JP2021103764A - 熱交換器およびそのインナーフィン - Google Patents

Abstract

【課題】効率良く簡単に製作できる熱交換器を提供する。【解決手段】本発明は、出入口１６が設けられ，かつ一対の対向壁を有する外包体１と、一対の対向壁間に配置され、かつ凹部２５および凸部２６が交互に連続して設けられる波状のインナーフィン２とを備えた熱交換器を対象とする。外包体１が、金属製の伝熱層５１の内面側に樹脂製の熱融着層５２が設けられた外包ラミネート材Ｌ１によって構成され、インナーフィン２が、金属製の伝熱層６１の両面側に熱融着層６２が設けられた内芯ラミネート材Ｌ２によって構成される。インナーフィン２が、その凹部底壁および凸部頂壁が一対の対向壁に対し平行に配置され、かつ凹部底壁および凸部頂壁間を連結する立ち上がり壁が一対の対向壁に対し直交する角波形状に形成される。【選択図】図２

Description

この発明は、金属製の伝熱層に樹脂製の熱融着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熱交換器およびそのインナーフィンに関する。

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しているため、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熱交換器およびそのインナーフィン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］入口および出口が設けられ，かつ一対の対向壁を有する外包体と、前記一対の対向壁間に配置され、かつ凹部および凸部が交互に連続して設けられる波状のインナーフィンとを備え、前記入口から流入した熱交換媒体が前記外包体内のインナーフィン設置部を通って前記出口から流出するようにした熱交換器であって、
前記外包体が、金属製の伝熱層の内面側に樹脂製の熱融着層が設けられた外包ラミネート材によって構成され、
前記インナーフィンが、金属製の伝熱層の両面側に熱融着層が設けられた内芯ラミネート材によって構成され、
前記インナーフィンが、その凹部底壁および凸部頂壁が前記一対の対向壁に対し平行に配置され、かつ前記凹部底壁および前記凸部頂壁間を連結する立ち上がり壁が前記一対の対向壁に対し直交する角波形状に形成され、
前記インナーフィンにおける凹部底面および凸部頂面と、前記一対の対向壁とが接合されていることを特徴とする熱交換器。

［２］前記インナーフィンの凹部底面の幅を「Ｗ１１」とし、凸部頂面の幅を「Ｗ１２」としたとき、
０．９≦Ｗ１２／Ｗ１１≦１．１
の関係が成立するように構成されている前項１に記載の熱交換器。

［３］前記インナーフィンのフィンピッチを「Ｐｆ」とし、フィン高さを「Ｈｆ」としたとき、
Ｐｆ／２＝０．１Ｈｆ〜１０Ｈｆ
の関係が成立するように構成されている前項１または２に記載の熱交換器。

［４］前記外包体は、中間領域に前記インナーフィンを収容するための凹陥部が形成されたトレイ部材と、前記トレイ部材の凹陥部を閉塞するように配置されるカバー部材とによって構成されている前項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。

［５］前記外包体は、前記インナーフィンを介して重ね合わされた２枚の前記外包ラミネート材の外周縁部同士が接合一体化されて形成されている前項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。

［６］入口および出口が設けられ，かつ一対の対向壁を有する外包体における前記一対の対向壁間に配置され、前記入口から流入した熱交換媒体を通過させて前記出口から流出させるようにした熱交換器のインナーフィンであって、
金属製の伝熱層の両面側に熱融着層が設けられた内芯ラミネート材によって構成され、
凹部および凸部が交互に連続して設けられる波状であって、その凹部底壁および凸部頂壁が前記一対の対向壁に対し平行に配置され形成され、かつ前記凹部底壁および前記凸部頂壁間を連結する立ち上がり壁が前記一対の対向壁に対し直交する角波形状に形成され、
前記凹部底面および前記凸部頂面が、一対の対向壁に接合されるように構成されていることを特徴とする熱交換器のインナーフィン。

発明［１］の熱交換器によれば、インナーフィンを角波形状に形成しているため、凹部底壁と凸部頂壁との間を連結する立ち上がり壁が、外包体の対向する一対の対向壁に対し直交した状態で多数配置される。このためインナーフィンが補強部材としての機能を十分に発揮でき、高い強度を確保できるため、外圧や内圧に対し形状を安定させることができ、動作信頼性を向上できて、熱交換性能を向上させることができる。また本発明の熱交換器においては、ラミネート材等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できるとともに、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、外包体やインナーフィン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］の熱交換器によれば、インナーフィンの一対の対向壁（両側壁）に対するそれぞれ接合面積がほぼ等しくなるため、外圧や内圧を両側壁において均等に分散させてバランス良く受け止めることができ、外圧や内圧による熱交換器の変形等の不具合を確実に防止することができる。

発明［３］の熱交換器によれば、フィンピッチをフィン高さに対し特定の値に設定しているため、熱交換媒体の流動性を良好にしつつ、内圧および外圧に対して十分な強度を確保でき、動作信頼性および熱交換性能を一層向上させることができる。

発明［４］［５］の熱交換器によれば、上記の効果をより確実に得ることができる。

発明［６］の熱交換器のインナーフィンによれば、角波形状に形成しているため、インナーフィンを用いて熱交換器を製作することによって、上記発明の熱交換器と同様の効果を奏する熱交換器を確実に製作することができる。

図１は本発明の熱交換器を示す斜視図である。 図２は第１実施形態の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３は第１実施形態の熱交換器を分解して示す斜視図である。 図４は第１実施形態の熱交換器に適用された外包体およびインナーフィンを説明するための正面断面図である。 図５は第１実施形態のインナーフィンを説明するための正面断面図である。 図６はこの発明の変形例である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である。 図７は比較例１の熱交換器に適用されたインナーフィンを説明するための正面断面図である。 図８は比較例２の熱交換器に適用されたインナーフィンを説明するための正面断面図である。 図９は本発明の熱交換器に電池を載置した状態を示す斜視図である。 図１０は第２実施形態の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１１は第３実施形態の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。

本発明の熱交換器は、主に車載用電池を冷却する冷却器として用いられるものであり、外部から大きな圧力が加えられてもその外圧に耐え得る構成を有するものである。

＜第１実施形態＞
図１〜図３は第１実施形態の熱交換器を示す図である。以下の説明においては発明の理解を容易にするため、図２（ａ）の左右方向（長手方向）を「前後方向」とし、また図２（ａ）の紙面上における前後方向に対する垂直方向を「幅方向」として説明し、さらに、図２（ｂ）の上下方向を「上下方向（厚さ方向）」として説明する。

図１〜図３に示すように、本第１実施形態の熱交換器は、伝熱パネルや伝熱チューブ等として用いられるものであり、ケーシング（容器）としての外包体１と、外包体１の内部に収容されるインナーフィン（内芯材）２と、外包体１の両端部内に収容される一対（両側）のヘッダー（ジョイント部材）３，３とを備えている。

外包体１は、平面視矩形状のトレイ部材１０と、平面視矩形状のカバー部材１５とによって構成されている。

トレイ部材１０は、外包ラミネート材Ｌ１の成形品によって構成されており、外周縁部を除く中間領域全域が下方に深絞り成形や、押出成型等の冷間成形の手法を用いて凹陥形成されて、平面視矩形状の凹陥部１１が形成されるとともに、凹陥部１１の開口縁部外周に外方に突出するフランジ部１２が一体に形成されている。

またカバー部材１５は、トレイ部材１０における凹陥部１１の前後両端部に対応して一対の出入口１６，１６が形成されている。言うまでもなく本実施形態においては、一対の出入口１６のうち、一方の出入口１６が入口として構成され、他方の出入口１６が出口として構成されている。

トレイ部材１０およびカバー部材１５は、柔軟性および可撓性を有するラミネートシートである外包ラミネート材Ｌ１によって構成されている。

図４に示すように外包ラミネート材Ｌ１は、金属（金属箔）製の伝熱層５１と、その伝熱層５１の一面（内面）に接着剤を介して積層された熱融着性の樹脂フィルムないし熱融着性の樹脂シート製の熱融着層５２と、伝熱層５１の他面（外面）に接着剤を介して積層された耐熱性の樹脂フィルムないし耐熱性の樹脂シート製の保護層５３とを備えている。なお本実施形態において、「箔」という用語は、フィルム、薄板、シートも含む意味で用いられている。

外包ラミネート材Ｌ１における伝熱層５１としては、銅箔、アルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケル箔、ニッケルメッキ加工した銅箔、ニッケルと銅箔からなるクラッドメタル等を好適に用いることができる。これらの中でもコストおよび熱伝導性に鑑みるとアルミニウム箔を用いることが好ましい。

さらにアルミニウム箔の中でも、純アルミニウム、Ｍｎを１．０％〜１．５％含有するＡｌ−Ｍｎ系合金、あるいはＦｅを０．７％〜１．７％含有するＡｌ−Ｆｅ系合金を用いることが好ましい。これらの中でも、成形性、内圧及び外圧に対する耐久性に鑑みると、Ｆｅを０．７％〜１．７％含有するＡｌ−Ｆｅ系合金を用いることが特に好ましい。

なお本実施形態において、「銅」「アルミニウム」「ニッケル」「チタン」という用語は、それらの合金も含む意味で用いられている。

伝熱層５１は、集熱層とも称されるものであり、厚みが８μｍ〜３００μｍのものを用いるのが良く、より好ましくは１００μｍ以下のものを用いるのが良い。

また伝熱層５１は、化成処理等の表面処理を施しておくことにより、伝熱層５１の腐食防止や、樹脂との接着性の向上など、より一層耐久性を向上させることができる。

化成処理は、例えば次のような処理を施す。即ち、脱脂処理を行った金属箔の表面に、下記の１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を塗工した後、乾燥することにより、化成処理を施す。

１）リン酸と、クロム酸と、フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液。

２）リン酸と、アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液。

３）リン酸と、アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液。

上記化成皮膜は、クロム付着量（片面当たり）として０．１ｍｇ／ｍ^２〜５０ｍｇ／ｍ^２に設定するのが好ましく、特に２ｍｇ／ｍ^２〜２０ｍｇ／ｍ^２に設定するのがより一層好ましい。

熱融着層５２としては、ポリエチレン、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、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂等によって構成されるフィルムないしシートを好適に用いることができる。中でも特に、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）や直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）によって構成されるフィルムないしシートを用いるのが好ましい。

なお、熱融着層５２としては、厚みが２０μｍ〜５０００μｍのものを用いるのが良く、より好ましくは３０μｍ〜８０μｍのものを用いるのが良い。

また保護層５３としては、耐熱性樹脂であるポリエステル樹脂（ＰＥＴ）、ポリアミド樹脂（ＯＮＹ）等によって構成されるフィルムないしシートを好適に用いることができる。

ここで保護層５３を構成する耐熱性樹脂としては、外包体１やインナーフィン２などを熱融着処理する際の加熱温度で溶融しないものを用いる。この耐熱性樹脂としては、熱融着性樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有するものを用いることが好ましく、さらに、熱融着性樹脂の融点より２０℃以上高い融点を有するものを用いることが特に好ましい。

さらに保護層５３としては、厚みが６μｍ〜１００μｍのものを用いるのが良い。

また外包ラミネート材Ｌ１を構成する伝熱層５１、熱融着層５２および保護層５３の各間を接着するための接着剤としては、厚みが１μｍ〜５μｍのウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、オレフィン系接着剤等を好適に用いることができる。

なお本実施形態においては、外包体１を構成するラミネート材Ｌ１として、３層構造のシートを用い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、４層以上の構造のシートを用いるようにしても良い。例えば保護層と伝熱層との間に他の層を介在させたり、伝熱層と熱融着層との間に他の層を介在したりして、４層以上の構造のシートを採用するようにしても良い。

以上の構成の外包ラミネート材Ｌ１によって、外包体１のトレイ部材１０およびカバー部材１５が構成されている。そして後に詳述するようにカバー部材１５がトレイ部材１０にその凹陥部１１の開口を閉塞するように取り付けられることによって、外包体１が形成されるものである。

なお本実施形態においては、トレイ部材１０における凹陥部１１の底壁（下壁）１１１と、トレイ部材１０に取り付けられたカバー部材１５における凹陥部１１に対応する部分の天壁（上壁）１５１とによって、一対の対向壁が構成されるものである。

図１〜図４に示すように外包体１の中空部（凹陥部）１１内に収容されるインナーフィン２は、柔軟性ないし可撓性を有するラミネートシートである内芯ラミネート材Ｌ２によって構成されている。

図４に示すように内芯ラミネート材Ｌ２は、金属箔製の伝熱層６１と、伝熱層６１の両面に接着剤を介して積層された樹脂フィルムないし樹脂シート製の熱融着層６２，６２とを備えている。

内芯ラミネート材Ｌ２における伝熱層６１としては、銅箔、アルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケル箔、ニッケルメッキ加工した銅箔、ニッケルと銅箔からなるクラッドメタル等を好適に用いることができる。これらの中でもコストおよび熱伝導性に鑑みるとアルミニウム箔を用いることが好ましい。

さらにアルミニウム箔の中でも、純アルミニウム、Ｍｎを１．０％〜１．５％含有するＡｌ−Ｍｎ系合金、あるいはＦｅを０．７％〜１．７％含有するＡｌ−Ｆｅ系合金を用いることが好ましい。これらの中でも、成形性、内圧及び外圧に対する耐久性に鑑みると、Ｆｅを０．７％〜１．７％含有するＡｌ−Ｆｅ系合金を用いることが特に好ましい。

伝熱層６１は、厚みが８μｍ〜３００μｍのものを用いるのが良く、より好ましくは１００μｍ以下のものを用いるのが良い。

熱融着層６２としては、ポリエチレン、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、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂等によって構成されるフィルムないしシートを好適に用いることができる。中でも特に、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）や直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）によって構成されるフィルムないしシートを用いるのが好ましい。

熱融着層６２としては、厚みが２０μｍ〜５０００μｍのものを用いるのが良く、より好ましくは３０μｍ〜８０μｍのものを用いるのが良い。

また内芯ラミネート材Ｌ２を構成する伝熱層６１および熱融着層６２の各間を接着するための接着剤としては、上記外包ラミネート材Ｌ１と同様、厚みが１μｍ〜５μｍのウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、オレフィン系接着剤等を好適に用いることができる。

なお本実施形態においては、インナーフィン２を構成するラミネート材Ｌ２として、３層構造のシートを用い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、４層以上の構造のシートを用いるようにしても良い。例えば熱融着層と伝熱層との間に他の層を介在させることによって、４層以上の構造のシートを採用するようにしても良い。

またインナーフィン２の加工方法は、切削加工、射出成型、シート成形（真空成形、圧空成形等）の他、コルゲート加工やエンボス加工を用いることができる。なお言うまでもなく、インナーフィン２の加工方法は限定されるものではない。

図２〜図５に示すようにインナーフィン２は、凹部２５および凸部２６が交互に連続して形成された角波形状（矩形波形状）、いわゆるデジタル信号波形に形成されている。すなわち本実施形態のインナーフィン２における凹部底面（底壁）および凸部頂面（頂壁）は、平坦に形成され、かつ熱交換器組付状態において、トレイ部材１０の底壁（下壁）１１１およびカバー部材１５の天壁（上壁）１５１に対し平行に配置されている。さらにインナーフィン２は、隣り合う凹部底壁および凸部頂壁間を連結する立ち上がり壁が、凹部底壁および凸部頂壁に対し、または熱交換器組付状態における外包体１の上下壁１１１，１５１に対し垂直に配置されている。

本実施形態においてインナーフィン２は、隣り合う凹部２５，２５（または隣り合う凸部２６，２６）において一方の凹部２５（一方の凸部２６）の中心線から他方の凹部２５（他方の凸部２６）の中心線までの間隔をフィンピッチＰｆとし、隣り合う凹凸部２５，２６において、凹部２５の中心線から凸部２６の中心線までの間隔をハーフピッチ（Ｐｆ／２）としている。そして、フィンピッチＰｆおよびハーフピッチＰｆ／２が、等ピッチで配置されている。換言すると、凹部底壁の幅寸法（図５の紙面に向かって左右方向の幅寸法）Ｗ１１と、凸部頂壁の幅方向Ｗ１２の寸法とが等しく設定されている。なお本発明においては、フィンピッチＰ、ハーフピッチＰｆ／２を、必ずしも等ピッチに設定する必要はなく、ピッチ間隔を異ならせるようにしても良いし、各凹部底壁の幅寸法Ｗ１１を異ならせても良いし、各凸部頂壁の幅寸法Ｗ１２を異ならせても良いし、さらに凹部底壁の幅寸法Ｗ１１と凸部頂壁Ｗ１２の幅寸法Ｗ１２とを異ならせるようにしても良い。要は本発明のインナーフィン２は、角波形状であれば、どのような形状のものであっても採用することができる。

本実施形態においては、ハーフピッチＰｆ／２を１ｍｍ〜５ｍｍに設定するのが良い。すなわちハーフピッチＰｆ／２が狭過ぎると、加工が困難になるとともに、熱交換媒体の圧力損失も大きくなり、好ましくない。逆にハーフピッチＰｆ／２が広過ぎると、外圧によって変形し易くなり、耐圧性の低下を招くおそれがあり、好ましくない。

さらに本実施形態においては、ハーフピッチＰｆ／２を、フィン高さＨｆの０．１倍〜１０倍に設定するのが好ましい。つまり、０．１Ｈｆ≦Ｐｆ／２≦１０Ｈｆの関係を成立させるのが好ましい。このようにフィンピッチ（ハーフピッチ）を特定の値に設定する場合には、熱交換媒体の流動性を良好にしつつ、内圧および外圧のいずれの圧力に対しても十分な強度を確保でき、動作信頼性および熱交換性能を向上させることができる。

本実施形態においては、凹部底面幅Ｗ１１に対する凸部頂面幅Ｗ１２の比率Ｗ１２／Ｗ１１を０．９〜１．１に設定するのが好ましい。つまり０．９≦Ｗ１２／Ｗ１１≦１．１の関係を成立させるのが好ましい。この関係が成立する場合には、インナーフィン２の下壁１１１および下壁１５１に対する接合面積がほぼ等しくなり、外圧や内圧を上下両側において均等に分散させてバランス良く受け止めることができ、外圧や内圧に対する熱交換器の変形等の不具合を確実に防止することができる。

また本実施形態において、インナーフィン２のフィン高さＨｆを０．１ｍｍ〜５０ｍｍに設定するのが好ましい。

また、フィン厚みＴｆについては、０．１ｍｍ〜２ｍｍに設定するのが良い。すなわちフィン厚みＴｆが薄過ぎると外圧に対する強度が低下し、厚過ぎると熱伝達や熱媒体の流量に悪影響を与えるおそれがあるからである。

また本実施形態のインナーフィン２においては、製法上の観点等から、凸部頂壁（または凹部底壁）と立ち上がり壁との間のコーナー部における外側コーナー半径（外側曲率半径）Ｒ１を０．２ｍｍ〜７ｍｍに設定するのが良く、内側コーナー半径（内側曲率半径）Ｒ２を０．１ｍｍ〜１ｍｍに設定するのが良い。

このインナーフィン２が、トレイ部材１０の凹陥部１１内に収容される。この場合、インナーフィン２は、トレイ部材１０の凹陥部１１における前後両端部を除いた中間部に収容される。さらにインナーフィン２は、その山筋方向および谷筋方向がトレイ部材１０の前後方向（図１の左右方向）に一致するように配置される。これにより、インナーフィン２の山筋部および谷筋部によって形成されるトンネル部および溝部が、熱交換流路として構成されている。この熱交換流路は、トレイ部材１０の前後方向（長さ方向）に沿うように配置され、かつ幅方向（左右方向）に並列に複数配置されており、熱交換媒体（熱媒体）が各熱交換流路を通って均等に分散しながら外包体１の前後方向一端側から他端側に向けてスムーズに流通できるように構成されている。

一方図２および図３に示すように、外包体１の両端部に配置される一対のヘッダー３，３は、合成樹脂の成形品によって構成されている。

ヘッダー３を構成する樹脂としては、上記外包体１およびインナーフィン２の熱融着層５２，６２を構成する樹脂と同種の樹脂を用いるのが好ましい。具体的には、ポリエチレン、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、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂等を好適に用いることができる。

ヘッダー３は、一側面に開口部３２を有する箱状の取付箱部３１と、取付箱部３１の上壁に設けられたパイプ部３３とを備えている。パイプ部３３は取付箱部３１内に連通しており、パイプ部３３の内部と取付箱部３１の内部との間で熱交換媒体が往来できるように構成されている。

このヘッダー３の取付箱部３１がトレイ部材１０の凹陥部１１におけるインナーフィン２の両側に配置される。さらにヘッダー３のパイプ部３３が上向き配置されるとともに、取付箱部３１の開口部３２が内側に向けて、つまりインナーフィン２に対向して配置される。

こうしてヘッダー３，３をトレイ部材１０内に収容して、カバー部材１５をトレイ部材１０にその開口部を閉塞するように配置する。この場合、カバー部材１５の出入口１６内に、ヘッダー３，３の上向きのパイプ部３３，３３を挿通配置する。

こうして仮組された熱交換器仮組品を加熱することによって、接触し合う部材同士を熱融着して接合一体化する。

まず、外包体１におけるトレイ部材１０のフランジ部１２と、カバー部材１５の外周縁部との重ね合わせ部分を、上下一対の加熱シール型によって挟み込みながら加熱する（外包体融着工程）。これにより、トレイ部材１０のフランジ部１２と、カバー部材１５の外周縁部との熱融着層５２同士を熱融着（熱接着）して、外包体１の中空部を気密ないし液密状態に封止する。

続いて、外周縁部を熱溶着した外包体１の中間領域（下壁１１１および上壁１５１）を上下一対の加熱板によって挟み込みながら加熱する。これにより、インナーフィン２の山頂部および谷底部の熱融着層６２と、トレイ部材１０の底壁１１１およびカバー部材１５の中間領域（上壁）１５１の熱融着層５２とを熱接着（熱融着）により接合一体化して、液密ないし気密状態に封止する（フィン融着工程）。さらにこのフィン融着工程においては、ヘッダー３，３の取付箱部３１，３１の外周面と、それに対応するトレイ部材１０およびカバー部材１５の熱融着層５２とを熱融着（熱接着）により接合一体化して、液密ないし気密状態に封止する。

こうして組み付けられた熱交換器は、外包体１における両端部の上壁（カバー部材１５）からヘッダー３，３のパイプ部３３，３３が上方に突出するように配置されている。

ここでインナーフィン２およびヘッダー３，３と、外包体１との熱融着部を同種の樹脂によって構成している場合には、両者を十分な取付強度で確実に固着することができる。

なお本実施形態において、熱融着処理（加熱処理）を減圧下で行うことで、トレイ部材１０とカバー部材１５との間、トレイ部材１０およびカバー部材１５とそれらと接触しているインナーフィン２およびヘッダー３，３との間の密着性が高い状態で熱接着を強く行うことができ、接着面積を広くすることができる。従って熱融着処理を減圧下で行うのが好ましい。

本実施形態において、熱融着処理時の加熱温度（溶着温度）は、１４０℃〜２５０℃に設定するのが良く、より好ましくは１６０℃〜２００℃に設定するのが良い。さらに熱融着時の圧力（溶着圧力）は、０．１ＭＰａ〜０．５ＭＰａに設定するのが良く、より好ましくは０．１５ＭＰａ〜０．４ＭＰａに設定するのが良い。さらに融着時間（溶着時間）は、２秒〜１０秒に設定するのが良く、より好ましくは３秒〜７秒に設定するのが良い。

また本実施形態においては、トレイ部材１０のフランジ部１２と、カバー部材１５の外周縁部とを熱融着する外包体融着工程と、インナーフィン２およびヘッダー３，３と外包体１とを熱融着するフィン融着工程とを別々の熱処理で行うようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、外包体融着工程と、フィン融着工程とを同じ熱処理で行うようにしても良い。

また本実施形態では、融着工程特に、フィン融着工程においては、外包体１の下壁１１１および上壁１５１を挟み込む一対の加熱板における外包体１との接触面に、伝熱性ゴム層を配置しておくことによって、外包体１の下壁１１１および上壁１５１と、インナーフィン２の凹部底面および凸部頂面とを確実に接触させることができ、高精度で熱融着処理を行うことができる。

以上の構成の熱交換器は、電池等を冷却対象部材（熱交換対象部材）として冷却する冷却器（冷却装置）として用いられる。すなわち熱交換器の一方のパイプ部３３に、熱交換媒体（冷媒）としての冷却液（冷却水、不凍液等）を流入するための流入管が連結されるとともに、他方のパイプ部３３に、冷却液を流出するための流出管が連結される。さらに熱交換器の外包体１における下壁１１１および／または上壁１５１に冷却対象部材としての電池を接触させた状態に配置する。そしてその状態で一方のパイプ部３３から冷却液を一方のヘッダー３を介して外包体１の内部に流入し、その冷却液をインナーフィン２の部分を流通させて、他方のヘッダー３を介して他方のパイプ部３３から流出させる。こうして冷却液を外包体１に循環させることにより、その冷却液と電池との間でインナーフィン２および外包体１の上下壁を介して熱交換されて、電池が冷却されるものである。

本実施形態の熱交換器は、その使用形態は特に限定されるものではなく、１つだけで使用することもできるし、２つ以上で使用することもできる。１つでの使用は、既述した通り、熱交換器の上下面に熱交換対象部材を接触させて使用するものである。２つで使用する場合には、例えば２つの熱交換器によって熱交換対象部材を挟み込むように配置して使用することができる。さらに２つ以上で使用する場合、熱交換器と熱交換対象部材とを交互に重ね合わせるように配置して使用することもできる。

以上のように本第１実施形態の熱交換器によれば、インナーフィン２を角波形状に形成しているため、外包体１との接触面積を十分に確保でき、外包体１の外面に接触する冷却対象部材との間の熱交換効率を向上させることができ、高い熱交換性能を得ることができる。さらにインナーフィン２と外包体１との接触面積を大きく確保できるため、インナーフィン２の外包体１に対する取付強度を向上でき、接触不良の発生等を確実に防止することができる。

またインナーフィン２を角波形状に形成しているため、凹部底壁と凸部頂壁との間を連結する立ち上がり壁が、外包体１の対向する上下壁１１１，１５１に対し直交した状態で多数配置される。このためインナーフィン２が補強部材としての機能を十分に発揮でき、例えば外圧による圧縮方向の応力に対しては突っ張るように作用し、内圧による膨張方向の応力に対しては引っ張るように作用するため、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、変形を防止できて安定した形状を確実に維持でき、動作信頼性をより一層向上させることができる。特に熱交換器を複数重ね合わせて使用するような場合には、十分な耐圧性を確保でき、安定した形態（形状）を確実に維持でき、高い熱交換性能を確実に得ることができる。その上さらに、十分な耐圧性を確保できるため、補強部材を別途設ける必要がなく、その分、部品点数を省略できて、構造の簡素化およびコストの削減を図ることができる。

さらに本実施形態では図９に示すように、熱交換器のカバー部材１５上面に、多数個の電池Ｂからなる組電池が載置されており、組電池を構成する電池Ｂの総重量が熱交換器にかかっている。このように本実施形態では組電池を構成する多数個の電池Ｂが載置されても、熱交換流路が潰れることのない熱交換器を提供することもできる。

また本実施形態の熱交換器においては、インナーフィン２の位置をヘッダー３，３によって規制することができるため、熱交換媒体の流通によってインナーフィン２が揺れ動いたり、ばたついたりすることがなく、その動きによって発生する熱交換媒体の滞留を防止することができる。このため熱交換媒体の流動性を向上させることができ、熱交換性能を一層向上させることができる。

また本実施形態の熱交換器によれば、構成部材としてのトレイ部材１０、カバー部材１５、インナーフィン２およびヘッダー３が合成樹脂を基に製作されているため、各構成部材を適宜熱融着するだけで簡単に製作することができる。このため本実施形態の熱交換器は、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は、金属の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。

また本実施形態の熱交換器は、薄型のラミネートシート（ラミネート材）Ｌ１からなるトレイ部材１０およびカバー部材１５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。

さらに本実施形態の熱交換器は、外包体１がラミネート材Ｌ１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。

＜第２実施形態＞
図１０は第２実施形態の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１０に示すように、第２実施形態の熱交換器は外包体１と、外包体１の内部に収容される２つのインナーフィン（内芯材）２と、外包体１の両端部内に収容される一対（両側）のヘッダー（ジョイント部材）３，３と、インナーフィン２の凹凸方向と平行に、かつ幅方向の中央部（２つのインナーフィン２に挟まれた位置）に樹脂ブロック７とを備えている。

第２実施形態における外包体１は第１実施形態と同様に、平面視矩形状のトレイ部材１０と、平面視矩形状のカバー部材１５とによって構成されており、トレイ部材１０およびカバー部材１５も第１実施形態と同様に、柔軟性ないし可撓性を有するラミネートシートである外包ラミネート材Ｌ１によって構成されている。

第２実施形態の外包ラミネート材Ｌ１も、金属（金属箔）製の伝熱層５１と、その伝熱層５１の一面（内面）に接着剤を介して積層された熱融着性の樹脂フィルムないし熱融着性の樹脂シート製の熱融着層５２と、伝熱層５１の他面（外面）に接着剤を介して積層された耐熱性の樹脂フィルムないし耐熱性の樹脂シート製の保護層５３とを備えている。

なお第２実施形態においても、「箔」という用語はフィルム、薄板、シートも含む意味で用いられている。

第２実施形態の伝熱層５１としては厚さが３０μｍ〜３００μｍのものを用いることが好ましい。

第２実施形態の外包ラミネート材Ｌ１は、伝熱層５１として上記厚さのものが用いられること以外は、第１実施形態と同様のものが用いられる。

第２実施形態における外包体１の他の構成は、第１実施形態と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して重複説明は省略する。

第２実施形態の外包体１内部には２つのインナーフィン２が収容されている。

第２実施形態のインナーフィン２も、柔軟性ないし可撓性を有するラミネートシートである内芯ラミネート材Ｌ２によって構成されている。

また第２実施形態の内芯ラミネート材Ｌ２も、金属箔製の伝熱層６１と、伝熱層６１の両面に接着剤を介して積層された樹脂フィルムないし樹脂シート製の熱融着層６２，６２とを備えている。

伝熱層６１としては銅箔、アルミニウム箔を好適に用いることができ、厚みは３０μｍ〜３００μｍのものを用いることが好ましい。

熱融着層６２としては第１実施形態と同様のものが用いられる。

また内芯ラミネート材Ｌ２に凹凸部を形成する方法としては、内芯ラミネート材Ｌ２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、内芯ラミネート材Ｌ２に凹凸部を形成する方法を採用することができる。あるいはプレス機、プレス金型により内芯ラミネート材Ｌ２に凹凸部を形成する方法を採用してもよい。

第２実施形態におけるインナーフィン２の他の構成は、第１実施形態と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して重複説明は省略する。

外包体１の両端部には一対のヘッダー３，３が配置されている。

第２実施形態のヘッダー３も合成樹脂の成形品によって構成されており、樹脂としては第１実施形態と同様のものを用いることができる。

また第２実施形態のヘッダー３を作製する方法としては射出成型等を採用することができる。

第２実施形態におけるヘッダー３の他の構成は、第１実施形態と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して重複説明は省略する。

図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、外包体１内部には樹脂ブロック７が配置されている。

樹脂ブロック７は外圧や内圧に対する補強部材としての機能を担うものである。

樹脂ブロック７を構成する樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン系樹脂またはそれらの変性樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂等を用いることが好ましい。中でもブロックコポリマー系ポリプロピレンを用いることが好ましい。

また樹脂ブロック７は、外包ラミネート材Ｌ１の熱融着層５２を構成する樹脂と同種のものを用いることが好ましい。このように同種の樹脂を用いることで、樹脂ブロック７と外包体１とを十分な取付強度で確実に固着することができるためである。

また樹脂ブロック７の硬さとしては、引張強度が０．３Ｋｇｆ／ｍｍ^２〜１０Ｋｇｆ／ｍｍ^２のものを用いることが好ましい。この引張強度はＪＩＳ Ｋ ７１２７に準拠して測定した値である。

第２実施形態では樹脂ブロック７が熱交換器の幅方向における中央部に、かつインナーフィン２の凹凸部２５、２６の方向と平行に配置されている。なお図１０（ａ）および（ｃ）に示すように第２実施形態では、樹脂ブロック７がその両側のインナーフィン２で挟まれた配置となっているため、インナーフィン２は２つ必要となる。

このように樹脂ブロック７を熱交換器の幅方向における中央部に配置する、すなわち樹脂ブロック７を２つのインナーフィン２で挟むように配置することで、強い外圧がかかっても樹脂ブロック７に負荷がかかるため、インナーフィン２が変形して熱交換媒体の流れを阻害することを防止することができる。

また樹脂ブロック７をインナーフィン２の凹凸部２５、２６の方向と平行に配置することで、熱交換媒体の流れを塞ぐことなく冷却対象部材（熱交換対象部材）を冷却することができる。

なお、第２実施形態の樹脂ブロック７は熱交換器の幅方向における中央部にのみ配置されているが、熱交換器にさらなる補強が必要な場合は中央部以外の位置にも樹脂ブロック７を追加配置してもよい。

また第２実施形態の樹脂ブロック７は射出成型あるいは樹脂板等を切削することにより直方体状に形成されており、前後方向の長さはインナーフィン２と同一であり、幅方向の長さはインナーフィン２の半分以下となっている。

また第２実施形態の樹脂ブロック７の高さは、インナーフィン２の凹凸部２５、２６の高さと同一になるように構成されている。このように樹脂ブロック７の高さをインナーフィン２の凹凸部２５、２６の高さと同一にすることで、熱交換器の表面の平滑性を向上させることができ、電子デバイス等との密着性を向上させることで、熱交換機能を向上させることができる。

また第２実施形態の樹脂ブロック７はトレイ部材１０およびカバー部材１５の熱融着層５２と熱融着（熱接着）により接合一体化されている。また樹脂ブロック７はその全体が樹脂で構成されている必要はなく、少なくともトレイ部材１０およびカバー部材１５の熱融着層５２と接着される面が樹脂で構成されていればよい。

第２実施形態では、樹脂ブロック７とトレイ部材１０およびカバー部材１５の熱融着層５２との接合を熱融着により行っているが、熱融着による接合だけに限られず、例えば、変性ポリオレフィン系、アクリル系、あるいはエポキシ系接着剤などを含有する接着剤や粘着テープを用いて固定してもよい。

以上のように第２実施形態の熱交換器によれば、樹脂ブロック７を外包ラミネート材Ｌ１（トレイ部材１０およびカバー部材１５）の熱融着層５２と熱融着して固定することで、外からの強い圧力がかかっても熱交換器の変形を防ぐことができる。また樹脂ブロック７として外包ラミネート材Ｌ１の熱融着層５２を構成する樹脂と同種のもの、あるいは強固に接着する樹脂を用いることで、熱交換器に内圧が発生した場合も外包体１の膨れを防ぐことができる。また樹脂ブロック７の幅を１ｍｍ以上にすることで熱融着時の変形を防止することもできる。

また第２実施形態の熱交換器においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３実施形態＞
図１１は第３実施形態の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。

第３実施形態では樹脂ブロック７が熱交換器の前後方向における中央部（２つのインナーフィン２に挟まれた位置）に、かつインナーフィン２の凹凸部２５、２６の方向と垂直に配置されている。なお図１１（ａ）に示すように第３実施形態においても、樹脂ブロック７がその前後のインナーフィン２で挟まれた配置となっているため、インナーフィン２は２つ必要となる。

また図１１（ｃ）に示すように、第３実施形態では樹脂ブロック７に貫通孔７１が形成されている。

第３実施形態では樹脂ブロック７がインナーフィン２の凹凸部２５、２６の方向と垂直、すなわち熱交換流路を塞ぐように配置されており、熱交換媒体が流れる流路を確保するために、樹脂ブロック７に貫通孔７１が形成されている。

図１１（ｃ）において、樹脂ブロック７の表面積をＳ１、貫通孔７１に相当する部分の全表面積をＳ２とすると、第３実施形態ではＳ２は、Ｓ１とＳ２との和の３０％〜８０％とすることが好ましい。

第３実施形態の熱交換器における上記以外の他の構成は第２実施形態の熱交換器と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して重複説明は省略する。

以上のように第３実施形態の熱交換器によれば、樹脂ブロック７に貫通孔７１が形成されているため、熱交換媒体の流れを阻害することなく冷却対象部材（熱交換対象部材）を冷却することができる。

また第３実施形態の熱交換器においても、上記第１および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお第３実施形態においても、第２実施形態と同様に熱交換器にさらなる補強が必要な場合は中央部以外の位置にも樹脂ブロック７を追加配置してもよい。

＜変形例＞
図６はこの発明の変形例の熱交換器を示す図であって、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面断面図である。

図６に示すようにこの変形例の熱交換器は、袋状の外包体１と、その外包体１の内部に配置されるインナーフィン２とを備え、外包体１の前端および後端に、出入口１６，１６が設けられている。

外包体１は、矩形状に形成された一対（２枚）のシート状の外包体基材である外包ラミネート材Ｌ１によって構成されている。この２枚の外包ラミネート材Ｌ１が、インナーフィン２を介して上下に重ね合わされて、外包ラミネート材Ｌ１の外周縁部の熱融着層５２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、この変形例の熱交換器が形成されている。

またこの変形例において、外包体１における出入口１６，１６にはジョイントパイプ３３が設けられる。このジョイントパイプ３３は、外包体１を構成する２枚の外包ラミネート材１ａ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３３，３３の外周面（熱融着層）が、それに対応する外包ラミネート材Ｌ１の熱融着層５２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３３，３３が外包体１の出入口１６，１６の位置において外包体１の前端部および後端部を貫通した状態で外包体１に固定されている。

この変形例の熱交換器において、外包体１を構成するラミネート材Ｌ１、インナーフィン２を構成する内芯ラミネート材Ｌ２は、上記図１〜図５に示す実施形態のラミネート材Ｌ１，Ｌ２と実質的に同様の素材によって構成されており、変形例のインナーフィン２は上記実施形態と同様、角波形状に形成されている。さらに変形例のジョイントパイプ３３は、上記実施形態のヘッダー３と同様な素材によって構成されている。

この変形例の熱交換器において、一対の外包ラミネート材Ｌ１における対向し合う一対の中間領域、換言するとインナーフィン２の設置領域によって一対の対向壁１ａ，１ａが形成されている。

この熱交換器においては、一方のジョイントパイプ３３から冷却液等の熱交換媒体を外包体１内に流入させて、他方のジョイントパイプ３３から流出させることにより、冷却液を外包体１内に循環させるとともに、循環する冷却液と、外包体１の外表面に接触させた熱交換対象部材との間で熱交換させて、熱交換対象部材を冷却するものである。

この変形例の熱交換器においても、上記実施形態の熱交換器と同様の効果を得ることができる。

＜実施例１＞
（１）外包ラミネート材Ｌ１の準備
伝熱層５１としてのＦｅ１．５％を含有するアルミニウム箔（厚さ１２０μｍ）の一面（内面）にウレタン系接着剤（厚さ３μｍ）を介して、厚さ３０μｍの直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）フィルムを貼り合わせるとともに、伝熱層（アルミニウム箔）の他面（外面）にウレタン系接着剤（厚さ３μｍ）を介して、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を貼り合わせて、外装ラミネート材Ｌ１を作製した。

（２）内芯ラミネート材Ｌ２の準備
伝熱層６１としてのＦｅ１．０％およびＳｉ０．１８％を含有する軟質アルミニウム箔（厚さ１２０μｍ）の両面にウレタン系接着剤（厚さ３μｍ）を介して、厚さ４０μｍの直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）フィルムを貼り合わせて、厚さ０．２ｍｍの内芯ラミネート材Ｌ２を作製した。

（３）トレイ部材１０およびカバー部材１５の作製
図１〜図３に示す実施形態に準拠して、上記外包ラミネート材Ｌ１をカットして得られたシート材を、プレス金型を用いた深絞り成形により、幅６０ｍｍ×長さ１８０ｍｍで、角Ｒが０．２ｍｍ、深さが４ｍｍの凹陥部１１と、凹陥部１１の開口縁部の全周に形成された幅１０ｍｍのフランジ部１２とを有するトレイ部材１１を作製した。

上記外包ラミネート材Ｌ１をカットして、トレイ部材１１の上面に対応する大きさ（８０ｍｍ×２００ｍｍ）のシート状のカバー部材１５であって、トレイ部材１１の凹陥部１１の両側に対応して出入口１６が形成されたものを作製した。

（４）インナーフィン２の作製
上記内芯ラミネート材Ｌ２をギアエンボス機によって、図５に示すようにフィン高さがＨｆ４ｍｍ、フィンピッチＰｆが７．６ｍｍ、フィン厚みＴｆが０．２ｍｍ、凹部底壁幅Ｗ１１および凸部頂壁幅Ｗ１２が４ｍｍ、外側コーナー半径Ｒ１が０．３ｍｍ、内側コーナー半径Ｒ２が０．１ｍｍの角波形状に形成し、その角波シートを、長さ１２０ｍｍ×幅６０ｍｍにカットしてインナーフィン２を作製した。なおインナーフィン２の山筋方向および谷筋方向は、長さ方向（縦方向）に沿うように配置されている。

（５）ヘッダー３の作製
図２および図３に示すように、ＨＤＰＥ製の樹脂材を射出成型することによって、高さ４ｍｍ×長さ６０ｍｍ×幅３０ｍｍの取付箱部３１に、内径φ１０ｍｍ、外径φ１２ｍｍ、長さ３ｍｍのパイプ部３３が一体に形成されたヘッダー３を作製した。

（６）熱交換器の組立
トレイ部材１０の凹陥部１１における両端部にヘッダー３，３を、各パイプ部３３が上方に向くようにして収容した。さらに凹陥部１１内におけるヘッダー３，３間に上記のインナーフィン２を収容した。

次にトレイ部材１０にその凹陥部１１を上から閉塞するようにカバー部材１５を配置した。この際、カバー部材１５の出入口１６，１６にヘッダー３，３のパイプ部３３，３３を挿通してカバー部材の１５の上方に突出させた。

こうして非接合状態の熱交換器仮組品を作製し、その仮組品に対し仮組品の形状に適合する上下のシール金型で、２００℃×６秒間のヒートシール（溶着処理）を行い、仮組品における各部品間の接合部を熱接着（熱融着）して、実施例１の熱交換器を作製した。

＜実施例２＞
インナーフィン２として、フィン高さＨｆが４ｍｍフィンピッチＰｆが４ｍｍ、フィン厚みＴｆが０．２ｍｍ、凹部底壁幅Ｗ１１が２．２ｍｍ、凸部頂壁幅Ｗ１２が２．２ｍｍ、外側コーナー半径Ｒ１が０．５ｍｍ、内側コーナー半径Ｒ２が０．３ｍｍの角波形状のものを使用し、それ以外は上記実施形態と同様にして、実施例２の熱交換器を作製した。

＜実施例３＞
インナーフィン２として、フィン高さＨｆが４ｍｍフィンピッチＰｆが１２ｍｍ、フィン厚みＴｆが０．２ｍｍ、凹部底壁幅Ｗ１１が７．２ｍｍ、凸部頂壁幅Ｗ１２が５．２ｍｍ、外側コーナー半径Ｒ１が１ｍｍ、内側コーナー半径Ｒ２が０．８ｍｍの角波形状のものを使用し、それ以外は上記実施形態と同様にして、実施例３の熱交換器を作製した。

上記実施例１〜３の幅６０ｍｍ×長さ１８０ｍｍの熱交換器は、１個あたりの前後方向の幅が２０ｍｍおよび重量が２ｋｇの電池Ｂを、カバー部材１５上面における前後方向の幅が１２０ｍｍの範囲内に図９に示すように載置した場合、電池Ｂが６個載置されることになり１２ｋｇの荷重に耐え得るものである。なお実施例１〜３の熱交換器は５０ｋｇ〜６０ｋｇ程度の荷重にまで耐え得るものである。

＜実施例４＞
（１）外包ラミネート材Ｌ１の準備
伝熱層５１としてのＦｅ１．５％を含有するアルミニウム箔（厚さ１２０μｍ）の一面（内面）にウレタン系接着剤（厚さ３μｍ）を介して、厚さ４０μｍの無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）フィルムを貼り合わせるとともに、伝熱層（アルミニウム箔）の他面（外面）にウレタン系接着剤（厚さ３μｍ）を介して、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を貼り合わせて、外装ラミネート材Ｌ１を作製した。

（２）内芯ラミネート材Ｌ２の準備
伝熱層６１としてのＦｅ１．０％およびＳｉ０．１８％を含有する軟質アルミニウム箔（厚さ１２０μｍ）の両面にウレタン系接着剤（厚さ３μｍ）を介して、厚さ３０μｍの無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）フィルムを貼り合わせて、厚さ０．２ｍｍの内芯ラミネート材Ｌ２を作製した。

（３）トレイ部材１０およびカバー部材１５の作製
上記第２実施形態に準拠して、上記外包ラミネート材Ｌ１をカットして得られたシート材を、プレス金型を用いた深絞り成形により、幅６５ｍｍ×長さ１８０ｍｍで、角Ｒが０．２ｍｍ、深さが４ｍｍの凹陥部１１と、凹陥部１１の開口縁部の全周に形成された幅１０ｍｍのフランジ部１２とを有するトレイ部材１１を作製した。

上記外包ラミネート材Ｌ１をカットして、トレイ部材１１の上面に対応する大きさ（８５ｍｍ×２００ｍｍ）のシート状のカバー部材１５であって、トレイ部材１１の凹陥部１１の両側に対応して出入口１６が形成されたものを作製した。

（４）インナーフィン２の作製
上記内芯ラミネート材Ｌ２をコルゲート加工によって、図５に示すように、フィン高さＨｆが４ｍｍ、フィンピッチＰｆが７．６ｍｍ、フィン厚みＴｆが０．２ｍｍ、凹部底壁幅Ｗ１１および凸部頂壁幅Ｗ１２が４ｍｍ、外側コーナー半径Ｒ１が０．３ｍｍ、内側コーナー半径Ｒ２が０．１ｍｍの角波形状に形成し、その角波シートを、長さ１２０ｍｍ×幅３０ｍｍにカットしてインナーフィン２を２個作製した。なおインナーフィン２の山筋方向および谷筋方向は、前後方向に沿うように配置されている。

（５）ヘッダー３の作製
図２および図３に示すように、ポリプロピレン製の樹脂材を射出成型することによって、高さ４ｍｍ×長さ６５ｍｍ×幅３０ｍｍの取付箱部３１に、内径φ１０ｍｍ、外径φ１２ｍｍ、長さ３ｍｍのパイプ部３３が一体に形成されたヘッダー３を作製した。

（６）樹脂ブロック７の作製
厚さ４ｍｍのポリプロピレン板を削り出すことによって、幅５ｍｍ×長さ１２０ｍｍの樹脂ブロック７を作製した。

（７）熱交換器の組立
図１０に示すように、トレイ部材１０の凹陥部１１における両端部にポリプロピレン製ジョイントパイプ付きヘッダー３，３を、各パイプ部３３が上方に向くようにして収容した。さらに凹陥部１１内におけるヘッダー３，３間に上記のインナーフィン２を２個収容し、これらのインナーフィン２の間であって、インナーフィン２の凹凸部２５、２６の方向と平行にポリプロピレン製の樹脂ブロック７を収容した。

次にトレイ部材１０にその凹陥部１１を上から閉塞するようにカバー部材１５を配置した。この際、カバー部材１５の出入口１６，１６にヘッダー３，３のパイプ部３３，３３を挿通してカバー部材１５の上方に突出させた。

こうして非接合状態の熱交換器仮組品を作製し、その仮組品に対し仮組品の形状に適合する上下の金属製シール金型（伝熱性ゴム無し）を用いて、２段階の熱融着（熱接着）を行った。

まず１９０℃×０．３ＭＰａ×７秒間のヒートシール（溶着処理）を行い、トレイ部材１０のフランジ部１２とカバー部材１５の外周縁部との熱融着層５２同士を熱融着（熱接着）した。

続いて、２００℃×０．３ＭＰａ×７秒間のヒートシール（溶着処理）を行い、外包体１、インナーフィン２、ヘッダー３ならびに樹脂ブロック７間の各接合部を熱接着（熱融着）して、実施例４の熱交換器を作製した。

＜実施例５＞
（１）外包ラミネート材Ｌ１の準備
実施例４と同様にして外包ラミネート材Ｌ１を準備した。

（２）内芯ラミネート材Ｌ２の準備
実施例４と同様にして内芯ラミネート材Ｌ２を準備した。

（３）トレイ部材１０およびカバー部材１５の作製
実施例４と同様にしてトレイ部材１０およびカバー部材１５を作製した。

（４）インナーフィン２の作製
上記内芯ラミネート材Ｌ２をコルゲート加工によって、フィン高さＨｆが４ｍｍ、フィンピッチＰｆが７．６ｍｍ、フィン厚みＴｆが０．２ｍｍ、凹部底壁幅Ｗ１１および凸部頂壁幅Ｗ１２が４ｍｍ、外側コーナー半径Ｒ１が０．３ｍｍ、内側コーナー半径Ｒ２が０．１ｍｍの角波形状に形成し、その角波シートを、長さ５７．５ｍｍ×幅６５ｍｍにカットしてインナーフィン２を２個作製した。なお、インナーフィン２の山筋方向および谷筋方向は、前後方向に沿うように配置されている。

（５）ヘッダー３の作製
実施例４と同様にしてヘッダー３を作製した。

（６）樹脂ブロック７の作製
厚さ４ｍｍのポリプロピレン板を削り出すことによって、幅６５ｍｍ×長さ５ｍｍの樹脂ブロック７を作製した。さらに樹脂ブロック７の腹部（熱交換流路と交差する面）に幅５ｍｍ×高さ２ｍｍの貫通孔７１を１２ｍｍピッチ間隔で開けた。

（７）熱交換器の組立
図１１に示すように、トレイ部材１０の凹陥部１１における両端部にポリプロピレン製ジョイントパイプ付きヘッダー３，３を、各パイプ部３３が上方に向くようにして収容した。さらに凹陥部１１内におけるヘッダー３，３間に上記のインナーフィン２を２個収容し、これらのインナーフィン２の間であって、インナーフィン２の凹凸部２５、２６の方向と垂直にポリプロピレン製の樹脂ブロック７を収容した。

次にトレイ部材１０にその凹陥部１１を上から閉塞するようにカバー部材１５を配置した。この際、カバー部材１５の出入口１６，１６にヘッダー３，３のパイプ部３３，３３を挿通してカバー部材１５の上方に突出させた。

こうして非接合状態の熱交換器仮組品を作製し、その仮組品に対し仮組品の形状に適合する上下の金属製シール金型（伝熱性ゴム無し）を用いて、実施例４と同様にして２段階の熱融着（熱接着）を行い、実施例５の熱交換器を作製した。

＜比較例１＞
図７に示すようにインナーフィンとして、フィン高さＨｆが４ｍｍフィンピッチＰｆが７．６ｍｍ、フィン厚みＴｆが０．２ｍｍ、内面側の半径Ｄが３．５ｍｍの凹部および凸部が連続して形成された波状のものを使用し、それ以外は上記実施例１と同様にして、比較例１の熱交換器を作製した。

＜比較例２＞
図８示すようにインナーフィンとして、三角形と、逆三角形とが交互に連続して配置されるようなインナーフィン２を準備した。すなわち、インナーフィンとしてフィン高さＨｆが４ｍｍフィンピッチＰｆが７．６ｍｍ、フィン厚みＴｆが０．２ｍｍ、凹部底壁幅Ｗ１１および凸部頂壁幅Ｗ１２が６．０ｍｍ、隣り合う凸部頂壁間の隙間（隣り合う凹部底壁間の隙間）Ｓが１．６ｍｍの変形波状のものを使用し、それ以外は上記実施例１と同様にして、比較例２の熱交換器を作製した。

＜比較例３＞
（１）外包ラミネート材Ｌ１の準備
実施例４と同様にして外包ラミネート材Ｌ１を準備した。

（２）内芯ラミネート材Ｌ２の準備
実施例４と同様にして内芯ラミネート材Ｌ２を準備した。

（３）トレイ部材１０およびカバー部材１５の作製
実施例４と同様にしてトレイ部材１０およびカバー部材１５を作製した。

（４）インナーフィン２の作製
上記内芯ラミネート材Ｌ２をコルゲート加工によって、フィン高さＨｆが４ｍｍ、フィンピッチＰｆが７．６ｍｍ、フィン厚みＴｆが０．２ｍｍ、凹部底壁幅Ｗ１１および凸部頂壁幅Ｗ１２が４ｍｍ、外側コーナー半径Ｒ１が０．３ｍｍ、内側コーナー半径Ｒ２が０．１ｍｍの角波形状に形成し、その角波シートを長さ１２０ｍｍ×幅６５ｍｍにカットしてインナーフィン２を作製した。なお、インナーフィン２の山筋方向および谷筋方向は、前後方向に沿うように配置されている。

（５）ヘッダー３の作製
実施例４と同様にしてヘッダー３を作製した。

（６）熱交換器の組立
トレイ部材１０の凹陥部１１における両端部にポリプロピレン製ジョイントパイプ付きヘッダー３，３を、各パイプ部３３が上方に向くようにして収容した。さらに凹陥部１１内におけるヘッダー３，３間に上記のインナーフィン２を収容した。

次にトレイ部材１０にその凹陥部１１を上から閉塞するようにカバー部材１５を配置した。この際、カバー部材１５の出入口１６，１６にヘッダー３，３のパイプ部３３，３３を挿通してカバー部材１５の上方に突出させた。

こうして非接合状態の熱交換器仮組品を作製し、その仮組品に対し仮組品の形状に適合する上下の金属製シール金型（伝熱性ゴム無し）を用いて、２段階の熱融着（熱接着）を行った。

まず１９０℃×０．３ＭＰａ×７秒間のヒートシール（溶着処理）を行い、トレイ部材１０のフランジ部１２とカバー部材１５の外周縁部との熱融着層５２同士を熱融着（熱接着）した。

続いて、２００℃×０．３ＭＰａ×７秒間のヒートシール（溶着処理）を行い、外包体１、インナーフィン２ならびにヘッダー３間の各接合部を熱接着（熱融着）して、比較例３の熱交換器を作製した。

＜内圧試験＞

実施例１〜３および比較例１，２の各熱交換器を２０個ずつ準備し、各熱交換器に対し、水道水を０．２ＭＰａの流水圧で３３６時間（１４日間）連続して流通（循環）して、各熱交換器のいずれかの部位に、剥がれが起きたか否かを評価した。

具体的には、外包体１とインナーフィン２との間の剥がれが２０個中１個以下のものは、合格「△」と評価し、外包体１とインナーフィン２との間の剥がれが２０個中２個以上のものは、不合格「×」と評価した。また合格品の中でも、剥がれが全く生じなかったものは、極めて良好「○」と評価した。その結果を表１に示す。

＜外圧試験＞
外包体１におけるヘッダー３の部分を除く位置に、５０ｍｍ×５０ｍｍの平面金型で５００ｋｇの荷重を押し付けて、つぶれ具合を評価した。

具体的には、つぶれ高さ（量）が０．５ｍｍ未満のものは、合格「△」と評価し、つぶれ高さが１ｍｍ以上のものは、不合格「×」と評価した。また合格品の中でも、全くつぶれなかったもの（つぶれ高さが「０」のもの）は、極めて良好「○」と評価した。その結果を表１に併せて示す。

表１から明らかなように、矩形状のインナーフィン２を備えた実施例１〜３の熱交換器においては、内圧および外圧のいずれに対しても優れた評価を得ることができた。これに対し、円弧状や三角形状のインナーフィンを備えた比較例１，２の熱交換器においては、実施例１〜３の熱交換器に比べると、内圧および外圧のいずれにおいても多少劣っているのが判る。

＜耐内圧試験＞
表２に示す構成部品で構成した実施例４、５および比較例３の各熱交換器を３個ずつ準備し、各熱交換器に冷却水を通し、内圧１．５ＭＰａで５分間保持して、各熱交換器の外包体１とインナーフィン２との剥がれ（接着破壊箇所）の有無を観察した。また参考として、内圧が２ＭＰａまで過剰に上昇した場合の試験も行った。

これらの結果を下記耐内圧試験評価基準に基づいて評価した。その評価結果を表２に示す。

＜耐内圧試験評価基準＞
「◎」（極めて良好）：内圧が２ＭＰａまでは剥がれ、膨れ等の接着破壊箇所の発生なし
「○」（合格）：内圧が１．５ＭＰａまでは剥がれ、膨れ等の接着破壊箇所の発生はないが、内圧が１．５ＭＰａを超えると２ＭＰａ未満で剥がれ、膨れ等の接着破壊箇所の発生あり
「×」（不合格）：内圧が２ＭＰａ未満で剥がれ、膨れ等の接着破壊箇所の発生あり。

＜耐外圧試験＞
表２に示す構成部品で構成した実施例４、５および比較例３の各熱交換器を３個ずつ準備し、各熱交換器の両面に厚さが５ｍｍで幅６５ｍｍ、長さ１２０ｍｍのアルミニウム板を当てて、一方の面をコンクリート床に設置し、他方の面より５ＭＰａの圧力をかけて１分間保持して、各熱交換器の変形度合いを確認した。なお、各熱交換器の外寸高さはいずれも４．３ｍｍであった。

これらの結果を下記耐外圧試験評価基準に基づいて評価した。その評価結果を表２に示す。

＜耐外圧試験評価基準＞
「◎」（極めて良好）：外圧が５ＭＰａまでは変形なし（熱交換器の高さに変化なし）
「○」（合格）：外圧が４．５ＭＰａまでは変形はないが、外圧が５ＭＰａ以下で熱交換器の高さが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ低くなった
「×」（不合格）：外圧が５ＭＰａ未満で熱交換器の高さが０．４ｍｍ以上低くなった。

表２から明らかなように、樹脂ブロック７を備えた実施例４および５の熱交換器においては内圧および外圧のいずれに対しても優れた評価を得ることができた。これに対して、樹脂ブロック７を有さない比較例３の熱交換器においては実施例４および５の熱交換器に比べると、内圧および外圧のいずれにおいても劣っていることが判る。

この発明の熱交換器は、主に車載用電池回り、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：外包体
１ａ：一対の対向壁
１０：トレイ部材
１１：凹陥部
１１１：底壁（対向壁）
１５：カバー部材
１５１：上壁（対向壁）
１６：出入口
２：インナーフィン
２５：凹部
２６：凸部
５１：伝熱層
５２：熱融着層
６１：伝熱層
６２：熱融着層
Ｌ１：外包ラミネート材
Ｌ２：内芯ラミネート材
Ｈｆ：フィン高さ
Ｐｆ：フィンピッチ
Ｗ１１：凹部底面幅
Ｗ１２：凸部頂面幅

また保護層５３としては、耐熱性樹脂であるポリエステル樹脂（ＰＥｓ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）等によって構成されるフィルムないしシートを好適に用いることができる。

続いて、外周縁部を熱溶着した外包体１の中間領域（下壁１１１および上壁１５１）を上下一対の加熱板によって挟み込みながら加熱する。これにより、インナーフィン２の山頂部および谷底部の熱融着層６２と、トレイ部材１０の底壁１１１およびカバー部材１５の中間領域（上壁）１５１の熱融着層５２とを熱融着（熱接着）により接合一体化して、液密ないし気密状態に封止する（フィン融着工程）。さらにこのフィン融着工程においては、ヘッダー３，３の取付箱部３１，３１の外周面と、それに対応するトレイ部材１０およびカバー部材１５の熱融着層５２とを熱融着（熱接着）により接合一体化して、液密ないし気密状態に封止する。

こうして非接合状態の熱交換器仮組品を作製し、その仮組品に対し仮組品の形状に適合する上下のシール金型で、２００℃×６秒間のヒートシール（溶着処理）を行い、仮組品における各部品間の接合部を熱融着（熱接着）して、実施例１の熱交換器を作製した。

続いて、２００℃×０．３ＭＰａ×７秒間のヒートシール（溶着処理）を行い、外包体１、インナーフィン２、ヘッダー３ならびに樹脂ブロック７間の各接合部を熱融着（熱接着）して、実施例４の熱交換器を作製した。

続いて、２００℃×０．３ＭＰａ×７秒間のヒートシール（溶着処理）を行い、外包体１、インナーフィン２ならびにヘッダー３間の各接合部を熱融着（熱接着）して、比較例３の熱交換器を作製した。

Claims (6)

1. 入口および出口が設けられ，かつ一対の対向壁を有する外包体と、前記一対の対向壁間に配置され、かつ凹部および凸部が交互に連続して設けられる波状のインナーフィンとを備え、前記入口から流入した熱交換媒体が前記外包体内のインナーフィン設置部を通って前記出口から流出するようにした熱交換器であって、
   前記外包体が、金属製の伝熱層の内面側に樹脂製の熱融着層が設けられた外包ラミネート材によって構成され、
   前記インナーフィンが、金属製の伝熱層の両面側に熱融着層が設けられた内芯ラミネート材によって構成され、
   前記インナーフィンが、その凹部底壁および凸部頂壁が前記一対の対向壁に対し平行に配置され、かつ前記凹部底壁および前記凸部頂壁間を連結する立ち上がり壁が前記一対の対向壁に対し直交する角波形状に形成され、
   前記インナーフィンにおける凹部底面および凸部頂面と、前記一対の対向壁とが接合されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記インナーフィンの凹部底面の幅を「Ｗ１１」とし、凸部頂面の幅を「Ｗ１２」としたとき、
   ０．９≦Ｗ１２／Ｗ１１≦１．１
   の関係が成立するように構成されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記インナーフィンのフィンピッチを「Ｐｆ」とし、フィン高さを「Ｈｆ」としたとき、
   Ｐｆ／２＝０．１Ｈｆ〜１０Ｈｆ
   の関係が成立するように構成されている請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記外包体は、中間領域に前記インナーフィンを収容するための凹陥部が形成されたトレイ部材と、前記トレイ部材の凹陥部を閉塞するように配置されるカバー部材とによって構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記外包体は、前記インナーフィンを介して重ね合わされた２枚の前記外包ラミネート材の外周縁部同士が接合一体化されて形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 入口および出口が設けられ，かつ一対の対向壁を有する外包体における前記一対の対向壁間に配置され、前記入口から流入した熱交換媒体を通過させて前記出口から流出させるようにした熱交換器のインナーフィンであって、
   金属製の伝熱層の両面側に熱融着層が設けられた内芯ラミネート材によって構成され、
   凹部および凸部が交互に連続して設けられる波状であって、その凹部底壁および凸部頂壁が前記一対の対向壁に対し平行に配置され形成され、かつ前記凹部底壁および前記凸部頂壁間を連結する立ち上がり壁が前記一対の対向壁に対し直交する角波形状に形成され、
   前記凹部底面および前記凸部頂面が、一対の対向壁に接合されるように構成されていることを特徴とする熱交換器のインナーフィン。
   

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