JP2016009776A - 冷却装置及び冷却装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を少なくし、かつ、軽量化できる冷却装置及び冷却装置の製造方法を提供する。
【解決手段】発熱体４１、４２を冷却するための冷却装置Ｃである。そして、冷却装置Ｃは、冷媒の流路３１が形成された樹脂部材３と、第１及び第２の表面１１、１２を有する第１の金属部材１であって、第１の表面１１は樹脂部材３に接するとともに、第２の表面１２は第１の発熱体４１に接する、第１の金属部材１と、第１及び第２の表面２１、２２を有する第２の金属部材２であって、第１の表面２１は樹脂部材３に接するとともに、第２の表面２２は第２の発熱体４２に接する、第２の金属部材２と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱体を冷却するための冷却装置及び冷却装置の製造方法に関するものである。

従来から、電気自動車やハイブリッド自動車などの電気を利用する車両には、インバータやＤＣ−ＤＣコンバータなど（以下、「インバータ等」という）が搭載されている。車両に搭載されるインバータ等には、軽量化が要求される。また、インバータ等には、一般に１５年程度の耐久性が求められている。インバータ等の耐久性を高めるためには、冷却装置によって構成部品の温度上昇を抑えることが重要である。

車両用のインバータ等の冷却装置としては、アルミニウムなどの金属筺体を用いた冷却装置が用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。このような冷却装置では、アルミニウム製の凹形の冷却水路と金属製のヒートシンクとを、接合面にガスケットを介在させつつ、ボルト締結（又は接着剤）によって接合しているのが現状であった。

特開平１１−３４６４８０号公報

しかしながら、このようなインバータ等の冷却装置は、主に金属部材から構成されるため、重量が重くなってしまう。重量が重くなると、電費が悪化するという問題があった。さらに、冷却水路とヒートシンクとをガスケットを介在させてボルト締結していたため、部品点数も多くなってしまう。部品点数が多くなると、部品の製造や管理が煩雑になるためコストが高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、部品点数を少なくし、かつ、軽量化できる冷却装置及び冷却装置の製造方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の冷却装置は、発熱体を冷却するための冷却装置であって、冷媒の流路が形成された樹脂部材と、第１及び第２の表面を有する第１の金属部材であって、前記第１の表面は前記樹脂部材に接するとともに、前記第２の表面は第１の発熱体に接する、第１の金属部材と、第１及び第２の表面を有する第２の金属部材であって、前記第１の表面は前記樹脂部材に接するとともに、前記第２の表面は第２の発熱体に接する、第２の金属部材と、を備えている。

また、本発明の冷却装置の製造方法は、発熱体を冷却するための冷却装置の製造方法であって、冷媒の流路を有する樹脂部材を成形するステップと、第１の金属部材の第１の表面及び第２の金属部材の第１の表面に粗面領域を形成するステップと、前記第１の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップと、加熱された前記第１の金属部材の前記粗面領域に対して前記樹脂部材を押圧して、前記第１の金属部材と前記樹脂部材とを溶着するステップと、前記第２の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップと、加熱された前記第２の金属部材の前記粗面領域に対して前記樹脂部材を押圧して、前記第２の金属部材と前記樹脂部材とを溶着するステップと、を備えている。
さらに、本発明の冷却装置の製造方法は、発熱体を冷却するための冷却装置の製造方法であって、第１の金属部材に孔を形成するステップと、第１の金属部材の第１の表面及び第２の金属部材の第１の表面に粗面領域を形成するステップと、インサート成形によって前記第１の金属部材と樹脂部材とから構成される複合体を形成するステップであって、前記第１の金属部材の前記粗面領域と前記樹脂部材とが接合されており、かつ、前記樹脂部材は冷媒の流路と前記流路のなす面から突出する流入口及び流出口とを有する、複合体を形成するステップと、前記第２の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップと、加熱された前記第２の金属部材の前記粗面領域に対して前記複合体の前記樹脂部材を押圧して、前記第２の金属部材と前記複合体の前記樹脂部材とを溶着するステップと、を備えている。

このように、本発明の冷却装置は、冷媒の流路が形成された樹脂部材と、第１の表面は樹脂部材に接するとともに第２の表面は第１の発熱体に接する第１の金属部材と、第１の表面は樹脂部材に接するとともに第２の表面は第２の発熱体に接する第２の金属部材と、を備えている。このような構成によれば、部品点数を少なくし、かつ、軽量化できる冷却装置となる。このため、コストを抑制しつつ、電費も改善できるようになる。

さらに、本発明の冷却装置の製造方法は、冷媒の流路を有する樹脂部材を成形するステップと、第１の金属部材及び第２の金属部材に粗面領域を形成するステップと、第１の金属部材の粗面領域を加熱するステップと、第１の金属部材の粗面領域に樹脂部材を押圧して第１の金属部材と樹脂部材とを溶着するステップと、第２の金属部材の粗面領域を加熱するステップと、第２の金属部材の粗面領域に樹脂部材を押圧して第２の金属部材と樹脂部材とを溶着するステップと、を備えている。このような構成によれば、部品点数を少なくし、かつ、軽量化できる冷却装置を製造できる。このため、コストを抑制しつつ、電費も改善できるようになる。
そして、本発明の冷却装置の製造方法は、第１の金属部材に孔を形成するステップと、粗面領域を形成するステップと、複合体を形成するステップと、第２の金属部材の粗面領域を加熱するステップと、加熱された第２の金属部材の粗面領域に対して複合体の樹脂部材を押圧して第２の金属部材と複合体の樹脂部材とを溶着するステップと、を備えている。このような構成によれば、部品点数を少なくし、かつ、軽量化できる冷却装置を製造できる。このため、コストを抑制しつつ、電費も改善できるようになる。

実施例１の冷却装置の断面図である。 実施例１の冷却装置の樹脂部材の分解斜視図である。 実施例１の冷却装置の製造方法の工程を説明するフローチャートである。 実施例１の冷却装置の製造方法の工程を説明する説明図である。保持するステップである。 実施例１の冷却装置の製造方法の工程を説明する説明図である。挿し込むステップである。 実施例１の冷却装置の製造方法の工程を説明する説明図である。加熱するステップである。 実施例１の冷却装置の製造方法の工程を説明する説明図である。引き抜くステップである。 実施例１の冷却装置の製造方法の工程を説明する説明図である。加圧するステップである。 実施例１の冷却装置の製造方法の工程を説明する説明図である。複合体を取り出すステップである。 実施例１の冷却装置の製造方法を用いた樹脂部材と金属部材の接合面の微細構造を拡大して説明する説明図である。 実施例２の冷却装置の斜視図である。 実施例２の冷却装置の第２の金属部材を取り外した状態で下方から見た底面図である。 実施例２の冷却装置の製造方法の工程を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（冷却装置の構成）
まず、図１及び図２を用いて本実施例の冷却装置Ｃの全体構成を説明する。本実施例の冷却装置Ｃは、例えば、電気自動車又はハイブリッド自動車などの電気を利用して走行する車両に搭載されるインバータ又はＤＣ−ＤＣコンバータなどを冷却するものである。このように、車両に搭載される冷却装置Ｃには、電費を向上させるために軽量化が厳しく要求される。

本実施例の冷却装置Ｃは、図１及び図２に示すように、冷媒の流路３１が形成された樹脂部材３と、第１の表面１１及び第２の表面２１を有する第１の金属部材１と、第１の表面２１及び第２の表面２２を有する第２の金属部材２と、を備えている。そして、冷却装置Ｃと、第１の発熱体１と、第２の発熱体２と、これらを収容するケース（不図示）とによって電力変換装置ＩＵが形成されている。

電力変換装置ＩＵにおいては、第１の金属部材１の第２の表面１２に第１の発熱体４１が接するとともに、第２の金属部材２の第２の表面２２に第２の発熱体４２が接するようになっている。なお、金属部材１、２の表面１２、２２と、発熱体４１、４２の表面の間には、薄くグリースが塗られており、密着性を高めて熱を伝導しやすくされている。発熱体４１、４２としては、例えば、パワー半導体素子が知られている。パワー半導体素子には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などがある。

樹脂部材３は、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）などの耐熱性・耐薬品性・難燃性を有する合成樹脂によって、全体として薄い枠状に成形される。樹脂部材３は、他にも、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、又は、ポリブチレンテレフタラートなどの熱可塑性樹脂によって構成することもできる。樹脂部材３は、図２に示すように、ＬＬＣ（Long Life Coolant）等の冷却媒体を流すためのＭ字形に屈曲した流路３１と、流路３１の両端に成形された流入口３２及び流出口３３と、を備えている。

樹脂部材３の流路３１は、頂面及び底面において、発熱体４１、４２に対応する位置を通過する開口領域３１１、３１２を有している。すなわち、冷却装置Ｃとして接合された状態では、流路３１の両側の側壁は樹脂部材３によって構成され、頂面及び底面は第１及び第２の金属部材１、２によって構成される。本実施例では、流路３１の略全長に開口領域３１１、３１２が設けられている。なお、流路３１の平面形状は、もちろんＭ字形でなくてもよく、対応する位置に発熱体４１、４２が配置されるように形成されればよい。

そして、樹脂部材３の流路３１以外の領域は、主として軽量化のためにいわゆる肉盗み（肉抜き）が形成されており、格子状に配置されたリブ部と平面部とから構成される。特に、流路３１を囲むリブ部は、他のリブ部よりも厚みが厚くされており、金属部材１、２との間の密着性・水密性を向上させている。

金属部材１は、図２に示すように、金属によって矩形の平板状に形成されている。金属としては、軽量化の点からアルミニウムが好ましいが、他にも鉄、チタン、マグネシウム、銅、又はそれらの合金を用いることができる。

そして、本実施例の第１の金属部材１は、第１の表面１１と第２の表面１２とを備えている。少なくとも第１の表面１１には、面全体を覆うように粗面領域１１ａが形成されている。粗面領域は、第２の表面１２に形成することもできる。粗面領域１１ａは、金属の表面に微細な凹凸を形成したものである（図１０参照）。

粗面領域１１ａは、後述するように、薬液処理によって形成されるが、レーザ処理によって形成することもできる。レーザ処理によって形成する場合には、流路３１の開口領域３１１、３１２の周縁に対応する領域のみに、例えば線状に粗面領域１１ａを形成することもできる。

第２の金属部材２は、第１の金属部材１と全体として類似した構成であるため、説明を省略する。ただし、両者は同一でなくてもよく、付属部品などは異なっていてもよい。

なお、あらかじめ金属部材１、２の厚みを所定量（例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度）だけ厚く形成したうえで薬液処理し、その後、片面（第２の表面１２、２２）のみを研磨することによって、第２の表面１２、２２の凹凸をなくして滑らかに仕上げることもできる。

そして、本実施例では、第１の金属部材１の粗面領域１１ａ及び第２の金属部材２の粗面領域２１ａと、樹脂部材３の開口領域３１１、３１２の周縁とが、溶着によって接合されている。すなわち、図１０の拡大図に示すように、微細構造において、金属部材１（２）の粗面領域１１ａである凹凸形状に、溶融した樹脂部材３が入り込んで固化することによって、両者が互いに強固に固定されている。

（冷却装置の製造方法）
次に、図３のフローチャート、及び、図４〜９の説明図を用いて、本実施例の冷却装置の製造方法について説明する。本実施例の冷却装置の製造方法は、樹脂部材３を成形するステップ（Ｓ１）、粗面領域１１ａ（２１ａ）を形成するステップ（Ｓ２）、加熱するステップ（Ｓ３）、溶着するステップ（Ｓ４）、取り出すステップ（Ｓ５）の５つの工程を備えている。このうち、ステップＳ２〜Ｓ５は、２つの金属部材１、２ごとに繰り返して実施される。また、ステップＳ１とステップＳ２は、同時並行的に実施できる。以下、各ステップについて説明する。

成形するステップ（Ｓ１）は、図２に示すような冷媒の流路３１を有する樹脂部材３を射出成形によって形成するステップである。すなわち、軟化する温度にまで加熱された熱可塑性樹脂に射出圧を加えつつ金型に押込み、型内に充填することで流路３１、流入口３２、流出口３３を有する枠状の構造体が形成される。

粗面領域１１ａ（２１ａ）を形成するステップ（Ｓ２）は、図３に示すように、金属部材１（２）を洗浄するステップ（Ｓ２１）と、金属部材１（２）をエッチング液に接液させて表面を粗化するステップ（Ｓ２２）と、生じたスマット（不純物の付着物）を除去するステップ（Ｓ２３）とを含む。洗浄するステップ（Ｓ２１）では、金属部材１の汚れ（加工油、錆など）が除去される。粗化するステップ（Ｓ２２）では、エッチング液に接液するだけで微細な凹凸形状が創られる。ここにおいて、「スマット」とは、アルミニウム等をエッチングした際に、アルミニウム等の表面に生じる灰色（乃至黒色）の付着物のことをいう。スマットは、アルミニウム等に含まれているＳｉ、Ｍｇ、Ｆｅなどの不純物等がアルミニウム上に沈着することによって生じる。

上述の化学エッチング処理では、金属部材１（２）はエッチング液中に没入されるため、特別に片面をマスキングしない限り、金属部材１（２）の第１の表面１１及び第２の表面１２の両面が全面的に粗面領域となる。ただし、粗面領域１１ａと発熱体４１の密着性については、グリースを使用することが想定されるため、熱応力の点を除けば問題は少ない。さらに、粗化によって表面積が増える分、放熱効果が向上する。したがって、片面をマスキングしたうえで化学エッチング処理する必要はない。なお、粗面領域１１ａ（２１ａ）を形成するステップ（Ｓ２）は、上述した化学エッチング処理であることが好ましいが、他の手法、例えばレーザ処理などによっても実施できる。

加熱するステップ（Ｓ３）は、樹脂部材３及び金属部材１（２）を保持するステップ（Ｓ３１）と、加熱手段６を挿し込むステップ（Ｓ３２）と、金属部材１を加熱するステップ（Ｓ３３）と、加熱手段６を引き抜くステップ（Ｓ３４）とを含む。

保持するステップ（Ｓ３１）では、図４に示すように、第１の治具５１によって樹脂部材３を保持するとともに、第１の治具５１に対向する第２の治具５２によって第１（又は第２）の金属部材１（２）を保持する。第１の治具５１は、第２の治具５２に近づくように移動できるようになっている。

加熱手段６を挿し込むステップ（Ｓ３２）では、図５に示すように、対向している樹脂部材３と金属部材１（２）の間であって、金属部材１（２）により近い位置に、加熱手段６を横からスライドさせて挿入する。加熱手段６の位置は、金属部材１（２）を加熱しつつ、樹脂部材３を予熱するのに最も適した位置が選択される。

加熱手段６としては、ランプヒータ（短波長赤外線）を用いることが好ましい。加熱手段６としては、他に、熱板による輻射熱を利用した加熱方式も利用できる。ただし、カートリッジヒータでは、ランニングコストが高くなること、また使用温度帯が限定されることから、好ましくない。さらに、金属部材１（２）を電磁誘導で加熱する手法もあるが、特にアルミニウムを用いた場合には非磁性体で温度上昇が遅いため、均一に加熱することが困難となる。

金属部材１を加熱するステップ（Ｓ３３）では、図６に示すように、加熱手段６としてのランプヒータを樹脂部材３と金属部材１（２）の間に配置した状態で所定時間だけ加熱するか、又は、金属部材１（２）の下面に取り付けた熱電対で温度を計測して目標温度に到達することを確認する。これによって、ヒータの両側に配置された樹脂部材３及び金属部材１（２）を非接触で加熱（予熱）する。金属部材１（２）が３００°〜３５０°になるまで加熱する。

加熱手段６を引き抜くステップ（Ｓ３４）では、金属部材１（２）が所定の温度まで加熱されると、図７に示すように、加熱手段６を横にスライドさせて引き抜いて次の溶着するステップ（Ｓ４）の準備をする。

溶着するステップ（Ｓ４）は、図８に示すように、樹脂部材３を保持する第１の治具５１を、金属部材１（２）を保持する第２の治具５２に近づけていき、サーボプレスによって位置制御しながら、金属部材１（２）に樹脂部材３を加圧するステップを含む。このとき、溶融状態から固化させて結合性を高めるために、外部からエア冷却を行うか、又は、金属部材１（２）を保持する第２の治具５２側から冷却する。これによって、図１０に示すように、金属部材１（２）の微細な凹凸形状に溶融した樹脂部材３が入り込み、互いに噛み合うことでアンカー効果によって両者が強固に接合される。

取り出すステップ（Ｓ５）は、図９に示すように、第２の治具５２によって樹脂部材３と金属部材１（２）の複合体（ワーク）を保持したまま、第１の治具５１を引き離す。そして、複合体を第２の保持具５１から取り出す。この後、第２の金属部材２にも上述したステップＳ２〜Ｓ５を繰り返して実行することで、樹脂部材３の両面に金属部材１、２を溶着する。

なお、図３のフローチャートには特に記載しなかったが、溶着するステップ（Ｓ４）及び取り出すステップ（Ｓ５）の後に、樹脂部材３と金属部材１（２）の複合体を研磨するステップを実行してもよい。研磨するステップでは、あらかじめ、第１の金属部材１の第２の表面１２及び第２の金属部材２の第２の表面２２を、所定量（０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ）だけ厚く形成しておいて、複合体の第１の金属部材１の第２の表面１２及び第２の金属部材２の第２の表面２２を研磨する。これにより、熱や樹脂の変形によって金属部材１（２）の平面度が損なわれても、最終的な製品の平面度は確保される。したがって、発熱体４１、４２の取り付け精度が向上する。

（効果）
次に、本実施例の冷却装置Ｃの奏する効果、及び、本実施例の冷却装置の製造方法の奏する効果を列挙して説明する。

（１）本実施例の冷却装置Ｃは、発熱体４１、４２を冷却するための冷却装置Ｃである。そして、冷却装置Ｃは、冷媒の流路３１が形成された樹脂部材３と、第１及び第２の表面１１、１２を有する第１の金属部材１であって、第１の表面１１は樹脂部材３に接するとともに、第２の表面１２は第１の発熱体４１に接する、第１の金属部材１と、第１及び第２の表面２１、２２を有する第２の金属部材２であって、第１の表面２１は樹脂部材３に接するとともに、第２の表面２２は第２の発熱体４２に接する、第２の金属部材２と、を備えている。この場合、金属部材１、２と樹脂部材３の接合方法は、後述する熱溶着が好ましいが、射出二次成形であってもよい。さらに、後述する粗面領域を設けず、ガスケットシーリングを介したネジ留めであってもよい。

このような構成によれば、部品点数を少なくし、かつ、軽量化できる冷却装置となる。このため、コストを抑制しつつ、電費も改善できるようになる。具体的にいうと、３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさの冷却装置Ｃでは、従来のアルミダイカスト製で９５７ｇのところ、本実施例のＰＰＳ樹脂製で６１２ｇであるから、約２／３の軽量化が実現できる。

さらに、１つの流路３１によって立体的に配置された上下両面の発熱体４１、４２を冷却することができるため、限られた空間を有効に活用できる。すなわち、車両の室内空間を広くするために、内部機器を配置する空間は限られているところ、冷却装置Ｃによる空間の利用効率が高くなることによって内部機器の配置の自由度が高くなる。

また、上下の金属部材１、２によって樹脂部材３を挟みこむため、樹脂部材３の熱膨張を抑えることができる。つまり、発熱体４１、４２から熱を伝達された樹脂部材３は膨張しようとするが、金属部材１、２によって上面及び下面を拘束されることで樹脂部材３の膨張を抑制できる。

（２）樹脂部材３に形成された流路３１は、第１の金属部材１の第１の表面１１及び第２の金属部材２の第１の表面２１に接する２面に開口領域３１１、３１２を有し、樹脂部材３において第１及び第２の発熱体４１、４２に対応する位置に開口領域３１１、３１２が配置されている。これによって、発熱体４１、４２を効率よく冷却できる。すなわち、発熱体４１、４２が配置されている金属部材１、２の背面に冷媒の流路３１があることで、金属部材１、２に伝達された熱をすぐに冷媒に伝達できる。

（３）樹脂部材３に形成された流路３１は、第１の金属部材１の第１の表面１１及び第２の金属部材２の第１の表面２１に接する２面に開口領域３１１、３１２を有し、第１の金属部材１の第１の表面１１及び第２の金属部材２の第１の表面２１には、少なくとも開口領域３１１、３１２の周縁に対応する位置に粗面領域１１ａ、２１ａが形成され、樹脂部材３の２面における開口領域３１１、３１２の周縁と、第１の金属部材１及び第２の金属部材２の粗面領域１１ａ、２１ａと、が溶着されている。これによって、樹脂部材３と金属部材１、２との隙間を防止し、液密性を高めることができる。さらに、射出二次成形に比べて工程を著しく短縮できる。

（４）本実施例の電力変換装置は、上述したいずれかの冷却装置Ｃと、第１の発熱体４１と、第２の発熱体４２と、冷却装置Ｃ、第１の発熱体４１、及び第２の発熱体４２を収容するケースであって、冷却装置Ｃの樹脂部材３と一体に形成されるケースと、を備えている。これによって、電力変換装置の全体を樹脂によって一体に構成できるため、装置全体を軽量化することができる。

（５）本実施例の冷却装置の製造方法は、発熱体４１、４２を冷却するための冷却装置Ｃの製造方法である。そして、この方法は、冷媒の流路３１を有する樹脂部材３を成形するステップ（Ｓ１）と、第１の金属部材１の第１の表面１１及び第２の金属部材２の第１の表面２１に粗面領域１１ａ、２１ａを形成するステップ（Ｓ２）と、第１の金属部材１の粗面領域１１ａを加熱するステップ（Ｓ３）と、加熱された第１の金属部材１の粗面領域１１ａに対して樹脂部材３を押圧して、第１の金属部材１と樹脂部材３とを溶着するステップ（Ｓ４）と、第２の金属部材２の粗面領域２１ａを加熱するステップ（Ｓ３）と、加熱された第２の金属部材２の粗面領域２１ａに対して樹脂部材３を押圧して、第２の金属部材２と樹脂部材３とを溶着するステップ（Ｓ４）とを備えるこのような構成によれば、部品点数を少なくし、かつ、軽量化できる冷却装置を製造できる。このため、コストを抑制しつつ、電費も改善できるようになる。

そして、複雑な工程となる射出二次成形と比べて、工程を単純化してコストを抑制できる。さらに、粗面領域１１ａ、２１ａを形成するステップ（Ｓ２）、加熱するステップ（Ｓ３）及び溶着するステップ（Ｓ４）は、細かい作業を必要としないため、大面積化にも適している。

（６）第１（又は第２）の金属部材１（２）に粗面領域１１ａ（２１ａ）を形成するステップ（Ｓ２）は、第１（又は第２）の金属部材１（２）を脱脂液に接液させて表面を洗浄するステップ（Ｓ２１）と、洗浄された第１（又は第２）の金属部材１（２）をエッチング液に接液させて表面を粗化するステップ（Ｓ２２）と、粗化された第１（又は第２）の金属部材１（２）の表面のスマットを除去するステップ（Ｓ２３）と、を含む。このような化学エッチング処理によれば、第１の表面１１、２１に、微細な凹凸形状をきわめて容易に作成できる。

さらに、冷媒の流路３１の開口領域３１１、３１２に相当する領域にも微細な凹凸形状が形成されるため、冷媒に接する表面積が増大することになり、放熱効果が高くなるという効果もある。すなわち、微細な凹凸形状が、一般的なヒートシンクにおけるフィンのような役割を果たすことができる。なお、発熱体４１、４２が接する反対面にも微細な凹凸形状が形成されるが、通常はグリースを塗布するため熱伝達が低下することはない。

（７）第１の金属部材１の粗面領域１１ａを加熱するステップ（Ｓ３）（又は、第２の金属部材２の粗面領域２１ａを加熱するステップ）は、第１の治具５１によって樹脂部材３を保持するとともに、第１の治具５１に対向する第２の治具５２によって第１（又は第２）の金属部材１（２）を保持するステップ（Ｓ３１）と、第１の治具５１と第２の治具５２との間であって、第２の治具５２の近くに加熱手段６を挿し込むステップ（Ｓ３２）と、挿し込まれた加熱手段６によって、樹脂部材３及び第１（又は第２）の金属部材１（２）を加熱するステップ（Ｓ３３）と、加熱手段６を引き抜くステップ（Ｓ３４）と、を含み、かつ、溶着するステップ（Ｓ４）は、第１の治具５１を第２の治具５２に近づけて、樹脂部材３に第１（又は２）の金属部材１（２）を加圧するステップを含む。このように、複数の単純な工程を繰り返して実行することにより、容易に樹脂部材３と金属部材１、２の複合体を作成できる。また、１つの装置を繰り返し用いて樹脂部材３の両面に金属部材１、２を接合できる。さらに、いずれの工程も大面積化に適した工程となっている。

（８）第１の金属部材１の第２の表面１２及び第２の金属部材２の第２の表面２２は、あらかじめ所定量だけ厚く形成されており、それぞれ溶着するステップ（Ｓ４）の後に、第１の金属部材１の第２の表面１２及び第２の金属部材２の第２の表面２２を研磨するステップをさらに備える。これにより、熱及び樹脂の変形で金属部材１、２の平面度が損なわれても、平面度を確保できるようになる。

以下、図１１〜図１３を用いて、実施例１とは別の形態の冷却装置Ｃ１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

まず、構成について説明する。本実施例の冷却装置Ｃ１は、図１１及び図１２に示すように、薄い枠形状である樹脂部材３と、板状の第１の金属部材１と、板状の第２の金属部材２と、を備えている。そして、本実施例の樹脂部材３は、流路３１のなす面から突出する円筒状の流入口３２及び流出口３３を備えている。換言すると、流入口３２及び流出口３３は、第１の金属部材１に略直交するように延びている。そして、樹脂部材３の流路３１の流入口３２及び流出口３３は、第１の金属部材１に設けた２つの円形の孔１３、１４を貫通して延びている。

すなわち、樹脂部材３には、交互に設けられた隔壁によってジグザグに流れる流路３１が設けられる。発熱体（不図示）は、金属部材１、２の表面に接して流路３１に対応する位置に配置される。そして、流路３１の両端に、流入口３２及び流出口３３が、流路のなす面から面外方向に突出するように形成される。さらに、第１の金属部材１には、流入口３２及び流出口３３に対応する両端近傍の位置にそれぞれ円形の孔１３、１４が設けられている。そして、流路３１のなす面から突出する流入口３２及び流出口３３が、第１の金属部材１に設けた孔１３、１４を貫通して延びている。

次に、図１３のフローチャートを用いて、本実施例の冷却装置の製造方法について説明する。

本実施例の冷却装置の製造方法は、第１の金属部材１に孔１３、１４を形成するステップ（Ｓ１０）、粗面領域１１ａ（２１ａ）を形成するステップ（Ｓ２）、第１の金属部材１と樹脂部材３とをインサート成形により一体化して複合体を形成するステップ（Ｓ３０）、複合体及び第２の金属部材２を加熱するステップ（Ｓ３）、複合体と第２の金属部材２とを溶着するステップ（Ｓ４）、複合体を取り出すステップ（Ｓ５）の６つの工程を備えている。以下、各ステップについて説明する。

第１の金属部材１に孔１３、１４を形成するステップ（Ｓ１０）は、平板状に形成された第１の金属部材１において、樹脂部材３の流路３１の流入口３２及び流出口３３に対応する両端近傍の位置に、レーザ加工又は機械加工等によって２つの円形の孔１３、１４を貫通させて設ける。

粗面領域１１ａ（２１ａ）を形成するステップ（Ｓ２）は、実施例１と略同様であるから説明を省略する。

次に、第１の金属部材１と樹脂部材３とをインサート成形により一体化して複合体を形成するステップ（Ｓ３０）について説明する。複合体を形成するステップ（Ｓ３０）は、孔１３、１４を有する第１の金属部材１を、粗面領域１１ａを流路３１のキャビティ側に向けた状態で、あらかじめ金型内に設置する。次に、射出成形によって、金型内の第１の金属部材１の周囲に溶融樹脂を充填する。これによって、粗面領域１１ａの凹凸の内部に溶融樹脂が入り込むため、第１の金属部材１と樹脂部材３とが一体化される。

複合体を形成するステップ（Ｓ３０）では、一体化と同時に、金型内において、流路３１、流入口３２、及び流出口３３に対応するキャビティにも溶融樹脂が入り込んで、流路３１、流入口３２、及び流出口３３を有する樹脂部材３が成形される。

複合体及び第２の金属部材２を加熱するステップ（Ｓ３）、複合体と第２の金属部材２とを溶着するステップ（Ｓ４）、複合体を取り出すステップ（Ｓ５）は、実施例１と略同様であるから説明を省略する。

次に、本実施例の冷却装置Ｃ１の奏する効果、及び、本実施例の冷却装置の製造方法の奏する効果を列挙して説明する。

（１）本実施例の冷却装置Ｃ１は、発熱体を冷却するための冷却装置Ｃ１である。冷却装置Ｃ１は、樹脂部材３と、第１の金属部材１と、第２の金属部材２と、を備えている。そして、本実施例の冷却装置Ｃ１は、さらに、樹脂部材３には流路３１の流入口３２及び流出口３３が流路３１のなす面から突出するように設けられるとともに、第１の金属部材１には流入口３２及び流出口３３に対応する位置に孔１３、１４が設けられて、流入口３２及び流出口３３が孔１３、１４を貫通して延びている。このため、冷却装置Ｃ１の側方に空間的な余裕が少ない場合でも、第１の金属部材１の上方に空間的な余裕があれば、冷媒の管路を配置できる。逆にいうと、側方に空間の余裕が少ない場合でも、冷却装置Ｃ１を配置できる。

（２）本実施例の冷却装置の製造方法は、発熱体（４１、４２）を冷却するための冷却装置Ｃ１の製造方法である。そして、この方法は、第１の金属部材に孔を形成するステップ（Ｓ１０）と、第１の金属部材１の第１の表面１１及び第２の金属部材２の第１の表面２１に粗面領域１１ａ、２１ａを形成するステップ（Ｓ２）と、インサート成形によって第１の金属部材１と樹脂部材３とから構成される複合体を形成するステップ（Ｓ３０）であって、第１の金属部材１の粗面領域１１ａと樹脂部材３とが接合されており、かつ、樹脂部材３は冷媒の流路３１と流路３１のなす面から突出する流入口３２及び流出口３３とを有する、複合体を形成するステップ（Ｓ３０）と、第２の金属部材２の粗面領域２１ａを加熱するステップ（Ｓ３）と、加熱された第２の金属部材２の粗面領域２１ａに対して複合体の樹脂部材３を押圧して、第２の金属部材２と複合体の樹脂部材３とを溶着するステップ（Ｓ４）と、を備えている。このように、突出部（流入口３２及び流出口３３など）を有する樹脂部材３であっても、突出部を有する側はインサート成形によって金属部材１と接合し、突出部を有しない側は溶着によって金属部材２と接合できる。

（３）第２の金属部材２の粗面領域２１ａを加熱するステップ（Ｓ３）は、第１の治具５１によって複合体を保持するとともに、第１の治具５１に対向する第２の治具５２によって第２の金属部材２を保持するステップ（Ｓ３１）と、第１の治具５１と第２の治具５２との間であって、第２の治具５２の近くに加熱手段６を挿し込むステップ（Ｓ３２）と、挿し込まれた加熱手段６によって、複合体の樹脂部材３及び第２の金属部材２を加熱するステップ（Ｓ３３）と、加熱手段６を引き抜くステップ（Ｓ３４）と、を含み、かつ、溶着するステップ（Ｓ４）は、第１の治具５１を第２の治具５２に近づけて、複合体の樹脂部材３に第２の金属部材２を加圧するステップを含む。このため、容易に樹脂部材３と金属部材１、２の複合体を作成できる。さらに、いずれの工程も大面積化にも適した工程となっている。

なお、この他の構成および作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例では説明の便宜上、「上」や「下」などの表現を用いているが、これらは「車両上方向」や「車両下方向」を意味するものである。

また、冷却装置の製造方法として、熱溶着を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ネジとガスケットシーリングによる従来の固定方法を用いて冷却装置を製造することもできる。

さらに、実施例では説明しなかったが、溶着（圧着）の際の熱膨張差を緩和するために、金属部材の材料及び樹脂部材の材料は、熱膨張係数を考慮して選択することが好ましい。

Ｃ 冷却装置
１ 第１の金属部材
１１ 第１の表面
１１ａ 粗面領域
１２ 第２の表面
１３、１４ 孔
２ 第２の金属部材
２１ 第１の表面
２１ａ 粗面領域
２２ 第２の表面
３ 樹脂部材
３１ 流路
３１１ 開口領域
３１２ 開口領域
３２ 流入口
３３ 流出口
４１ 第１の発熱体
４２ 第２の発熱体
５１ 第１の治具
５２ 第２の治具
６ 加熱手段

Claims (10)

1. 発熱体を冷却するための冷却装置であって、
   冷媒の流路が形成された樹脂部材と、
   第１及び第２の表面を有する第１の金属部材であって、前記第１の表面は前記樹脂部材に接するとともに、前記第２の表面は第１の発熱体に接する、第１の金属部材と、
   第１及び第２の表面を有する第２の金属部材であって、前記第１の表面は前記樹脂部材に接するとともに、前記第２の表面は第２の発熱体に接する、第２の金属部材と、を備える冷却装置。
2. 前記樹脂部材に形成された前記流路は、前記第１の金属部材の前記第１の表面及び前記第２の金属部材の前記第１の表面に接する２面に開口領域を有し、前記樹脂部材において前記第１及び第２の発熱体に対応する位置に前記開口領域が配置されている、請求項１に記載された冷却装置。
3. 前記樹脂部材に形成された前記流路は、前記第１の金属部材の前記第１の表面及び前記第２の金属部材の前記第１の表面に接する２面に開口領域を有し、
   前記第１の金属部材の前記第１の表面及び前記第２の金属部材の前記第１の表面には、前記開口領域の周縁に対応する位置に粗面領域が形成され、
   前記樹脂部材の２面における前記開口領域の周縁と、前記第１の金属部材及び前記第２の金属部材の前記粗面領域と、が溶着されている、請求項１又は請求項２に記載された冷却装置。
4. 前記樹脂部材には前記流路の流入口及び流出口が前記流路のなす面から突出するように設けられるとともに、前記第１の金属部材には前記流入口及び前記流出口に対応する位置に孔が設けられて、前記流入口及び前記流出口が前記孔を貫通して延びている、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された冷却装置。
5. 発熱体を冷却するための冷却装置の製造方法であって、
   冷媒の流路を有する樹脂部材を成形するステップと、
   第１の金属部材の第１の表面及び第２の金属部材の第１の表面に粗面領域を形成するステップと、
   前記第１の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップと、
   加熱された前記第１の金属部材の前記粗面領域に対して前記樹脂部材を押圧して、前記第１の金属部材と前記樹脂部材とを溶着して複合体を形成するステップと、
   前記第２の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップと、
   加熱された前記第２の金属部材の前記粗面領域に対して前記複合体の前記樹脂部材を押圧して、前記第２の金属部材と前記複合体の前記樹脂部材とを溶着するステップと、を備える冷却装置の製造方法。
6. 前記第１又は第２の金属部材に前記粗面領域を形成するステップは、
   前記第１又は第２の金属部材を脱脂液に接液させて表面を洗浄するステップと、
   洗浄された前記第１又は第２の金属部材をエッチング液に接液させて表面を粗化するステップと、
   粗化された前記第１又は第２の金属部材の表面の不純物の付着物を除去するステップと、を含む請求項５に記載された冷却装置の製造方法。
7. 前記第１の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップ、又は、前記第２の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップは、
   第１の治具によって前記樹脂部材を保持するとともに、前記第１の治具に対向する第２の治具によって前記第１又は第２の金属部材を保持するステップと、
   前記第１の治具と前記第２の治具との間であって、前記第２の治具の近くに加熱手段を挿し込むステップと、
   挿し込まれた前記加熱手段によって、前記樹脂部材及び前記第１又は第２の金属部材を加熱するステップと、
   前記加熱手段を引き抜くステップと、を含み、かつ、
   前記溶着するステップは、
   前記第１の治具を前記第２の治具に近づけて、前記樹脂部材に前記第１又は前記２の金属部材を加圧するステップを含む、請求項５又は請求項６に記載された冷却装置の製造方法。
8. 前記第１の金属部材の第２の表面及び前記第２の金属部材の第２の表面は、あらかじめ所定量だけ厚く形成されており、前記溶着するステップの後に、前記第１の金属部材の第２の表面及び前記第２の金属部材の第２の表面を研磨するステップをさらに備える、請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載された冷却装置の製造方法。
9. 発熱体を冷却するための冷却装置の製造方法であって、
   第１の金属部材に孔を形成するステップと、
   第１の金属部材の第１の表面及び第２の金属部材の第１の表面に粗面領域を形成するステップと、
   インサート成形によって前記第１の金属部材と樹脂部材とから構成される複合体を形成するステップであって、前記第１の金属部材の前記粗面領域と前記樹脂部材とが接合されており、かつ、前記樹脂部材は冷媒の流路と前記流路のなす面から突出する流入口及び流出口とを有する、複合体を形成するステップと、
   前記第２の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップと、
   加熱された前記第２の金属部材の前記粗面領域に対して前記複合体の前記樹脂部材を押圧して、前記第２の金属部材と前記複合体の前記樹脂部材とを溶着するステップと、を備える冷却装置の製造方法。
10. 前記第２の金属部材の前記粗面領域を加熱するステップは、
    第１の治具によって前記複合体を保持するとともに、前記第１の治具に対向する第２の治具によって前記第２の金属部材を保持するステップと、
    前記第１の治具と前記第２の治具との間であって、前記第２の治具の近くに加熱手段を挿し込むステップと、
    差し込まれた前記加熱手段によって、前記複合体の前記樹脂部材及び前記第２の金属部材を加熱するステップと、
    前記加熱手段を引き抜くステップと、を含み、かつ、
    前記溶着するステップは、
    前記第１の治具を前記第２の治具に近づけて、前記複合体の前記樹脂部材に前記２の金属部材を加圧するステップを含む、請求項１０に記載された冷却装置の製造方法。