(57)【要約】【課題】冷却器において蓋部の電食による冷媒漏れを防止する。【解決手段】冷却器１０は、容器部１００と、蓋部２００を備えている。容器部１００は、第１金属によって形成されており、水流路を構成する凹状部１２０を有している。蓋部２００は、第１金属よりイオン化傾向が大きい第２金属で作られている。蓋部２００は、凹状部を覆うように容器部１００に摩擦攪拌接合されている。蓋部２００は、突条部２２０を有している。突条部２２０は、蓋部２００の外縁に沿って設けられ、凹状部１２０の底面１２８に向けて突出している。突条部２２０の頭頂面２２１が、容器部１００に当接している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体冷媒の流路を構成する凹状部を有している第１金属製の容器部と、
前記第１金属よりイオン化傾向が大きい第２金属で作られており、前記凹状部を覆うように前記容器部に摩擦攪拌接合された蓋部と、
を備えており、
前記蓋部は、前記凹状部の底面に向けて突出するように前記蓋部の外縁に沿って設けられている突条部を備えており、
前記突条部の頭頂面が前記容器部に当接している、冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、液体冷媒を用いる冷却器に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
液体冷媒を用いる冷却器の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の冷却器は、半導体モジュールなどを冷却する。特許文献１の冷却器は、液体冷媒の流路を構成する凹状部を有している容器部と、凹状部を覆う蓋部を備えている。蓋部は、凹状部を覆う状態で容器部に摩擦攪拌接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−７６６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却器において、製造コストとの関係から容器部を形成する金属よりイオン化傾向が大きい異種金属によって蓋部を形成する場合がある。その場合、電子が蓋部から容器部へと流れるとともに、蓋部内部の金属イオンが溶出するいわゆる電食（がるばニック電食）が生じる。蓋部における電食の進行は、冷媒漏れの要因となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する冷却器は、容器部と、蓋部とを備えている。容器部は、第１金属によって形成されている。容器部は、液体冷媒の流路を構成する凹状部を有している。蓋部は、第１金属よりイオン化傾向が大きい第２金属によって形成されている。蓋部は、凹状部を覆うように（塞ぐように）容器部に摩擦攪拌接合されている。蓋部は、容器部の凹状部の底面に向けて突出するように当該蓋部の外縁に沿って設けられている突条部を備えている。蓋部の突条部の頭頂面が容器部に当接している。
【０００６】
上記形態の冷却器によれば、蓋部において電食が発生しやすい部分を突条部として構成し、蓋部における電食の進行を突条部にとどめることができる。その結果、蓋部の電食による冷媒漏れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】半導体冷却器の構成を示す上面図である。
【図２】半導体冷却器の構成を示す拡大部分断面図である。
【図３】他の半導体冷却器の構成を示す拡大部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して実施例の冷却器１０を説明する。図１は、冷却器１０の構成を示す上面図である。図２は、冷却器１０の構成を示す拡大部分断面図である。図２には、図１におけるＦ２−Ｆ２断面線でカットした冷却器１０の断面が図示されている。
【０００９】
冷却器１０は、半導体が組み込まれたパワーモジュール（図示しない）に隣接して配置され、その半導体を冷却する熱交換器である。冷却器１０は、例えば、車両に搭載される車載機器である。冷却器１０は、容器部１００と、蓋部２００とを備えている。
【００１０】
冷却器１０の容器部１００は、容器状を成す金属製品である。容器部１００は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系のアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）によって形成されている。容器部１００は、上面１１２と、段側面１１６と、凹状部１２０を有している。
【００１１】
容器部１００の上面１１２は、上方を向いた面である。上面１１２は、凹状部１２０を囲む矩形環状を成す。上面１１２の内側は、蓋部２００に嵌り合っている。上面１１２の一部は、蓋部２００と摩擦攪拌接合されることによって接合部３００となっている。別言すれば、図１に示す接合部３００の範囲が、容器部１００と蓋部２００が摩擦撹拌接合されている領域を示している。接合部３００は、蓋部２００の全周にわたって断続的に形成されている。なお、接合部３００は、蓋部２００の全周を切れ目なく連続的に囲むように形成されていてもよい。
【００１２】
容器部１００の段側面１１６は、上面１１２と凹状部１２０との間にわたって拡がる面である。段側面１１６は、凹状部１２０を取り囲んでいる。段側面１１６は、蓋部２００に嵌り合っている。段側面１１６は、蓋部２００に隣接している。段側面１１６の一部は、蓋部２００と摩擦攪拌接合されることによって接合部３００となっている。
【００１３】
容器部１００の凹状部１２０は、段側面１１６の内側において下方に窪んだ部位である。凹状部１２０は、液体の冷媒が流れる流路４００を構成する。液体の冷媒の典型は水である。流路４００は、凹状部１２０と蓋部２００との間に形成される間隙として形成される。凹状部１２０は、段上面１２２と、側面１２６と、底面１２８とを有している。
【００１４】
凹状部１２０の段上面１２２は、上方を向いた面である。段上面１２２は、段側面１１６と側面１２６との間にわたって拡がっている。段上面１２２は、側面１２６を囲む矩形環状を成す。段上面１２２の上には、蓋部２００が載置されている。段上面１２２は、蓋部２００に隣接している。
【００１５】
凹状部１２０の側面１２６は、段上面１２２と底面１２８との間にわたって拡がる面である。側面１２６は、底面１２８の周囲を取り囲んでいる。側面１２６は、流路４００に露出している。
【００１６】
凹状部１２０の底面１２８は、上方を向いた面である。底面１２８は、矩形状を成す。底面１２８は、流路４００に露出している。
【００１７】
冷却器１０の蓋部２００は、蓋状を成す金属製品である。蓋部２００は、容器部１００の凹状部１２０を覆うように容器部１００に摩擦攪拌接合されている。別言すれば、蓋部２００は、凹状部１２０の開口を塞ぐように、容器部１００に摩擦撹拌接合されている。蓋部２００は、容器部１００を構成する第１金属（ＡＤＣ１２）よりイオン化傾向が大きい第２金属によって作られている。第２金属の典型は、アルミニウム合金である。蓋部２００は、上面２１２と、裏面２１４と、外側面２１６と、突条部２２０と、フィン部２３０とを備える。
【００１８】
蓋部２００の上面２１２は、上方を向いた面である。上面２１２は、容器部１００における上面１１２の内側に嵌り合う矩形状を成す。上面２１２の一部は、容器部１００と摩擦攪拌接合されることによって接合部３００となっている。
【００１９】
蓋部２００の裏面２１４は、下方を向いた面である。裏面２１４は、上面２１２の裏側を構成する。裏面２１４は、流路４００に露出している。
【００２０】
蓋部２００の外側面２１６は、蓋部２００の外縁を構成する。外側面２１６は、上面２１２を取り囲む。外側面２１６は、容器部１００に嵌り合っている。外側面２１６は、容器部１００の段側面１１６に隣接している。外側面２１６の一部は、容器部１００と摩擦攪拌接合されることによって接合部３００となっている。
【００２１】
蓋部２００の突条部２２０は、容器部１００の底面１２８が位置する方向である下方に向けて突出した部位である。突条部２２０は、蓋部２００の外縁である外側面２１６に沿って設けられている。突条部２２０は、蓋部２００の外縁にわたる矩形環状の突条を成す。突条部２２０は、容器部１００における凹状部１２０の段上面１２２に支持されている。突条部２２０は、段上面１２２に隣接している。別言すれば、突条部２２０の頭頂面２２１が、容器部１００の段上面１２２に当接している。
【００２２】
また、突条部２２０は、内側面２２２を有している。内側面２２２は、外側面２１６の裏側を構成する。内側面２２２は、流路４００に露出している。内側面２２２は、容器部１００における凹状部１２０の側面１２６と同一平面上にあってもよいし、側面１２６より内側にあってもよいし、側面１２６より外側にあってもよい。
【００２３】
蓋部２００のフィン部２３０は、裏面２１４から下方に向けて突出した突条である。フィン部２３０は、流路４００に露出している。フィン部２３０は、流路４００を流れる冷却水との伝熱面積を広げることによって、冷媒との間における熱交換効率を向上させる。
【００２４】
冷却器１０における容器部１００と蓋部２００との間には、各部を形成する異種アルミニウム合金間のイオン化傾向の差に起因して電位差が存在する。冷却器１０の流路４００に液体の冷媒（冷却水）が存在する場合、イオン化傾向が比較的に大きい蓋部２００のうち、流路４００に露出しているとともに容器部１００に隣接する部位の付近に位置する内側面２２２において、酸化反応によってＡｌイオンが冷媒へと溶出するとともに電子が発生する。その電子は、イオン化傾向が蓋部２００に比べて相対的に小さい容器部１００に引き寄せられる。これによって、蓋部２００の内側面２２２において電食ＣＲが進行する。
【００２５】
蓋部２００で発生した電子は、蓋部２００の突条部２２０の頭頂面２２１と、これに接している容器部１００の段上面１２２の境界を通過して容器部１００へと移動する。容器部１００側では、流路４００に露出しているとともに蓋部２００に隣接する部位の付近に位置する側面１２６において、液体冷媒（冷却水）中の金属イオン（例えば、Ｃｕイオン）が蓋部２００から引き寄せられた電子を受け取ることによって、側面１２６の表面に金属（例えば、Ｃｕ）が析出する。これによって、容器部１００の側面１２６において析出ＤＰが進行する。例えば、側面１２６に銅（Ｃｕ）が析出した場合、銅はＡＳＣ１２よりもイオン化傾向が更に小さいため、容器部１００と蓋部２００との間における電位差が拡大し、蓋部２００の内側面２２２において電食ＣＲの進行が加速することになる。
【００２６】
以上説明した実施形態における冷却器１０によれば、蓋部２００において電食ＣＲが発生しやすい部分を突条部２２０として構成し、蓋部２００における電食ＣＲの進行を突条部２２０に止めることができる。
【００２７】
実施例の冷却器１０の場合、電食ＣＲは、突条部２２０の内側面２２２から外側面２１６へ向かう方向に進行する。その方向は、蓋部２００の裏面２１４から上面２１２へ向かう方向とは直交する方向である。また、突条部２２０の内側面２２２から外側面２１６へ向かう方向には、外側面２１６に対して容器部１００の段側面１１６が接している。蓋部２００の裏面２１４から上面２１２へ向かう方向に電食が進む場合には、蓋部２００に、流路４００と外部を連通する腐食孔が形成されてしまうおそれがある。一方、突条部２２０の頭頂面２２１が容器部１００の段上面１２２に接するように構成することで、電食ＣＲの進行方向を、容器部１００の段側面１１６へ向かう方向に制御できることになり、電食ＣＲが進んでも蓋部２００に内外を連通する腐食孔が形成されることが防止できる。このように、実施例の冷却器１０は、蓋部２００の電食ＣＲによる冷媒漏れを防止できる。
【００２８】
図３は、比較例の冷却器１０ｒの構成を示す拡大部分断面図である。冷却器１０ｒは、容器部１００に代えて容器部１００ｒを備える点、ならびに、蓋部２００に代えて蓋部２００ｒを備える点を除き、冷却器１０と同じ構成である。
【００２９】
冷却器１０ｒの蓋部２００ｒは、突条部２２０を有していない点を除き、冷却器１０の蓋部２００と同じ構成である。蓋部２００ｒにおいて、蓋部２００の突条部２２０に対応する部位には裏面２１４が拡がっている。
【００３０】
冷却器１０ｒの容器部１００ｒは、段上面１２２に代えて段上面１２２ｒを有する点、ならびに、側面１２６に代えて側面１２６ｒを有する点を除き、冷却器１０の容器部１００と同じ構成である。容器部１００ｒの段上面１２２ｒは、裏面２１４に隣接する位置に設けられている点を除き、容器部１００の側面１２６ｒと同じ構成である。容器部１００ｒの側面１２６ｒは、蓋部２００ｒの裏面２１４に隣り合う点を除き、容器部１００の側面１２６と同じ構成である。
【００３１】
冷却器１０ｒにおける容器部１００ｒと蓋部２００ｒとの間には、冷却器１０と同様に、各部を形成する異種アルミニウム合金間のイオン化傾向の差に起因して電位差が存在する。冷却器１０ｒの流路４００に液体の冷媒（冷却水）が存在する場合、イオン化傾向が容器部１００ｒのそれよりも相対的に大きい蓋部２００ｒのうち、流路４００に露出しているとともに容器部１００ｒに隣接する部位の付近に位置する裏面２１４において、酸化反応によってＡｌイオンが冷媒へと溶出するとともに電子が発生する。その電子は、イオン化傾向が蓋部２００ｒのそれよりも相対的に小さい容器部１００ｒに引き寄せられる。これによって、蓋部２００ｒの裏面２１４において電食ＣＲが進行する。
【００３２】
容器部１００ｒ側では、流路４００に露出しているとともに蓋部２００ｒに隣接する部位の付近に位置する側面１２６ｒにおいて、液体の冷媒中の金属イオン（例えば、Ｃｕイオン）が蓋部２００ｒから引き寄せられた電子を受け取ることによって、側面１２６ｒの表面に金属（例えば、Ｃｕ）が析出する。これによって、容器部１００ｒの側面１２６ｒにおいて析出ＤＰが進行する。例えば、側面１２６ｒに銅（Ｃｕ）が析出した場合、銅はＡＳＣ１２よりもイオン化傾向が更に小さいため、容器部１００ｒと蓋部２００ｒとの間における電位差が拡大し、蓋部２００ｒの裏面２１４において電食ＣＲの進行が加速することになる。
【００３３】
このように、冷却器１０ｒでは、蓋部２００ｒの裏面２１４において電食ＣＲが発生しやすいため、冷却器１０とは異なり、裏面２１４における電食ＣＲの進行が上面２１２に到達することによって、蓋部２００ｒに流路４００と外部を連通する腐食孔が形成され、冷媒漏れが発生する可能性がある。
【００３４】
以上、実施形態を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面において説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載した組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面において説明した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３５】
１０、１０ｒ：冷却器
１００、１００ｒ：容器部
１１２：上面
１１６：段側面
１２０：凹状部
１２２、１２２ｒ：段上面
１２６、１２６ｒ：側面
１２８：底面
２００、２００ｒ：蓋部
２１２：上面
２１４：裏面
２１６：外側面
２２０：突条部
２２１：頭頂面
２２２：内側面
２３０：フィン部
３００：接合部
４００：流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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