JP2002257489A - フィン付伝熱体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端部フィンを切り落とす必要がなくて伝熱表
面積を十分に確保できると共に端部に空気が逃げ込む空
きスペースが生じることを回避できて優れた伝熱性能を
確保することができ、かつ送風されてくる空気に対する
通気抵抗を小さくすることのできるフィン付伝熱体及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】 伝熱体２の表面に対してフィン３が垂直
状に真っ直ぐに延ばされた構成とする。まず、伝熱体２
の表面を工具で薄く削ることにより伝熱体２の表面から
傾斜状に外方に延びる傾斜フィン１０…を多数立ち上げ
た後、これら傾斜フィン１０…に対して成形加工を施し
て伝熱体２の表面に対して垂直状に真っ直ぐに延びる態
様のフィン３…に成形して、フィン付伝熱体１を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、パソコ
ン、産業機器等の機器の制御部（半導体等）の冷却装置
やペルチェ装置等における放熱フィン等として用いられ
るフィン付伝熱体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、放熱フィンとしては、金属製
の伝熱板の表面をバイト等の工具で薄く削ることで、伝
熱板（１００）の表面に外方に向けて延びるフィン（１
０１）が多数設けられたものが用いられている（図７、
８参照）。このようなフィンが多数設けられることで、
伝熱面積を大きくすることができるので、伝熱性能を顕
著に向上させることができる。

【０００３】ところで、従来、伝熱板の表面を工具で薄
く削ってフィンを形成させた場合には、図７に示すよう
に立ち上げられたフィン（１０１）の形状はいずれも湾
曲状になっていた。最終製品を得る段階では所定長さに
切断する必要があるが、所定位置で切断した場合には、
図７（イ）に示すように端部のフィン（１０１ａ）が伝
熱板の長さ方向の端面から突き出てしまった形態になっ
たり、或いは図７（ロ）に示すように伝熱板の端面に沿
ってフィンがその中間部で切断された場合には、鋭利な
切断部が先端に露出したフィン（１０１ｂ）が端面位置
に存在した形態となる。

【０００４】上記前者の形態ではフィン（１０１ａ）が
端面から突出するために製品仕様（サイズ等）に適合し
ないものとなるし、伝熱板（１００）をダクトで覆う強
制方式を採用する場合には突出フィン（１０１ａ）が邪
魔になって仕様通りの構成とすることができなくなる。
また、後者の形態ではフィン（１０１ｂ）の先端に鋭利
な切断部が露出するので、組立作業時における安全の確
保が困難になる。

【０００５】そこで、フィンが端面から突出したり、鋭
利な切断部が露出しないように、図８に示すような伝熱
板（１００）の端面から所定距離だけ中に入った位置ま
での範囲（ｍ）にあるフィンをその根元部から切り落と
した構成を採用することが多かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、端面から所定範囲（ｍ）にあるフィンを切
り落とすので、伝熱板に設けられるフィンの枚数が減少
することとなってその分伝熱表面積が減少し、ひいては
伝熱性能が低下するという問題があった。

【０００７】また、伝熱板（１００）をダクトで覆う強
制方式を採用する場合には、フィンが切り落とされるこ
とで生じた端部の空きスペース（Ｓ）に空気が逃げ込み
易いものとなるので、伝熱性能が一層低下してしまうと
いう問題があった。

【０００８】更に、フィン（１０１）の形状が湾曲状で
あるので、伝熱体表面に対してほぼ垂直に送風される空
気に対する通気抵抗が比較的大きなものとなるという問
題もあった。

【０００９】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、端面から所定範囲にあるフィンを
切り落とす必要がなくて伝熱表面積を十分に確保できる
と共に端部に空気が逃げ込む空きスペースが生じること
を回避できて優れた伝熱性能を確保することができ、か
つ送風される空気に対する通気抵抗を小さくすることの
できるフィン付伝熱体及びその製造方法に関する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は鋭意研究の結果、フィンが、伝熱体表面
に対して垂直状に真っ直ぐに延ばされた構成とすること
により上記所望のフィン付伝熱体となし得ること、更に
伝熱体の表面を工具で薄く削ることにより傾斜した態様
で外方に延びるフィンを多数立ち上げた後、これらフィ
ンに対して垂直状に真っ直ぐに立ち上げる成形加工を施
すことによって上記所望のフィン付伝熱体を製造できる
ことを見出すに至り、この発明を完成したものである。

【００１１】即ち、この発明に係るフィン付伝熱体は、
スカイブ切削加工によって、金属製の伝熱板等の伝熱体
の表面に外方に向けて延びるフィンが多数設けられたフ
ィン付伝熱体において、前記フィンが、伝熱体表面に対
して垂直状に真っ直ぐに延ばされていることを特徴とす
るものである。

【００１２】フィンが伝熱体表面に対して垂直状に真っ
直ぐに延ばされているから、端面からフィンが突出する
ことがなく、従って端面から所定範囲にあるフィンを切
り落とす必要がないので、伝熱表面積を十分に確保し得
て伝熱性能に優れたものとなる。また、端面から所定範
囲にあるフィンを切り落とす必要がないので、端部に空
気が逃げ込む空きスペースを生じることがなく、これに
より伝熱性能が一層向上するものとなる。更に、フィン
が垂直状に真っ直ぐに延ばされているから、入射される
空気に対する通気抵抗が小さい。

【００１３】また、この発明に係るフィン付伝熱体の製
造方法は、金属製の伝熱板等の伝熱体の表面を工具で薄
く削ることにより、伝熱体の表面から外方に向けて傾斜
状に延びる傾斜フィンを多数立ち上げる工程と、前記傾
斜フィンに対して成形加工を施すことにより、前記フィ
ンを伝熱体表面に対して垂直状に真っ直ぐに延びる態様
で立ち上げる工程とを包含することを特徴とするもので
ある。

【００１４】成形加工によって傾斜フィンを伝熱体表面
に対して垂直状に真っ直ぐに延ばすので、端面からフィ
ンが突出することがなく、従って端面から所定範囲にあ
るフィンを切り落とす必要がないので、フィンにおける
伝熱表面積を十分に確保し得て優れた伝熱性能を有する
伝熱体が得られる。また、端面から所定範囲にあるフィ
ンを切り落とす必要がないので、端部に空気が逃げ込む
空きスペースを生じることがなく、これにより伝熱性能
を一層向上させることができる。更に、フィンが垂直状
に真っ直ぐに延ばされているから、送風される空気に対
する通気抵抗を小さくすることができる。

【００１５】なお、この明細書において、「垂直状
に」、「真っ直ぐに」という語は、本発明の効果を同等
に達成できる範囲で多少の傾斜や曲がりが許容される意
味で用いる。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態に係るフィ
ン付伝熱体を図１（ハ）に示す。このフィン付伝熱体
（１）は、熱交換器の放熱フィンとして用いられるもの
であって、アルミニウム等の金属製の板状の伝熱体
（２）の表面に多数のフィン（３）…がスカイブ切削加
工によって立ち上げ状に形成されたものであり、これら
フィン（３）…が、伝熱体（２）表面に対して垂直状に
真っ直ぐに延ばされているのが特徴である。

【００１７】上記構成のフィン付伝熱体（１）は、フィ
ン（３）…が伝熱体（２）の表面に対して垂直状に真っ
直ぐに延ばされているから、端面からフィンが突出する
ことがない。従って端面から所定範囲にあるフィンを切
り落とすことを要しないから、伝熱表面積を十分に確保
することができ、優れた伝熱性能を備えたものとなる。
また、端面から所定範囲にあるフィンを切り落とす必要
がないので、端部に空気が逃げ込む空きスペースを生じ
ることがなく、これにより伝熱性能を一層向上させるこ
とができる。更に、フィン（３）…が垂直状に真っ直ぐ
に延ばされているから、送風されてくる空気（Ｇ）に対
する通気抵抗を小さくすることができるし、また所定長
さに切断する際にフィンが切断されて鋭利な切断部が露
出するようなこともないので組立作業時等における安全
性を十分に確保できる。

【００１８】上記実施形態のフィン付伝熱体（１）は、
例えば以下に説明する第１〜第３の製造方法で製造でき
る。第１製造方法について説明すると、まず、図２に示
すように、アルミニウム等の金属製の板状の伝熱体
（２）の表面にバイト（１５）等の工具を薄く削り入れ
ることによって、図１（イ）に示すように伝熱体（２）
の表面から外方に向けて湾曲した態様で延びる湾曲状傾
斜フィン（１０）…を多数立ち上げる。次に、これら湾
曲状傾斜フィン（１０）…に対して成形加工を施すこと
によって、図１（ロ）に示すように湾曲状傾斜フィン
（１０）…を伝熱体（２）表面に対して垂直状に真っ直
ぐに延びる態様に成形する。次いで、所定長さに切断す
ることにより、図１（ハ）に示すフィン（３）…付の伝
熱体（１）を得る。

【００１９】なお、前記成形加工方法としては、湾曲状
傾斜フィン（１０）…を伝熱体（２）表面に対して垂直
状に真っ直ぐに延びる態様に成形できるものであれば特
に限定されず、例えば、くし歯状治具により矯正する方
法等が挙げられる。

【００２０】次に、第２の製造方法について説明する。
まず、アルミニウム等の金属製の板状の伝熱体（２）の
表面にバイト（１６）等の工具を薄く削り入れることに
よって、図３（イ）に示すように、伝熱体（２）の表面
から外方に向けて傾斜状に直線的に延びる傾斜フィン
（１１）…を多数立ち上げる。この際、図６に示すよう
に、削り起こされたフィン（１１）…の先端部等が、バ
イト（１６）等の切削工具等の他の部材に接触しないよ
うにフィン（１１）…の切削加工を行うことによって、
フィン（１１）…を直線状に削り起こすことが可能とな
る。

【００２１】次いで、図３（ロ）に示すように、傾斜フ
ィン（１１）…の間の各空隙にプレート（２０）…をそ
れぞれ挿入配置せしめて、これらプレート（２０）…に
対して例えば（図面右から左方向に）外力を加えること
でプレート（２０）…を起立させることによって、図３
（ハ）に示すように直線状の傾斜フィン（１１）…を伝
熱体（２）表面に対して垂直状に起こした後、これらプ
レート（２０）…を取り除くことによって、図３（ニ）
に示すようなフィン（３）…が伝熱体（２）表面に対し
て垂直状に真っ直ぐに延びる態様に成形されたフィン付
伝熱体（１）を得ることができる。

【００２２】なお、上記図３に示す方法では、直線状の
傾斜フィン（１１）…の間の各空隙にプレート（２０）
…をそれぞれ配置せしめて、多数の傾斜フィン（１１）
…を一度に纏めて垂直状に立ち上げ成形するものとして
いるが、例えば図４に示すように傾斜フィン（１１）を
１枚づつ順に起こして垂直状に成形するものとしても良
い。即ち、図４（ロ）に示すように、隣り合う一対の傾
斜フィン（１１ａ）（１１ｂ）の間の空隙にプレート
（２０）を配置せしめて、該プレート（２０）に対して
例えば（図面右から左方向に）外力を加えることでプレ
ート（２０）…を起立させることによって、図４（ハ）
に示すように直線状の傾斜フィン（１１ａ）を伝熱体
（２）表面に対して垂直状に起こした後、図４（ニ）に
示すように前記プレート（２０）を抜いてこれを隣の空
隙に挿入配置せしめ、以下前記同様の操作によって隣の
傾斜フィン（１１ｂ）も垂直状に起こし、このようにし
て傾斜フィン（１１）…を１枚づつ順に起こして伝熱体
（２）表面に対して垂直状のフィン（３）…に成形する
ものとしても良い。

【００２３】次に、第３の製造方法について説明する。
まず、図５（イ）に示すように、アルミニウム等の金属
製の板状の伝熱体（２）の表面にバイト（１６）等の切
削工具を薄く削り入れることによって、伝熱体（２）の
表面から外方に向けて傾斜状に直線的に延びる傾斜フィ
ン（１１）を立ち上げる。この際、前記同様に、削り起
こされた傾斜フィン（１１）の先端部等が、バイト（１
６）等の切削工具等の他の部材に接触しないようにフィ
ン（１１）の切削加工を行うことによって、傾斜フィン
（１１）を直線状に削り起こすことが可能となる（図６
参照）。

【００２４】次いで、削り入れた状態にある切削工具の
切削刃（４０）の尖端（４０ａ）を支点（不動点）にし
て切削刃（４０）を起立させていくことによって、図５
（ロ）に示すように直線状の傾斜フィン（１１）を伝熱
体（２）表面に対して垂直状に起こす。この時、図５
（イ）（ロ）に示すように、傾斜フィン（１１）の根元
部の面に対して切削刃（４０）の先端部の切削上面（４
０ｂ）を当接させた状態で、前記切削刃（４０）の起立
操作を行うものとすれば、フィン（１１）をその根元部
から鋭く立ち上げて伝熱体（２）表面に対して垂直状に
起こすことが可能となる、即ち根元部から鋭く垂直状に
立ち上がって真っ直ぐに延ばされたフィン（３）を形成
させることが可能となる。

【００２５】そして、これら図５（イ）及び（ロ）に示
す一連の成形操作を順次行っていった後、所定長さに切
断することによって、図１（ハ）に示すような多数のフ
ィン（３）…が伝熱体（２）表面に対して垂直状に真っ
直ぐに延びる態様に成形されたフィン付伝熱体（１）を
得ることができる。

【００２６】上記第１〜第３製造方法における一連の操
作は、自動化して行われるのが一般的である。

【００２７】上述の第１〜第３製造方法によって製造さ
れたフィン付伝熱体（１）は、押出法により製造された
ものと比べて、トング比が高いものとなる（例えばトン
グ比３０）し、フィン（１０）の厚さを薄くできる利点
がある。例えば押出法により製造する場合にはフィン厚
さは薄くできても１．０ｍｍ程度であるのに対し、上記
第１〜第３製造方法によって製造する場合にはフィン厚
さを０．２ｍｍ程度にまで薄く成形することが可能であ
る。

【００２８】なお、この発明のフィン付伝熱体（１）
は、上記例示の製造方法によって製造されるものに特に
限定されるものではない。

【００２９】

【実施例】次にこの発明の具体的実施例について比較例
との対比において説明する。

【００３０】＜実施例１＞この発明の第１製造方法に基
づいて図１（ハ）に示すアルミニウム製のフィン付熱伝
板を作製した。この伝熱板のサイズは、幅８０ｍｍ、長
さ１００ｍｍ、厚さ５ｍｍであり、該伝熱板の片面に高
さ３０ｍｍのフィンが垂直状に突設されたものである。
前面風速２ｍ／秒、６０Ｗ入力（Ｔａ（外気温度）＝４
０℃）の条件で熱コンダクタンスは２３９３Ｗ／Ｋであ
った。

【００３１】＜比較例１＞従来品である図８に示す構成
からなるアルミニウム製のフィン付伝熱板を実施例１と
同等サイズで作製し、前記と同様の条件で熱コンダクタ
ンスを測定したところ２２１２Ｗ／Ｋであった。

【００３２】従って、実施例１のフィン付伝熱板は、比
較例１の従来品と比較して伝熱性能が約８％向上してい
ることが認められた。即ち、同一体積（容積）で比較し
て実施例１のフィン付伝熱板の方が約８％伝熱性能が向
上していた。

【００３３】

【発明の効果】この発明のフィン付伝熱体は、フィンが
伝熱体表面に対して垂直状に真っ直ぐに延ばされている
から、端面からフィンが突出することがなく、従って端
部フィンを切り落とす必要がなく、伝熱表面積を十分に
確保できるので伝熱性能に優れたものとなる。また、端
部フィンを切り落とす必要がないので、端部に空気が逃
げ込む空きスペースを生じることがなく、これにより伝
熱性能が一層向上される。更に、フィンが垂直状に真っ
直ぐに延ばされているから、送風されてくる空気に対す
る通気抵抗が小さくなる上に、空気の流れが各部で均一
になって安定した伝熱性能を確保できる。

【００３４】この発明に係るフィン付伝熱体の製造方法
は、伝熱体の表面を工具で薄く削ることにより傾斜フィ
ンを多数立ち上げるので生産性に優れている。また、成
形加工によって傾斜フィンを伝熱体表面に対して垂直状
に真っ直ぐに延ばすので、端面からフィンが突出するこ
とがなく、従って端部のフィンを切り落とす必要がない
ので、伝熱表面積を十分に確保し得て優れた伝熱性能を
有する伝熱体を製造できる。また、端部フィンを切り落
とす必要がないので、端部に空気が逃げ込む空きスペー
スを生じることがなく、これにより伝熱性能を一層向上
させることができる。更に、フィンが垂直状に真っ直ぐ
に延ばされているから、送風されてくる空気に対する通
気抵抗を小さくできる上に、空気の流れが各部で均一に
なって安定した伝熱性能を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１製造方法の一例を工程順次に従
って示す図であって、（イ）はバイトで薄く削って伝熱
体表面に湾曲状傾斜フィンを立ち上げた状態を、（ロ）
は垂直状に真っ直ぐに立ち上げる成形加工を施した状態
を、（ハ）は所定位置で切断した状態をそれぞれ示す。

【図２】湾曲状の傾斜フィンを立ち上げ成形する工程の
概略説明図である。

【図３】この発明の第２製造方法の一例を工程順次に従
って示す図であって、（イ）はバイトで薄く削って伝熱
体表面に直線状傾斜フィンを立ち上げた状態を、（ロ）
は傾斜フィン間の空隙にプレートを配置せしめた状態
を、（ハ）は垂直状に真っ直ぐに延びる態様に成形した
状態を、（ニ）はプレートを取り除いた状態をそれぞれ
示す。

【図４】この発明の第２製造方法の変形例を工程順次に
従って示す図であって、（イ）はバイトで薄く削って伝
熱体表面に直線状傾斜フィンを立ち上げた状態を、
（ロ）は隣り合う一対の傾斜フィン間の空隙にプレート
を配置せしめた状態を、（ハ）は垂直状に真っ直ぐに延
びる態様に成形した状態を、（ニ）は隣の空隙にプレー
トを配置せしめた状態をそれぞれ示す。

【図５】この発明の第３製造方法の一例を工程順次に従
って示す図であって、（イ）は伝熱体表面に直線状傾斜
フィンを立ち上げた状態を、（ロ）は切削刃の起立によ
ってフィンを垂直状に真っ直ぐに延びる態様に成形した
状態をそれぞれ示す。

【図６】直線状の傾斜フィンを立ち上げ成形する工程の
概略説明図である。

【図７】従来例を示す側面図であり、（イ）はフィンが
端面から突出した例、（ロ）は端部のフィンの先端に鋭
利な切断部が露出した例をそれぞれ示す。

【図８】従来の端部フィンを切除した形態のフィン付伝
熱体を示す側面図である。

【符号の説明】

１…フィン付伝熱体 ２…伝熱体 ３…フィン １０…湾曲状の傾斜フィン １１…直線状の傾斜フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 賀来 健 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 森田 忠昭 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA04 BA24 BB06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スカイブ切削加工によって、金属製の伝
   熱板等の伝熱体の表面に外方に向けて延びるフィンが多
   数設けられたフィン付伝熱体において、 前記フィンが、伝熱体表面に対して垂直状に真っ直ぐに
   延ばされていることを特徴とするフィン付伝熱体。
2. 【請求項２】 金属製の伝熱板等の伝熱体の表面を工具
   で薄く削ることにより、伝熱体の表面から外方に向けて
   傾斜状に延びる傾斜フィンを多数立ち上げる工程と、 前記傾斜フィンに対して成形加工を施すことにより、前
   記フィンを伝熱体表面に対して垂直状に真っ直ぐに延び
   る態様で立ち上げる工程とを包含することを特徴とする
   フィン付伝熱体の製造方法。