請求の範囲の請求項5に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、請求項4において、前記接合部材が伝熱性の接着剤である点にある。ここでいう伝熱性の接着剤とは、例えば、熱伝導性の充填剤を含有するエポキシ系接着剤等を例示することができる。
【0021】そして、このような構成を採用したことにより、基板にフィン本体を確実かつ容易に保持させることができる。
【0022】また、特許請求の範囲の請求項6に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、請求項4において、前記接合部材がろう材である点にある。
【0023】そして、このような構成を採用したことにより、基板にフィン本体を確実かつ容易に保持させることができる。
【0024】また、特許請求の範囲の請求項7に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、請求項1乃至請求項6の何れか1項において、前記フィン本体の冷却流体の流通方向の先頭側および末尾側の少なくとも一方に圧損防止用の尖端部を形成した点にある。
【0025】そして、このような構成とすることにより、冷却流体がフィン本体を通過する際の冷却流体の通風抵抗(圧力損失)を減少させることができ、冷却効率を向上させることができる。
【0026】また、特許請求の範囲の請求項8に記載の本発明の放熱フィンの特徴は、請求項1乃至請求項7の何れか1項において、少なくとも前記フィン本体がアルミニウムまたはアルミニウム合金である点にある。
【0027】そして、このような構成とすることにより、放熱フィンの軽量化を図ることができる。
【0028】また、特許請求の範囲の請求項9に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、金属素材を塑性変形して少なくとも一面に冷却流体の流通方向に沿って延在する複数の嵌合凹部を冷却流体の流通方向に対して直交する方向に間隔を隔てて相互に平行に設けた基板を形成し、略平板状をなす金属板を塑性変形して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数の折り目を形成しこの折り目に基づいて前記金属板を断面ジグザグ状に塑性変形して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数のフィン体を各フィン体の平面に対し直交する方向の連接部を介して一体形成したフィン本体を形成し、前記基板の嵌合凹部に前記フィン本体の折曲端部および連接部を嵌合して前記基板と前記フィン本体とを一体とする点にある。
【0029】そして、このような構成を採用したことにより、高精度、高性能の放熱フィンを容易に製造することができるとともに、フィン本体をモジュールとすることができる。すなわち、フィン本体の面積を容易に変更することができる。さらに、少なくともフィン本体をアルミニウムまたはアルミニウム合金とした場合には、放熱フィンの軽量化を容易に図ることができる。
【0030】また、特許請求の範囲の請求項10に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、請求項9において、前記基板と前記フィン本体との嵌合部位の少なくとも一部にかしめを施す点にある。
【0031】そして、このような構成を採用したことにより、基板にフィン本体をより確実に保持することができる。
【0032】また、特許請求の範囲の請求項11に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、請求項9において、前記基板と前記フィン本体との嵌合部位の少なくとも一部に接合部材による接合加工を施す点にある。
【0033】そして、このような構成を採用したことにより、基板にフィン本体をよりさらに確実に保持することができる。
【0034】また、特許請求の範囲の請求項12に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、請求項11において、前記接合部材として熱伝導性の接着剤を用いて接合加工を施す点にある。
【0035】そして、このような構成を採用したことにより、基板にフィン本体をよりさらに確実に保持することができる。
【0036】また、特許請求の範囲の請求項13に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、請求項11において、前記接合部材としてろう材を用いて接合加工を施す点にある。
【0037】そして、このような構成を採用したことにより、基板にフィン本体をよりさらに確実に保持することができる。
【0038】また、特許請求の範囲の請求項14に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、金属素材を塑性変形して少なくとも一面に冷却流体の流通方向に沿って延在する複数の嵌合凹部を冷却流体の流通方向に対して直交する方向に間隔を隔てて相互に平行に設けた基板を形成し、ろう材を予め心材の両面もしくは片面にクラッドしたブレージングシートからなる略平板状をなす金属板を塑性変形して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数の折り目を形成しこの折り目に基づいて前記金属板を断面ジグザグ状に塑性変形して間隔を隔てて相互に平行に延在する複数のフィン体を各フィン体の平面に対し直交する方向の連接部を介して一体形成したフィン本体を形成し、前記基板の嵌合凹部に前記フィン本体の折曲端部および連接部を嵌合するとともに前記基板と前記フィン本体との嵌合部位の少なくとも一部を前記フィン本体に予めクラッドされたろう材を用いて接合して前記基板と前記フィン本体とを一体とする点にある。
【0039】そして、このような構成を採用したことにより、高精度、高性能の放熱フィンを容易に製造することができるとともに、フィン本体をモジュールとすることができる。すなわち、フィン本体の面積を容易に変更することができる。さらに、基板とフィン本体とを容易にかつ確実に一体とすることができる。
【0040】また、特許請求の範囲の請求項15に記載の本発明の放熱フィンの製造方法の特徴は、請求項9乃至請求項14の何れか1項において、前記フィン本体を形成する際に、金属板に形成する折り目の少なくとも一端側に位置する金属板の端縁を塑性変形して前記フィン本体の冷却流体の流通方向の先頭側および末尾側の少なくとも一方の端縁に圧損防止用の尖端部を形成する点にある。
【0041】そして、このような構成を採用したことにより、冷却効率に優れた放熱フィンを容易に製造することができる。
【0042】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の形態により説明する。
【0043】図1および図2は本発明に係る放熱フィンの実施の形態の一例を示すものであり、図1は全体の構成を示す部分斜視概略図であり、図2は基板の一部拡大斜視図であり、図3はフィン本体のフィン体の配設状態を説明する一部拡大横断面図である。
【0044】図1に示すように、本実施の形態の放熱フィン4は、基板5と、この基板5の一面たる上面に保持されたフィン本体6とを有している。
【0045】前記基板5は、図1に示すように、発熱部位(図示せず)に固着される幅寸法WBが100〜600mm程度、本実施の形態においては200mm、長さ寸法LBが200〜400mm程度、本実施の形態においては330mm、高さ寸法HBが7〜30mm程度、本実施の形態においては12mmの平面略矩形形状に形成されている。この基板5の一面たる上面には、所望の深さ寸法、本実施の形態においては3mm程度の断面略矩形形状に形成された複数の嵌合凹部7が設けられている。この嵌合凹部7は、図2に詳示するように、それぞれが図2に矢印Aにて示す冷却流体の流通方向に対して略平行な流通方向に沿うように形成されており、ピッチPBが3〜5mm程度、本実施の形態においては4mmとなるように相互に隣位する嵌合凹部7が3mm程度の間隔GBを隔てて平行に整列配置されている。
【0046】また、図1に示すように、本実施の形態における嵌合凹部7は、図1において左右方向両端に位置する嵌合凹部7a,7aの溝幅が、図1において左右方向両端に位置する嵌合凹部7a,7aの間に位置する他の嵌合凹部7bの溝幅より小さく形成されている。但し、図1において左右方向両端に位置する嵌合凹部7a,7aの溝幅は、後述するフィン体6aの板厚より大きくされている。この基板5の左右方向両端に位置する嵌合凹部7a,7aの溝幅をその間に位置する他の嵌合凹部7bの溝幅より小さくしたのは、図1において左右方向両端に位置するフィン体6aに接続する連接部6bを基板5の表面から離間させて配置し、図1において左右方向に位置する基板5の幅寸法WBを小さくするためであり、すべての嵌合凹部7の溝幅を等しく形成しても本質的には問題ない。この場合には、図1において左右方向の両端に位置するフィン体6aに接続する連接部6bを嵌合凹部7aへ嵌合させるとよい。さらに、基板5の左右方向の両端に位置する嵌合凹部7a,7aの溝幅をフィン体6aの板厚と略同一に形成してもよい。
【0047】なお、基板5の形状は、発熱部位の形状に応じて平面正方形形状、平面楕円形状、平面円形形状、H型形状、角筒形状等の各種の形状から必要に応じて選択すればよく、特に、本実施の形態の基板5の形状に限定されるものではない。また、基板5の寸法も、発熱部位の形状に応じて設定すればよく、特に、本実施の形態の基板5の寸法に限定されるものではない。さらに、基板5の形状を角筒形状とした場合には、嵌合凹部7を複数の内面に設ける構成としてもよい。
【0048】前記フィン本体6は、図1に示すように、薄い平板状の金属板をジグザグ状に折曲して形成されている。さらに詳しく説明すると、本実施の形態のフィン本体6は、金属板を連続する方形波様に折曲して形成することにより、高さ寸法HFの等しい略平板状の複数のフィン体6aが各フィン体6aの平面に対し直交する方向の略平板状の連接部6bを介して一体形成されており、全体として、幅寸法WFが90〜590mm程度、本実施の形態においては190mm、長さ寸法LFが200〜400mm程度、本実施の形態においては330mm、高さ寸法HFが60〜150mm程度、本実施の形態においては75mmに形成されている。この各フィン体6aは、図3に詳示するように、それぞれが図3に矢印Aにて示す冷却流体の流通方向に対して略平行な流通方向に沿うようにして形成されており、各フィン体6aの側面を相互に対向するようにしてピッチPFが3〜5mm程度、本実施の形態においては4mm程度となるように相互に隣位するフィン体6aが3mm程度の間隔GFを隔てて平行に整列配置されている。すなわち、本実施の形態のフィン本体6aは、モジュールとされている。
【0049】前記フィン本体6の図1に矢印Aにて示す冷却流体の流通方向の先頭側および末尾側に位置する端縁には、図3に詳示するように、所望の傾き角度θを有する圧損防止用の尖端部8(図3に一部のみ図示)が形成されている。この尖端部8は、図3に示すように、フィン本体6の板厚の中央面を対称面としてほぼ面対称となる断面二等辺三角形状に形成されており、尖端部8は、フィン本体6の端縁から離間するにしたがってその板厚が漸減するように先細に形成されている。さらに、図3に示すように、尖端部8の各傾き角度θは、本実施の形態においては、流通方向Aに対して45度程度に形成されている。この尖端8の傾き角度θは、図3に矢印Aにて示す冷却流体の流通方向に平行する方向に対して5〜60度の範囲、好ましくは15〜45度の範囲内とすればよく、特に、本実施の形態の角度θに限定されるものではない。なお、図3に矢印Aにて示す冷却流体の流通方向に対して先頭側に位置する尖端部8の傾き角度θと図示しない末尾側に位置する尖端部8の傾き角度θとを、必要に応じて異ならせた構成としてもよい。
【0050】そして、本実施の形態においては、前記基板5の嵌合凹部7に前記フィン本体6の折曲端部および連接部6bの内の図1において上下方向に示す高さ方向の下端部側に位置するフィン本体6の折曲端部および連接部6bが嵌合されて基板5にモジュールとしたフィン本体6が保持されている。
【0051】つぎに、本実施の形態の放熱フィン4の製造方法の実施の形態の一例について図4により説明する。
【0052】図4は本発明に係る放熱フィンの製造方法の実施の形態の一例を示すブロック図である。
【0053】図4に示すように、本実施の形態の放熱フィン4の製造方法は、それぞれ個別に行われる基板5を形成するための基板形成工程9およびフィン本体6を形成するためのフィン形成工程10と、基板形成工程9により形成された基板5の所定の位置にフィン形成工程10により形成されたフィン本体6を保持させる組立工程11とを有している。
【0054】前記各工程についてさらに詳しく説明する。
【0055】前記基板形成工程9は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属素材をブランク(図示せず)とし、このブランクに、所定形状の金型(図示せず)を用いて周知の押出し加工、引抜き加工、鍛造加工などの塑性加工を施すことにより、少なくとも一面に冷却流体の流通方向に沿って延在する複数の嵌合凹部7を冷却流体の流通方向に対して直交する方向に間隔GBを隔てて相互に平行に設けた完成品(基板5)を得るようになっている。なお、必要に応じて各種の機械加工(切削加工、研削加工等)を施してもよい。
【0056】また、基板5に用いる金属素材としては、使用条件等の必要性に応じて熱伝導性に優れた他の素材、例えば銅、銅合金、マグネシウム、マグネシウム合金を用いてもよい。
【0057】さらに、基板5を形成する他の方法としては、所定形状の鋳型(図示せず)に溶融状態としたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属素材を注入してダイカストあるいはスクイーズキャスト等の鋳造加工により鋳物を形成し、必要に応じて各種の機械加工(切削加工、研削加工等)を施す方法を例示することができる。
【0058】前記フィン形成工程10は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる平板状の金属板をブランクとし、このブランクを断面ジグザグ状に塑性変形してフィン本体6を形成するためのものであり、尖端部形成工程12と、折り目形成工程13と、折曲工程14とを有している。
【0059】前記尖端部形成工程12は、平板状のブランク15を塑性変形して圧損防止用の尖端部8を形成するためのものであり、本実施の形態においては、所定形状のプレス金型とプレス(共に図示せず)を用いて後述する折り目16の両端に位置するブランク15の四辺を形成する内の相互に対向する二辺の各端縁を塑性変形し、図3に示す断面二等辺三角形状の圧損防止用の先細の尖端部8が形成されるようになっている。
【0060】前記折り目形成工程13は、ブランク15を断面ジグザグ状に塑性変形してフィン本体6を形成する際に、高精度のフィン本体6を容易に得るために必要な工程であり、本実施の形態においては、所定形状のプレス金型とプレス(共に図示せず)を用いてブランク15を塑性変形し、図5に示すように、ブランク15の表面に、所定の間隔を隔てて相互に平行に延在する表裏1対の断面略三角形状の複数の折り目16が形成されるようになっている。この折り目16の間隔GWは、フィン本体6の形状に応じて設定されるようになっている。また、本実施の形態においては、相互間の距離が近い2本の折り目16を同時に形成できるようになっている。すなわち、相互間の距離が近い2本の折り目16の間隔GWPは、図示しないプレス金型によって同時に形成され、相互間の距離が遠い2本の折り目16の間隔GWHは、図示しないプレスの送り機構によるブランク15の送り量によって形成される。
【0061】なお、ブランク15に形成する折り目16は、ブランク15の表面の何れか一方の面に、好ましくは、折曲方向に対向する面に形成するとよい。さらに、ブランク15に形成するすべての折り目16を図示しないプレスの送り機構によるブランク15の送り量によって決定する構成としてもよい。
【0062】また、本実施の形態においては、ブランク15に折り目16を形成する際の図示しないプレスの送り機構によるブランク15の送り量を制御することにより、フィン本体6の高さ寸法たるフィン体6aの高さ寸法HFを容易に変更することができる。すなわち、折り目16を形成する際の図示しないプレスの送り機構によるブランク15の送り量を必要に応じて変更することにより、発熱部位の冷却に寄与する表面積の異なるフィン本体6を容易に形成することができる。
【0063】なお、前記尖端部形成工程12と折り目形成工程13との順序を逆にしたり、尖端部形成工程12と折り目形成工程13とを同時に施して尖端部8および折り目16を同時に形成するようにしてもよい。
【0064】また、本実施の形態においては、尖端部8を形成する際に用いる図示しないプレス金型のキャビティの形状を変更することにより、尖端部8の位置並びに形状等を容易に変更することができる。
【0065】前記折曲工程14は、折り目16および尖端部8を形成した平板状のブランク15を断面ジグザグ状に塑性変形してフィン本体6を一体形成するためのものであり、本実施の形態においては、所定形状のプレス金型とプレス(共に図示せず)を用いてブランク15に形成された折り目16にしたがってブランク15を断面ジグザグ状に折り曲げて完成品(フィン本体6)を得るようになっている。
【0066】なお、フィン本体6を形成するためのアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる平板状の金属板からなるブランク15としては、長尺のフープ材またはスケッチ材などを用いてもよい。そして、ブランク15として長尺のフープ材またはスケッチ材を用いる場合には、例えば、ブランク15に尖端部8および折り目16を連続的に形成した後に、ブランク15を所定の大きさに切断したり、ブランク15を所定の大きさに切断した後に尖端部8および折り目16を形成する構成としてもよい。
【0067】前記組立工程11は、基板5にフィン本体6を保持させるためのものであり、本実施の形態の組立工程11としては、例えば、嵌合のみを用いた嵌合組立工程11A、かしめを用いたかしめ組立工程11B、接合部材を用いた接合組立工程11Cなどから必要に応じて選択することができるようになっている。また、これらの嵌合組立工程11A、かしめ組立工程11B、接合組立工程11Cのうちの2つ以上の工程を組み合わせることも可能である。
【0068】前記嵌合組立工程11Aは、フィン本体6の折曲端部および連接部6b、本実施の形態においては図1において上下方向に示す高さ方向の下端部側に位置するフィン本体6の折曲端部およびこの折曲端部に連なる各連接部6bを基板5の嵌合凹部7に締め代をもって嵌合することにより嵌合加工を施して完成品(放熱フィン4)を得るようになっている。
【0069】前記かしめ組立工程11Bは、フィン本体6の折曲端部および連接部6b、本実施の形態においては図1において上下方向に示す高さ方向の下端部側に位置するフィン本体6の折曲端部およびこの折曲端部に連なる各連接部6bを基板5の嵌合凹部7に例えば0.2〜0.3mm程度のクリアランスをもって遊嵌した後に、フィン本体6と基板5との嵌合部位の少なくとも一部にかしめ加工を施して完成品(放熱フィン4)を得るようになっている。
【0070】前記接合組立工程11Cは、フィン本体6の折曲端部および連接部6b、本実施の形態においては図1において上下方向に示す高さ方向の下端部側に位置するフィン本体6の折曲端部およびこの折曲端部に連なる各連接部6bを基板5の嵌合凹部7に例えば0.2〜0.3mm程度のクリアランスをもって嵌合した後に、フィン本体6と基板5との嵌合部位の少なくとも一部、例えば、図1に左右方向に示す左右両端を図示しない接合部材の接合力(接着力)をもって固着する、詳しくは、熱伝導率のよい充填剤を含有したエポキシ系接着剤などの接着剤による接着や、ろう材などによるろう付などを施して固着することにより完成品(放熱フィン4)を得るようになっている。
【0071】すなわち、組立工程11の構成としては、設計コンセプトや使用条件などによる基板5に保持するフィン本体6の保持力などの必要に応じて、嵌合、かしめ、接合などの各種の形態を選択することができるようになっており、また、接合を用いる場合においても接合部材として接着剤またはろう材を選択することができるようになっている。
【0072】前述した構成からなる本実施の形態の放熱フィン4は、基板5にモジュールとしたフィン本体6を保持させることにより形成されており、基板5にフィン本体6を容易に保持させることができるので、従来の放熱フィン1に比べて、組立に要する労力および時間を低減し生産性を確実に向上させることができるとともに経済的負担を確実に低減することができる。そして、フィン本体6をモジュールとすることにより、用途および使用条件などの必要に応じて基板5と冷却性能の異なるフィン本体6とを容易に組み合わせることができ、一品種を大量に効率よく生産するだけでなく、多品種少量生産を効率よく行うこともできる。
【0073】また、本実施の形態の放熱フィン4のフィン本体6は、従来と異なり、1枚の金属板を折曲加工することにより形成されており、複数のフィン体6aを具備するフィン本体6を薄い金属板を用いて一体形成することができるので、各フィン体6aの間隔GFを狭くしてフィン体6aの数を増加させてフィン体6aを容易に高密度配置することができ、高性能化および小型化を図ることができる。
【0074】さらに、本実施の形態の放熱フィン4のフィン本体6は、ブランク15に折り目16を形成し、この折り目16にしたがって折曲加工が施されるので、折曲性が向上するとともに、各フィン体6aの高さ寸法HFおよび間隔GFなどの寸法精度を確実に向上させることができる。すなわち、ブランク15を曲げやすくなるとともに寸法精度に優れた高精度のフィン本体6を形成することができる。
【0075】また、ブランク15に形成するすべての折り目16を図示しないプレスの送り機構によるブランク15の送り量によって決定することにより、フィン体6aの高さ寸法HFおよび間隔GFを容易に変更することができる。
【0076】すなわち、位置によってフィン体6aの高さ寸法HFが異なる形状のフィン本体6Aや、ファン(図示せず)の風圧および風量に応じてフィン体6aの間隔GFを配列方向の両端で狭く中央で広く形成したフィン本体6Bを容易に形成することができる。この位置によってフィン体6aの高さ寸法HFが異なる形状のフィン本体6Aを用いた放熱フィン4Aを図6に、ファン(図示せず)の風圧および風量に応じてフィン体6aの間隔GFを配列方向の両端で狭く中央で広く形成したフィン本体6Bを用いた放熱フィン4Bを図7に示す。なお、図6に示す位置によってフィン体6aの高さ寸法HFが異なる形状のフィン本体6Aを形成する場合には、フィン本体6Aの折曲端部の一端部、すなわち、図6において下方に示す下端部が同一平面内に位置するように形成することがフィン本体6Aを基板5に保持させた後の精度を高く保持するうえで肝要である。さらに、図7に示すファン(図示せず)の風圧および風量に応じて各フィン体6aの間隔GFを配列方向の両端で狭く中央で広く形成したフィン本体6Bを用いる場合には、各フィン体6aの間隔GFに応じて嵌合凹部7の溝幅および間隔GBを対応させた基板5Bを用いることが肝要である。
【0077】さらにまた、本実施の形態の放熱フィン4は、フィン本体6の冷却流体の流通方向の先頭側および末尾側の端縁に圧損防止用の尖端部8が形成されており、この尖端部8を形成することにより、端縁を単なる切断面とした場合に生じる冷却流体が各フィン体6aの間を通過する際の乱流の発生、圧力損失、流通抵抗の増加などを確実に防止し、基板5に対するフィン体6aのより一層の高密度化配置を可能とすることができる。なお、尖端部8は、冷却流体が各フィン体6aの間を通過する際の通風抵抗が増加する場合に設ければよく、通風抵抗の増加が生じない場合には設けなくてもよい。
【0078】また、本実施の形態の放熱フィン4は、基板5の嵌合凹部7にフィン本体6の折曲端部および連接部6b、すなわち、図1において下方に示す下端部側に位置する折曲端部およびこの折曲端部に連なる各連接部6bが同一平面内に位置するように形成されているので、嵌合凹部7にフィン本体6を容易かつ正確に嵌合することができる。そして、嵌合凹部7にフィン本体6の折曲端部およびこの折曲端部に連なる連接部6bを嵌合することにより基板5にフィン本体6が保持されているので、フィン本体6を基板5に保持させた後のフィン本体6の各フィン体6aの間隔GFの精度を高く保持することができる。すなわち、高精度の放熱フィン4を容易に形成することができる。
【0079】さらに、基板5の嵌合凹部7にフィン本体6の折曲端部およびこの折曲端部に連なる連接部6bを嵌合することにより基板5にフィン本体6が保持されているので、フィン本体6を基板5にろう付する場合において、基板およびフィン本体6の少なくとも一方に反りがある場合においても、反りを嵌合凹部8の深さによって吸収することができるのでろう付を容易かつ正確に行うことができる。さらに、基板5にフィン本体6をろう付する際に、従来の位置決めや重りとなる大きい特別の治具を必要とせず、ろう付作業の作業性とろう付時の熱効率を向上させることができる。
【0080】また、本実施の形態の放熱フィン4は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を素材としているので、軽量化を図ることができる。
【0081】図8は本発明に係る放熱フィンのさらに他の変形例を示すものであり、本実施の形態の放熱フィン4Cは、フィン本体6Cをアルミニウムからなる心材の片面にろう材を予めクラッドしたブレージングシートによって形成し、このフィン本体6Cを基板5にろう付したものである。このフィン本体6Cを形成するブレージングシートは、アルミニウム合金からなる平板状の金属板の片面にろう材としてのAl−Si合金などからなる平板状の金属板を重ねて熱間などで圧延圧接したものであり、板厚の5〜15%程度がろう材の厚みとされている。そして、フィン本体6Cは、前述した実施の形態と同様に、ブレージングシートをブランク15とし、このブランク15を断面ジグザグ状に塑性変形することにより形成される。この時、ブレージングシートのろう材の位置する面が基板5に対向するように形成することが肝要である。その他の構成は前述した実施の形態と同様とされている。
【0082】このような構成からなる本実施の形態の放熱フィン4Cによれば、前述した実施の形態の放熱フィン4と同様の効果を奏するとともに、基板5にフィン本体6Cをろう付する際に、特別な治具を必要とせず、ろう付作業の作業性とろう付時の熱効率をよりいっそう向上させることができる。
【0083】また、フィン本体6Cを構成するブレージングシートのろう材は、ろう付時に溶融して、例えば基板5の嵌合凹部7の隅や基板5の嵌合凹部7の間に位置する表面の角などに溜まり、図8に黒く塗りつぶして誇張して示すろう材の溜まった溜まり部21は、基板5とフィン本体6Cとが確実に密着し、基板5からフィン本体6Cへの熱の伝達をより円滑にすることができる。
【0084】なお、図8において左右方向両端に位置する嵌合凹部7a,7aの溝幅がフィン本体6Cのフィン体6aの板厚よりかなり大きく、ろう付時に左右方向両端のフィン体6aの側面と、図8において左右方向両端に位置する嵌合凹部7a,7aの端部側の側壁との間に大きなクリアランスが生じる場合には、図8に破線にて示す例えばステンレスからなるスペーサ19(一方のみ図示)を用いて両端に位置するフィン体6aの側面を嵌合凹部7aの側壁に密着させた状態でろう付作業を施すとよい。このステンレスからなるスペーサ19はろう材と接合しないので、ろう付作業を終了した後に容易に取り外すことができる。このスペーサ19は、前述した放熱フィン4,4A,4Bをろう付により製造する場合にも当然使用することができる。さらに、フィン本体6Cを構成するブレージングシートとしては、アルミニウムからなる心材の両面にろう材をクラッドしたものを用いてもよい。
【0085】また、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【0086】
【発明の効果】以上説明したように本発明の放熱フィンによれば、高精度で高性能化および小型化を図ることができるし、また、本発明の放熱フィンの製造方法によれば、本発明の放熱フィンを効率よく生産することができるという極めて優れた効果を奏する。




 

 


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