DE102019209488A1

DE102019209488A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102019209488A1
Application number: DE102019209488.0A
Authority: DE
Inventors: Koji Minamitani
Original assignee: Showa Denko Packaging Co Ltd
Current assignee: Resonac Packaging Corp
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-01-16
Also published as: US11592247B2; CN110657694B; CN110657694A; US20200003505A1; CN210512779U; JP2020003132A; US20230175794A1; US11867471B2; JP7126388B2

Abstract

Bereitgestellt wird ein Wärmetauscher, der effizient und auf einfache Weise hergestellt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist auf einen Wärmetauscher gerichtet, der mit einem sackartigen Außengehäusematerial 1 versehen ist, wobei ein Wärmemedium über einen Wärmemediumeinlass 3 in ein Inneres des Außengehäusematerials 1 strömt, durch das Innere gelangt, und über den Wärmemediumauslass 4 aus dem Außengehäusematerial 1 ausströmt, und ein Innenkernmaterial, das im Inneren des Außengehäusematerials 1 angeordnet ist. Das Außengehäusematerial 1 wird gebildet durch ein Außengehäuseschichtstoffmaterial 11, umfassend eine Wärmeübertragungsschicht 12 aus Metall und eine Thermofusionsschicht 13 aus Harz, die an einer Oberflächenseite der Wärmeübertragungsschicht 12 vorgesehen sind. Die Außengehäuseschichtstoffmaterialien 11 werden aufeinandergestapelt und zu einer Sackform gebildet, indem die Thermofusionsschichten integral entlang der Umfangskantenabschnitte derselben aneinandergefügt werden. Das Innenkernmaterial 2 wird durch das Innenkernmaterial 21 umfassend eine Wärmeübertragungsschicht 22 aus Metall und Thermofusionsschichten 23 aus Harz, die an beiden Seiten der Oberfläche der Wärmeübertragungsschicht 22 vorgesehen sind, und weist konkave und konvexe Abschnitte 25 und 26 auf. Die Thermofusionsschichten 23 der Unterseite des konkaven Abschnitte und einer Oberseite eines konvexen Abschnitts des Innenkernmaterials 2 und die Thermofusionsschichten 13 des Außengehäuseschichtstoffmaterials 11 sind integral aneinandergefügt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der mithilfe eines Schichtstoffmaterials wie etwa einem Schichtblech hergestellt wird, bei dem eine Harzschicht auf eine Metallschicht laminiert wird.
Technischer Hintergrund
Mit der Miniaturisierung und hohen Leistung von elektronischer Ausrüstung wie Smartphones und PCs wurde es wichtig, Maßnahmen gegen Wärmeerzeugung um eine CPU der elektronischen Ausrüstung herum zu ergreifen. Unter diesen Umständen wurde im Stand der Technik bei manchen Modellen eine Technik zur Verhinderung nachteiliger Wirkungen von Wärme vorgeschlagen, bei denen Vorrichtungen vom Wasserkühlungstyp und/oder Wärmerohre integriert sind, um die Wärmebelastung für elektronische Bauteile wie etwa eine CPU oder dergleichen zu verringern, und um den Einschluss von Wärme in dem Gehäuse zu verhindern.
Ein in elektrischen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen installiertes Batteriemodul erzeugt eine große Menge an Wärme aus dem Batteriepack, da ein Aufladen und Entladen wiederholt erfolgt. Aus diesem Grund wurde auch bei einem Batteriemodul auf die gleiche Weise wie bei der oben beschriebenen elektronischen Ausrüstung eine Technik zur Verhinderung nachteiliger Wirkungen von Wärme vorgeschlagen, bei der Kühlvorrichtungen vom Wasserkühlungstyp und/oder Wärmerohre integriert werden, um nachteilige Wirkungen von Wärme zu verhindern.
Ferner wurde auch bei einem aus Siliziumkarbid (SiC) gefertigten Strommodul als Maßnahme gegen Wärmeerzeugung eine Maßnahme wie etwa die Montage einer Kühlplatte oder einer Wärmesenke vorgeschlagen.
Hinzu kommt, dass ein Gehäuse für elektronische Ausrüstung, wie etwa die oben genannten Smartphones und Computer, dünn ist, und viele elektronische Bauteile und Kühlvorrichtungen in dem dünnen Gehäuse in einem begrenzten Raum aufgenommen sind. Aus diesem Grund wird als Kühlvorrichtung selbst eine dünne Kühlvorrichtung verwendet.
Herkömmlich wird eine Kühlvorrichtung vom „Dünntyp“ bzw. „Thin-Type“, wie etwa ein Wärmerohr, das in eine Elektronikausrüstung kleiner Größe eingegliedert werden soll, mittels Aneinanderfügen einer Vielzahl von maschinell bearbeiteten Metallteilen hergestellt, die durch Weiterverarbeiten von Metall, etwa Aluminium, das eine hohe Wärmeübertragungseigenschaft besitzt, mit Löten, Diffusionsbonden etc. erhalten werden (vgl. beispielsweise Patentschriften 1 bis 3).
Stand der Technik
Patentschrift

Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2015-59693
Patentschrift 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2015-141002
Patentschrift 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2016-189415

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Kühlvorrichtung für Elektronikausrüstung kleiner Größe wird jeder Bestandteil mittels Kunststoffbearbeitung wie etwa Gießen oder Schlagpressen, oder Metallbearbeitung (mechanisches Bearbeiten) wie etwa Abtragungsprozessen, umfassend beispielsweise Fräsen, hergestellt. Da eine solche Metallbearbeitung schwierig ist und strengen Vorschriften unterliegt, gibt es eine Grenze hinsichtlich einer Dünnung, und es besteht ein Problem dahingehend, dass es schwierig ist, eine weitere Dünnung zu erreichen.
Beim Aneinanderfügen von Bauteilen muss eine herkömmliche Kühlvorrichtung für Elektronikausrüstung kleiner Größe mittels Metallbearbeitung (Metall-Metall-Fügen) mit hoher Schwierigkeit hergestellt werden, beispielsweise Löten oder Diffusionsbonden. Somit bestehen Schwierigkeiten dahingehend, dass die Produktion schwierig ist, wodurch sich die Produktionseffizienz verringert, was wiederum zu einem Anstieg der Kosten führt.
Hinzu kommt, dass eine herkömmliche Kühlvorrichtung mithilfe von restriktiver Metallbearbeitung hergestellt wird, so dass Form und Größe nicht einfach verändert werden können. Daher besteht auch ein Problem dahingehend, dass die Gestaltungsfreiheit schlecht ist und die Vielseitigkeit mangelhaft.
Die offenbarten Ausführungsformen dieser Offenbarung wurden in Anbetracht der obenstehenden und/oder anderen Probleme des Stands der Technik entwickelt. Die offenbarten Ausführungsformen dieser Offenbarung können bestehende Verfahren und/oder Vorrichtungen deutlich verbessern.
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der oben genannten Probleme. Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmetauscher anzugeben, der in der Lage ist, eine ausreichende Dünnung, eine hohe gestalterische Freiheit, hervorragende Vielseitigkeit, eine effiziente und einfache Produktion, und Kostenersparnis zu erreichen.
Die anderen Ziele und Vorteile mancher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus den nachfolgenden bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Um die obenstehenden Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel bereit.

[1] Wärmetauscher, aufweisend:
- ein sackartiges Außengehäusematerial, das mit einem Wärmemedium-Einlass und einem Wärmemedium-Auslass versehen ist, wobei ein Wärmemedium über den Wärmemedium-Einlass in einen Innenraum des Außengehäusematerials strömt, durch den Innenraum strömt, und über den Wärmemedium-Auslass aus dem Außengehäusematerial strömt; und
- ein Innenkernmaterial, das in dem Innenraum des Außengehäusematerials angeordnet ist,
- wobei das Außengehäusematerial gebildet wird durch ein Außengehäuseschichtstoffmaterial, das eine Wärmeübertragungsschicht aus Metall und eine Thermofusionsschicht aus Harz aufweist, die an einer Oberflächenseite der Wärmeübertragungsschicht vorgesehen ist, und die Außengehäuseschichtstoffmaterialien aufeinander gestapelt sind und die Thermofusionsschichten der Außengehäuseschichtstoffmaterialien entlang eines Umfangskantenabschnitts des Außengehäuseschichtstoffmaterials integral aneinander gefügt sind,
- wobei das Innenkernmaterial aus einem Innenkernschichtstoffmaterial mit einer Wärmeübertragungsschicht aus Metall und Thermofusionsschichten aus Harz gebildet ist, die an beiden Oberflächenseiten der Wärmeübertragungsschicht vorgesehen sind, und konkave und konvexe Abschnitte aufweist, und
- wobei die Thermofusionsschichten einer Unterseite eines konkaven Abschnitts und einer Oberseite eines konvexen Abschnitts und die Thermofusionsschichten der Außengehäusematerialien integral aneinandergefügt sind.
[2] Wärmetauscher nach dem obigen Punkt 1, wobei die Thermofusionsschicht des Außengehäusematerials und die Thermofusionsschicht des Innenkernmaterials aus der gleichen Art von Harz gefertigt sind.
[3] Wärmetauscher nach einem der obigen Punkte 1 oder 2, wobei eine Tiefe des konkaven Abschnitts oder eine Höhe des konvexen Abschnitts auf 0,1 mm bis 50 mm eingestellt ist.
[4] Wärmetauscher nach einem der obigen Punkte 1 bis 3, ferner aufweisend Verbindungsrohre, wobei eines der Verbindungsrohre an dem Wärmemediumeinlass und das andere der Verbindungsrohre an dem Wärmemediumauslass vorgesehen ist, und die Verbindungsrohre eingerichtet sind, es dem Wärmemedium zu ermöglichen, über die Verbindungsrohre in das Außengehäusematerial einzuströmen und aus diesem auszuströmen.
[5] Wärmetauscher nach dem obigen Punkt 4, wobei jedes der Verbindungsrohre mit einer Thermofusionsschicht aus Harz an einer Außenumfangsfläche von jedem der Verbindungsrohre versehen ist, wobei die Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien über die Verbindungsrohre aufeinandergestapelt sind, Thermofusionsschichten der Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien integral an die Thermofusionsschichten der Verbindungsrohre angefügt sind, und die Verbindungsrohre in abgedichtetem Zustand an dem Außengehäusematerial angebracht sind, und wobei die Thermofusionsschicht der Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien und die Thermofusionsschicht von jedem der Verbindungsrohre aus der gleichen Art Harz hergestellt sind.
[6] Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach einem der obigen Punkte 1 bis 5, wobei die konkaven und konvexen Abschnitte des Innenkernmaterials durch einen Prägeprozess oder einen Riffelprozess hergestellt werden.
[7] Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach dem obigen Punkt 6, wobei die konkaven und konvexen Abschnitte an dem Innenkernmaterial mittels Durchführen des Innenkernschichtstoffmaterials zwischen einem Paar von Prägewalzen oder einem Paar von Riffelwalzen unter Zwischenschaltung des Innenkernschichtstoffmaterials zwischen dem Paar von Prägewalzen oder dem Paar von Riffelwalzen gebildet werden.
[8] Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach einem der obigen Punkte 1 bis 5, wobei die konkaven und konvexen Abschnitte des Innenkernmaterials durch einen Faltprozess hergestellt werden.

[Wirkungen der Erfindung]
Gemäß dem Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung nach dem vorgenannten Punkt [1] wird der Wärmetauscher hergestellt durch Thermofusion der Schichtstoffmaterialien, die jeweils die Thermofusionsschichten aufweisen. Es besteht daher kein Bedarf an schwierigen Metallarbeiten, was eine effiziente und einfache Herstellung ermöglicht, wodurch wiederum die Kostenersparnis erzielt werden kann. Ferner ist es möglich, da die Herstellung durch Bonden der Schichtstoffmaterialien fertiggestellt werden kann, eine Korrosionsbeständigkeit sowie eine ausreichende Dünnung zu erreichen. Ferner können bei dem Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung das Schichtstoffmaterial als Außengehäusematerial und das Innenkernmaterial leicht bezüglich Form und Größe verändert werden, so dass der gestalterische Freiheitsgrad erhöht und die Vielseitigkeit verbessert werden können.
Gemäß dem Wärmetauscher der Erfindung nach dem vorgenannten Punkt [2] können das Außengehäusematerial und das Innenkernmaterial sicherer integral aneinandergefügt werden, was die Druckfestigkeit verbessern kann.
Gemäß dem Wärmetauscher der Erfindung nach dem vorgenannten Punkt [3] kann der Strömungskanal für das Wärmemedium zuverlässig im Inneren des Außengehäusematerials gebildet werden.
Gemäß dem Wärmetauscher der Erfindung nach dem vorgenannten Punkt [4] ist es möglich, eine Leckage des Wärmemediums aus dem Übergang des Strömungskanals zu unterbinden, da das Wärmemedium über die Verbindungsrohre aus dem Innenraum des Außengehäusematerials hinaus und in diesen hineinströmen kann.
Gemäß dem Wärmetauscher der Erfindung nach dem vorgenannten Punkt [5] können die Verbindungsrohre in einem Zustand an dem Außengehäusematerial angebracht werden, in dem die Verbindungsrohre zuverlässiger abgedichtet sind.
Gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers der Erfindung nach einem der vorgenannten Punkte [6] bis [8] kann der Wärmetauscher der Erfindung nach den vorgenannten Punkten [1] bis [5] effizient und sicher hergestellt werden.
Figurenliste
Manche bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Figuren beispielhaft gezeigt, ohne hierauf beschränkt zu sein.

Die 1A bis 1C sind Ansichten, die einen Wärmetauscher zeigen, bei dem es sich um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, 1B ist eine seitliche Querschnittsansicht aufgenommen entlang der Linie B-B in 1A, und C ist eine vordere Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie C-C in 1A.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den Teil zeigt, der von der abwechselnd lang- und kurzgestrichelten Linie in 1C umgeben ist.
3A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Innenkernmaterials in dem Wärmetauscher der Ausführungsform zeigt.
3B ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel des Innenkernmaterials in dem Wärmetauscher der Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Seitenansicht zur Erläuterung des Bearbeitungsverfahrens des Innenkernmaterials der Ausführungsform.
Die 5A und 5B sind Ansichten zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens des Wärmetauschers der Ausführungsform, wobei es sich bei 5A um eine Vorderansicht desselben handelt, und bei 5B um eine Draufsicht desselben handelt.
Die 5C und 5D sind Ansichten zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens des Wärmetausches der Ausführungsform, wobei es sich bei 5C um eine vordere Querschnittsansicht desselben und bei 5D um eine Draufsicht derselben handelt.
Die 5E und 5F sind Ansichten zum Erläuterung des Herstellungsverfahrens des Wärmetauschers der Ausführungsform, wobei es sich bei 5E um eine vordere Querschnittsansicht derselben und bei 5F um eine Draufsicht derselben handelt.
Die 5G und 5H sind Ansichten zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens des Wärmetauschers der Ausführungsform, wobei es sich bei 5G um eine vordere Querschnittsansicht derselben und bei 5H um eine Draufsicht derselben handelt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In den folgenden Absätzen werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft und nicht beschränkend beschrieben. Es wird angemerkt, dass basierend auf dieser Offenbarung verschiedene andere Modifizierungen von einem Fachmann auf Grundlage dieser veranschaulichten Ausführungsformen vorgenommen werden können.
Die 1A bis 1C sind Ansichten, die einen Wärmetauscher zeigen, bei dem es sich um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, und 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den Teil zeigt, der von der abwechseln lang- und kurzgestrichelten Linie in 1C umgeben ist.
Bei dem Wärmetauscher dieser Ausführungsform erfolgt zum erleichternden Verständnis der Erfindung die folgende Beschreibung, bei der die Oben/Unten-Richtung in 1A als „Vorne/Hinten-Richtung“ bezeichnet wird und die linke und rechte Richtung als „Links-und-Rechts-Richtung“ bezeichnet wird, und die Oben/Unten-Richtung in 1C als die „Oben/Unten-Richtung (Dickenrichtung)“ bezeichnet wird.
Es wird angemerkt, dass der Wärmetauscher dieser Ausführungsform in der linken und rechten Richtung in einer symmetrischen Form gebildet ist, und in der Richtung von oben nach unten die gleiche Konfiguration erhalten werden kann, ungeachtet derer die Vor/Zurück-Richtung, die Links/Rechts-Richtung und die Oben/Unten-Richtung wird ersetzt.
Wie in den 1A bis 2 gezeigt ist der Wärmetauscher dieser Ausführungsform mit einem sackartigen Außengehäusematerial 1 und einem Innenkernmaterial 2 versehen, das in einem Innenraum des Außengehäusematerials 1 angeordnet ist, und ein Kältemitteleinlass (Wärmemediumeinlass) 3 und ein Kältemittelauslass (Wärmemediumauslass) 4 sind an dem vorderen Endabschnitt bzw. dem hinteren Endabschnitt des Außengehäusematerials 1 vorgesehen.
Das Außengehäusematerial 1 ist aus einem Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 als Schichtstoffmaterial gebildet, beispielsweise Schichtblech. Wie in 2 gezeigt, ist das Außengehäusematerial 11 mit einer Wärmeübertragungsschicht aus Metall 12, einer Thermofusionsschicht aus Harz 13, die auf eine Oberfläche (Innenoberfläche) der Wärmeübertragungsschicht 12 laminiert ist, einer Harzdeckschicht 14, die auf die andere Oberfläche (Außenoberfläche) der Wärmeübertragungsschicht laminiert ist, versehen. Das Außengehäusematerial 1 dieser Ausführungsform ist in einer Sackform gebildet, die durch Aufeinanderstapeln von zwei Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien 11 in einer später beschriebenen Rechteckform erreicht wird, und integrales Aneinanderfügen der Thermofusionsschichten 13 der Außenumfangskantenabschnitte des Außengehäuseschichtstoffmaterialien 11 mittels Thermofusion (Heißsiegeln).
An dem Kältemitteleinlass 3 und den Kältemittelauslass 4 des Außengehäusematerials sind Verbindungsrohre 31 und 41 angebracht. Bei dieser Ausführungsform werden die Verbindungsrohre 31 und 41 beispielsweise durch ein integral angeformtes Teil aus Kunstharz gebildet, und zumindest ein Oberflächenharz dieser dient als Thermofusionsschicht.
Die Verbindungsrohre 31 und 41 sind zwischen den vorderen Endabschnitten und zwischen den hinteren Endabschnitten der zwei Außengehäusematerialien 11 angeordnet, die das Außengehäusematerial 1 darstellen, um von diesen sandwichartig umgeben zu werden, und die Außenumfangsfläche (Thermofusionsschicht) von jedem der Verbindungsohre 31 und 41 wird mittels Thermofusion integral an die Thermofusionsschicht 13 des entsprechenden Außengehäuseschichtstoffmaterials 11 angefügt. Damit werden die Verbindungsrohre 31 und 41 an den Positionen des Kältemitteleinlasses 3 und des Kältemittelauslasses 4 des Außengehäusematerials 1 in einem Zustand angefügt, bei dem die Verbindungsrohre 31 und 41 den vorderen Endabschnitt und den hinteren Endabschnitt des Außengehäusematerials 1 durchdringen. In diesem Zustand werden die gesamte Außenumfangsfläche des Verbindungsrohrs 31, 41 und die Thermofusionsschichten 13 des Außengehäuseschichtstoffmaterials 11 mittels Thermofusion versiegelt.
Damit ist eine Endseite jedes Verbindungsrohrs 31, 41 außerhalb des Außengehäusematerials 1 angeordnet, und die andere Endseite desselben ist im Innern des Außengehäusematerials 1 angeordnet. Somit kann Kältemittel über das Verbindungsrohr 31 auf der Seite des Kältemitteleinlasses 3 ins Innere des Außengehäusematerials eingeleitet werden, und das Kältemittel im Innern des Außengehäusematerials 1 kann über das Verbindungsrohr 41 an der Seite des Kältemittelauslasses 4 nach außen ausgeleitet werden.
Dabei ist bei dieser Ausführungsform die Wärmeübertragungsschicht 12 in dem Außengehäuseschichtstoffmaterial 11 aus einer Metallfolie hergestellt. Konkret können eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Nickelfolie, oder eine beschichtete Kupferfolie, und ein plattiertes Metall aus einer Nickelfolie und einer Kupferfolie zweckmäßig als Metallfilm der Wärmeübertragungsschicht 12 verwendet werden. Insbesondere ist es, vom Gesichtspunkt der Wärmeleitfähigkeit, Kosten und dergleichen besonders bevorzugt, eine Aluminiumfolie zu verwenden.
Ferner kann als Wärmeübertragungsschicht 12 zweckmäßig eine Wärmeübertragungsschicht mit einer Dicke von 8 µm bis 300 µm, besonders bevorzugt von 8 µm bis 100 µm verwendet werden.
Ferner kann durch Anwendung einer Oberflächenbehandlung, wie etwa einer chemischen Konversionsbehandlung, die Wärmeübertragungsschicht 12 bezüglich ihrer Widerstandsfähigkeit weiter verbessert werden, beispielsweise ein Verhindern von Korrosion der Wärmeübertragungsschicht 12 und die Verbesserung einer Hafteigenschaft der Wärmeübertragungsschicht mit Harz.
Die chemische Konversionsbehandlung erfolgt beispielsweise durch die folgende Bearbeitung. Mit anderen Worten wird eine chemische Konversionsbehandlung durchgeführt, indem eine der folgenden wässrigen Lösungen 1) bis 3) an der Oberfläche der Metallfolie einer Entfettungsbehandlung unterzogen wird, gefolgt von einer Trocknung.

1) eine wässrige Lösung eines Gemischs enthaltend Phosphorsäure, Chromsäure, und zumindest eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallsalz eines Fluorids und eines Nicht-Metall-Salzes eines Fluorids.
2) eine wässrige Lösung eines Gemischs enthaltend eine Phosphorsäure, und zumindest ein Harz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Harz auf Acrylbasis, einem Chitosan-Derivat-Harz, und einem Harz auf Phenolbasis, und zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Chromsäure und einem Chrom-(III)-Salz.
3) eine wässrige Lösung eines Gemischs enthaltend eine Phosphorsäure, und zumindest ein Harz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Harz auf Acrylbasis, einem Chitosan-Derivat-Harz, und einem Harz auf Phenolbasis, und zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Chromsäure und einem Chrom-(III)-Salz, und zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallsalz eines Fluorids und einem nicht-Metallsalz eines Fluorids.

Bei der oben beschriebenen chemischen Konversionsdeckschicht ist die Chromadhäsionsmenge (je Oberfläche) bevorzugt auf 0,1 mg/m² bis 50 mg/m² eingestellt, besonders bevorzugt 2 mg/m² bis 20 mg/m².
Diese Oberflächenbehandlung ist die gleiche wie bei der Wärmeübertragungsschicht 22 des Innenkernschichtstoffmaterials 21, welches später beschrieben wird.
Zweckmäßig kann als Thermofusionsschicht eine Harzfolie verwendet werden. Als Harzfolie der Thermofusionsschicht 13 werden konkret eine Harzfolie mit einer hohen Schmelzbarkeit, wie etwa ein Harz auf Polyolefin-Basis (beispielsweise ein ungestrecktes Polypropylen), oder ein modifiziertes Harz dieser, ein Harz auf Polyesterbasis, wie beispielsweise ein Harz auf Fluorbasis und ein PET-Harz und ein Vinyl-Chlorid-Harz bevorzugt verwendet.
Als Thermofusionsschicht 13 kann eine Thermofusionsschicht mit einer Dicke von 20 µm bis 5.000 µm, besonders bevorzugt 20 µm bis 1.000 µm verwendet werden.
Es wird angemerkt, dass die Deckschicht 14 nicht immer notwendig ist. Durch Laminieren der Deckschicht 14 ist es jedoch möglich, der metallischen Wärmeübertragungsschicht 12 des Wärmetauschers Wirkungen als Schutzschicht zu verleihen, beispielsweise korrosionsbeständige Prävention, Verhindern von Leckage (Beschädigung) aufgrund von Innendruck und Außendruck. Ferner ist es durch Verwenden eines Isolierharzes für die Deckschicht 14 möglich, einer Vorrichtung als Wärmeaustauschziel eine Isolationswirkung zu verleihen, wie beispielsweise das Verhindern eines Kurzschlusses und einer Leckage. Andererseits ist es mithilfe der Verwendung eines leitfähigen Harzes für die Deckschicht 14 möglich, der Vorrichtung als Wärmeaustauschziel eine antistatische Wirkung zu verleihen. Als Deckschicht 14 kann zweckmäßig eine Harzfolie ähnlich der Thermofusionsschicht 13 verwendet werden.
Bei dieser Ausführungsform kann die Deckschicht 14 gleich der oben beschriebenen Thermofusionsschicht 13 sein oder sich von dieser unterscheiden. Es wird angemerkt, dass unter Berücksichtigung dessen, dass das Außengehäusematerial 1 und das Innenkernmaterial 2 thermisch verbunden sind, es bevorzugt ist, die Deckschicht 14 zu verwenden, deren Schmelzpunkt höher ist als jener der Thermofusionsschicht 13. Insbesondere ist es besonders bevorzugt, ein Harz mit einem Schmelzpunkt zu verwenden, der um 10°C oder mehr höher ist als jener der Thermofusionsschicht.
Ferner wird angemerkt, dass die Dicke der Deckschicht 14 nicht konkret beschränkt ist, sondern bevorzugt auf die gleiche oder eine kleinere Dicke eingestellt wird als die oben beschriebene Thermofusionsschicht 13.
Bei dieser Ausführungsform wird das Außengehäuseschichtstoffmaterial 11 durch Bonden einer Harzfolie für die Thermofusionsschicht auf eine Oberfläche (Innenoberfläche) einer Metallschicht für die Wärmeübertragungsschicht 12 durch einen Haftvermittler und Bonden einer Harzfolie für die Deckschicht 4 auf die andere Oberfläche (Außenoberfläche) der Metallschicht für die Wärmeübertragungsschicht 12 durch einen Haftvermittler hergestellt. Das Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 kann mithilfe eines bekannten Laminierungsverfahrens hergestellt werden.
Es wird ferner angemerkt, dass bei dem Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 dieser Ausführungsform der Haftvermittler zum Bonden der Schichten 12, 13 und 14 nicht spezifisch beschränkt ist, sondern zweckmäßig ein Haftvermittler auf Urethanbasis verwendet werden kann.
Bei dieser Ausführungsform ist jedes Verbindungsrohr 31, 41 aus einem integral angeformten Teil aus Hartkunststoff gebildet. Unter Berücksichtigung des Wärmeschmelzvermögens bzw. der Fähigkeit zum Anschmelzen an das Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 wird das Verbindungsrohr 31, 41 bevorzugt unter Verwendung eines Harzes hergestellt, das von derselben Art ist wie die Thermofusionsschicht 13 des Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11.
Das Innenkernmaterial 2 ist hingegen gebildet aus einem Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 als Schichtstoffmaterial, wie etwa einer Schichtstofffolie, auf die gleiche Weise wie das Außengehäusematerial 1. Dieses Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 ist gebildet aus einer Wärmeübertragungsschicht 22 aus Metall und Thermofusionsschichten 23 aus Harz, die auf beide Oberflächen der Wärmeübertragungsschicht 22 laminiert sind.
Bei dieser Ausführungsform kann es sich bei der Wärmeübertragungsschicht 22 des Innenkernmaterials 21 bevorzugt um die gleiche handeln wie die oben beschriebene Wärmeübertragungsschicht 12 des Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11. Bei dieser Ausführungsform kann die Wärmeübertragungsschicht 22 des Innenkern-Schichtstoffmaterials 21 die gleiche sein wie die Wärmeübertragungsschicht 12 des Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11 oder sich von dieser unterscheiden.
Die Thermofusionsschicht 23 des Innenkern-Schichtstoffmaterials 21 kann bevorzugt die gleiche sein wie die Thermofusionsschicht 23 des Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11. Bei dieser Ausführungsform sind unter Berücksichtigung der Wärmeverbindbarkeit die Thermofusionsschicht 23 des Innenkern-Schichtstoffmaterials 21 und die Thermofusionsschicht 13 des Außengehäusematerials bevorzugt die gleiche Art von Material.
Bei dieser Ausführungsform wird das InnenkernMaterial 21 hergestellt durch Bonden einer Harzfolie für die Thermofusionsschicht 23 an beiden Oberflächen einer Metallschicht für die Wärmeübertragungsschicht 22 mit einem Haftvermittler. Das Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 kann mithilfe eines bekannten Laminierungsverfahrens hergestellt werden.
Es wird ferner angemerkt, dass bei dem Innenkernmaterial 21 dieser Ausführungsform der Haftvermittler zum Bonden der Schichten 22, 23 und 23 nicht spezifisch beschränkt ist, sondern zweckmäßig auch ein Haftvermittler auf Polyurethanbasis verwendet werden kann.
Bei dieser Ausführungsform wird, wie in 3A gezeigt, das Innenkern-Schichtstoffmaterial einem Korrugationsprozess bzw. Riffelprozess unterzogen, um in die Form einer Riffelplatte bzw. gewellten Platte gebildet zu werden, und ist als Innenkernmaterial 2 eingerichtet. Der Abschnitt des geriffelten Innenkernmaterials 2, das hin zu einer Oberflächenseite (Unterseite) vorsteht (eingedrückt ist), ist als konkaver Abschnitt 25 ausgestaltet und ein Abschnitt des welligen Innenmaterials, das hin zu der anderen Oberfläche (Oberseite) vorsteht, ist als konvexer Abschnitt 26 ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform wird der Riffelprozess mithilfe eines Paars von Riffelwalzen 5 durchgeführt, wie in 4 gezeigt ist. Jede Riffelwalze 5 ist mit einem konkaven Abschnitt 55 und einem konvexen Abschnitt 56 versehen, die abwechselnd in Drehrichtung an der Außenumfangsfläche der Riffelwalze 5 angeordnet sind. Jeder konkave Abschnitt 55 von einer der Riffelwalzen 5 entspricht bzw. passt zu jedem konvexen Abschnitt 56 der anderen der Riffelwalzen 5. Jeder konvexe Abschnitt 56 einer der Riffelwalzen 5 entspricht bzw. passt zu jedem konkaven Abschnitt 55 der anderen der Riffelwalzen 5. Das Paar von Riffelwalzen 5 ist derart eingerichtet, dass die jeweiligen konkaven und konvexen Abschnitte 55 und 56 in Wirkverbindung sind.
Dann gelangt das Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 durch Drehung des Paars von Riffelwalzen 5 in einem Zustand, bei dem das Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 zwischen dem Paar von Riffelwalzen 5 eingezwängt ist, durch das Paar von Riffelwalzen 5, um in eine Riffelblech-Form umgeformt zu werden. Ferner wird das geriffelte bzw. gewellte Innenkernmaterial 21 durch ein Schermesser (Scherschneidklinge) 51, die an der stromabwärtigen Site der Riffelwalzen 5 angeordnet ist, in eine vorgegebene Länge geschnitten bzw. gelängt. Somit wird das Innenkernmaterial 2 hergestellt.
Wie oben beschrieben ist das wie oben beschriebene ausgestaltete Innenkernmaterial im Inneren des Außengehäusematerials 1 beherbergt. Die Thermofusionsschicht 23 an der Unterseite des konkaven Abschnitts 55 des Innenkernmaterials 2 ist durch Thermofusion integral an der Thermofusionsschicht 13 des unteren Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11 des Außengehäusematerials 1 befestigt. Während die Thermofusionsschicht 23 an der Oberseite des konvexen Abschnitts 26 des Innenkernmaterials 2 integral mittels Thermofusion an die Thermofusionsschicht 13 des oberen Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11 des Außengehäusematerials 1 angefügt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Wellenrichtung des gewellten Innenkernschichtmaterials 21 entsprechend der linken und rechten Richtung des Wärmetauschers angeordnet (linke und rechte Richtung in 1A).
Bei dieser Ausführungsform ist das Innenkernmaterial 2 in einer gewellten Form gebildet, um konkave und konvexe Abschnitte 25 und 26 auszubilden, die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung können, wie in 3B gezeigt, eine Vielzahl konkaver Abschnitte 25 und eine Vielzahl konvexer Abschnitte 26 verstreut gebildet werden, durch Prägen eines versetzten Musters oder dergleichen derart, dass der konkave Abschnitt 25 und der konvexe Abschnitt 26 abwechselnd in der Richtung von vorne nach hinten und der Richtung von rechts nach links in dem Innenkernmaterial 2 angeordnet sind.
Dieses Prägen kann mithilfe eines Paars von Prägewalzen erfolgen. Beispielsweise kann als Prägewalze eine Prägewalze verwendet werden, die derart gebildet ist, dass ein konkaver Abschnitt und ein konvexer Abschnitt abwechselnd in Drehrichtung und in Axialrichtung an der Außenoberfläche angeordnet sind. Ferner ist ein Paar von Prägewalzen derart angeordnet, dass die jeweiligen konkaven und konvexen Abschnitte miteinander in Wirkverbindung stehen, in einem Zustand, bei dem jeder konkave Abschnitt von einer des Paars von Prägewalzen jedem konvexen Abschnitt der anderen des Paars von Prägewalzen entspricht, und jeder konvexe Abschnitt der einen des Paars von Prägewalzen jedem konkaven Abschnitt der anderen des Paars von Prägewalzen entspricht. Dann gelangt das Innenkern-Schichtstoffmaterial 21, durch Drehung des Paars von Prägewalzen in einem Zustand, bei dem das Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 zwischen dem Paar von Prägewalzen eingezwängt ist, durch das Paar von Prägewalzen, um in eine Wellblechform umgeformt zu werden. Dabei kann das wie in 3B gezeigte Innenkernmaterial 2, bei dem die konkaven Abschnitte 25 und die konvexen Abschnitte 26 in dem versetzen Muster verteilt gebildet sind, oder dergleichen hergestellt werden.
Es wird angemerkt, dass bei der vorliegenden Erfindung die Form des konkaven Abschnitts 25 und die Form des konvexen Abschnitts 26 nicht spezifisch beschränkt sind. Sowohl der konkave Abschnitt 25 als auch der konvexe Abschnitt 26 können in einer Kreisform, Ellipsenform oder Ovalform gebildet sein, oder können in einer Polygonalform, beispielsweise einem Dreieck, einem Viereck und einem Fünfeck gebildet sein, oder können in einer unregelmäßigen Form gebildet sein. Sie können ferner in einer aus den vorgenannten Formen kombinierten Form gebildet sein, beispielsweise einem Diamantmuster, einem Seidenmuster, einem Gewebemuster, einem Wasserballmuster, einem Rautenmuster und einem Strichmuster.
Es wird ferner angemerkt, dass das Anordnungsmuster der Vielzahl konkaver und konvexer Abschnitte nicht spezifisch beschränkt ist, und dass sie in beliebiger Weise angeordnet sein können. Es wird ebenfalls angemerkt, dass die Anordnung nicht unbedingt regelmäßig sein muss, und dass eine Vielzahl konkaver und konvexer Abschnitte zufällig angeordnet sein kann.
Ferner ist bei dieser Ausführungsform das Innenkernmaterial 2 durch einen Korrugationsprozess in Form einer gewellten Platte gebildet, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Innenkernmaterial durch einen Faltprozess in eine gewellte Form gebildet werden.
Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, die Tiefe des konkaven Abschnitts 25 oder die Höhe des konvexen Abschnitts 26 des Innenkernmaterials 2 auf 0,1 mm bis 50 mm einzustellen. Das bedeutet, dass durch Anpassen der Tiefe oder der Höhe der konkaven und konvexen Abschnitte 25 und 26 dahingehend, innerhalb der vorgenannten Spanne zu liegen, der im Innern des Außengehäusematerials 1 gebildete Kältemittelpfad sicher ausgebildet werden kann, und günstige Strömungseigenschaften erhalten werden können.
Bei dieser Ausführungsform bezeichnet die Tiefe des konkaven Abschnitts 25 des Innenkernmaterials 2 eine Tiefe von der mittleren Position zur tiefsten Position in Dickenrichtung (Richtung oben/unten) des Innenkernmaterials 2, und die Höhe des konvexen Abschnitts 26 bezeichnet eine Höhe von der mittleren Position zum oberen Abschnitt des Innenkernmaterials 2 in der Dickenrichtung (Richtung oben/unten). Die Abmessung, die durch Addieren der Tiefe des konkaven Abschnitts 25 und der Höhe des konvexen Abschnitts 26 erhalten wird, entspricht der Dickenabmessung des Innenkernmaterials 2.
Als nächstes wird das Herstellungsverfahren des Wärmetauschers dieser Ausführungsform beschrieben.
Wie in 5A gezeigt, ist im mittleren Bereich von einem Außengehäuse-Schichtstoff (dem unteren Gehäuseschichtstoff) 11 bis auf den Außenumfangskantenabschnitt desselben ein Innenkernmaterial 2 angeordnet, bei dem es sich um ein Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 handelt, bei dem durch eine Wellenformbearbeitung konkave und konvexe Abschnitte 25 und 26 gebildet wurden. Ferner sind am vorderen Endkantenabschnitt und dem hinteren Endkantenabschnitt des Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11 des Außenumfangskantenabschnitts davon Verbindungsrohre 31 angeordnet.
Im Anschluss daran wird, wie in den 5C und 5D gezeigt, das obere Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 an dem unteren Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 angeordnet, so dass die Oberseite des Innenkernmaterials 2 und der obere Außenumfang von jedem der Verbindungsrohre 31 und 41 bedeckt werden. Somit werden die Thermofusionsschichten 13 der oberen und unteren Gehäuse-Schichtmaterialien 11 an dem Außenumfangskantenabschnitt davon gestapelt angeordnet.
Als nächstes werden, wie in 5E gezeigt, die Außenumfangskantenabschnitte der zwei gestapelten Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien 11 erwärmt und dabei sandwichartig von einem Paar oberer und unterer Heißsiegelungsmatrizen 6 umgeben. Hierdurch werden die Thermofusionsschichten 13 der Außenumfangskantenabschnitte des oberen und unteren Gehäuse-Schichtstoffmaterials 11 integral durch Thermofusion (Heißsiegeln) zusammengefügt. Zur selben Zeit werden die Außenumfänge des oberen Seitenabschnitts und die Außenumfänge des unteren Seitenabschnitts der Verbindungsrohre 31 und 41 durch Thermofusion (Heißsiegeln) an die Thermofusionsschichten 13 der Außenumfangskantenabschnitte der oberen und unteren Gehäuse-Schichtstoffmaterialien 11 integral angefügt. Wie oben beschrieben, werden die Außenumfangskantenabschnitte der oberen und unteren Gehäuse-Schichtstoffmaterialien 11 in einem luftdichten oder wasserdichten Zustand versiegelt, in einem Zustand, bei dem ein Teil eines jeden Verbindungsrohrs 31, 41 herausgezogen wird. In 5F ist der schmelzgeklebte Bereich zum besseren Verständnis mit diagonalen Linien schraffiert (das gleiche gilt für 5H).
Im Anschluss wird, wie in 5E gezeigt, der Zwischenbereich des Außengehäusematerials 1 erhitzt, dessen Außenumfangskantenabschnitt schmelzgeklebt ist, und dabei von einem Paar oberer und unterer Heizplatten 7 sandwichartig umgeben. Dabei werden die Thermofusionsschicht 23 des konkaven Abschnitts 25 des Innenkernmaterials 2 und die Thermofusionsschicht 13 des unteren Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11 schmelzverklebt (heißgesiegelt) und integral aneinandergefügt. Zur gleichen Zeit werden die Thermofusionsschicht 23 der Oberseite des konvexen Abschnitts 26 des Innenkernmaterials 2 und die Thermofusionsschicht 13 des oberen Außengehäuse-Schichtstoffmaterials 11 schmelzverklebt (heißgesiegelt) und integral aneinandergefügt.
Nachdem dem Schmelzkleben der konkaven 25 und konvexen Abschnitte 26 des Innenkernmaterials 2 an das Außengehäusematerial 1, wie durch die eingeklammerten Symbole in 5 angezeigt, wird das Außengehäusematerial 1 gekühlt, während es von einem Paar oberer und unterer Kühlplatten 8 sandwichartig umgeben wird. Dadurch wird der Wärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform hergestellt.
Als nächstes wird ein konkretes Beispiel des Wärmetauschers beschrieben, der gemäß dieser Ausführungsform hergestellt wurde.
Zunächst wurde als Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 ein Schichtstoffmaterial vorgeschlagen, bei dem eine aus PET (Polyethylenterephtalat) hergestellte Harzfolie (Deckschicht 14) mit einer Dicke von 12 µm an die Oberseite einer 100 µm dicken Aluminiumfolie (Wärmeübertragungsschicht 12) mithilfe eines Haftvermittlers auf Basis eines Zwei-Komponenten-Urethans angeklebt wurde, und es wurde eine 40 µm dicker LLDPE (lineares Polyethylen niedriger Dichte)-Harzfolie (Thermofusionsschicht 13) an die Unterseite der Wärmeübertragungsschicht 12 mithilfe eines Haftvermittlers auf Basis eines Zwei-Komponenten-Urethans geklebt.
Ferner wurde als Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 ein Schichtstoffmaterial hergestellt, bei dem eine 40 µm dicke LLDPE (lineares Polyethylen niedriger Dichte)-Harzfolie (Thermofusionsschicht 23) mithilfe eines Haftvermittlers auf Basis eines Zwei-Komponenten Urethans sowohl an die Unterseite als auch die Oberseite einer 100 µm dicken Aluminiumfolie (Wärmeübertragungsschicht 22) geklebt wurde.
Ferner wurden Verbindungsrohre 31 und 41, die aus einem integral angeformten Artikel aus Polyethylenharz gebildet sind, für den Kältemitteleinlass 3 und den Kältemittelauslass 4 hergestellt.
Als nächstes wurde ein große Anzahl konkaver und konvexer Abschnitte 25, 26 unter Verwendung von Prägewalzen an dem Innenkern-Schichtstoffmaterial gebildet.
Ferner wurden das Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 und das Innengehäuse-Schichtstoffmaterial 21 auf eine vorgegebene Größe geschnitten. Danach wurde, wie in den 5A bis 5H beschrieben, das Innenkern-Schichtstoffmaterial 21 und die beiden Verbindungsrohre 31 und 41 sandwichartig von den zwei Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien 11 umgeben, und die benötigen Abschnitte dieser wurden schmelzgeklebt. Dadurch wurde ein Wärmetauscher gemäß der vorgenannten Ausführungsform hergestellt.
Ferner wurde ein Wärmetauscher gemäß der vorgenannten Ausführungsform auf die gleiche Weise wie oben beschrieben hergestellt, bis auf die Tatsache, dass an dem Innenkernmaterial 21 gewellte konkave und konvexe Abschnitte 25 und 26 unter Verwendung von Riffelwalzen gebildet wurden.
Somit wurden, wie oben beschrieben, zwei Arten von Wärmetauschern gebildet, als ein Wärmetauscher, bei dem das Innenkernmaterial 2 geprägt wurde, sowie ein Wärmetauscher, bei dem das Innenkernmaterial 2 einem Korrugationsprozess unterzogen wurde.
Der wie oben ausgestaltete Wärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform ist in eine Elektronikausrüstung integriert, wie beispielsweise ein Smartphone oder Computer, um als Kühlvorrichtung zum Absorbieren von Wärme verwendet zu werden, die von elektronischen Bauteilen erzeugt wurde, beispielsweise einer CPU der Elektronikausrüstung. Das bedeutet, dass ein Kältemittel, zum Beispiel Wasser, und ein Frostschutzmittel, aus dem Verbindungsrohr 31 auf der Seite des Kältemitteleinlasses 3 in das Außengehäusematerial 1 strömt, und das Kühlmittel durch das Außengehäusematerial 1 aus dem Verbindungsrohr 41 auf der Seite des Kühlmittelauslasses 4 hinausströmt. Somit findet eine Wärmeaustausch zwischen dem in dem Außengehäusematerial 1 strömenden Kältemittel und den um die Außenoberfläche der Außengehäusematerials 1 angeordneten Elektronikbauteilen statt, so dass die von den Elektronikbauteilen erzeugte Wärme absorbiert wird, um die Elektronikbauteile zu kühlen.
Gemäß dem Wärmetauscher der wie oben beschrieben ausgestalteten Ausführungsform ist es möglich, den Wärmetauscher auf einfache Weise lediglich durch geeignetes Schmelzkleben der Schichtstoffmaterialien 11 und 21, bei denen die Thermofusionsschichten 13 und 23 auf die Wärmeübertragungsschichten 12 und 22 laminiert werden, herzustellen. Daher kann verglichen mit einem herkömmlichen Wärmetauscher aus Metall, der durch hochkomplexes und problembehaftetes Bonden, wie etwa Löten hergestellt wird, eine Verbesserung der Kosten und der Produktivität erreicht werden.
Ferner werden die Schichtstoffmaterialien 11 und 21 als Bestandteile des Wärmetauschers dieser Ausführungsform durch Laminieren und Bonden von Harzfolien als Thermofusionsschichten 13 und 23 und Deckschicht 14 an Metallfolien als Wärmeübertragungsschichten 12 und 22 hergestellt. Daher kann er durchgehend und effizient mittels eines wohlbekannten Laminierungsverfahrens hergestellt werden. Anders als in dem Fall, bei dem umständliche und restriktive Metallbearbeitung zum Einsatz kommt, wie etwa Kunststoffbearbeitung und Fräsen, ist es möglich, die Produktionseffizienz weiter zu verbessern und eine Kostenverringerung zu erzielen.
Ferner werden bei dieser Ausführungsform die konkaven und konvexen Abschnitte 25 und 26 an dem Innenkernmaterial 2 unter Verwendung von Riffelwalzen 5 oder Prägewalzen ausgebildet. Daher können eine Reihe von Schritten von dem Vorgang zur Herstellung des Innenkern-Schichtstoffmaterials 21 selbst für das Innenkernmaterial bis zu dem Vorgang des Ausbildens der konkaven und konvexen Abschnitte 25 und 26 kontinuierlich mittels des Rolle-zu-Rolle-Verfahrens hergestellt werden, wodurch die Verbesserung der Herstellungseffizienz und die Kostenersparnis zuverlässiger erzielt werden können.
Ferner wird, da der Wärmetauscher dieser Ausführungsform durch Bonden von dünnen Laminatfolien (Laminatmaterialien) 11 und 21 gebildet wird, auf verlässliche Weise eine ausreichende Dünnung und Gewichtsverringerung erzielt.
Ferner wird gemäß dem Wärmetauscher dieser Ausführungsform das Innenkernmaterial 2 im Innern des Außengehäusematerials 1 angeordnet, um im Innern des Außengehäusematerials 1 einen Zirkulationsraum (Strömungskanal) für Kältemittel sicherzustellen. Dies kann eine hohe Widerstandskraft gegen jedweden Druck, etwa einen Innendruck oder Außendruck, sicherstellen, und die Betriebszuverlässigkeit kann verbessert werden.
Insbesondere können Form und Größe der konkaven und konvexen Abschnitte 25 und 26 des Innenkernmaterials 2 auf einfache Weise verändert werden. Daher kann durch Verändern der Größe die Druckfestigkeit frei angepasst werden, und die Größe (Zirkulationsmenge) des Strömungskanal-Querschnitts des Kältemittels kann beliebig angepasst werden. Daher kann die Leistung des Wärmeaustauschs auf einfache Weise verbessert werden, beispielsweise durch Erhöhen der Durchflussmenge des Kältemittels.
Ferner wird der Wärmetauscher dieser Ausführungsform von dem Außengehäusematerial 1 und dem Innenkernmaterial 2 gebildet, bei denen es sich um Schichtstoffmaterialien 11, 21 handelt. Daher können Form und Größe des Wärmetauschers auf einfache Weise verändert werden, und wie oben beschrieben können auch die Dicke, die Festigkeit und die Wärmetauschleistung verändert werden. Aus diesen Gründen kann er auf einfache Weise dahingehend eingerichtet werden, eine geeignete Ausgestaltung gemäß der Montageposition des Wärmetauschers etc. zu besitzen, was den gestalterischen Freiheitsgrad und auch die Vielseitigkeit verbessern kann.
Darüber hinaus können bei dieser Ausführungsform in Fällen, bei denen die Thermofusionsschicht 13 des Außengehäusematerials 1 und die Thermofusionsschicht 23 des Innenkernmaterials 2, die damit schmelzverklebt werden soll, aus dem selben Harz hergestellt sind, das Außengehäusematerial 1 und die Thermofusionsschicht 23 sicherer integral zusammengefügt werden, was wiederum die Festigkeit gegen den Innendruck verbessern und ferner die Betriebszuverlässigkeit verbessern kann.
Darüber hinaus können bei dieser Ausführungsform in Fällen, bei denen die Thermofusionsschicht 13 des Außengehäusematerials 1 und die Verbindungsrohre 31 und 41 des Kältemitteleinlasses 3 und des Kältemittelauslasses 4 aus der gleichen Art Harz hergestellt sind, die Außenumfangsflächen der Verbindungsrohre 31 und 41 zuverlässiger integral an die Innenumfangsfläche des Außengehäusematerials 1 angefügt werden. Im Ergebnis können die Verbindungsrohre 31 und 41 durch das Außengehäusematerial 1 in hermetisch verschlossenen oder flüssigkeitsdicht-verschlossenen Zustand montiert werden, und ein Austritt von Flüssigkeit oder dergleichen kann zuverlässig verhindert werden, was zu einer höheren Betriebszuverlässigkeit führt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgte die Beschreibung durch Veranschaulichung eines Wärmetauschers, der als Kühler (Kühlvorrichtung) durch Zirkulieren eines Wärmeübertragungsmediums (Kältemittel) zum Kühlen verwendet wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Wärmetauscher als Heizung (Heizvorrichtung) oder Wärmeerzeuger (Wärmeerzeugungsvorrichtung) verwendet werden, indem ein Erwärmungsmedium (Wärmemedium) zum Erwärmen des Inneren desselben eingesetzt wird.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform erfolgte die Beschreibung durch Veranschaulichen des Falls, bei dem das Außengehäusematerial 1 durch Aufeinanderstapeln von zwei Außengehäuse-Schichtstoffen 1 und Heißsiegeln des Außenumfangskantenabschnitts desselben gebildet wurde. Bei der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, das Außengehäusematerial 1 durch ein Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 zu bilden. Beispielsweise kann ein Sack-artiges Außengehäuse durch Falten eines Außengehäuse-Schichtstoffmaterial 11 auf die Hälfte und Heißsiegeln der anderen drei Seiten mit Ausnahme der gebogenen Seite gebildet werden.
Ferner kann bei der vorliegenden Erfindung das Außengehäusematerial 1 zuvor dahingehend weiterverarbeitet werden, um das Innenkernmaterial 2 durch Tiefziehen oder dergleichen aufzunehmen.
Ferner erfolgte bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Beschreibung durch Veranschaulichen eines Falls, bei dem die Deckschicht als Außengehäusematerial an der Außenoberflächenseite (der anderen Oberflächenseite) der Wärmeübertragungsschicht vorgesehen ist, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann als Außengehäusematerial ein Außengehäusematerial ohne Deckschicht auf der Außenoberflächenseite der Wärmeübertragungsschicht verwendet werden.
Ferner erfolgte bei dem Außengehäusematerial und dem Innenkernmaterial der oben beschriebenen Ausführungsform die Beschreibung durch Veranschaulichen des Falls, bei dem die Thermofusionsschicht auf die Wärmeübertragungsschicht laminiert wurde, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann eine weitere Schicht (Zwischenschicht) zwischen der Wärmeübertragungsschicht und der Thermofusionsschicht geschichtet werden.
Ferner sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform das Außengehäusematerial 1 und das Innenkernmaterial 2 jeweils aus einem Schichtstoffmaterial mit einem Dreilagenaufbau gefertigt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Außengehäusematerial 1 aus zwei oder vier oder mehr Schichten von Schichtstoffmaterialien gebildet sein, und das Innenkernmaterial 2 kann aus vier oder mehr Schichten von Schichtstoffmaterialien gebildet sein.
Ferner erfolgte bei der hier beschriebenen Ausführungsform die Beschreibung durch Veranschaulichen eines Falls, bei dem der Kältemitteleinlass 3 und der Kältemittelauslass 4 an dem vorderen Endabschnitt bzw. dem hinteren Endabschnitt ausgebildet sind. Die Positionen der Ausbildung des Wärmemediumeinlasses (Kältemitteleinlass) und des Wärmemediumauslasses (Kältemittelauslass) sind jedoch nicht beschränkt und können an beliebigen Positionen gebildet sein.
Die vorliegende Erfindung umfasst den Fall, in dem nur konkave Abschnitte oder nur konvexe Abschnitte an dem Innenkernmaterial 2 ausgebildet sind. Beispielsweise dient in dem Innenkernmaterial, in dem nur konkave Abschnitte ausgebildet sind, der flache Abschnitt auch als konvexer Abschnitt. Bei dem Innenkernmaterial, in dem nur konvexe Abschnitte gebildet sind, dient der flache Abschnitt auch als konkaver Abschnitt.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-122661 , eingereicht am 28. Juni 2018, deren gesamter Offenbarungsgehalt vollständig durch Bezugnahme in die vorliegende Schrift aufgenommen ist.
Es wird angemerkt, dass die Begriffe und Ausdrücke, die in der vorliegenden Schrift verwendet werden, der Erläuterung dienen und nicht als beschränkend ausgelegt werden sollen, keine Entsprechungen von vorliegend gezeigten und erwähnten Merkmalen beseitigen, und verschiedene Modifikationen zulassen, die zum Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gehören.
Industrielle Anwendbarkeit
Der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung kann als Kühler (Kühlvorrichtung) verwendet werden für Maßnahmen gegen die Wärmeerzeugung im Bereich um eine CPU oder eine Batterie von Smartphones oder Computern, für Maßnahmen gegen Wärmeerzeugung um einen LCD-Fernseher, und Maßnahmen gegen Wärmeerzeugung um ein Strommodul oder eine Batterie eines Kraftfahrzeugs. Zusätzlich zu den obenstehenden Ausführungen kann der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung auch als Heizeinrichtung (Heizvorrichtung) für eine Fußbodenbeheizung und das Entfernen von Schnee verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1:: Außengehäusematerial
11:: Außengehäuse-Schichtstoffmaterial
12:: Wärmeübertragungsschicht
13:: Thermofusionsschicht
2:: Innenkernmaterial
21:: Innenkern-Schichtstoffmaterial
22:: Wärmeübertragungsschicht
23:: Thermofusionsschicht
25:: konkaver Abschnitt
26:: konvexer Abschnitt
3:: Kältemitteleinlass
31:: Verbindungsrohr
4:: Kältemittelauslass
41:: Verbindungsrohr
5:: Riffelwalze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201559693 [0006]
JP 2015141002 [0006]
JP 2016189415 [0006]
JP 2018122661 [0093]

Claims

Wärmetauscher, aufweisend: ein sackartiges Außengehäusematerial, das mit einem Wärmemedium-Einlass und einem Wärmemedium-Auslass versehen ist, wobei ein Wärmemedium über den Wärmemedium-Einlass in einen Innenraum des Außengehäusematerials strömt, durch den Innenraum strömt, und über den Wärmemedium-Auslass aus dem Außengehäusematerial strömt; und ein Innenkernmaterial, das in dem Innenraum des Außengehäusematerials angeordnet ist, wobei das Außengehäusematerial durch ein Außengehäuseschichtstoffmaterial gebildet wird, das eine Wärmeübertragungsschicht aus Metall und eine Thermofusionsschicht aus Harz aufweist, die an einer Oberflächenseite der Wärmeübertragungsschicht vorgesehen ist, und die Außengehäuseschichtstoffmaterialien aufeinander gestapelt sind und die Thermofusionsschichten der Außengehäuseschichtstoffmaterialien entlang eines Umfangskantenabschnitts des Außengehäuseschichtstoffmaterials integral aneinandergefügt sind, wobei das Innenkernmaterial aus einem Innenkernschichtstoffmaterial mit einer Wärmeübertragungsschicht aus Metall und Thermofusionsschichten aus Harz gebildet ist, die an beiden Oberflächenseiten der Wärmeübertragungsschicht vorgesehen sind, und konkave und konvexe Abschnitte aufweist, und wobei die Thermofusionsschichten einer Unterseite eines konkaven Abschnitts und einer Oberseite eines konvexen Abschnitts und die Thermofusionsschichten der Außengehäusematerialien integral aneinandergefügt sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die Thermofusionsschicht des Außengehäusematerials und die Thermofusionsschicht des Innenkernmaterials aus der gleichen Art von Harz gefertigt sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Tiefe des konkaven Abschnitts oder eine Höhe des konvexen Abschnitts auf 0,1 mm bis 50 mm eingestellt ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend Verbindungsrohre, wobei eines der Verbindungsrohre an dem Wärmemediumeinlass und das andere der Verbindungsrohre an dem Wärmemediumauslass vorgesehen ist, und die Verbindungsrohre eingerichtet sind, es dem Wärmemedium zu ermöglichen, über die Verbindungsrohre in das Außengehäusematerial einzuströmen und aus diesem auszuströmen.
Wärmetauscher nach Anspruch 4, wobei jedes der Verbindungsrohre mit einer Thermofusionsschicht aus Harz an einer Außenumfangsfläche von jedem der Verbindungsrohre versehen ist, wobei die Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien über die Verbindungsrohre aufeinandergestapelt sind, Thermofusionsschichten der Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien integral an die Thermofusionsschichten der Verbindungsrohre angefügt sind, und die Verbindungsrohre in abgedichtetem Zustand an dem Außengehäusematerial angebracht sind, und wobei die Thermofusionsschicht der Außengehäuse-Schichtstoffmaterialien und die Thermofusionsschicht von jedem der Verbindungsrohre aus der gleichen Art Harz hergestellt sind.
Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die konkaven und konvexen Abschnitte des Innenkernmaterials durch einen Prägeprozess oder einen Riffelprozess hergestellt werden.
Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach Anspruch 6, wobei die konkaven und konvexen Abschnitte an dem Innenkernmaterial mittels Durchführen des Innenkernschichtstoffmaterials zwischen einem Paar von Prägewalzen oder einem Paar von Riffelwalzen unter Zwischenschaltung des Innenkernschichtstoffmaterials zwischen dem Paar von Prägewalzen oder dem Paar von Riffelwalzen gebildet werden.
Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die konkaven und konvexen Abschnitte des Innenkernmaterials durch einen Faltprozess hergestellt werden.