(57)【要約】【課題】放熱効率が良いヒートシンクを作成することのできる押出し製法を前提としつつ、複雑な形状のヒートシンクを容易に作成させ、かつ、材料の無駄を抑えることのできるヒートシンクの製造方法を提供しようとする。【解決手段】その周壁の内外面に、軸方向に伸びる溝2が周方向に沿って列設された筒状押出材1aに対し、その一端側から錐体状押型3を、プレスにより筒状内に挿入させながら進行させて、錐体状ヒートシンク本体1bを製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その周壁の内外面に、軸方向に伸びる溝が周方向に沿って列設された筒状押出材に対し、その一端側から錐体状押型を、プレスにより筒状内に挿入させながら進行させて、錐体状ヒートシンク本体を製造することを特徴とするヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートシンクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明器具として白熱灯や蛍光灯を用いた製品は一般化しているが、近年は白熱灯や蛍光灯に変わり、長寿命で発光効率がよい発光ダイオード（Light  Emitting  Diode、以下、「LED」と記す）を用いた照明器具が、急速に普及してきており、例えば、口金部、放熱部となるヒートシンク、グローブにより形成される電球型のものがある。一方で、LEDは、発光時の発熱により、発光効率が低下してしまったり、LED自体の温度が高くなりすぎると壊れてしまうという性質がある。また、LEDの表面に設置される封止樹脂も高熱に弱く、封止樹脂が劣化してしまうと光透過度が落ちてしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、LEDからより多くの熱を逃がすために、電球型LED照明には、非特許文献１に示すような三次元形状のヒートシンクが用いられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「熱対策で差が出る  低価格LED電球の中味」、日経ものづくり、株式会社日経ＢＰ、2009年9月1日、第660号、p.30−37
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電球型LED照明に用いる三次元形状のヒートシンクの製造方法として、ダイカスト製法と押出し製法がある。
【０００６】
ダイカスト製法は、三次元形状をした鋳型に溶湯を流し込む製法であり、三次元形状のヒートシンクを容易に製造することができる。一方、ダイカスト製法に適したアルミは、ADC12に代表されるように、材質上、熱伝導率が悪いため放熱効率が悪い。また、ダイカスト製法は、鋳型に溶湯を流し込むと同時に凝固がはじまるため、細かい形状に対応しづらく、薄く縦長なものを製造するのは難しい。例えば、上記非特許文献１の30頁に開示された東芝ライテック社製ヒートシンク及びシャープ社製ヒートシンクは、両方ともダイカスト製法で形成されたものになるが、前者は放熱フィン部が厚く形成され重量化してしまっており、後者はほぼ平面状で放熱フィン部がほとんど形成されていない。
【０００７】
これに対し、押出し製法は、適温に加熱し半溶解状態のアルミを決まった型の形状に押出す製法であり、複雑な形状のものを製造することができる。また、押出し製法に適したアルミは、A6063に代表されるように、材質上、熱伝導率がよいため、放熱効率がよい。その一方で、押出し後の押出材は、棒状であるため、それを三次元形状とするために、通常、施盤等の追加工が必要となり、手間がかかる上、材料の無駄が出る。
【０００８】
この発明は、従来技術の以上のような問題に鑑み創案されたもので、放熱効率が良いヒートシンクを作成することのできる押出し製法を前提としつつ、複雑な形状のヒートシンクを容易に作成させ、かつ、材料の無駄を抑えることのできるヒートシンクの製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、この発明に係るヒートシンクの製造方法は、その周壁の内外面に、軸方向に伸びる溝が周方向に沿って列設された筒状押出材に対し、その一端側から錐体状押型を、プレスにより筒状内に挿入させながら進行させて、錐体状ヒートシンク本体を製造することを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、前記溝とは、筒状押出材の周壁にその軸方向に沿って凹を設けることよって形成され、しかも周壁の内外面全体にその周方向に沿って列設されるため、その周壁の軸垂直方向断面形状は、凸凹の繰り返し形状となる。その凸凹状は、例えば波型の他、角型等の形状でもよく、列設される溝同士は、左右上下非対称であってもよい。また、前記錐体状とは、ヒートシンクとなりうる、あらゆるテーパ状を指し、実施形態例に示す切頭円錐状ももちろん含むが、それのみでなく、切頭角錐状や円錐状、角錐状であったり、テーパ部を平面の他、曲面にしてもよい。さらには、押出材本体が筒状となっていれば、その長短はもちろん問わない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るヒートシンクの製造方法によれば、押出し製法による押出材を用いるので、放熱効率の高いヒートシンクが得られることはもちろん、複雑な形状を形成するのに単にプレスだけで足りるので、その工程が極めて簡易となり、また材料に無駄が生じないことから、工程の簡易さと相俟って工程全体に要するコストが極めて低廉となる。しかも、それらの効果だけでなく、さらなる顕著な効果も認められる。すなわち、筒状押出材の周壁に溝を形成させたことにより、押出材を押し広げる際に壁面がひび割れすることや押出材の内壁と押型が密着して外れなくなることがほぼなくなり、安定してヒートシンクを製造できる。また、ヒートシンクの一端から他端にかけて徐々に溝が伸ばされていくことにより、自然とその周壁に曲線状の模様ができ、ヒートシンクの美感を向上させることができる。そして、溝が広がる分、押圧力が少なくて済むものとなる他、押し広げ率が増加されるため、ヒートシンクの表面積が増え、放熱効率をより向上させるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に用いる押出材の一形態例の説明図であり、図１(a)は、押出し製法で得られた筒状押出材の斜視図、図１(b)は、図１(a)に示す押出材の平面図である。
【図２】ヒートシンク本体を製造する手順を示す説明図であり、図２(a)は加圧前の状態を示す模式図、図２(b)は加圧時の状態を示す斜視図、図２(c)は本発明により製造されたヒートシンク本体の斜視図である。
【図３】本発明に用いる押出材の他形態例の説明図であり、図３(a)は、押出し製法で得られた筒状押出材の斜視図、図３(b)は、図３(a)に示す押出材の平面図、図３(c)は、図３(a)の押出材を用いて本発明により製造されたヒートシンク本体の斜視図である。
【図４】本発明に用いる押出材の他形態例の説明図であり、図４(a)は、押出し製法で得られた筒状押出材の斜視図、図４(b)は、図４(a)に示す押出材の平面図、図４(c)は、図４(a)の押出材を用いて本発明により製造されたヒートシンク本体の斜視図である。
【図５】本発明に係るヒートシンクを設置した電球型LED照明の一形態例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願に係る発明の具体的実施形態例を図面に基づき説明する。なお、本願に係る発明が以下の形態例に限定されるものでないことは当然である。
【００１４】
本形態例により形成されるヒートシンクは、図５に示すようにLEDを用いる電球型照明器具に適用される。また、電球型LED照明の口金部やグローブの形状は限定されず、天井、側壁、床等に組み込まれた形状であってももちろん適用可能となる。なお、付言するまでもなく、LED照明器具は電球型以外の形状であってもよい。
【００１５】
図１(a)は、押出し製法で得られた筒状押出材の斜視図、図１(b)は、図１(a)に示す押出材の平面図になる。また、図２(a)、(b)は本発明に係るヒートシンクの製造方法の手順を示す説明図になり、図２(a)は加圧前の状態、図２(b)は加圧時の状態を示し、図２(c)は本発明により製造されたヒートシンク本体の斜視図を示す。図中、1aは筒状押出材、1bはヒートシンク本体、2は溝、3は押型を各示す。
【００１６】
筒状押出材1aは、押出し製法により形成されたアルミ材であり、図１(a)、(b)はその一形態例を示す。該形態例では、周壁に図１(a)の軸方向に伸び、かつ、周方向に沿って列設される溝が形成される筒状押出材を得る型を用いており、その型を用いて内側が中空となる筒状押出材を得た後、その押出材を所定の長さに切断したものが図１(a)、(b)の筒状押出材1aになる。本形態例では、周壁内外面の溝形状を断面曲線状に形成させており、このため、図１(b)に示すように、周壁の軸垂直方向の断面形状は波型凸凹状となっている。ここでもちろん、溝形状は他の形状でも良く、角型でも、また列設される溝同士が左右上下非対称であってもよい。溝の数は、本形態例では、２０個設けているが、その用途に合わせて適宜増減させてもよい。
【００１７】
また、筒状押出材1aの周壁の厚みは、図１(b)の矢印Aに示すように均一としている。そして、その厚みは用途にあわせて、筒状押出材1aを形成させる型を適宜変更することにより調整可能である。
【００１８】
図２(a)、(b)に示す押型3は、テーパ状に形成され、本形態例では、その両端を円形平面状とする切頭円錐状に形成される。押型3の内側は中空としても、しなくてもよい。また、押型3の形状は、テーパ状であればよく、切頭円錐状の他、切頭角錐状や円錐状、角錐状であったり、テーパ部を平面の他、曲面としてもよい。
【００１９】
以下、図２に基づき本発明に係るプレス加工工程を説明する。図２(a)に示すとおり、押型3を上部に設け、それに対応して筒状押出材1aを下部に設置する。そして、図２(b)に示すように筒状押出材1aの一端側から押型3をその筒状内に挿入させ、筒状押出材1aの内壁を、押型3により押圧していくことによってプレス加工する。プレス加工された筒状押出材1aは、図２(c)に示すヒートシンク本体1bとなる。
【００２０】
図２(c)に示すヒートシンク本体1bは、テーパ状に形成され、本形態例では、内側が中空となる切頭円錐状に形成される。ヒートシンク本体1bの口金部寄りの周壁には、上記した図１(a)、(b)の筒状押出材に形成される溝が形成され、グローブ側に向かってテーパが広がるにつれ、徐々に周壁の溝は浅く形成される。そして、グローブ寄りの周壁は、溝がなくなり平面状となる。また、ヒートシンク本体1bの形状はテーパ状であればよく、切頭円錐状の他、切頭角錐状や円錐状、角錐状であったり、テーパ部を平面の他、曲面にしてもよい。さらには、押出材本体が筒状となっていれば、その長短はもちろん問わない。
【００２１】
また、筒状押出材1aの他形態例を、図３(a)斜視図、(b)平面図及び図４(a)斜視図、(b)平面図に各示す。図３(a)、(b)の筒状押出材1aは、図１(a)、(b)に示す筒状押出材1aの周壁外面の溝2に突起部4を、図４(a)、(b)の筒状押出材1aは、溝2によって形成される凸凹のうち周壁外面の凸部に突起部4をそれぞれ形成させたものである。そして、図３(c)及び図４(c)は、それぞれ本発明に係る製造方法に図３(a)、(b)、図４(a)、(b)の筒状押出材1aを用いて形成されたヒートシンク本体1bを示し、それらの例ではいずれも、突起部4がそのテーパ状周壁の外面から外方に突出して、より立体的なフィンとなり、このため空気との接触面積が増え、図２(c)に示す形態例に比べ、放熱効率をより向上させるものとなっている。
【００２２】
以上、記載したとおり、本発明に係るヒートシンクの製造方法によれば、押出し製法による熱伝導率の高いアルミ材を用いるので、放熱効率の高いヒートシンクが得られることはもちろん、押出材に放熱フィンを施盤等で追加工する必要がなく、プレス加工するのみでよいため、複雑な形状のヒートシンクを効率よく材料費を抑えて製造することができる。
【００２３】
また、本発明に用いる筒状押出材の周壁に溝を設けたことにより、種々の顕著な効果が生じる。
【００２４】
押出材の周壁に溝を設けず平面状にすると、押出材を押し広げる際に圧力が分散しにくく、壁面がひび割れすることが多かったのが、溝を設けたことにより解消される。また、溝を設けない平面状の周壁では、押型と押出材の内壁がほぼ全面で接触してしまうため、プレス加工の際、互いに密着して外れなくなる状態が生じていたが、溝を設けたことにより、このような密着状態を防ぐことができる。  
【００２５】
また、ヒートシンクの一端から他端にかけて徐々に溝が伸ばされていくことにより、自然とその周壁に曲線状の模様が形成される美感の高いヒートシンクが製造される。さらに、溝が広がる分、プレス加工の際の押圧力が少なくて済む他、押し広げ率が増加され、ヒートシンクの表面積を増やせるため、放熱効率をより向上させることができる。
【００２６】
そして、筒状押出材の周壁の厚みを均一にしたことから、厚みの薄いところに生じやすくなっていたひび割れによる熱伝導の低下や厚みの不均衡から生じていた熱伝導のむらを防ぐことができる。したがって、複雑な形状のヒートシンクを効率よく、コストを抑えて、高品質に製造することができる。
【００２７】
なお、本発明が以上の形態に限定されないことは上述したとおりであり、LED照明器具に用いられるヒートシンクの他、供給した電気により発光し、発光ロス分が熱となるLED以外の発光素子に用いられるヒートシンクでもよく、また、照明器具はもちろん、半導体素子に用いられるヒートシンクであってもよい。そして、特許請求の範囲の構成を満足させる形態であれば、押出材、押型の上記形状を適宜変更しても当然にその技術的範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
この発明は、LED基板が適用される電球型照明器具用のヒートシンクとして適用可能であることはもちろん、放熱を要する種々の器機のヒートシンクとして適用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
1a       筒状押出材
1b       ヒートシンク本体
2        溝
3        押型
4        突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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