KR20220101154A - 하우징, 구조체 및 하우징의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 발열체(50)를 수용하기 위한 냉각식 하우징(100)으로서, 조립식의 금속 하우징(10)과, 금속 하우징(10)의 적어도 일면(10A)에 마련되며, 또한 내부에 열매체가 흐르는 냉각 유로(30)를 구비하고, 냉각 유로(30)는 금속 하우징(10)의 일면(10A)의 적어도 일부를 구성하는 냉각식 하우징(100)이다.
Description
본 발명은 하우징, 구조체 및 하우징의 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 전기 자동차 등의 동력원으로서 전지가 주목받고 있다. 고출력이며, 또한 대용량의 전지는 충방전 과정에 있어서 다량의 열을 발생하고, 이 열에 의해 전지의 열화를 야기하는 것이 알려져 있다. 따라서, 전지에는 냉각 시스템이 필요하다.
또한, 발열 소자인 반도체 소자를 탑재한 전자 부품은 종래부터 열 대책이 중요시되고 있다. 특히, 근년의 전자 부품의 소형화ㆍ고밀도 실장화의 경향, 혹은 마이크로 프로세서류의 고속화에 수반하여, 전자 부품 1개당 소비 전력은 현저하게 증대되고 있어, 효율적인 냉각 시스템이 중요해지고 있다.
전지나 전자 부품 등의 발열체의 냉각 시스템으로서, 근년에는 액랭 방식의 냉각 장치가 채용되고 있다. 액랭 방식의 냉각 장치는, 냉매를 순환시키는 유로를 내장하는 금속제 판, 소위 콜드 플레이트를 발열체에 접촉시켜, 유로 내에 통액된 냉매에 의해 발열체로부터 발생하는 열을 장치 외부에 마련된 방열측 히트 싱크로 반송함으로써, 발열체를 냉각하는 것이다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 전자 부품의 열을 외부로 방열하기 위한 하우징으로서, 조립식의 금속 하우징과, 금속 하우징의 일면에 접합된 열교환 부재를 구비하는 하우징도 알려져 있다(특허문헌 2 참조).
특허문헌 2에 개시된 조립식의 금속 하우징은, 열효율의 점에서 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 열교환 효율이 우수한 하우징 및 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 이하에 나타내는 하우징, 구조체 및 하우징의 제조 방법이 제공된다.
[1]
내부에 열원체를 수용하기 위한 하우징으로서,
조립식의 금속 하우징과,
상기 금속 하우징의 적어도 일면에 마련되며, 또한 내부에 열매체가 흐르는 열교환 부재
를 구비하고,
상기 열교환 부재는 상기 금속 하우징의 상기 일면의 적어도 일부를 구성하는 하우징.
[2]
상기 [1]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 열원체와 상기 열교환 부재는 직접 접해 있거나, 또는 열전도성 부재를 개재시켜 접해 있는 하우징.
[3]
상기 [1] 또는 [2]에 기재된 하우징에 있어서,
수지제 밀봉재를 구비하고,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극이 상기 수지제 밀봉재에 의해 밀봉되어 있는 하우징.
[4]
상기 [3]에 기재된 하우징에 있어서,
ISO527에 준하여 측정되는, 상기 수지제 밀봉재의 23℃에 있어서의 인장 탄성률이 1000MPa 이상인 하우징.
[5]
상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 냉각식 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징의 일면에 접합된 수지 부재를 더 구비하고 있는 하우징.
[6]
상기 [5]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 수지 부재는 보강용 부재를 포함하는 하우징.
[7]
상기 [5] 또는 [6]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판은, 적어도 상기 수지 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖고 있고,
상기 미세 요철 구조에 상기 수지 부재의 일부분이 침입함으로써 상기 금속 하우징과 상기 수지 부재가 접합되어 있는 하우징.
[8]
상기 [7]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 미세 요철 구조의 간격 주기가 0.01㎛ 이상 500㎛ 이하의 범위인 하우징.
[9]
상기 [5] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 하우징에 있어서,
수지제 밀봉재를 구비하고,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극이 상기 수지제 밀봉재에 의해 밀봉되어 있고,
상기 수지제 밀봉재와 상기 수지 부재가 동일한 수지로 이루어지는 하우징.
[10]
상기 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판의 평균 두께가 0.2mm 이상 10mm 이하인 하우징.
[11]
상기 [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 하우징에 있어서,
상기 열교환 부재는, 상기 금속 하우징을 포함하는 복수의 부재에 의해 구성되어 있고,
상기 복수의 부재는, 수지제 접합 부재에 의해 접합되어 있는 하우징.
[12]
상기 [11]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판은, 적어도 상기 수지제 접합 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖고 있고,
상기 미세 요철 구조에 상기 수지제 접합 부재의 일부분이 침입함으로써 상기 금속 하우징과 상기 수지제 접합 부재가 접합되어 있는 하우징.
[13]
상기 [12]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 미세 요철 구조의 간격 주기가 0.01㎛ 이상 500㎛ 이하의 범위인 하우징.
[14]
상기 [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판이 알루미늄제 부재, 알루미늄 합금제 부재, 구리제 부재 및 구리 합금제 부재로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속 부재에 의해 구성되어 있는 하우징.
[15]
상기 [1] 내지 [14] 중 어느 하나에 기재된 하우징과,
상기 하우징의 내부에 수용된 열원체
를 구비하고,
상기 하우징에 있어서의 상기 열교환 부재의 표면에 상기 열원체가 배치되어 있는 구조체.
[16]
상기 [15]에 기재된 구조체에 있어서,
상기 열원체가 이차 전지 모듈 및 전력 변환 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 구조체.
[17]
내부에 열원체를 수용하기 위한 하우징으로서,
조립식의 금속 하우징과,
상기 금속 하우징의 적어도 일면에 마련된 열교환 부재와,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉하기 위한 수지제 밀봉재
를 구비하는 하우징.
[18]
상기 [17]에 기재된 하우징에 있어서,
ISO527에 준하여 측정되는, 상기 수지제 밀봉재의 23℃에 있어서의 인장 탄성률이 1000MPa 이상인 하우징.
[19]
상기 [17] 또는 [18]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징의 일면에 접합된 수지 부재를 더 구비하고 있는 하우징.
[20]
상기 [19]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 수지 부재는 보강용 부재를 포함하는 하우징.
[21]
상기 [19] 또는 [20]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 수지제 밀봉재와 상기 수지 부재가 동일한 수지로 이루어지는 하우징.
[22]
상기 [19] 내지 [21] 중 어느 하나에 기재된 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판은, 적어도 상기 수지 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖고 있고,
상기 미세 요철 구조에 상기 수지 부재의 일부분이 침입함으로써 상기 금속 하우징과 상기 수지 부재가 접합되어 있는 하우징.
[23]
상기 [22]에 기재된 하우징에 있어서,
상기 미세 요철 구조의 간격 주기가 0.01㎛ 이상 500㎛ 이하의 범위인 하우징.
[24]
상기 [17] 내지 [23] 중 어느 하나에 기재된 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판의 평균 두께가 0.2mm 이상 10mm 이하인 하우징.
[25]
상기 [17] 내지 [24] 중 어느 하나에 기재된 하우징에 있어서,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판이 알루미늄제 부재, 알루미늄 합금제 부재, 구리제 부재 및 구리 합금제 부재로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속 부재에 의해 구성되어 있는 하우징.
[26]
상기 [17] 내지 [25] 중 어느 하나에 기재된 하우징에 있어서,
상기 열교환 부재의 내부에 열매체가 흐르는 하우징.
[27]
상기 [17] 내지 [26] 중 어느 하나에 기재된 하우징과,
상기 냉각식 하우징의 내부에 수용된 열원체
를 구비하는 구조체.
[28]
상기 [27]에 기재된 구조체에 있어서,
상기 열원체가 이차 전지 모듈 및 전력 변환 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 구조체.
[29]
상기 [1] 내지 [14] 중 어느 하나에 기재된 하우징을 제조하기 위한 제조 방법으로서,
복수의 금속판 또는 전개도상 금속판을 준비하는 공정과,
상기 복수의 금속판 또는 상기 전개도상 금속판을 조립함으로써, 상기 금속 하우징을 제작하는 공정
을 포함하는 하우징의 제조 방법.
[30]
상기 [17] 내지 [28] 중 어느 하나에 기재된 하우징을 제조하기 위한 제조 방법으로서,
복수의 금속판 또는 전개도상 금속판을 준비하는 공정과,
상기 복수의 금속판 또는 상기 전개도상 금속판을 조립함으로써, 상기 금속 하우징을 제작하는 공정과,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을, 수지제 밀봉재에 의해 밀봉하는 공정
을 포함하는 하우징의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 열교환 효율이 우수한 하우징 및 구조체를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 냉각식 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 전개도상 금속판의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 냉각 유로의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 구조체의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 금속판의 접합부 표면 상의, 평행 관계에 있는 임의의 3 직선부, 및 당해 3 직선부와 직교하는 임의의 3 직선부로 이루어지는 합계 6 직선부의 측정 개소를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 냉각식 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 냉각식 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 전개도상 금속판의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 구조체의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 전개도상 금속판의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 냉각 유로의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 구조체의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 금속판의 접합부 표면 상의, 평행 관계에 있는 임의의 3 직선부, 및 당해 3 직선부와 직교하는 임의의 3 직선부로 이루어지는 합계 6 직선부의 측정 개소를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 냉각식 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 제2 실시 형태에 관한 냉각식 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 전개도상 금속판의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 구조체의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 모든 도면에 있어서, 동일한 구성 요소에는 공통의 부호를 붙여, 적절하게 설명을 생략한다. 또한, 도면은 개략도로서, 실제의 치수 비율과는 일치하고 있지 않다. 문장 중의 숫자의 사이에 있는 「내지」는 특별히 언급이 없다면, 이상부터 이하를 나타낸다.
이하의 실시 형태에서는, 조립식의 금속 하우징과, 금속 하우징의 적어도 일면에 마련된 열교환 부재를 구비하고, 내부에 열원체를 수용하기 위한 하우징에 대하여 설명한다.
하우징은, 냉각 기능, 보온 기능, 가열 기능을 가진 온도 제어를 실현하는 것으로서, 이하에서는 냉각 기능을 갖는 냉각식 하우징에 대하여 설명한다. 열원체로서는, 열매체에 대하여 온열을 공급하는 온열원체(발열체)와 냉열을 공급하는 냉열원체가 있으며, 이하에서는 주로 발열체에 대하여 설명한다. 또한, 열교환 부재로서, 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 유로를 예시하여 설명한다.
<제1 실시 형태>
1. 냉각식 하우징
도 1은, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 내부에 발열체(50)를 수용하기 위한 냉각식 하우징(100)으로서, 조립식의 금속 하우징(10)과, 금속 하우징(10)의 적어도 일면(10A)에 마련되며, 또한 내부에 열매체가 흐르는 냉각 유로(30)를 구비하고, 냉각 유로(30)는 금속 하우징(10)의 일면(10A)의 적어도 일부를 구성한다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)에 있어서, 발열체(50)와 냉각 유로(30)는 직접 접해 있거나, 또는 열전도성 부재를 개재시켜 접해 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 냉각 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.
발열체(50)와 냉각 유로(30) 사이에는 열을 전달하기 위한 열전도성 부재가 존재해도 된다.
열전도성 부재는, 예를 들어 열전도성 접착제나 열전도성 시트이며, TIM(Thermal Interface Material)이나 갭 필러 등을 들 수 있다. 또한, 이 열전도 부재와 접해 있는 금속 하우징(10)의 적어도 일부가 미세 요철 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 열전도성 부재가 미세 요철 구조에 침입, 밀착되어, 한층 더 높은 열전도 효율을 발현할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 냉각 유로(30)에 형성된 공간부(31)에 도통되는 열매체(예를 들어, 냉각 매체)에 의해, 금속 하우징(10)의 일면(10A)이 직접 냉각되어 있기 때문에, 금속 하우징(10)의 일면(10A)에 접하는 발열체(50)의 냉각 효율을 높일 수 있다.
이상으로부터, 본 실시 형태에 따르면, 냉각 효율이 우수한 냉각식 하우징(100)을 제공할 수 있다.
도 2는, 본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(10)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 금속 하우징(10)을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉하기 위한 수지제 밀봉재(40)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 냉각식 하우징(100)의 내부의 기밀성을 높일 수 있고, 그 결과, 이차 전지 모듈이나 전력 변환 장치(인버터, 컨버터 등) 등과 같이, 수분에 약한 발열체에 대해서도 적합하게 사용하는 것이 가능하게 된다.
수지제 밀봉재(40)를 구성하는 수지 조성물에 대해서는, 후술하는 수지 부재의 란에서 설명한다.
ISO527에 준하여 측정되는, 수지제 밀봉재(40)의 23℃에 있어서의 인장 탄성률은, 금속 하우징(10)의 상자 강성을 높이는 관점에서, 1000MPa 이상인 것이 바람직하다. 수지제 밀봉재(40)의 23℃에 있어서의 인장 탄성률의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 500GPa 이하이다.
<조립식의 금속 하우징>
도 3은, 본 실시 형태에 관한 전개도상 금속판(20)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다. 도 4는, 본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(10)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(10)은, 예를 들어 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(20)(이하, 이것들을 통합하여 금속판이라고도 칭함)을 조립함으로써 형성할 수 있다.
즉, 냉각식 하우징(100)은, 예를 들어 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(20)을 준비하는 공정과, 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(20)을 조립함으로써, 금속 하우징(10)을 제작하는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 얻을 수 있다.
(금속판)
본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(10)은, 예를 들어 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(20)을 조립함으로써 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 전개도상 금속판(20)은, 예를 들어 금속제의 바닥판(201) 및/또는 금속제의 덮개판(203)과, 바닥판 및/또는 덮개판에 일체적으로 구부러져 연결된 금속제의 측판(202)(측판(202-1), 측판(202-2), 측판(202-3) 및 측판(202-4)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속판)을 구비한다.
바람직한 양태의 제1은, 바닥판(201), 측판(202-1), 측판(202-2), 측판(202-3) 및 측판(202-4)으로 이루어진다. 바람직한 양태의 제2는, 바닥판(201), 측판(전방면판)(202-1), 측판(양측판)(202-2 및 202-4) 및 덮개판(203)으로 이루어진다. 바람직한 양태의 제3은, 바닥판(201), 측판(202-1), 측판(202-2), 측판(202-3), 측판(202-4) 및 덮개판(203)으로 이루어진다. 이들 양태 중에서도, 양태의 제1 및 제2가 특히 바람직하다.
여기서, 판끼리는 기계적 걸림 결합 수단에 의해 걸림 결합될 수 있다. 특히, 측판(202)끼리는 기계적 수단으로 걸림 결합되어 있는 것이 바람직하다. 기계적 걸림 결합 수단(물리적 걸림 결합 수단이라고도 칭함)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 나사 고정 등을 들 수 있다.
또한, 측판(202)과 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)은, 상기 기계적 수단으로 걸림 결합되어 있어도 되고, 임의의 측판 1매에 일체적으로 구부러져 연결되어 있어도 된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 금속제의 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)과 금속제의 측판(202)이 일체적으로 연결되어 있기 때문에, 바닥판과 측판을 연결하는 부품이 불필요하게 되어, 부품 개수를 삭감할 수 있고, 그 결과, 공정 관리를 간소화할 수 있다. 또한, 접지 설치 개소의 삭감도 가능하다. 그리고, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 부품 개수나 접지 설치 개소를 삭감할 수 있기 때문에, 보다 경량의 냉각식 하우징(100)을 실현할 수 있다.
금속 하우징(10)은, 발열체(50)로부터의 열을 확산함과 함께, 냉각 유로(30) 내를 유통하는 열매체에 효율적으로 열을 전달한다고 하는 2개의 역할을 담당한다. 그 때문에, 금속 하우징(10)을 구성하는 금속판의 재질은 전열성이 우수한 것이 바람직하다. 이러한 시점에서 금속판을 구성하는 금속종으로서는, 알루미늄계 금속 또는 구리계 금속이 사용되며, 구체적으로는 금속판은 알루미늄제 부재, 알루미늄 합금제 부재, 구리제 부재 및 구리 합금제 부재로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속 부재에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.
금속 하우징(10)을 구성하는 금속판의 두께는, 모든 장소에서 동일 두께여도 되고, 장소에 따라 두께가 달라도 된다. 금속 하우징(10)을 구성하는 금속판의 평균 두께는, 전열성, 강도 및 경량성을 종합적으로 감안하여, 예를 들어 0.2mm 이상 10mm 이하이며, 바람직하게는 0.2mm 이상 5.0mm 이하이고, 보다 바람직하게는 0.2mm 이상 2.0mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.2mm 이상 1.0mm 이하, 특히 바람직하게는 0.2mm 이상 0.8mm 이하이다.
금속판의 평균 두께가 상기 하한값 이상이면, 얻어지는 냉각식 하우징(100)의 기계적 강도, 방열 특성 및 전자파 실드 특성을 보다 양호하게 할 수 있다.
금속판의 평균 두께가 상기 상한값 이하이면, 얻어지는 냉각식 하우징(100)을 보다 경량으로 할 수 있다. 또한 금속판의 평균 두께가 상기 상한값 이하이면, 금속판을 구부리는 것이 보다 용이해져, 냉각식 하우징(100)의 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에 관한 금속 하우징(10)은, 적어도 금속판의 수지 부재(수지제 밀봉재(40)나, 후술하는 수지제 접합 부재(35)를 포함함)와의 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 미세 요철 구조에 수지 부재의 일부분이 침입함으로써 금속 하우징(10)을 구성하는 금속판과 수지 부재가 접합되기 때문에, 금속판과 수지 부재 사이에 물리적인 저항력(앵커 효과)이 효과적으로 발현되어, 금속 하우징(10)과 수지 부재의 접합 강도를 보다 양호하게 할 수 있다. 이에 의해, 냉각식 하우징(100)의 기계적 강도를 보다 양호하게 할 수 있기 때문에, 냉각식 하우징(100)을 구성하는 금속 하우징(10)의 두께를 보다 얇게 할 수 있다. 그 결과, 보다 경량의 냉각식 하우징(100)을 얻을 수 있다.
금속판 표면의 상기 미세 요철 구조는, 금속판과 수지 부재를 한층 더 견고하게 접합하는 관점에서, 간격 주기가 0.01㎛ 이상 500㎛ 이하인 볼록부가 임립한 미세 요철 구조인 것이 바람직하다.
여기서, 미세 요철 구조의 간격 주기는 볼록부에서부터 인접하는 볼록부까지의 거리의 평균값이며, 전자 현미경 또는 레이저 현미경으로 촬영한 사진, 혹은 표면 조도 측정 장치를 사용하여 구할 수 있다.
전자 현미경 또는 레이저 현미경에 의해 측정되는 간격 주기는 통상 0.5㎛ 미만의 간격 주기이며, 구체적으로는 금속판과 수지 부재의 접합부의 표면을 촬영한다. 그 사진으로부터, 임의의 볼록부를 50개 선택하여, 그들 볼록부에서부터 인접하는 볼록부까지의 거리를 각각 측정한다. 볼록부에서부터 인접하는 볼록부까지의 거리의 전부를 적산하여 50으로 나눈 것을 간격 주기로 한다. 한편, 0.5㎛ 이상의 간격 주기는 통상, 표면 조도 측정 장치를 사용하여 구한다.
또한, 통상, 금속판의 접합부 표면뿐만 아니라, 금속판의 표면 전체에 대하여, 표면 조화 처리가 실시되어 있기 때문에, 금속판의 접합부 표면과 동일 면이고, 접합부 표면 이외의 개소로부터 간격 주기를 측정할 수도 있다.
상기 미세 요철 구조의 간격 주기는, 바람직하게는 0.02㎛ 이상 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이상 50㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이상 20㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.10㎛ 이상 10㎛ 이하이다.
상기 미세 요철 구조의 간격 주기가 상기 하한값 이상이면, 상기 미세 요철 구조의 오목부에 수지 부재가 보다 많이 진입할 수 있어, 금속판과 수지 부재의 접합 강도를 한층 더 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 간격 주기가 상기 상한값 이하이면, 금속판과 수지 부재의 접합 부분에 간극이 생기는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 금속-수지 계면의 간극으로부터 수분 등의 불순물이 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 냉각식 하우징(100)을 고온, 고습 하에서 사용하였을 때, 강도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 금속판과 후술하는 수지제 접합 부재(35)의 접합부로부터 열매체가 누설되는 것을 억제할 수 있다.
금속판의 표면에 상기 미세 요철 구조를 형성하는 방법으로서는 특단의 제한은 없지만, 예를 들어 수산화나트륨 등의 무기 염기 수용액 및/또는 염산이나 질산 등의 무기산 수용액에 금속판을 침지하는 방법; 양극 산화법에 의해 금속판을 처리하는 방법; 예를 들어 다이아몬드 지립 연삭 또는 블라스트 가공 등의 기계적 절삭에 의해 제작한 미세 요철 구조를 갖는 금형 펀치를 금속판의 표면에 프레스함으로써 금속판의 표면에 미세 요철 구조를 형성하는 방법; 샌드 블라스트나 널링 가공, 레이저 가공에 의해 금속판의 표면에 미세 요철 구조를 형성하는 방법; 국제 공개 제2009/31632호 팸플릿에 개시되어 있는 바와 같은, 수화 히드라진, 암모니아 및 수용성 아민 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 수용액에 금속판을 침지하는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 상기한 방법 중에서, 특히 침지 방법을 채용하는 경우, 상기 미세 요철 구조는, 금속판의 수지 부재와의 접합면뿐만 아니라, 금속판의 전체 표면에 미세 요철 구조가 형성되게 되지만, 이러한 실시 형태는 본 발명의 효과를 전혀 손상시키는 것은 아니며, 오히려 열매체와의 열교환 면적을 증가시켜, 보다 우수한 냉각 효율을 실현할 수 있는 경우도 있고, 나아가 금속판의 열방사율을 높여, 하우징으로서의 방열성이 향상되는 경우도 있다.
또한, 금속판과 수지 부재의 접합 강도를 한층 더 향상시키는 관점에서, 금속판의 접합부 표면 상의, 평행 관계에 있는 임의의 3 직선부, 및 당해 3 직선부와 직교하는 임의의 3 직선부로 이루어지는 합계 6 직선부에 대하여, JIS B0601(대응 국제 규격: ISO4287)에 준거하여 측정되는 표면 조도가 이하의 요건 (1) 및 (2)를 동시에 충족하는 것이 바람직하다.
(1) 절단 레벨 20％, 평가 길이 4mm에 있어서의 조도 곡선의 부하 길이율(Rmr)이 30％ 이하인 직선부를 1 직선부 이상 포함한다
(2) 모든 직선부의, 평가 길이 4mm에 있어서의 10점 평균 조도(Rz)가 2㎛를 초과한다
도 7은, 금속판의 접합부 표면(104) 상의, 평행 관계에 있는 임의의 3 직선부, 및 당해 3 직선부와 직교하는 임의의 3 직선부로 이루어지는 합계 6 직선부를 설명하기 위한 모식도이다.
상기 6 직선부는, 예를 들어 도 7에 도시하는 바와 같은 6 직선부 B1 내지 B6을 선택할 수 있다. 우선, 기준선으로서, 금속판의 접합부 표면(104)의 중심부 A를 통과하는 중심선 B1을 선택한다. 다음에, 중심선 B1과 평행 관계에 있는 직선 B2 및 B3을 선택한다. 다음에, 중심선 B1과 직교하는 중심선 B4를 선택하고, 중심선 B1과 직교하고, 중심선 B4와 평행 관계에 있는 직선 B5 및 B6을 선택한다. 여기서, 각 직선간의 수직 거리 D1 내지 D4는, 예를 들어 2 내지 5mm이다.
또한, 통상, 금속판은, 금속판의 수지 부재와의 접합부 표면(104)뿐만 아니라, 금속판 전체에 대하여, 표면 조화 처리가 실시되어 있기 때문에, 예를 들어 금속판의 수지 부재와의 접합부 표면(104)과 동일면 또는 반대면이고, 접합부 표면(104) 이외의 개소로부터 6 직선부를 선택해도 된다.
상기 요건 (1) 및 (2)를 동시에 충족하면, 금속판과 수지 부재의 접합 강도가 한층 더 우수한 냉각식 하우징(100)이 얻어지는 이유는 반드시 명백한 것은 아니지만, 금속판의 수지 부재와의 접합부 표면(104)이, 금속판과 수지 부재 사이의 앵커 효과를 효과적으로 발현할 수 있는 구조로 되어 있기 때문이라고 생각된다.
금속판과 수지 부재의 접합 강도를 한층 더 향상시키는 관점에서, 금속판의 접합부 표면(104) 상의, 평행 관계에 있는 임의의 3 직선부, 및 당해 3 직선부와 직교하는 임의의 3 직선부로 이루어지는 합계 6 직선부에 대하여, JIS B0601(대응 국제 규격: ISO4287)에 준거하여 측정되는 표면 조도가 이하의 요건 (1A) 내지 (1C) 중 하나 이상의 요건을 더 충족하는 것이 바람직하며, 요건 (1C)를 충족하는 것이 특히 바람직하다.
(1A) 절단 레벨 20％, 평가 길이 4mm에 있어서의 조도 곡선의 부하 길이율(Rmr)이 30％ 이하인 직선부를 바람직하게는 2 직선부 이상, 보다 바람직하게는 3 직선부 이상, 가장 바람직하게는 6 직선부 포함한다
(1B) 절단 레벨 20％, 평가 길이 4mm에 있어서의 조도 곡선의 부하 길이율(Rmr)이 20％ 이하인 직선부를 바람직하게는 1 직선부 이상, 보다 바람직하게는 2 직선부 이상, 더욱 바람직하게는 3 직선부 이상, 가장 바람직하게는 6 직선부 포함한다
(1C) 절단 레벨 40％, 평가 길이 4mm에 있어서의 조도 곡선의 부하 길이율(Rmr)이 60％ 이하인 직선부를 바람직하게는 1 직선부 이상, 보다 바람직하게는 2 직선부 이상, 더욱 바람직하게는 3 직선부 이상, 가장 바람직하게는 6 직선부 포함한다
또한, 금속판과 수지 부재의 접합 강도를 한층 더 향상시키는 관점에서, 금속판의 접합부 표면(104) 상의, JIS B0601(대응 국제 규격: ISO4287)에 준거하여 측정되는 절단 레벨 20％, 평가 길이 4mm에 있어서의 조도 곡선의 부하 길이율(Rmr)의 평균값이 바람직하게는 0.1％ 이상 40％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.5％ 이상 30％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1％ 이상 20％ 이하이고, 가장 바람직하게는 2％ 이상 15％ 이하이다.
또한, 상기 부하 길이율(Rmr)의 평균값은, 전술한 임의의 6 직선부의 부하 길이율(Rmr)을 평균한 것을 채용할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 금속판의 접합부 표면(104)의 부하 길이율(Rmr)은, 금속판의 표면에 대한 조화 처리의 조건을 적절하게 조절함으로써 제어하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에 있어서는, 특히 에칭제의 종류 및 농도, 조화 처리의 온도 및 시간, 에칭 처리의 타이밍 등이, 상기 부하 길이율(Rmr)을 제어하기 위한 인자로서 예시된다.
금속판과 수지 부재의 접합 강도를 한층 더 향상시키는 관점에서, 금속판의 접합부 표면(104) 상의, 평행 관계에 있는 임의의 3 직선부, 및 당해 3 직선부와 직교하는 임의의 3 직선부로 이루어지는 합계 6 직선부에 대하여, JIS B0601(대응 국제 규격: ISO4287)에 준거하여 측정되는 표면 조도가 이하의 요건 (2A)를 더 충족하는 것이 바람직하다.
(2A) 모든 직선부의, 평가 길이 4mm에 있어서의 10점 평균 조도(Rz)가 바람직하게는 5㎛ 초과, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 15㎛ 이상이다
금속판과 수지 부재의 접합 강도를 한층 더 향상시키는 관점에서, 금속판의 접합부 표면(104) 상의, 10점 평균 조도(Rz)의 평균값이 바람직하게는 2㎛ 초과 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 초과 45㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이상 40㎛ 이하, 특히 바람직하게는 15㎛ 이상 30㎛ 이하이다.
또한, 상기 10점 평균 조도(Rz)의 평균값은, 전술한 임의의 6 직선부의 10점 평균 조도(Rz)를 평균한 것을 채용할 수 있다.
금속판과 수지 부재의 접합 강도를 한층 더 향상시키는 관점에서, 금속판의 접합부 표면(104) 상의, 평행 관계에 있는 임의의 3 직선부, 및 당해 3 직선부와 직교하는 임의의 3 직선부로 이루어지는 합계 6 직선부에 대하여, JIS B0601(대응 국제 규격: ISO4287)에 준거하여 측정되는 표면 조도가 이하의 요건 (4)를 더 충족하는 것이 바람직하다.
(4) 모든 직선부의, 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)가 10㎛ 초과 300㎛ 미만이고, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 200㎛ 이하이다.
금속판과 수지 부재의 접합 강도를 한층 더 향상시키는 관점에서, 금속판의 접합부 표면(104) 상의, 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 평균값이 바람직하게는 10㎛ 초과 300㎛ 미만, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상 200㎛ 이하이다.
또한, 상기 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 평균값은, 전술한 임의의 6 직선부의 10점 평균 조도(Rz)를 평균한 것을 채용할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서, 금속판의 평균 두께가 500㎛ 이상의 범위인 경우, 상기 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)의 평균값이 상기 간격 주기가 된다.
본 실시 형태에 관한 금속판의 접합부 표면(104)의 10점 평균 조도(Rz) 및 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)는, 금속 부재의 표면에 대한 조화 처리의 조건을 적절하게 조절함으로써 제어하는 것이 가능하다.
본 실시 형태에 있어서는, 특히 조화 처리의 온도 및 시간, 에칭양 등이, 상기 10점 평균 조도(Rz) 및 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm)를 제어하기 위한 인자로서 예시된다.
(표면 처리)
다음에, 상기 간격 주기, 부하 길이율(Rmr), 10점 평균 조도(Rz), 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm) 등을 충족하는 금속판의 조제 방법에 대하여 설명한다.
이러한 금속판은, 예를 들어 에칭제를 사용하여 금속 부재의 표면을 조화 처리함으로써 형성할 수 있다.
이하, 상기 간격 주기, 부하 길이율(Rmr), 10점 평균 조도(Rz), 조도 곡선 요소의 평균 길이(RSm) 등을 충족하는 금속판을 얻기 위한 금속판의 조화 처리 방법의 일례를 나타낸다. 단, 본 실시 형태에 관한 금속판의 조화 처리 방법은, 이하의 예로 한정되지 않는다.
(1) 전처리 공정
우선, 금속판은, 수지 부재와의 접합측의 표면에 산화막이나 수산화물 등으로 이루어지는 두꺼운 피막이 없는 것이 바람직하다. 이러한 두꺼운 피막을 제거하기 위해, 다음의 에칭제로 처리하는 공정 전에, 샌드 블라스트 가공, 쇼트 블라스트 가공, 연삭 가공, 배럴 가공 등의 기계 연마나, 화학 연마에 의해 표면층을 연마해도 된다. 또한, 수지 부재와의 접합측의 표면에 기계유 등의 현저한 오염이 있는 경우에는, 수산화나트륨 수용액이나 수산화칼륨 수용액 등의 알칼리성 수용액에 의한 처리나, 탈지를 행하는 것이 바람직하다.
(2) 표면 조화 처리 공정
본 실시 형태에 있어서 금속판의 표면 조화 처리 방법으로서는, 후술하는 산계 에칭제에 의한 처리를 특정 타이밍에 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 해당 산계 에칭제에 의한 처리를 표면 조화 처리 공정의 최종 단계에서 행하는 것이 바람직하다.
상기 산계 에칭제를 사용하여 조화 처리하는 방법으로서는, 침지, 스프레이 등에 의한 처리 방법을 들 수 있다. 처리 온도는 20 내지 40℃가 바람직하고, 처리 시간은 5 내지 350초 정도가 바람직하며, 금속 부재 표면을 보다 균일하게 조화할 수 있는 관점에서, 20 내지 300초가 보다 바람직하고, 50 내지 300초가 특히 바람직하다.
상기 산계 에칭제를 사용한 조화 처리에 의해, 금속판의 표면이 요철 형상으로 조화된다. 상기 산계 에칭제를 사용하였을 때의 금속판의 깊이 방향의 에칭양(용해량)은, 용해된 금속판의 질량, 비중 및 표면적으로부터 산출한 경우, 0.1 내지 500㎛인 것이 바람직하고, 5 내지 500㎛인 것이 보다 바람직하고, 5 내지 100㎛인 것이 더욱 바람직하다. 에칭양이 상기 하한값 이상이면, 금속판과 수지 부재의 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 에칭양이 상기 상한값 이하이면, 처리 비용의 저감이 가능하게 된다. 에칭양은, 처리 온도나 처리 시간 등에 의해 조정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 산계 에칭제를 사용하여 금속판을 조화 처리할 때, 금속판 표면의 전체면을 조화 처리해도 되고, 수지 부재가 접합되는 면만을 부분적으로 조화 처리해도 된다.
(3) 후처리 공정
본 실시 형태에서는, 상기 표면 조화 처리 공정 후, 통상, 수세 및 건조를 행하는 것이 바람직하다. 수세의 방법에 대해서는 특별히 제한은 없지만 침지 또는 유수로 소정 시간 세정하는 것이 바람직하다.
또한, 후처리 공정으로서는, 상기 산계 에칭제를 사용한 처리에 의해 생긴 스멋 등을 제거하기 위해, 초음파 세정을 실시하는 것이 바람직하다. 초음파 세정의 조건은, 생긴 스멋 등을 제거할 수 있는 조건이면 특별히 한정되지 않지만, 사용하는 용매로서는 물이 바람직하고, 또한 처리 시간으로서는, 바람직하게는 1 내지 20분간이다.
(산계 에칭제)
본 실시 형태에 있어서, 금속판 표면의 조화 처리에 사용되는 에칭제로서는, 후술하는 특정의 산계 에칭제가 바람직하다. 상기 특정의 에칭제로 처리함으로써, 금속판의 표면에, 수지 부재와의 사이의 밀착성 향상에 적합한 미세 요철 구조가 형성되고, 그 앵커 효과에 의해 금속판과 수지 부재 사이의 접합 강도가 한층 더 향상되는 것이라고 생각된다.
이하, 본 실시 형태에서 사용할 수 있는 산계 에칭제의 성분에 대하여 설명한다.
상기 산계 에칭제는, 제2철 이온 및 제2구리 이온 중 적어도 한쪽과, 산을 포함하며, 필요에 따라 망간 이온, 각종 첨가제 등을 포함할 수 있다.
ㆍ제2철 이온
상기 제2철 이온은, 금속 부재를 산화하는 성분이며, 제2철 이온원을 배합함으로써, 산계 에칭제 내에 해당 제2철 이온을 함유시킬 수 있다. 상기 제2철 이온원으로서는, 질산제2철, 황산제2철, 염화제2철 등을 들 수 있다. 상기 제2철 이온원 중에서는, 염화제2철이 용해성이 우수하고, 저렴하다고 하는 점에서 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 산계 에칭제 중의 상기 제2철 이온의 함유량은, 바람직하게는 0.01 내지 20질량％, 보다 바람직하게는 0.1 내지 12질량％, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 7질량％, 보다 더 바람직하게는 1 내지 6질량％, 특히 바람직하게는 1 내지 5질량％이다. 상기 제2철 이온의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 금속판의 조화 속도(용해 속도)의 저하를 방지할 수 있다. 한편, 상기 제2철 이온의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 조화 속도를 적정하게 유지할 수 있기 때문에, 금속판과 수지 부재 사이의 접합 강도 향상에 보다 적합한 균일한 조화가 가능하게 된다.
ㆍ제2구리 이온
상기 제2구리 이온은 금속 부재를 산화하는 성분이며, 제2구리 이온원을 배합함으로써, 산계 에칭제 내에 해당 제2구리 이온을 함유시킬 수 있다. 상기 제2구리 이온원으로서는, 황산제2구리, 염화제2구리, 질산제2구리, 수산화제2구리 등을 들 수 있다. 상기 제2구리 이온원 중에서는, 황산제2구리, 염화제2구리가 저렴하다고 하는 점에서 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 산계 에칭제 중의 상기 제2구리 이온의 함유량은 0.001 내지 10질량％인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.01 내지 7질량％, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 1질량％, 보다 더 바람직하게는 0.1 내지 0.8질량％, 보다 더 바람직하게는 0.15 내지 0.7질량％, 특히 바람직하게는 0.15 내지 0.4질량％이다. 상기 제2구리 이온의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 금속판의 조화 속도(용해 속도)의 저하를 방지할 수 있다. 한편, 상기 제2구리 이온의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 조화 속도를 적정하게 유지할 수 있기 때문에, 금속판과 수지 부재 사이의 접합 강도 향상에 보다 적합한 균일한 조화가 가능하게 된다.
상기 산계 에칭제는, 제2철 이온 및 제2구리 이온 중 한쪽만을 포함하는 것이어도 되고, 양쪽을 포함하는 것이어도 되지만, 제2철 이온 및 제2구리 이온의 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 산계 에칭제가 제2철 이온 및 제2구리 이온의 양쪽을 포함함으로써, 금속판과 수지 부재 사이의 접합 강도 향상에 보다 적합한 양호한 조화 형상이 용이하게 얻어진다.
상기 산계 에칭제가 제2철 이온 및 제2구리 이온의 양쪽을 포함하는 경우, 제2철 이온 및 제2구리 이온의 각각의 함유량이 상기 범위인 것이 바람직하다. 또한, 산계 에칭제 중의 제2철 이온과 제2구리 이온의 함유량의 합계는 0.011 내지 20질량％인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1 내지 15질량％, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10질량％, 특히 바람직하게는 1 내지 5질량％이다.
ㆍ망간 이온
상기 산계 에칭제에는, 금속판 표면을 불균일 없이 균일하게 조화하기 위해, 망간 이온이 포함되어 있어도 된다. 망간 이온은, 망간 이온원을 배합함으로써, 산계 에칭제 내에 해당 망간 이온을 함유시킬 수 있다. 상기 망간 이온원으로서는, 황산망간, 염화망간, 아세트산망간, 불화망간, 질산망간 등을 들 수 있다. 상기 망간 이온원 중에서는, 황산망간, 염화망간이 저렴하다는 등의 점에서 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 산계 에칭제 중의 상기 망간 이온의 함유량은 0 내지 1질량％인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0 내지 0.5질량％이다.
ㆍ산
상기 산은, 제2철 이온 및/또는 제2구리 이온에 의해 산화된 금속을 용해시키는 성분이다. 상기 산으로서는, 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산, 과염소산, 술팜산 등의 무기산이나, 술폰산, 카르복실산 등의 유기산을 들 수 있다. 상기 카르복실산으로서는, 포름산, 아세트산, 시트르산, 옥살산, 말산 등을 들 수 있다. 상기 산계 에칭제에는, 이들 산을 1종 또는 2종 이상 배합할 수 있다. 상기 무기산 중에서는, 악취가 거의 없고, 저렴한 점에서 황산이 바람직하다. 또한, 상기 유기산 중에서는, 조화 형상의 균일성의 관점에서, 카르복실산이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 산계 에칭제 중의 상기 산의 함유량은 0.1 내지 50질량％인 것이 바람직하고, 0.5 내지 50질량％인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 50질량％인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 30질량％인 것이 보다 더 바람직하고, 1 내지 25질량％인 것이 보다 더 바람직하고, 2 내지 18질량％인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 산의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 금속판의 조화 속도(용해 속도)의 저하를 방지할 수 있다. 한편, 상기 산의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 액온이 저하되었을 때의 금속판의 금속염의 결정 석출을 방지할 수 있기 때문에, 작업성을 향상시킬 수 있다.
ㆍ다른 성분
본 실시 형태에 있어서 사용할 수 있는 산계 에칭제에는, 지문 등의 표면 오염물에 의한 조화의 불균일을 방지하기 위해 계면 활성제를 첨가해도 되고, 필요에 따라 다른 첨가제를 첨가해도 된다. 다른 첨가제로서는, 깊은 요철을 형성하기 위해 첨가되는 할로겐화물 이온원, 예를 들어 염화나트륨, 염화칼륨, 브롬화나트륨, 브롬화칼륨 등을 예시할 수 있다. 혹은, 조화 처리 속도를 올리기 위해 첨가되는 티오황산 이온, 티오요소 등의 티오 화합물이나, 보다 균일한 조화 형상을 얻기 위해 첨가되는 이미다졸, 트리아졸, 테트라졸 등의 아졸류나, 조화 반응을 제어하기 위해 첨가되는 pH 조정제 등도 예시할 수 있다. 이들 다른 성분을 첨가하는 경우, 그 합계 함유량은, 산계 에칭제 중에 0.01 내지 10질량％ 정도인 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 산계 에칭제는, 상기한 각 성분을 이온 교환수 등에 용해시킴으로써 용이하게 조제할 수 있다.
(수지 부재)
본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(10)은, 금속 하우징의 일면에 수지 부재가 더 접합되어 있어도 된다. 수지 부재로서는, 예를 들어 보강용 부재(301), 보스(400), 커넥터, 브래킷, 절연용 부품 등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 수지 부재의 일부는 수지 이외의 재질이어도 되며, 구체적으로는 금속, 세라믹, 유리, 카본 재료 등을 들 수 있다.
금속 하우징(10)을 구성하는 금속판의 표면의 일부에 보강용 부재(301)가 접합되어, 바람직하게는 직접 접합되어, 금속판이 보강용 부재(301)에 의해 보강되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 직접 접합이란, 금속판과 보강용 부재(301) 사이에 접착제 함유층 등의 개재층이 존재하지 않는 접합을 의미한다.
또한, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은 금속판을 구비함으로써, 하우징 전체가 금속 부재에 의해 구성되어 있는 종래의 하우징과 동등한 전자파 실드 기능을 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 금속 하우징(10)의 일면에 보강용 부재(301)를 더 구비하는 경우, 그의 일부가 무거운 금속 부재로부터 경량의 수지 부재로 치환되기 때문에, 하우징 전체가 금속 부재에 의해 구성되어 있는 종래의 하우징에 비하여 경량으로 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 금속판을 보강용 부재(301)에 의해 보강함으로써, 금속판의 두께를 얇게 함에 따른 냉각식 하우징(100)의 기계적 강도의 저하를 억제할 수 있다. 즉, 냉각식 하우징(100)의 경량화를 실현하면서, 기계적 강도의 유지가 가능하다.
또한, 금속판의 표면의 일부분에만 보강용 부재(301)가 형성되어 있기 때문에, 보강용 부재(301)에 의해 금속판의 표면 전체가 덮여 버리는 것을 억제할 수 있어, 금속 하우징(10)의 방열 특성을 양호하게 유지할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)에 있어서, 금속판의 양면에 보강용 부재(301)가 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 금속판의 양면으로부터 금속판을 보강할 수 있기 때문에, 냉각식 하우징(100)의 기계적 강도를 한층 더 양호하게 할 수 있다. 이에 의해, 금속판의 두께를 한층 더 얇게 할 수 있어, 한층 더 경량의 냉각식 하우징(100)을 얻을 수 있다.
또한, 금속판의 양면에 보강용 부재(301)가 접합되어 있는 경우, 금속판의 한쪽의 면에 접합된 보강용 부재(301)의 적어도 일부는, 다른 쪽의 면에 접합된 보강용 부재(301)와, 금속판의 판면의 수직 방향에 있어서 대향하도록 동일한 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 보강용 부재(301)의 성형 시의 수축에 의해 금속판이 변형되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 이 경우에 있어서, 평면으로 보아, 한쪽의 면에 접합된 보강용 부재(301)의 적어도 일부는, 다른 쪽의 면에 접합된 보강용 부재(301)와 겹쳐 있지 않아도 된다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)에 있어서, 금속 하우징(10)의 전체 표면적에서 차지하는 보강용 부재(301)의 접합부의 표면적(이하, 접합부 면적률이라고 약칭하는 경우가 있음)은, 예를 들어 1면적％ 이상 50면적％ 이하, 바람직하게는 2면적％ 이상 40면적％ 이하, 보다 바람직하게는 5면적％ 이상 30면적％ 이하이다. 접합부 면적률이 상기 하한값 이상이면, 냉각식 하우징(100)의 기계적 강도를 보다 양호하게 할 수 있다. 접합부 면적률이 상기 상한값 이하이면 방열 특성이 한층 더 우수한 경량의 냉각식 하우징(100)으로 할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)에 있어서, 보강용 부재(301)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 금속 하우징(10)을 구성하는 금속판의 표면의 적어도 주연부에 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 보다 소량의 보강용 부재(301)로 금속 하우징(10)을 보다 효과적으로 보강할 수 있다. 또한, 보강용 부재(301)의 사용량을 저감할 수 있기 때문에, 보강용 부재(301)의 성형 시의 수축에 의해 금속판이 변형되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)에 있어서, 보강용 부재(301)의 적어도 일부는, 예를 들어 도 4에 도시하는 바와 같이, 금속 하우징(10)을 구성하는 금속판의 표면에 골조상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어 보강용 부재(301)는, 제1 방향으로 연장되어 있는 제1 부분과, 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 연장되어 있는 제2 부분을 가져도 된다. 예를 들어 제1 부분 및 제2 부분은, 금속 하우징(10)의 일면의 대각선을 따라 연장되어 있어도 되고, 금속 하우징(10)의 일면 내의 어떤 점을 중심으로 하여 방사상으로 연장되어 있는 부분을 가져도 된다. 또한, 보강용 부재(301)는 격자상으로 연장되어 있는 부분을 가져도 된다. 또한 보강용 부재(301)는 거미집상으로 연장되어 있는 부분을 가져도 된다.
또한, 어느 예에 있어서도, 보강용 부재(301)를 사출 성형으로 형성하는 경우, 보강용 부재(301)의 어느 부분도, 금속 하우징(10)의 에지에 위치하는 보강용 부재(301)에 연결되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 1회의 사출 성형으로 모든 보강용 부재(301)를 형성할 수 있다.
골조상으로서는, 예를 들어 브레이스상, 격자상, 트러스상 및 라멘상으로부터 선택되는 적어도 1종의 형상을 들 수 있다. 금속판의 표면에 보강용 부재(301)를 골조상으로 형성함으로써, 보다 소량의 보강용 부재(301)로 금속 하우징(10)을 보다 효과적으로 보강할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 금속판의 표면에 보강용 부재(301)를 골조상으로 형성함으로써, 보강용 부재(301)의 사용량을 저감할 수 있기 때문에, 보강용 부재(301)의 성형 시의 수축에 의해 금속판이 변형되어 버리는 것이나, 보강용 부재(301)에 의해 냉각식 하우징(100)의 방열 특성이 저하되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 보강용 부재(301)의 두께는, 모든 장소에서 동일 두께여도 되고, 장소에 따라 두께가 달라도 된다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)에 있어서, 금속판의 표면에 접합되는 보강용 부재(301)의 평균 두께는, 금속판의 평균 두께나 하우징 전체의 크기에 따라 다르지만, 예를 들어 1.0mm 내지 10mm, 바람직하게는 1.5mm 내지 8mm, 보다 바람직하게는 1.5mm 내지 5.0mm이다.
보강용 부재(301)의 평균 두께가 상기 하한값 이상이면, 얻어지는 냉각식 하우징(100)의 기계적 강도를 보다 양호하게 할 수 있다.
보강용 부재(301)의 평균 두께가 상기 상한값 이하이면, 얻어지는 냉각식 하우징(100)을 보다 경량으로 할 수 있다. 또한, 보강용 부재(301)의 사용량을 저감할 수 있기 때문에, 보강용 부재(301)의 성형 시의 수축에 의해 금속판이 변형되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)에 있어서, 보강용 부재(301)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 금속판의 표면의 적어도 주연부의 바람직하게는 전체 둘레에 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 보다 소량의 보강용 부재(301)로 금속 하우징(10)을 보다 효과적으로 보강할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 금속 하우징(10)에 있어서, 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)과 측판(202)의 경계선부(즉 금속 하우징(10)(입체)의 변)에는 보강용 부재(301)가 접합되어 있지 않은 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)과 측판(202)의 경계선부를 구부리는 것이 보다 용이해져, 금속 하우징(10)을 보다 용이하게 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 관한 금속 하우징(10)에 있어서, 금속제의 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)의 표면과, 금속제의 모든 측판(202)(도 4에 도시하는 예에서는 202-1, 202-2, 202-3 및 202-4)의 각각의 표면에 대하여, 보강용 부재(301)가 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 냉각식 하우징(100)의 기계적 강도를 보다 양호하게 할 수 있고, 금속판의 두께를 보다 얇게 할 수 있다. 그 결과, 보다 경량의 냉각식 하우징(100)을 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 관한 수지 부재(수지제 밀봉재(40)를 포함함)는 수지 조성물(P)에 의해 구성되어 있다. 수지 조성물(P)은, 수지(P1)를 필수 성분으로서 포함하고, 필요에 따라 그 밖의 배합제(P2)를 포함한다. 또한, 편의상, 수지 부재가 수지(P1)만으로 이루어지는 경우라도, 수지 부재는 수지 조성물(P)에 의해 구성되어 있다고 기재한다.
수지(P1)로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 열가소성 수지나 열경화성 수지를 들 수 있다. 열가소성 수지로서는, 예를 들어 폴리올레핀계 수지, 폴리(메트)아크릴산메틸 수지 등의 (메트)아크릴계 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올-폴리염화비닐 공중합체 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 폴리비닐부티랄 수지, 폴리비닐포르말 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 무수 말레산-스티렌 공중합체 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리페닐렌에테르 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르케톤 수지 등의 방향족 폴리에테르케톤, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 스티렌계 엘라스토머, 폴리올레핀계 엘라스토머, 폴리우레탄계 엘라스토머, 폴리에스테르계 엘라스토머, 폴리아미드계 엘라스토머, 아이오노머, 아미노폴리아크릴아미드 수지, 이소부틸렌 무수 말레산 코폴리머, ABS, ACS, AES, AS, ASA, MBS, 에틸렌-염화비닐 코폴리머, 에틸렌-아세트산비닐 코폴리머, 에틸렌-아세트산비닐-염화비닐 그라프트 폴리머, 에틸렌-비닐알코올 코폴리머, 염소화 폴리염화비닐 수지, 염소화 폴리에틸렌 수지, 염소화 폴리프로필렌 수지, 카르복시비닐 폴리머, 케톤 수지, 비정질성 코폴리에스테르 수지, 노르보르넨 수지, 불소 플라스틱, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지, 불소화 에틸렌폴리프로필렌 수지, PFA, 폴리클로로플루오로에틸렌 수지, 에틸렌테트라플루오로에틸렌 코폴리머, 폴리불화비닐리덴 수지, 폴리불화비닐 수지, 폴리아릴레이트 수지, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아세트산비닐 수지, 폴리술폰 수지, 폴리파라메틸스티렌 수지, 폴리알릴아민 수지, 폴리비닐에테르 수지, 폴리페닐렌옥시드 수지, 폴리페닐렌술파이드(PPS) 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 올리고에스테르아크릴레이트, 크실렌 수지, 말레산 수지, 폴리히드록시부티레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리락트산 수지, 폴리글루탐산 수지, 폴리카프로락톤 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, 폴리아세탈 수지 등을 들 수 있다. 이들 열가소성 수지는 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 조합하여 사용해도 된다.
이들 중에서도, 금속판과 수지 부재의 접합 강도 향상 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있는 관점에서, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르케톤 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아크릴로니트릴 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지, (메트)아크릴계 수지 및 폴리아세탈 수지로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지가 적합하게 사용된다.
상기 폴리올레핀계 수지는, 올레핀을 중합하여 얻어지는 중합체를 특별히 한정없이 사용할 수 있다.
상기 폴리올레핀계 수지를 구성하는 올레핀으로서는, 예를 들어 에틸렌, α-올레핀, 환상 올레핀, 극성 올레핀 등을 들 수 있다.
상기 α-올레핀으로서는, 탄소 원자수 3 내지 30, 바람직하게는 탄소 원자수 3 내지 20의 직쇄상 또는 분지상의 α-올레핀을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센 등을 들 수 있다.
상기 환상 올레핀으로서는, 탄소 원자수 3 내지 30의 환상 올레핀을 들 수 있으며, 바람직하게는 탄소 원자수 3 내지 20이다. 보다 구체적으로는, 시클로펜텐, 시클로헵텐, 노르보르넨, 5-메틸-2-노르보르넨, 테트라시클로도데센, 2-메틸-1,4,5,8-디메타노-1,2,3,4,4a,5,8,8a-옥타히드로나프탈렌 등을 들 수 있다.
상기 극성 올레핀으로서는, 예를 들어 아세트산비닐, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 폴리올레핀계 수지를 구성하는 올레핀으로서 바람직하게는, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 3-메틸-1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 3-메틸-1-펜텐 등을 들 수 있다. 이들 중, 보다 바람직하게는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐이고, 더욱 바람직하게는 에틸렌 또는 프로필렌이다.
상기 폴리올레핀계 수지는, 상술한 올레핀을 1종 단독으로 중합하여 얻어진 것, 또는 2종 이상을 조합하여 랜덤 공중합, 블록 공중합, 그라프트 공중합하여 얻어진 것이어도 된다.
상기 폴리올레핀계 수지는, 성질이 다른 폴리올레핀으로 이루어지는 블렌드여도 된다. 이러한 예로서, 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌 랜덤 공중합체, 프로필렌 블록 공중합체로부터 선택되는 1종 이상과, 프로필렌ㆍ에틸렌 공중합체 고무, 에틸렌ㆍα-올레핀 공중합체(여기서 α-올레핀은 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 등)와 같은 엘라스토머의 블렌드체를 들 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀계 수지로서는, 직쇄상의 것이어도 되고, 분지 구조를 도입한 것이어도 된다.
상기 폴리에스테르계 수지로서는, 예를 들어 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 폴리에틸렌숙시네이트 등의 지방족 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트(PCT) 등을 들 수 있다.
상기 폴리아미드계 수지로서는, 예를 들어 PA6, PA12 등의 개환 중합계 지방족 폴리아미드; PA66, PA46, PA610, PA612, PA11 등의 중축합계 폴리아미드; MXD6, PA6T, PA9T, PA6T/66, PA6T/6, 아몰퍼스 PA 등의 반방향족 폴리아미드; 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드), 폴리(m-페닐렌테레프탈아미드), 폴리(m-페닐렌이소프탈아미드) 등의 전방향족 폴리아미드, 아미드계 엘라스토머 등을 들 수 있다.
열경화성 수지로서는, 예를 들어 페놀 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 멜라민 수지, 옥세탄 수지, 말레이미드 수지, 우레아(요소) 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 벤조옥사진환을 갖는 수지, 시아네이트에스테르 수지 등이 사용된다. 이것들은 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상 조합하여 사용해도 된다.
또한, 열경화성 수지로서는, SMC, 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등의 섬유 강화 열경화성 수지 등을 사용할 수도 있다.
수지 조성물(P)에는, 개개의 기능을 부여할 목적으로 그 밖의 배합제(P2)를 포함해도 된다. 상기 배합제(P2)로서는, 충전재, 난연제, 난연 보조제, 열안정제, 산화 방지제, 안료, 내후제, 가소제, 분산제, 활제, 이형제, 대전 방지제, 내충격성 개질제 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 금속판과 수지 부재의 선팽창 계수차의 조정이나 수지 부재의 기계적 강도를 향상시키는 관점에서, 수지 부재는 충전재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 충전재로서는, 예를 들어 하이드로탈사이트류, 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유, 유기 섬유, 탄소 입자, 점토, 탈크, 실리카, 미네랄, 셀룰로오스 섬유로 이루어지는 군에서 1종 또는 2종 이상을 선택할 수 있다. 이들 중, 바람직하게는 하이드로탈사이트류, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탈크, 미네랄로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이다. 또한, 알루미나, 포르스테라이트, 마이카, 질화알루미나, 질화붕소, 산화아연, 산화마그네슘 등으로 대표되는 방열성 필러를 사용할 수도 있다.
상기 충전재의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 섬유상, 입자상, 판상 등 어떠한 형상이어도 된다.
수지 부재가 충전재를 포함하는 경우, 그 함유량은, 수지 부재 전체를 100질량％라고 하였을 때, 예를 들어 5질량％ 이상 95질량％ 이하, 바람직하게는 10질량％ 이상 90질량％ 이하, 보다 바람직하게는 20질량％ 이상 90질량％ 이하이다.
상기 충전재는, 수지 부재의 강성을 높이는 효과 외에, 수지 부재의 선팽창 계수를 제어할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 실시 형태의 냉각식 하우징(100)의 경우에는, 금속판과 수지 부재의 형상 안정성의 온도 의존성이 크게 다른 경우가 많으므로, 큰 온도 변화가 일어나면 냉각식 하우징(100)에 변형이 가해지기 쉽다. 수지 부재가 충전재를 함유함으로써, 이 변형을 저감할 수 있다. 또한, 충전재의 함유량이 상기 범위 내이면, 인성의 저감을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 충전재는 섬유상 충전재인 것이 바람직하고, 유리 섬유 및 탄소 섬유인 것이 보다 바람직하고, 유리 섬유인 것이 특히 바람직하다.
이에 의해, 성형 후의 수지 부재의 수축을 억제할 수 있기 때문에, 금속판과 수지 부재의 접합을 보다 견고한 것으로 할 수 있다.
상기 하이드로탈사이트류로서는 천연물과 합성품이 있으며, 예를 들어 마그네슘, 칼슘, 아연, 알루미늄, 비스무트 등의 함수 염기성 탄산염 또는 그의 결정수를 포함하지 않는 것을 들 수 있다. 천연물로서는 Mg6Al2(OH)16CO3ㆍ4H2O의 구조를 갖는 것을 들 수 있다. 합성품으로서는, Mg0.7Al0.3(OH)2(CO3)0.15ㆍ0.54H2O, Mg4.5Al2(OH)13CO3ㆍ3.5H2O, Mg4.2Al2(OH)12.4(CO3)0.15, Zn6Al2(OH)16CO3ㆍ4H2O, Ca6Al2(OH)16CO3ㆍ4H2O, Mg14Bi2(OH)29.6ㆍ4.2H2O 등을 들 수 있다. 하이드로탈사이트류의 배합량은, 수지 조성물(P) 100질량부당, 예를 들어 0.01질량부 이상 2질량부 이하가 바람직하다. 하이드로탈사이트류의 배합량이 상기 하한값 이상이면, 얻어지는 수지 부재의 내열성을 보다 양호하게 할 수 있다. 하이드로탈사이트류의 배합량이 상기 상한값 이하이면, 얻어지는 수지 부재의 난연성을 보다 양호하게 할 수 있다.
상기 난연제로서는, 예를 들어 테트라브로모 비스페놀 A의 비스(2,3-디브로모프로필)에테르, 테트라브로모 비스페놀 S의 비스(2,3-디브로모프로필)에테르, 테트라브로모 비스페놀 A의 비스(2,3-디브로모프로필)에테르, 트리스(2,3-디브로모프로필)이소시아누레이트 및 이들의 2종 이상으로 이루어지는 혼합물을 들 수 있다. 난연제의 함유량은, 수지 조성물(P) 100질량부당, 예를 들어 5 내지 25질량부, 바람직하게는 10 내지 20질량부이다. 난연제의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 얻어지는 수지 부재의 난연성을 보다 양호하게 할 수 있다. 난연제의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 얻어지는 수지 부재의 기계 특성을 보다 양호하게 할 수 있다.
수지 조성물(P)은 난연 보조제를 포함할 수 있다. 수지 조성물(P)이 난연 보조제를 포함하는 경우, 그 함유량은 수지 조성물(P) 100질량부당, 0.5 내지 20질량부, 바람직하게는 1 내지 10질량부이다. 난연 보조제의 함유량이 상기 하한값 이상이면, 난연제와의 충분한 상승 효과를 얻을 수 있다. 난연 보조제의 함유량이 상기 상한값 이하이면, 얻어지는 수지 부재의 기계 특성을 보다 양호하게 할 수 있다. 난연 보조제로서는, 3산화안티몬(Sb2O3), 5산화안티몬(Sb2O5) 등을 들 수 있다.
수지 조성물(P)은, 금속판 표면에 부여된 미세 요철 구조로의 침입을 용이하게 하기 위해 유동성이 높은 것이 바람직하다. 그를 위해, 본 실시 형태에 있어서 수지 조성물(P)은, ASTM D1238에 준거하여, 230℃ 하, 2.16kg 하중의 조건에서 측정되는 MFR이 1 내지 200g/10min인 것이 바람직하고, 5 내지 50g/10min인 것이 보다 바람직하다.
(수지 조성물(P)의 제조 방법)
수지 조성물(P)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, 이하의 방법을 들 수 있다. 우선, 수지(P1), 필요에 따라 그 밖의 배합제(P2)를 밴버리 믹서, 단축 압출기, 2축 압출기, 고속 2축 압출기 등의 혼합 장치를 사용하여 혼합 또는 용융 혼합함으로써, 수지 조성물(P)이 얻어진다.
(조립식의 금속 하우징의 제조 방법)
다음에, 본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(10)은, 예를 들어 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(20)(이하, 단순히 금속판이라고도 칭함)을 조립함으로써 형성할 수 있다.
이하, 전개도상 금속판(20)을 사용한 금속 하우징(10)의 제조 방법을 설명한다.
본 실시 형태에 관한 금속 하우징(10)의 제조 방법은, 예를 들어 이하의 공정 (A) 및 (C)를 포함하고, 필요에 따라 공정 (B) 및/또는 공정 (D)를 포함한다.
(A) 금속제의 바닥판(201) 및/또는 금속제의 덮개판(203)과, 바닥판 및/또는 덮개판에 일체적으로 구부러져 연결된 금속제의 측판(202)(측판(202-1), 측판(202-2), 측판(202-3) 및 측판(202-4)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속판)을 구비하고, 필요에 따라, 적어도 수지 부재가 접합되는 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖는 전개도상 금속판(20)을 준비하는 공정
(B) 전개도상 금속판(20)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여 전개도상 금속판(20)의 표면에 수지 부재를 접합하는 공정
(C) 전개도상 금속판(20)의 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)과 측판(202)의 경계선부를 구부려, 전개도상 금속판(20)을 상자 형상으로 하는 공정
(D) 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(20)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여, 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(20)의 표면에 수지 부재를 접합, 및/또는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉하는 공정
본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(10)의 제조 방법은, 구부리기 가공 전의 중간 제품인 전개도상 금속판(20)의 형상이 평판상이므로, 대량 중간 제품의 보관 효율이나 운반 효율이 향상된다고 하는 장점이 있다.
(공정 (A))
처음에, 금속제의 바닥판(201) 및/또는 금속제의 덮개판(203)과, 바닥판 및/또는 덮개판에 일체적으로 구부러져 연결된 금속제의 측판(202)(측판(202-1), 측판(202-2), 측판(202-3) 및 측판(202-4)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속판)을 구비하고, 필요에 따라, 적어도 수지 부재가 접합되는 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖는, 금속 하우징(10)의 전개도의 형상인 전개도상 금속판(20)을 준비한다. 여기서, 전개도상 금속판(20)은, 금속 하우징(10)의 전개도의 일부(예를 들어 2면 이상)여도 된다.
여기서, 전개도상 금속판(20)은, 예를 들어 판상의 금속 부재를 펀칭 등에 의해 도 3에 도시하는 전개도상으로 가공하고, 필요에 따라, 적어도 수지 부재가 접합되는 접합부 표면에 전술한 조화 처리를 실시함으로써 얻을 수 있다.
금속 부재 및 조화 처리의 상세는 여기서는 생략한다.
(공정 (B))
다음에, 전개도상 금속판(20)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여 전개도상 금속판(20)의 표면에 수지 부재를 접합한다.
수지 부재를 접합하는 방법으로서는, 예를 들어 사출 성형법, 트랜스퍼 성형법, 압축 성형법, 반응 사출 성형법, 블로우 성형법, 열 성형법, 프레스 성형법 등을 들 수 있다. 수지 부재가 열가소성 수지 조성물로 이루어지는 경우, 이들 중에서도 사출 성형법이 바람직하다. 즉, 수지 부재는 사출 성형체인 것이 바람직하다. 수지 부재가 열경화성 수지 조성물로 이루어지는 경우, 트랜스퍼 성형법, 압축 성형법, 반응 사출 성형법, 프레스 성형법이 바람직하다. 이하, 사출 성형법을 사용한 예에 대하여 설명한다.
사출 성형법을 사용한 전개도상 금속판(20)에 대한 수지 부재의 접합 방법은, 예를 들어 이하의 (i) 내지 (ii)의 공정을 포함한다.
(i) 전개도상 금속판(20)을 사출 성형용 금형 내에 배치하는 공정
(ii) 수지 부재의 적어도 일부가 전개도상 금속판(20)과 접하도록 금형 내에 수지 조성물(P)을 사출 성형하여, 수지 부재를 성형하는 공정
이하, 구체적으로 설명한다.
우선, (i) 사출 성형용 금형을 준비하고, 그 금형을 개방하여 그 캐비티부(공간부)에 전개도상 금속판(20)을 배치한다. (ii) 그 후, 금형을 폐쇄하고, 수지 부재의 적어도 일부가 전개도상 금속판(20)과 접하도록, 상기 금형의 상기 캐비티부에 수지 조성물(P)을 사출하여 고화하고, 전개도상 금속판(20)과 수지 부재를 접합한다. 그 후, 금형을 개방하여 이형함으로써, 수지 부재가 접합된 전개도상 금속판(20)을 얻을 수 있다. 상기 금형으로서는, 예를 들어 사출 성형에서 일반적으로 사용되는 사출 성형용 금형을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 (ii)의 공정에 있어서, 수지 조성물(P)의 사출 개시부터 보압 완료까지의 동안, 상기 금형의 표면 온도를, 바람직하게는 수지 부재의 유리 전이 온도(이하, Tg라고도 칭함) 이상, 보다 바람직하게는 Tg+(5 이상 150 이하)℃ 이상의 온도로 유지하는 것이 바람직하다.
이에 의해, 수지 조성물(P)이 연화된 상태로 유지하면서, 전개도상 금속판(20)의 표면에 수지 조성물(P)을 고압으로 보다 장시간 접촉시킬 수 있다.
그 결과, 전개도상 금속판(20)과 수지 부재 사이의 접착성을 향상시킬 수 있기 때문에, 접합 강도가 한층 더 우수한 금속 하우징(10)을 보다 안정적으로 얻을 수 있다.
사출 성형의 방법으로서 고속 히트 사이클 성형(RHCM, 히트&쿨 성형)을 이용해도 되며, 이때의 금형의 가열 방법으로서, 증기식, 가압 열수식, 열수식, 열유식, 전기 히터식, 전자기 유도 과열식 중 어느 1 방식 또는 그것들을 복수 조합한 방식이어도 된다.
상기 (ii)의 공정에 있어서, 상기 사출 개시부터 상기 보압 완료까지의 시간은, 바람직하게는 1초 이상 60초 이하이고, 보다 바람직하게는 3초 이상 30초 이하이다.
상기 시간이 상기 하한값 이상이면 수지 부재를 용융시킨 상태로 유지하면서, 전개도상 금속판(20)의 상기 미세 요철 구조에 수지 부재를 고압으로 보다 장시간 접촉시킬 수 있다. 이에 의해, 접합 강도가 한층 더 우수한 금속 하우징(10)을 보다 안정적으로 얻을 수 있다.
또한, 상기 시간이 상기 상한값 이하이면, 금속 하우징(10)의 성형 사이클을 단축할 수 있기 때문에, 금속 하우징(10)을 보다 효율적으로 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 관한 금속 하우징(10)의 제조 방법에 있어서, 공정 (B)에서는, 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)과 측판(202)의 경계선부에, 수지 부재가 접합되지 않도록 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)과 측판(202)의 경계선부에는 수지 부재가 접합되어 있지 않은 전개도상 금속판(20)을 얻을 수 있고, 그 결과, 바닥판(201)과 측판(202)의 경계선부를 구부리는 것이 보다 용이해져, 전개도상 금속판(20)을 상자 형상으로 하는 것이 보다 용이해진다. 그 때문에, 금속 하우징(10)의 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.
(공정 (C))
다음에, 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)과 측판(202)의 경계선부를 구부려, 전개도상 금속판(20)을 상자 형상으로 함으로써, 금속 하우징(10)을 얻는다.
전개도상 금속판(20)을 상자 형상으로 하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)과 측판(202)의 경계선부를 구부림으로써 금속 하우징(10)이 얻어진다.
이때, 인접하는 측판(202)끼리, 및 측판(202)과 연결된 바닥판(201) 및/또는 덮개판(203)을 기계적 수단으로 걸림 결합해도 된다. 기계적 걸림 결합 수단으로서는 특별히 한정되지 않지만, 나사 고정 등을 들 수 있다.
(공정 (D))
다음에, 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(20)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여, 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(20)의 표면에 수지 부재를 접합, 및/또는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉한다.
상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(20)의 표면에 수지 부재를 접합하는 방법이나 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉하는 방법으로서는, 예를 들어 공정 (B)에서 설명한 성형 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있다.
여기서, 수지제 밀봉재(40)와 상기 수지 부재는 동일한 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 수지 부재의 접합과, 수지제 밀봉재(40)에 의한 수지 밀봉을 동시에 행하는 것이 용이해져, 생산성을 향상시킬 수 있다.
<냉각 유로>
도 5는, 본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)는, 공간부(31)에 흐르는 열매체가 금속 하우징(10)의 일면(10A)에 접하는 구조라면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 도 5의 (a) 내지 (i)와 같이, 금속 하우징(10)을 포함하는 복수의 부재에 의해 구성된 구조를 들 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)에 있어서, 예를 들어 복수의 부재는 수지제 접합 부재(35)에 의해 접합되어 있다.
도 5의 (a) 내지 (c)에서는, 냉각 유로(30)는, 금속 하우징(10)의 일면(10A)에 수지제 유로(33)가 접하고, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)은 수지제 접합 부재(35)에 의해 접합된 구조로 되어 있다. 이때, 금속 하우징(10)의 일면(10A)과 수지제 유로(33) 사이의 공간부(31)가 유로가 된다. 여기서, 수지제 유로(33)는 금속제 유로여도 된다. 그 경우, 금속제 유로의 표면은, 전술한 미세 요철 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 금속제 유로와 수지제 접합 부재(35)를 접합할 수 있다.
도 5의 (d)에서는, 냉각 유로(30)는, 금속 하우징(10)의 일면(10A)에, 유로의 제방이 되는 수지 부재(38)가 부여된 금속판(37)이 접하고, 금속판(37)과 금속 하우징(10)은 수지제 접합 부재(35)에 의해 접합된 구조로 되어 있다. 이때, 금속 하우징(10)의 일면(10A)과 금속판(37) 사이의 공간부(31)가 유로가 된다.
도 5의 (e) 및 (f)에서는, 냉각 유로(30)는, 금속 하우징(10)의 일면(10A)에 수지제 유로(33)가 직접 접합된 구조로 되어 있다. 이때, 금속 하우징(10)의 일면(10A)과 수지제 유로(33) 사이의 공간부(31)가 유로가 된다.
도 5의 (g)에서는, 냉각 유로(30)는, 금속 하우징(10)의 일부가 오목상으로 되어 있으며, 또한 그 오목부에 금속제 유로(34)가 수지제 접합 부재(35)에 의해 고정된 구조로 되어 있다. 이때, 금속 하우징(10)과 금속제 유로(34) 사이의 공간부(31)가 유로가 된다.
도 5의 (h)에서는, 냉각 유로(30)는, 금속 하우징(10)의 일부가 개구부로 되어 있으며, 또한 그 개구부에 다공판(36)이 수지제 접합 부재(35)에 의해 고정된 구조로 되어 있다. 이때, 다공판(36)의 구멍이 유로가 된다.
도 5의 (i)에서는, 냉각 유로(30)는, 금속 하우징(10)의 일면(10A)에, 유로의 제방이 되는 엘라스토머(39)가 부여된 금속판(37)이 접하고, 금속판(37)과 금속 하우징(10)은 수지제 접합 부재(35)에 의해 접합된 구조로 되어 있다. 이때, 금속 하우징(10)의 일면(10A)과 금속판(37) 사이의 공간부(31)가 유로가 된다.
냉각 유로(30)는, 금속 하우징(10)의 어느 면을 구성하는 금속판, 예를 들어 바닥판(201)을 구성하는 금속판과 열교환을 행한다. 예를 들어 발열체(50)가 발하는 열에 의해 금속 하우징(10)의 온도가 상승한 경우, 금속 하우징(10)의 열은 냉각 유로(30)로 이동하고, 그 결과, 금속 하우징(10)은 냉각된다. 한편, 금속 하우징(10)의 온도가 필요 이상으로 저하되어 있는 경우, 냉각 유로(30)의 열이 금속 하우징(10)으로 이동하고, 그 결과, 금속 하우징(10)은 가열된다.
냉각식 하우징(100) 중 냉각 유로(30)가 마련되는 면은, 예를 들어 금속 하우징(10)의 바닥판(201)이지만, 어느 측판(202)이어도 되고, 덮개판(203)이어도 된다. 또한, 금속 하우징(10)의 복수의 면에 냉각 유로(30)가 마련되어 있어도 된다.
또한, 냉각 유로(30)의 내부를 흐르는 유체는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 물이나 기름 등의 액체이다.
이하, 도 5의 (a)의 구조를 참조하면서, 냉각 유로(30)에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)는, 도 5의 (a)와 같이, 예를 들어 적어도 한쪽의 면에 유로가 되는 공간부(31)가 마련된 수지제 유로(33)와, 공간부(31)를 덮음과 함께 적어도 일부가 수지제 유로(33)에 접하며, 또한 발열체(50)를 냉각하기 위한 금속 하우징(10)의 일면(10A)과, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)을 접합하기 위한 수지제 접합 부재(35)를 구비한다.
수지제 유로(33)의 측벽부에는, 통상, 열매체의 유입ㆍ유출을 위한 통액구인 열매체 주입구와 열매체 회수구가 마련되어 있다.
또한, 수지제 유로(33)는 경량의 수지 재료로 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 냉각식 하우징(100) 전체의 중량을 가볍게 할 수 있다.
또한, 금속 하우징(10)은, 적어도 수지제 접합 부재(35)와의 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖고, 상기 미세 요철 구조에 수지제 접합 부재(35)의 일부분이 침입함으로써 금속 하우징(10)과 수지제 접합 부재(35)가 접합되어 있는 것이 바람직하다.
금속 하우징(10)의 미세 요철 구조에 수지제 접합 부재(35)의 일부분이 침입함으로써 금속 하우징(10)과 수지제 접합 부재(35)의 접합성을 높일 수 있다. 이에 의해, 수지제 접합 부재(35)를 사용하여, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)을 견고하게 접합할 수 있기 때문에, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)의 기밀성을 한층 더 높일 수 있다. 이에 의해, 냉각식 하우징(100)의 열매체 누설 리스크를 억제할 수 있다.
여기서, 냉각 유로(30)로부터 열매체가 누설되는 리스크를 한층 더 저감하는 관점에서, 적어도 수지제 유로(33)와 수지제 접합 부재(35)의 접합부에서는, 수지제 유로(33)를 구성하는 수지 성분과 수지제 접합 부재(35)를 구성하는 수지 성분이 일체화되어 있는 것이 바람직하고, 적어도 수지제 유로(33)와 수지제 접합 부재(35)의 접합부에서는, 수지제 유로(33)를 구성하는 수지 성분과 수지제 접합 부재(35)를 구성하는 수지 성분이 융착되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 수지제 유로(33)와 수지제 접합 부재(35)의 접합성이 향상되어, 수지제 유로(33)와 수지제 접합 부재(35)의 접합부로부터 열매체가 누설되는 것을 한층 더 억제할 수 있다. 수지제 유로(33)와 수지제 접합 부재(35)의 외관이 동계색인 경우, 눈으로 보아 일체화되어 있는 것을 판별하기가 어려운 경우가 있지만, 수지 성분끼리 일체화되어 있는 것을 관찰하는 방법으로서는, 예를 들어 일체화된 부분의 단면을 잘라내어, 광학 현미경이나 편광 현미경 등으로 단면 관찰함으로써, 수지 성형 시의 수지 결정 배향층이나 강화 필러 배향층의 배향 상태가 변화되어 있는 경계부를 일체화되어 있는 부분이라고 판별할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)에 있어서, 수지제 유로(33)를 구성하는 수지 성분 및 수지제 접합 부재(35)를 구성하는 수지 성분이 양쪽 모두 열가소성 수지인 것 또는 양쪽 모두 열경화성 수지인 것이 바람직하고, 수지제 유로(33)를 구성하는 수지 성분 및 수지제 접합 부재(35)를 구성하는 수지 성분이 동일한 계열의 수지를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 수지제 유로(33)를 구성하는 수지 성분과 수지제 접합 부재(35)를 구성하는 수지 성분의 상용성을 향상시킬 수 있고, 그 결과, 수지제 유로(33)와 수지제 접합 부재(35)의 접합성을 향상시킬 수 있다.
또한, 수지제 유로(33)를 구성하는 수지 성분 및 수지제 접합 부재(35)를 구성하는 수지 성분이 다른 계열의 수지인 경우에도, 화학적인 상호 작용이 강한 다른 수지끼리를 선택함으로써, 높은 상용성을 얻는 것도 가능하다. 나아가, 미리 수지제 유로(33)의 표면을 표면 처리 등에 의해 개질하거나 관능기를 부여함으로써, 수지제 접합 부재(35)와의 접합성을 향상시킬 수 있다. 수지제 유로(33)의 개질 방법으로서는 예를 들어, 플라스마 처리, 이트로 처리, 화염 처리, UV 처리, 코로나 처리 등을 들 수 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)에 있어서, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)은, 통상은 수지제 유로(33)의 외주에서 접하고 있지만, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)을 한층 더 견고하게 접합하여, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)의 기밀성을 한층 더 높이는 관점에서, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)은, 수지제 유로(33)의 내부(외주 이외의 부분, 예를 들어 중심 부분)에서도 1개소 이상의 밀접되는 부분을 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)에 있어서, 통상은, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)은 직접 접합되어 있지 않고, 수지제 접합 부재(35)가 수지제 유로(33) 및 금속 하우징(10)과 각각 접합됨으로써, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)이 간접적으로 접합, 즉 열매체의 누설이 없는 기밀성이 유지되도록 밀접되어 있는 것이 바람직하다. 공간부(31)를 갖는 수지제 유로(33)를 성형하고, 그 후 금속 하우징(10)에 설치하기 때문에, 통상은, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)은 직접 접합되어 있지 않다. 여기서, 본 실시 형태에 있어서, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)이 직접 접합되어 있는 상태란, 금속 하우징(10) 표면의 미세 요철 구조에 수지제 유로(33)의 일부분이 침입함으로써 금속 하우징(10)과 수지제 유로(33)가 접합되는 것을 의미하며, 접착제법, 열용착법 및 기계 체결법으로부터 선택되는 접합법에 의해 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)이 접합되어 있는 상태는 제외된다.
본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)에 있어서, 수지제 유로(33)는, 복수의 유로 유닛을 포함해도 된다. 이에 의해, 열매체의 흐름을 보다 복잡하게 컨트롤할 수 있어, 예를 들어 복수의 발열체를 동시에 액랭하는 것이 가능하다.
여기서, 복수의 유로 유닛은 일체화된 구성이어도 되고, 분할된 구성이어도 된다. 복수의 유로 유닛이 분할되어 있는 경우, 유로 유닛끼리는, 예를 들어 열매체가 흐르는 관을 사용하여 접속될 수 있다.
수지제 유로(33)를 구성하는 유로 유닛의 수는 특별히 한정되지 않으며, 냉각하는 발열체의 크기나 개수에 따라 임의로 설정할 수 있다.
금속 하우징(10)은 냉각 유로(30)의 내부에 형성된 유로를 유통하는 냉매 등의 열매체에 의해, 전체가 냉각되어 있기 때문에, 금속 하우징(10)의 수지제 유로(33)와의 접촉면과는 반대면에 접하는 발열체(50)의 냉각 효율을 높일 수 있다. 또한, 열매체의 유로가 형성된 수지제 유로(33)는 경량이며 또한 단열성이 우수한 재질에 의해 형성되어 있으므로, 예를 들어 구조체 전체의 중량 경감에 기여함과 함께 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)는, 엄격한 환경 하에서 사용한 경우라도 열매체가 누설되는 일이 없는 엄밀한 수밀성을 담보하기 위해, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)은 긴밀하면서도 견고하게 접합되어 있는 것이 바람직하다. 그를 위해, 수지제 접합 부재(35)와 다른 접합 수단을 조합해도 된다. 수지제 접합 부재(35) 이외의 바람직한 접합 수단으로서는, 접착제법, 열용착법 및 기계 체결법으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다.
예를 들어, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)을 열융착을 사용하여 접합하는 방법이다. 금속 하우징(10)의 표면에, 인서트 성형 등의 수단으로 수지 제방부를 형성시킨 후, 다음에 해당 수지 제방부 상에 수지제 유로를 용착 수단으로 접합하는 방법은, 수지-금속 열용착법과 수지-수지 열용착법을 조합하여 이용하는 방법이다. 또한 예를 들어 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)을 접착제를 개재시켜 접합하는 방법은, 접착제법을 이용한 접합도 있다. 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)을 접착제를 개재시켜 접합시킨 후, 추가로 기계 체결하는 방법은, 열용착법과 기계 체결법을 조합한 접합 수단이다.
상기 접합 수단에서 사용한 접착제로서는 공지된 천연계 접착제 및 합성계 접착제를 제한없이 사용할 수 있지만, 접착력의 지속성의 시점에서 합성계 접착제가 바람직하다.
합성계 접착제는 열가소성 접착제, 열경화성 접착제, 엘라스토머로 분류할 수 있는데, 접착 강도의 관점에서 열경화성 접착제가 바람직하다. 열경화성 접착제로서는, 상온 반응형 접착제(1액형)여도 되고 가열 경화형 접착제(2액형)여도 되고 광경화형 접착제여도 된다.
어떠한 접착제를 사용할지는, 어떠한 특성을 갖는 냉각 장치를, 어떠한 재료로 형성할지 등의 사정에 따라 당업자가 임의로 판단하는 사항이다.
본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)에 있어서, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)의 기계 체결로서는, 예를 들어 리벳, 나사 고정 등에 의한 기계 체결을 들 수 있다. 이 경우, 적어도 금속 하우징(10)의 외주 단부와 수지제 유로(33)가 리벳 또는 나사 고정되어 있는 것이 바람직하다. 금속 하우징(10)의 일면(10A)의 외주 단부뿐만 아니라, 금속 하우징(10)의 일면(10A)의 중앙부 주변에도 유로의 흐름을 방해하지 않을 정도로 리벳 또는 나사 고정하는 것도 가능하다. 금속 하우징(10)의 일면(10A)의 외주 단부를 기계적 접합하는 경우, 예를 들어 금속 하우징(10)의 일면(10A)이 평면으로 보아 직사각형인 경우, 적어도 외주부의 네 코너가 기계적 접합되어 있는 것이 바람직하다. 금속 하우징(10)의 일면(10A)의 외주 단부뿐만 아니라, 금속 하우징(10)의 일면(10A)의 중앙부 부근에도 기계적 접합용의 수지 토대를 형성시킨 후, 금속 하우징(10)과 수지제 유로(33)를 기계적 접합해도 된다. 이 때에는 수지 토대부의 유로 내에서의 위치를, 유로가 난류를 일으키도록 연구하여 설치함으로써, 유로 내를 통액하는 열매체의 온도 균일화에 이바지하는 것이 가능한 경우가 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)에 있어서, 상기와 같이 접착층을 개재시켜 접합(접착제법)되어 있는 것에 추가하여, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)이 리벳 또는 나사 고정 등에 의해 기계적 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10)을 2단계로 견고하게 접합함으로써 수지제 유로(33) 내를 유통하는 열매체의 누액을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 접착제법을 사용하여 접합하는 경우의 접착층의 평균 두께는, 예를 들어 0.5 내지 5000㎛, 바람직하게는 1.0 내지 2000㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 1000㎛이다. 평균 두께가 상기 하한값 이상이면, 수지제 유로(33)와 금속 하우징(10) 사이의 접착 강도를 보다 양호하게 할 수 있고, 상기 상한값 이하이면 경화 반응 중에 발생하는 잔류 변형량을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)에 있어서는, 수지제 유로(33)와 접착층의 사이, 접착층과 금속 하우징(10)의 사이에 프라이머층을 구비하고 있어도 된다. 프라이머층은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 수지층을 구성하는 수지 성분을 포함하는 수지 재료로 이루어진다. 프라이머층용의 수지 재료는 특별히 한정되지 않으며, 공지된 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 폴리올레핀계 프라이머, 에폭시계 프라이머, 우레탄계 프라이머 등을 예시할 수 있다. 이들 프라이머는, 다층 양태 등도 포함하여 2종 이상을 조합해도 된다.
본 실시 형태에 관한 수지제 유로(33) 및 수지제 접합 부재(35)는, 바람직하게는 열가소성 수지 조성물의 성형체이다. 수지 조성물은 수지 성분으로서의 열가소성 수지를 포함하고, 필요에 따라 충전제를 더 포함해도 된다. 열가소성 수지는, 특별히 제한되지 않으며, 수지 조성물(P)에 포함되는 수지(P1)의 열가소성 수지와 동일하다.
열가소성 수지로서, 수지제 유로(33)와 수지제 접합 부재(35)의 접합 강도나, 금속 하우징(10)과 수지제 접합 부재(35)의 접착 강도가 보다 효과적으로 얻어진다고 하는 관점, 혹은 열매체가 함유하는 화학 약품에 대한 내성을 효과적으로 발현할 수 있다고 하는 관점에서, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 불소계 수지, 폴리아릴렌에테르계 수지 및 폴리아릴렌술피드계 수지로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 열가소성 수지가 적합하게 사용된다.
여기서, 전술한 바와 같이, 수지제 유로(33)를 구성하는 수지 성분 및 수지제 접합 부재(35)를 구성하는 수지 성분이 동일한 계열의 수지를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서, 동일한 계열의 수지란, 동일한 분류 중에서, 분자량이나 모노머 성분의 상이가 있어도 되는 수지를 의미한다. 예를 들어, 폴리올레핀계 수지의 분류 중에 포함되는 수지는 분자량이나 모노머 성분의 상이가 있어도 모두 동일한 계열의 수지가 된다.
본 실시 형태에 관한 수지 조성물에 있어서는, 수지제 유로(33) 및 수지제 접합 부재(35)의 기계적 특성의 개량의 시점이나 선팽창 계수차의 조정 등의 시점에서 임의 성분과 충전제를 병용할 수 있다. 충전제는, 수지 조성물(P)에서 사용하는 것과 동일하다.
이들 충전제의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 섬유상, 입자상, 판상 등 어떠한 형상이어도 되지만, 금속 하우징(10)의 표면에 미세 요철 구조가 형성되어 있는 경우에는, 오목부에 침입할 수 있을 정도의 크기를 포함하는 충전제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 수지 조성물이 충전제를 포함하는 경우, 그 함유량은, 열가소성 수지 100질량부에 대하여, 바람직하게는 1질량부 이상 100질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 5질량부 이상 90질량부 이하이고, 특히 바람직하게는 10질량부 이상 80질량부 이하이다.
본 실시 형태에 관한 수지제 유로(33)로서, 열경화성 수지 조성물을 사용하는 것도 가능하다. 열경화성 수지 조성물이란, 열경화성 수지를 포함하는 수지 조성물이다. 열경화성 수지는, 특별히 제한되지 않으며, 수지 조성물(P)에 포함되는 수지(P1)의 열가소성 수지와 동일하다.
이들 중에서도, 내열성, 가공성, 기계적 특성, 접착성 및 방청성 등의 시점에서, 페놀 수지, 에폭시 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 열경화성 수지 조성물이 적합하게 사용된다. 열경화성 수지 조성물에서 차지하는 열경화성 수지의 함유량은, 수지 조성물 전체를 100질량부라고 하였을 때, 바람직하게는 15질량부 이상 60질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 25질량부 이상 50질량부 이하이다. 또한 잔여 성분은 예를 들어 충전제이며, 충전제로서는, 예를 들어 전술한 충전제를 사용할 수 있다.
수지제 유로(33)의 성형 방법으로서는 공지된 방법을 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 사출 성형, 압출 성형, 가열 프레스 성형, 압축 성형, 트랜스퍼 몰드 성형, 주형 성형, 레이저 용착 성형, 반응 사출 성형(RIM 성형), 림 성형(LIM 성형), 용사 성형 등을 예시할 수 있다. 이들 중에서도, 수지제 유로(33)의 성형 방법으로서는, 생산성 및 품질 안정성의 시점에서 사출 성형법이 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 수지제 유로(33)는, 예를 들어 바닥부와, 바닥부에 세워 설치하는 측벽부를 갖는다. 수지제 유로(33)의 형상은 바람직하게는, 평면으로 보아 직사각형의 바닥부와, 바닥부에 세워 설치하는 4매의 평면으로 보아 직사각형 프레임상의 측벽부로 이루어지고, 바닥부 상에 열매체의 유로를 형성하기 위해 복수의 문턱 형상의 장벽이 형성되어 있다. 장벽의 정상면은 바람직하게는 금속 하우징(10)의 일면(10A)의, 발열체(50)를 탑재하는 면과는 반대면에 접해 있다. 그리고, 해당 정상면과 금속 하우징(10)은 접착제에 의해 접합되어 있어도 된다.
본 실시 형태에 관한 수지제 유로(33)의 금속 하우징(10)측의 바닥면 전체에는 공간부(31)가 복수 형성되어 있고, 이 공간부(31)는 수지제 유로(33)가 금속 하우징(10)의 일면(10A)과 밀접함으로써 열매체의 유로로서의 기능을 만들어 낸다.
본 실시 형태에 관한 수지제 유로(33)의, 금속 하우징(10)의 일면(10A)측의 면과는 반대측의 면에는, 주렴상 혹은 보강 리브가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 보강 리브는 수지제 유로(33)와 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 보강 리브를 구비함으로써 외적 스트레스로부터 수지제 유로(33)의 구조를 보호할 수 있다. 또한, 보강 리브의 리브 높이를 높게 설정함으로써 수지제 유로(33)의 접지면과의 사이에 충분한 공간을 만들 수 있고, 그 결과, 수지제 유로(33)의 단열 효과를 보다 향상시킬 수 있어, 냉각 기능의 지속 시간을 연장시킬 수 있는 경우가 있다. 혹은 보강 리브의 리브간의 간격을 좁힘으로써도 수지제 유로(33)의 단열 효과를 보다 향상시킬 수 있고, 그 결과로서 냉각 기능의 지속 시간을 연장시킬 수 있는 경우가 있다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 예를 들어 수지제 유로(33)의 유로 형성면과, 금속 하우징(10)의 일면(10A)의 주연부를 중첩한 후에, 수지제 접합 부재(35)를 사출 성형함으로써 제작할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 냉각 유로(30)는, 예를 들어 다이 슬라이드 인젝션 성형 또는 2색 성형 등에 의해 성형할 수도 있다. 이 경우, 다이 슬라이드 인젝션 성형용 금형 또는 2색 성형용 금형 등을 사용함으로써, 수지제 유로(33) 등의 구성 부품을 성형용 금형으로부터 취출하지 않고, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)을 제조할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 예를 들어 금속 하우징(10)을 조립하기 전의 금속판(전개도상 금속판(20)을 포함함)에 냉각 유로(30)를 접합시킨 후에, 전개도상 금속판(20) 또는 복수의 금속판을 상자 형상으로 조립함으로써도 제작할 수 있다.
2. 구조체
도 6은, 본 실시 형태에 관한 구조체(150)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
본 실시 형태에 관한 구조체(150)는, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)과, 냉각식 하우징(100)의 내부에 수용된 발열체(50)를 구비하고, 냉각식 하우징(100)에 있어서의 냉각 유로(30) 표면에 발열체(50)가 배치되어 있다.
발열체(50)는, 예를 들어 이차 전지 모듈 등의 전지나, 전력 변환 장치 등의 전자 부품이다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(100)은, 예를 들어 전지 모듈, 전지 팩; 인버터, DC-DC 컨버터 등의 전력 변환 장치, 또는 이것들을 조합한 파워 컨트롤 유닛; 모터; 기전 일체형 모터(E 액슬); 엔진 컨트롤 유닛, 전자 제어 유닛, 충전기, 센서 등의 차량 탑재용 기기 하우징; ESS(에너지 저장 시스템); 서버; 슈퍼컴퓨터; 등의 하우징에 사용할 수 있다.
<제2 실시 형태>
1. 냉각식 하우징
도 8은, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(1100)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다. 도 9는, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(1100)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(1100)은, 내부에 발열체(1050)를 수용하기 위한 냉각식 하우징(1100)으로서, 조립식의 금속 하우징(1010)과, 금속 하우징(1010)의 적어도 일면(1010A)에 마련된 열교환 부재(1030)와, 금속 하우징(1010)을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉하기 위한 수지제 밀봉재(1040)를 구비한다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(1100)은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 금속 하우징(1010)을 구성하는 금속판과 금속판 사이의 간극을 밀봉하기 위한 수지제 밀봉재(1040)를 구비한다. 이에 의해, 냉각식 하우징(1100)의 내부의 기밀성을 높일 수 있고, 그 결과, 이차 전지 모듈이나 전력 변환 장치(인버터, 컨버터 등) 등과 같이, 수분에 약한 발열체에 대해서도 적합하게 사용하는 것이 가능하게 된다.
수지제 밀봉재(1040)를 구성하는 수지 조성물에 대해서는, 후술하는 수지 부재의 란에서 설명한다.
ISO527에 준하여 측정되는, 수지제 밀봉재(1040)의 23℃에 있어서의 인장 탄성률은, 금속 하우징(1010)의 상자 강성을 높이는 관점에서, 1000MPa 이상인 것이 바람직하다. 수지제 밀봉재(1040)의 23℃에 있어서의 인장 탄성률의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 500GPa 이하이다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(1100)은, 열교환 부재(1030)의 내부에 열매체(예를 들어, 냉각 매체)가 흐름으로써, 금속 하우징(1010)의 일면(1010A)이 냉각되어 있기 때문에, 금속 하우징(1010)의 내부에 배치되는 발열체(1050)의 냉각 효율을 높일 수 있다.
이상으로부터, 본 실시 형태에 따르면, 냉각 효율이 우수한 냉각식 하우징(1100)을 제공할 수 있다.
<조립식의 금속 하우징>
도 10은, 본 실시 형태에 관한 전개도상 금속판(1020)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다. 도 11은, 본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(1010)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 사시도이다.
본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(1010)은, 예를 들어 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(1020)(이하, 이것들을 통합하여 금속판이라고도 칭함)을 조립함으로써 형성할 수 있다.
즉, 냉각식 하우징(1100)은, 예를 들어 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(1020)을 준비하는 공정과, 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(1020)을 조립함으로써, 금속 하우징(1010)을 제작하는 공정과, 금속 하우징(1010)을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을, 수지제 밀봉재(1040)에 의해 밀봉하는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 얻을 수 있다.
(금속판)
본 실시 형태의 금속판은 제1 실시 형태의 금속판과 동일하다. 즉, 본 실시 형태의 금속 하우징(1010)은, 제1 실시 형태와 동일하게, 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(1020)을 조립할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 전개도상 금속판(1020)은, 제1 실시 형태의 전개도상 금속판(1020)과 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 측판(1202)끼리는, 수지제 밀봉재(1040)만으로 걸림 결합되어도 되고, 제1 실시 형태에서 설명한 기계적 수단으로 걸림 결합되어도 된다.
(표면 처리)
본 실시 형태의 표면 처리 방법은, 제1 실시 형태의 표면 처리 방법과 동일하며, 설명을 생략한다.
(수지 부재)
본 실시 형태의 금속 하우징(1010)은, 제1 실시 형태와 동일하게, 금속 하우징(1010)의 일면에 수지 부재가 더 접합되어도 된다. 본 실시 형태의 수지 부재는, 제1 실시 형태의 수지 부재와 동일하며, 설명을 생략한다.
(수지 조성물(P)의 제조 방법)
본 실시 형태의 수지 조성물(P)의 제조 방법은, 제1 실시 형태의 수지 조성물(P)의 제조 방법과 동일하며, 설명을 생략한다.
(조립식의 금속 하우징의 제조 방법)
다음에, 본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(1010)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(1010)은, 예를 들어 복수의 금속판 또는 전개도상 금속판(1020)(이하, 단순히 금속판이라고도 칭함)을 조립함으로써 형성할 수 있다.
이하, 전개도상 금속판(1020)을 사용한 금속 하우징(1010)의 제조 방법을 설명한다.
본 실시 형태에 관한 금속 하우징(1010)의 제조 방법은, 예를 들어 이하의 공정 (A), (C) 및 (D)를 포함하며, 필요에 따라, 공정 (B) 및/또는 공정 (E)를 포함한다. 여기서, 공정 (D)와 공정 (E)는 동시에 행해도 된다.
(A) 금속제의 바닥판(1201) 및/또는 금속제의 덮개판(1203)과, 바닥판 및/또는 덮개판에 일체적으로 구부러져 연결된 금속제의 측판(1202)(측판(1202-1), 측판(1202-2), 측판(1202-3) 및 측판(1202-4)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속판)을 구비하고, 필요에 따라, 적어도 수지 부재가 접합되는 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖는 전개도상 금속판(1020)을 준비하는 공정
(B) 전개도상 금속판(1020)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여 전개도상 금속판(1020)의 표면에 수지 부재를 접합하는 공정
(C) 전개도상 금속판(1020)의 바닥판(1201) 및/또는 덮개판(1203)과 측판(1202)의 경계선부를 구부려, 전개도상 금속판(1020)을 상자 형상으로 하는 공정
(D) 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(1020)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여, 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉하는 공정
(E) 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(1020)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여, 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(1020)의 표면에 수지 부재를 접합하는 공정
본 실시 형태에 관한 조립식의 금속 하우징(1010)의 제조 방법은, 구부리기 가공 전의 중간 제품인 전개도상 금속판(1020)의 형상이 평판상이므로, 대량 중간 제품의 보관 효율이나 운반 효율이 향상된다고 하는 장점이 있다.
(공정 (A) 내지 (C))
본 실시 형태의 조립식의 금속 하우징(1010)의 제조 방법에 있어서, 공정 (A) 내지 (C)는 제1 실시 형태의 공정 (A) 내지 (C)와 동일하며, 설명을 생략한다.
(공정 (D))
공정 (A) 내지 (C)에 이어서, 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(1020)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여, 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉한다.
금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉하는 방법으로서는, 예를 들어 공정 (B)에서 설명한 성형 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있다.
(공정 (E))
또한, 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(1020)을 금형 내에 설치하고, 수지 조성물(P)을 상기 금형 내에 주입하여, 상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(1020)의 표면에 수지 부재를 접합하는 공정 (E)를 더 행해도 된다.
상자 형상으로 조립한 전개도상 금속판(1020)의 표면에 수지 부재를 접합하는 방법으로서는, 예를 들어 공정 (B)에서 설명한 성형 방법과 동일한 방법을 채용할 수 있다.
여기서, 수지제 밀봉재(1040)와 상기 수지 부재는 동일한 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 공정 (D) 및 공정 (E)를 동시에 행하는 것이 용이해져, 생산성을 향상시킬 수 있다.
<열교환 부재>
도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 냉각식 하우징(1100)은 열교환 부재(1030)를 갖고 있다. 열교환 부재(1030)는, 금속 하우징(1010)의 적어도 일면(1010A)을 구성하는 금속판, 예를 들어 바닥판(1201)과 열교환을 행한다. 예를 들어 발열체(1050)가 발하는 열에 의해 금속 하우징(1010)의 온도가 상승한 경우, 금속 하우징(1010)의 열은 열교환 부재(1030)로 이동하고, 그 결과, 금속 하우징(1010)은 냉각된다. 한편, 금속 하우징(1010)의 온도가 필요 이상으로 저하되어 있는 경우, 열교환 부재(1030)의 열이 금속 하우징(1010)으로 이동하고, 그 결과, 금속 하우징(1010)은 가열된다. 또한 발열체(1050)와 금속 하우징(1010) 사이에는 열을 전달하기 위한 열전도성 부재가 존재해도 된다.
열전도성 부재는, 예를 들어 열전도성 접착제나 열전도성 시트이며, TIM(Thermal Interface Material)이나 갭 필러 등을 들 수 있다. 또한, 이 열전도 부재와 접해 있는 금속 하우징(1010)의 적어도 일부가 미세 요철 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 열전도성 부재가 미세 요철 구조에 침입, 밀착되어, 한층 더 높은 열전도 효율을 발현할 수 있다.
열교환 부재(1030)는 금속 하우징(1010)의 외면이 되는 면에 마련되어 있다. 단, 열교환 부재(1030)는 금속 하우징(1010)의 내면이 되는 면에 마련되어 있어도 된다.
금속 하우징(1010) 중 열교환 부재(1030)가 마련되는 면은, 예를 들어 금속 하우징(1010)의 바닥판(1201)이지만, 어느 측판(1202)이어도 되고, 덮개판(1203)이어도 된다. 또한, 금속 하우징(1010)의 복수의 면에 열교환 부재(1030)가 마련되어 있어도 된다.
열교환 부재(1030)의 적어도 일부는, 예를 들어 수지 부재에 의해 금속 하우징(1010)을 구성하는 금속판에 고정되어 있다. 구체적으로는, 수지 부재의 일부는 열교환 부재(1030)를 덮고 있다. 그리고 이 덮고 있는 부분에 있어서, 수지 부재는 열교환 부재(1030) 및 금속판의 양쪽에 접합되어 있다. 여기서, 열교환 부재(1030)의 적어도 일부를 금속 하우징(1010)에 고정하기 위한 수지 부재로서는, 전술한 금속판에 접합하는 수지 부재와 동일한 것을 사용할 수 있다.
또한, 열교환 부재(1030) 중 적어도 수지 부재와 접합되어 있는 부분의 표면은, 금속판과 동일한 미세 요철 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 금속판과 수지 부재의 접합 구조와 동일하게, 열교환 부재(1030)의 미세 요철 구조에 수지 부재의 일부분이 침입함으로써 열교환 부재(1030)와 수지 부재가 접합된다. 이 때문에, 열교환 부재(1030)와 수지 부재의 접합 강도는 향상된다.
열교환 부재(1030)의 적어도 수지 부재와 겹치지 않는 부분은, 다른 방법에 의해 금속 하우징(1010)에 고정되어 있어도 된다. 여기서 사용되는 고정 방법은, 용접, 또는 납땜으로 대표되는 경납땜 등, 금속을 사용한 접합 방법이지만, 접착제로서 기능하는 수지를 사용한 방법이어도 된다. 수지를 사용하여 접합하는 경우, 수지에는, 이 수지보다 열전도율이 높은 필러가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 이 필러에는, 예를 들어 산화알루미늄, 질화알루미늄, 질화붕소, 산화아연 및 산화마그네슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 사용된다.
열교환 부재(1030)는, 예를 들어 열매체로서의 유체가 흐르는 유로 또는 배관이다. 이 유로 또는 배관은, 금속 부재 또는 수지 부재에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 유체의 압력에 견디는 강도를 발현할 수 있다.
열교환 부재(1030)를 구성하는 수지 부재는, 예를 들어 전술한 금속판에 접합되는 수지 부재와 동일한 것을 사용할 수 있다.
열교환 부재(1030)를 구성하는 금속 부재는, 예를 들어 철, 철강재, 스테인리스, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 구리, 구리 합금, 티타늄 및 티타늄 합금 등등으로부터 선택되는 하나 또는 복수이다. 또한, 열교환 부재(1030)의 내부를 흐르는 유체는, 냉각용 액체라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 물이나 기름 등의 액체이다.
본 실시 형태에 있어서, 열교환 부재(1030)는, 수지 부재를 금속 하우징(1010)에 접합할 때, 금속 하우징(1010)의 면 위에 배치된다. 예를 들어 수지 부재가 사출 성형에 의해 형성되는 경우, 수지 부재를 형성하기 위한 금형 내에 열교환 부재(1030)를 배치하고, 그 후 수지 부재를 사출 성형한다. 이와 같이 하면, 수지 부재를 형성함과 동시에 열교환 부재(1030)를 금속 하우징(1010)에 고정할 수 있다.
2. 구조체
도 12는, 본 실시 형태에 관한 구조체(1150)의 구조의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다.
본 실시 형태에 관한 구조체(1150)는, 본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(1100)과, 냉각식 하우징(1100)의 내부에 수용된 발열체(1050)를 구비한다.
발열체(1050)는, 예를 들어 이차 전지 모듈 등의 전지나, 전력 변환 장치 등의 전자 부품이다.
본 실시 형태에 관한 냉각식 하우징(1100)은, 제1 실시 형태에서 설명한 제품과 동일한 하우징에 사용할 수 있다.
본 출원은 2020년 1월 17일에 출원된 일본 특허 출원 제2020-005853호 및 일본 특허 출원 제2020-005866호를 기초로 하는 우선권을 주장하며, 그 개시된 전부를 여기에 원용한다.
10: 금속 하우징
10A: 일면
20: 전개도상 금속판
30: 냉각 유로
31: 공간부
33: 수지제 유로
34: 금속제 유로
35: 수지제 접합 부재
36: 다공판
37: 금속판
38: 수지 부재
39: 엘라스토머
40: 수지제 밀봉재
50: 발열체
100: 냉각식 하우징
104: 접합부 표면
150: 구조체
201: 바닥판
202: 측판
202-1: 측판
202-2: 측판
202-3: 측판
202-4: 측판
203: 덮개판
301: 보강용 부재
400: 보스
1010: 금속 하우징
1010A: 일면
1020: 전개도상 금속판
1030: 열교환 부재
1040: 수지제 밀봉재
1050: 발열체(열원체)
1100: 냉각식 하우징
1104: 접합부 표면
1150: 구조체
1201: 바닥판
1202: 측판
1202-1: 측판
1202-2: 측판
1202-3: 측판
1202-4: 측판
1203: 덮개판
1301: 보강용 부재
1400: 보스
10A: 일면
20: 전개도상 금속판
30: 냉각 유로
31: 공간부
33: 수지제 유로
34: 금속제 유로
35: 수지제 접합 부재
36: 다공판
37: 금속판
38: 수지 부재
39: 엘라스토머
40: 수지제 밀봉재
50: 발열체
100: 냉각식 하우징
104: 접합부 표면
150: 구조체
201: 바닥판
202: 측판
202-1: 측판
202-2: 측판
202-3: 측판
202-4: 측판
203: 덮개판
301: 보강용 부재
400: 보스
1010: 금속 하우징
1010A: 일면
1020: 전개도상 금속판
1030: 열교환 부재
1040: 수지제 밀봉재
1050: 발열체(열원체)
1100: 냉각식 하우징
1104: 접합부 표면
1150: 구조체
1201: 바닥판
1202: 측판
1202-1: 측판
1202-2: 측판
1202-3: 측판
1202-4: 측판
1203: 덮개판
1301: 보강용 부재
1400: 보스
Claims (28)
- 내부에 열원체를 수용하기 위한 하우징으로서,
조립식의 금속 하우징과,
상기 금속 하우징의 적어도 일면에 마련되며, 또한 내부에 열매체가 흐르는 열교환 부재
를 구비하고,
상기 열교환 부재는 상기 금속 하우징의 상기 일면의 적어도 일부를 구성하는, 하우징. - 제1항에 있어서, 상기 열원체와 상기 열교환 부재는 직접 접해 있거나, 또는 열전도성 부재를 개재시켜 접해 있는, 하우징.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 수지제 밀봉재를 구비하고,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극이 상기 수지제 밀봉재에 의해 밀봉되어 있는, 하우징. - 제3항에 있어서, ISO527에 준하여 측정되는, 상기 수지제 밀봉재의 23℃에 있어서의 인장 탄성률이 1000MPa 이상인, 하우징.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 하우징의 일면에 접합된 수지 부재를 더 구비하고 있는, 하우징.
- 제5항에 있어서, 상기 수지 부재는 보강용 부재를 포함하는, 하우징.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 금속 하우징을 구성하는 금속판은, 적어도 상기 수지 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖고 있고,
상기 미세 요철 구조에 상기 수지 부재의 일부분이 침입함으로써 상기 금속 하우징과 상기 수지 부재가 접합되어 있는, 하우징. - 제7항에 있어서, 상기 미세 요철 구조의 간격 주기가 0.01㎛ 이상 500㎛ 이하의 범위인, 하우징.
- 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 수지제 밀봉재를 구비하고,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극이 상기 수지제 밀봉재에 의해 밀봉되어 있고,
상기 수지제 밀봉재와 상기 수지 부재가 동일한 수지로 이루어지는, 하우징. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 하우징을 구성하는 금속판의 평균 두께가 0.2mm 이상 10mm 이하인, 하우징.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열교환 부재는, 상기 금속 하우징을 포함하는 복수의 부재에 의해 구성되어 있고,
상기 복수의 부재는, 수지제 접합 부재에 의해 접합되어 있는, 하우징. - 제11항에 있어서, 상기 금속 하우징을 구성하는 금속판은, 적어도 상기 수지제 접합 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖고 있고,
상기 미세 요철 구조에 상기 수지제 접합 부재의 일부분이 침입함으로써 상기 금속 하우징과 상기 수지제 접합 부재가 접합되어 있는, 하우징. - 제12항에 있어서, 상기 미세 요철 구조의 간격 주기가 0.01㎛ 이상 500㎛ 이하의 범위인, 하우징.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 하우징을 구성하는 금속판이 알루미늄제 부재, 알루미늄 합금제 부재, 구리제 부재 및 구리 합금제 부재로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속 부재에 의해 구성되어 있는, 하우징.
- 내부에 열원체를 수용하기 위한 하우징으로서,
조립식의 금속 하우징과,
상기 금속 하우징의 적어도 일면에 마련된 열교환 부재와,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을 밀봉하기 위한 수지제 밀봉재
를 구비하는, 하우징. - 제15항에 있어서, ISO527에 준하여 측정되는, 상기 수지제 밀봉재의 23℃에 있어서의 인장 탄성률이 1000MPa 이상인, 하우징.
- 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 금속 하우징의 일면에 접합된 수지 부재를 더 구비하고 있는, 하우징.
- 제17항에 있어서, 상기 수지 부재는 보강용 부재를 포함하는, 하우징.
- 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 수지제 밀봉재와 상기 수지 부재가 동일한 수지로 이루어지는, 하우징.
- 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 하우징을 구성하는 금속판은, 적어도 상기 수지 부재와의 접합부 표면에 미세 요철 구조를 갖고 있고,
상기 미세 요철 구조에 상기 수지 부재의 일부분이 침입함으로써 상기 금속 하우징과 상기 수지 부재가 접합되어 있는, 하우징. - 제20항에 있어서, 상기 미세 요철 구조의 간격 주기가 0.01㎛ 이상 500㎛ 이하의 범위인, 하우징.
- 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 하우징을 구성하는 금속판의 평균 두께가 0.2mm 이상 10mm 이하인, 하우징.
- 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 하우징을 구성하는 금속판이 알루미늄제 부재, 알루미늄 합금제 부재, 구리제 부재 및 구리 합금제 부재로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 금속 부재에 의해 구성되어 있는, 하우징.
- 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열교환 부재의 내부에 열매체가 흐르는, 하우징.
- 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 하우징과,
상기 하우징의 내부에 수용된 열원체
를 구비하고,
상기 하우징에 있어서의 상기 열교환 부재의 표면에 상기 열원체가 배치되어 있는, 구조체. - 제25항에 있어서, 상기 열원체가 이차 전지 모듈 및 전력 변환 장치로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 구조체.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 하우징을 제조하기 위한 제조 방법으로서,
복수의 금속판 또는 전개도상 금속판을 준비하는 공정과,
상기 복수의 금속판 또는 상기 전개도상 금속판을 조립함으로써, 상기 금속 하우징을 제작하는 공정
을 포함하는, 하우징의 제조 방법. - 제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 기재된 하우징을 제조하기 위한 제조 방법으로서,
복수의 금속판 또는 전개도상 금속판을 준비하는 공정과,
상기 복수의 금속판 또는 상기 전개도상 금속판을 조립함으로써, 상기 금속 하우징을 제작하는 공정과,
상기 금속 하우징을 구성하는 금속판과 금속판의 인접하는 변끼리의 사이의 간극을, 수지제 밀봉재에 의해 밀봉하는 공정
을 포함하는, 하우징의 제조 방법.
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