JP2020003132A - 樹脂融着製熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く簡単に製作できる樹脂融着製熱交換器を提供する。【解決手段】本発明は、熱媒体流入口３から流入した熱媒体が内部を流通して熱媒体流出口４から流出する袋状の外包材１と、外包材１の内部に配置される内心材２とを備えた樹脂融着製熱交換器を対象とする。外包材１が、金属製の伝熱層１２と、伝熱層１２の一面側に設けられた樹脂製の熱融着層１３とを含む外包ラミネート材１１によって構成されるとともに、外包ラミネート材１１が重ね合わされて、周縁部に沿って互いの熱融着層同士が接合一体化されることにより袋状に形成される。内心材２が、金属製の伝熱層２２と、伝熱層２２の両面側に設けられた樹脂製の熱融着層２３とを含む内心ラミネート材２１によって構成されるとともに、凹凸部２５，２６を有する。内心材２の凹部底面および凸部頂面の熱融着層２３と、外包材１の熱融着層１３とが接合一体化される。【選択図】図１

Description

この発明は、金属層に樹脂層が積層されたラミネートシート等のラミネート材を用いて製作される樹脂融着製熱交換器に関する。

スマートフォンやパーソナルコンピュータ等の電子機器における小型高性能化に伴い、電子機器のＣＰＵ回りの発熱対策も重要となり、機種によっては水冷式冷却器やヒートパイプを組み込んで、ＣＰＵ等の電子部品に対する熱負荷を軽減するとともに、筐体内に熱をこもらせないようにして、熱による悪影響を回避する技術が従来より提案されている。

また電気自動車やハイブリッド車に搭載される電池モジュールは、充電と放電とを繰り返し行うために電池パックの発熱が大きくなる。このため電池モジュールにおいても上記の電子機器と同様に、水冷式冷却器やヒートパイプを組み込んで、熱による悪影響を回避する技術が提案されている。

さらにシリコンカーバイト（ＳｉＣ）製等のパワーモジュールも発熱対策として冷却板やヒートシンクを組み付ける等の対策が提案されている。

ところで、上記のスマートフォンやパーソナルコンピュータのような電子機器では筐体が薄く、その薄い筐体内における限られたスペースに多数の電子部品や冷却器が組み込まれるため、冷却器自体も薄型のものが用いられることになる。

従来において、小型の電子機器に組み込まれるヒートパイプ等の薄型の冷却器は一般的に、アルミニウム等の伝熱性が高い金属を加工して得られた複数の金属加工部品をろう付けや拡散接合等で接合することにより製作するようにしている（特許文献１〜３等）。

特開２０１５−５９６９３号公報 特開２０１５−１４１００２号公報 特開２０１６−１８９４１５号公報

しかしながら、上記従来の小型電子機器用冷却器は、各構成部品が、鋳造や鍛造等の塑性加工や、切削等の除去加工等の金属加工（機械加工）によって製作されているが、このような金属加工は、面倒で制約も厳しいため、薄型化に限界があり、現行以上に薄型化を図ることが困難であるという課題があった。

また従来の小型電子機器用冷却器は、各構成部品を接合する際に難易度の高いろう付けや拡散接合等の金属加工（金属間接合）を用いて製作する必要があり、製作が困難であるばかりか、生産効率が低下してコストも増大するという課題があった。

その上さらに、従来の冷却器は、制約のある金属加工を用いて製作するものあるため、形状や大きさを簡単に変更することができず、設計の自由度に乏しく、汎用性に欠けるという課題も抱えている。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、十分な薄型化を図ることができるとともに、設計の自由度が高く汎用性に優れる上さらに、効率良く簡単に製作できてコストも削減することができる樹脂融着製熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。

［１］端部に熱媒体流入口および熱媒体流出口が設けられ、かつ前記熱媒体流入口から流入した熱媒体が内部を流通して前記熱媒体流出口から流出する袋状の外包材と、前記外包材の内部に配置される内心材とを備えた樹脂融着製熱交換器であって、
前記外包材が、金属製の伝熱層と、その伝熱層の一面側に設けられた樹脂製の熱融着層とを含む外包ラミネート材によって構成されるとともに、その外包ラミネート材が重ね合わされて、周縁部に沿って互いの熱融着層同士が接合一体化されることにより袋状に形成され、
前記内心材が、金属製の伝熱層と、その伝熱層の両面側に設けられた樹脂製の熱融着層とを含む内心ラミネート材によって構成されるとともに、凹凸部を有し、
前記内心材の凹部底面および凸部頂面の熱融着層と、前記外包材の熱融着層とが接合一体化されていることを特徴とする樹脂融着製熱交換器。

［２］前記外包材の熱融着層と、前記内心材の熱融着層とが同種の樹脂によって形成されている前項１に記載の樹脂融着製熱交換器。
熱交換器。

［３］前記凹部の深さまたは前記凸部の高さが、０．１ｍｍ〜５０ｍｍに設定されている前項１または２に記載の樹脂融着製熱交換器。

［４］前記熱媒体流入口および前記熱媒体流出口に、ジョイントパイプがそれぞれ設けられ、そのジョイントパイプを介して熱媒体が前記外包材の内部に対し出入するように構成されている前項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂融着製熱交換器。

［５］前記ジョイントパイプの外周面に樹脂製の熱融着層が設けられ、
前記外包ラミネート材が、前記ジョイントパイプを介して重ね合わされるとともに、前記外包ラミネート材の熱融着層が前記ジョイントパイプの熱融着層に接合一体化されることにより、前記ジョイントパイプが前記外包材に封止状態に取り付けられ、
前記外包ラミネート材の熱融着層と、前記ジョイントパイプの熱融着層とが同種の樹脂によって構成されている前項４に記載の樹脂融着製熱交換器。

［６］前項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂融着製熱交換器の製造方法であって、
前記内心材の凹凸部をエンボス加工またはコルゲート加工によって形成するようにしたことを特徴とする樹脂融着製熱交換器の製造方法。

［７］前記内心ラミネート材を一対のエンボスロールまたは一対のコルゲートロールによって挟み込みつつ、その一対のロール間に通過させることにより、前記内心材に凹凸部を形成するようにした前項６に記載の樹脂融着製熱交換器の製造方法。

［８］前項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂融着製熱交換器の製造方法であって、
前記内心材の凹凸部をプリーツ加工によって形成するようにしたことを特徴とする樹脂融着製熱交換器の製造方法。

発明［１］の樹脂融着製熱交換器によれば、熱融着層を有するラミネート材を熱融着して製作するものであるため、面倒な金属加工を用いる必要がなく、効率良く簡単に製作できてコストを削減することができるとともに、ラミネート材を貼り合わせて製作するものであるため、耐食性を持ち十分な薄型化を図ることができる。さらに本発明の熱交換器において、外包材および内心材としてのラミネート材はその形状や大きさを簡単に変更できるため、設計の自由度が増して、汎用性を向上させることができる。

発明［２］の樹脂融着製熱交換器によれば、外包材と内心材とをより確実に接合一体化でき、耐圧性を向上させることができる。

発明［３］の樹脂融着製熱交換器によれば、外包材の内部に熱媒体用の流通路を確実に形成することができる。

発明［４］の樹脂融着製熱交換器によれば、ジョイントパイプを介して外包材の内部に対し熱媒体の出し入れを行うことができるため、回路の継部から熱媒体の漏れが発生するのを抑制することができる。

発明［５］の樹脂融着製熱交換器によれば、外包材にジョイントパイプをより確実に封止した状態に装着することができる。

発明［６］〜［８］の製造方法によれば、上記発明［１］〜［５］の樹脂融着製熱交換器を効率良く確実に製造することができる。

図１はこの発明の実施形態である樹脂融着製熱交換器を示す図であって、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ線断面に相当する側面断面図、図（ｃ）は図（ａ）のＣ−Ｃ線断面に相当する正面断面図である。 図２は図１（ｃ）の一点鎖線で囲まれた部分を拡大して示す断面図である。 図３Ａは実施形態の樹脂融着製熱交換器における内心材の一例を示す斜視図である。 図３Ｂは実施形態の樹脂融着製熱交換器における内心材の他の例を示す斜視図である。 図４は実施形態の内心材の加工方法を説明するための側面図である。 図５Ａは実施形態の樹脂融着製熱交換器の製造手順を説明するための図であって、図（ａ）は正面断面図、図（ｂ）は平面図である。 図５Ｂは実施形態の樹脂融着製熱交換器の製造手順を説明するための図であって、図（ａ）は正面断面図、図（ｂ）は平面図である。 図５Ｃは実施形態の樹脂融着製熱交換器の製造手順を説明するための図であって、図（ａ）は正面断面図、図（ｂ）は平面図である。 図５Ｄは実施形態の樹脂融着製熱交換器の製造手順を説明するための図であって、図（ａ）は正面断面図、図（ｂ）は平面図である。

図１はこの発明の実施形態である樹脂融着製熱交換器を示す図、図２は図１（ｃ）の一点鎖線で囲まれた部分を拡大して示す断面図である。なお本実施形態の樹脂融着製熱交換器においては発明の理解を容易にするため、図１（ａ）の上下方向を「前後方向」とし、左右方向を「左右方向」として説明し、さらに図１（ｃ）の上下方向を「上下方向（厚さ方向）」として説明する。なお本実施形態の樹脂融着製熱交換器は、前後方向、左右方向および上下方向のいずれの方向においても対称形状に形成されているため、前後方向、左右方向および上下方向のいずれの方向を入れ替えても同じ構成となる。

図１および図２に示すように本実施形態の樹脂融着製熱交換器は、袋状の外包材１と、その外包材１の内部に配置される内心材２とを備え、外包材１の前端および後端に、冷媒流入口（熱媒体流入口）３および冷媒流出口（熱媒体流出口）４が設けられている。

外包材１は、ラミネートシート等のラミネート材としての外包ラミネート材１１によって構成されている。図２に示すように外包ラミネート材１１は、金属製の伝熱層１２と、その伝熱層１２の一面（内面）に積層された樹脂製の熱融着層１３と、伝熱層１２の他面（外面）に積層された樹脂製の被覆層１４とを備えている。そして本実施形態の外包材１は、後述するように矩形状に形成された２枚の外包ラミネート材１１が上下に重ね合わされて、外周縁部の熱融着層１３同士が熱融着（ヒートシール）によって接合一体化されることにより、袋状に形成されている。

また外包材１における冷媒流入口３および冷媒流出口４にはジョイントパイプ３１，４１が設けられる。本実施形態においてジョイントパイプ３１，４１は例えば、合成樹脂の一体成形品によって構成されており、その少なくとも表面の樹脂が熱融着層として構成されるものである。

このジョイントパイプ３１，４１は、外包材１を構成する２枚の外包ラミネート材１１の前端部間および後端部間に挟み込まれるように配置されて、各ジョイントパイプ３１，４１の外周面（熱融着層）が、それに対応する外包ラミネート材１１の熱融着層１３に熱融着によって接合一体化されている。これによりジョイントパイプ３１，４１が外包材１の冷媒流入口３および冷媒流出口４の位置において外包材１の前端部および後端部を貫通した状態で外包材１に固定されている。この状態では、ジョイントパイプ３１，４１の外周面全域と外包ラミネート材１１の熱融着層１２との間は熱融着によって封止されている。さらに各ジョイントパイプ３１，４１の一端側は外包材１の外部に配置されるとともに、他端側は外包材１の内部に配置されており、冷媒を冷媒流入口３側のジョイントパイプ３１を介して外包材１の内部に導入できるとともに、外包材１の内部の冷媒を冷媒流出口４側のジョイントパイプ４１を介して外部に導出できるようになっている。

ここで本実施形態において、外包ラミネート材１１における伝熱層１２は、金属フィルム（金属箔）によって構成されている。伝熱層１２の金属フィルムとして具体的には、アルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケル箔またはメッキ加工した銅箔、ニッケル箔および銅箔のクラッドメタルを好適に用いることができる。特に熱伝導性、コスト等を考慮するとアルミニウム箔を用いるのがより好ましい。

また伝熱層１２としては、厚みが８μｍ〜３００μｍのもの、より好ましくは８μｍ〜１００μｍのものを好適に用いることができる。

熱融着層１３としては、樹脂フィルムを好適に用いることができる。熱融着層１３の樹脂フィルムとして具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン（例えば無延伸ポリプロピレン）等のポリオレフィン系樹脂またはそれらの変性樹脂、フッ素系樹脂、ＰＥＴ樹脂等のポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂等の熱融着性を有する樹脂フィルムを好適に用いることができる。

熱融着層１３としては、厚みが２０μｍ〜５０００μｍのもの、より好ましくは２０μｍ〜１０００μｍのものを好適に用いることができる。

また被覆層１４は無くても良いが、被覆層１４を積層することによって熱交換器の金属製の伝熱層１２の耐食防止、外圧・内圧による漏れ（破損）防止等の保護層としての効果だけでなく、絶縁性樹脂を被覆層１４に用いることで熱交換の対象となる装置に対し短絡・漏電防止等の絶縁効果を付与できる一方、逆に導電性の樹脂を被覆層１４に用いることで熱交換の対象となる装置に対し帯電防止の効果を付与することができる。この被覆層１４としては、上記熱融着層１３と同様の樹脂フィルムを好適に用いることができる。本実施形態において被覆層１４は、上記熱融着層１３と同種のものを用いても良いし、異種のものを用いても良い。なお、外包材１と内心材２を熱融着させることを考慮すると被覆層１４は熱融着層１３より融点が高いものを用いるのが好ましく、特に融点が１０℃以上高い樹脂を使用することがより好ましい。

さらに被覆層１４の厚みは、特に限定されるものではないが、上記熱融着層１３と同程度もしくは薄く設定するのが良い。

本実施形態においては、伝熱層１２用の金属フィルムの一面（内面）に熱融着層１３用の樹脂フィルムが接着剤によって接着されるとともに、他面（外面）に被覆層１４用の樹脂フィルムが接着剤によって接着されることにより、外包ラミネート材１１が製作されるものである。なお外包ラミネート材１１は、周知のラミネート工法を用いて製作することができる。

また本実施形態において、ジョイントパイプ３１，４１は、硬質合成樹脂の一体成形品によって構成されており、外包ラミネート材１１との熱融着性を考慮すると、外包ラミネート材１１の熱融着層１３と同種の樹脂を用いて製作するのが好ましい。

一方、内心材２は、外包材１と同様、ラミネートシート等のラミネート材としての内心ラミネート材２１によって構成されている。この内心ラミネート材２１は、金属製の伝熱層２２と、その伝熱層２２の両面に積層された樹脂製の熱融着層２３とを備えている。

ここで本実施形態において、内心ラミネート材２１の伝熱層２２は、上記外包ラミネート材１１の伝熱層１２と同様なものを好適に用いることができる。本実施形態において内心ラミネート材２１の伝熱層２２は、外包ラミネート材１１の伝熱層１２と同種のものを用いても良いし、異種のものを用いても良い。

内心ラミネート材２１の熱融着層２３は、外包ラミネート材１の熱融着層１３と同様のものを好適に用いることができる。本実施形態においては、熱融着性を考慮すると、内心ラミネート材２１の熱融着層１３と、外包ラミネート材１の熱融着層１３とは同種のものを使用するのが好ましい。

本実施形態においては、伝熱層２２用の金属フィルムの両面に熱融着層２３用の樹脂フィルムが接着剤によって接着されることにより、内心ラミネート材２１が製造されるものである。なお内心ラミネート材２１は、周知のラミネート工法を用いて製作することができる。

本実施形態においては図３に示すように内心ラミネート材２１がコルゲート加工されて波板形状に形成されて、内心材２として構成される。この波板状の内心材２における一面側（下側）に突出（陥没）した部分が凹部２５として構成されるとともに、他面側（上側）に突出した部分が凸部２６として構成されている。

本実施形態において、コルゲート加工は図４に示すように一対のコルゲートロール５を用いて行われる。各コルゲートロール５は、その外周面に回転方向に凹部５５および凸部５６が交互に並ぶように形成されている。一方のコルゲートロール５の各凹部５５が他方のコルゲートロール５の各凸部５６に対応し、一方のコルゲートロール５の各凸部５６が他方のコルゲートロール５の各凹部５５に対応しており、一対のコルゲートロール５が互いの凹凸部５５，５６がかみ合うように構成されている。そして内心ラミネート材２１を一対のコルゲートロール５で挟み込みつつ回転させることにより、内心ラミネート材２１を一対のコルゲートロール５間に通過させて波板形状に成形する。さらに波板状に成形された内心ラミネート材２１を、コルゲートロール５の下流側に配置されたシャーナイフ（シャー切断刃）５１によって所定長さに切断することによって、内心材２が製造されるものである。

この構成の内心材２が既述した通り、外包材１の内部に収容されている。そして内心材２の凹部５５の底面における熱融着層２３が外包材１の下側の外包ラミネート材１１の熱融着層１３に熱融着により接合一体化されるとともに、内心材２の凸部２６の頂面における熱融着層２３が外包材１の上側の外包ラミネート材１１の熱融着層１３に熱融着により接合一体化されている。

本実施形態において、波板状の内心ラミネート材２１の波寄方向は、熱交換器の左右方向（図１（ａ）の左右方向）に対応して配置されている。

なお本実施形態においては、内心材２を波板状に形成して凹凸部２５，２６を形成するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては図３Ｂに示すように、エンボス加工によって内心材２に前後方向および左右方向にそれぞれ凹部２５および凸部２６が交互に並んで配置されるように、複数の凹部２５および凸部２６を千鳥格子状等に分散して形成するようにしても良い。

このエンボス加工は、一対のエンボスロールを用いて行うことができる。例えばエンボスロールとして、外周面に回転方向および軸心方向に沿って凹部および凸部が交互に並んで配置されるように形成されたものが用いられる。さらに一対のエンボスロールのうち、一方のエンボスロールの各凹部を他方のエンボスロールの各凸部に対応し、一方のエンボスロールの各凸部を他方のエンボスロールの各凹部に対応させて、一対のエンボスロールを互いの凹凸部がかみ合うように配置する。そして内心ラミネート材２１を一対のエンボスロールで挟み込みつつ回転させることにより、内心ラミネート材を一対のエンボスロール間に通過させて凹凸加工する。これにより千鳥格子状等に凹部２５および凸部２６が分散した状態に形成された図３Ｂに示すような内心材２を製作することができる。

また本発明において、凹部２５および凸部２６の形状は、特に限定されるものではなく、円形状、楕円形状、長円形状の他、三角形、四角形、五角形等の多角形状、さらに異形状に形成しても良く、さらにこれらの形状を組み合わせたものでも良く、例えばダイヤ柄状、絹目状、布目状、梨地状、水玉状、すだれ状、筋柄状等に形成するようにしても良い。

さらに複数の凹凸部の配列パターンも特に限定されるものではなく、どのように配列しても良く、また必ずしも規則性を持たせて配列する必要はなく、複数の凹凸部をランダムに配置するようにしても良い。

また本実施形態においては、コルゲート加工によって内心材２を波板形状に形成するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、プリーツ加工によって内心材２を波板形状に形成するようにしても良い。

ここで本実施形態において、内心材２の凹部２５の深さまたは凸部２６の高さを、０．１ｍｍ〜５０ｍｍに設定するのが好ましい。すなわち凹凸部２５，２６の深さまたは高さをこの範囲内に調整することによって、外包材１の内部に形成される冷媒流通用の流路を確実に形成することができ、良好な流動特性を得ることができる。

なお本実施形態において、内心材２の凹部２５の深さとは、内心材２の厚さ方向（上下方向）中間位置から最深部までの深さであり、凸部２６の高さとは、内心材２の厚さ方向（上下方向）中間位置から最頂部までの高さであり、凹部２５の深さと凸部２６の高さとを加算した寸法が、内心材２の厚み寸法に相当するものである。

次に本実施形態の樹脂融着製熱交換器の製造手順について説明する。

図５Ａに示すように１枚の外包ラミネート材（下側の外包ラミネート材）１１の外周縁部を除く中間領域に、コルゲート加工やエンボス加工等によって凹凸部２５，２６が形成された内心ラミネート材２１である内心材２を設置する。さらに外包ラミネート材１１の外周縁部における前端縁部および後端縁部にジョイントパイプ３１，４１を設置する。

続いて図５Ｂに示すように上側の外包ラミネート材１１を、上記内心材２の上面およびジョイントパイプ３１，４１の上側外周を覆うようにして、下側の外包ラミネート材１１上に配置する。こうして上下の外包ラミネート材１１の外周縁部における互いの熱融着層１３同士を重ね合わせて配置する。

次に図５Ｃに示すように重ね合わせた２枚の外包ラミネート材１１の外周縁部を、上下一対の加熱シール型６によって挟み込みながら加熱する。これにより上下の外包ラミネート材１１の外周縁部における熱融着層１３同士を熱融着（ヒートシール）して接合一体化すると同時に、ジョイントパイプ３１，４１の上側部外周および下側部外周を上下の外包ラミネート材１１の外周縁部における熱融着層１３に熱融着（ヒートシール）して接合一体化する。こうして上下の外包ラミネート材１１の互いの外周縁部をジョイントパイプ３１，４１の一部を外部に引き出した状態で液密ないし気密状態に封止する。なお図５Ｃ（ｂ）においては発明の理解を容易にするため、熱融着領域に斜線によるハッチングを付与している（図５Ｄ（ｂ）においても同じ）。

続いて図５Ｄに示すように、外周縁部を熱融着した外包材１の中間領域を上下一対の加熱板７によって挟み込みながら加熱する。これにより内心材２の凹部２５の底面における熱融着層２３と、下側の外包材１の熱融着層１３とを熱融着（ヒートシール）して接合一体化すると同時に、内心材２の凸部２６の頂面における熱融着層２３と、上側の外包材１の熱融着層１３とを熱融着（ヒートシール）して接合一体化する。

こうして内心材２の凹凸部２５，２６を外包材１に熱融着した後、図５Ｄの括弧付きの符号に示すように、外包材１を上下一対の冷却板８によって挟み込みながら冷却することによって、本実施形態の樹脂融着製熱交換器を製作するものである。

次に本実施形態によって製作した樹脂融着製熱交換器の具体例について説明する。

まず外包ラミネート材１１として、厚さ１００μｍのアルミ箔（伝熱層１２）の上面に厚さ１２μｍのＰＥＴ樹脂製の樹脂フィルム（被覆層１４）が接着剤によって接着されるとともに、伝熱層１２の下面に厚さ４０μｍのＬＬＤＰＥ（直鎖状短鎖分岐ポリエチレン）製の樹脂フィルム（熱融着層１３）が接着剤によって接着されたものを準備した。

さらに内心ラミネート材２１として、厚さ１００μｍのアルミ箔（伝熱層２２）の上下両面に、厚さ４０μｍのＬＬＤＰＥ（直鎖状短鎖分岐ポリエチレン）製の樹脂フィルム（熱融着層２３）が接着剤によって接着されたものを準備した。

さらにポリエチレン樹脂の一体成形品によって構成される冷媒流入口３および冷媒出口４用のジョイントパイプ３１，４１を準備した。

次に内心ラミネート材２１に、エンボスロールを用いて多数の凹凸部２５，２６を形成した。

さらに外包ラミネート材１１および内心ラミネート材２１を所定のサイズに裁断した後、上記図５Ａ〜図５Ｄで説明したように、２枚の外包ラミネート材１１によって、内心ラミネート材２１および２本のジョイントパイプ３１，４１を挟み込んで所要箇所を熱融着することによって、本実施形態に準拠した樹脂融着製熱交換器を製作した。

また内心ラミネート材２１に、コルゲートロールを用いて波状の凹凸部２５，２６を形成した以外は、上記と同様にして、本実施形態に準拠した樹脂融着製熱交換器を製作した。

こうして既述したように、内心材２がエンボス加工されたものと、コルゲート加工されたものとの２種類の樹脂融着製熱交換器を製作した。

以上のように構成された本実施形態の樹脂融着製熱交換器は、スマートフォンやパーソナルコンピュータ等の電子機器に組み込まれて電子機器のＣＰＵ等の電子部品から発生する熱を吸収する冷却器として用いられるものである。すなわち冷媒流入口３側のジョイントパイプ３１から、水や不凍液等の冷媒が外包材１内に流入されるとともに、その冷媒が外包材１内を通って冷媒流出口４側のジョイントパイプ４１側から流出される。こうして外包材１内を流通する冷媒と、外包材１の外面周辺に配置された電子部品との間で熱交換されて、電子部品から発生する熱が吸収されて、電子部品が冷却されるものである。

以上のように構成された本実施形態の樹脂融着製熱交換器によれば、金属製の伝熱層１２，２２に樹脂製の熱融着層１３，２３が積層されたラミネート材１１，２１を適宜熱融着するだけで簡単に製作することができるため、ろう付け接合等の難易度が高くて面倒な接合加工によって製作する従来の金属製の熱交換器に比べて、コストの削減および生産性の向上を図ることができる。

さらに本実施形態の熱交換器における構成部品としてのラミネート材１１，２１は、伝熱層１２，２２としての金属フィルムに、熱融着層１３、２３および被覆層１４としての樹脂フィルムを積層接着して製作するものであるため、周知のラミネート工法を用いて連続的に効率良く製作することができ、塑性加工や切削加工等の面倒かつ制約のある金属加工を用いる場合と異なり、より一層生産効率の向上およびコストの削減を図ることができる。

しかも本実施形態においては、コルゲートロール５やエンボスロールを用いて内心材２に凹凸部２５，２６を形成するものであるため、内心材用の内心ラミネート材２１自体を製作する工程から、凹凸部２５，２６を形成する工程にかけての一連の工程を、ロールトゥロールによって連続的に行うことができ、生産効率の向上およびコストの削減をより一層確実に図ることができる。

また本実施形態の樹脂融着製熱交換器は、薄型のラミネートシート（ラミネート材）１１，２１を貼り合わせて形成するものであるため、十分な薄肉化および軽量化を確実に図ることができる。

また本実施形態の樹脂融着製熱交換器によれば、外包材１の内部に内心材２を配置して、外包材１の内部に冷媒流通用空間（流路）を確保するものであるため、内圧および外圧のいずれの圧力に対しても高い強度を確保でき、動作信頼性を向上させることができる。

特に本実施形態においては、内心材２の凹凸部２５，２６の形状や大きさを簡単に変更することができるため、その変更により、耐圧強度を自在に調整できるとともに、冷媒の流路断面の大きさ（流通量）を自在に調整することができる。このため例えば冷媒の流通量を多く設定すれば、熱交換性能を簡単に向上させることができる。

さらに本実施形態の樹脂融着製熱交換器は、ラミネート材１１，２１である外包材１および内心材２によって形成するものであるため、熱交換器自体の形状や大きさを簡単に変更できるとともに、既述した通り、厚みや強度、熱交換性能等も簡単に変更できるので、熱交換器取付位置等に合わせて適切な構成に簡単に仕上げることができ、設計の自由度が増し、汎用性も向上させることができる。

また本実施形態においては、外包材１の熱融着層１３と、それに熱融着される内心材２の熱融着層２３とを同種の樹脂によって構成する場合には、外包材１と内心材２とをより確実に接合一体化でき、より一層内圧に対する強度を向上できて、動作信頼性をより一層向上させることができる。

また本実施形態においては、外包材１の熱融着層１３と、外包材１に貫通状態に装着する冷媒流入口３および冷媒流出口４のジョイントパイプ３１，４１とを同種の樹脂によって構成する場合には、ジョイントパイプ３１，４１の外周面を外包材１の内周面に、より確実に接合一体化でき、ジョイントパイプ３１，４１を外包材１により確実に気密ないし液密に封止した状態に装着することができ、液漏れ等を確実に防止できて、より一層高い動作信頼性を得ることができる。

なお上記実施形態においては、樹脂融着製熱交換器をその内部に冷却用の熱媒体（冷媒）を流通させて冷却器（冷却装置）として用いる場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、樹脂融着製熱交換器をその内部に加熱用の熱媒体（熱媒）を流通させて加熱器（加熱装置）や発熱器（発熱装置）として用いることも可能である。

また上記実施形態においては、外包材１を２枚の外包ラミネート材１１を重ね合わせて外周縁部を熱融着することによって形成する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、外包材１を１枚の外包ラミネート材１１によって形成することも可能である。例えば１枚の外包ラミネート材１１を２つ折りにして、折り曲げ辺の部分を除く他の３辺を熱融着することによって、袋状の外包材を形成するようにしても良い。

さらに本発明においては、外包材１に対しあらかじめ深絞り成型等によって内心材２を収納するための加工を行っておいても良い。

また上記実施形態においては、外包材として伝熱層の外面側（他面側）に被覆層が設けられたものを用いる場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、外包材として、伝熱層の外面側に被覆層が設けられないものを用いるようにしても良い。

さらに上記実施形態の外包材および内心材においては、伝熱層に熱融着層を積層する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、伝熱層と熱融着層との間に他の層（中間層）を積層するようにしても良い。

さらに上記実施形態においては、外包材１および内心材２として３層構造のラミネート材によって構成しているが、それだけに限られず、本発明においては、外包材１を２層または４層以上のラミネート材によって構成しても良いし、内心材２を４層以上のラミネート材によって構成するようにしても良い。

また上記実施形態においては、前端部および後端部に冷媒流入口３および冷媒流出口４を形成する場合を例に挙げて説明したが、熱媒体流入口（冷媒流入口）および熱媒体流出口（冷媒流出口）の形成位置は限定されるものではなく、どの位置に形成するようにしても良い。

また本発明は、内心材２に凹部のみまたは凸部のみが形成される場合も含まれる。例えば凹部のみが形成される内心材においては、平坦部が凸部を兼用することになり、凸部のみが形成される内心材においては、平坦部が凹部を兼用することになる。

この発明の樹脂融着製熱交換器は、スマートフォンやパーソナルコンピュータのＣＰＵ回り、電池回りの発熱対策、液晶テレビ、有機ＥＬテレビ、プラズマテレビのディスプレイ回りの発熱対策、自動車のパワーモジュール回り、電池回りの発熱対策に用いられる冷却器（冷却装置）の他、床暖房、除雪に用いられる加熱器（加熱装置）として利用することができる。

１：外包材
１１：外包ラミネート材
１２：伝熱層
１３：熱融着層
２：内心材
２１：内心ラミネート材
２２：伝熱層
２３：熱融着層
２５：凹部
２６：凸部
３：冷媒流入口
３１：ジョイントパイプ
４：冷媒流出口
４１：ジョイントパイプ
５：コルゲートロール

Claims (8)

1. 端部に熱媒体流入口および熱媒体流出口が設けられ、かつ前記熱媒体流入口から流入した熱媒体が内部を流通して前記熱媒体流出口から流出する袋状の外包材と、前記外包材の内部に配置される内心材とを備えた樹脂融着製熱交換器であって、
   前記外包材が、金属製の伝熱層と、その伝熱層の一面側に設けられた樹脂製の熱融着層とを含む外包ラミネート材によって構成されるとともに、その外包ラミネート材が重ね合わされて、周縁部に沿って互いの熱融着層同士が接合一体化されることにより袋状に形成され、
   前記内心材が、金属製の伝熱層と、その伝熱層の両面側に設けられた樹脂製の熱融着層とを含む内心ラミネート材によって構成されるとともに、凹凸部を有し、
   前記内心材の凹部底面および凸部頂面の熱融着層と、前記外包材の熱融着層とが接合一体化されていることを特徴とする樹脂融着製熱交換器。
2. 前記外包材の熱融着層と、前記内心材の熱融着層とが同種の樹脂によって形成されている請求項１に記載の樹脂融着製熱交換器。
   熱交換器。
3. 前記凹部の深さまたは前記凸部の高さが、０．１ｍｍ〜５０ｍｍに設定されている請求項１または２に記載の樹脂融着製熱交換器。
4. 前記熱媒体流入口および前記熱媒体流出口に、ジョイントパイプがそれぞれ設けられ、そのジョイントパイプを介して熱媒体が前記外包材の内部に対し出入するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂融着製熱交換器。
5. 前記ジョイントパイプの外周面に樹脂製の熱融着層が設けられ、
   前記外包ラミネート材が、前記ジョイントパイプを介して重ね合わされるとともに、前記外包ラミネート材の熱融着層が前記ジョイントパイプの熱融着層に接合一体化されることにより、前記ジョイントパイプが前記外包材に封止状態に取り付けられ、
   前記外包ラミネート材の熱融着層と、前記ジョイントパイプの熱融着層とが同種の樹脂によって構成されている請求項４に記載の樹脂融着製熱交換器。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂融着製熱交換器の製造方法であって、
   前記内心材の凹凸部をエンボス加工またはコルゲート加工によって形成するようにしたことを特徴とする樹脂融着製熱交換器の製造方法。
7. 前記内心ラミネート材を一対のエンボスロールまたは一対のコルゲートロールによって挟み込みつつ、その一対のロール間に通過させることにより、前記内心材に凹凸部を形成するようにした請求項６に記載の樹脂融着製熱交換器の製造方法。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂融着製熱交換器の製造方法であって、
   前記内心材の凹凸部をプリーツ加工によって形成するようにしたことを特徴とする樹脂融着製熱交換器の製造方法。
   

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