JP2018030149A - ヒートシンクの製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】多大な熱エネルギを不要としながら、粗材の表面に熱放射性塗料皮膜を形成することのできるヒートシンクの製造システムを提供する。【解決手段】粗材Ｗと、熱放射性塗料皮膜とからなるヒートシンクを製造するヒートシンクの製造システム２００であって、第一型１と第二型２から構成され、型閉め状態にてキャビティＣが画成される成形型１０と、成形型１０に提供される溶湯を保持する溶湯保持炉２０と、から構成された鋳造装置１００を備え、第一型１の内部には、熱放射性塗料Ｐが収容される収容部４０、収容部４０とキャビティＣを流体連通する塗料流路５０、収容部４０を包囲する熱遮断層４０ａが形成され、さらに、塗料流路５０に連通して塗料流路５０に圧縮エアを提供するエア流路６０が形成されており、塗料流路５０には塗料流路５０の閉塞と開放の切換えをおこなう開閉部材７０が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、粗材と、粗材の表面に形成された熱放射性塗料皮膜とからなるヒートシンクを製造するヒートシンクの製造システムに関するものである。

昨今の電気回路は小型化が進み、この小型化に伴って発熱密度が上昇していることから、電気回路の放熱性能の向上が重要な開発要素の一つとなっている。

発熱量の大きな電気回路は当該電気回路を収容する筐体をアルミダイカストで製作するのが一般的であるが、金属は熱伝導率が高い一方で空気への熱伝達率が低い傾向にある。

そこで、金属製の筐体の表面に対し、空気への熱伝達率の高い物質である、カーボンや窒化物、樹脂等からなる皮膜を形成する試みがおこなわれている。

ここで、特許文献１には、平均粒径が0.1〜50μmで、酸化亜鉛粉末あるいは酸化チタン粉末又はその両方を含むセラミックス粉末と、バインダーと、を含み、バインダー成分100質量部に対してセラミックス粉末成分を25〜100質量部含む熱放射性塗料が平均膜厚1〜50μmで塗布されたヒートシンクが開示されている。

特開２０１２−２４６３６５号公報

特許文献１に記載のヒートシンクによれば、熱放射性塗料からなる皮膜を有することで赤外領域の放射率が高められ、効率よく放熱できるとしている。

ところで、ヒートシンクの製造は、成形型にて粗材を鋳造した後、成形型から粗材を取り出し、粗材を所定の塗布領域に搬送し、粗材の表面にたとえば上記する熱放射性塗料を塗布し、焼付けや溶剤の揮発をおこなって熱放射性塗料皮膜を形成することにより、その製造がおこなわれる。

ところが、成形型から取り出され、搬送される過程で粗材の温度が低下してしまい、塗料を塗布するのに適した温度未満の温度まで低下してしまうことが問題となっている。また、たとえば粗材に塗料をスプレー塗布している最中に、粗材の温度が塗料を塗布するのに適した温度未満の温度まで低下してしまうことも問題となる。

温度低下した粗材を焼成炉に収容して熱放射性塗料の焼付けや溶剤の揮発をおこなうに当たり、塗料を塗布するのに適した温度まで粗材を昇温させ、さらに塗料の焼付けや溶剤の揮発をおこなう必要があることから、多大な熱エネルギを要することになる。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、成形型にて粗材を成形し、粗材の表面に熱放射性塗料皮膜を形成してヒートシンクを製造するシステムに関し、多大な熱エネルギを不要としながら、粗材の表面に熱放射性塗料皮膜を形成することのできるヒートシンクの製造システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明によるヒートシンクの製造システムは、粗材と、該粗材の表面に形成された熱放射性塗料皮膜とからなるヒートシンクを製造するヒートシンクの製造システムであって、前記ヒートシンクの製造システムは、第一型と第二型から構成され、型閉め状態にてキャビティが画成される成形型と、該成形型に提供される溶湯を保持する溶湯保持炉と、から構成された鋳造装置を備え、前記第一型の内部には、熱放射性塗料が収容される収容部、および該収容部と前記キャビティを流体連通する塗料流路、前記収容部を包囲する熱遮断層が形成され、さらに、前記塗料流路に連通して該塗料流路に圧縮エアを提供するエア流路が形成されており、前記塗料流路には該塗料流路の閉塞と開放の切換えをおこなう開閉部材が設けられているものである。

本発明のヒートシンクの製造システムは、成形型を構成する一方の型（ここでは第一型）の内部に、熱放射性塗料を収容する収容部とこの収容部とキャビティを流体連通する塗料流路が形成され、キャビティ内で粗材が成形された直後に、粗材の表面に塗料流路を介して熱放射性塗料を吐出することにより、粗材の温度が塗料塗布に適した温度にて熱放射性塗料の塗布をおこなうことができるものである。

従来の製造システムでは、成形型から粗材を脱型し、粗材を塗布領域に搬送する過程で粗材の温度が塗料塗布に適した温度未満まで低下し、粗材の温度を塗料塗布に適した温度まで昇温するのに多大な熱エネルギを要していたが、本発明の製造システムでは、粗材を塗布領域に搬送する搬送工程がないことから、粗材の温度が塗料塗布に適した温度にて熱放射性塗料の塗布をおこなうことが可能になる。

キャビティ内で成形された直後の粗材の温度は塗料塗布に適した温度よりも高くなっているが、粗材が所定の温度状態（塗料塗布に適した温度状態）になった段階で、成形型の型開きをおこない、熱放射性塗料を吐出することにより、この熱放射性塗料の吐出圧にて粗材を脱型することができる。

キャビティ内における粗材の成形に当たり、700℃程度のアルミ溶湯をはじめとする高温の金属溶湯がキャビティ内に射出されると、第一型および第二型も加温される。第一型内に設けられた収容部には熱放射性塗料が収容されているが、この収容部が熱遮断層にて包囲されていることにより、収容部に収容されている熱放射性塗料が金属溶湯の熱で固着するのが抑止される。

なお、第一型内の適所（塗料流路の周囲等）に冷却水等の冷却媒体が流通する流路を設けておき、この流路に冷却媒体を流通させることで、金属溶湯の熱が第一型内を介して塗料流路に伝熱して塗料流路内で熱放射性塗料を固着させるのを抑制することができる。

また、塗料流路には、該塗料流路の閉塞と開放の切換えをおこなう開閉部材が設けられており、キャビティ内への金属溶湯の射出の際には開閉部材が塗料流路に挿入され、塗料流路が閉塞される。このように塗料流路が開閉部材にて閉塞されることで、射出された金属溶湯が塗料流路に浸入するのが防止される。

一方、粗材が成形されて熱放射性塗料を粗材の表面に吐出する際には、塗料流路に挿入されていた開閉部材が塗料流路から後退され、塗料流路が開放される。この塗料流路の開放により、収容部に収容されていた熱放射性塗料が塗料流路を流通して塗料流路の出口付近まで到達する。

第一型の内部には塗料流路に圧縮エアを提供するエア流路があり、このエア流路を介して圧縮エアが塗料流路の出口付近に提供され、熱放射性塗料が圧縮エアによってスプレー状となって粗材に吐出される。

上記するようにキャビティ内への金属溶湯の射出の際に開閉部材が塗料流路に挿入されているが、この開閉部材により、射出された金属溶湯が、塗料流路のみならずエア流路に浸入することも防止される。

ここで、開閉部材を塗料流路に進入させて塗料流路を閉塞し、また、開閉部材を塗料流路から後退させて塗料流路を開放する切換え制御は、アクチュエータによって開閉部材を移動させる自動制御の他、作業員の手動にて開閉部材の移動をおこなうマニュアル制御であってもよい。

熱放射性塗料の吐出が完了した際に、熱放射性塗料の一部が塗料流路に残り、塗料流路の出口から第一型の壁面にたれるのを防止するべく、熱放射性塗料の吐出終盤においては、熱放射性塗料の吐出完了を勘案して開閉部材を塗料流路に進入させ、塗料流路の出口側に移動させながら熱放射性塗料の吐出をおこない、塗料流路内に熱放射性塗料が残らない吐出制御をおこなうのが好ましい。

以上の説明から理解できるように、本発明のヒートシンクの製造システムによれば、成形型を構成する一方の型（ここでは第一型）の内部に、熱放射性塗料を収容する収容部とこの収容部とキャビティを流体連通する塗料流路が形成され、キャビティ内で粗材が成形された直後に、粗材の表面に塗料流路を介して熱放射性塗料を吐出することにより、多大な熱エネルギを不要としながら、粗材の温度が塗料塗布に適した温度にて熱放射性塗料の塗布をおこなうことができる。

本発明のヒートシンクの製造システムの実施の形態を示した模式図である。 射出成形している状況を説明した模式図である。 粗材に熱放射性塗料を塗布している状況を説明した模式図である。

以下、図面を参照して本発明のヒートシンクの製造システムの実施の形態を説明する。

（ヒートシンクの製造システムの実施の形態）
図１は本発明のヒートシンクの製造システムの実施の形態を示した模式図である。図示する製造システム２００は、鋳造装置１００を備えている。

鋳造装置１００は、成形型１０と、成形型１０に提供される溶湯を保持する溶湯保持炉２０と、溶湯保持炉２０から成形型１０に溶湯を提供する溶湯供給管３０とから構成されている。

成形型１０は、第一型１と第二型２から構成され、図示する型閉め状態においてその内部に鋳造用のキャビティＣが画成される。

溶湯保持炉２０には溶融したアルミニウム等の溶融金属が収容されており、アルミ溶湯の場合にはその内部温度が700℃程度になっている。

第一型１の内部には、熱放射性塗料が収容され、熱遮断層４０ａにて包囲された収容部４０、この収容部４０とキャビティＣを流体連通する塗料流路５０、塗料流路５０に連通して塗料流路５０の出口付近に圧縮エアを提供するエア流路６０が形成されている。なお、図示例は、これら収容部４０、塗料流路５０、エア流路６０の組み合わせを二組有するものであるが、一組であっても三組以上であってもよい。

第一型１内の塗料流路５０の周囲には、冷却水等の冷却媒体が流通する冷媒流路１ａがさらに形成されている。

また、収容部４０の後方（キャビティＣと反対側）には開閉部材７０が配設されており、開閉部材７０の後端には開閉部材７０のスライドを実行する油圧シリンダ等のアクチュエータ８０が配設されている。

ここで、熱放射性塗料としては、ポリアミドイミド(PAI)や、エポキシ系塗料もしくはフェノール系樹脂などを挙げることができる。

次に、製造システム２００を用いたヒートシンクの製造方法を図２，３を参照して概説する。ここで、図２は射出成形している状況を説明した模式図であり、図３は粗材に熱放射性塗料を塗布している状況を説明した模式図である。

キャビティＣへの射出成形に当たり、まず、図２で示すように、アクチュエータ８０を作動して開閉部材７０をスライドさせて（Ｙ１方向）塗料流路５０に挿通し、開閉部材７０の先端をキャビティＣに臨ませる。この状態において、開閉部材７０が塗料流路５０を閉塞し、キャビティＣ内に金属溶湯が射出成形された際に当該金属溶湯が塗料流路５０やエア流路６０へ浸入するのを防止することができる。

次に、成形型１０のキャビティＣの壁面に離形剤を塗布した後、成形型１０のキャビティＣに対し、溶湯保持炉２０から金属溶湯を溶湯供給管３０を介して供給し（Ｘ方向）、キャビティＣ内で粗材を鋳造する。

この射出成形により、金属溶湯からの熱が第一型１内を伝熱するが、冷媒流路１ａに冷媒を流通させておくことで塗料流路５０の周囲が昇温するのを抑制することができ、塗料流路５０内を通過する熱放射性塗料Ｐが塗料流路５０内で固着するのを解消することができる。

また、熱放射性塗料Ｐが収容された収容部４０が熱遮断層４０ａで包囲されていることで、収容部４０内の熱放射性塗料Ｐが伝熱してきた金属溶湯の熱で固着するのを解消することができる。

次に、図３で示すように、金属溶湯が凝固して粗材Ｗが成形されたら、成形型１０を型開きし、アクチュエータ８０を作動して開閉部材７０をスライドさせて（Ｙ２方向）塗料流路５０から後退させ、塗料流路５０を開放することで、収容部４０に収容されていた熱放射性塗料Ｐが塗料流路５０の出口側へ流れ出す（Ｚ１方向）。

放射性塗料Ｐが塗料流路５０の出口側へ流れ出したら、エア流路６０を介して圧縮エアを塗料流路５０の出口付近に提供することで（Ｚ２方向）、熱放射性塗料Ｐが圧縮エアによってスプレー状となって粗材Ｗに吐出される（Ｚ３方向）。

粗材Ｗはこの熱放射性塗料Ｐと圧縮エアが吐出された際の吐出圧にてキャビティＣの壁面から脱型され（Ｚ４方向）、脱型されながらその表面に熱放射性塗料Ｐの塗布が実行される。

熱放射性塗料Ｐの吐出が完了した際に、熱放射性塗料Ｐの一部が塗料流路５０に残り、塗料流路５０の出口から第一型１の壁面にたれるのを防止するべく、熱放射性塗料Ｐの吐出終盤においては、熱放射性塗料Ｐの吐出完了を勘案して開閉部材７０を塗料流路５０に進入させ、塗料流路５０の出口側に移動させながら熱放射性塗料Ｐの吐出をおこない、塗料流路５０内に熱放射性塗料Ｐが残らない吐出制御をおこなうのがよい。

このように、図示する製造システム２００によれば、第一型１の内部に、熱放射性塗料を収容する収容部４０とこの収容部４０とキャビティＣを流体連通する塗料流路５０が形成され、キャビティＣ内で粗材Ｗが成形された直後に、粗材Ｗの表面に塗料流路５０を介して熱放射性塗料Ｐを吐出することにより、粗材Ｗの温度が塗料塗布に適した温度にて熱放射性塗料Ｐの塗布をおこなうことができる。

従来の製造システムでは、成形型から粗材を脱型し、粗材を塗布領域に搬送する過程で粗材の温度が塗料塗布に適した温度未満まで低下し、粗材の温度を塗料塗布に適した温度まで昇温するのに多大な熱エネルギを要していたが、図示する製造システム２００では、粗材Ｗを塗布領域に搬送する搬送工程を不要にできることから、粗材Ｗの温度が塗料塗布に適した温度にて熱放射性塗料Ｐの塗布をおこなうことが可能になる。

さらに、粗材Ｗの有する熱により、粗材Ｗの表面に塗布された熱放射性塗料Ｐの焼付けや溶剤の揮発もおこなうことが可能になる。この場合、従来の焼付け工程や溶剤の揮発工程にて必要となっていた焼成炉が不要になるとともに、焼付け工程や溶剤の揮発工程も不要になることから、製造システムの製作コストを削減でき、かつヒートシンクの製造効率を格段に向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に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ける設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…第一型、２…第二型、１０…成形型、２０…溶湯保持炉、３０…溶湯供給管、４０…収容部、４０ａ…熱遮断層、５０…塗料流路、６０…エア流路、７０…開閉部材、８０…アクチュエータ、１００…鋳造装置、２００…（ヒートシンクの）製造システム、Ｗ…粗材、Ｐ…熱放射性塗料

Claims (1)

1. 粗材と、該粗材の表面に形成された熱放射性塗料皮膜とからなるヒートシンクを製造するヒートシンクの製造システムであって、
   前記ヒートシンクの製造システムは、
   第一型と第二型から構成され、型閉め状態にてキャビティが画成される成形型と、該成形型に提供される溶湯を保持する溶湯保持炉と、から構成された鋳造装置を備え、
   前記第一型の内部には、
   熱放射性塗料が収容される収容部、および該収容部と前記キャビティを流体連通する塗料流路、前記収容部を包囲する熱遮断層が形成され、さらに、前記塗料流路に連通して該塗料流路に圧縮エアを提供するエア流路が形成されており、
   前記塗料流路には該塗料流路の閉塞と開放の切換えをおこなう開閉部材が設けられているヒートシンクの製造システム。

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