JP7306255B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、金属製の伝熱層に樹脂製の被覆層が積層されたラミネート材が外面部に設けられた熱交換器に関する。

ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）等においては、電動機を駆動するための電力を供給するバッテリー装置が搭載されている。このようなバッテリー装置としては、リチウム二次電池等の各種の二次電池からなる複数個の小型単電池が直列または並列に多数接続されて組電池の形態としたものが一般に用いられている。特に近年になって電気自動車の航続距離を延長させるために、複数の組電池が直列または並列に組み合わされて、バッテリー装置のさらなる大容量化が進められている。

一方、バッテリー装置として多く用いられるリチウム二次電池は、使用温度によって性能や寿命が大きく変化するため、長期間にわたって効率良く使用するには適正な温度に管理するのが好ましい。しかしながら、上記のような複数の組電池の形態で使用した場合、複数の組電池が密接して配置されているため、各組電池や各単電池から発生する熱を効果的に放出させることは困難であり、各組電池毎の温度が上昇してしまい、性能や寿命が低下してしまうおそれがある。

そこで下記特許文献１に示すような薄型の熱交換器を用いて、複数の組電池を冷却するようにした技術が開発されている。この熱交換器は、２枚の金属製皿状プレートを対向合致させて熱交換器（扁平チューブ）を形成し、複数の組電池の各間に扁平チューブがそれぞれ配置されることによって、組電池の各単電池から発せられる熱を、扁平チューブ内を流通する冷媒（冷却水）を介して外部に放出させるようにしている。

このような技術背景の下、自動車バッテリー装置としての複数の組電池を冷却するための熱交換器は、他の自動車部品と同様、薄型化、小型軽量化、低コスト化が可及的に求められ、その一環として、柔軟性の高いラミネート材を用いた熱交換器の採用が検討されている。

ラミネート材を用いた熱交換器は、アルミニウム箔ないしアルミニウム薄板製の伝熱層の両面に樹脂製の被覆層が積層されたラミネート材が２枚重ね合わされて袋状に接合された外包袋を備え、熱交換器の外枠を構成する枠部材の内側に熱交換流路を形成するスペーサー部材が配置され、熱交換流路内を冷媒が循環できるように構成されている。そして、複数の組電池の各間に熱交換器が配置されて、組電池の各単電池から発せられる熱を、各熱交換器の内部を流通する冷媒を介して外部に放出させるようにしている。

特開２０１２－１９９１４９号公報

しかしながら、上記のようなラミネート材を用いた熱交換器では、スペーサー部材が熱交換器の枠部材等から片持ち状態に設けられることがあり、組立から接合までの製造工程でスペーサー部材がぶれ易くなってしまい熱交換流路の幅が不安定となる。特に、小型で熱交換効率が高く、細かい熱交換流路を形成する場合に顕著になる。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、熱交換流路の幅が安定した熱交換器を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

［１］内部の中空部を熱交換媒体が流通する熱交換流路として構成された伝熱部を備え、前記伝熱部の外面に配置された熱交換対象部材と前記熱交換媒体との間で熱交換するようにした熱交換器であって、
前記伝熱部の外面部の少なくとも一部が、金属製の伝熱層の少なくとも片面側に樹脂製の被覆層が設けられたラミネート材である被覆シートによって構成され、
前記熱交換器の外枠を構成する枠部材に対し前記熱交換流路と同一高さの接続部で接合されたスペーサー部材を有し、前記スペーサー部材は前記熱交換流路よりも低い流路内接続部で他の部材と接合されていることを特徴とする熱交換器。

［２］前記流路内接続部が、前記スペーサー部材の先端に設けられている前項１に記載の熱交換器。

［３］前記スペーサー部材の幅が５ｍｍ以下である前項１または２に記載の熱交換器。

［４］前記熱交換流路における前記流路内接続部と交差する流路部分の断面方向において、前記流路内接続部の断面積が、前記流路部分の流路面積と前記断面積との和の３０％以下である前項１～３のいずれか１項に記載の熱交換器。

［５］前記流路内接続部が、前記熱交換器の厚さ方向の中間位置に設けられている前項１～４のいずれか１項に記載の熱交換器。

［６］前記流路内接続部は、前記熱交換媒体が同一方向に流れる前記熱交換流路に複数設けられている前項１～５のいずれか１項に記載の熱交換器。

［７］前記熱交換流路は、前記伝熱部の一端縁部から他端縁部に向けて延び、かつ並列に複数配置され、
前記枠部材を兼ねるヘッダー部材を有し、前記ヘッダー部材は前記熱交換媒体を流出入させるための配管部材を備え、前記ヘッダー部材と前記配管部材とが一体に成形されている前項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器。

［１］の発明によれば、熱交換器の外枠を構成する枠部材に対し熱交換流路と同一高さの接続部で接合されたスペーサー部材を有し、スペーサー部材は熱交換流路よりも低い流路内接続部で他の部材と接合されていることで、組立から接合までの製造工程でスペーサー部材がぶれ難くなるため、スペーサー部材の位置が安定し、熱交換流路を所定の幅にすることができる。

［２］の発明によれば、流路内接続部がスペーサー部材の先端に設けられていることで、ぶれ幅が最も大きくなるスペーサー部材の先端付近を枠部材と接合できるため、流路内接続部をスペーサー部材の先端以外の位置に設ける場合と比べて、熱交換器を組立から接合する製造過程において、スペーサー部材がよりぶれ難くなり熱交換流路の幅を最も安定させることができる。

［３］の発明によれば、スペーサー部材の幅が５ｍｍ以下であることで、熱交換流路の幅が大きくなり、熱交換器の外面に配置される熱交換対象部材と熱交換媒体との熱交換面積が大きくなるため、熱交換性能を向上させることができる。

［４］の発明によれば、熱交換流路における流路内接続部と交差する流路部分の断面方向において、流路内接続部の断面積が、流路部分の流路面積と前記断面積との和の３０％以下であることで、一定の流路面積を確保することができ、熱交換媒体の流動性に与える影響を小さくすることができるため、熱交換器の熱交換性能を維持することができる。

［５］の発明によれば、流路内接続部が熱交換器の厚さ方向の中間位置に設けられることで、上下の熱交換流路の流路面積は等しくなり、熱交換媒体の流れがどちらかの熱交換流路に偏り難くなるため、熱交換器の上下両面に配置された熱交換対象部材を冷却する際に、均等に冷却し易くなり、熱交換効率を向上させることができる。

また、組立から接合までの製造工程でスペーサー部材がぶれ難くなるため、スペーサー部材の位置が安定し、熱交換流路を所定の幅にすることもできる。

［６］の発明によれば、流路内接続部は熱交換媒体が同一方向に流れる熱交換流路に複数設けられることで、スペーサー部材がぶれ難くなるため、熱交換器の上下両面を熱伝導面とする場合に、その両面に配置される熱交換対象部材の全体を均等に熱交換し易くなり、熱交換効率を向上させることができる。

［７］の発明によれば、枠部材を兼ねるヘッダー部材と配管部材とが一体に成形されることで、熱交換器を製造する際に部品点数を少なくすることができるため、製造コストを抑えることができる。

図１は第１実施形態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Ａ－Ａ線における断面図である。なお、図（Ａ）では構造を見易くするため被覆シートを取り除いた状態で示す。 図３は図２（Ｂ）の流路内接続部付近を拡大して示す断面図である。 図４は流路内接続部の変形例で図３に相当する図であって、図（Ａ）は流路内接続部が熱交換器の厚さ方向の中央に配置される状態を示す断面図、図（Ｂ）は流路内接続部が熱交換流路の対角をつなぐように配置される状態を示す断面図、図（Ｃ）は流路内接続部が熱交換器の厚さ方向の両端に配置される状態を示す断面図である。 図５は第２実施形態の熱交換器において被覆シートを取り除いた状態で示す平面図である。 図６は図５の断面を拡大して示す図であって、図（Ａ）は図５のＢ－Ｂ線における断面図、図（Ｂ）は図５のＣ－Ｃ線における断面図である。 図７は第３実施形態の熱交換器において被覆シートを取り除いた状態で示す平面図である。 図８は第４実施形態の熱交換器を示す断面図である。 図９は第４実施形態の熱交換器において被覆シートを取り除いた状態で示す斜視図である。

＜第１実施形態＞
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）の上下方向および左右方向を、それぞれ本発明の熱交換器における「縦方向」および「横方向」とする。また、図２（Ａ）の紙面に対し直交する方向（図２（Ｂ）の上下方向）を熱交換器の高さ（厚さ）方向とする。なお、本発明の熱交換器においては、実使用時の設置状態（向き）は図２（Ａ）の状態に限定されるものではなく、どのような状態（向き）に配置しても良い。

本発明の熱交換器は、電気自動車等の電動機を駆動するための電力供給用の単電池（バッテリーセル）や組電池（電池パック）等の電池を冷却するものである。

図１に示すように、第１実施形態の熱交換器１は、内部の中空部を熱交換媒体が流通する熱交換流路２１として構成された伝熱部２を備えている。

本発明の伝熱部は、その外面に配置された熱交換対象部材と熱交換媒体との間での熱交換に寄与するところである。

なお、熱交換対象部材とは、例えば、上述した単電池（バッテリーセル）や組電池（電池パック）等の電池のことである。

図１に示すように、第１実施形態の伝熱部２は、熱交換器１の外枠を構成する枠部材３と、枠部材３内側に設けられるスペーサー部材５と、伝熱部２の外面部に設けられる被覆シート６とを備えている。

図１および図２に示すように、第１実施形態の枠部材３は、長手方向に配置された横枠部材３１と、この横枠部材３１に直交するように配置された縦枠部材３２とにより長方形状に形成されるものであり、横枠部材３１と縦枠部材３２とは一体に成形されている。

また、第１実施形態の枠部材３は長方形状に形成されているが、正方形状であってもよく、さらに、これらの形状に限らず、熱交換器１内部に熱交換媒体Ｌが流れる形状であればよい。

なお、熱交換媒体Ｌとしては冷却水あるいは不凍液等の冷却液を用いることができる。

また、図１および図２（Ａ）に示すように、枠部材３の内側にスペーサー部材５が設けられている。

本発明のスペーサー部材は熱交換器の厚みを保持し、熱交換器内部に配置されることで、その内部に熱交換媒体が流通する複数の熱交換流路を形成するものである。

また、スペーサー部材は熱交換器が複数の組電池等の間に配置されて、これらの電池が膨らまないように加圧する際に熱交換器がつぶれないようにする補強部材としての機能も有しており、圧縮応力などに対して熱交換流路の流路断面を十分に確保でき、内部を流通する熱交換媒体の流動特性の向上に寄与するものでもある。

このような本発明のスペーサー部材は、熱交換器の外枠を構成する枠部材に対し熱交換流路と同一高さの接続部で接合され、熱交換流路よりも低い流路内接続部で他の部材と接合されていることを特徴とする。

第１実施形態のスペーサー部材５は、図１および図２（Ａ）に示すように、長手方向の一端に熱交換流路２１と同一高さの接続部５１を有し、この接続部５１で縦枠部材３２と接合されている。

また、図１および図２（Ｂ）に示すように、スペーサー部材５は長手方向の先端（他端）に熱交換流路２１よりも低い流路内接続部５２を有し、この流路内接続部５２で縦枠部材３２と接合されている。

このように、流路内接続部５２がスペーサー部材５の先端に設けられていることで、ぶれ幅が最も大きくなるスペーサー部材５の先端付近を枠部材３（縦枠部材３２）と接合できるため、流路内接続部５２をスペーサー部材５の先端以外の位置に設ける場合と比べて、熱交換器１を組立から接合する製造過程において、スペーサー部材５がよりぶれ難くなるため、熱交換流路２１の幅を最も安定させることができる。

この第１実施形態では、流路内接続部５２がスペーサー部材５の先端に設けられているが、これに限らず、先端以外の位置に設けてもよい。例えば、流路内接続部５２は、その一端がスペーサー部材５の長手方向の途中に接合され、他端が横枠部材３１と接合されるように設けてもよい。さらに、２つの熱交換流路２１内に、それぞれ流路内接続部５２を１つずつ設けるようにしてもよい。

また、第１実施形態では、図２（Ａ）に示すスペーサー部材５の幅Ｗが５ｍｍ以下に形成されている。中でも、この幅Ｗは３ｍｍ以下に形成されていることが好ましい。

このように、スペーサー部材５の幅Ｗを５ｍｍ以下とすることで、熱交換流路２１の幅が大きくなり、熱交換流路２１（熱交換器１）の外面に配置される熱交換対象部材と冷却液Ｌとの熱交換面積が大きくなるため、熱交換性能を向上させることができる。

また、第１実施形態では、熱交換流路２１における流路内接続部５２と交差する流路部分の断面方向において、流路内接続部５２の断面積Ｓ１が、流路部分の流路面積Ｓ２と断面積Ｓ１との和の３０％以下となっている。

ここで、図３は図２（Ｂ）の流路内接続部５２付近を拡大して示す断面図であり、この図３における流路内接続部５２の断面積がＳ１であり、熱交換流路２１の断面積が流路面積Ｓ２である。つまり、第１実施形態では、Ｓ１がＳ１＋Ｓ２の３０％以下となっている。また、Ｓ１はＳ１＋Ｓ２の２０％以下であることがより好ましい。

このように、Ｓ１がＳ１＋Ｓ２の３０％以下となる構成とすることで、一定の流路面積Ｓ２を確保することができ、冷却液Ｌの流動性に与える影響を小さくすることができるため、熱交換器１の熱交換性能を維持することができる。

また、図３に示すように、第１実施形態の流路内接続部５２はスペーサー部材５の下端部に設けられているが、これに限らず、図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、流路内接続部５２を設けてもよい。

図４（Ａ）に示すように、流路内接続部５２は、熱交換器１の厚さＴ方向の中間位置に設けてもよい。この場合における流路面積Ｓ２とは、上側の熱交換流路２１の流路面積と下側の熱交換流路２１の流路面積との和である。

このような構成とすることで、上下の熱交換流路２１の流路面積は等しくなり、冷却液Ｌの流れがどちらかの熱交換流路２１に偏り難くなるため、熱交換器１の上下両面に配置された熱交換対象部材を冷却する際に、均等に冷却し易くなり、熱交換効率を向上させることができる。

また、組立から接合までの製造工程でスペーサー部材５がぶれ難くなるため、スペーサー部材５の位置が安定し、熱交換流路２１を所定の幅にすることもできる。

また、図４（Ｂ）に示すように、流路内接続部５２は、スペーサー部材５の上端部から縦枠部材３２の下端部に向かって対角状に設けてもよい。この場合における流路面積Ｓ２も、上側の熱交換流路２１の流路面積と下側の熱交換流路２１の流路面積との和である。なお、図示していないが、流路内接続部５２は、スペーサー部材５の下端部から縦枠部材３２の上端部に向かって対角状に設けてもよい。

また、図４（Ｃ）に示すように、流路内接続部５２は、熱交換流路２１の上端部および下端部の両端部に設けてもよい。この場合における断面積Ｓ１とは、上端部に設けた流路内接続部５２の断面積と下端部に設けた流路内接続部５２の断面積との和である。

この図４（Ｃ）では、２つの流路内接続部５２が上端部および下端部の両端部に設けられているが、これに限らず、図４（Ｃ）において、３つ以上の流路内接続部５２を厚さＴ方向に適当な間隔で配置するようにしてもよい。なお、この場合においても、断面積Ｓ１は設けられた流路内接続部５２の断面積の総和として求められる。

このように、流路内接続部５２は熱交換流路２１を閉塞することがないように設けられており、熱交換器１の厚さＴ方向に複数の流路内接続部５２を適当な間隔で設けることで、熱交換器１の厚さＴ方向の強度をより向上させることができる。

また、第１実施形態では、スペーサー部材５が、一体に成形された枠部材３の縦枠部材３２と接合され、スペーサー部材５および枠部材３が熱交換器１の骨格部材としての役割も担っており、この骨格部材は熱交換流路２１の高さを保持する補強部材としても機能している。

なお、スペーサー部材５および枠部材３は、例えば、硬質合成樹脂によって構成されており、スペーサー部材５と縦枠部材３２とは熱融着等によって接着固定されている。

このように、第１実施形態では、スペーサー部材５が上述のような構成を有していることで、図１に示すように、熱交換器１内部に２つの熱交換流路２１が形成されており、この２つの熱交換流路２１を上下両方向から覆うように被覆シート６が設けられている。

本発明の被覆シートは、金属製の伝熱層の少なくとも片面側に樹脂製の被覆層が設けられたラミネート材からなり、伝熱部の外面部の少なくとも一部として構成されるものである。

また、被覆シートに用いられるラミネート材は、伝熱層の少なくとも片面側に樹脂製の被覆層が形成された少なくとも２層以上の構造であればよく、３層構造、４層以上の構造であってもよい。

第１実施形態の被覆シート６は、アルミニウム箔等の金属箔製の伝熱層と、その伝熱層の両面に積層一体化された熱可塑性樹脂製の被覆層とで構成されたラミネート材によって構成されている。

図１に示すように、第１実施形態では、熱交換器１の骨格部材を構成している枠部材３とスペーサー部材５とを２枚の被覆シート６で上下から挟み込むように被覆し、２枚の被覆シート６の外周縁部を枠部材３の外周縁部と重ね合わせ、２枚の被覆シート６と、枠部材３およびスペーサー部材５の上下両面との接触部分を熱融着等によって接着することで、枠部材３およびスペーサー部材５からなる骨格部材の全域が被覆シート６によって被覆されている。

また、図１に示すように、第１実施形態では被覆シート６の一端部に、この被覆シート６を貫通する出入口４が２つ設けられている。

本発明の出入口は、熱交換媒体を熱交換器内部に流出入させるためのものである。

図１および図２に示すように、第１実施形態では、２つの出入口４が上側の被覆シート６の一端部に設けられている。

第１実施形態の熱交換器１では、図２（Ａ）に示すように、下側の出入口４から熱交換流路２１内部に冷却液Ｌが流入し、矢印方向に沿って流れ、上側の出入口４から流出する。このようにして、熱交換流路２１内部に冷却液Ｌを循環させて、その循環する冷却液Ｌと熱交換器１の外面に配置される熱交換対象部材との間で被覆シート６を介して熱交換させることによって、熱交換対象部材を冷却している。

なお、冷却液Ｌは上側の出入口４から流入され、下側の出入口４から流出されるようにしてもよい。

以上のように、第１実施形態の熱交換器１は、熱交換器１の外枠を構成する枠部材３に対し熱交換流路２１と同一高さの接続部５１で接合されたスペーサー部材５を有し、スペーサー部材５は熱交換流路２１よりも低い流路内接続部５２で他の部材（縦枠部材３２）と接合されていることで、組立から接合までの製造工程でスペーサー部材５がぶれ難くなるため、スペーサー部材５の位置が安定し、熱交換流路２１を所定の幅にすることができる。
＜第２実施形態＞
図５は第２実施形態の熱交換器１において被覆シート６を取り除いた状態で示す平面図、図６（Ａ）は図５のＢ－Ｂ線における断面図、図６（Ｂ）は図５のＣ－Ｃ線における断面図である。

図５に示すように、第２実施形態では、冷却液Ｌが左方向から右方向へ流れる下側熱交換流路２１内および右方向から左方向へ流れる上側熱交換流路２１内に、それぞれ２つの流路内接続部５２が設けられており、全ての流路内接続部５２は横枠部材３１に接合されている。

図５のＢ－Ｂ線の位置における流路内接続部５２は、図６（Ａ）に示すように、上側熱交換流路２１内の下端部および下側熱交換流路２１内の上端部に配置されている。

一方、図５のＣ－Ｃ線の位置における流路内接続部５２は、図６（Ｂ）に示すように、上側熱交換流路２１内の上端部および下側熱交換流路２１内の下端部に配置されている。

このように、上側および下側熱交換流路２１内のそれぞれにおいて、流路内接続部５２は上端部および下端部に交互に配置されているが、必ずしも交互に配置する必要はない。

すなわち、上側熱交換流路２１内において２つの流路内接続部５２のうち、一方が上端部に、他方が熱交換器１の厚さＴ方向の中間位置に配置され、下側熱交換流路２１内において２つの流路内接続部５２のうち、一方が下端部に、他方が熱交換器１の厚さＴ方向の中間位置に配置されていてもよい。

さらに第２実施形態においても第１実施形態と同様に、流路内接続部５２を図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように設けてもよいが、第２実施形態では、流路内接続部５２を上端部と下端部とに交互に設ける、あるいは図４（Ａ）のように熱交換器１の厚さＴ方向の中間位置に設けることが好ましい。このように設けることで、熱交換器１のバランスを取ることができるためである。

また、第２実施形態では、上側および下側熱交換流路２１内における２つの流路内接続部５２は、スペーサー部材５の横方向の距離を３等分する位置に設けられているが、必ずしも３等分する位置に設ける必要はない。

例えば、それぞれの熱交換流路２１内において、スペーサー部材５の横方向の中間位置とスペーサー部材５の右端部付近に設けるようにしてもよい。

また、図５に示すように、上側および下側熱交換流路２１内に設けられる流路内接続部５２は縦方向の同じ位置に設けられているが、これに限らず、縦方向の異なる位置に設けてもよい。

また、第２実施形態では、上側および下側熱交換流路２１内に流路内接続部５２が２つずつ設けられているが、上側および下側熱交換流路２１内に設ける流路内接続部５２の数は、２つずつに限らず、３つずつ以上であってもよい。

また、上側および下側熱交換流路２１内における流路内接続部５２は異なる数であってもよく、さらに、上側および下側熱交換流路２１のうちのいずれか１つの熱交換流路２１内のみに、複数の流路内接続部５２を設けるようにしてもよい。

この第２実施形態の熱交換器１における他の構成は、上記第１実施形態の熱交換器１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。

このように、第２実施形態の流路内接続部５２は、冷却液Ｌが同一方向に流れる熱交換流路２１に複数設けられていることで、スペーサー部材５がぶれ難くなるため、熱交換器１の上下両面を熱伝導面とする場合に、その両面に配置される熱交換対象部材の全体を均等に熱交換し易くなり、熱交換効率を向上させることができる。

また、スペーサー部材５と枠部材３とが複数の流路内接続部５２を介して接合されているため、内圧に対して熱交換流路２１の幅方向（図５の縦方向）の強度を向上させることもできる。

また、第２実施形態の熱交換器１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７は第３実施形態の熱交換器１において被覆シート６を取り除いた状態で示す平面図である。

図７に示すように、第３実施形態においては、２つの出入口４が熱交換器１の対角上となる左上端部と右下端部とに配置され、４つのスペーサー部材５が横枠部材３１に平行となるように設けられることで、５つの熱交換流路２１が形成されている。

また、流路内接続部５２は隣り合うスペーサー部材５の間に設けられており、流路内接続部５２の両端はこれらのスペーサー部材５と接合されている。

そして、第３実施形態の熱交換器１では、左上端部の出入口４から流入した冷却液Ｌが、熱交換器１の長手方向に複数回流通し、右下端部の出入口４から流出することで、熱交換器１の上下両面あるいは片面に配置された熱交換対象部材と冷却液Ｌとの間で熱交換を行っている。

なお、冷却液Ｌは右下端部の出入口４から流入され、左上端部の出入口４から流出されるようにしてもよい。

また、第３実施形態では４つのスペーサー部材５を用いているが、これに限らず、２つまたは３つのスペーサー部材５を用いるようにしてもよく、さらには５つ以上のスペーサー部材５を用いるようにしてもよい。

この第３実施形態の熱交換器１における他の構成は、上記第１実施形態の熱交換器１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。

また、第３実施形態の熱交換器１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４実施形態＞
図８は第４実施形態の熱交換器１を示す断面図、図９は第４実施形態の熱交換器１において被覆シート６を取り除いた状態で示す斜視図である。

図８および図９に示すように、第４実施形態の熱交換器１は伝熱部２と、ヘッダー部材７とを備えている。

このヘッダー部材７は枠部材３を兼ねている。すなわち、図９に示すように、ヘッダー部材７は、縦枠部材３２および上下の横枠部材３１の一端部として形成されている。また、ヘッダー部材７は縦方向に連続して延びる角管形状で伝熱部２側に向けて開放する開口部７３が形成されている。

さらに、ヘッダー部材７は、その長さ方向（縦方向）の中央位置で内部が中央スペーサー部材５によって仕切られており、この中央スペーサー部材５よりも縦方向の一方側半分（図９の上側半分）が上流側ヘッダー部材７１として構成されるとともに、他方側半分（図９の下側半分）が下流側ヘッダー部材７２として構成されている。

また、上流側および下流側ヘッダー部材７１，７２の上面側には、出入口４がそれぞれ形成されており、これらの出入口４を介して熱交換器１内部に冷却液Ｌを流出入させるための配管部材９１がそれぞれ備えられている。

また、これらの配管部材９１の一端は、上流側および下流側ヘッダー部材７１，７２に一体に成形されており、図８に示すように、被覆シート６における配管部材９１に対応する位置に配管部材挿通孔９２が形成され、配管部材９１の他端が挿通孔９２を介して被覆シート６の外側に引き出され、上流側および下流側ヘッダー部材７１，７２の上面側に突出している。

第４実施形態ではヘッダー部材７と隣接するように伝熱部２が形成されており、伝熱部２は枠部材３と、枠部材３内側に設けられる３つのスペーサー部材５と、伝熱部２の外面部に設けられる被覆シート６により構成されている。

これらのスペーサー部材５は流路内接続部５２で縦枠部材３２と接合されており、これらのスペーサー部材５のうち、中央スペーサー部材５は接続部５１先端の全面でヘッダー部材７内部と接合され、上側および下側スペーサー部材５は接続部５１の上端部および下端部でヘッダー部材７の開口部７３と接合されている。この際、上流側および下流側ヘッダー部材７１，７２の内部は、上側および下側スペーサー部材５により遮られることがないように構成されている。

このように、スペーサー部材５の接続部５１は、その先端の全面で枠部材３と接合されているものに限らず、接続部５１の上端部および下端部のみで枠部材３と接合されているものであってもよい。

また、第４実施形態では、３つのスペーサー部材５が設けられていることで、４つの熱交換流路２１が伝熱部２の一端縁部から他端縁部に向けて延びかつ並列に形成されており、ヘッダー部材７がこれらの熱交換流路２１に沿って配置されるものとなっている。

このように、第４実施形態では、ヘッダー部材７、枠部材３およびスペーサー部材５によって熱交換器１の骨格部材が形成されており、この骨格部材の全域は２枚の被覆シート６で上下両側から被覆され、図８に示すように、２枚の被覆シート６の両端縁部が熱融着等によって接着固定されることで、熱交換器１が形成されている。

この第４実施形態の熱交換器１における他の構成は、上記第１実施形態の熱交換器１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。

この第４実施形態の熱交換器１では、伝熱部２の外面部と接触するように熱交換対象部材が配置され、冷却液Ｌが配管部材９１および出入口４を介して上流側ヘッダー部材７１内に流入すると、その冷却液Ｌが上流側ヘッダー部材７１内で分流し、図９の２つの上側熱交換流路２１を流通する。その後、冷却液Ｌは図９の２つの下側熱交換流路２１を流通し、下流側ヘッダー部材７２内で合流した後、出入口４および配管部材９１を介して流出する。こうして各熱交換流路２１内を冷却液Ｌが循環する一方、その循環する冷却液Ｌと伝熱部２の外面部に配置される熱交換対象部材との間で被覆シート６を介して熱交換することによって、熱交換対象部材が冷却される。

以上のように、第４実施形態の熱交換器１は枠部材３を兼ねるヘッダー部材７と配管部材９１とが一体に成形されていることで、部品点数を少なくして熱交換器１を製造できるため、製造コストを下げることができる。

また、第４実施形態の熱交換器１は、横方向の一端縁部に上流側および下流側ヘッダー部材７１，７２を直列に並べた構成であるため、配管部材９１を熱交換器１の一端縁部に集約して配置でき、熱交換器１をよりコンパクトに製造することができる。

また、第４実施形態の熱交換器１は、ヘッダー部材７を横方向の一端縁部のみに配置するだけでよく、他端縁部を熱交換流路２１として利用できるため、伝熱部２の伝熱面積を拡大することができ、より一層効率良く熱交換することができる。

また、第４実施形態の熱交換器１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。

本発明の熱交換器は、例えばハイブリッド自動車、電気自動車等に採用される電動機駆動用バッテリー装置等の発熱体を冷却するための冷却装置として好適に用いることができる。

１：熱交換器
２：伝熱部
３：枠部材
５：スペーサー部材
６：被覆シート
７：ヘッダー部材
２１：熱交換流路
５１：接続部
５２：流路内接続部
７１：上流側ヘッダー部材
７２：下流側ヘッダー部材
７３：開口部
Ｌ：熱交換媒体（冷却液）
Ｓ１：断面積
Ｓ２：流路面積
Ｔ：熱交換器の厚さ

Claims (7)

1. 内部の中空部を熱交換媒体が流通する熱交換流路として構成された伝熱部を備え、前記伝熱部の外面に配置された熱交換対象部材と前記熱交換媒体との間で熱交換するようにした熱交換器であって、
   前記伝熱部の外面部の少なくとも一部が、金属製の伝熱層の少なくとも片面側に樹脂製の被覆層が設けられたラミネート材である被覆シートによって構成され、
   前記熱交換器の外枠を構成する枠部材に対し前記熱交換流路と同一高さの接続部で接合されたスペーサー部材を有し、前記スペーサー部材は前記熱交換流路よりも低い流路内接続部で他の部材と接合されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記流路内接続部が、前記スペーサー部材の先端に設けられている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記スペーサー部材の幅が５ｍｍ以下である請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記熱交換流路における前記流路内接続部と交差する流路部分の断面方向において、前記流路内接続部の断面積が、前記流路部分の流路面積と前記断面積との和の３０％以下である請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記流路内接続部が、前記熱交換器の厚さ方向の中間位置に設けられている請求項１～４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記流路内接続部は、前記熱交換媒体が同一方向に流れる前記熱交換流路に複数設けられている請求項１～５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記熱交換流路は、前記伝熱部の一端縁部から他端縁部に向けて延び、かつ並列に複数配置され、
   前記枠部材を兼ねるヘッダー部材を有し、前記ヘッダー部材は前記熱交換媒体を流出入させるための配管部材を備え、前記ヘッダー部材と前記配管部材とが一体に成形されている請求項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器。

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