JP7346831B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

この発明は、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を外包袋とする熱交換器およびその関連技術に関する。

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～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ている。このような熱交換器では、一端部に設けられた入口部から導入された冷媒が外包袋の内部を通って他端部に設けられた出口部から流出されることにより、冷媒が外包袋の内部に循環するように構成されている。そして複数の組電池の各間に外包袋が配置されて、組電池の各単電池から発せられる熱を、各外包袋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。

このようなラミネート材を用いた熱交換器においては、内部にフィンを設けることが考えられる。内部にフィンを設けると、冷却性能を向上できるばかりか、フィンが外包袋の対向壁間においてスペーサとして機能するため、耐圧性等の剛性の向上も期待することができる。

特開２０１２－１９９１４９号公報

しかしながら、上記従来のラミネート材を用いた熱交換器において、外包袋の端部における出入口部までフィンを設けると、フィンの影響により出入口部において冷媒の流れが不均一となり冷却性能が低下してしまうおそれがあるため、端部にフィンを配置することは困難である。

一方、外包袋を構成するラミネート材は金属に比べて強度が低いため、外包袋の内部を流れる流体の圧力や外包袋の外面に設置する電池等の重さにより外包袋が変形し易くなっている。このためその変形によって、剛性が低い外包袋の端部において、外包袋の接着部分に大きい負荷が加わって、場合によっては接着部分が剥離して液漏れ等の不具合が生じて、製品価値の低下を来すという課題があった。さらに外包袋の変形によって、外包袋と電池との接触が不十分となり、熱交換効率が低下するという課題も発生する。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ラミネート材を用いた熱交換器において、外包袋の不用意な変形を防止できて、製品価値の向上および熱交換性能の向上を図ることができる熱交換器およびその補強構造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］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壁材が袋状に形成された外包袋を備え、前記外包袋の端部に設けられた出入口を介して、前記外包袋の内部に対し熱媒体を流出入させるようにした熱交換器において、
前記外包袋の端部に補強部材が収容され、
前記補強部材は、前記外包袋の対向し合う一対の壁材の内面にそれぞれ接合する一対の壁材支持部と、前記一対の壁材支持部間に設けられ、かつ両壁材支持部間の間隔を保持するスペーサ部とを有することを特徴とする熱交換器。

［２］前記外包袋の出入口に挿通配置される出入口パイプを備え、
前記出入口パイプが前記一対の壁材支持部に設けられている前項１に記載の熱交換器。

［３］前記補強部材は、前記外包袋の両端部に設けられている前項１または２に記載の熱交換器。

［４］前記外包袋は、一端部から他端部に熱媒体を流通させる一方側流路と、他端部から一端部に熱媒体を流通させる他端側流路とが並列に設けられ、
前記外包袋の他端部に、前記一方側流路の流出側端部から流出する熱媒体を前記他方側流路の流入側端部に流入させるＵターン室が設けられ、
前記補強部材は、前記Ｕターン室に対応して配置されるＵターン側補強部材を含む前項１に記載の熱交換器。

［５］前記補強部材における前記一対の壁材支持部間に、熱媒体を分流するための分流手段が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］前記補強部材は、一体成形品によって構成されている前項１～５のいずれか１項に記載の熱交換器。

［７］前記被覆層は前記伝熱層の少なくとも内面側に設けられ、
前記補強部材の一対の壁材支持部は合成樹脂によって構成され、
前記壁材支持部と前記壁材とが熱圧着または接着剤により接合一体化されている前項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器。

［８］前記被覆層は前記伝熱層の少なくとも内面側に設けられ、
前記補強部材の一対の壁材支持部は金属によって構成され、
前記壁材支持部と前記壁材とが接着剤により接合一体化されている前項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器。

［９］前記壁材における伝熱層がアルミニウムによって構成されている前項１～８のいずれか１項に記載の熱交換器。

［１０］車両用発熱体の冷却用に用いられる冷却器であって、
前項１～９のいずれか１項に記載の熱交換器によって構成されていることを特徴とする冷却器。

［１１］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壁材が袋状に形成された外包袋を備え、前記外包袋の端部に設けられた出入口を介して、前記外包袋の内部に対し熱媒体を流出入させるようにした熱交換器の前記外包袋を補強するための熱交換器の補強構造であって、
前記外包袋の対向し合う一対の壁材の内面にそれぞれ接合する一対の壁材支持部が、前記外包袋の端部に設けられるとともに、前記一対の壁材支持部間に両壁材支持部間の間隔を保持するスペーサ部が設けられていることを特徴とすることを特徴する熱交換器の補強構造。

発明［１］の熱交換器によれば、外包袋の端部において対向する一対の壁材を、補強部材の一対の壁材支持部によりスペーサ部材を介して支持するようにしているため、外包袋端部の剛性を向上させることができ、外包袋内を流通する熱媒体の圧力や、外包袋の外面に接触する部材の重力等の押圧力に対しても外包袋が不用意に変形するのを防止することができる。従ってその変形による液漏れや熱処理部材との接触不良を確実に防止できて、製品価値の向上および熱交換性能の向上を図ることができる。

発明［２］の熱交換器によれば、補強部材に出入口パイプが設けられているため、補強部材の組付と同時に出入口パイプも設置でき、熱交換器自体の組付を一層簡単に行うことができる。

発明［３］の熱交換器によれば、外包袋の両端部の剛性を共に向上させることができる。

発明［４］の熱交換器によれば、流路が２つ以上設けられた２パス以上の方式を採用することができる。

発明［５］の熱交換器によれば、分流手段によって熱媒体が外包袋の内部を偏りなく均等に分散して流通するようになり、熱交換性能をより一層向上させることができる。

発明［６］～［９］の熱交換器によれば、上記の効果をより一層確実に得ることができる。

発明［１０］の冷却器によれば、上記と同様に外包袋の変形による不具合を防止できて、製品価値の向上および冷却性能の向上を図ることができる。

発明［１１］の熱交換器の補強構造によれば、上記と同様に外包袋の変形による不具合を防止できて、高い製品価値および十分な熱交換性能を備えた熱交換器を提供することができる。

図１はこの発明の第１実施形態である熱交換器を概略的に示す図であって、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＡ－Ａ線断面図である。 図２は第１実施形態の熱交換器の端部を拡大して示す断面図である。 図３は第１実施形態の熱交換器に適用された補強部材を示す斜視図である。 図４は第１実施形態の熱交換器に採用可能な変形例の補強部材を示す斜視図である。 図５はこの発明の第２実施形態である熱交換器を概略的に示す図であって、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。 図６は第２実施形態の熱交換器に適用された補強部材を示す斜視図である。 図７はこの発明の第３実施形態である熱交換器を概略的に示す平面図である。 図８は第３実施形態の熱交換器に適用された外包袋を分解して示す斜視図である。 図９は第３実施形態の熱交換器に適用された補強部材を示す表面側の斜視図である。 図１０は第３実施形態の補強部材を示す裏面側の斜視図である。 図１１は第３実施形態の補強部材を示す図であって、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は正面図である。 図１２はこの発明の第４実施形態である熱交換器を概略的に示す図であって、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

＜第１実施形態＞
図１はこの発明の第１実施形態である熱交換器を概略的に示す図、図２は第１実施形態の熱交換器の端部を拡大して示す断面図である。

これらの図に示すように、この熱交換器は、電気自動車等の電動機を駆動する電力を供給するバッテリー装置の冷却用に用いられるものあり、袋状の外包袋５を備えている。外包袋５は、２枚（一対）のラミネート材によって構成される２枚（一対）の壁材５０，５０がその外周縁部が熱圧着（熱融着）や接着剤によって接合一体化されることによって形成されている。

なお本実施形態の熱交換器においては、発明の理解を容易にするため、図１（ｂ）の紙面に向かって上下方向を「上下方向」として説明する。言うまでもなく、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１（ｂ）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。

壁材５０としてのラミネート材は図２に示すように、金属箔～金属薄板製の伝熱層５１と、その伝熱層５１の両面に積層一体化された熱可塑性樹脂製の被覆層５２，５２とを備えた３層ラミネートシートによって構成されている。

本実施形態において、伝熱層５１を構成する金属は、アルミニウムによって構成されている。なお本明細書および特許請求の範囲において、アルミニウムという用語は、純アルミニウムはもちろん、アルミニウム合金も含む意味で用いられる。

本実施形態において、伝熱層５１を構成する金属箔（アルミニウム箔）～金属薄板（アルミニウム薄板）の厚さは、８μｍ～５００μｍに設定するのが良く、より好ましくは、２０μｍ～２００μｍに設定するのが良い。

被覆層５２を構成する樹脂は、例えばポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系の樹脂フィルムによって構成されている。本実施形態において、伝熱層５１の片面に積層される被覆層５２と、他の片面に積層される被覆層５２とは、同種の樹脂によって構成しても良いし、異なる種類の樹脂によって構成しても良い。

外包袋５における両端部には、下側の壁材５０を貫通するように出入口５５，５５が形成されている。本実施形態において後述するように、一方の出入口５５から外包袋１内に熱媒体としての冷媒が流入されて、その冷媒が外包袋５の内部を流通して、他方の出入口５５から流出されるように構成されている。

なお本実施形態においては、外包袋５の内部の冷媒流通経路（流路）には、熱交換効率を向上させるためにフィン５６が収容されている。

外包袋５の両端部には、出入口５５に対応して、補強部材１，１が設けられている。補強部材１は、上下一対の壁材支持部１１，１１と、一対の壁材支持部１１，１１間に配置されるスペーサ部１２と、下側の壁材１１の下面側に突出するように配置される出入口パイプ１３とを備えている。

本実施形態において、補強部材１は、壁材５０を構成するラミネート材よりも強度が高い素材によって構成されており、例えば高密度ポリエチレンやポリプロピレン等の硬質合成樹脂の一体成形品によって構成されている。

一対の壁材支持部１１は、それぞれ矩形プレート状に形成されており、上下方向に間隔をおいて互いに平行に配置されている。

スペーサ部１２は、一対の壁材支持部１１，１１間における四隅に配置され、一対の壁材支持部１１，１１間の間隔を保持できるように構成されている。

出入口パイプ１３は、下側の壁材支持部１１のほぼ中央位置に下方に向けて突出するように配置されている。下側の壁材支持部１１の出入口パイプ１３に対応する位置には、連通孔１４が形成されており、この連通孔１４を介して一対の壁材支持部１１，１１間と出入口パイプ１３内とが連通している。

この構成の補強部材１が外包袋５の内部における両端部に収容される。すなわち補強部材１の出入口パイプ１３が下側の壁材５０の出入口５５を貫通して下方に突出するようにして、一対の壁材支持部１１，１１の各外面側が、対向する一対の壁材５０，５０の各内側面に接着剤を介して接合一体化される。こうして補強部材１を外包袋５に取り付けると同時に、下側の壁材支持部１１の下面側における出入口パイプ１３の周縁部と壁材５０との間を水密状態にシールする。

なお本実施形態においては、壁材５０としてのラミネート材の内側面に熱融着性の熱融着層を積層したり、あるいは内面側の被覆層５２を熱融着性樹脂によって構成しておき、壁材５０の内側面と補強部材１の壁材支持部１１の外側面とを熱圧着（熱融着）によって接合一体化するようにしても良い。

もっとも後述するように、補強部材１、特にその壁材支持部材１１を金属によって構成する場合には、接着剤を用いて、壁材５０の内側面と補強部材１の壁材支持部１１とを接合一体化するのが好ましい。

以上のように構成された本実施形態の熱交換器においては、出入口パイプ１３，１３が下方に突出した状態に配置されているため、この出入口パイプ１３，１３を管継手として冷媒管等の外管を接続するものである。

そして冷媒管を介して一方の出入口パイプ１３から熱交換器（外包袋５）内に冷媒が流入されるとともに、その冷媒が外包袋５の内部をフィン５６に沿って流通し、他方の出入口パイプ１３を介して流出される。こうして外包袋５の内部に循環される冷媒と、外包袋５の表面に接触配置される車両用バッテリー装置の組電池等の発熱体との間で熱交換されて、発熱体から発生する熱が冷媒を介して放出される。これにより車両用バッテリー装置が冷却されるものである。

以上の構成における本実施形態の熱交換器によれば、外包袋５の両端部内に補強部材１が収容されて、その補強部材１の一対の壁材支持部１１，１１によりスペーサ部１２を介して上下の壁材５０，５０間の間隔を保持するようにしているため、壁材５０により構成される外包袋５の剛性（強度等）を向上できて十分な耐圧性を確保することができる。このため外包袋５内を流通する冷媒の圧力や、外包袋５の外面に接触する電池等の部材の重力等の押圧力に対しても外包袋５が不用意に変形するのを防止でき、その変形による外包袋５に部分剥離が生じて液漏れ等の不具合が発生するのを防止でき、製品価値を向上させることができる。さらに外包袋５と電池との接触不良も防止できて、高い熱交換効率および熱交換性能を維持することができる。

また外包袋５の両端部を除く中間部は、既述した通りフィン５６が配置されているため、そのフィン５６により剛性や耐圧性を確保でき、有害な変形を防止できて、液漏れや電池との接触不良を確実に防止することができる。

なお本実施形態においては、補強部材１として、棒状（柱状）のスペーサ部１２が、一対の壁材支持部１１，１１間に形成されるもの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、補強部材１の形状は特に限定されるものではない。例えば図４に示すように壁状（板状）のスペーサ部１２が一対の壁材支持部１１，１１の両側部間に形成された補強部材１を用いても良い。要は、外包袋５の一対の壁材５０，５０の内面に接合される一対の壁材支持部材１１，１１と、その一対の壁材支持部材１１の間隔を保持できるスペーサ部１２とを備えてさえいれば、本発明の補強部材として採用することができる。

＜第２実施形態＞
図５はこの発明の第２実施形態である熱交換器を概略的に示す図、図６はその熱交換器に適用された補強部材を示す斜視図である。

両図に示すようにこの第２実施形態の熱交換器においては、補強部材１が出入口パイプ１３と別体に形成されている点が、上記第１実施形態の熱交換器と大きく相違している。

すなわちこの第２実施形態の熱交換器においては、一対のラミネート材によって構成される一対の壁材５０，５０の両端部間に硬質合成樹脂製の出入口パイプ１３，１３が挟み込まれた状態に配置され、一対の壁材５０，５０の外周縁部と出入口パイプ１３，１３の外周面との間の接触部と、一対の壁材５０，５０の外周縁部同士の接触部とが、熱圧着（熱融着）や接着剤によって接合一体化されることによって、出入口パイプ１３付きの外包袋５が構成されている。

また外包袋５の内部には、両端部に補強部材１，１が収容されるとともに、中間部にはフィン５６が収容されている。

図６に示すように補強部材１は、上下一対の矩形プレート状の壁材支持部１１，１１と、一対の壁材支持部１１，１１間の中央に配置される円柱状のスペーサ部１２とを備えている。この補強部材１，１の一対の壁材支持部１１，１１の各外面が、外包袋５における上下一対の壁材５０，５０の各内側面に接着剤や熱圧着（熱融着）によって接合一体化される。

この第２実施形態の熱交換器において他の構成は、上記第１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。

この第２実施形態の熱交換器においては、一方の出入口パイプ１３から導入された冷媒が外包袋５の内部を通過して他方の出入口パイプ１３から流出されることにより、冷媒が外包袋５の内部を循環する。そしてこの循環する冷媒と、外包袋５の表面に接触配置される自動車用電池等の発熱体との間で熱交換されて、発熱体が冷却されるものである。

この第２実施形態の熱交換器においても上記と同様に、補強部材１によって外包袋５の両端部における剛性や耐圧性を向上させることができる。このため液漏れや発熱体との接触不良の要因となる外包袋５の不用意な変形を防止できて、製品価値を向上できるとともに、熱交換性能を向上させることができる。

＜第３実施形態＞
図７はこの発明の第３実施形態である熱交換器を概略的に示す平面図、図８はその熱交換器の外包袋を分解して示す斜視図、図９～図１１はその熱交換器の補強部材を説明するための図である。

これらの図に示すように、この第３実施形態の熱交換器において、外包袋５は、上記実施形態と同様のラミネート材によって構成される上壁材５０ａと、同じくラミネート材によって構成される下壁材５０ｂとを備えている。なお本実施形態においては、上壁材５０ａと、下壁材５０ｂとによって一対の壁材が構成されるものである。

下壁材５０ｂには、中間領域が凹陥形成されて、長さ方向に連続し、両端縁部が平面視円弧状に形成された凹部５７が形成されるとともに、その凹部５７の外側にフランジ部５８が形成されている。さらに凹部５７の両端部の底壁には、出入口５５，５５が形成されている。

後述するように、この下壁材５０ｂの凹部５７における長さ方向の両端部に、補強部材２，２がそれぞれ収容されるとともに、中間部における補強部材２，２間にフィン５６が収容されるものである。

補強部材２は、平面視略半円形の基板２１ｂと、基板２１ｂの円弧状の周縁部に沿って一体に形成された周壁状のスペーサ部２２と、基板２１ｂの下面側に下方に突出するように一体に形成された出入口パイプ２３と、基板２１ｂに設けられ、かつ出入口パイプ２３の内部に連通する連通孔２４と、基板２１ｂの上面に上方突出状に一体に形成された分流手段としての３個の分流用突部２５とを備えている。

さらに補強部材２におけるフィン５６と対向する側の端面（フィン対向面）には、その両側端部に位置決め突起２６が一体に形成されている。

ここで本実施形態において、基板２１ｂと、スペーサ部２２の上端面２１ａとはそれぞれ壁材支持部を構成するものであり、これらの部材２１ａ，２１ｂによって一対の壁材支持部が構成されている。

なお本実施形態において補強部材２は、例えば高密度ポリエチレンやポリプロピレン等の硬質合成樹脂の一体成形品によって構成されている。

この構成の補強部材２が、外包袋５における下壁材５０ｂの凹部５７の両端部に収容される。この際、補強部材２の出入口パイプ２３が下壁材５０ｂの出入口５５に挿通されて下方に突出するように配置する。さらにフィン５６が、下壁材５０ｂの凹部５７の中間部に収容される。この際、補強部材２の位置決め突起２６が、フィン５６の端面に対応するように配置しておき、フィン５６の端面が位置決め突起２６に当接することによって、フィン５６の位置ずれが防止されるように構成されている。

この状態で、下壁材５０ｂの凹部５７の上面側を閉塞するように上壁材５０ａが配置されて、上壁材５０ａの外周縁部と下壁材５０ｂのフランジ部５８とが熱融着または接着剤によって接合一体化される。さらに補強部材２における一方（下側）の壁材支持部である基板２１ｂと、下壁材５０ｂの凹部５７底面とが熱融着または接着剤によって接合一体化されるとともに、他方（上側）の壁材支持部であるスペーサ部上面２１ａと上壁材５０ａとが熱融着または接着剤によって接合一体化される。さらに必要に応じて、補強部材２における分流用突起２６の上端面と上壁材５０ａとが熱融着または接着剤によって接合一体化される。

なおこのように分流用突起２６の上端面を上壁材５０ａと接合する場合には、分流用突起２６をスペーサ部の一部として捉えることができるとともに、分流用突起２６の上端面を上側の壁材支持部の一部として捉えることができる。

こうして組み付けられた本第３実施形態の熱交換器においては、一方の出入口パイプ２３から外包袋５内に導入された冷媒が一方の補強部材２内で分流用突起２６によって適度に分流しながらフィン５６内に流入され、さらにその冷媒がフィン５６を通って他方の補強部材２の出入口パイプ２３を通って外包袋５の外部に流出される。こうして外包袋５内を循環する冷媒と、外包袋５に接触配置される発熱体との間で熱交換されて、発熱体が冷却されるものである。

この第３実施形態の熱交換器においても上記と同様に、補強部材２によって外包袋５の両端部における剛性や耐圧性を向上できるため、液漏れや発熱体との接触不良の要因となる外包袋５の不用意な変形を確実に防止できて、製品価値および熱交換性能を向上させることができる。

さらにこの第３実施形態の熱交換においては、補強部材２に冷媒を分流させるための分流用突起２６が設けられているため、冷媒が外包袋５の内部を偏りなく均等に分散して流通する。このため熱交換効率をより一層向上させることができる。

＜第４実施形態＞
図１２はこの発明の第４実施形態である熱交換器を示す図である。同図に示すようにこの第４実施形態の熱交換器は、外包袋５の内部にそれぞれ冷媒が流通する一方側流路６１ａおよび他方側流路６１ｂが並列に設けられている。

すなわち外包袋５は、上記実施形態１，２等と同様に２枚のラミネート材である壁材５０，５０がその外周縁部同士が熱融着または接着剤によって接合一体化されることによって形成されている。

この外包袋５の一端部における下側の壁材５０には、２つの出入口５５ａ，５５ｂが幅方向（図１２（ａ）の上下方向）に並んで配置された状態で形成されている。さらに外包袋５の他端部を除いて、一端部から中間部にかけて幅方向の中間部に、長さ方向（図１２（ａ）の左右方向）に連続して延びる仕切壁６が形成されており、外包袋５の一端部にはこの仕切壁６を挟んで両側に出入口室６５ａ，６５ｂが設けられている。両出入口室６５ａ，６５ｂは互いに独立しており、一方側の出入口室６５ａ内には一方側の出入口５５ａが配置されるとともに、他方側の出入口室６５ｂ内には他方側の出入口５５ｂが配置されている。

また外包袋５の中間部には仕切壁６を挟んで両側に、既述した通り、互いに独立する２つの流路６１ａ，６１ｂが並列に形成されている。一方側の流路６１ａは、一方側の出入口室６５ａに連通されるとともに、他方側の流路６１ｂは、他方側の出入口室６５ｂに連通されている。

両出入口室６５ａ，６５ｂには、出入側補強部材１，１がそれぞれ収容されている。この出入側補強部材１，１は、上記図３に示す第１実施形態に適用された補強部材１と実質的に同じ構成で、上下一対の壁材支持部１１，１１と、壁材支持部１１，１１間に設けられたスペーサ部１２と、下側壁材支持部１１に下方突出状に設けられた出入口パイプ１３と、下側壁材支持部１１設けられた連通孔１４とを備えている。

この出入側補強部材１，１が、外包袋５の一端部における両出入口室６５ａ，６５ｂ内にそれぞれ収容されている。この際、各補強部材１，１の各出入口パイプ１３、１３が、各出入口室６５ａ，６５ｂの対応する出入口５５ａ，５５ｂに挿通されて下方に突出するように配置された状態で、各補強部材１，１の上下の壁材支持部１１，１１が上下の壁材５０，５０に熱融着または接着剤によって接合一体化される。

なお本実施形態においては、２つの出入側補強部材１，１と仕切壁６とは一体に形成されており、その一体成形品を組み付けるだけで、出入側補強部材１，１と仕切壁６との複数の部品を一度に組み付けることができ、組付作業を簡単に行うことができる。もっとも本発明においては、出入側補強部材１，１と仕切壁６とを別体に形成するようにしても良い。

また外包袋５の中間部内における２つの流路６１ａ，６１ｂには、それぞれフィン５６，５６が収容されている。

また外包袋５の他端部には、２つの流路６１ａ，６１ｂを連通するＵターン室６６が形成されている。このＵターン室６６内には、例えば硬質合成樹脂の一体成形品によって構成されたＵターン側補強部材３が収容されている。このＵターン側補強部材３は、外包袋５の上側壁材５０の内面に沿って配置されるプレート状の上側壁材支持部３１ａと、上側壁材支持部３１ａの下面側に設けられ、かつ一方の流路６１ａの端部から他方の流路６１ｂの端部かけて設けられた複数の流動制御板３２と、各流動制御板３２の下端に沿って設けられた帯板状の下側壁材支持部３１ｂとを備えている。流動制御板３２は、一方側の流路６１ａの端部（流出側端部）から流出された冷媒を、他方の流路６１ｂの端部（流入側端部）に導くことができるように冷媒の流れを制御するための機能と、上下両壁材支持部３１ａ，３１ｂ間の間隔を保持するためのスペーサ部としての機能とを備えている。

このＵターン側補強部材３は、その上側壁材支持部３１ａが外包袋５の上側の壁材５０に熱融着または接着剤によって接合一体化されるとともに、下側壁材支持部３１ｂが下側の壁材５０に熱融着または接着剤によって接合一体化されている。

この第４実施形態の熱交換器においては、一方の出入口５５ａから出入口パイプ１３を介して一方の出入口室６５ａ内に冷媒が導入され、その冷媒が一方の流路６１ａのフィン５６を通ってＵターン室６６に導入される。Ｕターン室６６内に導入された冷媒はＵターンして他方の流路６１ｂ内に導入され、その冷媒が他方の流路６１ｂのフィン５６を通って他方の出入口室６５ｂ内に導入される。さらに他方の出入口室６５ｂ内に導入された冷媒は他方の出入口５５ｂから出入口パイプ１３を介して外部に流出される。こうして外包袋５内を循環する冷媒と、外包袋５に接触配置される発熱体との間で熱交換されて、発熱体が冷却されるものである。

この第４実施形態の熱交換器においても上記と同様に、補強部材１，３によって外包袋５の両端部における剛性や耐圧性を向上できるため、液漏れや発熱体との接触不良の要因となる外包袋５の不用意な変形を防止できて、製品価値および熱交換性能を向上させることができる。

さらに本実施形態の熱交換器においては、Ｕターン側補強部材３に流動制御板３２を形成しているため、冷媒を一方側の流路６１ａから他方側の流路６１ｂにスムーズに流通させることができ、より一層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、本実施形態の熱交換器においては、他方の流路６１ｂから一方の流路６１ａに冷媒を流通させるようにしても良い。

またこの第４実施形態の熱交換器においては、２つの独立した流路６１ａ，６１ｂが形成された２パス方式の熱交換器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、本発明においては、独立した流路が３つ以上並列に形成された３パス以上の方式の熱交換器にも適用することができる。

また上記実施形態においては、補強部材１～３を硬質合成樹脂の一体成形品によって構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、補強部材の材質等は限定されるものではない。例えば本発明においては、補強部材を金属によって構成しても良いし、金属と樹脂との複合体によって構成しても良い。さらに補強部材は必ずしも一体成形品によって構成する必要はなく、複数の部材を組み合わせた組付部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、ラミネート材として、３層構造のものを採用しているが、それだけに限られず、本発明においては、金属層御の片面に樹脂層が積層された２層構造のラミネート材を用いても良いし、４層以上の構造のラミネート材を用いるようにしても良い。

また上記実施形態においては、本発明の熱交換器を冷却装置（冷却器）として使用する場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明の熱交換器は、加熱器として使用することもできる。

この発明の熱交換器は、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：補強部材
１１：壁材支持部
１２：スペーサ部
１３：出入口パイプ
２：補強部材
２１ａ：スペーサ部上面（壁材支持部）
２１ｂ：基板（壁材支持部）
２２：スペーサ部
２３：出入口パイプ
２５：分流用突部（分流手段）
３：Ｕターン側補強部材
３１ａ：上側壁材支持部
３１ｂ：下側壁材支持部
５：外包袋
５０：壁材
５０ａ：上壁材
５０ｂ：下壁材
５１：伝熱層
５２：被覆層
５５：出入口
５５ａ：出入口
５５ｂ：出入口
５６：フィン
６：仕切壁
６１ａ：流路
６１ｂ：流路
６６：Ｕターン室

Claims (11)

1. 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壁材が袋状に形成された外包袋を備え、前記外包袋の端部に設けられた出入口を介して、前記外包袋の内部に対し熱媒体を流出入させるようにした熱交換器において、
   前記外包袋の端部に補強部材が収容され、
   前記補強部材は、前記外包袋の対向し合う一対の壁材の内面にそれぞれ接合する一対の壁材支持部と、前記一対の壁材支持部間に設けられ、かつ両壁材支持部間の間隔を保持するスペーサ部とを有することを特徴とする熱交換器。
2. 前記外包袋の出入口に挿通配置される出入口パイプを備え、
   前記出入口パイプが前記一対の壁材支持部に設けられている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記補強部材は、前記外包袋の両端部に設けられている請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記外包袋は、一端部から他端部に熱媒体を流通させる一方側流路と、他端部から一端部に熱媒体を流通させる他方側流路とが並列に設けられ、
   前記外包袋の他端部に、前記一方側流路の流出側端部から流出する熱媒体を前記他方側流路の流入側端部に流入させるＵターン室が設けられ、
   前記補強部材は、前記Ｕターン室に対応して配置されるＵターン側補強部材を含む請求項１に記載の熱交換器。
5. 前記補強部材における前記一対の壁材支持部間に、熱媒体を分流するための分流手段が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. 前記補強部材は、一体成形品によって構成されている請求項１～５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記被覆層は前記伝熱層の少なくとも内面側に設けられ、
   前記補強部材の一対の壁材支持部は合成樹脂によって構成され、
   前記壁材支持部と前記壁材とが熱圧着または接着剤により接合一体化されている請求項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 前記被覆層は前記伝熱層の少なくとも内面側に設けられ、
   前記補強部材の一対の壁材支持部は金属によって構成され、
   前記壁材支持部と前記壁材とが接着剤により接合一体化されている請求項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器。
9. 前記壁材における伝熱層がアルミニウムによって構成されている請求項１～８のいずれか１項に記載の熱交換器。
10. 車両用発熱体の冷却用に用いられる冷却器であって、
    請求項１～９のいずれか１項に記載の熱交換器によって構成されていることを特徴とする冷却器。
11. 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壁材が袋状に形成された外包袋を備え、前記外包袋の端部に設けられた出入口を介して、前記外包袋の内部に対し熱媒体を流出入させるようにした熱交換器の前記外包袋を補強するための熱交換器の補強構造であって、
    前記外包袋の対向し合う一対の壁材の内面にそれぞれ接合する一対の壁材支持部が、前記外包袋の端部に収容されて設けられるとともに、前記一対の壁材支持部間に両壁材支持部間の間隔を保持するスペーサ部が設けられていることを特徴とすることを特徴する熱交換器の補強構造。
    

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