(57)【要約】  本発明の放熱部材の製造方法は、インパクト成形などの鍛造を用いて、複数の放熱フィン（２１）及び側壁（１５）を有する放熱部材を製造する際に、放熱部材に設けられた放熱フィン（２１）及び側壁（１５）が成形される位置に対応して突起部が設けられた下型金型（３２）の上に金属材料を載置し、前記金属材料が載置された前記下型金型（３２）に対して、前記放熱フィン（２１）及び側壁（１５）の成形用の凹部を有する上型金型（３１）を、該凹部が前記下型金型（３２）の前記突起部に対応するように押し付けることによって、前記金属材料を成形する。
2014109235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インパクト成形を用いて放熱部材を製造する方法であって、
前記放熱部材に設けられた突起状の部分が成形される位置に対応して突起部が設けられた下側金型の上に金属材料を載置する工程と、
前記金属材料が載置された前記下側金型に対して、前記突起状の部分成形用の凹部を有する上側金型を、該凹部が前記下側金型の前記突起部に対応するように押し付けることによって、前記金属材料を成形する工程と、
を含むことを特徴とする放熱部材の製造方法。
【請求項２】
発熱体を冷却するための冷却器であって、
内部を冷媒が通過する冷媒収容部を備え、
前記冷媒収容部は、前記発熱体との接触面を有する放熱部材を有し、
該放熱部材は、
前記発熱体との接触面とは反対側の面上に形成されている複数の突起状の放熱フィンと、
前記接触面における、該放熱フィンが形成されている位置に対応する位置に少なくとも形成されている凹部と、
を備えていることを特徴とする冷却器。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本国際出願は、２０１３年１月１１日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１３−３７１３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１３−３７１３号の全内容を本国際出願に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、自動車等に備えられた電子部品等を冷却するための冷却器、及び、冷却器を構成する放熱部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気自動車やハイブリッド車等の自動車には、バッテリや走行モータ制御デバイスなどの発熱デバイス、あるいは、コンピュータに搭載されるＣＰＵ、ＧＰＵ、インバータなどの発熱体が搭載されている。そのため、自動車には、発熱デバイス及び発熱体を冷却するためのヒートシンク（冷却器）が取り付けられている。【０００４】
電子部品の冷却に用いられるヒートシンクとしては、例えば、特許文献１に示すものが挙げられる。特許文献１に示すヒートシンクには、冷却機能を向上させるために伝熱面積を大きくすることを目的として、インナーフィン（放熱フィン）が設けられている。【０００５】
このようなインナーフィンを備えたヒートシンクを成形するために、例えば、特許文献２に記載されるようなインパクト成形法を用いることができる。インパクト成形法は、鍛造（より具体的には、冷間鍛造）の一種であり、材料（スラグ）にパンチで衝撃を与え、スラグがパンチに沿って伸び上がることを利用して、金属部品の成形を行う方法である。そのため、インパクト成形法を用いてヒートシンクの成形を行えば、切削加工法あるいは押し出し成形法と比較して、少ない工程数で短時間に加工を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７１８４０号公報
【特許文献２】特開２００７−２７５９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、インパクト成形法などの鍛造法を用いてヒートシンクの成形を行う場合には、成形用の金型に対してスラグが充分に行き渡らず、放熱フィンの成形不良が発生するという問題が生じる。【０００８】
この点について、図７Ａを用いて説明する。図７Ａには、インパクト成形に使用される従来の金型１００（上型１０１及び下型１０２）を使用して、ヒートシンクを構成する放熱部材１１１をインパクト成形する様子を示す。図７Ａに示すように、従来の金型１００を使用して放熱部材１１１を成形加工した場合、上型１０１に設けられている放熱フィン１２１及び側壁１１５成形用の凹部の先端までスラグが行き渡りにくくなる。これは、下型１０２上にスラグを載置して上型１０１をプレスした際に、放熱フィン１２１などの成形用の凹部へ向けて、該凹部の容積に対して大量のスラグが流れ込もうとすることによって、凹部の入口付近でスラグが滞留してしまうためである。このようなスラグの滞留が起こると、凹部にスラグが流れ込みにくくなり、凹部の先端にまで充分にスラグが行き渡らない。その結果、成形された放熱フィン１２１の高さが不充分となり、所望とする放熱性能が得られない可能性がある。【０００９】
本発明の一側面では、冷却器の冷却能力を向上させる放熱部材を製造する方法、および、冷却能力が向上した冷却器を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる放熱部材の製造方法は、インパクト成形を用いて放熱部材を製造する方法であって、前記放熱部材に設けられた突起状の部分が成形される位置に対応して突起部が設けられた下側金型の上に金属材料を載置する工程と、前記金属材料が載置された前記下側金型に対して、前記突起状の部分成形用の凹部を有する上側金型を、該凹部が前記下側金型の前記突起部に対応するように押し付けることによって、前記金属材料を成形する工程と、を含むものでもよい。【００１１】
本発明の放熱部材の製造方法によれば、放熱フィン及び側壁などの放熱部材に設けられた突起状の部分が形成される位置に対応して下側金型に突起部が設けられているため、上側金型をプレスした際に突起状の部分を成形するための成形用の凹部の先端にまで金属材料を行き渡らせることが可能となる（図７Ｂ参照）。したがって、本発明によれば、成形用の金型に対して金属材料が充分に行き渡らず、放熱フィン及び側壁などの突起状の部分の成形不良が発生するという問題（図７Ａ参照）を回避することができる。本発明の製造方法によって製造された放熱部材では、放熱フィンの高さを目的とする高さにすることができ、結果として、放熱フィンの成形不良による冷却器の冷却能力の低下を抑えることができる。【００１２】
また、放熱フィン及び側壁が成形される位置の直下部分に突起部が設けられていない従来の金型では、成形された放熱部材における放熱フィン及び側壁の直下に対応する裏面に亀裂が生じる可能性がある。これに対して、本発明の製造方法によって製造された放熱部材は、放熱フィン及び側壁の直下に対応する位置に凹部が形成されることになる。したがって、本発明の製造方法によって製造された放熱部材においては、亀裂の生じる可能性のある箇所が除去されているため、亀裂が生じる可能性を低減させることができる。【００１３】
上記した本発明の放熱部材の製造方法は、インパクト成形を用いて放熱部材を製造する方法であったが、本発明の放熱部材の製造方法は、必ずしもインパクト成形を用いる方法には限定されない。すなわち、本発明の放熱部材の製造方法は、鍛造を用いて放熱部材を製造する方法であって、前記放熱部材に設けられた突起状の部分が成形される位置に対応して突起部が設けられた下側金型の上に金属材料を載置する工程と、前記金属材料が載置された前記下側金型に対して、前記突起状の部分成形用の凹部を有する上側金型を、該凹部が前記下側金型の前記突起部に対応するように押し付けることによって、前記金属材料を成形する工程と、を含むものであってもよい。【００１４】
ここで、鍛造とは、金属の塑性加工法の一種であり、金属に対してハンマー等で圧力を加えることで、金属内部の空隙をつぶし、結晶を微細化し、結晶の方向を整えて強度を高めるとともに目的の形状に形成する加工法である。鍛造には、例えば、冷間鍛造、温間鍛造、インパクト成形などが含まれる。なお、インパクト成形は、冷間鍛造の一種に分類されることもある。【００１５】
また、本発明にかかる冷却器は、発熱体を冷却するための冷却器であって、内部を冷媒が通過する冷媒収容部を備え、前記冷媒収容部は、前記発熱体との接触面を有する放熱部材を有し、該放熱部材は、前記発熱体との接触面とは反対側の面上に形成されている複数の突起状の放熱フィンと、前記接触面における、該放熱フィンが形成されている位置に対応する位置に少なくとも形成されている凹部と、を備えていてもよい。【００１６】
本発明の冷却器に備えられた放熱部材は、各放熱フィンの形状のバラツキを減少させることができ、各放熱フィンの高さを所望とする高さに形成することができる。したがって、本発明の冷却器においては、所望とする放熱性能を維持することができ、結果として冷却効率を高めることができる。なお、本発明の冷却器に備えられた放熱部材は、本発明の製造方法によって製造することができる。但し、本発明の冷却器に備えられた放熱部材の製造方法は特に限定はされない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる冷却器を示す斜視図である。
【図２Ａ−２Ｂ】図２Ａは、図１に示す冷却器の冷媒収容部を構成する第１部材（放熱部材）を示す上面図である。図２Ｂは、図２Ａに示す第１部材のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２Ａに示す第１部材を示す斜視図である。
【図４】図２Ａに示す第１部材の裏面側を示す斜視図である。
【図５】第１部材（放熱部材）を製造するための金型を示す断面図である。
【図６】第１部材（放熱部材）を製造するための金型の他の例を示す断面図である。
【図７Ａ−７Ｂ】図７Ａは、従来の製造方法を用いて放熱部材を製造した場合について説明する図であり、図７Ｂは、本発明の製造方法を用いて放熱部材を製造した場合について説明する図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０…冷却器、１１…冷媒収容部の第１部材（放熱部材）、１１ａ…（冷媒収容部の）裏面、１２…冷媒収容部の第２部材（冷媒収容用の蓋）、１３ａ…冷媒流入管、１３ｂ…冷媒流出管、１４…底板、１５…側壁、２０…冷媒収容部、２１…放熱フィン、２２…凹部、２３…溝、３０…（放熱部材製造用）金型、３１…上型（上側金型）、３２…下型（下側金型）、３１ａ…（放熱フィン成形用）凹部、３１ｂ…（側壁成形用）凹部、３２ａ…（放熱フィン直下の凹部成形用の）突起部、３２ｂ…（側壁直下の溝成形用の）突起部、４０…（放熱部材製造用）金型、４１…上型（上側金型）、４２…下型（下側金型）、４１ａ…（放熱フィン成形用）凹部、４１ｂ…（側壁成形用）凹部、４１ｃ…湾曲面、４２ａ…（放熱フィン直下の凹部成形用の）突起部、４２ｂ…（側壁直下の溝成形用の）突起部
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施の形態では、自動車に搭載される発熱体としてのコンピュータ部品を冷却するための冷却器を例に挙げて説明する。本実施の形態の冷却器１０は、図１に示すように、冷媒収容部２０を備えている。また、冷却器１０は、冷媒流入管１３ａ、及び、冷媒流出管１３ｂを備えている。冷却器１０において、例えば冷却水などの冷媒は、冷媒流入管１３ａから冷媒収容部２０内に流れ込み、冷媒収容部２０内を通過した後に、冷媒流出管１３ｂから排出される。冷却対象の発熱体（図示せず）は、図１に示す冷媒収容部２０の裏面に接触するように配置される。発熱体は、冷媒収容部２０内を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、冷却される。つまり、冷媒収容部２０の裏面が、発熱体との接触面となる。
【００２０】
冷却器１０の冷媒収容部２０は、第１部材１１と、第２部材１２とで構成されている。第１部材１１は、複数の放熱フィン（放熱部材に設けられた突起状の部分）２１を有する。これに加え、第１部材１１には、裏面に発熱体との接触面が設けられており、放熱部材としての機能を果たす。第２部材は、冷媒収容用の蓋として機能する。第１部材１１と第２部材１２とは、図示しないボルトなどの接続部材を用いて内部に空間を有するように密閉される。これにより、第１部材１１と第２部材とで形成された内部の空間に、冷媒を流すことが可能となる。第１部材１１及び第２部材は、例えばアルミニウムを含む金属材料で形成される。なお、第１部材１１及び第２部材の材料は、アルミニウムに限定されず、その他の金属材料でもよい。
【００２１】
続いて、図２Ａ〜図４を参照しながら、放熱部材である第１部材１１の具体的な構成について説明する。
図２Ａ及び図３に示すように、第１部材１１は、矩形状の底板１４と、該底板１４の表面上の端部近くに矩形状に立設された側壁（放熱部材に設けられた突起状の部分）１５とを有している。側壁１５で囲まれた内部には、底板１４の表面上に複数の放熱フィン２１が縦横に整列して配置されている。なお、本実施の形態では、放熱フィン２１は細長い円柱形状の突起である。しかし、本発明ではこれに限定はされず、放熱フィン２１は、例えば放熱性の向上などを意図して角柱形状など種々の形状に変形させることができる。また、本実施の形態では、複数の放熱フィン２１が縦横に略等間隔で配列された構成をとっているが、本発明はこれに限定はされない。放熱フィンの配置の仕方は、所望に応じて適宜変更することができる。
【００２２】
図２Ｂには、図２Ａに示す第１部材１１のＡ−Ａ線の断面の構成を示す。図２Ｂに示すように、第１部材１１においては、底板１４の裏面１１ａに、略半球形状の凹部２２及び断面が略半円形状の溝２３が形成されている。
【００２３】
図２Ｂ及び図４に示すように、凹部２２は、放熱フィン２１が形成されている位置の直下部分に、各放熱フィン２１に対応して複数個それぞれ設けられている。また、図２Ｂ及び図４に示すように、溝２３は、側壁１５が形成されている位置の直下部分に、各側壁１５に沿うように設けられている。
【００２４】
本実施の形態の冷却器１０では、冷媒収容部２０の裏面１１ａ（言い換えると、底板１４の裏面１１ａ）が発熱体との接触面となっている。裏面１１ａと接触して配置されている発熱体は、冷媒収容部２０内を通過する冷却水によって冷却される。そして、底板１４の裏面１１ａとは反対側の面上に放熱フィン２１が設けられている。これにより、発熱体から第１部材１１に対して伝わった熱をより効率的に冷却水へ放散することができる。そのため、放熱フィン２１が設けられていることで、冷却効率を高めることができる。
【００２５】
また、本実施の形態の冷却器１０の第１部材１１は、後述する放熱部材の製造方法を用いて製造されてもよい。この場合、放熱フィン２１の直下に凹部２２が、側壁１５の直下に溝２３が、それぞれ設けられる。これにより、各放熱フィン２１の形状のバラツキが減少しているとともに、各放熱フィン２１の高さが所望とする高さに形成される。したがって、所望とする放熱性能を維持することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、第１部材１１のみが放熱フィンを有する放熱部材として機能する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこのような構成に限定はされない。第１部材に加えて第２部材も冷却対象となる電子部品などとの接触面を有する場合には、第２部材にも第１部材と同様の放熱フィン及び凹部を形成することができる。
【００２７】
本実施の形態では、冷却器の冷媒が水である場合を例に挙げて説明したが、本発明は必ずしもこれに限定はされず、冷却器の冷媒として一般的に使用されるものを適宜選択して用いることができる。
【００２８】
続いて、冷却器１０に備えられた放熱部材（第１部材１１）の製造方法について説明する。ここで説明する放熱部材の製造方法は、本発明の放熱部材の製造方法の一例である。
本実施の形態の放熱部材の製造方法は、鍛造の一種であるインパクト成形法を用いて行われる。図５には、放熱部材の製造に用いられるインパクト成形用の金型３０を示す。金型３０は、上型（上側金型）３１と下型（下側金型）３２とで構成されている。金型３０は、上型３１と下型３２とを組み合わせて冷却器１０の放熱部材（第１部材１１）を成形するための形状を有している。
【００２９】
上型３１は、第１部材１１の表面側を成形するための型である。上型３１には、放熱フィン成形用の凹部３１ａ及び側壁成形用の凹部３１ｂがそれぞれ設けられている。なお、図５に示す金型３０において、放熱フィン成形用の凹部３１ａは１１個となっているが、この数は目的とする放熱部材の形状に合わせて任意に決めることができる。
【００３０】
下型３２は、第１部材の裏面１１ａ側を成形するための型である。下型３２には、第１部材１１における放熱フィン２１が形成されている位置の直下部分に設けられた凹部２２を成形するための突起部３２ａが設けられている。下型３２にはまた、側壁１５が形成されている位置の直下部分に設けられた溝２３を成形するための突起部３２ｂが設けられている。
【００３１】
上型３１及び下型３２には、インパクト成形用の金型の素材として一般的に使用される素材が用いられる。
第１部材１１は、上述したような構成の金型３０（上型３１及び下型３２）を使用して、インパクト成形法によって製造される。
【００３２】
この製造方法では、先ず、上述した構成を有する下型３２の上に、第１部材１１の原料となる金属材料（スラグとも呼ぶ）を載置する。そして、金属材料が載置された下型３２に対して、上述した構成を有する上型３１を押し付ける（プレスする）ことで、第１部材１１が成形される。このプレスの工程においては、下型３２の突起部３２ａに対して上型３１の凹部３１ａが対応するように、かつ、下型３２の突起部３２ｂに対して上型３１の凹部３１ｂが対応するように、上型３１のパンチが行われる。
【００３３】
以上のような工程によって、表面に複数の放熱フィン２１及び側壁１５が形成され、かつ、裏面１１ａに放熱フィン２１に対応する凹部２２及び側壁１５に対する溝２３が形成された第１部材（放熱部材）１１を製造することができる。
【００３４】
以上のような方法により、冷却器１０の放熱部材を製造することができる。冷却器１０における放熱部材以外の製造方法については、冷却器の製造方法として通常知られている方法を採用することができる。そのため、ここではその説明を省略する。
【００３５】
なお、放熱部材を製造するために用いられる金型の形状については、図５に示すものに限定はされない。図６には、放熱部材を製造するための金型の他の形状の例を示す。
図６に示す金型４０は、上型（上側金型）４１と下型（下側金型）４２とで構成されている。上型４１は、第１部材１１の表面側を成形するための型である。上型４１には、放熱フィン成形用の凹部４１ａ及び側壁成形用の凹部４１ｂがそれぞれ設けられている。下型４２は、第１部材の裏面１１ａ側を成形するための型である。下型４２には、放熱フィン２１が形成されている位置の直下部分に設けられた凹部２２を成形するための突起部４２ａが設けられている。下型４２にはまた、側壁１５が形成されている位置の直下部分に設けられた溝２３を成形するための突起部４２ｂが設けられている。
【００３６】
以上の金型４０の構成については、金型３０の構成と同じである。但し、金型４０においては、上型４１の隣接する２つの凹部４１ａの間、及び、凹部４１ａと凹部４１ｂとの間の突出した部分の先端の形状が湾曲した形状４１ｃとなっている。このような金型における形状の変形は、放熱フィンの形状を所望の形状とするために適宜実施することができる。
【００３７】
本発明の放熱部材の製造方法によれば、放熱フィン２１および側壁１５が形成される位置に対応して下型３２（又は下型４２）に突起部が設けられているため、図７Ｂに示すように、上型３１をプレスした際に放熱フィン及び側壁成形用の凹部の先端にまで金属材料を行き渡らせることが可能となる。したがって、本発明の放熱部材の製造方法によって製造された放熱部材は、金型の形状により厳密に適合した形状に成形される。そのため、放熱フィンの高さを目的とする高さにすることができる。その結果、放熱フィンの成形不良による冷却器の冷却能力の低下を抑えることができる。また、放熱フィンの高さのバラツキを減少させることができる。
【００３８】
上記のような効果を得るために、本発明の放熱部材の製造方法に用いられる金型は、放熱部材の放熱フィンの直下部分に相当する下側金型の該当箇所に少なくとも突起部を有している。但し、突起部３２ａ及び３２ｂ（又は、突起部４２ａ及び突起部４２ｂ）の形状については、図５及び図６に示すような断面が半円状の形状（すなわち、半球形、半円柱形）に限定はされない。また、本実施形態で説明した金型３０及び４０では、１つの放熱フィンに対して１つの突起が設けられている構成となっている。しかし、本発明はこれに限定はされず、放熱フィンの直下に少なくとも突起が形成されていればよい。したがって、例えば、一列に並んだ複数の放熱フィンに対して一つの直線状の突起を設ける構成とすることも可能である。また、上側金型に設けられた成形用の凹部の大きさ及び形状に応じて、下側金型に形成する突起部の形状及び大きさを適宜変更してもよい。例えば、上型４１の凹部の内周面において、図６に示すように、冷却器の放熱フィン２１および側壁１５の先端が面取りされた形状となるように、断面円弧状の形状などにしてもよい。
【００３９】
なお、本発明の放熱部材の製造方法は、インパクト成形を用いた他の金属部品の製造にも応用することができる。この場合、目的とする金属部品の形状に応じて、金属部品の突起した部分が形成される位置に対応して下側金型の所定の箇所に突起部を形成する。これにより、上側金型の隅々にまで金属材料を行き渡らせることができ、金属部品の成形性を向上させることができる。
【００４０】
本発明の放熱部材の製造方法では、第１部材１１が矩形状の底板１４と該底板１４の表面上の端部近くに矩形状に立設された側壁１５とを有している構成を説明した。しかし、本発明はこれに限定はされず、底板１４を矩形状以外の形状、例えば、多角形、円形、楕円形などの形状としてもよい。この場合、側壁１５は、底板１４の表面上の端部近くに立設していてもよい。
【００４１】
なお、本実施形態では、本発明の放熱部材の製造方法の一例として、インパクト成形を用いて放熱部材を製造する方法を説明した。しかし、本発明はこれに限定はされない。すなわち、本発明の放熱部材の製造方法は、他の鍛造を用いて実施してもよい。他の鍛造としては、冷間鍛造、温間鍛造、熱間鍛造などが挙げられる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態の例について説明した。但し、本発明は上述したような実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施し得る。また、異なる実施形態を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の範疇に含まれる。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｂ】
2014109235.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ−７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月16日(2015.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インパクト成形を用いて放熱部材を製造する方法であって、
前記放熱部材に設けられた突起状の部分が成形される位置に対応して突起部が設けられた下側金型の上に金属材料を載置する工程と、
前記金属材料が載置された前記下側金型に対して、前記突起状の部分成形用の凹部を有する上側金型を、該凹部が前記下側金型の前記突起部に対応するように押し付けることによって、前記突起状の部分が中実となるように前記金属材料を成形する工程と、
を含むことを特徴とする放熱部材の製造方法。
【請求項２】
発熱体を冷却するための冷却器であって、
内部を冷媒が通過する冷媒収容部を備え、
前記冷媒収容部は、前記発熱体との接触面を有する放熱部材を有し、
該放熱部材は、
前記発熱体との接触面とは反対側の面上に形成されている複数の中実の突起状の放熱フィンと、
前記接触面における、該放熱フィンが形成されている位置に対応する位置に少なくとも形成されている凹部と、
を備えていることを特徴とする冷却器。
【請求項３】
前記突起部の断面は、半円形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の放熱部材の製造方法。
【請求項４】
前記凹部は、半球形状又は錐形状になっていることを特徴とする請求項２に記載の冷却器。
【国際調査報告】
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2014109235.tif 000011
2014109235.tif 000012
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