JP2018030150A

JP2018030150A - ヒートシンクの製造システム

Info

Publication number: JP2018030150A
Application number: JP2016163752A
Authority: JP
Inventors: 悠太永川; Yuta Nagakawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-03-01

Abstract

【課題】多大な熱エネルギを不要としながら、塗料の塗布に適した温度状態に粗材を保持して塗料を塗布しながらヒートシンクを製造することのできる、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４００であって、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と、鋳造装置１００にて成形された粗材Ｗに対し、熱放射性塗料を噴出するスプレーノズル５０を備えた塗布装置２００と、成形型１０から粗材Ｗを取り出し、塗布領域に粗材Ｗを搬送する搬送装置３００と、を備え、搬送装置３００は、粗材Ｗを把持するとともに通電加熱用の電極を形成する一対のロボットハンド６０Ａ，６０Ｂと、粗材Ｗの温度を計測する熱センサ７０と、から構成されている。【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、塗料の塗布に適した温度状態に粗材を保持して塗料を塗布しながらヒートシンクを製造することのできる、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、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と、前記鋳造装置にて成形された前記粗材に対し、熱放射性塗料を噴出するスプレーノズルを備えた塗布装置と、前記成形型から前記粗材を取り出し、塗布領域に該粗材を搬送する搬送装置と、を備え、前記搬送装置は、前記粗材を把持するとともに通電加熱用の電極を形成する一対のロボットハンドと、該粗材の温度を計測する熱センサと、から構成さ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、粗材を把持するとともに通電加熱用の電極を形成する一対のロボットハンドと、該粗材の温度を計測する熱センサと、から構成されている搬送装置を備え、ロボットハンドにて粗材を通電加熱しながら搬送し、通電加熱された粗材に対して熱放射性塗料が塗布されることで、温度が大きく低下した粗材を昇温する際に要する多大な熱エネルギを不要としながら、粗材を塗料の塗布に適した温度状態に保持できるものである。

成形型から取り出された粗材の温度が低下し過ぎる前に、通電加熱用の電極を形成する一対のロボットハンドにて粗材を加温し、粗材を塗料塗布に適した温度状態に保持することで、粗材を昇温させる際に要する多大な熱エネルギは不要となる。

搬送装置が備える熱センサとしては熱電対などを挙げることができ、たとえばロボットハンドにバネを介して熱電対を取り付けておくことで、バネの付勢力により、粗材の移動に伴って該粗材に当接している熱電対も移動させることができ、常に粗材の温度をセンシングすることが可能になる。

ロボットハンドの把持制御や移動制御は制御機器にておこなわれるが、熱センサによるセンシングデータもこの制御機器に送信されるようになっており、受信したセンシングデータに基づいて、制御機器では、通電加熱のON制御やOFF制御をおこなう。

たとえば、成形型から取り出された直後の粗材の温度は塗料塗布時の適正温度よりも高い傾向にあることから、この段階での通電加熱はOFF制御されているが、所定時間が経過し、粗材の温度が塗料塗布時の適正温度程度まで低下した段階で通電加熱がON制御され、粗材の温度を塗料塗布時の適正温度に保持することができる。

また、ロボットハンドにて加温された粗材に対して熱放射性塗料が塗布されることから、粗材の有する熱で熱放射性塗料の焼付けや溶剤の揮発もおこなうことができ、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を不要にでき、焼付け工程や溶剤の揮発工程も不要にできて製造効率性が高まる。

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、粗材を把持するとともに通電加熱用の電極を形成する一対のロボットハンドと、該粗材の温度を計測する熱センサと、から構成されている搬送装置を備え、ロボットハンドにて粗材を加温しながら搬送し、加温された粗材に対して熱放射性塗料が塗布されることで、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。ロボットハンドで粗材を加温しながら搬送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４００は、鋳造装置１００、塗布装置２００、および搬送装置３００から構成されている。

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。

一方、塗布装置２００は、熱放射性塗料を収容する塗料収容容器４０と、スプレーノズル５０と、塗料収容容器４０からスプレーノズル５０へ熱放射性塗料を提供する塗料供給管４０Ａと、から構成されている。

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。

また、搬送装置３００は、粗材を把持するとともに通電加熱用の電極を形成する一対のロボットハンド６０Ａ，６０Ｂと、粗材の温度を計測する熱電対からなる熱センサ７０と、ロボットハンド６０Ａ，６０Ｂの把持制御や移動制御を実行する制御機器８０と、から構成されている。なお、ロボットハンドは図示例に何ら限定されるものでなく、共通のボディに二本のロボットハンドが取り付けられた形態や、自走ローラを脚部に備えた形態など、多様な形態がある。

ロボットハンド６０Ａ，６０Ｂには、それぞれの先端にスライド自在な（Ｙ方向）一対のチャック６０ａが装着されている。

また、一方のロボットハンド６０Ａには不図示の電源が内蔵されており、一対のロボットハンド６０Ａ，６０Ｂが粗材を把持した状態で、制御機器８０が粗材に対して通電加熱を要すると判断した際に電源がON制御され、粗材を通電加熱できるように構成されている。

熱センサ７０は一方のロボットハンド６０Ａに取り付けられ、バネ７０ａにて付勢自在となっている。

制御機器８０は熱センサ７０によるセンシングデータを受信し、この受信したセンシングデータに基づいて電源のON制御の要否を判断するようになっている。図示を省略するが、この制御機器８０では、CPU、ROM、RAM、データ受信部、通電加熱を必要とする設定温度値を格納する格納部、受信した温度データが格納部内の設定温度値に達したか否かを判定する判定部、などがバスを介して相互に接続されている。

次に、製造システム４００を用いたヒートシンクの製造方法を概説する。

成形型１０のキャビティＣの壁面に離形剤を塗布した後、図１で示すように型閉めされた成形型１０のキャビティＣに対し、溶湯保持炉２０から金属溶湯を供給し（Ｘ方向）、キャビティＣ内で粗材を鋳造する。

次に、図２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を型開きしてロボットハンド６０Ａ，６０Ｂにて粗材Ｗを把持して取り出し、塗布領域に搬送する。

この脱型から粗材Ｗの搬送過程で粗材Ｗの温度は低下するが、バネ７０ａで粗材Ｗ側に付勢された（Ｚ方向）熱センサ７０が粗材Ｗの温度を随時計測しており、センシングデータを制御機器８０に送信している。なお、脱型直後の粗材Ｗの温度は塗料を塗布するのに適した温度よりも高いことから、ロボットハンド６０Ａ，６０Ｂによる通電加熱はOFF制御されている。

粗材Ｗの温度が塗料を塗布するのに適した温度程度に低下した段階で、制御機器８０より通電加熱のON制御指令が電源に送信され、電源がON制御されてロボットハンド６０Ａ，６０Ｂと粗材Ｗの間で通電加熱が実行される。

この通電加熱により、粗材Ｗの温度は塗料を塗布するのに適した温度程度に保持される。すなわち、粗材Ｗの温度が塗料塗布に適した温度に対して大きく低下し、この塗料塗布に適した温度まで昇温する際に要する多大な熱エネルギは不要となる。

ロボットハンド６０Ａ，６０Ｂによる通電加熱にて塗料塗布に適した温度に保持された粗材Ｗに対し、スプレーノズル５０から熱放射性塗料が噴出され、粗材Ｗの表面に塗布される。

このように、ロボットハンド６０Ａ，６０Ｂによる通電加熱にて粗材Ｗを塗料塗布に適した温度に保持することで、多大な熱エネルギを不要としながら、粗材Ｗに対する塗料塗布を実現することができる。

さらに、ロボットハンド６０Ａ，６０Ｂによる通電加熱にて加温された粗材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…塗料収容容器、５０…スプレーノズル、６０Ａ，６０Ｂ…ロボットハンド、６０ａ…チャック、７０…熱センサ（熱電対）、８０…制御機器、１００…鋳造装置、２００…塗布装置、３００…搬送装置、４００…（ヒートシンクの）製造システム、Ｗ…粗材

Claims

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、
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と、
前記鋳造装置にて成形された前記粗材に対し、熱放射性塗料を噴出するスプレーノズルを備えた塗布装置と、
前記成形型から前記粗材を取り出し、塗布領域に該粗材を搬送する搬送装置と、を備え、
前記搬送装置は、前記粗材を把持するとともに通電加熱用の電極を形成する一対のロボットハンドと、該粗材の温度を計測する熱センサと、から構成されているヒートシンクの製造システム。