JP2018141614A - 熱交換部材 - Google Patents

Abstract

【課題】熱媒とフィン部との接触面積が大きく、かつ、フィン部における熱媒の圧力損失が小さく、さらに熱源からの熱が本体部からフィン部へと効率良く伝達され、放熱特性に優れた熱交換部材を提供する。【解決手段】熱源側に配置されるベース部１１と、このベース部１１に隣接配置されたフィン部１２と、を備えた熱交換部材１０であって、フィン部１２は、ベース部１１の表面から立設された複数の突条部１３を有し、複数の突条部１３によってフィン溝１４が形成されており、フィン溝１４内に、金属線材をコイル状に巻いたコイル体２０が充填されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、熱源側に配置されるベース部と、このベース部に隣接配置されたフィン部と、を備えた熱交換部材に関するものである。

従来、発熱体等の熱源からの熱を放熱するヒートシンク等の熱交換部材として、例えば特許文献１に記載されているように、熱伝導性の高いベースプレートと、このベースプレートから立設されたフィン部と、を備えたものが提案されている。この構成の熱交換部材においては、発熱体が配設されたベースプレートからフィン部へと熱が伝達され、フィン部を通過する熱媒へ放熱されるように構成されている。
ここで、特許文献１に記載された熱交換部材においては、フィン部が単なる突起部とされているので、熱媒との接触面積が小さく、用途によっては熱交換特性が不十分となるおそれがあった。

そこで、例えば特許文献２には、ベースプレートから立設されたフィン部の間に、連通細孔を有する多孔質体を充填した熱交換部材が提案されている。この構成の熱交換部材においては、多孔質体によってフィン部における熱媒との接触面積を増加させることにより、熱交換特性の向上を図っている。
しかしながら、特許文献２に記載された熱交換部材においては、連通細孔を有する多孔質体によって熱媒の流動が妨げられて圧力損失の増大、すなわち熱媒を送る負荷が増大し、全体としてエネルギー効率が悪くなるおそれがあった。

そこで、特許文献３，４には、ベースプレートの表面に、金属線材を巻いたコイル体を配設した熱交換部材が提案されている。この構成の熱交換部材においては、コイル体をフィンとして機能させることにより、単なる突起部よりも表面積を大きくするとともに、多孔質体よりも開口部を大きくして圧力損失を小さくすることにより、熱交換の高効率化を図っている。

特開平０６−２４４３２７号公報 特開２０１２−００９４８２号公報 特開２００４−３１１７１１号公報 特開平０６−２７５７４６号公報

ところで、特許文献３，４に記載された熱交換部材においては、フィンとして機能するコイル体は、ベースプレートの表面のみと接触している。このため、ベースプレートとフィン部（コイル体）との間の熱抵抗は高く、熱源からの熱をベースプレート側からフィン部（コイル体）側へと十分に伝達することができず、熱交換特性が向上しないおそれがあった。

本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、熱媒とフィン部との接触面積が大きく、かつ、フィン部における熱媒の圧力損失が小さく、さらに熱源からの熱がベース部からフィン部全体へと効率良く伝達され、熱交換特性に優れた熱交換部材を提供することを目的としている。

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の熱交換部材は、熱源側に配置されるベース部と、このベース部に隣接配置されたフィン部と、を備えた熱交換部材であって、前記フィン部は、前記ベース部の表面から立設された複数の突条部を有し、複数の突条部によってフィン溝が形成されており、前記フィン溝内に、金属線材をコイル状に巻いたコイル体が充填されていることを特徴としている。

この構成の熱交換部材によれば、フィン部が、複数の突条部によって形成されたフィン溝内に、金属線材をコイル状に巻いたコイル体が充填された構造とされているので、フィン部の比表面積が大きくなり、フィン部と熱媒との接触面積が確保されることになる。また、金属線材をコイル状に巻いたコイル体を用いているので、一般的な多孔質体（発泡金属など）と比較し十分開孔径が大きいことから、熱媒の流動が大きく妨げられず、熱媒の圧力損失を抑えることができる。さらに、フィン溝内にコイル体が充填されているので、コイル体がベース部の表面のみでなくフィン溝の側壁部（突条部）と接触することになり、熱源からの熱をベース部からフィン部全体へと効率良く伝達させることができる。よって、圧力損失特性及び熱交換特性に優れた熱交換部材を提供することが可能となる。

ここで、本発明の熱交換部材においては、前記突条部及び前記コイル体を含めた前記フィン部全体の空隙率が４０％以上９０％以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記突条部及び前記コイル体を含めた前記フィン部全体の空隙率が４０％以上とされているので、熱媒の圧力損失の過大を確実に防ぐことができる。
一方、前記フィン部全体の空隙率が９０％以下とされているので、熱媒との接触面積が確保され、優れた熱交換特性は得られる。

また、本発明の熱交換部材においては、前記突条部及び前記コイル体を含めた前記フィン部全体の比表面積が３００ｍ^２／ｍ^３以上２５０００ｍ^２／ｍ^３以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記突条部及び前記コイル体を含めた前記フィン部全体の比表面積が３００ｍ^２／ｍ^３以上とされているので、熱媒との接触面積が確保され、優れた熱交換特性が得られる
一方、前記突条部及び前記コイル体を含めた前記フィン部全体の比表面積が２５０００ｍ^２／ｍ^３以下とされているので、熱媒の圧力損失の過大を確実に防ぐことができる。

本発明によれば、熱媒とフィン部との接触面積が大きく、かつ、フィン部における熱媒の圧力損失が小さく、さらに熱源からの熱がベース部からフィン部全体へと効率良く伝達され、熱交換特性に優れた熱交換部材を提供することができる。

本発明の一実施形態である熱交換部材の説明図である。 図１に示す熱交換部材で用いられるコイル体の説明図である。（ａ）が側面図、（ｂ）が正面図である。 図１に示す熱交換部材の製造方法のフロー図である。 本発明の他の実施形態である熱交換部材の説明図である。 本発明の他の実施形態である熱交換部材の説明図である。 本発明の他の実施形態である熱交換部材の説明図である。 本発明の他の実施形態である熱交換部材の説明図である。 本発明の他の実施形態である熱交換部材の説明図である。 本発明の他の実施形態である熱交換部材の説明図である。

以下に、本発明の実施形態である熱交換部材について、添付した図面を参照して説明する。

本実施形態である熱交換部材１０は、図１に示すように、熱源となる発熱体（図示なし）に接触配置されるベースプレート１１と、このベースプレート１１に隣接配置されたフィン部１２と、を備えている。

ベースプレート１１は、熱伝導性が良好な金属、例えば銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている。本実施形態では、Ｃ１０２０（無酸素銅）ので構成されている。なお、このベースプレート１１の厚さは０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
本実施形態では、このベースプレート１１の一方の面（図１において下面）に、上述した発熱体が接触配置される。

フィン部１２は、図１に示すように、ベースプレート１１の他方の面（図１において上面）から立設された複数の突条部１３を有し、これら複数の突条部１３によってフィン溝１４が形成されている。そして、このフィン溝１４の内部に、金属線材をコイル状に巻いたコイル体２０が充填されている。

突条部１３は、熱伝導性が良好な金属、例えば銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されており、本実施形態では、突条部１３は、ベースプレート１１と同じ材質、すなわちＣ１０２０（無酸素銅）ので構成されている。
ここで、突条部１３の高さ（フィン溝１４の深さ）は、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
また、複数の突条部１３同士の間隔（フィン溝１４の幅）は、０．３ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
さらに、突条部１３の幅は、０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。

そして、コイル体２０は、図２に示すように、金属線材がコイル状に巻かれた構造とされている。このコイル体２０は、熱伝導性が良好な金属、例えば銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されている。
本実施形態では、コイル体２０は、突条部１３と同様に、銅又は銅合金で構成されており、具体的には、Ｃ１０２０（無酸素銅）ので構成されている。

ここで、コイル体２０を構成する金属線材の直径ｒは、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
ここで、直径ｒとは、各線材の断面積Ａを元に算出される値であり、断面形状に関わらず真円であると仮定し、以下の式により定義されるものである。
ｒ＝（Ａ／π）^１／２×２

また、コイル体２０において巻かれた金属線材の巻きピッチＰは、金属線材の直径ｒに対してｒ以上１０×ｒ以下の範囲内に設定されている。
さらに、コイル体２０の巻き径Ｒは３×ｒ以上１０００×ｒ以下の範囲内に設定されている。本実施形態では、フィン溝１４の幅と略同一とされている。

フィン溝１４内に充填されたコイル体２０は、図１に示すように、コイル体２０の長さ方向が、フィン溝１４の延在方向に沿うように配置されている。すなわち、コイル体２０の周面がベースプレート１１の他方の面及び突条部１３の側面（フィン溝１４の側壁部）を向くように配置されている。
そして、コイル体２０は、ベースプレート１１の他方の面及び突条部１３の側面（フィン溝１４の側壁部）と焼結されている。

ここで、上述のように構成されたフィン部１２においては、突条部１３及びコイル体２０を含めたフィン部１２全体の空隙率が４０％以上９０％以下の範囲内とされている。
また、突条部１３及びコイル体２０を含めたフィン部１２全体の比表面積が３００ｍ^２／ｍ^３以上２５０００ｍ^２／ｍ^３以下の範囲内とされている。

以下に、上述の構成とされた本実施形態である熱交換部材１０の製造方法について、図３のフロー図を参照して説明する。

（フィン溝形成工程Ｓ０１）
まず、ベースプレート１１の他方の面に複数の突条部１３を立設してフィン溝１４を形成する。なお、ベースプレート１１の他方の面に角棒材を接合することによって突条部１３を形成してもよいし、ベースプレート１１の他方の面を塑性加工して突条部１３を形成してもよいし、ベースプレート１１の他方の面を切削加工して突条部１３を形成してもよい。あるいは押出し加工による突条部１３の形成でもよい。

（コイル体充填工程Ｓ０２）
次いで、形成されたフィン溝１４の内部にコイル体２０を充填する。本実施形態では、フィン溝１４の幅と同等の巻き径Ｒと、フィン溝１４の長さと同等の長さを有するコイル体２０を、コイル体２０の長さ方向がフィン溝１４の延在方向に沿うように、フィン溝１４内に充填する。
ここで、コイル体充填工程Ｓ０２におけるコイル体２０の充填量、及び、充填するコイル体２０の性状（巻きピッチＰ、巻き径Ｒ、金属線材の直径ｒ等）を調整することにより、フィン部１２全体の空隙率、及び、フィン部１２全体の比表面積を制御することが可能となる。

（接合工程Ｓ０３）
次いで、フィン溝１４内に充填したコイル体２０とベースプレート１１及び突条部１３とを接合する。本実施形態では、焼結によって、コイル体２０とベースプレート１１及び突条部１３とを接合している。
なお、本実施形態では、ベースプレート１１、突条部１３及びコイル体２０がいずれも銅又は銅合金で構成されていることから、還元雰囲気、不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気において焼結を実施することが好ましい。

ここで、接合工程Ｓ０３の条件に特に限定はないが、焼結温度を５００℃以上１０５０℃以下の範囲内、焼結温度での保持時間を１ｍｉｎ以上３００ｍｉｎ以下の範囲内とすることが好ましい。また、接合工程Ｓ０３における雰囲気は、水素ガス、ＲＸガス、アンモニア分解ガス、窒素−水素混合ガス、アルゴン−水素混合ガス等の還元性ガスを用いてもよいし、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを用いてもよい。さらに、１００Ｐａ以下の真空雰囲気としてもよい。

以上のような工程により、本実施形態である熱交換部材１０が製造される。
この熱交換部材１０においては、ベースプレート１１の一方の面に発熱体が接触配置されるとともに、フィン部１２に対して熱媒を流動させることにより、発熱体の熱がベースプレート１１及びフィン部１２を介して熱媒へ放熱される。

以上のような構成とされた本実施形態である熱交換部材１０によれば、複数の突条部１３によってフィン溝１４が形成され、このフィン溝１４の内部に、金属線材をコイル状に巻いたコイル体２０が充填されているので、フィン部１２の表面積が飛躍的に大きくなり、フィン部１２と熱媒との接触面積が確保され、フィン部１２を通過する熱媒に対してベースプレート１１表面及びフィン溝１４の側壁（突条部１３）、コイル体２０から熱を効率良く放熱することができる。

また、コイル体２０は、図２に示すように、側面側及び端面側から見て空隙が多く形成されているので、フィン溝１４内を通過する熱媒の流動が大きく妨げられず、熱媒の圧力損失を抑えることができる。
特に、本実施形態では、コイル体２０の長さ方向がフィン溝１４の延在方向に沿うように、フィン溝１４内に充填されているので、コイル体２０がフィン溝１４内を通過する熱媒の流動方向に対して大きく開口するように配置されており、熱媒の圧力損失を抑えることができる。

さらに、フィン溝１４内にコイル体２０が充填されているので、コイル体２０がベースプレート１１の表面のみでなくフィン溝１４の側壁部（突条部１３）とも接触することになり、発熱体からの熱をベースプレート１１からフィン部１２全体へと効率良く伝達させることができる。特に、本実施形態では、コイル体２０とベースプレート１１及び突条部１３とが焼結によって強固に結合されているので、発熱体からの熱をベースプレート１１からフィン部１２全体へとさらに効率良く伝達させることができる。

以上のように、本実施形態である熱交換部材１０においては、ベースプレート１１からフィン部１２全体への伝熱量が増大するとともに、フィン部１２において熱媒との接触面積が確保され、かつ、熱媒の圧力損失が低く抑えられているので、発熱体の熱をベースプレート１１及びフィン部１２を介して熱媒へと効率良く放熱することが可能となり、熱交換特性に優れた熱交換部材１０を提供することができる。

さらに、本実施形態である熱交換部材１０においては、フィン溝１４及びコイル体２０を含めたフィン部１２全体の空隙率が４０％以上とされているので、熱媒の圧力損失の過大を確実に防ぐことができる。一方、フィン部１２全体の空隙率が９０％以下とされているので、熱媒との接触面積が確保され、優れた熱交換特性が得られる。
なお、熱媒の圧力損失をさらに小さくするためには、フィン部１２全体の空隙率の上限を９０％とすることが好ましい。一方、熱媒との接触面積をさらに確保するためには、フィン部１２全体の空隙率の下限を４０％とすることが好ましい。
特に優れた熱交換特性及び圧力損失特性を確保するためには、フィン部１２の空隙率は５０％以上８８％以下であることが好ましい。

また、本実施形態である熱交換部材１０においては、フィン溝１４及びコイル体２０を含めたフィン部１２全体の比表面積が３００ｍ^２／ｍ^３以上とされているので、熱媒との接触面積が確保され、優れた熱交換特性が得られる。一方、フィン部１２全体の比表面積が２５０００ｍ^２／ｍ^３以下とされているので、熱媒の圧力損失の過大を確実に防ぐことができる。
なお、熱媒との接触面積をさらに確保するためには、フィン部１２全体の比表面積の下限を２５０００ｍ^２／ｍ^３以上とすることが好ましい。一方、熱媒の圧力損失をさらに小さくするためには、フィン部１２全体の比表面積の上限を３００ｍ^２／ｍ^３以下とすることが好ましい。
特に優れた熱交換特性及び圧力損失特性を確保するためには、フィン部１２の比表面積は５００ｍ^２／ｍ^３以上２００００ｍ^２／ｍ^３以下であることが好ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、ベースプレート、突条部、コイル体を銅又は銅合金で構成したもので説明したが、これに限定されることはなく、その他の金属、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されたものであってもよい。また、ベースプレート、突条部、コイル体が異なる金属で構成されていてもよい。

また、フィン溝１４内へ充填したコイル体２０の配置は、図１に示すものに限定されることはなく、例えば、図４に示すように、巻き径Ｒがフィン溝１４の幅よりも小径のコイル体２０を複数積層するように、かつ、コイル体２０の長さ方向がフィン溝１４の延在方向を向くように、充填してもよい。このとき、隣接するコイル体２０同士が重なり合っていてもよい。

また、図５に示すように、コイル体２０の巻き径Ｒがフィン溝１４の深さ（突条部１３の高さ）と略同一とされ、コイル体２０の長さ方向がフィン溝１４の幅方向を向くように充填してもよい。
或いは、図６に示すように、コイル体２０の巻き径Ｒがフィン溝１４の深さ（突条部１３の高さ）より小径とされ、このコイル体２０を複数積層するように、かつ、コイル体２０の長さ方向がフィン溝１４の幅方向を向くように、充填してもよい。このとき、隣接するコイル体２０同士が重なり合っていてもよい。

さらに、図７に示すように、コイル体２０の巻き径Ｒがフィン溝１４の幅と略同一とされ、コイル体２０の長さ方向がフィン溝１４の高さ方向を向くように充填してもよい。
或いは、図８に示すように、コイル体２０の巻き径Ｒがフィン溝１４の幅より小径とされ、このコイル体２０が複数積層するように、かつ、コイル体２０の長さ方向がフィン溝１４の高さ方向を向くように充填してもよい。このとき、隣接するコイル体２０同士が重なり合っていてもよい。
さらに、図９に示すように、フィン溝１４の内部にコイル体２０を無配向（ランダム）に充填したものであってもよい。このとき、隣接するコイル体２０同士が重なり合っていてもよい。

なお、図５、図６、図７、図８に示す熱交換部材１０においては、コイル体２０の側面がフィン溝１４を通過する熱媒の通過方向に対して対向することになるため、コイル体２０の巻きピッチＰを調整することによって、熱媒の圧力損失を小さく抑えることが好ましい。

さらに、本実施形態では、発熱体の熱源側に配置されるベース部として板状のベースプレートを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、ベース部の形状等に限定はない。また、発熱体やフィン部の配置についても特に限定はない。
本実施形態では、ベースプレートに立設された突条部はストレートな板状であったが、波打った板でもよく、この形状についても特に限定はない。

さらに、本実施形態では、概略円筒状をなすコイル体を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、断面が多角形状をなすコイル体であってもよいし、巻き径Ｒが長さ方向で変化するように構成されたコイル体であってもよい。
また、本実施形態では、ベースプレート１１（本体部）とコイル体２０とを焼結によって結合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、ろう材等を用いて接合してもよい。
加えて用いられるコイル体の形状はすべて同一である必要もなく、本特許で規定される様々な形態において所定の条件を満たす限りにおいて、複数の形状のものを使用してもよい。

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。

（実施例１）
無酸素銅からなるベースプレート（４５ｍｍ×４５ｍｍ×３ｍｍｔ）を準備し、このベースプレートの表面に、幅０．８ｍｍ及び高さ１０．２５ｍｍの５つの突条部を１０．２５ｍｍ間隔で平行に立設し、幅１０．２５ｍｍ及び深さ１０．２５ｍｍのフィン溝を形成した。このフィン溝内に、表１に示すコイル体を充填した。なお、突条部及びコイル体は、無酸素銅で構成されたものとした。
そして、以下に示すように、フィン溝内にコイル体を充填した状態で、還元雰囲気（水素ガス雰囲気）で９００℃×６０ｍｉｎの条件で焼結を行った。

本発明例１−７においては、図１又は図４に示すように、コイル体の長さ方向がフィン溝の延在方向に沿うように、フィン溝内にコイル体を充填した。
また、比較例１、２においては、フィン溝を設けず、コイル体のみを図１又は図４に示すような配置でベースプレートの表面に配設した。

本発明例１１−１７においては、図５又は図６に示すように、コイル体の長さ方向がフィン溝の幅方向を向くように、フィン溝内にコイル体を充填した。
また、比較例１１、１２においては、フィン溝を設けず、コイル体のみを図５又は図６に示すような配置でベースプレートの表面に配設した。

本発明例２１−２７においては、図７又は図８に示すように、コイル体の長さ方向がフィン溝の高さ方向を向くように、フィン溝内にコイル体を充填した。
また、比較例２１、２２においては、フィン溝を設けず、コイル体のみを図７又は図８に示すような配置でベースプレートの表面に配設した。

本発明例３１−３７においては、図９に示すように、フィン溝内へ無配向（ランダム）にコイル体を充填した。
また、比較例３１、３２においては、フィン溝を設けず、コイル体のみを図９に示すような配置でベースプレートの表面に配設した。
なお、比較例４１においては、フィン溝内にコイル体を充填しなかった。

（実施例２）
純度が９９質量％以上の２Ｎアルミニウムからなるベースプレート（４５ｍｍ×４５ｍｍ×３ｍｍｔ）を準備し、このベースプレートの表面に幅０．８ｍｍ及び高さ１０．２５ｍｍの５つの突条部を１０．２５ｍｍ間隔で平行に立設し、幅１０．２５ｍｍ及び深さ１０．２５ｍｍのフィン溝を形成した。このフィン溝内に、表２に示すコイル体を充填した。なお、突条部及びコイル体は、純度が９９質量％以上の２Ｎアルミニウムで構成されたものとした。
そして、以下に示すように、フィン溝内にコイル体を充填した状態で、不活性ガス雰囲気（Ａｒガス雰囲気）で６５０℃×６０ｍｉｎの条件で焼結を行った。
なお、比較例４１においては、フィン溝内にコイル体を充填しなかった。

本発明例５１−５７においては、図１又は図４に示すように、コイル体の長さ方向がフィン溝の延在方向に沿うように、フィン溝内にコイル体を充填した。
また、比較例５１、５２においては、フィン溝を設けず、コイル体のみを図１又は図４に示すような配置でベースプレートの表面に配設した。

本発明例６１−６７においては、図５又は図６に示すように、コイル体の長さ方向がフィン溝の幅方向を向くように、フィン溝内にコイル体を充填した。
また、比較例６１、６２においては、フィン溝を設けず、コイル体のみを図５又は図６に示すような配置でベースプレートの表面に配設した。

本発明例７１−７７においては、図７又は図８に示すように、コイル体の長さ方向がフィン溝の高さ方向を向くように、フィン溝内にコイル体を充填した。
また、比較例７１、７２においては、フィン溝を設けず、コイル体のみを図７又は図８に示すような配置でベースプレートの表面に配設した。

本発明例８１−８７においては、図９に示すように、フィン溝内へ無配向（ランダム）にコイル体を充填した。
また、比較例８１、８２においては、フィン溝を設けず、コイル体のみを図９に示すような配置でベースプレートの表面に配設した。
なお、比較例９１においては、フィン溝内にコイル体を充填しなかった。

上述のようにして得られた熱交換部材について、空隙率、比表面積、圧力損失、熱交換特性について、下のように評価した。評価結果を表１、表２に示す。

（空隙率）
空隙率εは以下の式で求める。
ε＝｛１-（Ｖｐ＋Ｖｃ）／Ｖ｝×１００（％）
ここで、Ｖｐはベースプレートに立設された突条部の体積、Ｖｃは全コイルの体積（＝コイル全質量 / 金属密度）、Ｖは金属部分、空間部分を含めたフィン全体の体積である。

（比表面積）
ＢＥＴ法比表面積測定装置（株式会社島津製作所製トライスターＩＩ３０２０シリーズ）により、試験ガスとしてクリプトンを用いて、フィン部全体の比表面積を測定した。なお、突条部によって形成されたフィン溝の底部（ベースプレートの表面）もフィン部全体の比表面積の一部となる。

（圧力損失）
一方向に向けて熱媒（空気）が流れる冷却性能測定装置に、上述の熱交換部材を嵌め込み、フィン部に対して３０℃の空気を１００Ｌ／ｍｉｎ（一定）で流し、空気の入側と出側の差圧を測定した。

（熱交換特性）
一方向に向けて熱媒（空気）が流れる冷却性能測定装置を用いて、熱交換部材のベースプレートの一方の面に、シリコーン放熱シート、発熱素子、断熱材を積層し、押さえ治具により発熱素子を５０ｃｍ・Ｎのトルクで圧着した。
冷却性能測定装置及び発熱素子を３０℃の恒温槽内に装入し、フィン部に３０℃の熱媒（空気）を１００Ｌ／ｍｉｎ（一定）で流し、１０Ｗの電力で発熱素子を５分間発熱させ、発熱前と発熱から５ｍｉｎ経過後の発熱素子の温度差を測定した。なお、この温度差が小さいほど熱交換特性に優れた熱交換部材となる。

フィン溝にコイル体を充填しなかった比較例４１及び比較例９１においては、発熱素子の温度差が大きく、熱交換特性が不十分であった。熱媒とフィン部との接触面積が小さかったためと推測される。
フィン溝を設けずにベースプレートにコイル体のみを配設した比較例１，２，１１，１２，２１，２２，３１，３２，５１，５２，６１，６２，７１，７２，８１、８２においても、発熱素子の温度差が大きく、熱交換特性が不十分であった。ベースプレートとフィン部との接触面積が小さかったためと推測される。

これに対して、本発明例においては、熱媒の圧力損失も小さく、熱交換特性にも優れていた。特に、フィン部全体の空隙率が４０％以上９０％以下の範囲内、あるいは、フィン部全体の比表面積が３００ｍ^２／ｍ^３以上２５０００ｍ^２／ｍ^３以下の範囲内とされた本発明例２−６，１２−１６，２２−２６，３２−３６，３８，５２−５６，６２−６６，７２−７６，８２−８６，８８は、熱交換特性がさらに優れていた。

以上のことから、本発明例によれば、熱媒とフィン部との接触面積が大きく、かつ、フィン部における熱媒の圧力損失が小さく、さらに熱源からの熱が本体部からフィン部へと効率良く伝達されることにより、熱交換特性に優れた熱交換部材を提供可能であることが確認された。

１０ 熱交換部材
１１ ベースプレート（本体部）
１２ フィン部
１３ 突条部
１４ フィン溝
２０ コイル体

Claims (3)

1. 熱源側に配置されるベース部と、このベース部に隣接配置されたフィン部と、を備えた熱交換部材であって、
   前記フィン部は、前記ベース部の表面から立設された複数の突条部を有し、複数の突条部によってフィン溝が形成されており、
   前記フィン溝内に、金属線材をコイル状に巻いたコイル体が充填されていることを特徴とする熱交換部材。
2. 前記突条部及び前記コイル体を含めた前記フィン部全体の空隙率が４０％以上９０％以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換部材。
3. 前記突条部及び前記コイル体を含めた前記フィン部全体の比表面積が３００ｍ^２／ｍ^３以上２５０００ｍ^２／ｍ^３以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換部材。

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