特開 2024-151116 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】P2024151116

(43)【公開日】2024-10-24

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20241017BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241017BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 Z

H05K7/20 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064257

(22)【出願日】2023-04-11

(71)【出願人】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】小川 茂

(72)【発明者】

【氏名】岡本 和也

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA06

5E322AA10

5E322AA11

5E322DA04

5E322DB06

5E322EA10

5E322FA01

5F136BA06

5F136DA50

5F136FA01

5F136FA02

5F136FA03

5F136FA22

5F136FA51

5F136GA12

(57)【要約】

【課題】熱交換器において、対象物との熱交換効率を向上させやすくするための技術を提供する。
【解決手段】熱交換器は、第１板部材と、第２板部材と、熱交換部材と、を備える。第１板部材は、板状の部材である。第２板部材は、第１板部材に対面するように配置され、第１板部材との間に熱交換媒体が通過する流路を形成する板状の部材である。熱交換部材は、熱交換媒体が通過可能な空隙が形成された部材であって、第１板部材及び第２板部材に当接するように流路内に配置された部材である。また、熱交換部材は、当該熱交換部材において周囲の部分よりも密度が高い部分である少なくとも１つの密部を有する。少なくとも１つの密部における厚さ方向に沿った寸法は、熱交換部材における厚さ方向に沿った寸法よりも小さい。厚さ方向は、第１板部材から第２板部材へ向かう方向である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状の部材である第１板部材と、
前記第１板部材に対面するように配置され、前記第１板部材との間に熱交換媒体が通過する流路を形成する板状の部材である第２板部材と、
前記熱交換媒体が通過可能な空隙が形成された部材であって、前記第１板部材及び前記第２板部材に当接するように前記流路内に配置された部材である熱交換部材と、
を備え、
前記熱交換部材は、当該熱交換部材において周囲の部分よりも密度が高い部分である少なくとも１つの密部を有し、
前記少なくとも１つの密部における、前記第１板部材から前記第２板部材へ向かう方向である厚さ方向に沿った寸法は、前記熱交換部材における、前記厚さ方向に沿った寸法よりも小さい、熱交換器。

【請求項2】

請求項１に記載の熱交換器であって、
前記少なくとも１つの密部には、前記第１板部材に当接するように構成された第１密部と、前記第２板部材に当接するように構成された第２密部と、の少なくとも一方が含まれる、熱交換器。

【請求項3】

請求項２に記載の熱交換器であって、
前記少なくとも１つの密部には、前記第１密部と、前記第２密部と、の双方が含まれる、熱交換器。

【請求項4】

請求項３に記載の熱交換器であって、
前記第１密部及び前記第２密部は、前記厚さ方向から視て互いに重ならないように配置されている、熱交換器。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の熱交換器であって、
前記熱交換部材は、繊維状の材料により構成されている、熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、電気機器等の対象物を冷却するための熱交換器が記載されている。特許文献１に記載の熱交換器は、内部に冷媒が導入される収容体と、収容体内に配置された金属繊維シートと、を備える。金属繊維シートには、冷媒が通過可能な空隙が形成されている。特許文献１に記載の熱交換器は、収容体に当接した対象物との熱交換により、当該対象物を冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許６６３９５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、特許文献１に記載の熱交換器では、金属シート内において冷媒の流れが偏り、十分な熱交換効率を達成することが難しい場合があることが判明した。なお、このような問題は、対象物を冷却するための熱交換器だけでなく、対象物を加熱するための熱交換器においても同様に生じ得る。

【0005】

本開示の一局面は、熱交換器において、対象物との熱交換効率を向上させやすくするための技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、熱交換器であって、第１板部材と、第２板部材と、熱交換部材と、を備える。第１板部材は、板状の部材である。第２板部材は、第１板部材に対面するように配置され、第１板部材との間に熱交換媒体が通過する流路を形成する板状の部材である。熱交換部材は、熱交換媒体が通過可能な空隙が形成された部材であって、第１板部材及び第２板部材に当接するように流路内に配置された部材である。また、熱交換部材は、当該熱交換部材において周囲の部分よりも密度が高い部分である少なくとも１つの密部を有する。少なくとも１つの密部における厚さ方向に沿った寸法は、熱交換部材における厚さ方向に沿った寸法よりも小さい。厚さ方向は、第１板部材から第２板部材へ向かう方向である。

【0007】

このような構成によれば、熱交換部材において熱交換媒体の流れが偏ることを抑制することができる。したがって、対象物との熱交換効率を向上させやすくすることができる。

【0008】

本開示の一態様では、少なくとも１つの密部には、第１密部と、第２密部と、の少なくとも一方が含まれてもよい。第１密部は、第１板部材に当接するように構成されている。第２密部は、第２板部材に当接するように構成されている。

【0009】

本開示の一態様では、少なくとも１つの密部には、第１密部と、第２密部と、の双方が含まれてもよい。このような構成によれば、熱交換部材において熱交換媒体の流れが偏ることを一層抑制することができる。したがって、対象物との熱交換効率を一層向上させやすくすることができる。

【0010】

本開示の一態様では、第１密部及び第２密部は、厚さ方向から視て互いに重ならないように配置されていてもよい。このような構成によれば、第１密部及び第２密部が厚さ方向から視て互いに重なるように配置される構成と比較して、第１密部及び第２密部により熱交換媒体が流れにくくなることを抑制することができる。

【0011】

本開示の一態様では、熱交換部材は、繊維状の材料により構成されていてもよい。このような構成によれば、第１板部材又は第２板部材が変形した場合における熱交換部材の追従性を高めることができる。このため、対象物との熱交換効率を一層向上させやすくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る熱交換器の模式的な平面図である。

【図2】図１のII矢視による部分断面図である。

【図3】図１のIII－III断面図である。

【図4】図１のIV－IV断面図である。

【図5】図１のＶ－Ｖ断面図である。

【図6】押圧工程を示す模式的な断面図である。

【図7】充填工程を示す模式的な断面図である。

【図8】図８Ａは、積層工程を示す模式的な断面図である。図８Ｂは、積層工程における図８Ａの次の状態を示す模式的な断面図である。

【図9】第２実施形態に係る熱交換器の模式的な平面図である。

【図10】図９のＸ－Ｘ断面図である。

【図11】図９のＸＩ－ＸＩ断面図である。

【図12】第３実施形態に係る熱交換器の模式的な平面図である。

【図13】図１２のＸIII－ＸIII断面図である。

【図14】図１２のＸIV－ＸIV断面図である。

【図15】第４実施形態に係る熱交換器の模式的な平面図である。

【図16】図１５のＸVI－ＸVI断面図である。

【図17】密部の変形例を示す模式的な斜視図である。

【図18】充填部材の変形例を示す模式的な断面図である。

【図19】充填部材の図１８とは異なる変形例を示す模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下では上中下の語を用いるが、あくまで説明の便宜上の表現であって、本開示の実施の態様について何ら限定するものではない。

【0014】

［１．第１実施形態］
［１－１．熱交換器の構成］
図１及び図２に示す熱交換器１Ａは、当接する冷却対象物９を冷却する冷却器である。例えば、熱交換器１Ａは、自動車等の車両に搭載される。冷却対象物９の一例としては、車載電池が挙げられる。例えば、複数の熱交換器１Ａと複数の冷却対象物９とが交互に積層されることにより、各々の冷却対象物９を両面から冷却する積層型冷却器が構成されてもよい。

【0015】

熱交換器１Ａは、第１板部材１０と、第２板部材２０と、熱交換部材３０Ａと、入口部４０と、出口部５０と、を備える。なお、熱交換部材３０Ａは熱交換器１Ａの外部から視認されないが、図１では、理解を容易にするために熱交換部材３０Ａが実線で示されている。

【0016】

＜第１板部材及び第２板部材＞
図２に示す第１板部材１０及び第２板部材２０は、板状の部材である。第１板部材１０及び第２板部材２０を形成する方法の一例としては、プレス成形が挙げられる。

【0017】

第１板部材１０及び第２板部材２０の材質は、例えば、銅、アルミ、ステンレスといった金属や、樹脂等である。第１板部材１０及び第２板部材２０は、熱交換部材３０Ａと同一の材質であることが好ましい。第１板部材１０及び第２板部材２０と熱交換部材３０Ａとの材質が異なる場合、電位差腐食の発生を抑制する観点から、これらの材質は電位差の小さい金属の組合せが好ましい。

【0018】

第１板部材１０及び第２板部材２０の板厚は、例えば、０．４ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。第１板部材１０及び第２板部材２０の板厚は、第１板部材１０及び第２板部材２０のそれぞれの熱抵抗に基づいて定められる。第１板部材１０及び第２板部材２０の熱抵抗は、第１板部材１０及び第２板部材２０の材質によって異なる。第１板部材１０及び第２板部材２０の板厚は、第１板部材１０及び第２板部材２０の熱抵抗が６×１０^－６（ｍ^２・Ｋ）／Ｗ以下になるように定められることが好ましい。

【0019】

第１板部材１０は、平板部１１と、２つの側壁部１２と、２つの接合部１３と、を有する。

【0020】

平板部１１は、平板状の部位である。本実施形態の平板部１１は、平面視にて長方形状である。

【0021】

２つの側壁部１２は、平板部１１の幅方向における両端から、それぞれ平板部１１の板厚方向へ突出する板状の部位である。２つの側壁部１２は、平板部１１から同一の側へ突出している。また、２つの側壁部１２は、平板部１１の長さ方向へ延びている。

【0022】

２つの接合部１３は、２つの側壁部１２のそれぞれにおける平板部１１側と反対側の端から突出する板状の部位である。各接合部１３は、自身と連続する側壁部１２を挟んで、平板部１１側と反対側へ突出している。また、各接合部１３は、平板部１１の長さ方向へ延びている。

【0023】

第２板部材２０は、第１板部材１０と同様に構成されている。すなわち、第２板部材２０は、平板部２１と、２つの側壁部２２と、２つの接合部２３と、を有する。第２板部材２０における平板部２１、２つの側壁部２２及び２つの接合部２３の各構成は、第１板部材１０における平板部１１、２つの側壁部１２及び２つの接合部１３の各構成とそれぞれ同様である。

【0024】

第１板部材１０及び第２板部材２０は、互いに対面するように配置されている。具体的には、第１板部材１０及び第２板部材２０は、平板部１１，２１が間隔を空けて互いに対面し、接合部１３，２３が互いに当接するように配置されている。本実施形態では、平板部１１，２１は、互いに平行に配置されている。つまり、本実施形態の平板部１１，２１同士の間隔は、一定である。接合部１３，２３は、例えば溶接や接着等により互いに接合されている。これらにより、第１板部材１０と第２板部材２０との間に、熱交換流路６０が形成されている。

【0025】

熱交換流路６０は、熱交換媒体が通過する流路である。熱交換媒体の一例としては、冷却用の液体や気体等の冷却媒体が挙げられる。熱交換流路６０は、第１板部材１０の平板部１１及び２つの側壁部１２と、第２板部材２０の平板部２１及び２つの側壁部２２と、により形成されている。熱交換流路６０における熱交換媒体の流れ方向Ｆは、平板部１１，２１の長さ方向と概ね一致する。以下では、熱交換媒体の流れ方向Ｆを、単に流れ方向Ｆという。前述した接合部１３，２３同士の接合は、接合部分の隙間から熱交換媒体が漏出しないように行われる。

【0026】

熱交換器１Ａには、少なくとも一方の平板部１１，２１における、熱交換流路６０を形成する面と反対側の面に、冷却対象物９が当接する。図２には、冷却対象物９が第１板部材１０の平板部１１に当接する例が示されている。そして、熱交換器１Ａは、熱交換流路６０を流れる熱交換媒体と冷却対象物９との間の熱交換により、冷却対象物９を冷却する。熱交換効率の観点からは、第１板部材１０の平板部１１と第２板部材２０の平板部２１との間隔は、できるだけ狭いことが好ましい。例えば、平板部１１，２１同士の間隔は、１０ｍｍ以下である。

【0027】

＜熱交換部材＞
熱交換部材３０Ａは、熱交換媒体が通過可能な空隙が形成された部材である。熱交換部材３０Ａは、第１板部材１０及び第２板部材２０に当接するように、熱交換流路６０内に配置されている。具体的には、熱交換部材３０Ａは、第１板部材１０の平板部１１及び第２板部材２０の平板部２１に当接するように配置されている。本実施形態では、平板部１１，２１同士の間隔が一定であるため、熱交換部材３０Ａにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１は、一定である。厚さ方向Ｔは、第１板部材１０から第２板部材２０へ向かう方向である。熱交換部材３０Ａにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１は、熱交換部材３０Ａの厚みＬ１とも言い換えられる。本実施形態の厚さ方向Ｔは、第１板部材１０及び第２板部材２０の平板部１１，２１の板厚方向と一致する。

【0028】

熱交換部材３０Ａは、例えば、繊維状の材料や多孔質構造を有する材料により構成されている。熱交換部材３０Ａの材質は、例えば、銅、アルミ、ステンレス等の金属であってもよいし、カーボン、樹脂等の非金属であってもよい。熱交換部材３０Ａは、例えば、金属繊維や発泡金属等により構成されてもよい。熱交換部材３０Ａを構成する材料は、１つのみであってもよいし、２つ以上であってもよい。つまり、熱交換部材３０Ａは、複数の材料が複合されて構成されてもよい。例えば、熱伝導率が高い金属繊維と、荷重が加えられたときに変形し難い金属繊維と、が複合され、熱交換部材３０Ａが構成されてもよい。

【0029】

本実施形態では、熱交換部材３０Ａは、金属繊維により構成されている。金属繊維同士が結着されることにより、面状に広がる厚みの薄い（つまりシート状の）熱交換部材３０Ａが形成されている。繊維同士が結着されることとは、繊維同士が物理的に固定された結着部が形成されることを意味する。金属繊維の繊維径は、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下である。金属繊維の繊維長は、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

【0030】

図１、図３～図５に示すように、熱交換部材３０Ａは、少なくとも１つ（本実施形態では複数）の密部３１を有する。密部３１は、熱交換部材３０Ａにおいて周囲の部分よりも密度が高い部分である。言い換えれば、密部３１は、熱交換部材３０Ａにおいて周囲の部分よりも空隙が少ない部分である。密部３１は、厚さ方向Ｔに沿って延びる柱状に形成されている。密部３１における厚さ方向Ｔと垂直な断面形状は、例えば円形状である。

【0031】

図３に示すように、密部３１における厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ２は、熱交換部材３０Ａにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１よりも小さい。ここでいう熱交換部材３０Ａにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１とは、より詳細には、熱交換部材３０Ａにおける流れ方向Ｆにおいて密部３１を挟んだ前後の部分の寸法Ｌ１のうち小さい寸法Ｌ１を指す。本実施形態では、前述したように熱交換部材３０Ａにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１が一定であるため、熱交換部材３０Ａにおける流れ方向Ｆにおいて密部３１を挟んだ前後の部分の寸法Ｌ１は同一である。また、密部３１における厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ２は、一定である。

【0032】

また、本実施形態では、密部３１は、第１板部材１０及び第２板部材２０の一方に当接するように構成されている。より詳細には、密部３１は、第１板部材１０の平板部１１及び第２板部材２０の平板部２１のうちの一方に当接し、他方には当接しないように構成されている。密部３１は、熱交換部材３０Ａにおける、第１板部材１０の平板部１１に当接する面の一部、又は、第２板部材２０の平板部２１に当接する面の一部を構成している。

【0033】

図３～図５に示すように、本実施形態の熱交換部材３０Ａは、複数の密部３１として、複数の上密部３１ａと、複数の下密部３１ｂと、を有する。

【0034】

上密部３１ａは、第１板部材１０に当接するように構成されている。より詳細には、上密部３１ａは、第１板部材１０の平板部１１及び第２板部材２０の平板部２１のうち、第１板部材１０の平板部１１のみに当接するように構成されている。上密部３１ａは、熱交換部材３０Ａにおける、第１板部材１０の平板部１１に当接する面の一部を構成している。

【0035】

下密部３１ｂは、第２板部材２０に当接するように構成されている。より詳細には、下密部３１ｂは、第１板部材１０の平板部１１及び第２板部材２０の平板部２１のうち、第２板部材２０の平板部２１のみに当接するように構成されている。下密部３１ｂは、熱交換部材３０Ａにおける、第２板部材２０の平板部２１に当接する面の一部を構成している。

【0036】

熱交換部材３０Ａにおいて、上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、厚さ方向Ｔから視て（つまり図１のように視て）互いに重ならないように配置されている。図１及び図３に示すように、上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、流れ方向Ｆにおいて交互に配置されている。また、上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、流れ方向Ｆにおいて互いに離隔している。図１、図４及び図５に示すように、上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、熱交換流路６０の幅方向において交互に配置されている。熱交換流路６０の幅方向とは、流れ方向Ｆ及び厚さ方向Ｔの双方に垂直な方向である。上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、熱交換流路６０の幅方向において互いに離隔している。

【0037】

なお、上密部３１ａは、第１密部の一例に相当する。下密部３１ｂは、第２密部の一例に相当する。

【0038】

＜入口部＞
図１に示す入口部４０は、第１板部材１０及び第２板部材２０における、流れ方向Ｆにおける上流側に設けられている。入口部４０は、熱交換流路６０へ連続する供給流路４１を形成する部位である。入口部４０の外面には、供給流路４１の内外を連通する供給口４２が形成されている。熱交換媒体は、供給口４２を介して熱交換器１Ａの内部へ供給される。すなわち、入口部４０は、熱交換媒体を熱交換器１Ａの内部へ供給するように構成されている。

【0039】

＜出口部＞
出口部５０は、第１板部材１０及び第２板部材２０における、流れ方向Ｆにおける下流側に設けられている、出口部５０は、熱交換流路６０から連続する排出流路５１を形成する部位である。出口部５０の外面には、排出流路５１の内外を連通する排出口５２が形成されている。熱交換媒体は、排出口５２を介して熱交換器１Ａから排出される。すなわち、出口部５０は、熱交換媒体を熱交換器１Ａから排出するように構成されている。

【0040】

［１－２．熱交換部材の製造方法］
熱交換部材３０Ａの製造方法の一例について、図６～図８Ｂを用いて説明する。熱交換部材３０Ａの製造方法は、例えば、押圧工程と、充填工程と、積層工程と、を備える。

【0041】

＜押圧工程＞
図６に示す押圧工程は、シート部材７０に部分的に荷重を加える工程である。シート部材７０は、シート状の部材である。シート部材７０は、密部３１が形成されていない状態の熱交換部材３０Ａと同様の構成を有する。すなわち、シート部材７０は、完成品の熱交換部材３０Ａと同一の材料により構成されている。ただし、シート部材７０は、完成品の熱交換部材３０Ａよりも薄い。

【0042】

押圧工程において、シート部材７０には、シート部材７０の面外方向から部分的に荷重が加えられる。これにより、シート部材７０には、図７に示すように、荷重により圧縮された部分である圧縮部７１と、荷重により凹んだ部分である凹み部７２と、が形成される。圧縮部７１は、シート部材７０において周囲の部分よりも密度が高い。

【0043】

＜充填工程＞
図７に示す充填工程は、押圧工程において形成された凹み部７２に、充填部材８０を配置する工程である。充填部材８０は、圧縮部７１と同様に構成された部材である。すなわち、充填部材８０は、完成品の熱交換部材３０Ａと同一の材料により構成された、圧縮部７１と同様の密度の部材である。

【0044】

充填工程において、充填部材８０は、シート部材７０の凹み部７２を充填するように、当該凹み部７２に配置される。これにより、凹み部７２に配置された充填部材８０と圧縮部７１とによって、図８Ａに示すように、前述した密部３１が構成される。すなわち、シート部材７０に密部３１が形成される。

【0045】

＜積層工程＞
図８Ａ及び図８Ｂに示す積層工程は、充填工程において密部３１が形成されたシート部材７０を複数積層して結着させる工程である。

【0046】

本実施形態では、図８Ａに示すように、２枚のシート部材７０が、密部３１同士が重ならないように積層されて結着される。これにより、図８Ｂに示すように、上密部３１ａ及び下密部３１ｂを有する熱交換部材３０Ａが得られる。

【0047】

［１－３．作用］
図１に示すように、熱交換器１Ａにおいて、熱交換媒体は、供給口４２を介して供給流路４１へ供給される。そして、熱交換媒体は、供給流路４１から熱交換流路６０へ流入し、熱交換流路６０内に配置された熱交換部材３０Ａの空隙を通過することにより、熱交換流路６０を下流側へ流れる。熱交換流路６０を流れてきた熱交換媒体は、熱交換流路６０から排出流路５１へ流入し、排出口５２を介して熱交換器１Ａから排出される。

【0048】

ここで、熱交換部材３０Ａには、少なくとも１つの密部３１が形成されている。密部３１は、熱交換部材３０Ａにおける周囲の部分よりも空隙が少ないため、当該周囲の部分よりも熱交換媒体を通過させにくい。このため、図３～図５に示すように、熱交換部材３０Ａ内において、熱交換媒体の流れは、密部３１にぶつかった場合に、相対的に通過しやすい密部３１の周囲の部分へ逸れる。すなわち、熱交換部材３０Ａ内において、密部３１を迂回する熱交換媒体の流れが生じる。

【0049】

このとき、熱交換部材３０Ａにおける、密部３１よりも第１板部材１０側及び第２板部材２０側の少なくとも一方には、当該密部３１よりも密度の低い部分が存在する。なぜなら、密部３１における厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ２が、熱交換部材３０Ａにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１よりも小さいためである。したがって、熱交換部材３０Ａ内では、第１板部材１０側へ密部３１を迂回する熱交換媒体の流れと、第２板部材２０側へ密部３１を迂回する熱交換媒体の流れと、の少なくとも一方が生じる。これにより、熱交換媒体が熱交換部材３０Ａの中心部に偏流してしまうことが抑制される。

【0050】

特に本実施形態では、密部３１として、上密部３１ａと下密部３１ｂとが形成されている。これにより、上密部３１ａを迂回する熱交換媒体の流れの少なくとも一部は、第２板部材２０側へ向かう。下密部３１ｂを迂回する熱交換媒体の流れの少なくとも一部は、第１板部材１０側へ向かう。このため、熱交換部材３０Ａの中心部に偏流してしまうことが一層抑制される。

【0051】

［１－４．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0052】

（１ａ）熱交換器１Ａは、第１板部材１０と、第２板部材２０と、熱交換部材３０Ａと、を備える。熱交換部材３０Ａは、第１板部材１０及び第２板部材２０により形成された熱交換流路６０内に配置されている。

【0053】

熱交換流路６０においては、第１板部材１０及び第２板部材２０の各表面による抵抗の影響により、熱交換媒体が熱交換部材３０Ａの外周部よりも中心部を流れやすい。ここでいう熱交換部材３０Ａの外周部又は中心部とは、より詳細には、流れ方向Ｆから視た場合における熱交換流路６０の外周又は中心に位置する部分であって、流れ方向Ｆに沿って連続する部分を指す。熱交換媒体の流れが熱交換部材３０Ａの中心部に偏った場合、熱交換器１Ａと冷却対象物９との間で十分な熱交換効率を達成することが難しい可能性がある。

【0054】

そこで、熱交換部材３０Ａには密部３１が形成されている。密部３１における厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ２は、熱交換部材３０Ａにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１よりも小さい。

【0055】

このような構成によれば、熱交換部材３０Ａ内において、第１板部材１０側へ密部３１を迂回する熱交換媒体の流れと、第２板部材２０側へ密部３１を迂回する熱交換媒体の流れと、の少なくとも一方を生じさせることができる。したがって、熱交換媒体が熱交換部材３０Ａの中心部に偏流してしまうことを抑制することができる。ひいては、冷却対象物９との熱交換効率を向上させやすくすることができる。

【0056】

（１ｂ）熱交換部材３０Ａは、密部３１として、上密部３１ａ及び下密部３１ｂを有する。このような構成によれば、熱交換部材３０Ａ内において、第１板部材１０側へ密部３１を迂回する熱交換媒体の流れと、第２板部材２０側へ密部３１を迂回する熱交換媒体の流れと、の双方を生じさせることができる。したがって、熱交換媒体が熱交換部材３０Ａの中心部に偏流してしまうことを一層抑制することができる。

【0057】

（１ｃ）上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、厚さ方向Ｔから視て互いに重ならないように配置されている。このような構成によれば、上密部３１ａ及び下密部３１ｂが厚さ方向Ｔから視て互いに重なるように配置される構成と比較して、上密部３１ａ及び下密部３１ｂにより熱交換媒体が流れにくくなることを抑制することができる。

【0058】

（１ｄ）上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、流れ方向Ｆにおいて交互に配置されている。このような構成によれば、熱交換媒体の流れを、第１板部材１０側へ、第２板部材２０側へと交互に向かわせやすくすることが可能になるため、熱交換媒体が熱交換部材３０Ａの中心部に偏流してしまうことをより一層抑制することができる。

【0059】

（１ｅ）熱交換部材３０Ａは、繊維状の材料により構成されている。このような構成によれば、熱交換部材３０Ａの製造にあたり、繊維状の材料に荷重を加えることによって密部３１を形成することができる。したがって、比較的容易に密部３１を形成することができる。さらに、繊維状の材料に加える荷重の大きさによって、密部３１の密度を調整することも可能である。

【0060】

（１ｆ）また、熱交換器１Ａにおいては、第１板部材１０（又は第２板部材２０）に当接する冷却対象物９が温度変化によって膨張又は収縮した場合に、冷却対象物９からの外力によって第１板部材１０（又は第２板部材２０）が変形することが考えられる。その際、熱交換部材３０Ａが繊維状の材料により構成されていることにより、熱交換部材３０Ａを変形しやすくすることができる。このため、第１板部材１０（又は第２板部材２０）の変形に対する熱交換部材３０Ａの追従性を高めることができる。熱交換部材３０Ａの追従性が高い場合、第１板部材１０（又は第２板部材２０）と熱交換部材３０Ａとの間に隙間が生じにくくなり、冷却対象物９との熱交換効率をより一層向上させやすくすることが可能になる。

【0061】

［２．第２実施形態］
［２－１．熱交換器の構成］
第２実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同一の符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

【0062】

図９～図１１に示すように、第２実施形態の熱交換器１Ｂは、前述した熱交換部材３０Ａに代えて熱交換部材３０Ｂを備える。なお、熱交換部材３０Ｂは熱交換器１Ｂの外部から視認されないが、図９では、理解を容易にするために熱交換部材３０Ｂが実線で示されている。

【0063】

第２実施形態の熱交換部材３０Ｂは、第１実施形態の熱交換部材３０Ａと概ね同一の構成である。ただし、第２実施形態の熱交換部材３０Ｂは、密部３１として、複数の上密部３１ａ及び複数の下密部３１ｂに加え、複数の中密部３１ｃを有する。中密部３１ｃは、第１板部材１０及び第２板部材２０の双方に当接しないように構成されている。中密部３１ｃは、熱交換部材３０Ａにおける厚さ方向Ｔの中央を含む領域に配置されている。

【0064】

熱交換器１Ｂにおいて、上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、厚さ方向Ｔから視て互いに重なるように配置されている。中密部３１ｃは、厚さ方向Ｔから視て上密部３１ａ及び下密部３１ｂと重ならないように配置されている。なお、第２実施形態において、上密部３１ａ及び下密部３１ｂは、厚さ方向Ｔから視た形状及び大きさが概ね同一であるが、図９では、図示の都合上、下密部３１ｂの方が上密部３１ａよりも小さく示されている。

【0065】

図９に示すように、上密部３１ａ及び下密部３１ｂと、中密部３１ｃとは、流れ方向Ｆにおいて交互に配置されている。また、上密部３１ａ及び下密部３１ｂと、中密部３１ｃとは、流れ方向Ｆにおいて互いに離隔している。図９～図１１に示すように、上密部３１ａ及び下密部３１ｂと、中密部３１ｃとは、熱交換流路６０の幅方向において交互に配置されている。また、上密部３１ａ及び下密部３１ｂと、中密部３１ｃとは、熱交換流路６０の幅方向において互いに離隔している。

【0066】

なお、上密部３１ａが第１密部の一例に相当し、下密部３１ｂが第２密部の一例に相当することに対応して、中密部３１ｃは第３密部とも称される。

【0067】

［２－２．熱交換部材の製造方法］
第２実施形態の熱交換部材３０Ｂの製造方法は、第１実施形態の熱交換部材３０Ａの製造方法と概ね同一の構成である。ただし、第２実施形態の積層工程の一例では、充填工程で密部３１が形成されたシート部材７０が、２枚ではなく３枚積層されて結着される。例えば、３枚のシート部材７０は、両外側の２枚のシート部材７０の密部３１同士が重なり、内側の１枚のシート部材７０の密部３１が両外側の２枚のシート部材７０の密部３１と重ならないように、積層されて結着される。これにより、上密部３１ａ、中密部３１ｃ及び下密部３１ｂを有する熱交換部材３０Ｂが得られる。

【0068】

［２－３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、上記（１ａ），（１ｂ），（１ｅ），（１ｆ）と同様の効果を奏する。特に、熱交換部材３０Ｂが上密部３１ａ及び下密部３１ｂに加えて中密部３１ｃを有することにより、次のとおり、上記（１ｂ）と同種ではあるが一層程度の大きな効果を得ることができる。

【0069】

中密部３１ｃは、熱交換部材３０Ｂの厚さ方向Ｔの中央を含む領域に配置されている。このため、熱交換部材３０Ｂの特に中心部を流れる熱交換媒体が、中密部３１ｃにぶつかり得る。熱交換部材３０Ｂにおいて、中密部３１ｃよりも第１板部材１０側及び第２板部材２０側の双方には当該中密部３１ｃよりも密度の低い部分が存在することから、熱交換媒体の流れは、中密部３１ｃにぶつかった場合、第１板部材１０側及び第２板部材２０側の双方へ逸れる。すなわち、仮に熱交換媒体の流れが熱交換部材３０Ｂの中心部に一時的に偏ったとしても、当該流れを第１板部材１０側及び第２板部材２０側へ拡散させることができる。したがって、熱交換媒体が熱交換部材３０Ａの中心部に偏流してしまうことをより一層抑制することができる。

【0070】

［３．第３実施形態］
［３－１．熱交換器の構成］
第３実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同一の符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

【0071】

図１２～図１４に示すように、第３実施形態の熱交換器１Ｃは、前述した熱交換部材３０Ａに代えて熱交換部材３０Ｃを備える。なお、熱交換部材３０Ｃは熱交換器１Ｃの外部から視認されないが、図１２では、理解を容易にするために熱交換部材３０Ｃが実線で示されている。

【0072】

第３実施形態の熱交換部材３０Ｃは、第１実施形態の熱交換部材３０Ａと概ね同一の構成である。ただし、第３実施形態の熱交換部材３０Ｃは、密部として、上密部３１ａ及び下密部３１ｂではなく、複数の中密部３１ｄを有する。中密部３１ｄの構成は、第２実施形態の中密部３１ｃの構成と概ね同一である。すなわち、中密部３１ｄは、第１板部材１０及び第２板部材２０の双方に当接しないように構成されている。また、中密部３１ｄは、熱交換部材３０Ｃにおける厚さ方向Ｔの中央を含む領域に配置されている。

【0073】

さらに、本実施形態では、中密部３１ｄは、熱交換部材３０Ｃにおける熱交換流路６０の幅方向の中央を含む領域に配置されている。つまり、中密部３１ｄは、熱交換流路６０の中心部に配置されている。また、複数の中密部３１ｄは、流れ方向Ｆに沿って一列に並ぶように配置されている。

【0074】

［３－２．熱交換部材の製造方法］
第３実施形態の熱交換部材３０Ｃの製造方法は、第１実施形態の熱交換部材３０Ａの製造方法と概ね同一の構成である。ただし、第３実施形態の積層工程の一例では、充填工程で密部３１が形成されたシート部材７０と、密部３１が形成されていない２枚のシート部材７０とが、積層されて結着される。例えば、密部３１が形成されたシート部材７０の両面に、密部３１が形成されていない２枚のシート部材７０が積層されて結着される。これにより、中密部３１ｄを有する熱交換部材３０Ｃが得られる。

【0075】

［３－３．効果］
以上詳述した第３実施形態によれば、上記（１ａ），（１ｅ），（１ｆ）と同様の効果を奏し、更に以下の効果を奏する。

【0076】

第３実施形態の熱交換部材３０Ｃは、密部として中密部３１ｄを有する。このような構成によれば、第２実施形態の熱交換部材３０Ｂにおける中密部３１ｃによる効果と同様に、仮に熱交換媒体の流れが熱交換部材３０Ｃの中心部に一時的に偏ったとしても、当該流れを第１板部材１０側及び第２板部材２０側へ拡散させることができる。したがって、熱交換媒体が熱交換部材３０Ｃの中心部に偏流してしまうことを一層抑制することができる。

【0077】

［４．第４実施形態］
［４－１．熱交換器の構成］
第４実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同一の符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

【0078】

図１５及び図１６に示すように、第４実施形態の熱交換器１Ｄは、前述した熱交換部材３０Ａに代えて熱交換部材３０Ｄを備える。なお、熱交換部材３０Ｄは熱交換器１Ｄの外部から視認されないが、図１５では、理解を容易にするために熱交換部材３０Ｄが実線で示されている。

【0079】

第４実施形態の熱交換部材３０Ｄは、第１実施形態の熱交換部材３０Ａと概ね同一の構成である。ただし、第４実施形態の熱交換部材３０Ｄは、補強部３２を更に有する。

【0080】

補強部３２は、密部３１と同様に、熱交換部材３０Ｄにおいて周囲の部分よりも密度が高い部分である。補強部３２は、厚さ方向Ｔに沿って延びる柱状に形成されている。

【0081】

密部３１における厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ２は、熱交換部材３０Ｄにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１よりも小さい。これに対して、補強部３２における厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ３は、熱交換部材３０Ｄにおける厚さ方向Ｔに沿った寸法Ｌ１と同一である。すなわち、補強部３２は、熱交換部材３０Ｄにおける、第１板部材１０に当接する面から第２板部材２０に当接する面まで連続する部分である。補強部３２は、第１板部材１０及び第２板部材２０の双方に当接するように構成されている。より詳細には、補強部３２は、第１板部材１０の平板部１１及び第２板部材２０の平板部２１の双方に当接するように構成されている。補強部３２は、熱交換部材３０Ｄにおける、第１板部材１０の平板部１１に当接する面の一部、及び、第２板部材２０の平板部２１に当接する面の一部の双方を構成している。

【0082】

［４－２．熱交換部材の製造方法］
第４実施形態の熱交換部材３０Ｄの製造方法は、第１実施形態の熱交換部材３０Ａの製造方法と概ね同一の構成である。補強部３２は、例えば、積層工程において、密部３１同士が重なるように２枚のシート部材７０が積層されて結着されることにより形成される。

【0083】

［４－３．効果］
以上詳述した第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏し、更に以下の効果を奏する。

【0084】

熱交換器１Ｄでは、第１板部材１０（又は第２板部材２０）に当接する冷却対象物９からの外力により、第１板部材１０（又は第２板部材２０）、ひいては熱交換部材３０Ｄが変形する可能性がある。そこで、本実施形態では、熱交換部材３０Ｄに補強部３２が形成されている。このような構成によれば、補強部３２によって熱交換部材３０Ｄ全体としての剛性を高めることができるため、熱交換部材３０Ｄの変形を抑制することができる。その結果、熱交換部材３０Ｄの密度の変化を抑制することができるため、熱交換性能の変化を抑制することが可能になる。

【0085】

［５．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

【0086】

（５ａ）上記第２実施形態の熱交換部材３０Ｂは、密部３１として、上密部３１ａ、中密部３１ｃ及び下密部３１ｂを有する。しかし、熱交換部材は、必ずしも上密部、中密部及び下密部の全てを有しなくてもよい。例えば、熱交換部材は、上記第１及び第４実施形態のように、上密部及び下密部を有し、中密部を有しなくてもよい。また例えば、熱交換部材は、上記第４実施形態のように、中密部を有し、上密部及び下密部を有しなくてもよい。また例えば、熱交換部材は、上密部及び下密部のうち、いずれか一方のみを有してもよい。

【0087】

（５ｂ）上記実施形態では、密部における厚さ方向Ｔと垂直な断面形状として、円形状を例示した。円形状には、図１に示すような真円状と、図１２に示すような楕円状とが含まれる。しかし、密部における厚さ方向Ｔと垂直な断面形状は、円形状に限定されない。例えば、密部における厚さ方向Ｔと垂直な断面形状は、正多角形状であってもよいし、正多角形状以外の多角形状であってもよい。また例えば、図１７に示すように、密部３１ｅにおける厚さ方向Ｔと垂直な断面形状は、流線形であってもよい。

【0088】

（５ｃ）上記実施形態では、密部３１は、厚さ方向Ｔに沿って延びる柱状である。しかし、密部の外形は特に限定されない。

【0089】

（５ｄ）熱交換部材における密部３１の配置は、特に限定されない。例えば、熱交換部材が複数の密部３１を有する場合、これら密部３１は、流れ方向Ｆに沿って並ぶように配置されてもよいし、流れ方向Ｆにおいて左右にずれて配置されてもよい。熱交換流路６０の幅方向に対しても同様である。

【0090】

（５ｅ）上記実施形態で例示した熱交換部材の製造方法では、充填工程において、凹み部７２に充填部材８０が配置される。充填部材８０は、圧縮部７１と同様に構成された部材である。

【0091】

しかし、充填部材は、圧縮部７１と同様に構成された部材でなくてもよい。例えば、圧縮部７１が金属繊維により構成されている場合に、充填工程において、凹み部７２には、発泡金属により構成された充填部材が配置されてもよい。また例えば、図１８に示すように、金属板等の剛体により構成された充填部材８０Ａが、凹み部７２に配置されてもよい。また例えば、図１９に示すように、圧縮コイルばね等の弾性体により構成された充填部材８０Ｂが、凹み部７２に配置されてもよい。

【0092】

（５ｆ）上記実施形態では、熱交換器は、当接する冷却対象物９を冷却する冷却器である。しかし、熱交換器は、当接する加熱対象物を加熱する加熱器であってもよい。この場合、熱交換媒体としては、加熱用の液体や気体等の加熱媒体が用いられる。

【0093】

（５ｇ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

【0094】

［本明細書が開示する技術思想］
［項目１］
板状の部材である第１板部材と、
前記第１板部材に対面するように配置され、前記第１板部材との間に熱交換媒体が通過する流路を形成する板状の部材である第２板部材と、
前記熱交換媒体が通過可能な空隙が形成された部材であって、前記第１板部材及び前記第２板部材に当接するように前記流路内に配置された部材である熱交換部材と、
を備え、
前記熱交換部材は、当該熱交換部材において周囲の部分よりも密度が高い部分である少なくとも１つの密部を有し、
前記少なくとも１つの密部における、前記第１板部材から前記第２板部材へ向かう方向である厚さ方向に沿った寸法は、前記熱交換部材における、前記厚さ方向に沿った寸法よりも小さい、熱交換器。

【0095】

［項目２］
項目１に記載の熱交換器であって、
前記少なくとも１つの密部には、前記第１板部材に当接するように構成された第１密部と、前記第２板部材に当接するように構成された第２密部と、の少なくとも一方が含まれる、熱交換器。

【0096】

［項目３］
項目２に記載の熱交換器であって、
前記少なくとも１つの密部には、前記第１密部と、前記第２密部と、の双方が含まれる、熱交換器。

【0097】

［項目４］
項目３に記載の熱交換器であって、
前記第１密部及び前記第２密部は、前記厚さ方向から視て互いに重ならないように配置されている、熱交換器。

【0098】

［項目５］
項目１から項目４までのいずれか１項に記載の熱交換器であって、
前記熱交換部材は、繊維状の材料により構成されている、熱交換器。

【符号の説明】

【0099】

１Ａ～１Ｄ…熱交換器、１０…第１板部材、２０…第２板部材、３０Ａ～３０Ｄ…熱交換部材、３１…密部、３１ａ…上密部、３１ｂ…下密部、３１ｃ，３１ｄ…中密部、３２…補強部、４０…入口部、５０…出口部、６０…熱交換流路、９…冷却対象物、Ｌ１～Ｌ３…寸法、Ｆ…熱交換媒体の流れ方向、Ｔ…厚さ方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】