特開 2023-183368 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183368

(43)【公開日】2023-12-27

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/00 20060101AFI20231220BHJP

   F28F 19/02 20060101ALI20231220BHJP

   F28F 19/04 20060101ALI20231220BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20231220BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20231220BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

F28F3/00 311

F28F19/02 501C

F28F19/04 Z

F28D9/00

H01L23/46 Z

H05K7/20 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014107

(22)【出願日】2023-02-01

(31)【優先権主張番号】P 2022096484

(32)【優先日】2022-06-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】杉本 明男

【テーマコード（参考）】

3L103

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

3L103AA01

3L103AA12

3L103BB20

3L103CC01

3L103DD13

3L103DD15

3L103DD57

3L103DD95

5E322AA05

5E322AA11

5E322CA06

5E322DA01

5E322EA02

5E322FA01

5F136CB07

5F136CB13

5F136CB17

5F136FA02

5F136FA03

(57)【要約】

【課題】熱伝導性能が高く、容易に製造および大型化可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器１が、流路形成板１０および温調板２０を備える。流路形成板１０は、流路面１１と、流路面１１に凹設された溝１３とを有する。温調板２０は、流路面１１に重ねられたカバー面２１と、カバー面２１とは反対側で対象物９と近接する熱交換面２２とを有する。溝１３がカバー面２１で覆われることで、熱媒流路２が構成される。流路形成板１０および温調板２０は、金属の板材から成形され、カバー面２１および流路面１１上にそれぞれ設けられた接着皮膜６０を介して互いに接合される。接着皮膜６０は、化成処理層６１と、無極性樹脂からなる樹脂層６２とを板材からこの順で積層することによって形成される。熱媒は、熱媒流路２を通流し、接着皮膜６０が設けられた温調板２０を介した固体伝熱により対象物９との間で熱交換を行う。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流路面と、前記流路面に凹設された溝とを有する流路形成板と、
前記流路面に重ねられたカバー面と、前記カバー面とは反対側で対象物と近接する熱交換面とを有する温調板と、
前記溝が前記カバー面で覆われることによって構成され、前記対象物との間で熱交換を行う熱媒を通流させる熱媒流路と
を備え、
前記流路形成板および前記温調板は、金属の板材から成形され、前記カバー面および前記流路面上にそれぞれ設けられた接着皮膜を介して互いに接合され、前記接着皮膜が、前記板材の表面に対する化成処理により形成される化成処理層と、無極性樹脂からなる樹脂層とを前記板材からこの順で積層することにより形成されている、熱交換器。

【請求項2】

前記接着皮膜が、前記カバー面および前記溝の内面に設けられ、前記熱媒流路の内面が、前記接着皮膜で覆われている
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記接着皮膜の厚さが、１０μｍ以下である
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記無極性樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレン、またはポリオレフィンである
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記流路形成板の前記流路面とは反対側に設けられた断熱材を更に備える
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記流路形成板の前記流路面とは前記反対側の背面上に、前記接着皮膜が設けられ、前記断熱材が、前記接着皮膜を介して前記流路形成板に接合される
請求項５に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記断熱材を覆う保護部材を更に備える
請求項５に記載の熱交換器。

【請求項8】

前記温調板が平板状に形成され、前記流路形成板およびこれに重ねられる前記温調板が、低背のパネル体を構成する
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項9】

前記温調板の縁部から、前記流路形成板とは反対側へと立設された周壁を更に備え、
前記温調板および前記周壁が、前記対象物を収納する箱体を構成し、前記温調板が、前記箱体の底壁を形成する
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項10】

前記温調板および前記周壁は、単一の金属の板材の折曲げにより一体に成形されている
請求項９に記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

電子部品を適温に保って安定的に動作させるために、液冷式の熱交換器が用いられる場合がある。例えば、特許文献１に開示される熱交換器は、インナーフィンを内蔵したトレイ部材をカバー部材で閉塞することによって構成されている。液状の熱媒が、閉塞された空間内を通流し、熱交換器の外表面と接触している熱交換対象物との間で固体伝熱により熱交換を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１０３０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の熱交換器では、蝋付けや拡散接合を避けて密閉構造を製作するため、カバー部材、トレイ部材、およびインナーフィンが、金属シートに熱融着フィルムおよび保護シートを積層してなるラミネート材で構成され、熱融着により互いに接合されている。しかし、熱融着フィルムの薄膜化には限界があり、３０μｍ未満にまで厚みを低減することは技術的に難しいのが実情である。保護シートの厚みが累積されることも相まって、ラミネート材の熱抵抗が高くなり、熱交換器の熱伝導性能が低くなる。

【0005】

インナーフィンの内蔵により、熱媒と接触可能な熱交換器の表面積が増大するため、熱伝導性能の低下を緩和し得るとも考えられる。しかし、インナーフィンは、その複雑形状に照らして、製造方法に制約がある。上記の熱交換器では、金属シートに予めラミネート処理を施してから平易なプレス加工で複雑形状を成形するため、金属シートが箔状に形成されている。熱交換器の剛性が低くなり、利用可能な場面が限定されるおそれがある。金属シートにある程度の板厚を持たせて熱交換器の剛性を確保する場合には、深絞り成形または鋳造により複雑形状を成形した後に、ラミネート処理を施すことになる。複雑形状が付与された部材へのラミネート処理は煩雑であり、熱交換器の製造コストが高くなり、また、大型化が困難となる。

【0006】

本発明は、熱伝導性能が高く、容易に製造および大型化可能な熱交換器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、流路面と、前記流路面に凹設された溝とを有する流路形成板と、前記流路面に重ねられたカバー面と、前記カバー面とは反対側で熱交換の対象物と近接する熱交換面とを有する温調板と、前記溝が前記カバー面で覆われることにより構成され、前記対象物との間で熱交換を行う熱媒を通流させる熱媒流路とを備え、前記流路形成板および前記温調板は、金属の板材から成形され、前記流路面および前記カバー面上にそれぞれ設けられた接着皮膜を介して互いに接合され、前記接着皮膜が、前記板材の表面に対する化成処理により形成される化成処理層と、無極性樹脂からなる樹脂層とを前記板材からこの順で積層することにより形成されている、熱交換器を提供する。

【0008】

上記構成によれば、温調板のカバー面と流路形成板の流路面とが接着皮膜を介して接合される。カバー面および流路面は化成処理されるので、温調板および流路形成板の金属の素材に関わらず、無極性樹脂からなる接着層が接着性能を十分に発揮できる。接着皮膜が熱融着フィルムと同等の接着性能を発揮する状況下において、接着皮膜の厚さは、熱融着フィルムの数分の一から数十分の一程度にまで低減可能である。そのため、熱媒と対象物との間で熱抵抗が小さくなり、固体伝熱による抜熱または加熱を効率的に行うことができる。熱媒流路は、流路形成板の流路面に設けられた溝が、温調板のカバー面で閉塞されることにより構成される。フィンとは異なり、平易なプレス加工で実現可能な流路構造が採用される。そのため、熱交換器を容易に製造でき、また、熱交換器の大型化を容易に実現できる。

【0009】

前記接着皮膜が、前記カバー面および前記溝の内面に設けられ、前記熱媒流路の内面が、前記接着皮膜で覆われていてもよい。これにより、熱媒との化学反応を著しく低下させた無極性樹脂からなる接着皮膜が、金属製の流路形成板および温調板の板材と熱媒との間に介在することにより、流路形成板および温調板が熱媒で腐食することを防止できる。

【0010】

前記接着皮膜の厚さが、１０μｍ以下であってもよい。これにより、フィルムが適用される場合と比べ、同等の接着性能を確保しながら熱抵抗を小さくすることができる。

【0011】

前記無極性樹脂が、ポリプロピレン（以下ＰＰ）、ポリエチレン（以下ＰＥ）、またはポリオレフィン（以下ＰＯ）であってもよい。このような樹脂を適用することで、薄い接着皮膜で金属の板材同士を接合するという構造を実現できる。なお、無極性樹脂は、金属板表面に設けられた化成処理層との化学結合を促進させるために酸変性させたものが望ましい。また、酸変性された無極性樹脂皮膜を形成させた後、その上に酸変性されない無極性樹脂皮膜を設けることがより望ましい。こうすることで、金属板化成処理層と接着皮膜（酸変性ＰＰ、ＰＥ、ＰＯ）との結合がより強固になるとともに、熱媒との反応性をさらに軽減できる。

【0012】

前記熱交換器は、前記流路形成板の前記流路面とは反対側に設けられた断熱材を更に備えてもよい。これにより、熱媒と外気との間における熱交換を抑制でき、対象物の温度を適温に管理しやすくなる。

【0013】

前記流路形成板の前記流路面とは前記反対側の背面上に、前記接着皮膜が設けられ、前記断熱材が、前記接着皮膜を介して前記流路形成板に接合されてもよい。これにより、断熱材を流路形成板に簡便に接合できる。

【0014】

前記熱交換器が、前記断熱材を覆う保護部材を更に備えてもよい。上記構成によれば、断熱材は、剛性などの強度を持つ必要がなく、断熱性能にフォーカスして材料を選定可能になる。外部からの衝撃に対する強さと断熱性能の高さとを両立した熱交換器を提供できる。

【0015】

前記温調板が平板状に形成され、前記流路形成板およびこれに重ねられる前記温調板が、低背のパネル体を構成してもよい。これにより、薄型の液冷式熱交換器を提供できる。

【0016】

前記熱交換器が、前記温調板の縁部から、前記流路形成板とは反対側へと立設された周壁を更に備え、前記温調板および前記周壁が、前記対象物を収納する箱体を構成し、前記温調板の前記熱交換面が、前記箱体の内底面を形成してもよい。これにより、対象物が箱体に収納されるべき部品、すなわち保護を要する部品である場合に、高い熱伝導性能を有する熱交換器が箱体の底部に付属する。箱体で対象物を保護することと、箱体内を適温に管理することとを両立できる。

【0017】

前記温調板および前記周壁は、単一の金属の板材の折曲げにより一体に成形されていてもよい。これにより、部品点数の削減が図られ、箱体の製造コストが低減する。また、箱体を構成する壁同士の継ぎ目が削減され、箱体のシール性が高くなる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、熱伝導性能が高く、容易に製造可能であり、容易に大型化可能な熱交換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る熱交換器の分解斜視図。

【図2】本発明の第１実施形態に係る熱交換器の平面図。

【図3】図２のIII－III線に沿って切断して示す熱交換器の断面図。

【図4】図３の拡大図。

【図5】流路形成板および温調板の板材の製造装置を示す概念図。

【図6】本発明の第２実施形態に係る熱交換器の分解斜視図。

【図7】本発明の第２実施形態に係る熱交換器の平面図。

【図8】図７のVIII－VIII線に沿って切断して示す熱交換器の断面図。

【図9】図８の拡大図

【図10A】本発明の第２実施形態に係る熱交換器の保護部材の展開図。

【図10B】変形例に係る保護部材の展開図。

【図11】本発明の第３実施形態に係る熱交換器の分解斜視図。

【図12A】本発明の第３実施形態に係る熱交換器の箱体の展開図。

【図12B】変形例に係る箱体の展開図。

【図13】本発明の第３実施形態に係る熱交換器の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。全図を通じて同一のまたは対応する要素には同一の符号を付し、詳細な説明の重複を省略する。

【0021】

［第１実施形態］
図１～図３を参照して、本実施形態に係る熱交換器１は、流路形成板１０および温調板２０を備える。両板１０，２０は、金属材料の板素材（図５を参照）から成形される。金属材料として、アルミニウム合金、鋼、および銅を例示できる。以下、両板１０，２０が、同一のアルミニウム合金で成形される場合を例にとり説明する。

【0022】

流路形成板１０および温調板２０は、板厚方向が積層方向と対応するようにして互いに重ね合わされる。説明の便宜上、各図の紙面の方向と同様、両板１０，２０が水平姿勢であり、板厚方向および積層方向が鉛直に向けられ、温調板２０が流路形成板１０の上側に重ねられるものとする。ただし、熱交換器１の姿勢は、組立時も使用時もこれに限定されない。

【0023】

両板１０，２０は、平面視において互いに略合同であり、例えば、長方形状である。両板１０，２０は、両板１０，２０の側面が略面一となるようにして積層される。

【0024】

流路形成板１０は、上側の流路面１１と、その反対側の背面１２とを有する。流路形成板１０は、流路面１１に凹設された溝１３を更に有する。溝１３は、断面Ｕ状の内面で囲まれ、上に開放され且つ非貫通である。本実施形態では、１本の溝１３が、流路面１１上で蛇行して延びる。溝１３は、流路形成板１０の側面には開放されておらず、溝１３の両端部は、流路面１１内に位置付けられている。

【0025】

温調板２０は、下側のカバー面２１と、その反対側の熱交換面２２とを有し、平板状である。カバー面２１が流路面１１に上から重ねられることにより、溝１３がカバー面２１で閉塞される。これにより、流路形成板１０および温調板２０が、低背のパネル体を構成し、熱媒流路２が、その内部に形成される。熱媒流路２は、溝１３の内面とカバー面２１とによって画定される。熱媒流路２は、流路形成板１０および温調板２０の内部に密閉され、一端から他端に至るまで単一の系統で構成される。

【0026】

熱交換面２２上には、熱交換の対象物９が近接している。対象物９は、発熱を伴って動作する電子部品、特に、その熱によって劣化や動作安定性の低下を生じる電子部品である。このような電子部品として、集積回路、インバータ、およびバッテリーを例示できる。熱交換器１は、例えば、電気自動車用バッテリーの冷却に用いられる。この場合、熱交換器１は、バッテリーとともに、車室またはトランクルームの下方に搭載される。

【0027】

図４に示された熱交換器１の詳細な断面形状を参照して、流路形成板１０と温調板２０とは、流路面１１およびカバー面２１上にそれぞれ設けられた接着皮膜６０を介して熱融着により互いに接合される。接着皮膜６０は、化成処理層５０および樹脂層５５を含む。化成処理層５０および樹脂層５５は、板材の表面から見てこの順に積層されている。

【0028】

熱融着は、パネルヒータ等の加熱器（不図示）で接着皮膜６０を外側から加熱することにより実現される。炉のサイズの制約が製品のサイズに影響を及ぼす蝋付けと対比し、パネルヒータのような加熱器の大型化は容易である。複数の板材の接合によって密閉構造を製作するに際し、その製法に由来した熱交換器１のサイズ制約を軽減もしくは解消できる。

【0029】

流路面１１は、化成処理されており、化成処理層５１が流路面１１の全面にわたり形成される。化成処理層５１上に、全面にわたり樹脂層５６が形成され、それにより接着皮膜６１が設けられる。流路面１１には溝１３が形成されているが、接着皮膜６１は、溝１３の内面にも設けられている。本実施形態では、背面１２には、接着皮膜６０が設けられていない。

【0030】

カバー面２１は、化成処理されており、化成処理層５３がカバー面２１の全面にわたり形成される。化成処理層５３上に、全面にわたり樹脂層５８が形成され、それによりカバー面２１上に接着皮膜６３が設けられる。熱交換面２２には、接着皮膜６０が設けられていない。

【0031】

化成処理は、化成型でも塗布型でもよく、また、クロム酸系皮膜処理法でも非クロム酸系皮膜処理法でもよい。クロム酸系皮膜処理として、クロム酸クロメート処理や、リン酸クロメート処理を例示できる。樹脂層５５は、熱融着性を有する無極性樹脂からなる接着剤６０ａ（図５を参照）を塗布することによって形成される。無極性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、またはこれらが混成されたポリオレフィンを例示でき、特に、酸変性ポリオレフィンは、接着剤６０ａの素材となる無極性樹脂の好適例である。アルミニウム合金の表面が化成処理されているため、接着剤６０ａが無極性樹脂からなるものであっても、接着皮膜６０が良好に定着する。これにより、アルミニウム合金の熱融着を実現できる。

【0032】

接着皮膜６０は、数μｍ～数十μｍ程度の膜厚を有し、１０μｍ以下であってもよい。接着皮膜６０の膜厚は、一般的な熱融着フィルムの数十分の一程度に小さいが、熱融着フィルムと同等の接着性能を発揮することが可能である。

【0033】

図２および図３を参照し、熱交換器１は、熱媒流路２の一端部に開口する流入口３ａと、熱媒流路２の他端部に開口する流出口４ａとを有する。流入口３ａおよび流出口４ａは、流路形成板１０に設けられ、溝１３の底に形成される。

【0034】

詳細図示を省略するが、流入口３ａおよび流出口４ａには、液状の熱媒が通流する不図示の配管が接続される。熱媒を通流および循環させる閉回路が、熱交換器１の内外に設けられる。熱媒流路２は、熱交換器１の内部で閉回路の一部を構成している。熱交換器１の外部では、ポンプ、クーラ／ウォーマ、およびサーモスタットのように、熱媒の調温および循環のためのデバイスが閉回路上に介在する。流入口３ａおよび流出口４ａの少なくともいずれか一方（好ましくは両方）に、熱媒の逆流を阻止するように逆止弁が設けられていてもよい。ここでは、熱媒が流入口３ａから熱媒流路２を経由して流出口４ａに流れる方向が正流であり、流出口４ａから流入口３ａに流れる方向を逆流という。この場合には、逆止弁の端部に、上記した不図示の配管の端部を着脱可能に物理に接続するためのジョイント部が設けられる。このような構成を採用することで、熱媒の漏れを防ぐことでき、熱媒流路２に対して熱媒を容易に出し入れできる。そのため、代替フロンのような熱媒が使用される場合であっても、熱交換器１の製造が容易となる。また、ポンプで熱媒を圧送する場合に、流入口３ａ及び流出口４ａに作用する送給圧をジョイント部で受け止めることができ、熱交換器１を保護できる。

【0035】

「熱媒」は、対象物９との間で熱交換を行う液体であり、対象物９の加熱または冷却に用いられる。熱媒の主成分は、水でも、エチレングリコールのような水以外の液体でもよく、例えばアンモニアのような溶質が溶解された水溶液でもよい。必要に応じて、熱媒には、消泡剤のような添加物が混入される。本例では、寒冷地を仕向地に含む車両のバッテリーの温度管理も可能にするため、不凍性を有するＬＬＣ（ロングライフクーラント）が熱媒に好適に用いられる。

【0036】

熱媒は、ポンプで圧送され、熱交換器１の外部から流入口３ａを介して熱媒流路２の一端部に流入し、熱媒流路２を一端部から他端部まで通流し、熱媒流路２の他端部から流出口４ａを介して熱交換器１の外部へと流出する。熱媒は、熱媒流路２を通流している過程で対象物９との間で熱交換を行い、その温度が変化する。熱交換器１から流出後、熱媒は、サーモスタットおよびクーラ／ウォーマの作用で目標の温度に調整され、ポンプで熱交換器１へと再び送られる。

【0037】

上記構成において、熱媒流路２内の熱媒と対象物９との間には、接着皮膜６３および温調板２０の板材とが介在し、対象物９と熱媒とは、これら介在物を介した固体伝熱によって熱交換を行う。接着皮膜６０は上記のとおり非常に薄いため、熱媒と対象物９との間での熱抵抗が小さくなる。そのため、固体伝熱により、対象物９をこれよりも低温の熱媒で冷却することも、対象物９をこれよりも高温の熱媒で加熱することも、効率的に行うことができる。

【0038】

接着皮膜６０は、流路面１１およびカバー面２１の両面に全面にわたって設けられる。熱媒流路２の内面（溝１３の内面とカバー面２１のうち溝１３を覆う領域）は、全体にわたって接着皮膜６０（６１，６３）で覆われる。これにより、金属製の流路形成板１０および温調板２０の板材に熱媒が直接的に接触することを防止できる。よって、流路形成板１０および温調板２０が熱媒で腐食することを防止できる。これは、熱媒がアルカリ性を有して両板１０，２０がアルミニウム合金製である場合に、両板１０，２０の板材の保護性が高まり、特に有益である。

【0039】

温調板２０は平板状に形成され、流路形成板１０および温調板２０が、低背のパネル体を構成する。これにより、薄型の熱交換器１を提供できる。その平面積は、容易に大型化可能である。そのため、電動自動車のバッテリーの冷却に適用した際に、バッテリーの積載高さよりむしろ積載面積の拡大によりバッテリーの容積が確保される場合に、車両低床化の妨げとならずにバッテリーを広範に冷却できる。

【0040】

図５を参照して、接着皮膜６０が設けられている板材の製造について説明する。図５に示す製造装置９０は、アンコイラ９１、化成処理部９２、ロールコータ９３、乾燥炉９４、リコイラ９５、および給送ローラ９６を備える。アンコイラ９１は、未処理の板材８０ａで形成されたコイル８１を巻き解す。化成処理部９２は、アンコイラ９１から送られる板材８０ａに化成処理を施す。ロールコータ９３は、化成処理された板材８０ｂに接着剤６０ａを塗布する。乾燥炉９４は、接着剤６０ａが塗布された板材８０ｂに化成処理層５０および接着層６０を定着させる。リコイラ９５は、接着皮膜６０が設けられた板材８０ｃを巻き取り、コイル８２を再形成する。給送ローラ９６は、板材の給送路を形成し、アンコイラ９１からリコイラ９５まで板材を給送路に沿って送る。

【0041】

本実施形態では、板材８０ａの片面のみが非処理表面とされる。化成処理部９２では、被処理表面が洗浄され、清浄な被処理表面に対して化成処理が施される。ロールコータ９３は、接着剤６０ａを貯留するタンク９３ａを備える。化成処理および接着剤６０ａの例は、上記したとおりである。ロールコータ９３は、表面の一部が接着剤６０ａの液面以下に没入された補給ローラ９３ｂ、補給ローラ９３ｂに外接する塗布ローラ９３ｃ、および塗布ローラ９３ｃと僅かな間隙をあけて配置されたピンチローラ９３ｄを備える。補給ローラ９３ｂが回転すると、タンク９３ａ内の接着剤６０ａが補給ローラ９３ｂに付着する。板材８０ｂが塗布ローラ９３ｃとピンチローラ９３ｄの間隙を通過する際、接着剤６０ａが板材８０ｂの片面にのみ塗布される。

【0042】

流路形成板１０も温調板２０も、板材８０ｃを素材として成形される。コイル８２を巻き解し、巻き解された板材８０ｃに対して抜き加工を施すことで、予め定められた平面積を有する長方形状の板材を得る。その板材に対してプレス加工を施すことで、溝１３を形成する。これにより、溝１３の内面も含めた流路面１１の全面にわたり接着皮膜６０（６１）が形成された流路形成板１０が得られる。また、巻き解された板材８０ｃに対して抜き加工を施すことで、図１に示されたように予め定められた平面積を有する長方形状の板材を得る。この板材が、熱交換面２２には接着皮膜６０がなく、カバー面２１の全面にわたり接着皮膜６０（６３）が設けられた温調板２０となる。

【0043】

このように、流路形成板１０および温調板２０は平易なプレス加工で成形される。接着皮膜６０の形成は、板材８０ｃのコイル８２の形成過程、すなわちプレス加工前に完了する。そのため、熱交換器１を簡便に製造することができ、また、熱交換器１の平面積を容易に大型化できる。

【0044】

［第２実施形態］
図６～図１０Ｂを参照し、上記実施形態との相違を中心にして、本発明の第２実施形態について説明する。

【0045】

図６～図９に示すように、熱交換器１は、断熱材３０および保護部材４０を更に備える。断熱材３０は、発泡樹脂で成形され、例えば直方体状に形成される。断熱材３０は、平面視で流路形成板１０および温調板２０と略合同であり、板厚方向が積層方向と対応するようにして、側面が両板の側面１０，２０と略面一となるようにして、流路形成板１０の下側に重ねられる。以下、これら３部材１０，２０，３０が積層されたものを「積層体」と称することがある。

【0046】

断熱材３０は、上側に流路形成板１０の背面１２を覆うカバー面３６を有する。断熱材３０は、カバー面３６とは反対側（下側）の底面３１と、カバー面３６および底面３１の辺縁同士を接続する４つの側面３２～３５とを更に有する。

【0047】

流路面１１に非貫通の溝１３が凹設される結果として、溝１３の外面が背面１２から下側へ突出し、凸部が背面１２に形成される。断熱材３０のカバー面３６には、溝３７が凹設される。流路形成板１０の凸部が溝３７に受容された状態で、流路形成板１０の背面１２（特に、溝１３が形成されていない領域）と面接触する。断熱材３０は、この面接触状態で流路形成板１０に接合される。これにより、断熱材３０を簡便かつ強固に流路形成板１０に接合することができる。

【0048】

本実施形態では、流路形成板１０の背面１２にも、接着皮膜６０（６２）が設けられている。接着皮膜６２は、溝１３の外面も含め、背面１２の全面にわたり設けられている。この接着皮膜６２も、背面１２上に形成された化成処理層５２と、化成処理層５２上に塗布された樹脂層５７とで構成される。断熱材３０は、接着皮膜６２を介して流路形成板１０に熱融着により接合される。この場合において、製造装置９０（図５を参照）は、両面に接着皮膜６０が形成された板材８０ｃのコイル８２を形成する。このコイル８２を巻き解し、板材８０ｃに抜き加工および曲げ加工を施すことにより、溝１３の内面も外面も含め、流路形成面１１および背面１２の両面に接着皮膜６０（６１，６２）が設けられた流路形成板１０を得る。ただし、両面に皮膜を形成する場合に、２台のロールコータ９３が片面ずつ樹脂層を塗布してもよい。ロールコータ９３の台数に限らず、両面に皮膜を形成する場合には、２面に互いに異なる性状を有する樹脂層が塗布されてもよい。

【0049】

保護部材４０は、金属（例えば、流路形成板１０および温調板２０と同種の金属）で成形される。保護部材４０は、断熱材３０を覆う。一例として、保護部材４０は、矩形状の底壁４１と、底壁４１の４つの辺縁それぞれに立設された４つの側壁４２～４５とを備え、上方に開放された矩形箱状に形成されている。積層体は上開口を介して保護部材４０内へと上から収納される。直方体状の断熱材３０のうちカバー面３６を除く５面３１～３５の全体が、保護部材４０の５壁４１～４５の内面でそれぞれ覆われる。

【0050】

図１０Ａおよび図１０Ｂを参照し、保護部材４０は、例えば、単一の板材の折曲げ加工により箱状に構成される。底壁４１は、４つの側壁４２～４５の各々と継ぎ目なく連続している。

【0051】

図１０Ａに示すように、板材は、平面視において、長方形の４つの角部から正方形を切り欠いた形状に形成されていてもよい。この場合、元の長方形の長辺の長さが、底壁４１の長辺の長さと、側壁４２～４５の高さの２倍値との和である。また、元の長方形の短辺の長さが、底壁４１の短辺の長さと、側壁４２～４５の高さの２倍値との和である。また、切り欠かれた正方形の一辺の長さが、側壁４２～４５の高さと等しい。中央から四方に突出する４片を谷折りで垂直に立たせることで、箱状の保護部材４０が構成される。側壁４２～４５の角部は、必要に応じて接合される。

【0052】

図１０Ｂに示すように、板材は、平面視において、上記の切欠きがない長方形でもよい。この場合、上記同様の４片を谷折りするとともに、切り欠かれず残された角部を正方形の２辺に沿って山折りし、正方形の対角線に沿って山折りすることで、箱状の保護部材４０が構成される。本例では、側壁４２～４５同士も継ぎ目なく連続する。角部は、正方形を折り曲げたことにより直角三角形状の２片が重なった状態で、箱状の保護部材４０の内側に配置される。直角三角形状の２片は、正方形の２辺のいずれかの辺に沿って山折りすることで、側壁４２～４５のいずれかの内面に重ねられる。

【0053】

保護部材４０の製作に際しては、温調板２０と同様、片面のみに接着皮膜６０が形成された板材８０ｃが用いられる（図５を参照）。このような板材８０ｃのコイル８２を巻き解し、板材８０ｃに対して抜き加工を施し、図１０Ａまたは図１０Ｂに示されるように予め定められた形状の板材を得る。その板材に対して予め定められた折り線に沿って曲げ加工を施すことで、外面には接着被膜６０がなく、内面の全面にわたり接着皮膜６４が形成された箱状の保護部材４０が構成される（図９も参照）。この接着皮膜６４も、板材の内面上に形成された化成処理層５４と、化成処理層５４上に塗布された樹脂層５９とで構成される。断熱材３０の底面３１および側面３２～３５は、保護部材４０の内面に接着皮膜６４を介して熱融着により接合される。これにより、保護部材４０の積層体への接合強度が高くなる。

【0054】

図７および図８を参照し、熱交換器１は、第１実施形態よりも積層方向において大きい寸法を有することから、流入口３ａを熱交換器１の外部と連通させる流入路３ｂと、流出口４ａを熱交換器１の外部と連通させる流出路４ｂとを有する。流入路３ｂおよび流出路４ｂは、流入口３ａおよび流出口４ａから下方へ延びる。本実施形態では、単なる一例として、流入路３ｂおよび流出路４ｂが、そのまま直線的に延び、保護部材４０の底壁４１の外面上で開口する。熱交換器１外の配管が、流入路３ｂおよび流出路４ｂにそれぞれ接続される。流入路３ｂおよび流出路４ｂは、熱媒を循環させる閉回路の一部を構成する。熱媒は、熱交換器１の外部から流入路３ｂおよび流入口３ａを介して熱媒流路２の一端部に流入する。また、熱媒は、熱媒流路２の他端部から流出口４ａおよび流出路４ｂを介して熱交換器１の外部へと流出する。

【0055】

本実施形態においても、固体伝熱により、対象物９をこれよりも低温の熱媒で冷却することも、対象物９をこれよりも高温の熱媒で加熱することも、効率的に行うことができる。また、熱交換器１が薄型に保たれる。

【0056】

流路形成板１０の背面１２に断熱材３０を設けている。そのため、熱媒と外気との間における熱交換を抑制でき、対象物９を適温に管理しやすくなる。特に、寒冷地で対象物９を加熱する必要がある場合に、熱媒の熱が外気に逃げるのを抑制でき、対象物９を容易に適温に保つことができる。

【0057】

断熱材３０は、保護部材４０で覆われる。そのため、断熱材３０は、剛性などの強度を持つ必要がなく、断熱性能にフォーカスして材料を選定可能になる。そのため、外部からの衝撃に対する強さと断熱性能の高さとを両立した熱交換器１を提供できる。特に、電気自動車のバッテリーの冷却に適用する場合、熱交換器１が、車両の床面の下方に取り付けられ、保護部材４０の底壁４１が路面と近接することが考えられる。走行中に路面から飛散する異物から断熱材３０を保護でき、熱交換器１の長寿命化が図られる。

【0058】

両面に全面にわたり接着皮膜６１，６２が設けられた流路形成板１０も、内面に全面わたり接着皮膜６４が設けられた箱型の保護部材４０も、平易なプレス加工で成形される。接着皮膜６０の形成は、プレス加工前に完了する。そのため、熱交換器１を簡便に製造することができ、また、熱交換器１の平面積を容易に大型化できる。

【0059】

［第３実施形態］
図１１～図１３を参照し、上記実施形態との相違を中心にして、本発明の第３実施形態について説明する。図１１に示すように、熱交換器１は、平面視で矩形状の温調板２０の辺縁に流路形成板１０とは反対側（上側）に立設された周壁２５を備え、温調板２０と周壁２５が、矩形状の箱体２９を構成する。周壁２５の上端部に、全体として窓枠状のフランジ２６が設けられる。４つの周壁２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄが、温調板２０の４つの辺縁それぞれに設けられ、４つのフランジ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが、４つの周壁２５ａ～ｄの上端部それぞれに設けられている。

【0060】

図１２Ａおよび図１２Ｂの展開図に示すように、温調板２０、周壁２５、およびフランジ２６は、１枚の板材の曲げ加工によって一体化されている。図１２Ａおよび図１２Ｂに示す板材では、上記実施形態の温調板２０および保護部材４０と同様、片面にのみ接着皮膜６０が塗布され、この塗布面とは反対側の面が図示されている。下記のとおり折り曲げることにより、箱体２９が構成される。その箱体２９においては、温調板２０の下面（すなわち、カバー面２１）、周壁２５の外面、およびフランジ２６の下面上に、接着皮膜が形成される。一方、温調板２０の上面（すなわち、熱交換面２２）、周壁２５の内面、およびフランジ２６の上面上には、接着皮膜が形成されない。

【0061】

図１２Ａに示すように、板材は、中央の温調板２０と、温調板２０から四方に突出する４つの周壁２５ａ～ｄと、各周壁２５ａ～ｄに連設されたフランジ２６ａ～ｄとを備える。各周壁２５ａ～ｄが温調板２０に対して谷折りされ、各フランジ２６ａ～ｄが対応する周壁２５ａ～ｄに対して山折りされることで、箱体２９が構成される。本例では、周壁２５ａ～ｄの谷折り時に辺縁同士を整合させるべく、展開状態において、一辺の長さが周壁２５の高さと同等の正方形が切り欠かれる。周壁２５ａ～ｄ同士は必要に応じて接合される。

【0062】

図１２Ｂに示すように、板材は、図１２Ａに示された正方形を切り欠かずに残しつつ、フランジ２６と当該正方形との間に切れ込み２８を有したものであってもよい。切れ込み２８の長さは、フランジ２６の突出長と同等である。この場合、各周壁２５ａ～ｄが温調板２０に対して谷折りされると同時に、正方形が直角に交わる２辺に沿って山折りされ且つ対角線に沿って山折りされる。切れ込み２８があるため、フランジ２６ａ～ｄが連設されていても、正方形部を直角三角形状の２片に折り重ねることができる。当該２片は、周壁２５ａ～ｄの内面に沿うようにして折り曲げられる。最後に、図１２Ａと同様にして、各フランジ２６ａ～ｄが対応する周壁２５ａ～ｄに対して山折りされる。

【0063】

図１３を参照し、流路形成板１０は、上記実施形態と同様に、温調板２０のカバー面２１に接合される。断熱材３０は、流路形成板１０の下面側に設けられるベース部３０ａと、ベース部３０ａの周囲に設けられた外囲部３０ｂとを有する。外囲部３０ｂは、ベース部３０ａと略面一の下面を形成する一方、ベース部３０ａよりも高位の上面を有する。外囲部３０ｂの上面は、フランジ２６の下面に接着皮膜を介して接合される。保護部材４０は、断熱材３０の外囲部３０ｂを覆う。その成形方法は、上記実施形態と同様である。

【0064】

この熱交換器１は、全体として箱体に構成され、温調板２０および流路形成板１０が、箱体２９の底壁を構成する。対象物９は、箱体２９内に収容され、箱体２９の内底面を成す熱交換面２２上に載置される。対象物９がバッテリーの場合、外部からの衝撃の保護する必要性がある。熱交換器１はこのような対象物９を保護することが可能であり、また、箱体２９内で熱が籠ることを抑制することができる。

【0065】

これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の趣旨の範囲内で適宜変更、追加および削除可能である。

【0066】

上記実施形態では、断熱材３０を流路形成板１０の背面１２側に設けるに際し、発泡処理済かつ所要サイズへの整形済の樹脂体が流路形成板１０に接合されたが、断熱材３０の設け方はこれに限定されない。例えば、まず、両面に接着皮膜が塗布された板素材を、流路形成板に求められるサイズの長方形状に整形し、発泡剤を分散させた樹脂シートを当該板素材の片面（後に「背面１２」として機能させる）に接着する。樹脂シートが接着された板素材にプレス加工を施し、溝１３を形成する。その後、発泡剤のガス化温度まで樹脂シートおよび板素材を加熱する。これにより、断熱材３０が設けられた流路形成板１０を簡便に製造可能になる。

【0067】

断熱材３０は、単品でも複数の発泡樹脂体で構成されていてもよく、大型化にも容易に対応可能である。断熱材３０を備えれば対象物９の加熱による保温が簡便になるが、熱交換器１に要求される主たる機能が対象物９の冷却である場合には、断熱材および保護部材は適宜省略可能である。熱交換器１の適用対象は、寒冷地が仕向地に含まれた電気自動車用のバッテリーに限定されない。バッテリー以外の部品の温度管理に好適に利用できる。

【符号の説明】

【0068】

１ 熱交換器
２ 熱媒流路
３ａ 流入口
３ｂ 流入路
４ａ 流出口
４ｂ 流出路
９ 対象物
１０ 流路形成板
１１ 流路面
１２ カバー面
１３ 溝
２０ 温調板
２１ カバー面
２２ 熱交換面
２５，２５ａ～ｄ 周壁
２６，２６ａ～ｄ フランジ
２９ 箱体
３０ 断熱材
３０ａ ベース部
３０ｂ 外囲部
３１ 底面
３２～３５ 側面
３６ カバー面
３７ 溝
４０ 保護部材
４１ 底壁
４２～４５ 側壁
５０～５４ 化成処理層
５５～５９ 樹脂層
６０～６４ 接着皮膜
８０ａ～ｃ 板材
８１，８２ コイル
９０ 製造装置
９１ アンコイラ
９２ 化成処理部
９３ ロールコータ
９３ａ タンク
９３ｂ 補給ローラ
９３ｃ 塗布ローラ
９３ｄ ピンチローラ
９４ 乾燥炉
９５ リコイラ
９６ 給送ローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13】