(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱もしくは吸熱する熱交換対象箇所の表面に熱授受可能に設けられるベース中に、ベースを構成する材料よりも融点の低い材料を用いた複数のフィンの一端部を一体に鋳込んで、それらのフィンをベースに対して起立状態に組み付けたヒートシンクにおいて、
前記ベースの表面のうちのフィンとの連結箇所に、そのベースと同じ材料によって一体に形成され、かつ前記フィンの外周部を鋳込んだ状態でフィンの他端部に向けて三角状断面に延びる突出部が設けられていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記突出部が、前記ベースの表面のうちの突出部以外の部分に前記フィンを起立状態に取り付けた構成と比較して、１５％以上大きいフィンとの接触面積を有していることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種の熱交換機器や熱伝達装置等において熱交換面積を増大させるためのヒートシンクに関し、特に加圧鋳造法によって製造できるヒートシンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートパイプ等の熱関連機器において、放熱面積あるいは吸熱面積を拡大して熱交換能力を向上させるために、ヒートシンクを備えることは周知の通りである。
【０００３】
その一例を図４および図５に図示する。図４に示すヒートシンク１は、互いに平行とされた複数枚の平板状のフィン本体２が平板状のベース３の上面から垂直上方に延ばされた構成であり、例えばアルミ合金を材料とした押し出し成型法によって製造される。また、図５に示すヒートシンク１は、フィン本体２を平板状に替えて円柱形状に形成した構成であり、例えば銅合金を材料とした鍛造によって製造される。
【０００４】
ここで、上記の押し出し成形や鍛造は、単一の材料からフィン本体２とベース３とを一体に加工する方法であるから、図６に示すように、この種の方法によって製造し得るフィン本体２は、厚さ（ｔ）が最小で２ｍｍ程度が限度であり、また、厚さ（ｔ）を２ｍｍに設定した場合のフィン本体２の高さ（ｈ）は、最大で２０ｍｍ程度が限度である。したがって、これらの製法におけるフィン本体２の厚さ（ｔ）と高さ（ｈ）との比率（Ｃ）は、Ｃ＝ｈ／ｔ≦２０／２＝１０として表される。さらに、各フィン本体２の間のピッチ（ｐ）としては、最小で５ｍｍ以上が必要とされている。
【０００５】
このように、上記の押し出し成形や鍛造による製造方法によって得られる従来のヒートシンク１では、フィン本体２を薄くかつ高く形成することができず、また、ベース３の表面積に対して備えられるフィン本体２の枚数（本数）も少ないことから、充分な熱交換面積を得ることができなかった。
【０００６】
そこで、上記の課題を解決する手段として、加圧鋳造製法を採用したヒートシンクが提案されており、これを図７を参照して簡単に説明する。この種のヒートシンク４は、予め所定形状に形成した複数枚の圧延板を互いにほぼ平行に保持した状態で、それらの圧延板の各下端部のうちの例えば２ｍｍ程度を一体に鋳込むように溶湯を加圧鋳造させて、平板状のベース５と一体化させた構成である。
【０００７】
この加圧鋳造製法によれば、既製の圧延板がフィン本体６として採用されるから、フィン本体６における薄さと高さとの両立が可能になるとともに、各フィン本体６のピッチを狭く設定することができ、その結果、ヒートシンク４としての熱交換面積を上記従来のものに比べて大きくすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のヒートシンク４では、フィン本体６とベース５との連結箇所に緩みが生じ、フィン本体６がベース５から抜け出るおそれが多分にあった。これは、フィン本体６とベース５との連結箇所に作用する荷重がフィン本体６の高さに比例して大きくなることや、元来、フィン本体６とベース５とが別部材であって、ベース５自体を厚く形成して、ベース５に対するフィン本体６の挿入深さを大きくするとしても限度があることなどによるものである。
【０００９】
すなわち、従来では、フィン本体が薄くかつ高くて、充分な強度を備えた構成のヒートシンクが開発されていないのが実情であった。
【００１０】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、熱交換面積が大きく、強固な構成のヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、発熱もしくは吸熱する熱交換対象箇所の表面に熱授受可能に設けられるベース中に、ベースを構成する材料よりも融点の低い材料を用いた複数のフィンの一端部を一体に鋳込んで、それらのフィンをベースに対して起立状態に組み付けたヒートシンクにおいて、前記ベースの表面のうちのフィンとの連結箇所に、そのベースと同じ材料によって一体に形成され、かつ前記フィンの外周部を鋳込んだ状態でフィンの他端部に向けて三角状断面に延びる突出部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、請求項１の発明によれば、ベースとフィンとの接触面積が突出部の分だけ大きいことに加えて、各フィンの基端部がベースの表面方向において支持されているから、ベースとフィンとの連結が強化され、その結果、フィンがベースから抜け出ることが確実に防止される。換言すれば、ベースとフィンとの連結が強固な構成のヒートシンクとなる。なお、突出部を鋭角とすることにより、フィンとフィンとの間のピッチが狭い場合でも平坦部が確保でき、ヒートシンク自体は過度に重くならない。
【００１３】
また、請求項２に記載した発明は、前記突出部が、前記ベースの表面のうちの突出部以外の部分に前記フィンを起立状態に取り付けた構成と比較して、１５％以上大きいフィンとの接触面積を有していることを特徴とするものである。
【００１４】
したがって、請求項２の発明によれば、ベースと各フィンとの接触面積が充分に確保されるから、ベースと各フィンとの連結箇所の強度がより一層向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明に係る一具体例を図１に基づいて説明する。ここに示す例は、平板状のフィン本体を採用した例である。ベース７の図１での上面部には、複数枚のフィン本体８が鉛直上方に延びた状態に取り付けられており、これらのベース７とフィン本体８とによってヒートシンク９が構成されている。ベース７は、一例として厚さが１〜３ｍｍ程度のほぼ正方形あるいは長方形の板状体であって、ＣｕあるいはＣｕ合金を鋳造することによって形成される。
【００１６】
これに対して、フィン本体８は、一例として厚さ（ｔ）が１．５ｍｍで、高さ（ｈ１）が２０ｍｍの平板体を成している。なお、フィン本体８の材料としては、ＡｌあるいはＡｌ合金からなる圧延材が採用されている。フィン本体８における厚さ（ｔ）と高さ（ｈ）との比率（Ｃ）は、Ｃ＝ｈ／ｔ≦２０／０．５＝４０として表される。また、各フィン本体８の間のピッチ（ｐ）は、２ｍｍに設定されている。
【００１７】
他方、ベース７の上面部のうち各フィン本体８を挟んだ左右両側の箇所は、各フィン本体８の側面に沿って上方に隆起しており、この部分が突出部１０として形成されている。これに対して、ベース７の上面部のうち突出部１０以外の箇所、すなわち、突出部１０同士の間の部分は、互いに厚さの等しい平坦部２０となっている。なお、ベース７に対するフィン本体８の挿入深さは、平坦部２０から１〜２ｍｍとされている。
【００１８】
前記突出部１０は、一例としてフィン本体８を挟んで対向する三角状断面の突起である。また、この具体例では、ベース７の平坦部２０に対する突出部１０の高さ（ｈ２）は、平坦部２０にフィン本体８を起立状態に取り付けた構成と比べて、フィン本体８との接触面積が約１５％増大した高さに設定されている。換言すれば、突出部１０と各フィン本体８との接触面積は、フィン本体８を平坦部２０に起立状態に取り付けた構成に対して１５％程度大きく採られている。このように、フィン本体８は、その基端箇所の外周部がベース７と同じ材料から一体に形成された突出部１０により覆われて支持されている。
【００１９】
ここで、ベース７の材料とフィン本体８の材料との他の組み合わせとしては、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−グラファイト、Ａｌ−カーボンファイバ等が挙げられる。これらの中から可及的に熱伝導率の高く、かついわゆる鋳造性のよい材料を選択することが好ましい。また、フィン本体８の表面にＺｎあるいはＳｎ等のメッキを施してもよく、このようによれば、ベース７を形成する溶湯との相性が良好になる。
【００２０】
したがって、上記のように構成されたヒートシンク９によれば、各フィン本体８のベース７に鋳込まれる実質上の面積が従来に比べて１５％程度増大することに加えて、各フィン本体８の基端部を図１での横方向から支持するから、両部材の連結が強化され、ベース７からフィン本体８が抜け出ることが確実に防止される。なお、圧延材からなるフィン本体８を加圧鋳造によってベース７に取り付ける製法が採用されているから、フィン本体８を薄くかつ高く構成でき、しかもピッチ（ｐ）を狭く設定できるために、全体としての熱交換面積が大きくなる。したがって、構成が強固で熱交換面積の大きいヒートシンク９を得ることができる。
【００２１】
ここで、ヒートシンク９の製造方法、より具体的には、フィン本体８とベース５との取り付け方法としては、例えば従来知られた加圧鋳造製法を基に行うことができる。すなわち、図２に示すように、複数枚のフィン本体８の各上端部を上記のピッチおよび姿勢で上型１１（可動型１１）に保持させる。その場合、各フィン本体８の下端部が、下型１２（固定型１２）の内部空間に１〜２ｍｍ程度突出するように保持する。この寸法が、上述のベース７に対するフィン本体８の挿入深さとなる。なお、上型１１の底面部には、突出部１０に倣った形状の窪みが設けられている。
【００２２】
これに対して、下型１２の底面部は、平坦面に形成されている。また、この固定型１２には、ベース７の素材であるＣｕの溶湯１３を図２での下方から上方に向けて押圧する構成の加圧パンチ１４が備えられている。そして、上記の状態から、図３に示すように、加圧パンチ１４を可動型１１に向けて矢印方向に移動させ、溶湯１３に対して圧力を加える。その場合、各フィン本体８の下端部の１〜２ｍｍ程度が溶湯１３中に挿入される。フィン本体８の下端部がＣｕの溶湯１３に接触すると、Ｃｕの融点に対してＡｌの融点が低いためにフィン本体８の表面が溶かされる。そして、溶湯１３およびフィン本体８の材料が共に凝固すると、ベース７とフィン本体８とが一体に連結する。
【００２３】
更に、通例に倣う冷却・洗浄工程等を行えば、作業が完了する。その結果、ベース７中に空孔欠陥の殆どなく、しかもベース７とフィン本体８とが強固に連結したヒートシンク９を得ることができる。すなわち、この具体例のヒートシンク９では、フィン本体８の基端部がベース７に埋設されており、またその基端部を覆うようにベース７の表面からフィン本体８の上端部に向けて延びる突出部１０がベース７に一体的に形成された構成となっている。
【００２４】
なお、上記具体例では、平板状のフィン本体を例示したが、この発明は上記具体に限定されるものではなく、フィン本体の形状としては例えば波状に湾曲した薄板や円柱形状あるいは角柱形状でもよい。なお、フィン本体は、圧延材に限定されず、切削加工によって形成されたものあるいは鋳造によって形成されたものなどを採用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、ベースの表面のうちのフィンとの連結箇所に、ベースと同じ材料によって一体に形成され、かつフィンの外周部を鋳込んだ状態でフィン他端部に向けて延びる三角状断面の突出部が設けられており、フィンの材料にはベースの材料よりも融点の低い材料を使用していることから、従来に比べてフィンとベースとの連結強度を向上させることができ、換言すれば、熱交換面積が大きく、強固な構成のヒートシンクを得ることができる。
【００２６】
また、請求項２の発明では、ベースの表面のうちの突出部以外の部分にフィンを起立状態に取り付けた構成と比較して、突出部が１５％以上大きいフィンとの接触面積を有しているから、ベースと各フィン本体との連結箇所の強度をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るヒートシンクの一具体例を示す断面図である。
【図２】  その具体例の製造方法において加圧前の状態を示す模式図である。
【図３】  その製造方法において加圧中の状態を示す模式図である。
【図４】  従来のヒートシンクを示す概略図である。
【図５】  従来のヒートシンクの他の例を示す概略図である。
【図６】  従来のヒートシンクにおけるフィン本体の厚さと高さの関係を示す模式図である。
【図７】  加圧鋳造方法によって製造されたヒートシンクを示す断面図である。
【符号の説明】
７…ベース、  ８…フィン本体、  ９…ヒートシンク、  １０…突出部、  １２０…平坦部。
【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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【図６】
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【図７】
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