JP2005150501A - 流路構成体 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体の流通経路を構成するに際して、可撓性を有することにより取り回しや位置合わせが容易であるとともに、製造時の流路構成作業をきわめて容易に行うことができ、また、充分な可撓性を備えながら、流体の密閉性を確保することが可能な流路構成体を提供する。
【解決手段】 本発明に係る流路構成体１５０は、流体を流入若しくは流出させるためのポート部１５１，１５５，１５６，１５８を少なくとも２つ備え、ポート部間を連通させる流路１５２，１５４，１５７を有し、流路の少なくとも一部が可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材の接着領域により限定された非接着領域により構成されてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は流路構成体に係り、特に、パーソナルコンピュータなどの電子機器の発熱部を流体により冷却する場合に好適な流路構成体の構成に関する。

近年、パーソナルコンピュータの性能は著しく向上し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の処理速度も急激に向上してきているため、ＣＰＵチップなどからの発熱量も増大し、その冷却方法が問題となっている。従来の一般的な冷却方法は、フィンなどを備えた放熱板にＣＰＵチップなどの発熱部を固定し、この放熱板にファンなどで気流を送ることによって強制的に空冷を行うものである。しかしながら、このような空冷方式では、冷却能力を高めようとすると空冷ファンの騒音が大きくなるという問題点があり、また、小型化されたコンピュータの筐体内には冷却用の通気スペースを充分に確保できないので、充分な冷却効率を得ることができないという問題点もある。

そこで、ＣＰＵチップなどの発熱部に冷却ジャケットを接触させ、この冷却ジャケット内に液体を供給して循環させ、液体の循環経路内に液体を推進させるポンプと、ラジエター構造を有する放熱部とを設けるといった液冷方式が検討されている（例えば、以下の特許文献１参照）。
特開２００２−９９３５６号公報

しかしながら、上記従来の液冷方式の冷却システムにおいては、例えば、冷却ジャケット、放熱部、ポンプ、リザーブタンクなどを金属や合成樹脂製のチューブで接続するようにしているので、チューブやこれを接続するための継手などが数多く必要になるため、部品点数が多くなるとともに、組立時の接続作業が煩雑であり、製造に手間がかかるという問題点がある。

また、合成樹脂製の可撓性を有するチューブ自体は一般にガスバリア性を備えていないので、チューブ若しくはこれと各部品の接続部分ではクーラントが外部に揮発してしまうことを完全に防止することはできないため、時間の経過に従ってクーラント量が減少することが予想される。したがって、このようなクーラントの揮発量やクーラントの膨張・収縮の度合を勘案してリザーブタンクなどの二次室を設け、しかもその容量を充分に確保しなければならないので、システムを小型化することが難しいという問題点もある。一方、上述のクーラントの揮発を防止するために金属製のパイプを用いることも考えられるが、この場合には、パイプを適宜に折り曲げることが困難であるので、配管の取り回し作業や位置合わせ作業が難しくなるという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、流体の流通経路を構成するに際して、可撓性を有することにより取り回しや位置合わせが容易であるとともに、製造時の流路構成作業をきわめて容易に行うことができる流路構成体を提供することにある。また、充分な可撓性を備えながら、流体（液体）の温度変化による体積変動を吸収し、流体の密閉性を確保することが可能な流路構成体を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明は、可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材の一部を接着して接着領域を設け、他の一部を接着されていない非接着領域として残し、この非接着領域によって流路を構成した流路構成体である。流路の少なくとも一部は、上記の接着領域によって限定された非接着領域により構成されている。ここで、流路構成体は、２枚以上の可撓性フィルムが相互に一部接着されてなるものであってもよく、１枚の可撓性フィルムを折り曲げるなどして一部を接着してなるものであってもよく、或いは、可撓性フィルムと他の部材とを一部接着してなるものであっても構わない。

具体的には、本発明に係る第１の流路構成体は、流体を流入若しくは流出させるためのポート部を少なくとも２つ備え、該ポート部間を連通させる流路を有し、該流路の少なくとも一部が可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材の接着領域により限定された非接着領域により構成されてなることを特徴とする。

これによれば、ポート間を連通させる流路が構成され、この流路の少なくとも一部が可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材の接着領域により限定された非接着領域により構成されていることにより、適宜の形状及び構造の流路をきわめて容易に構成できる。特に、可撓性フィルム同士の接着領域により限定された非接着領域により構成されることで、充分な可撓性を確保することができるため、取り回しや位置合わせを容易に行うことができる。また、可撓性フィルム同士の接着領域を設けることで、或いは、可撓性フィルムと他の部材の接着領域を設けることで、当該接着領域の剛性を或る程度高くすることができるため、予めシステムに適合した流路形状を構成しておくことにより、適度な流路形状の保持が可能になるので、流路構成作業を容易に行うことが可能になる。さらに、可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材の間の接着領域と非接着領域とを適宜に設計するだけで、きわめて容易かつ自由に流路形状を形成できる。

また、本発明に係る第２の流路構成体は、流体を流入若しくは流出させるためのポート部を少なくとも２つ備え、該ポート部間を連通させる流路を有し、該流路全体が可撓性フィルム同士の接着領域により限定された非接着領域により一体に構成されていることを特徴とする。

これによれば、上記効果に加えて、実質的に可撓性フィルムのみで流路を構成することができることから製造がさらに容易になり、可撓性もさらに高めることができるとともに、流路の密閉性も高めることができる。

上記２つの発明のより具体的な構成としては、２枚の可撓性フィルムを部分的に相互に接着して一体化し、一対の接着領域に両側が挟まれてなる非接着領域により流路が構成されるように構成してもよく、或いはまた、１枚の可撓性フィルムを折り曲げてから部分的に接着して折りたたみ状態を保持し、一対の接着領域により両側が挟まれてなる非接着領域、或いは、折り曲げ部分と接着領域とに両側が挟まれてなる非接着領域により流路が構成されるようにしてもよい。また、可撓性フィルムと一部接着される他の部材とは、合成樹脂や金属などの板材、ブロック材など任意の部材でよく、また、後述する受熱部や放熱部などの各構成部やフレームや筐体などであっても構わない。

また、上記発明において「接着」とは、接着剤を用いて接着された場合に限らず、結果的に可撓性フィルム同士が密着固定された状態を広く包含する。特に、可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材とを直接に溶着（融着）することが好ましい。

本発明において、複数の前記流路若しくは分岐を有する前記流路が前記可撓性フィルムにより一体に構成されていることが好ましい。複数の流路が可撓性フィルムによって一体に構成されていることにより、複数の配管を別々に接続したり、或いは、複数の配管を束ねたりする必要がなくなり、何ら特別な作業を要することなく複数の流路を一括して配置することが可能になる。また、分岐を有する流路が可撓性フィルムによって一体に構成されていることにより、複雑な配管接続作業や継手部品も不要になるため、製造コストの低減及び配管系のコンパクト化を図ることができる。

本発明において、前記可撓性フィルムは、金属層と樹脂層の積層体で構成されるラミネートフィルムであることが好ましい。上記の可撓性フィルムを、金属層と樹脂層の積層体で構成されるラミネートフィルムとしたことにより、流体密閉性やガスバリア性（水蒸気バリア性）を高めつつ、充分な可撓性を確保することができる。このラミネートフィルムの金属層としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金などで構成されたものが挙げられ、また、箔であっても蒸着層やコーティング層などの被着層であってもよい。この金属層を設けることで、ガスバリア性を容易に確保できる。また、ラミネートフィルムの樹脂層としては、ポリオレフィン系のプラスチック、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどで構成されたものが挙げられる。この種のラミネートフィルムとしては、金属層の表裏両面が２層の樹脂層によって共に覆われている構造であることが望ましく、また、樹脂層同士若しくは樹脂層と金属層とが相互に溶着（融着）可能となる素材で構成されていることが望ましい。このようなヒートシール性を有する樹脂としては、上記のポリオレフィン系樹脂、一部のポリエステルやナイロンなどが挙げられる。

本発明において、前記流路の途中に連通し、その傍らに広がる閉鎖された非接着領域（退避部）を有することが好ましい。これによれば、この閉鎖された非接着領域を設けることにより、この領域に流体の一部を退避させることができるため、流体の膨張や収縮に伴う体積変化を吸収することができ、流路構成体の破裂や流体漏れなどを防止することができる。また、この閉鎖された非接着領域が流路の上方に配置される姿勢で流路構成体を設置し、その流路内に液体を流通させるときには、液体中に含まれる気体、或いは、液体中から放出される気体をこの閉鎖された非接着領域内に収容し、流路中の液体から分離させた状態で留め置くことができるので、その気体による不具合の発生（例えば、熱交換効率が低下したり、ポンプ内に気体が入り込んで液体の吐出ができなくなったりするなど）を防止できる。

本発明において、前記閉鎖された非接着領域には圧縮変形により体積が減少する変形材が収容されていることが好ましい。これによれば、閉鎖された非接着領域に変形材が収容されていることにより、常時は流路を流通する流体がその閉鎖された非接着領域にはほとんど入り込まないようにして、流体が滞留しないように構成することができる一方、流体の体積が増大したときには、変形材が圧縮されてその体積が減少するので、その体積の減少分だけ流体が閉鎖された非接着領域内に入り込むように構成できる。したがって、流路構成体の外観をほとんど変化させずに流体の体積変化を吸収することができる。

本発明において、前記流路の流通断面を保持する断面保持手段が設けられていることが好ましい。本発明の流路は可撓性フィルムの非接着領域により構成されるものであるので、流体圧力が小さい場合には、流路の流通断面を充分に確保できないことが考えられる。このため、流路断面を保持する断面保持手段を設けることにより、流通断面を充分に確保することができるので、流体の流路抵抗を低減することができる。この断面保持手段としては、非接着領域における可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材の間隔を確保する部材を用いることができる。例えば、流路内に可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材を相互に離間させるように作用する内側支持部材や、非接着領域の一方の可撓性フィルムの外面に固着されて、当該外面を他方の可撓性フィルム若しくは部材から離間させるように作用する外側支持部材などが挙げられる。特に、より確実に流路の断面を保持できる点で、流路内に配置される内側支持部材であることが望ましい。この内側支持部材は、流路内に配置されるものであるので、流体の流通を妨げないように構成されていることが望ましい。例えば、この内側支持部材は中空部材であることが望ましい。また、このような断面保持手段は、流路構成体における流路方向の可撓性を妨げないように構成されていることが望ましい。具体的には、断面保持手段自体もまた流通方向に湾曲可能な可撓性を有するものであればよい。例えば、上記の内側支持部材である中空部材であれば、その中空部材を可撓性素材で構成したり、その中空部材を螺旋形状に構成したりすることができる。

上記流路構成体によって熱交換システムや温度制御システムを構成できる。例えば、熱交換（温度制御）システムは、吸熱機能を有する受熱部と、放熱機能を有する放熱部と、前記受熱部及び前記放熱部を通過する循環経路と、該循環経路を流通する流体を推進させる流体推進手段とを有し、前記循環経路の少なくとも一部が上記のいずれかに記載の流路構成体により構成される。ここで、上記の流路構成体は、例えば、上記の受熱部と放熱部の間、放熱部と流体推進手段との間、受熱部と流体推進手段との間の流路を構成するように接続することができる。この場合、各構成部間に設けられる往路と復路の２つの流路を一体の流路構成体で構成することが望ましい。また、上記システム内に設けられる各構成部間の接続流路部分を全て一体の流路構成体で構成することがさらに望ましい。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、受熱部、放熱部及び流体推進手段を含む熱交換システムに用いるための流路構成体として説明するが、本発明に係る流路構成体は、このような用途に限定されるものではなく、種々のシステムの一部に設けられる流路を構成するものとして広く用いることができるものである。

図１は、本発明に係る流路構成体を組み込んでなる熱交換システム１００の概要を示す概略構成斜視図である。この熱交換システム１００は、受熱部（冷却ジャケット）１１０と、放熱部（ラジエター）１２０と、放熱部１２０に気流を吹き付けて強制冷却させる冷却ファン１３０と、流体（本実施形態の場合には液体）を循環させるための流体推進手段（ポンプ）１４０と、受熱部１１０と放熱部１２０の間の流路を構成する流路構成体１５０とを有する。

受熱部１１０は内部に図示しない流路が構成されてなり、ＣＰＵチップなどの発熱部（図示せず）に当接させることによって、当該発熱部から熱を奪うように構成されている。受熱部１１０には導入口及び導出口が設けられ、これらに上記流露構成体１５０のポート部１５５，１５６が接続されている。

放熱部１２０は、内部に構成された図示しない流路に繋がる導入口及び導出口を有し、これらに上記流路構成体１５０のポート部１５１，１５８が接続されている。また、その外面上には多数の放熱フィン１２１が設けられ、これらの放熱フィン１２１を介して外部に熱を放散させるように構成されている。この放熱部１２０は、公知の構造を有する冷却ファン１３０による送風を受けるように構成されている。この冷却ファン１３０により発生する気流は放熱フィン１２１に吹き付けられ、放熱部１２０を強制的に冷却する。

流体推進手段１４０は、電動モータなどの駆動源によって流体に推進力を付与するものである。図示例では、放熱部１２０の端部に流体推進手段１４０が接続され、放熱部１２０の導入口から導入された流体を放熱部１２０の導出口へ向けて押し出すように作用する。もちろん、流体推進手段１４０の位置は後述する循環経路内であればいずれに配置されていてもよく、図示例に限定されるものではない。

本実施形態では、受熱部１１０と放熱部１２０の間を往復する循環経路が構成されている。この循環経路は、図示例では一体の流体構成体１５０によって構成されている。すなわち、流路構成体１５０によって受熱部１１０と放熱部１２０との間の往路と復路とが一体に構成されている。流体構成体１５０は、受熱部１１０の導入口及び導出口に接続されるポート部１５５，１５６と、放熱部１２０の導入口及び導出口に接続されるポート部１５１，１５８とを有する。ポート部１５１と１５５とは、流路１５２、滞留部（リザーブタンク）１５３及び流路１５４によって連通している。また、ポート部１５６と１５８とは、流路１５７によって連通している。

上記構成により、熱交換システム１００では、上記循環経路内の流体が流体推進手段１４０によって推進力を与えられることにより、クーラントなどの流体が受熱部１１０の導出口から流路１５７を経て放熱部１２０の導入口に導かれ、放熱部１２０にて放熱し、放熱部１２０の導出口から流路１５２、滞留部１５３及び流路１５４を経て再び受熱部１１０に戻り、ここで外部から熱を奪うようになっている。

滞留部１５３は、流体温度の上下に伴う流体の体積変化を吸収するための退避空間を提供する機能、揮発などにより流体が減少したときに流体を供給するリザーブタンク機能、流体として液体を用いたときに液体中に含まれる気体或いは液体から発生する気体を収容する気体収容機能などを備えている。

流路構成体１５０は、図２に示す可撓性フィルム１５０Ｘ、１５０Ｙ同士を接着してなり、全体としても可撓性を有するシート状部材として構成されている。可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙは、図２に示すように、樹脂層１５０Ａ，１５０Ｃと、金属層１５０Ｂとを積層させた積層体、すなわちラミネートフィルムである。これによって、可撓性を保持しつつ、流路におけるガスバリア性（水蒸気バリア性）と、変形強度乃至耐食性とを両立することができる。

樹脂層１５０Ａ，１５０Ｃは各種の合成樹脂フィルムで構成される。特に、ポリオレフィン系のポリエチレンやポリプロピレンなどのヒートシール性を有するものであることが好ましい。また、ヒートシール性を有するポリエステルやナイロンなどの素材を用いることもできる。ここで、樹脂層１５０Ａと１５０Ｃは同じ素材で構成されていてもよく、また、異なる素材で構成されていてもよい。

さらに、金属層１５０Ｂは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金などの金属で構成される箔や薄膜（蒸着膜、スパッタ膜、コーティング膜など）で構成することが好ましい。

本実施形態の可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙは、金属層１５０Ｂの表裏両面を樹脂層１５０Ａと１５０Ｃとによって被覆してなるものであり、これによって、金属層１５０Ｂの変形強度や耐食性などを好適に補うことができる。もっとも、用途によって使用上問題がなければ、単に１層の金属層と１層の樹脂層とが積層されただけのものであっても構わない。

本実施形態の流路構成体１５０では、可撓性フィルム１５０Ｘと１５０Ｙが直接若しくは接着剤などを介して接着されてなる接着領域と、相互に接着されていない非接着領域とが設けられている。特に、可撓性フィルム１５０Ｘと１５０Ｙとを相互にヒートシール可能に構成し、直接に溶着（融着）されていることが好ましい。この場合には、例えば、図３に示すように、可撓性フィルム１５０Ｘと１５０Ｙとを型ＡとＢの間にてヒートシールを行う。このとき、型ＡとＢにより挟圧及び加熱される部分が接着領域１５０Ｔとなり、型Ａの溝Ａａと型Ｂの溝Ｂａとを設けることにより挟圧若しくは加熱されない部分が非接着領域１５０Ｓとなる。このようにすると、可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙの間に任意の流路構造１５０ｚを設けることができる。例えば、図示例のように非接着領域１５０Ｓによって構成された複数の流路構造１５０ｚを一体の可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙにより同時に構成することもでき、また、図示点線で示すように、流路構造１５０ｚの途中から分岐してなる分岐流路構造１５０ｖ（型Ａの溝Ａｂ及び型Ｂの溝Ｂｂに対応する部分）を構成することもできる。

図示の流路構造１５０ｚは、その両側が接着領域１５０Ｔによって限定されてなる非接着領域１５０Ｓによって構成されたものである。ただし、流路構造としては、１枚の可撓性フィルムを折り曲げ、片側がその折り曲げ部分で限定され、その反対側が上記と同じ接着領域で限定されてなる非接着領域によって構成されたものとしても構わない。

また、上記の可撓性フィルムと他の部材、たとえば板状材やブロック材との一部を接着して接着領域とし、他の一部を接着しないで非接着領域とすることにより、上記と同様に流路を容易に構成できる。この場合でも、上記と同様に、一体の可撓性フィルム及び他の部材によって複数の流路を同時に構成することも、或いは、分岐などを有する複雑な流路構造を一体に構成することも可能である。ただし、この場合には、他の部材が可撓性をほとんど有しないものであれば、流路構成体としても可撓性をほとんど有しないものとなる。

再び図１を参照して説明する。流路構成体１５０に設けられたポート部１５１，１５８，１５５，１５６は、流路１５２，１５４，１５７の端部に構成された流入口若しくは流出口である。図示例では、各ポート部は、上記可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙの間に合成樹脂などで構成されたポート部材を挟持した構造を有する。このポート部材は、可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙに接着固定（溶着固定）されている。ポート部材と可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙとの間は完全に密封された状態になっている。これらのポート部材には、上記流路に連通するポート孔が設けられている。そして、このポート部材を受熱部１１０、放熱部１２０の導入口又は導出口に接続することによって、上記循環経路が構成される。

なお、上記流路構成体１５０に構成される流路１５２，１５４，１５７は、いずれもその延長方向にほぼ一定の流路断面を構成できるように構成されている。これによって流体の滞留や乱流の発生などを低減することができる。ただし、流路の構成はこのような一定の流路断面を構成可能な構造に限らず、一部の流路断面が拡大されている構造など適宜の流路構造を有するもので構わない。

上記の流路構成体１５０は全体としても可撓性を有するものとなっているが、特に可撓性フィルム同士が接着されている接着領域１５０Ｔによって或る程度の剛性が得られるため、図示の形状を自己保持可能な状態となっている。この場合、接着領域１５０Ｔの面積を増大させれば流路構成体１５０の剛性は高まり、接着領域１５０Ｔの面積を減少させれば流路構成体１５０の剛性は低下する。したがって、接着領域１５０Ｔの面積によって流路構成体１５０の剛性乃至は可撓性を調整することができる。具体的には、本実施形態では、その外縁形状を適宜に構成したり、開口１５９や切り欠き（スリット）１５９′を設けたりすることで、剛性乃至は可撓性を調整している。特に、必要に応じて流路構成体１５０の特定部位の可撓性を高めることができる。例えば、図示例では流路１５４と１５７との間に開口１５９や切り欠き部１５９′を設けることにより、両流路１５４，１５７の間の領域の可撓性を高め、両流路の相対的位置関係を容易に変更できるように構成してある。また逆に、特定部位の剛性を高めることもできる。例えば、図示例では滞留部１５３をＵ字状に構成するなどして、滞留部１５３の内側に接着領域を形成し、これによって滞留部１５３近傍の剛性を高めてその形状が或る程度保持されるようにしている。

なお、流路１５２の近傍の角部に設けられた開口１５９と、滞留部１５３の上方に設けられた開口１５９とは、流路構成体１５０を図示しない係止具などによって支持するための係合孔として構成されたものである。流路構成体１５０は、フレームや支持板、或いは、上記受熱部１１０、放熱部１２０、冷却ファン１３０、流体推進手段１４０などのような他の部材に接着、溶着、溶接などの種々の手段で固定してもよい。この場合、流路構成体１５０の固定部位は、上記接着領域１５０Ｔであることが支持固定力を高めることができる点で望ましい。

上記の流路構成体１５０は、図１に示すようにシステム内において他の構成部に対して接続され、その後、流体導入口１５３ａから所定量の流体を導入することによって熱交換システム１００が完成する。このとき、流体が液体であれば、流体導入口１５３ａから滞留部１５３に流入し、その後、各流路１５２，１５４，１５７に流れ込み、最終的に受熱部１１０や放熱部１２０の内部に充填される。流体導入口１５３ａは循環経路の最上位置に構成されているので、適宜の位置に空気抜き部を設けることで、循環経路全体に流体を充填できる。液体が循環経路に完全に充填されると、滞留部１５３内の空気を完全に追い出してから流体導入口１５３ａが接着（溶着）などにより封鎖される。

この場合、流路構成体１５０に充填される液体は、流路構成体１５０の最大容積よりも或る程度少ない量にとどめておくことが好ましい。例えば、最大容器の９０％以下とする。これによって、液体の温度上昇などによって液体が膨張しても、流路構成体の破裂や液漏れなどを防止できる。特に、上記の滞留部１５３は、液体が膨張したときに液体を退避させて内圧の上昇を防止する機能を備えている。

また、上記の滞留部１５３は、経時的に液体が減少したとき、その液体を流路内に補充するリザーブタンクとしても機能する。液体の減少は、本実施形態のようにラミネートフィルムを用いた高い密閉性及びガスバリア性（水蒸気バリア性）を有する可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙによってほとんど無視できるほどに低減させることができるが、流路構成体１５０と他の各構成部との継手部分や他の各構成部の内部において液体が減少することは例え僅かであっても避けられないので、滞留部１５３を設けることによって製品寿命を延ばすようにしている。

さらに、上記滞留部１５３は、液体中に混入した空気などの気体や、液体中から放出される各種ガスなどの気体を回収して、留め置く機能をも有する。このような機能は、流体として液体を用いる場合には必ず必要になるものである。このような気体の回収機能は、上記のような滞留部１５３を流路途中に設ける方法だけでなく、以下のような退避部を流路の傍らに形成する方法でも実現できる。

図４及び図５は、上記流体構成体１５０の流路構造１５０ｚの一部に設けることのできる退避部１５０ｗの構成例を拡大して示す概略斜視図及び拡大断面図である。この退避部１５０ｗは、流路構造１５０ｚの傍らに設けられ、流路構造１５０ｚには連通するが、その他の部分は閉鎖された非接着領域によって構成される。この退避部１５０ｗの流路構造１５０ｚに対する開口部１５０ｕは、流路の流通断面や退避部１５０ｗの断面よりもその開口断面が小さく構成されていることが好ましい。この退避部１５０ｗは、流体の膨張などによって流路構造１５０ｚ内の圧力が高まると、開口部１５０ｕを介して流体の一部が流れ込み、流露構成体１５０の破裂や流体漏れを防止するために設けられる。

また、図５に示すように、流路構造１５０ｚに対して退避部１５０ｗが上方に配置された姿勢で流路構成体１５０が設置された場合には、流体として液体を用いるとき、この液体中に含まれていた気体、或いは、液体から放出された気体を退避部１５０ｗに取り込み、この気体が再び流路内へ戻らないように構成できる。これによって、液体を送るポンプ内に気体が入り込み溜まることにより、ポンプが液体を吐出できなくなってしまうといったことが防止される。なお、この場合には、開口部１５０ｕが小さいことによって気体が流路内に戻りにくく構成されているが、気体が流路内に戻ることをさらに確実に防止するために、上記滞留部１５０ｗの開口部１５０ｕに逆止弁を組み込むようにしてもよい。

図６及び図７には、上記とは別の退避部１５０ｐを備えた流路構造の構成例の概略斜視図及び拡大断面図を示す。この退避部１５０ｐは、上記退避部１５０ｗと同様に、流路構造１５０ｚの傍らに設けられ、流路構造１５０ｚに対して連通し、その他の部分は閉鎖されてなる非接着領域によって構成されている。ただし、この退避部１５０ｐの流路に対する開口部は大きく構成されている。具体的には、退避部１５０ｐを流路構造１５０ｚに対して投影したとき、その投影面の全体がほぼ開口部となるように構成されている。そして、この退避部１５０ｐの内部には、圧縮変形によって体積が減少する変形材１５０ｑが収容されている。この変形材１５０ｑは、例えば、気体を封入してなる可撓性袋体、或いは、スポンジのような可撓性多孔質材などで構成できる。なお、上記の変形材は、磁気を発するマグネットで構成してもよく、吸熱体や放熱体として構成することもでき、不純物の吸着体、消臭材、着色材などとしての機能を併せ持つものとすることも可能である。

この構造では、流体の体積や圧力がそれほど大きくないときには、図７に実線で示すように変形材１５０ｑの体積は大きく、この変形材１５０ｑによって退避部１５０ｐがほぼ満たされているため、流路構造１５０ｚを流れる流体は何ら滞留することなく、流路内を流通している。ここで、流体が膨張したり、流体圧力が高まったりした場合には、流体の圧力によって図示点線で示すように変形材１５０ｑが圧縮され、これによって流体の一部が退避部１５０ｐの内部に侵入する。これによって、流体の圧力上昇が緩和されるため、流路構成体の破裂や流体漏れなどが低減される。

図８には、流路構成体１５０に構成された流路構造１５０ｚの内部に、断面保持手段としての内側支持部材１５０ｉを配置してなる構成例の分解斜視図を示す。内側支持部材１５０ｉは、流路構造１５０ｚの内部に流路方向に沿って伸びるように構成された中空形状を有する可撓性素材で構成される。図示例では、内側支持部材１５０ｉは流路方向に伸びる螺旋状に構成され、より具体的には、可撓性フィルム１５０Ｘと１５０Ｙの非接着領域にある部分を支持する板面を有する帯状材を螺旋状に巻回してなる構造を備えている。

上記内側支持部材１５０ｉを流路構造１５０ｚの内部に配置することにより、流路構造１５０ｚの流通断面が内側から保持される。この内側支持部材１５０ｉは中空形状（筒形状）に構成されているので、流路内の流体の流れを妨げることもなく、また、内側支持部材１５０ｉは流路方向に湾曲可能な可撓性を備えているので、流路構成体１５０の可撓性を損なうこともない。

なお、内側支持部材としては、流路構造１５０ｚ内に柱状に立設されたものであってもよい。また、断面保持手段としては、上記の内側支持部材だけでなく、流路構造１５０ｚの外側に配置され、非接着領域にある可撓性フィルム１５０Ｘ，１５０Ｙの一方を他方から離間させるように保持するもの、すなわち外側支持部材であってもよい。この外側支持部材は、例えば、可撓性フィルム１５０Ｘの外面に固着され、可撓性フィルム１５０Ｘの外面をこれに対向する可撓性フィルム１５０Ｙの部分から離反させるように保持する、例えば円弧状の支持具で構成することができる。

図９は、上記流路構成体１５０の構造として採用可能な構成例を示す概略斜視図である。図１に示す流路構成体１５０は、受熱部１１０と放熱部１２０とを結ぶ流路を構成するものであるが、図９に示す構造では、流路構造１５０ｚ内の所定領域１５０Ｎの外面上に温度被制御体Ｍが直接配置されたものである。この温度被制御体Ｍは、例えば、図１に示す受熱部１１０に熱接触した状態とされるＣＰＵチップなどの発熱部を意味する。この構造では、流路構成体によって図１に示す受熱部１１０と同様の機能を実現できる。特に、流路構成体の流路構造１５０ｚの所定領域１５０Ｎの外面に温度被制御体Ｍが直接熱接触した状態となっているので、より良好な熱交換効率を得ることができる。

ここで、図示例の所定領域Ｎは、温度被制御体Ｍの形状に応じて、温度被制御体Ｍに対してより広い面積で熱接触できるように広幅に構成されている。これによって熱交換効率をさらに高めることができる。また、所定領域Ｎと温度被制御体Ｍとは、相互に熱接触した状態が適宜の保持手段により保持されていてもよく、また、接着材による接着や溶着（融着）などによって相互に固着されていてもよい。

図１０は、上記流路構成体１５０の構造として採用可能な別の構成例を示す概略斜視図である。この構成例は、可撓性フィルム１５０Ｘと１５０Ｙとの間にマグネット又は磁性体で構成された埋設体１５０Ｌを配置し、これを接着領域によって包摂した構造を有する。この埋設体１５０Ｌは、流路構造１５０ｚの傍らに配置されている。この例では、温度被制御体Ｋの少なくとも一部が強磁性体やマグネットで構成されており、これによって、温度被制御体Ｋが上記埋設体１５０Ｌに吸着保持されるようになっている。したがって、温度被制御体Ｋが埋設体１５０Ｌに吸着保持されることによって、他に何らの保持手段を設けなくても簡単に温度被制御体Ｋを流路構造１５０ｚに熱接触させた状態で保持することができる。また、この構造では温度被制御体Ｋを簡単に流路構成体から離反させることもできる。

上記の各例に示すように、本発明の流路構成体は、可撓性フィルム１５０Ｘと１５０Ｙとの間に他の部材を挟持することによって種々の機能を併せ持つように構成できる。例えば、可撓性フィルム間に補強シートを挟みこむことによって、その挟み込み部分の剛性を高めることができ、補強シートの形状を種々に設定することによって流路構成体の形状を規制することもできる。なお、先にも少し触れたが、上記とは逆に、流路構成体の一部に開口やスリットを設けておくことによってその一部の可撓性を高めることにより、局部的に折り曲げや折り畳みを容易にできるように構成することもできる。

図１１は、流路構成体の他の一例である流路構成体２５０の構造を示す平面図である。この流路構成体２５０においては、第１ポート部２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃと、第２ポート部２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃと、第３ポート部２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃとがそれぞれ異なる周縁部に設けられている。この例では、それぞれ複数の第１ポート部、第２ポート部及び第３ポート部が設けられている。そして、各ポート部間には、流路２５４ａ，２５４ｂ，２５４ｃ、２５５ａ，２５５ｂ，２５５ｃ、２５６ａ，２５６ｂ，２５６ｃが設けられ、これらの流路によってそれぞれ複数のポート部間が連通するように構成されている。

この流路構成体２５０では、上記の流路は、上記の複数のポート部のうちのいずれもが他の全てのポート部に連通するように相互に接続されている。このため、上記流路の間を適宜に押圧若しくは接着（溶着）することにより閉鎖することで、必要に応じた流路構成を簡単に実現することができる。例えば、図示一点鎖線で囲む領域Ｇ１〜Ｇ５を押圧若しくは接着（溶着）すれば、第１ポート部２５１ａと、第３ポート部２５３ａとが連通し、第１ポート部２５１ｂと、第２ポート部２５２ａ及び第３ポート部２５３ｂとが連通するように（分岐部を有するように）構成できる。ここで、上記領域Ｇ１〜Ｇ５の押圧は、適宜の挟圧具を用いて行うことができる。この場合には、流路構成体２５０を元の状態に復帰させることが可能である。また、元の状態に戻すことはできないが、上記領域Ｇ１〜Ｇ５を熱溶着してもよい。

尚、本発明の流路構成体は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記の実施形態の熱交換システム１００は、受熱部１１０によって図示しない温度被制御体を冷却する冷却システムとして構成されているが、これとは逆に、放熱部１２０によって温度被制御体を加熱する加熱システムとすることも可能である。

また、上記熱交換システムにおいて、受熱部（吸熱器）が複数設けられ、これらの複数の受熱部を上記の流路構成体により連結することもでき、このようなとき、複数の連結部分を一体の流路構成体で構成することが可能である。また、例えばハードディスクの外装部のように、冷却対象が局部的な高温部を持たず、広範囲に亘る場合には、上記のような受熱部ではなく、図９及び図１０にも示すように流路構成体自体を受熱部として構成してもよい。このようにすれば、受熱部との接続部分を設ける必要がなくなる。この場合には、可撓性フィルムの一部を構成する金属層が熱伝導層として機能する。

本実施形態では、流路構成体を上述のように構成することにより、製造工程において、部品点数の削減、工程短縮、納期短縮などの効果を奏する。また、柔軟性・可撓性に優れるため、種々のスペースに容易に収納でき、特に薄型であるため、扁平通路などにも配置できる。したがって、例えば、ノートパソコンなどのヒンジ部内に通すことも可能である。さらに、流路の断面積を流路方向に向けて適宜に変えたり、多数の流路を一体に構成したり、流路を三叉路や十字路状などの適宜の分岐構造に構成したりというように流路の構成を自由に構成することができ、各種の構成部材に貼り付けたり、各種の構成部品を搭載したり、凹凸面に沿って設置したりすることも可能になるなど、種々の状況に合わせてきわめて柔軟に対応できるという顕著な効果を奏するものである。

実施形態の熱交換システムを示す概略斜視図。 実施形態の可撓性フィルムの積層構造を示す概略分解斜視図。 実施形態の流路構成体を製造する方法を示す概略斜視図。 流路構成体の一部の構成例を示す概略斜視図。 図４に示す構成例の拡大部分断面図。 流路構成体の一部の他の構成例を示す概略斜視図。 図６に示す構成例の拡大部分断面図。 流路構成体の一部の別の構成例を示す概略分解斜視図。 流路構成体の一部のさらに別の構成例を示す概略斜視図。 流路構成体の一部のまた異なる構成例を示す概略斜視図。 異なる流路構成体の実施形態を示す平面図。

符号の説明

１００…熱交換システム、１１０…受熱部、１２０…放熱部、１３０…冷却ファン、１４０…流体推進手段、１５０…流路構成体、１５０Ｘ，１５０Ｙ…可撓性フィルム、１５０Ａ，１５０Ｃ…樹脂層、１５０Ｂ…金属層、１５１，１５５，１５６，１５８…ポート部、１５２，１５４，１５７…流路、１５３…滞留部、１５９…開口、１５９′…切り欠き、１５０ｗ、１５０ｐ…退避部（閉鎖された非接着領域）、１５０ｑ…変形材、１５０ｉ…内側支持部材（断面保持手段）

Claims (7)

1. 流体を流入若しくは流出させるためのポート部を少なくとも２つ備え、該ポート部間を連通させる流路を有し、該流路の少なくとも一部が可撓性フィルム同士若しくは可撓性フィルムと他の部材の接着領域により限定された非接着領域により構成されてなることを特徴とする流路構成体。
2. 流体を流入若しくは流出させるためのポート部を少なくとも２つ備え、該ポート部間を連通させる流路を有し、該流路全体が可撓性フィルム同士の接着領域により限定された非接着領域により一体に構成されていることを特徴とする流路構成体。
3. 複数の前記流路若しくは分岐を有する前記流路が前記可撓性フィルムにより一体に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路構成体。
4. 前記可撓性フィルムは、金属層と樹脂層の積層体で構成されるラミネートフィルムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流路構成体。
5. 前記流路の途中に連通し、その傍らに広がる閉鎖された非接着領域を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流路構成体。
6. 前記閉鎖された非接着領域には圧縮変形により体積が減少する変形材が収容されていることを特徴とする請求項５に記載の流路構成体。
7. 前記流路の流通断面を保持する断面保持手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の流路構成体。
   

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