(57)【要約】      （修正有）【課題】平板状の放熱基盤と、前記放熱基盤との間に冷却水流路を形成する水冷ジャケットからなる電気素子の水冷式冷却機のケーシングを改良し、製造コストが低く、軽量化され、耐食性が改善された水冷ジャケットを提供する。【解決手段】放熱基盤２の一方の面に冷却水流路３側に突出するフィン５が形成され、放熱基盤２の他方の面が電気素子６の取付面である。水冷ジャケット１１が、周囲に取付用フランジ１４を有するアルミニウム板の絞り加工品からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の放熱基盤と、前記放熱基盤の一方の面を覆い、前記放熱基盤との間に冷却水流路を形成する水冷ジャケットからなり、前記放熱基盤の前記一方の面に前記流路側に突出するフィンが形成され、前記放熱基盤の他方の面が電気素子の取付面である、電気素子の水冷式冷却機のケーシングにおいて、前記水冷ジャケットが周囲に取付用フランジを有するアルミニウム板の絞り加工品であることを特徴とする電気素子の水冷式冷却機のケーシング。
【請求項２】
前記水冷ジャケットの天面に給水口及び排水口が開口していることを特徴とする請求項１に記載された電気素子の水冷式冷却機のケーシング。
【請求項３】
前記水冷ジャケットが、１０００系、３０００系又は６０００系のアルミニウム板からなることを特徴とする請求項１又は２に記載された電気素子の水冷式冷却機のケーシング。
【請求項４】
前記アルミニウム板の熱伝導率が１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項３に記載された電気素子の水冷式冷却機のケーシング。
【請求項５】
前記水冷ジャケットが、１０００系、３０００系又は６０００系のアルミニウム板からなる心材層と、前記心材層の片面を覆う７０００系のアルミニウム板からなる犠牲陽極材層のクラッド材からなり、前記犠牲陽極材層が前記流路側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載された電気素子の水冷式冷却機のケーシング。
【請求項６】
前記心材層のアルミニウム板の熱伝導率が１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項５に記載された電気素子の水冷式冷却機のケーシング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気素子を冷却する水冷式冷却機のケーシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車などには、大容量のバッテリの電源を元にモーターを駆動するためのパワーＩＣなどの電気素子が搭載されており、その冷却には水冷式冷却機が広く用いられている。
一般的な水冷式冷却機のケーシングの構造を図２に示す。このケーシング１は、略平板状の放熱基盤２と、放熱基盤２の一方の面を覆い、放熱基盤２との間に冷却水の流路３を形成する水冷ジャケット４からなる。このタイプのケーシングを有する水冷式冷却機が記載された先行技術として、特許文献１〜４が挙げられる。
【０００３】
図２に示すケーシング１において、放熱基盤２の一方の面には冷却水の流路３側に突出するフィン５が形成され、放熱基盤２の他方の面が電気素子６の取付面となっている。放熱基盤２は例えば銅板又はアルミニウム押出材からなり、フィン５が一方の面に形成される。水冷ジャケット４は、放熱基盤２との間で流路３を形成し、かつ給排水の配管を接続する給水口７及び排水口８を形成する必要から形状が複雑であり、従来よりアルミニウム合金のダイカスト製品が広く用いられている。水冷ジャケット４のダイカスト用アルミニウム合金として、機械的性質、被削性及び鋳造性が良いＡＤＣ１２（ＪＩＳＨ５３０２（２００６））が用いられている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４８０６号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１６４０９号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１６／０２１５６５号公報
【特許文献４】特許第５２１３５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ダイカスト製の水冷ジャケットには次のような問題があり、改善が望まれている。
ダイカスト製品はプレス加工品等に比べて一般的に製造コストが高い。
金型表面に塗布する離型材のため、ダイカスト製品は表面精度が劣り、放熱基盤との突き合わせ面や給排水口の周辺を切削仕上げする必要がある。この点も製造コストが高くなる要因となっている。
水冷ジャケットには高い強度が必要でないため、設計上は薄肉化が可能であるが、ダイカスト製品は薄肉化に限界があり、水冷ジャケット４が軽量化できない。
ＡＤＣ１２は比較的熱伝導率が低く、その点が水冷ジャケット（水冷式冷却機）の冷却性能をより高める上で妨げになっている。
ＡＤＣ１２は比較的多くのＣｕ（１．５〜３．５質量％）を含有するため耐食性が低く、その上、ケーシング１内を流れる冷却水の温度は給水口付近でも５０〜６０℃以上あり、水冷ジャケットに腐食が生じやすい。
【０００６】
本発明は、従来の電気素子の水冷式冷却機のケーシング、特に水冷ジャケットに関する上記問題点に鑑みてなされてもので、製造コストが低く、軽量化された水冷ジャケットを提供することを主たる目的とする。また、冷却性能及び耐食性が改善された水冷ジャケットを提供することを別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電気素子の水冷式冷却機のケーシングは、平板状の放熱基盤と、前記放熱基盤の一方の面を覆い、前記放熱基盤との間に冷却水流路を形成する水冷ジャケットからなり、前記放熱基盤の前記一方の面に前記流路内に突出するフィンが形成され、前記放熱基盤の他方の面が電気素子の取付面であり、前記水冷ジャケットが周囲に取付用フランジを有するアルミニウム板の絞り加工品であることを特徴とする。なお、本発明において、アルミニウム板は純アルミニウム板とアルミニウム合金板の両方を意味する。アルミニウム板として、ＪＩＳ１０００系の純アルミニウム板、ＪＩＳ３０００系又はＪＩＳ６０００系のアルミニウム合金板が好ましい。また、前記アルミニウム板は、ＪＩＳ１０００系、ＪＩＳ３０００系又はＪＩＳ６０００系のアルミニウム板を心材とし、ＪＩＳ７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系）のアルミニウム板を犠牲陽極材とするクラッド材であっても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る水冷ジャケットは、アルミニウム板の絞り加工品であるから、ダイカスト製品に比べて低コストで製造でき、薄肉化による軽量化も可能である。また、絞り加工品の表面はプレス金型の表面形状が転写され、ダイカスト製品に比べて高精度化することができ、放熱基盤との突き合わせ面（取付用フランジの部分）や給排水口の周辺の切削仕上げを省略して、一層の低コスト化を実現できる。
ＪＩＳ１０００系、３０００系又は６０００系のアルミニウムは、熱伝導率が１２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高く、ＡＤＣ１２より熱伝導性に優れ、水冷式冷却機の冷却性能を高めることができる。また、ＪＩＳ１０００系、３０００系又は６０００系のアルミニウムは、Ｃｕ及びＦｅ含有量が低く、耐食性がＡＤＣ１２より優れ、水冷ジャケットの腐食（腐食減量）を防止することができる。特に犠牲陽極材層を有するアルミニウム板を使用した場合、心材の腐食防止効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る水冷式冷却機のケーシングの断面図である。
【図２】従来の水冷式冷却機のケーシングの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１を参照して、本発明に係る水冷式冷却機のケーシングについて具体的に説明する。図１において、図２に示すケーシングと実質的に同じ部位には同じ番号を付与している。
図１に示す水冷式冷却機のケーシング１は、放熱基盤２と水冷ジャケット１１からなり、放熱基盤２と水冷ジャケット１１の間に冷却水の流路３が形成されている。放熱基盤２は、従来のものと同様に、全体として平板状で、流路３側に突出する多数のフィン５が形成されている。放熱基盤２は、例えば銅板又はアルミニウム押出材からなり、フィン５はこれらの素材から例えば削り出しにより形成される。
【００１１】
水冷ジャケット１１は、アルミニウム板をプレス絞り加工して成形したもので、側面１２と天面１３、及び全周を取り巻く取付用フランジ１４からなり、天面１３に給水口１５と排水口１６が絞り加工及び打抜き加工により形成されている。水冷ジャケット１１は、取付用フランジ１４において放熱基盤２に接合される。接合手段として、ボルト・ナットによる締結、ろう付け等、種々の手段が利用できる。取付用フランジ１４の突き合わせ面１４ａや、給水口１５及び排水口１６の周辺は、従来のダイカスト製品では切削仕上げ加工が必要であったが、アルミニウム板の絞り加工品の場合、プレス金型の表面性状が転写されるため、表面精度を高くでき、切削仕上げ加工は不要である。また、水冷ジャケット１１はアルミニウム板の絞り加工品であるから、ダイカスト製品に比べて薄肉化（例えば２．５ｍｍ以下）が可能となり、水冷ジャケット１１の軽量化を図ることができる。
【００１２】
水冷ジャケット１１用のアルミニウム板として、好ましくは、ＪＩＳ１０００系の純アルミニウム板、及びＪＩＳ３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）又はＪＩＳ６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）のアルミニウム合金板が使用できる。ＪＩＳ１０００系アルミニウムの組成（単位：質量％）は、Ｓｉ＋Ｆｅ≦１．００、Ｃｕ≦０．２０、Ｍｎ≦０．０５、Ｚｎ≦０．１０、Ｔｉ≦０．０５、Ａｌ≧９９．００、その他の元素が個々に０．０５以下かつ合計で０．１５以下である。ＪＩＳ３０００系アルミニウム合金の組成（単位：質量％）は、Ｍｎ：０．３〜１．５、Ｍｇ≦１．３、Ｃｕ≦０．３０、Ｆｅ≦０．７、Ｓｉ≦０．６、Ｚｎ≦０．４０、Ｃｒ≦０．２、Ｔｉ≦０．１、及び残部Ａｌであり、その他元素が個々に０．０５以下かつ合計で０．１５以下の範囲で許容される。ＪＩＳ６０００系アルミニウムの組成（単位：質量％）は、Ｓｉ：０．３〜１．３、Ｍｇ：０．４〜１．２、Ｍｎ≦１．０、Ｃｕ≦０．４、Ｆｅ≦０．７、Ｃｒ≦０．３５、Ｚｎ≦０．２５、Ｔｉ≦０．１５、及び残部Ａｌであり、その他元素が個々に０．０５以下かつ合計で０．１５以下の範囲で許容される。なお、上記組成において、含有量の下限値を規定していない元素は、０質量％の場合があり得る。
ＪＩＳ１０００系、３０００系又は６０００系のアルミニウムは、熱伝導率が１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と高く、ＡＤＣ１２より熱伝導性に優れるため、水冷式冷却機の冷却性能を高めることができる。特に１０００系及び６０００系合金の中で熱伝導性が２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の値を選ぶことで、さらに冷却機の冷却性能を高めることができる。
【００１３】
上記アルミニウム板は、耐食性を低下させるＣｕの含有量が０．４質量％以下と少なく、Ｆｅの含有量も少ない（ＪＩＳ１０００系ではＦｅ＋Ｓｉ≦１．００質量％、ＪＩＳ３０００系及び６０００系ではＦｅ≦０．７質量％）。このため、従来のＡＤＣ１２に比べて耐食性が良く、５０〜６０℃以上の流動する冷却水に常時接触する水冷ジャケット１１の内面側に腐食が生じ難い。
また、上記アルミニウム板を心材とし、ＪＩＳ７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系）のアルミニウム板を犠牲陽極材とするクラッド材であっても良い。クラッド材の場合、犠牲陽極材が流路３側に配置される。ＪＩＳ７０００系アルミニウムの組成（単位：質量％）は、Ｍｇ：１．０〜３．１、Ｚｎ：４．０〜７．３、Ｃｕ≦２．４、Ｍｎ≦０．７、Ｓｉ≦０．４、Ｃｒ≦０．３、Ｔｉ≦０．２０及び残部Ａｌであり、その他元素が個々に０．０５以下かつ合計で０．１５以下の範囲で許容される。
【符号の説明】
【００１４】
１  水冷式冷却機のケーシング
２  放熱基盤
３  流路
５  フィン
６  電気素子
１１  水冷ジャケット
１４  水冷ジャケットの取付用フランジ
１５  水冷ジャケットの給水口
１６  水冷ジャケットの排水口
【図１】
2018073985.tif 000003
【図２】
2018073985.tif 000004