JP6953145B2 - 熱交換ラミネートシート - Google Patents

Description

この発明は、熱媒体を流通させて冷却や加熱を行う熱交換器として用いられる熱交換ラミネートシートに関する。

スマートフォン、タブレット型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ノート型ＰＣ、デスクトップ型ＰＣのＣＰＵ回りや電池回りの発熱対策、自動車のパワーモジュール回りや電池回りの発熱対策の他、床暖房設備や融雪設備の加熱器として熱交換器が用いられている。

特にスマートフォンやＰＣの高機能化に伴い、ＰＣのＣＰＵ回りの発熱対策が重要となり、一部の機種には水冷機構やヒートパイプ等の熱交換器が組み込まれてＣＰＵの熱負荷を軽減させるとともに、筐体にも熱が蓄積しないように工夫が施されている。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においては、充電と放電とが繰り返し行われるために、電池からの発熱量が多くなってしまう。そのためその発熱対策として、電池パックに水冷式や空冷式の冷却システムが組み込まれる一方、ＳｉＣパワーモジュールにおいては、熱負荷を軽減させるために、その発熱対策として冷却板やヒートシンク等が組み込まれている。

特開２０１５−０５９６９３号 特開２０１５−１４１００２号 特開２０１６−１８９４１５号

ところで、スマートフォン、タブレット型ＰＣ、ノート型ＰＣ等のモバイル端末は、筐体が薄く、部品を設置するスペースが限られているため、冷却用に組み込まれる水冷式冷却装置やヒートパイプ等の熱交換器も薄型化、小型コンパクト化が可及的に求められる。

しかしながら従来、一般に用いられる熱交換器は、金属材料を加工して製作されるのが通例であるため、薄型化を図るには限界があり大型化を来してしまうという課題があった。さらに金属加工には、ろう付け加工等の難易度が高い加工が必要であるため、生産性の低下やコストの増大を来すという課題も抱えている。

またＰＣに限られず、自動車の電池モジュールやパワーモジュールに用いられる冷却システムにおいても上記ＰＣと同様、金属材料を加工して製作されるものが一般的であるため、大型化、生産性の低下およびコストの増大を来すという課題が発生する。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、薄型化および小型コンパクト化を図りつつ、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる熱交換ラミネートシート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］熱媒体流路に熱媒体を流通させて熱交換を行うようにした熱交換ラミネートシートであって、
金属箔によって構成される伝熱層に、カバー層が積層されたシート基材を備え、
前記伝熱層および前記カバー層間における両層が接着されていない非接着領域によって、前記熱媒体流路が構成されていることを特徴とする熱交換ラミネートシート。

［２］前記伝熱層および前記カバー層間に、両層を接着するための接着用層が設けられ、
前記接着用層は、接着剤が塗布された接着剤塗布領域と、接着剤が塗布されない接着剤未塗布領域とを含み、
前記接着剤未塗布領域が前記非接着領域として構成されている前項１に記載の熱交換ラミネートシート。

［３］前記伝熱層および前記カバー層間に、両層を接着するための接着用層が設けられるとともに、
前記接着用層に、前記伝熱層および前記カバー層を剥離するための離型剤が塗布された離型剤塗布領域が設けられ、
前記離型剤塗布領域が前記非接着領域として構成されている前項１に記載の熱交換ラミネートシート。

［４］前記カバー層が前記伝熱層に一体的に積層されるとともに、
前記伝熱層における前記カバー層側の界面に、凹部が形成され、
前記凹部が前記非接着領域として構成されている前項１に記載の熱交換ラミネートシート。

［５］前記伝熱層は、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔、チタン箔、メッキ加工された銅箔等の金属箔のうち、１種の金属箔または２種以上の金属箔によって構成されている前項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［６］前記カバー層が樹脂によって構成されている前項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［７］前記カバー層が、ポリオレフィン系樹脂、変性ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂等の熱融着性の樹脂によって構成されている前項６に記載の熱交換ラミネートシート。

［８］前記カバー層が金属箔によって構成されている前項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［９］前記カバー層は、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔、チタン箔、メッキ加工された銅箔等の金属箔のうち、１種の金属箔または２種以上の金属箔によって構成されている前項８に記載の熱交換ラミネートシート。

［１０］前記伝熱層および前記カバー層間にスペーサ層が設けられ、
前記スペーサ層は、前記非接着領域に対応する部分が除去されるとともに、その除去領域によって前記熱媒体流路の一部が構成されることにより、前記スペーサ層によって前記熱媒体流路の厚みが確保されるように構成されている前項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［１１］前記伝熱層における前記熱媒体流路との接触面に保護層が設けられている前項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［１２］ジョイントパイプがその一部が前記シート基材に埋設された状態に取り付けられ、
前記ジョイントパイプの埋設側の端部が前記熱媒体流路内に連通接続されるとともに、引出側の端部が外部に配置されている前項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［１３］前記ジョイントパイプが樹脂によって構成されるとともに、
前記シート基材における前記ジョイントパイプが埋設される部分が前記ジョイントパイプと同種の樹脂によって構成されている前項１２に記載の熱交換ラミネートシート。

［１４］前記シート基材における前記熱媒体流路が形成されていない領域に、前記シート基材を貫通する通気孔が形成されている前項１〜１３のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［１５］前記シート基材における前記熱媒体流路が形成されていない領域に、熱交換用フィンが立設されている前項１〜１４のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［１６］前記シート基材は第１熱交換部と第２熱交換部とを備え、
前記熱媒体流路が、その内部を流通する熱媒体が前記第１および前記第２熱交換部間を循環するように形成され、
前記第１および前記第２熱交換部のうち一方の熱交換部の熱媒体流路を通過する熱媒体が外部との熱交換によって吸熱する一方、他方の熱交換部の熱媒体流路を通過する熱媒体が外部との熱交換によって放熱するように構成されている前項１〜１５のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。

［１７］前記接着用層は、前記伝熱層にロールコートによって接着剤を塗布することによって形成されている前項２または３に記載の熱交換ラミネートシート。

発明［１］〜［９］の熱交用ラミネートシートによれば、ろう付け加工等の難易度が高い加工を必要とせず、ロール・ツー・ロール方式を用いて製造できるため、生産性の向上およびコストの削減を図ることができ、さらに厚みも薄くなり、小型コンパクト化を確実に図ることができる。

発明［１０］の熱交用ラミネートシートによれば、スペーサ層を設けることによって、熱媒体流路の流路断面積を増大できて、熱媒体の流通量を増加させることができるため、熱交換性能を向上させることができる。

発明［１１］の熱交用ラミネートシートによれば、伝熱層に保護層を形成しているため、熱媒体流路を流通する熱媒体が伝熱層に直接接触するのを防止でき、伝熱層に対して熱媒体による腐食を抑制でき耐久性を向上させることができる。

発明［１２］［１３］の熱交用ラミネートシートによれば、熱媒体流路に連通するジョイントパイプを固定しているため、ジョイントパイプを介して熱媒体の出入を確実に行うことができ、熱媒体循環式の熱交換器として不具合なく使用することができる。

発明［１４］［１５］の熱交用ラミネートシートによれば、熱交換性能をさらに向上させることができる。

発明［１６］の熱交用ラミネートシートによれば、熱交換回路を形成することができる。

発明［１７］の熱交用ラミネートシートによれば、接着剤を簡単に塗布することができる。

図１Ａはこの発明の第１実施形態である熱交換ラミネートシートにおける熱媒体流路周辺を示す模式断面図である。 図１Ｂは第１実施形態の熱交換ラミネートシートを示す模式平面図である。 図２はこの発明の第２実施形態である熱交換ラミネートシートを示す模式断面図である。 図３はこの発明の第３実施形態である熱交換ラミネートシートを示す模式断面図である。 図４はこの発明の第４実施形態である熱交換ラミネートシートを示す模式断面図である。 図５はこの発明の第５実施形態である熱交換ラミネートシートを示す模式断面図である。 図６はこの発明の第６実施形態である熱交換ラミネートシートを示す模式断面図である。 図７Ａはこの発明に関連した実施例１の熱交換ラミネートシートにおける熱媒体流路周辺を示す模式断面図である。 図７Ｂは実施例１の熱交換ラミネートシートにおける熱媒体流路が形成されていない部分を示す模式断面図である。 図７Ｃは実施例１の熱交換ラミネートシートにおけるジョイントパイプ周辺を示す模式断面図である。 図８は実施例１の熱交換ラミネートシートを構成する一方側ラミネート部材の製造方法を説明するための示す平面図である。 図９は実施例１の熱交換ラミネートシートを構成する他方側ラミネート部材の製造方法を説明するための平面図である。 図１０は実施例１の熱交換ラミネートシートのシート基材の製造方法を説明するための平面図である。 図１１はこの発明に関連した実施例２の熱交換ラミネートシートを示す平面図である。 図１２は実施例２の熱交換ラミネートシートの通気孔周辺を示す断面図である。 図１３は実施例２の熱交換ラミネートシートの通気孔周辺の変形例を示す断面図である。 図１４Ａはこの発明に関連した実施例３の熱交換ラミネートシートにおける熱媒体流路周辺を示す模式断面図である。 図１４Ｂは実施例３の熱交換ラミネートシートにおける熱媒体流路が形成されていない部分を示す模式断面図である。 図１４Ｃは実施例３の熱交換ラミネートシートにおけるジョイントパイプ周辺を示す模式断面図である。

＜第１実施形態＞
図１Ａおよび図１Ｂはこの発明の第１実施形態である熱交換ラミネートシートＰ１を模式的に示す断面図および平面図である。両図に示すようにこの熱交換ラミネートシートＰ１は、伝熱層２上に接着用層４を介してカバー層３が積層されたシート基材１を備えている。なお図１Ａにおいては、発明の理解を容易にするため、伝熱層２を下側、カバー層３を上側に記載しているが、本発明の熱交換ラミネートシートは、上下の位置関係は限定されず、例えば図１Ａの上下の向きを反転させて、カバー層３を下側、伝熱層２を上側に配置するようにしても良い（以下の各実施形態および各実施例においても同じである）。

シート基材１の内部には、冷却用の熱媒体（冷媒）や加熱用の熱媒体が流通する熱媒体流路１０が蛇行するように形成されている。

本実施形態においては、シート基材１における接着用層４は、接着剤が塗布された接着剤塗布領域４１と、接着剤が塗布されない接着剤未塗布領域４２とを含んでいる。接着剤未塗布領域４２においては、伝熱層２およびカバー層３間が接着されない非接着領域となり、伝熱層２およびカバー層３間に隙間が形成されている。そして本実施形態においてはこの隙間が熱媒体流路１０を構成するものである。

本実施形態においては、伝熱層２は金属箔によって構成されている。具体的には、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔、チタン箔、メッキ加工された銅箔等の金属箔を好適に用いることができる。さらに本実施形態においては、伝熱層２を１種の金属箔によって構成しても良いし、２種以上の金属箔例えば、ニッケル箔と銅箔からなるクラッドメタルによって構成しても良い。

さらに伝熱層２の厚みは、８μｍ〜３００μｍに設定するのが良く、より好ましくは１００μｍ以下に設定するのが良い。すなわち伝熱層２の厚みを上記の特定範囲に設定することによって、薄型化を図りつつ、良好な伝熱性および十分な強度を確保することができる。

またカバー層３としては、熱融着性の樹脂を好適に用いることができる。具体的には、ポリプロピレン（ＰＰ）や直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のポリオレフィン系樹脂、それらの変性樹脂（変性ポリオレフィン系樹脂）、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂を好適に用いることができる。

さらにカバー層３の厚みは、２０μｍ〜１０００μｍに設定するのが良い。すなわちカバー層３の厚みを上記の特定範囲に設定することによって、薄型化を図りつつ、十分な強度を確保することができる。

また接着用層４における接着剤塗布領域４１を構成する接着剤としては、塗布型熱溶融性樹脂を好適に用いることができる。具体的には、溶剤分散型変性オレフィン、溶剤溶解型変性オレフィン、水溶性酸変性樹脂、エマルジョン型変性樹脂を好適に用いることができる。

さらに接着用層４における接着剤塗布領域４１の厚みは、０．５μｍ〜１０μｍに設定するのが良く、より好ましくは５μｍ以下に設定するのが良い。すなわち接着用層４の厚みを上記の特定範囲に設定することによって、伝熱層２およびカバー層３間に所定の熱媒体流路１０を形成しつつ、両層２，３を十分な強度で接着することができる。

また本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１においては、熱媒体流路１０の両端部がシート基材１の外部に開放可能に構成されている。そして熱媒体流路１０の一端開口部から導入された熱媒体が熱媒体流路１０を通って熱媒体流路１０の他端開口部から流出されるように構成されるとともに、こうして熱媒体が熱媒体流路１０を流通する際に、熱媒体は伝熱層２を介して外部の部材との間で熱交換することにより、外部の部材が冷却または加熱されるように構成されている。

以上の構成の本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１において、その製造方法は特に限定されるものではないが、例えば印刷技術を組み入れたロール・ツー・ロール方式を用いて製造することができる。すなわちロール状に巻き付けた伝熱層用の連続シートを連続的に供給しつつ、そのシート上の所定領域（接着剤塗布領域）に、彫刻ロールに塗布された接着剤を転写して印刷する。そして印刷によって接着剤が塗布された伝熱層用の連続シート（連続フィルム）の接着剤塗布面に、カバー層用の連続シート（フィルム）を連続的に供給して熱融着により積層一体化する。こうして得られたシート基材用の連続シートを巻き取りロールに巻き取って、ロール状に巻き付けられた熱交換ラミネートシートＰ１用の連続シートを得るものである。

以上のように本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１は、ロール・ツー・ロール方式を用いて製造できるため、連続的に製造することができ、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる。さらに本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１は、ろう付け加工等の難易度が高い加工を必要とせず、この点においても、生産性の向上およびコストの削減をより確実に図ることができる。

また本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１は、伝熱層２としての金属箔に、カバー層３としての熱融着性フィルムが接着されて構成されているため、厚みが非常に薄く、小型コンパクト化を確実に図ることができる。このため本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１は、筐体が薄くて設置スペースが限られたスマートフォン、タブレット型ＰＣ、ノート型ＰＣ等のモバイル端末や、自動車の電池モジュール等に、冷却用として確実に採用することができる。

さらに本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１は、金属箔（伝熱層２）に樹脂フィルム（カバー層３）が積層されて構成されているため、高い柔軟性を備え、取付位置に合わせて、形状を自在に曲げ変形させることができる。従って本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１は、モバイル端末や自動車の電池モジュール等の限られた設置スペース内に、より一層確実に取り付けることができる。

＜第２実施形態＞
図２はこの発明の第２実施形態である熱交換ラミネートシートＰ２を示す模式断面図である。同図に示すようにこの実施形態の熱交換ラミネートシートＰ２は、伝熱層２上における所定領域に離型剤が塗布された離型剤塗布領域５が設けられるとともに、その離型剤塗布領域５を介して伝熱層２上に接着用層４が設けられ、その接着用層４上にカバー層３が積層されて、シート基材１が形成されている。

接着用層４は、その全域に接着剤が塗布されて全域が接着剤塗布領域４１によって構成されている。さらに離型剤塗布領域５は、熱媒体流路１０を形成する領域に対応しており、その離型剤塗布領域５において伝熱層２およびカバー層３が離間されて隙間が形成されている。そして本実施形態においてはこの隙間が非接着領域となり、熱媒体流路１０として機能するものである。

本第２実施形態の熱交換ラミネートシートＰ２において、他の構成は上記第１実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１の構成と実質的に同じであるため、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。

この第２実施形態の熱交換ラミネートシートＰ２においても上記第１実施形態と同様に、ろう付け加工等の難易度が高い加工を必要とせず、ロール・ツー・ロール方式を用いて連続的に製造できるため、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる。さらにこの第２実施形態の熱交換ラミネートシートＰ２においても上記第１実施形態と同様に、薄型化および小型コンパクト化を図ることができるとともに、十分な柔軟性も得られるため、モバイル端末等のＣＰＵ回りや電池パック回り等の限られた狭いスペースであっても、冷却用等の熱交換器として確実に設置することができる。

＜第３実施形態＞
図３はこの発明の第３実施形態である熱交換ラミネートシートＰ３を示す模式断面図である。同図に示すようにこの実施形態の熱交換ラミネートシートＰ３は、伝熱層２の上面の所定領域に凹部２１が形成されるとともに、その伝熱層２の上面にカバー層３が積層されてシート基材１が形成されている。

伝熱層２の凹部２１は、熱媒体流路１０を形成する領域に対応して形成されており、その凹部２１によって伝熱層２およびカバー層３間に隙間が形成されている。そして本実施形態においてはこの隙間が非接着領域となり、熱媒体流路１０として機能するものである。

本第３実施形態の熱交換ラミネートシートＰ３において、他の構成は上記実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１，Ｐ２の構成と実質的に同じであるため、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。

この第３実施形態の熱交換ラミネートシートＰ３においては、伝熱層２に、カバー層用の溶融樹脂をロールコート等によって塗布してカバー層３を形成し、その後、特定の波長でレーザー光を照射して、伝熱層２（金属層）の表面における所定領域のみを破壊して凹部２１を形成して、熱交換ラミネートシートＰ３を得るものである。

この第３実施形態の熱交換ラミネートシートＰ３においても上記と同様、ろう付け加工等の難易度が高い加工を必要とせず、ロール・ツー・ロール方式を用いて連続的に製造できるため、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる。さらに薄型化および小型コンパクト化を図りつつ、十分な柔軟性も得られるため、限られた狭いスペースであっても、冷却用等の熱交換器として確実に設置することができる。

＜第４実施形態＞
図４はこの発明の第４実施形態である熱交換ラミネートシートＰ４を示す模式断面図である。同図に示すようにこの実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４は、上記第１実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１にスペーサ層６が形成されるものである。すなわちこの第４実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４においては、接着用層４とカバー層３との間にスペーサ層６が形成されている点が、上記第１実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１と相違している。

本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４において、スペーサ層６は、接着用層４の接着剤未塗布領域４２に対応する領域が除去されて、除去領域６２が形成されている。そしてこの除去領域６２と、接着剤未塗布領域４２とによって非接着領域としての熱媒体流路１０が構成されるものである。

この第４実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４において、スペーサ層６としては、カバー層３の素材と同様な素材の熱可塑性樹脂例えば、無延伸ポリプロピレンフィルムのようなポリプロピレン（ＰＰ）や直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のポリオレフィン系樹脂、それらの変性樹脂（変性ポリオレフィン系樹脂）、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂を原料とした無延伸フィルムを好適に用いることができる。

この第４実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４において他の構成は、上記第１実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１の構成と実質的に同じであるため、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。

この熱交換ラミネートシートＰ４を製造するには上記第１実施形態と同様に、伝熱層２上の所要領域（接着剤塗布領域４１）に接着剤を塗布して接着用層４を形成し、伝熱層２上に接着用層４を介して、熱可塑性樹脂フィルムを熱融着してスペーサ層６を形成する。続けて、スペーサ層６の所要領域（接着剤未塗布領域４２）に対応する部分を、レーザー光の照射等によって除去して除去領域６２を形成する。その後、スペーサ層６上にカバー層３としての熱可塑性樹脂フィルムを熱融着して積層する。こうして本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４を製造することができる。

この第４実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４においても、ろう付け加工等の難易度が高い加工を必要とせず、ロール・ツー・ロール方式を用いて連続的に製造できるため、生産性の向上およびコストの削減を図ることができる。さらに薄型化および小型コンパクト化を図りつつ、十分な柔軟性も得られるため、限られた狭いスペースであっても、冷却装置等の熱交換器として確実に設置することができる。

その上さらに本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４によれば、伝熱層２およびカバー層３間にスペーサ層６を介在させているため、スペーサ層６の厚み分、熱媒体流路１０の高さを高くすることができる。このため熱媒体流路１０の流路断面積を増大させることができて、熱媒体流路１０における熱媒体の流通量を増加させることができる。従って、熱交換量を増大させることができて、冷却性能や加熱性能等の熱交換性能を向上させることができる。

なお言うまでもなく、上記第２および第３実施形態の熱交換ラミネートシートＰ２，Ｐ３においても、伝熱層２およびカバー層３間にスペーサ層６を形成して、熱媒体流路１０の流路断面積を増大させることができる。

＜第５実施形態＞
図５はこの発明の第５実施形態である熱交換ラミネートシートＰ５を示す模式断面図である。同図に示すようにこの実施形態の熱交換ラミネートシートＰ５は、上記第４実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４と比較して、カバー層３が伝熱層２と同様な金属箔によって構成されるとともに、カバー層３とスペーサ層６との間には接着用層７が設けられている点が相違する。

この第５実施形態の熱交換ラミネートシートＰ５において他の構成は、上記第４実施形態の熱交換ラミネートシートＰ４と実質的に同じである。

この第５実施形態の熱交換ラミネートシートＰ５におけるカバー層３を構成する金属箔は、伝熱層２を構成する金属箔と同様なものを好適に採用することができる。具体的には、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔、チタン箔、メッキ加工された銅箔等の金属箔や、２種以上の金属箔例えば、ニッケル箔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。

さらに接着用層７は、金属箔としてのカバー層３を、樹脂製のスペーサ層６との接着性を向上させるものであり、接着用層４に用いられる接着剤と同種の接着剤を好適に用いることができる。具体的には、溶剤分散型変性オレフィン、溶剤溶解型変性オレフィン、水溶性酸変性樹脂、エマルジョン型変性樹脂等の塗布型熱溶融性樹脂を好適に用いることができる。

この第５実施形態の熱交換ラミネートシートＰ５においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

その上さらに本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ５においては、カバー層３を熱伝導性に優れた金属箔によって構成しているため、熱媒体流路１０を流通する熱媒体がカバー層３を介して外部の部品との間で効率良く熱交換することができる。このため伝熱層２側とカバー層３側との両側で外部部品に対し冷却または加熱することができ、熱交換器として汎用性を向上させることができる。

さらにカバー層３を金属箔によって構成しているため、カバー層３の強度を高めることができ、耐久性を向上させることができる。

＜第６実施形態＞
図６はこの発明の第６実施形態である熱交換ラミネートシートＰ６を示す模式断面図である。同図に示すようにこの実施形態の熱交換ラミネートシートＰ６は、上記第１実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１と比較して、伝熱層２と接着用層４との間に保護層８が設けられ、その保護層８を介して伝熱層２が熱媒体流路１０に間接的に接触している点が相違する。

この第６実施形態の熱交換ラミネートシートＰ６において他の構成は、上記第１実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１と実質的に同じである。

この第６実施形態の熱交換ラミネートシートＰ６における保護層８は、伝熱層２の表面に塗装（コーティング）された樹脂膜や、伝熱層２の表面にメッキ処理により形成された金属被膜や、伝熱層２の表面を酸化して形成された金属酸化物の被膜や、伝熱層２の表面に接着剤を介して貼り合わされた樹脂フィルム等によって構成されている。

この第６実施形態の熱交換ラミネートシートＰ６においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

その上さらに本実施形態の熱交換ラミネートシートＰ６においては、伝熱層２が熱媒体流路１０に保護層８を介して間接的に接触しているため、熱媒体流路１０を流通する熱媒体が伝熱層２に直接接触するのを防止することができる。このため伝熱層２を構成する金属箔に対し、熱媒体による腐食を抑制することができ、伝熱層２の耐腐食性を向上させることができ、ひいては耐久性を向上させることができる。

＜実施例１＞
図７Ａはこの発明に関連した実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１における熱媒体流路周辺を示す模式断面図、図７Ｂは熱媒体流路が形成されていない部分を示す模式断面図である。両図に示すようにこの実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１は、伝熱層２と、伝熱層２上に接着用層４を介して積層されたスペーサ層６と、スペーサ層６上に積層された中間介在層９と、中間介在層９上に接着用層７を介して積層されたカバー層３とを備え、伝熱層２側の接着用層４における接着剤未塗布領域４２と、スペーサ層６の除去領域６２とによって熱媒体流路１０が形成されている。換言すると、この実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１は、上記第５実施形態の熱交換ラミネートシートＰ５と比較して、中間介在層９が設けられている点のみが相違し、その他の構成は第５実施形態の熱交換ラミネートシートＰ５と実質的に同じである。

この実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１における中間介在層９は、スペーサ層６と同じ材質例えば、無延伸ポリプロピレンフィルム（ＣＰＰ）のようなポリプロピレン（ＰＰ）や直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のポリオレフィン系樹脂、それらの変性樹脂（変性ポリオレフィン系樹脂）、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂を原料とした無延伸フィルムによって構成されている。

次にこの実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１の製造方法について説明する。この熱交換ラミネートシートＥ１は、その下側層（伝熱層２、接着用層４およびスペーサ層６）を構成する一方側ラミネート部材１ａと、上側層（カバー層３、接着用層７および中間介在層９）を構成する他方側ラミネート部材１ｂをそれぞれ別々に製作してから、一方側および他方側ラミネート部材１ａ，１ｂを互いに対向状態に貼り合わせることによって製作するものである。

すなわち図８（ａ）に示すように一方側ラミネート部材１ａを製造するに際して、伝熱層２を構成する伝熱層シート（金属箔）上における所定領域に接着剤を塗布して接着用層４を形成する。接着用層４は、接着剤が塗布される接着剤塗布領域４１と、塗布されない接着剤未塗布領域４２とを含み、接着剤未塗布領域４２が熱媒体流路１０に対応して蛇行状に形成されている。

次に図８（ｂ）に示すように伝熱層２上に接着用層４を介して熱可塑性樹脂フィルムを熱融着してスペーサ層６を形成した後、そのスペーサ層６のうち接着剤未塗布領域４２に対応する部分をレーザー照射等によって除去することによって、蛇行状の除去領域６２を形成する。さらにスペーサ層６における除去領域６２の両端部に対応する位置にジョイントパイプ１１，１１を設置する。このときジョイントパイプ１１の一端（埋設側端部）を蛇行状の除去領域６２の端部に配置するとともに、ジョイントパイプ１１の他端（引出側端部）が一方側ラミネート部材１ａの端縁より外方に突出するように配置しておく。ここでジョイントパイプ１１は、スペーサ層６を構成する熱可塑性樹脂と同種の硬質合成樹脂例えば、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂によって構成されている。

その一方図９に示すように、他方側ラミネート部材１ｂを製作するに際して、カバー層（金属箔）３上における全域に接着剤を塗布して接着用層７を形成し、その接着用層７に中間介在層９としての熱可塑性樹脂フィルムを熱融着して接着する。

その後図１０（ａ）に示すように、一方側ラミネート部材１ａのスペーサ層６上に、他方側ラミネート部材１ｂの中間介在層９を接合させるように両ラミネート部材１ａ，１ｂを重ね合わせて、加熱処理によってスペーサ層６および中間介在層９を融着一体化する。これにより図７Ａおよび図１０（ａ）に示すように、接着剤未塗布領域４２およびスペーサ層６の除去領域６２によって熱媒体流路１０が構成されたシート基材１を製作することができる。

ここで図７Ｃに示すようにジョイントパイプ１１，１１は、スペーサ層６および中間介在層９と同種の樹脂によって構成されているため、ジョイントパイプ１１の外周面のうち下側部分は、スペーサ層６に融着一体化するとともに、残り部分は、中間介在層９に融着一体化することにより、ジョイントパイプ１１の一端側がシート基材１に埋設した状態（差し込まれた状態）に固定される。このジョイントパイプ１１の一端開口（埋設側端部開口）は熱媒体流路１０の端部内に開口し、他端開口（引出側端部開口）はシート基材１の外部に開口されるように配置されている。

こうして両ラミネート部材１ａ，１ｂを貼り合わせた後、図１０（ｂ）に示すように必要に応じてトリミング加工を施して、シート基材１の余剰部分を切除することにより、熱媒体出入用のジョイントパイプ１１，１１が取り付けられた所定形状の熱交換ラミネートシートＥ１を得ることができる。

この実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１においては上記第１実施形態の熱交換ラミネートシートＰ１と実質的に同様であり、一方のジョイントパイプ１１から熱媒体を熱媒体流路１０内に流入して、熱媒体流路１０を流通させた後、他方のジョイントパイプ１１から外部に流出させる。そして熱媒体流路１０を流通する熱媒体と外部の部品との間で伝熱層２およびカバー層３を介して熱交換されることにより、外部の部品が冷却または加熱されるものである。

この実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１においても、上記各実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

その上さらに、この実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１においては、熱媒体流路１０に連通するジョイントパイプ１１をその一部を埋設した状態に固定しているため、ジョイントパイプ１１に熱媒体出入用チューブ（パイプ）を確実に連結することができる。このため、ジョイントパイプ１１を介して熱媒体の出入を確実に行うことができ、熱媒体循環式の熱交換器として不具合なく使用することができる。

＜実施例２＞
上記実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１は冷却器単体または加熱器単体として利用する場合を例に挙げて説明したが、本発明の熱交換ラミネートシートは、第１熱交換部と第２熱交換部とを一体に備えた熱交換回路を構成することも可能である。

すなわち図１１に示すように、実施例２の熱交換ラミネートシートＥ２は、シート基材１が第１熱交換部１５と、第２熱交換部１６とを備え、両熱交換部１５，１６にそれぞれ蛇行状に熱媒体流路１０が形成されている。第１熱交換部１５の熱媒体流路１０の一端には上記と同様にジョイントパイプ（流入側ジョイントパイプ）１１が取り付けられるとともに、第１熱交換部１５の熱媒体流路１０の他端は、第２熱交換部１６の熱媒体流路１０の一端に連通接続されている。さらに第２熱交換部１６の熱媒体流路１０の他端には上記と同様にジョイントパイプ（流出側ジョイントパイプ）１１が取り付けられている。

また第２熱交換部１６における蛇行状の熱媒体流路１０の各間には、通気孔１７が形成されている。この通気孔１７は図１２に示すように、シート基材１における熱媒体流路１０が形成されていない領域に形成された貫通孔によって構成されている。

また図示は省略するが、第１熱交換部１５のジョイントパイプ１１と、第２熱交換部１６のジョイントパイプ１１とは連結チューブによって連結されている。さらに第２熱交換部１６の熱媒体流路１０からジョイントパイプ１１を介して連結チューブに流出した熱媒体が、第１熱交換部１５の熱媒体流路１０内に流入させるための循環ポンプ等の循環手段が設けられている。

この実施例２の熱交換ラミネートシートＥ２において、シート基材１の構成等、他の構成は上記実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１と同様である。

そして実施例２の熱交換ラミネートシートＥ２の第１熱交換部１５を、モバイル端末のＣＰＵや電池パックの冷却器として使用する場合には、第１熱交換部１５をＣＰＵや電池パック等の被冷却体側に配置しておき、第２熱交換部１６を通気性の良い場所に配置しておく。この状態で循環ポンプの駆動によって熱媒体を循環させると、熱媒体が第１熱交換部１５の熱媒体流路１０を通過する間に被冷却体との間で熱交換して、被冷却体が冷却されると同時に、熱媒体自体は加熱されて高温となる。この高温の熱媒体は第２熱交換部１６の熱媒体流路１０に流入してその熱媒体流路１０を通過する間に外気との間で熱交換して冷却されて低温となる。この低温の熱媒体が連結チューブを介して第１熱交換部１５の熱媒体流路１０内に流入して、被冷却体が冷却される。こうして熱媒体が第１および第２熱交換部１５，１６間を循環することによって、第１熱交換部１５が冷却器として機能するものである。

一方、実施例２の熱交換ラミネートシートＥ２の第１熱交換部１５を、床暖房用等の加熱器として使用する場合には、第１熱交換部１５を床材等の被加熱体側に配置しておき、第２熱交換部１６を高温環境下、例えば熱風や高温水等の熱源に曝すように配置しておく。この状態で循環ポンプの駆動によって熱媒体を循環させると、熱媒体が第１熱交換部１５の熱媒体流路１０を通過する間に被加熱体との間で熱交換して、被加熱体が加熱されると同時に、熱冷媒自体は冷却されて低温となる。この低温の熱媒体は第２熱交換部１６の熱媒体流路１０に流入してその熱媒体流路１０を通過する間に熱源との間で熱交換して加熱されて高温となる。この高温の熱媒体が連結チューブを介して第１熱交換部１５の熱媒体流路１０内に流入されて、被加熱体が加熱される。こうして熱媒体が第１および第２熱交換部１５，１６間を循環することによって、第１熱交換部１５が加熱器として機能するものである。

なおこの実施例２の熱交換ラミネートシートＥ２においては、第２熱交換部１６に通気孔１７を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、第２熱交換部１６に放熱フィンや吸熱フィン等の熱交換用フィンを立設して熱交換効率を向上させるようにしても良い。さらに第２熱交換部１６に通気孔１７と熱交換用フィンとの双方を形成するようにしても良い。この場合例えば図１３に示すようにシート基材１における熱媒体流路１０が形成されていない領域の一部を切り起こして、その切り起こし片によって熱交換用フィン１８を形成するとともに、切り起こしによって形成された貫通孔を通気孔１７として形成するようにしても良い。

＜実施例３＞
図１４Ａはこの発明に関連した実施例３の熱交換ラミネートシートＥ３における熱媒体流路周辺を示す模式断面図、図１４Ｂは熱媒体流路が形成されていない部分を示す模式断面図、図１４Ｃはジョイントパイプ周辺を示す模式断面図である。これらの図に示すように、この実施例３の熱交換ラミネートシートＥ３が、上記図７Ａ〜図７Ｃに示す実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１と相違する点は、実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１では、伝熱層２上に接着用層４が形成されているのに対し、この実施例３の熱交換ラミネートシートＥ３は、伝熱層２上に、保護層接着層８５を介して保護層８が設けられ、その保護層８上に接着用層４が設けられている点である。この実施例３の熱交換ラミネートシートＥ３において他の構成は、上記実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１と実質的に同じである。

この実施例３の熱交換ラミネートシートＥ３における保護層８は、ＰＥＴ樹脂フィルムによって構成されており、この保護層８は上記第６実施形態の熱交換ラミネートシートＰ６の保護層８と同様に、伝熱層２を保護するためのものである。また保護層接着層８５は、保護層８を伝熱層２に接着させるためのものであり、接着用層４の接着剤塗布領域４１に塗布される接着剤と同様な接着剤によって構成されている。

この実施例３の熱交換ラミネートシートＥ３は基本的に、上記実施例１の熱交換ラミネートシートＥ１の製造方法と同様に製造することができる。すなわち伝熱層２上に保護層接着層８５を介して保護層８が積層され、さらに保護層８上に接着用層４を介してスペーサ層６が積層された一方側ラミネート部材１ａを製作する。その一方で、カバー層３上に接着用層７を介して中間介在層９が積層された他方側ラミネート部材１ｂを製作する。そして一方側ラミネート部材１ａの所定位置にジョイントパイプ１１を設置しておいて、一方側ラミネート部材１ａのスペーサ層６と他方側ラミネート部材１ｂの中間介在層９とを熱融着によって貼り合わせて両ラミネート部材１ａ，１ｂを一体化することによって、熱交換ラミネートシートＥ３としてのシート基材１を製作することができる。

この実施例３の熱交換ラミネートシートＥ３においても、上記実施形態および上記実施例と同様な作用効果を得ることができる。

この発明の熱交換ラミネートシートは、熱媒体を循環させて冷却や加熱を行うようにした熱媒体循環式の熱交換器として好適に用いることができる。

１：シート基材
１０：熱媒体流路
１１：ジョイントパイプ
１５：第１熱交換部
１６：第２熱交換部
１７：通気孔
１８：フィン
２：伝熱層
２１：凹部
３：カバー層
４：接着用層
４１：接着剤塗布領域
４２：接着剤未塗布領域
５：離型剤塗布領域
６：スペーサ層
６２：除去領域
８：保護層
Ｐ１〜Ｐ６，Ｅ１〜Ｅ３：熱交換ラミネートシート

Claims (12)

1. 熱媒体流路に熱媒体を流通させて熱交換を行うようにした熱交換ラミネートシートであって、
   金属箔によって構成される伝熱層に、熱融着性の樹脂によって構成されるカバー層が積層されたシート基材を備え、
   前記伝熱層および前記カバー層間における両層が接着されていない非接着領域によって、前記熱媒体流路が構成され、
   前記伝熱層および前記カバー層間に、両層を接着するための接着用層が設けられ、
   前記接着用層は、接着剤が塗布された接着剤塗布領域と、接着剤が塗布されない接着剤未塗布領域とを含み、
   前記接着用層における前記接着剤未塗布領域によって、前記伝熱層および前記カバー層間に隙間が形成され、その隙間が前記熱交換流路として構成され、
   前記シート基材の両面が平坦面によって構成されていることを特徴とする熱交換ラミネートシート。
2. 前記熱交換流路の厚みが、０．５μｍ〜１０μｍに設定されている請求項１に記載の熱交換ラミネートシート。
3. 前記伝熱層は、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔、チタン箔、メッキ加工された銅箔等の金属箔のうち、１種の金属箔または２種以上の金属箔によって構成されている請求項１または２に記載の熱交換ラミネートシート。
4. 前記カバー層が、ポリオレフィン系樹脂、変性ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル樹脂等の熱融着性の樹脂によって構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。
5. 前記カバー層は、銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔、チタン箔、メッキ加工された銅箔等の金属箔のうち、１種の金属箔または２種以上の金属箔によって構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。
6. 前記伝熱層における前記熱媒体流路との接触面に保護層が設けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。
7. ジョイントパイプがその一部が前記シート基材に埋設された状態に取り付けられ、
   前記ジョイントパイプの埋設側の端部が前記熱媒体流路内に連通接続されるとともに、引出側の端部が外部に配置されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。
8. 前記ジョイントパイプが樹脂によって構成されるとともに、
   前記シート基材における前記ジョイントパイプが埋設される部分が前記ジョイントパイプと同種の樹脂によって構成されている請求項７に記載の熱交換ラミネートシート。
9. 前記シート基材における前記熱媒体流路が形成されていない領域に、前記シート基材を貫通する通気孔が形成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。
10. 前記シート基材における前記熱媒体流路が形成されていない領域に、熱交換用フィンが立設されている請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。
11. 前記シート基材は第１熱交換部と第２熱交換部とを備え、
    前記熱媒体流路が、その内部を流通する熱媒体が前記第１および前記第２熱交換部間を循環するように形成され、
    前記第１および前記第２熱交換部のうち一方の熱交換部の熱媒体流路を通過する熱媒体が外部との熱交換によって吸熱する一方、他方の熱交換部の熱媒体流路を通過する熱媒体が外部との熱交換によって放熱するように構成されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換ラミネートシート。
12. 前記接着用層は、前記伝熱層にロールコートによって接着剤を塗布することによって形成されている請求項１〜１１のいずれか1項に記載の熱交換ラミネートシート。

Images