JP2006333605A - 整流子の放熱構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】主要目的は整流子の放熱構造の製造方法を提供することであり、熱管をうまく整流子の放熱構造内に結合させ、特別に放熱構造を熱管の表面に完全に張り合うことで、整流子の放熱構造の放熱効率を高める。
【解決手段】整流子の放熱構造の製造方法は、熱管の金属パイプを提供する工程４０、金属パイプ内に毛細管構造を形成する工程４１、金属パイプの入口を密閉する工程４２、金属パイプを整流子の放熱ハウジングの金型に設置する工程４３、金型中で、溶解した金属を注入形成する工程４４、放熱ハウジングを取り出す工程４５、放熱ハウジングにある金属パイプの入口を切り離す工程４６、ワーク流体を金属パイプ内に注入する工程４７、金属パイプの入口を密閉する工程４８を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は整流子の放熱構造の製造方法に関するものであり、特に熱管(heat pipe) を整流子に接合する放熱構造の製造方法を指し、整流子の放熱效率を高める。

発電機、特に車輌に用いられるものである。通常は、整流子により交流電気を直流電気に整流する必要があり、車輌及びバッテリの使用に提供することができる。このため、整流子の安定性は連続的に電力を供給できるか否かによるところが非常に大きい。ところが、車のエンジン周りの温度が非常に高いから、さらに整流子の動作が時間をおいて、内部の整流ダイオードの温度が上昇し、こうなると、両者が電力の供給を不正常なものにする可能性がある。このため、車用発電機の整流子には放熱構造を設ける必要があり、特にダイオードの熱量を放出する必要がある。

図１を参照して従来に係る整流子の放熱構造を説明する。従来技術における整流子の放熱構造では、放熱板１０ａ、放熱板１０ａ内に嵌合される複数のダイオード整流端子２０ａ、放熱板１０ａと複数個のボルト止め４０ａに接続される絶縁板３０ａが含められる。放熱板１０ａは複数の放熱板１４ａを延設する。

ところが、この種の整流子の放熱構造は金属が伝達する熱量のみに依存するため、放熱效率は非常に劣っている。放熱器の熱インピーダンスは材料の導熱性と体積内の有効面積により決定され、アルミまたは銅の放熱器の体積が０．００６立方メートルに達した時、これ以上体積と面積を大きくしたら、明らかに熱インピーダンスを減らすことは不可能となる。その一方で、この種の設計上、放熱板をできるだけ熱源に近づけねばならず、すなわちダイオード整流端子２０ａが製造のトラブルを加えるだけではなく、体積全体を増加させる。また発電機全体を重くしている。

電子装置において、熱管により放熱効率を高めることが汎用されるものの、整流子の放熱構造に応用されているものは未だ見当たらない。なぜなら、整流子に複数個のダイオード整流端子を設置すると、一方では整流子の外形が変形して複雑になり、もう一方では熱管は折り曲げ後に壊れやすくなり、このため、熱管を整流子の放熱構造上に密着して結合するのは容易ではない。

上記したように、上述の既存の整流子の放熱構造は実際に使用するにあたって、明らかに不便で欠点を有し、改善の必要がある。

そこで、本発明者は前述の欠点に鑑て、鋭意に研究して学理の応用を合わせて、ついに合理的な設計かつ前述の欠点を有効に改善する本発明を見出した。

本発明の主要目的は整流子の放熱構造の製造方法を提供することであり、熱管をうまく整流子の放熱構造内に結合させ、特別に放熱構造を熱管の表面に完全に張り合うことで、整流子の放熱構造の放熱効率を高める。

上記の目的を達するために、本発明に係る整流子の放熱構造の製造方法には、熱管の金属パイプを提供する工程、前記金属パイプ内に毛細管構造を形成する工程、前記金属パイプの入口を密閉する工程、前記金属パイプを整流子の放熱ハウジングの金型に設置する工程、前記金型中で、溶解した金属を鋳造する工程、冷却後に前記放熱ハウジングを取り出す工程、前記放熱ハウジングにある前記金属パイプの入口を切り離す工程、ワーク流体を前記金属パイプ内に注入する工程、前記金属パイプの入口を密閉する工程が含まれる。

図面を参照して以下の本発明の最良の実施例を詳細に説明する。しかし、これらの説明は本発明の説明のみに用いられるのであり、本発明の権利の範囲に対して、いかなる制限をするものではない。

本発明の整流子の放熱構造の特徴は解決方法を提供することにあり、熱管をうまく整流子の放熱構造内に結合し、整流子の放熱構造の放熱効率を高める。具体的には、埋め込み式の鋳造(insert mold) 方法で、熱管を整流子内に結合して独特の放熱構造を形成する。本発明における整流子の放熱構造の製造方法のキー技術は鋳造過程の中にあり、主に熱管が摂氏２００度以上の温度に耐えられないという問題を解決することである。金属液体の鋳造の時には、温度はこれよりはるかに高く、完成した熱管はこの温度に合うと爆発の危険を招いてしまう。本発明の重点はこの問題を解決することにある。

図２を参照して本発明における整流子の放熱構造の製造方法のフローチャートを説明する。本発明の製造方法は以下の工程からなるものである。

最初に、工程４０に示すように、熱管の金属パイプを提供し、金属パイプの一端を密閉し、他端は開放状態にして入り口をつくる。その材質は銅が好ましいが、その他の材質でも勿論かまわない。

続いて、工程４１では、金属パイプ内に毛細管構造を形成する。毛細管構造は焼付け方式で銅粉粒子を焼付けて毛細管構造を金属パイプ内に形成することが好ましい。或いは金属網を金属パイプ内に設置しても良いし、金属パイプ内の壁面に内壁溝を形成しても良いし、金属パイプ内に銅繊維を設置しても良い。

本発明の工程42では、まず金属パイプの入口を一時的に密閉するが、ワーク流体を注入しない。このように、入口を密閉するのは金属パイプを保護して他の物質に汚染されないようにするためである。金属パイプにはまだワーク流体を注入しておらず、熱管は半分完成したのみで、ワーク流体が熱を受けて膨張する問題はない。このため金属パイプを破裂させることはなく、高温を受けて爆裂する心配はない。

工程４３では、金属パイプを整流子の放熱ハウジングの金型内に設置する。その後、工程４４に示すように、溶解した金属を金型内で鋳造して、冷却後に工程４５で放熱ハウジングを取り出す。鋳造する過程で、熱管の金属パイプは、未だワーク流体を充填されていないので、放熱ハウジングを鋳造する時の高温を受けて爆裂する危険はない。最も重要なことは、これによって熱管の金属パイプと放熱ハウジングが密切に貼り付くことが可能となることである。その完成された製品は図３に示されている。図３において、放熱ハウジング１０が熱管溝を形成するのは、未完成の熱管２０を収容するためであり、熱管２０は一時的に密閉された入口２５を形成する。

工程４６では、放熱ハウジング内の金属パイプの入口を切り出し、工程４７のように金属パイプを吸い込みで真空にし、ワーク流体を金属パイプ内に注入する。ワーク流体は水でもかまわない。最後に工程４８で金属パイプの入口を密閉する。こうして本発明の整流子の放熱ハウジングが完成する。

図３乃至図５はそれぞれ本発明における整流子の放熱ハウジング鋳型後の上面図となり、図３中の４−４線の断面図と図３中の５−５線の断面図に沿って説明する。本発明では整流子の放熱ハウジングを提供し、それには放熱ハウジング１０と放熱ハウジング１０内に埋め込まれた複数の熱管２０が含まれる。放熱ハウジング１０には複数の収納溝１２、熱管溝１４、複数の放熱板１６、密閉穴１８がある。収納溝１２はダイオード整流端子３０を収納するのに用いられ、つまり熱源となっている。熱管２０の金属パイプ２２の一端は、収納溝１２に近接しており、すなわち、熱管２０の一端の近くで熱源のダイオード整流端子３０となる。放熱板１６は熱管２０の金属パイプ２２を軸心とし外に向かって伸び、かつ金属パイプ２２の他端を放熱部分としている。

図６では、放熱ハウジング内の金属パイプの入口を切り出して開口２７を形成する工程４６と、ワーク流体２７を金属パイプ２２内に注入する工程４７を示す。図７では金属パイプ２２の入口を密閉してシール２８を形成する本発明の工程４８を示す。こうして本発明における整流子の放熱ハウジングが完成する。

図８を参照して本発明に係る応用された熱管の断面の概略図を説明する。熱管２０は密封されたコンテナー(container) 、即ち、金属パイプ２２、毛細管構造(wick structure)２４、及びワーク流体(working fluid) Ｆから構成される。そのメカニズムに基づいて、熱管２０は３つの部分に分けられる。

ａ）蒸発部 (evaporator section)；
ｂ）熱絶縁部 (adiabatic section)；
ｃ）冷却部 (condenser section)
熱管の作動原理を簡単に言うと次の通りである。熱管と熱源Ｈ（放熱素子）が接触する一端（蒸発部）に接触後、熱管２０内のワーク流体Ｆが熱を受けた後、気化潜熱を吸引して蒸気に変化する。蒸発部の蒸気圧力で熱管の他端（冷却部）より高くなり、このため両端には圧力差が生じ、蒸気の蒸発部から冷却部への流れを駆動する。気体はパイプ壁と外部を経由して冷却媒体と熱を交換し、潜熱を析出して熱伝送の任務を完成する。気体は冷却されて液体になり、毛細管構造の吸収力か重力により、蒸発部に流れて戻り、一つの循環作業を完成する。よって、毛細管構造が生じる毛細力が熱管内の降下総圧力より大きければ、熱管は正常に作動する。

本発明では熱管が結合した整流子の放熱構造を提供し、対流冷却する条件の下で、熱管の放熱内伝熱効率は良好で、従来の実態金属の放熱器に比べて性能が数倍アップする。

上述したように、本発明は、発明特許出願の要件に完全に一致している。よって、特許法に基づいて特許の出願を行う。以上述べたことは、本発明が最良の実施可能例に過ぎなく、本発明の特許範囲を制約するものではない。従って、本発明の請求項が等価変化或いは補正を行った場合、本発明の範囲に含まれる。

従来の整流子の放熱構造を示す図である。 本発明における整流子の放熱構造の製造方法のフローチャートである。 本発明における整流子の放熱ハウジング鋳造後の上面図である。 図３中の４−４線の断面図である。 図３中の５−５線の断面図である。 本発明で放熱ハウジング内の金属パイプ入口を切り出し、ワーク流体を注入する説明図である。 本発明で放熱ハウジング内の金属パイプ入口を密閉する説明図である。 本発明中で応用された熱管の断面の説明図である。

符号の説明

１６ 放熱板
２０ 熱管
３０ ダイオード整流端子

Claims (10)

1. 熱管の金属パイプを提供する工程と、毛細管構造を前記金属パイプ内に形成する工程と、前記金属パイプの入口を密閉する工程と、前記金属パイプを整流子の放熱ハウジングの金型に設置する工程と、前記金型中で、溶解した金属を注入形成する工程と、前記放熱ハウジングを取り出す工程と、前記放熱ハウジングにある前記金属パイプの入口を切り離す工程と、ワーク流体を前記金属パイプ内に注入する工程と、前記金属パイプの入口を密閉する工程とを含むことを特徴とする整流子の放熱構造の製造方法。
2. 前記毛細管構造は、焼き付けの方法により銅粉を前記金属パイプ内で毛細管構造に焼き付けることにより形成されることを特徴とする請求項１記載の整流子の放熱構造の製造方法。
3. 前記毛細管構造は、金属網を前記金属パイプ内に設置することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の整流子の放熱構造の製造方法。
4. 前記毛細管構造は、内壁溝を前記金属パイプ内に形成することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の整流子の放熱構造の製造方法。
5. 前記毛細管構造は、銅繊維を前記金属パイプ内に設置することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の整流子の放熱構造の製造方法。
6. 前記金属パイプ及び前記毛細管構造の材料は銅であることを特徴とする請求項１記載の整流子の放熱構造の製造方法。
7. 前記ワーク流体は水であることを特徴とする請求項１記載の整流子の放熱構造の製造方法。
8. 前記放熱ハウジングは収納溝を複数有してダイオード整流子を収納し、かつ前記金属パイプの一端が前記収納溝に近接することを特徴とする請求項１記載の整流子の放熱構造の製造方法。
9. 前記放熱ハウジングが複数の放熱板となり、前記金属パイプを軸として外へ伸びており、かつ、前記金属パイプの他端に位置することを特徴とする請求項８記載の整流子の放熱構造の製造方法。
10. ワーク流体を前記金属パイプに注入する前に、前記金属パイプを吸い上げて真空にすることを含むことを特徴とする請求項１記載の整流子の放熱構造の製造方法。

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