JP7004856B2 - 流路板製造装置及び流路板製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、熱交換素子に使用される流路板を製造する流路板製造装置及び流路板製造方法に関する。

流路板に給気流と排気流を流し熱交換をする熱交換素子として、対向流型熱交換素子がある。対向流型熱交換素子は、例えば、特許文献１に示すように、波形状の断面形状の流路を有する流路板を、交互に積層して形成される。

流路を流れる給気流又は排気流は、ファンにより送られるが、流路の圧力損失が大きいと、ファンに負荷がかかる。特許文献１に開示された熱交換素子の流路板において、流路の圧力損失を小さくする手段として、例えば、流路板の波形状の山部又は谷部の頂部の一部をなくし、流路の断面積を大きくすることが考えられる。

国際公開第２０１６／１４７３５９号

流路の断面積を大きくすることは、完成した流路板の山部又は谷部の頂部の一部を切除する、又は予め孔のあいた流路板を波形に成形することにより実現できるが、これらを実現するための作業は難しく、熟練を要する。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、流路の圧力損失の小さい流路板を、簡易に製造できる流路板製造装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決し、目的を達成するために、本開示に係る流路板製造装置は、帯状の第１の基板を第１の方向に伸びる搬送経路に沿って搬送しながら、熱交換素子に使用される流路板を製造する流路板製造装置であって、互いの回転軸が搬送経路を挟んで平行に且つ搬送経路に垂直に配置され、逆方向に回転する一対のローラと、一対のローラの何れか一方のローラに取付けられ、一方のローラの周面から半径と平行に突出し半径方向から見て矩形状の外形をもつ切断刃と、を備え、一対のローラ間に第１の基板を通過させることにより、切断刃が第１の基板を打ち抜き矩形状の孔を形成する孔形成部と、互いの回転軸が搬送経路を挟んで平行に且つ一対のローラと平行に配置され、互いに噛み合う一対の第１のギアを備え、一対の第１のギア間に孔形成部により孔が形成された第１の基板を通過させて、第１の基板を波形に成形する第１の波形成形部と、一方のローラの回転軸と、一対の第１のギアの何れか一方のギアの回転軸と、を同期して回転させる第１の同期回転部と、第１の波形成形部により波形に成形された第１の基板に、第１の基板とは別に供給される第２の基板を接着して流路板を取得する接着部と、を備える。

本開示によれば、孔をあける工程と波形に成形する工程を同期させて流路板を製造するので、流路の圧力損失の小さい流路板を、簡易に製造できる流路板製造装置を提供することができる。

本開示の実施の形態１に係る流路板を製造する流路板製造装置を示す図であり、全体構成を示す図 本開示の実施の形態１に係る流路板を製造する流路板製造装置を示す図であり、流路形成板を搬送経路に沿って上方から見た図 本開示の実施の形態１に係る流路板を製造する流路板製造装置の一部を示す図であり、全体構成を示す図 本開示の実施の形態１に係る流路板を製造する流路板製造装置の一部を示す図であり、流路形成板を搬送経路に沿って上方から見た図 本開示の実施の形態１に係る流路板を製造する流路板製造装置の一部を示す図であり、図２Ｂの流路形成板をＡ－Ａ’線の切断線で切断した断面図 実施の形態１に係る流路板製造装置の孔形成部の斜視図 実施の形態１に係る流路板製造装置の孔形成部の側面図 本開示の実施の形態２に係る流路板を製造する流路板製造装置を示す図であり、全体構成を示す図 本開示の実施の形態２に係る流路板を製造する流路板製造装置を示す図であり、流路形成板を搬送経路に沿って上方から見た図 実施の形態１、２の流路板製造装置により製造された流路板を示す図 実施の形態１、２の流路板製造装置により製造された流路板を組み立てる様子を示す図 実施の形態１、２の流路板製造装置により製造された流路板を使用して製造した熱交換素子の一部分解斜視図 本開示の実施の形態３に係る流路板を製造する流路板製造装置を示す図であり、全体構成を示す図 本開示の実施の形態３に係る流路板を製造する流路板製造装置を示す図であり、実施の形態３の流路製造装置により製造された流路板を組み立てる様子を示す図 実施の形態１に係る流路板製造装置の変形例を示す図であり、孔形成部の切断刃の変形例を示す図 実施の形態１に係る流路板製造装置の変形例を示す図であり、孔形成部の切断刃の他の変形例を示す図 従来の流路板を組み立てた熱交換素子の断面図 流路板の圧力損失を小さくするための構造を備える熱交換素子の断面図

（実施の形態１）
まず、本開示の実施の形態１に係る流路板製造装置の特徴について、他の流路板との対比において説明する。

流路板を使用した熱交換素子の一例として、図１１に示す熱交換素子８がある。熱交換素子８は、複数の流路板８００を上下方向に積層して形成される。各流路板８００は、流路を形成する流路形成板８０１と、流路を仕切る仕切板８０２とを備える。流路形成板８０１により区切られた流路、例えば、流路８０１ａには、紙面の背後から前方に向けて流体が流れ、流路８０１ｂには、紙面の前方から背後に向けて流体が流れる。流路８０１ａと流路８０１ｂに温度の相違する流体が流れることにより、両流体の間で流路形成板８０１を介して熱交換される。

ここで、流路形成板８０１の表面積が大きければ熱交換に寄与する面積が大きくなり、熱交換効率が高まる。このため、熱交換効率の観点からは、流路形成板８０１の単位体積当たりの山部又は谷部の数が多い方が望ましい。しかし、山部と谷部の数が多くなると、流路の圧力損失が大きくなってしまう。

流路の圧力損失が大きいと、流体を送るファンの負荷が増加する。ファンの負荷が増加することにより、ファンの耐久期間も短くなってしまう。

このような観点から、流路の圧力損失を抑えつつ、熱交換効率が維持した流路板として、図１１に示した流路板の山部を一つ置きに配置して圧力損失を小さくした構造の、図１２に示す流路板８００が考えられる。本実施の形態に係る流路板製造装置は、図１２に示す流路板８００を製造する装置である。

以下、本実施の形態にかかる流路板製造装置１について、図１～４を参照して説明する。図中、流路形成板１１が搬送される方向を左右方向、左右方向に垂直な方向を上下方向と規定する。

図１Ａに示すように、流路板製造装置１は、第１の基板である帯状の流路形成板１１を供給する流路形成板供給部１０と、流路形成板１１に孔をあける孔形成部２０と、孔があいた流路形成板１１を波形に成形する波形成形部３０と、波形に成形された流路形成板１１に接着剤を塗布する接着剤塗布部４０と、孔形成部２０のローラの回転軸と波形成形部３０のギアの回転軸を同期して回転させる第１の同期回転部５０と、波形成形部３０の第１のギアの回転軸と接着剤塗布部４０のギアの回転軸を同期して回転させる第２の同期回転部６０と、帯状の第２の基板である仕切板７１を供給する仕切板供給部７０と、流路形成板１１と仕切板７１を接着して流路板本体８１を取得する接着ローラ８０と、流路板本体８１の両側部を切除する切除部９０と、を備える。接着剤塗布部４０と、仕切板供給部７０と、接着ローラ８０と、切除部９０とが、接着部に相当する。また、接着ローラ８０は、流路板本体形成部の一例である。

流路形成板供給部１０、孔形成部２０、波形成形部３０、接着剤塗布部４０、第１の同期回転部５０、第２の同期回転部６０を、図２Ａ～２Ｃを用いて説明する。

流路形成板供給部１０と、孔形成部２０と、波形成形部３０と、接着剤塗布部４０とは、第１の方向Ｘに伸びる搬送経路に沿ってこの順番に配置され、流路形成板１１は、搬送経路に沿って搬送されながら成形されて、仕切板に接着されて流路板となる。

流路形成板供給部１０は、搬送経路に配置された孔形成部２０に流路形成板１１を供給する。流路形成板供給部１０は、搬送経路と垂直に回転軸が配置されたローラを備え、このローラに巻回された流路形成板１１を引き出して、孔形成部２０に供給する。流路形成板１１は、流路板の素材となるシート状の部材であり、例えば、パルプ素材が使用される。

孔形成部２０は、流路形成板供給部１０により供給された流路形成板１１に孔をあける。孔形成部２０は、各々の回転軸が搬送経路を挟んで上下に平行に配置される一対のローラ２０ａ、２０ｂを備える。一対のローラ２０ａ、２０ｂの回転軸は、搬送経路と垂直に配置され、互いに逆方向に回転する。

一対のローラ２０ａ、２０ｂの一方のローラ２０ｂには、外周に切断刃２１が取り付けられる。本実施の形態では、下方のローラ２０ｂの外周に沿って、等間隔に８個の切断刃２１が取り付けられる。切断刃２１の数は８個に限定されない。

各切断刃２１は、図２Ａ、図３及び図４に示すように、ローラ２０ｂの周面から半径方向に突出する。また、各切断刃２１は、半径方向から見て、矩形状の外形を備える。矩形形状は、４枚の板状の刃を組み合わせて形成される。他方のローラ２０ａには、切断刃は取り付けられない。他方のローラ２０ａの外周面と一方のローラ２０ｂに取り付けられた切断刃２１の刃先とは接触して配置される。一対のローラ２０ａ、２０ｂの間を流路形成板１１が通過することにより、切断刃２１が流路形成板１１を打ち抜き、図２Ａ～Ｃに示すように流路形成板１１に矩形状の孔１１ａが形成される。

切断刃２１を形成する４枚の刃は、図３に示すように、ローラ２０ｂの回転軸方向に伸びて対向し矩形形状の長辺である２辺を形成する刃２１ａ、２１ｂと、ローラ２０ｂの回転軸方向と垂直に伸びて対向し矩形形状の短辺を形成する刃２１ｃ、２１ｄと、から形成される。この４つの刃２１ａ～２１ｄにより形成される切断刃２１とローラ２０ａとの間で、流路形成板１１を押し切って、流路形成板１１に矩形形状の孔１１ａを形成する。

第１の波形成形部である波形成形部３０は、孔形成部２０により孔があけられた流路形成板１１を波形に成形する。図２Ａに示すように、波形成形部３０は、互いに噛み合う一対の第１のギア３０ａ、３０ｂを備える。一対の第１のギア３０ａ、３０ｂの回転軸は、搬送経路を挟んで上下に平行に配置され、一対のローラ２０ａ、２０ｂの回転軸と平行に配置される。一対の第１のギア３０ａ、３０ｂの歯は、回転軸方向に伸びる。回転する一対の第１のギア３０ａ、３０ｂ間を、孔１１ａが形成された流路形成板１１が通過することにより、図２Ｃに示すように、流路形成板１１は、下向きの山部を備える流路形成板１１となる。波形成形部３０により形成される下向きの山部は、以降の説明において、「下向きの山部」又は単に「山部」と記載する。

第１のギア３０ａ、３０ｂの歯数は各々１６個であり、切断刃２１の数の２倍である。第１のギア３０ａ、３０ｂの歯は等間隔に配置され、切断刃２１の刃も等間隔に配置されている。切断刃２１と第１のギア３０ａ、３０ｂを使用すると、流路形成板１１には、孔１１ａの部分には上向きの山部が形成されず、孔１１ａがない部分には下向きの山部が形成される。

図２Ａにおいて一点破線で示す、ローラ２０ｂの切断刃２１の刃先とローラ２０ｂの回転軸を結んだ線を半径とする円の刃先直径と、第１のギア３０ｂのピッチ円直径とは同一である。また、切断刃２１の回転軸方向に伸びて対向する刃２１ａ、２１ｂを、回転軸方向から見たときに、ローラ２０ｂの回転軸と、刃２１ａ及び刃２１ｂとで形成される第１の角度θ１は、第１のギア３０ｂの回転軸方向から見て第１のギア３０ｂの隣り合う２つの歯の頂点と当該ギアの回転軸とを結んで形成される第２の角度θ２と同一である。

ローラ２０ｂと第１のギア３０ｂの間の距離ｍは、波形成形部３０により形成される１つの山部又は谷部の成形前の搬送方向の長さの整数倍である。例えば、図２Ｂにおいて、距離ｍは、１つの下向きの山部に対応する成形前の搬送方向の長さａの整数倍となる。整数倍とすることにより、孔１１ａが一対の第１のギア３０ａ、３０ｂの歯の位置に位置決めされる。

第１の同期回転部５０は、ローラ２０ｂの回転軸と第１のギア３０ａ、３０ｂの回転軸を同期して回転させる。具体的には、図２Ａに示すように、第１の同期回転部５０は、ローラ２０ｂの回転軸に取り付けた第１プーリ２４と、第１のギア３０ｂの回転軸に取り付けた第２プーリ３４と、第１プーリ２４と第２プーリ３４の間に掛け渡される第１ベルト５１と、を備える。

第１プーリ２４と第２プーリ３４とは同一直径であり、第２プーリ３４が駆動部であるモータに接続されており、第２プーリ３４が駆動されることにより、第１ベルト５１により第１プーリ２４に駆動力が伝達され、第１プーリ２４と第２プーリ３４とは、同期して回転する。第１プーリ２４と第２プーリ３４が同期して回転するので、ローラ２０ｂと第１のギア３０ｂとは同期して回転する。

接着剤塗布部４０は、波形成形部３０により波形に成形された流路形成板１１の下向きの山部の頂部に接着剤を塗布する。接着剤塗布部４０は、波形成形部３０を通過した流路形成板１１の搬送経路に配置され、第２のギア４０ａと、第２のギア４０ａに接着剤を供給する接着剤供給部４０ｂと、を備える。第２のギア４０ａの回転軸は、ローラ２０ｂの回転軸と平行に配置される。第２のギア４０ａは、第１のギア３０ａ、３０ｂと同様に、回転軸方向に伸びる歯を備える。接着剤供給部４０ｂは、第２のギア４０ａの下方に設置され、接着剤を貯留する貯留容器４０ｂｂを備える。第２のギア４０ａの下部が貯留容器４０ｂｂの接着液に浸かり、第２のギア４０ａが回転することにより第２のギア４０ａの歯に接着液が付着する。第２のギア４０ａが回転して第２のギア４０ａの歯先と流路形成板１１の下向きの山部の頂部とが接触することにより、流路形成板１１の下向きの山部の頂部に、第２のギア４０ａに付着した接着液が塗布される。接着剤は、液体状、ゲル状、固形状のいずれの形態であってもよい。

図２Ａに一点破線で示すように、第２のギア４０ａの歯の先端を結んで形成される歯先円の歯先円直径は、ローラ２０ｂの刃先円直径及び第１のギア３０ｂのピッチ円直径と同一である。また、第２のギア４０ａの回転軸方向から見て、第２のギア４０ａの隣り合う２つの歯の頂点と当該ギアの回転軸とを結んで形成される第３の角度θ３は、第１の角度θ１と第２の角度θ２と同一である。また、第１のギア３０ｂと第２のギア４０ａの間の距離ｎは、図２Ｂに示すように、波形成形部３０により形成された１つの山部の搬送方向の長さｂの整数倍である。整数倍とすることで、波形成形部３０により成形された１つの山部の頂部と、第２のギア４０ａの頂部とが接触する。

第２の同期回転部６０は、第１のギア３０ｂの回転軸と第２のギア４０ａの回転軸を同期して回転させる。具体的には、図２Ａに示すように、第２の同期回転部６０は、第１のギア３０ｂの回転軸に取り付けた第２プーリ３４と、第２のギア４０ａの回転軸に取り付けた第３プーリ４４と、第２プーリ３４と第３プーリ４４の間に掛け渡される第２ベルト６１と、を備える。

第２プーリ３４と第３プーリ４４とは同一直径であり、第２プーリ３４が駆動部であるモータに接続されており、第２プーリ３４が駆動されることにより、第２ベルト６１により第３プーリ４４に駆動力が伝達され、第２プーリ３４と第３プーリ４４とは、同期して回転し、第１のギア３０ｂと第２のギア４０ａは同期して回転する。また第２プーリ３４と第１プーリ２４とは、第１の同期回転部５０により同期して回転されるので、第１プーリ２４と第３プーリ４４は同期して回転される。このように、第１プーリ２４、第２プーリ３４、第３プーリ４４は、互いに同期して回転するので、ローラ２０ｂ、第１のギア３０ｂ、第２のギア４０ａは、同期して回転する。

仕切板供給部７０は、仕切板７１を搬送経路に供給する装置であり、図１Ａに示すように、搬送経路と垂直に回転軸が配置されたローラを備え、このローラに巻回された仕切板７１を引き出して、搬送路に供給する。仕切板７１は、他の流路板との間を仕切る板として機能するシート状の部材であり、例えば、パルプ素材が使用される。

接着ローラ８０は、図１Ｂに示すように、山部に接着剤が塗布された流路形成板１１を仕切板７１の上面に接着する。接着ローラ８０は、接着剤が塗布された流路形成板１１と仕切板７１を引き込み、互いを接着させる一対のローラ８０ａ、８０ｂを備える。一対のローラ８０ａ、８０ｂは、搬送経路を挟んで上下に配置され、互いの回転軸がローラ２０ｂの回転軸と平行に配置されて、互いに逆方向に回転する。接着ローラ８０により流路形成板１１と仕切板７１とは接着され、流路板本体８１が形成される。

切除部９０は、流路板本体８１を上方から見たときに、図１Ｂに示すように、流路板本体８１の幅方向の、孔１１ａの両側部１１ｂを切除する装置である。両側部１１ｂは、流路形成板１１を搬送経路に沿って搬送する際に、ローラ２０ａ、２０ｂ、第１のギア３０ａ、３０ｂ、ローラ８０ａ、８０ｂにより保持される部分である。両側部１１ｂを切除部９０により切除すると、仕切板７１の上面に周期的にＵ字状の山部が配列された流路板８２が形成される。切除部９０として、例えば、搬送経路に沿って孔１１ａの短辺に接触しながら両側部１１ｂを切断するカッターが使用される。

次に、上記構成を有する流路板製造装置１を用いた流路板の製造方法について、図１、２を用いて説明する。

まず、図１Ａ、図２Ｂに示すように、流路形成板供給部１０が、帯状の第１の基板である流路形成板１１を巻回したローラから、流路形成板１１を矢印Ｘの方向に引き出す。引き出された流路形成板１１は、孔形成部２０まで搬送経路に沿って搬送される。

孔形成部２０まで搬送された流路形成板１１は、一対のローラ２０ａ、２０ｂの間を通過することにより、ローラ２０ａの切断刃２１により矩形状に打ち抜かれ、図１Ｂ、図２Ｂに示すように、矩形状の孔１１ａが形成される。

帯状の流路形成板１１が、一対のローラ２０ａ、２０ｂ間を連続して通過することにより、切断刃２１が設けられた間隔に応じて、流路形成板１１には、連続して矩形状の孔１１ａが形成される。

次に、流路形成板１１は、波形成形部３０に送られる。流路形成板１１は、波形成形部３０の一対の第１のギア３０ａ、３０ｂの間を通過するときに、噛み合う第１のギア３０ａ、３０ｂの歯によって折曲げられて、波形に成形される。流路形成板１１の山部の頂部は、流路形成板１１の幅方向と平行に伸びて形成される。

このとき、ローラ２０ｂと第１のギア３０ｂは、第１の同期回転部５０により同期して回転される。また、ローラ２０ｂの刃先円直径と第１のギア３０ｂのピッチ円直径が同一であり、ローラ２０ｂの第１の角度θ１と第１のギア３０ｂの第２の角度θ２が同一であり、距離ｍが、形成される１つの山部の成形前の搬送方向の長さに対応する長さａの整数倍である。この条件により、流路形成板１１の孔１１ａの刃２１ａ又は刃２１ｂにより切断された位置と、一対の第１のギア３０ａ、３０ｂの噛み合い開始の位置とが正しく位置決めされ、山部がずれて形成されることはない。

波形に折曲げられた流路形成板１１は、接着剤塗布部４０に送られる。接着剤塗布部４０において、流路形成板１１の山部の頂部と、接着剤塗布部４０の第２のギア４０ａの歯先が接触することで、流路形成板１１の山部の頂部に接着剤が塗布される。

このとき、第１のギア３０ｂと第２のギア４０ａとは、第２の同期回転部６０により同期して回転される。また、第１のギア３０ｂのピッチ円直径と第２のギア４０ａの歯先円直径が同一であり、第１のギア３０ｂの第２の角度θ２と第２のギア４０ａの第３の角度θ３が同一であり、距離ｎが、形成された１つの山部の搬送方向の長さｂの整数倍である。この条件により、一対の第１のギア３０ａ、３０ｂにより形成された流路形成板１１の山部の頂部の位置と、第２のギア４０ａの歯先とが正しく位置決めされて、山部の頂部に確実に接着剤が塗布される。

次に、図１Ａに示すように、第２の基板である仕切板７１が仕切板供給部７０により引き出され、流路形成板１１の搬送経路に供給される。接着剤が塗布された流路形成板１１と仕切板７１は、接着ローラ８０の一対のローラ８０ａ、８０ｂの間に引き込まれ、ローラ８０ａ、８０ｂの間を通過することにより、接着されて流路板本体８１が形成される。図１Ｂにおいて、仕切板７１を斜線で示した。流路板本体８１の両側部１１ｂは、切除部９０のカッターにより切除される。流路板８２は巻回されて、図６に示すコルゲートロールとして保管される。

本実施の形態によれば、孔形成部２０の刃先円直径と波形成形部３０のピッチ円直径を同一とし、孔形成部２０と波形成形部３０を一定の距離に配置して同期して回転させるとともに、第１の角度θ１と第２の角度θ２を同一としたので、孔形成部２０により形成される孔と波形成形部３０により形成される山部とは、正確に位置決めされる。

本実施の形態によれば、接着剤塗布部４０の歯先円直径と孔形成部２０の刃先円直径を同一とし、波形成形部３０と接着剤塗布部４０を一定の距離に配置して同期して回転させるとともに、第３の角度θ３と第１の角度θ１を同一としたので、流路形成板１１の山部の頂部に第２のギア４０ａの歯先が確実に接触して接着剤が塗布される。

本実施の形態によれば、切除部９０により流路形成板１１の両側部１１ｂが切除されるので、取得される流路板８２には、孔１１ａに対応する中央部分のみが残り、両側部１１ｂに残る余分な山部又は谷部がなくなり、圧力損失が小さい流路板８２となる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、孔形成部２０、波形成形部３０、接着剤塗布部４０、接着ローラ８０、切除部９０という流路板製造装置１を構成する要素を、搬送経路に沿って、この順番に並べた流路板製造装置１を説明した。本実施の形態に係る流路板製造装置は、流路板製造装置の各要素間に、流路形成板又は仕切板のたわみを抑制するたわみ抑制部を更に設けたものである。

流路板製造装置の各要素間の間隔が大きくなると、搬送される流路形成板又は仕切板にたわみが生じる。本実施の形態に係る開示は、たわみを抑制するために、図５Ａに示すように、たわみ抑制部１２を設けたことを特徴とする。図中、流路形成板１１が搬送される方向を左右方向、左右方向に垂直な方向を上下方向と規定する。

たわみ抑制部１２は、図５Ａに示すように、孔形成部２０と波形成形部３０の間、波形成形部３０と接着剤塗布部４０との間に、配置される。

たわみ抑制部１２は、搬送される流路形成板１１を挟んで上下に配置される一対のたわみ抑制ローラ１２ａ、１２ｂを備え、一対のたわみ抑制ローラ１２ａ、１２ｂの回転軸は、搬送経路に沿ってローラ２０ｂの回転軸と平行に配置される。一対のたわみ抑制ローラ１２ａ、１２ｂの各々は、流路板製造装置１を構成する要素を省略して上方から見たとき、図５Ｂに示すように、孔１１ａの外側に配置される。また、たわみ抑制ローラ１２ａの各々は、上方から見たとき、孔１１ａを挟んで一対のローラ１２ａａ、１２ａｂを備える。たわみ抑制ローラ１２ｂの各々も、図示はしないが、同様に一対のローラを備える。

一対のたわみ抑制ローラ１２ａ、１２ｂは、孔形成部２０と波形成形部３０の間、波形成形部３０と接着剤塗布部４０との間の間隔の大きさに応じて、１つ又は複数配置される。

たわみ抑制部１２を備える流路板製造装置１を稼働させると、流路形成板１１は、孔形成部２０と波形成形部３０の間、及び波形成形部３０と接着剤塗布部４０との間を、たわみ抑制部１２により支持され、たわみが抑制されながら搬送される。

接着剤塗布部４０により接着剤が塗布された流路形成板１１は、実施の形態１と同様に、接着ローラにより仕切板７１と接着され、流路板８２となる。

本実施の形態によれば、たわみ抑制部１２を備えることにより、流路形成板１１のたわみを抑制することができるので、流路形成板１１は、孔形成部２０と波形成形部３０の間、及び波形成形部３０と接着剤塗布部４０との間の間隔を大きく取ることが可能となり、工場のレイアウト設計の幅が広がる。

（熱交換素子の製造）
次に、実施の形態１、２において、流路板製造装置１により製造された流路板８２を用いて熱交換素子を製造する方法を説明する。

まず、図６に示すコルゲートロールから流路板８２を引出して必要な長さを切り取り、切り取った流路板８２を図７に示すように上下に積層することで熱交換素子１００を製造する。

図７に示すように、熱交換素子１００には、山部が形成された部分の流路形成板１１と仕切板７１との間で形成される流路１３と、流路形成板１１の山部のない部分と仕切板７１との間で形成される流路１４と、が交互に形成される。

流路板８２を使用して製造された熱交換素子の一例である対向流型熱交換素子を、図８を参照して説明する。熱交換素子１００の幅方向をＸ軸とし、奥行き方向をＹ軸とし、高さ方向をＺ軸とするＸＹＺ座標を設定し、適宜当該座標を参照して説明する。

図８は、熱交換素子１００の一部をＺ軸方向に分解した分解斜視図である。熱交換素子１００は、第１の流路板ユニット１０１と第２の流路板ユニット１０２をＺ軸方向に重ねて形成される。

第１の流路板ユニット１０１は、第１の流路板２１０、第２の流路板３１０、及び第３の流路板４１０を、それぞれ接着テープ５００で接着して形成される。第１の流路板２１０は、図６に示す流路板８２を流路の伸びる方向と平行に切断して取得する。第２の流路板３１０は、第１の流路板２１０とは別の流路板を流路の伸びる方向に交差する方向で切断して取得する。第３の流路板４１０は、第１の流路板２１０とは別の流路板を流路の伸びる方向に、第２の流路板３１０とは逆方向に交差する方向で切断して取得する。

第２の流路板ユニット１０２は、第４の流路板２２０、第５の流路板３２０、及び第６の流路板４２０を、それぞれ接着テープ６００で接着して形成される。第４の流路板２２０は、第１の流路板２１０と同様な方法により取得され、第５の流路板３２０は、第３の流路板４１０と同様な方法により取得され、第６の流路板４２０は、第２の流路板３１０と同様な方法により取得される。

第１の流路板ユニット１０１と第２の流路板ユニット１０２を積層することにより、第１の流路板２１０と第４の流路板２２０が積層され、対向流路部２００が形成され、第２の流路板３１０と第５の流路板３２０が積層され、第１の交差流路部３００が形成され、第３の流路板４１０と第６の流路板４２０が積層され、第２の交差流路部４００が形成される。熱交換素子１００は、対向流路部２００と、対向流路部２００の一端部に第１の交差流路部３００を接合し、対向流路部２００の一端部と対向する他端部に第２の交差流路部４００とを接合して取得される。

第１の交差流路部３００と対向流路部２００のＺ軸方向の接合される部分には、補強テープ７００が貼付され、第２の交差流路部４００と対向流路部２００のＺ軸方向の接合される部分にも、補強テープ７００が貼付され、排気流及び給気流が熱交換素子１００から外へ漏れることを防止する。

第１の流路板ユニット１０１と第２の流路板ユニット１０２は、積層されることにより、それぞれ、山部のある流路形成板１１の部分に形成された流路１３と、山部のない流路形成板１１の部分に形成された流路１４が形成される。

対向流路部２００は、基板を挟んで温度の相違する空気流が平行に、かつ対向して流れる部材であり、基板を介して熱交換をする。第１の交差流路部３００と第２の交差流路部４００は、基板を挟んで温度の相違する空気流が交差して流れ、基板を介して熱交換をする部材である。

実施の形態１又は２により製造された流路板８２を用いて、熱交換素子１００を製造することにより、熱交換効率が高いとともに、圧力損失の小さい熱交換素子１００を提供することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１においては、板状の仕切板７１と波形に成形された流路形成板１１とを接着して流路板８２を製造した。このような流路板８２ではなく、仕切板７１を波形に成形して仕切板７１の表面積を大きくし、流路板８２より熱交換効率が高く、圧力損失を小さくした流路板としてもよい。本実施の形態に係る流路板製造装置２は、仕切板７１を波形に成形した流路板を製造する装置である。

図９Ａに示すように、本実施の形態に係る流路板製造装置２は、実施の形態１と同様に、流路形成板供給部１０と、孔形成部２０と、波形成形部３０と、接着剤塗布部４０と、第１の同期回転部５０と、第２の同期回転部６０と、仕切板供給部７０と、接着ローラ８０と、を備える。本実施の形態に係る流路板製造装置２は、更に、第２の基板である仕切板７１を波形に成形する仕切板波形成形部４５と、孔形成部２０のローラ２０ｂと仕切板波形成形部４５の第３のギア４５ａを同期して回転させる第３の同期回転部４６と、を備える。

仕切板波形成形部４５は、第２の基板を波形に成形する第２の波形成形部であり、互いに噛み合う一対の第３のギア４５ａ、４５ｂを備える。一対の第３のギア４５ａ、４５ｂの回転軸は、孔形成部２０のローラ２０ｂの回転軸と平行に配置される。一対の第３のギア４５ａ、４５ｂ間を仕切板７１が通過することにより、仕切板７１は、山部と谷部を備える波形の仕切板７１となる。

ローラ２０ｂの刃先円直径と、図９Ａに一点破線で示す第３のギア４５ａ、４５ｂのピッチ円の直径とは同一である。第３のギア４５ａ、４５ｂの回転軸方向から見て、第３のギア４５ａ、４５ｂの隣り合う２つの歯の頂点と当該ギアの回転軸とを結んで形成される第４の角度θ４は、ローラ２０ｂの第１の角度θ１と同一である。

また、仕切板波形成形部４５は、仕切板７１を流路形成板１１の搬送経路に供給する。仕切板７１は、後述する第３の同期回転部４６によりローラ２０ｂの回転と第３のギア４５ａ、４５ｂの回転が同期されながら、搬送経路における、流路形成板１１の山部の頂部の位置と、仕切板７１の山部の頂部の位置が一致する位置に供給される。なお、波形に成形された仕切板７１は、仕切板波形成形部４５とは別の要素により、搬送経路に供給されてもよい。

第３の同期回転部４６は、ローラ２０ｂの回転軸と第３のギア４５ａの回転軸を同期して回転させる。具体的には、図９Ａに示すように、第３の同期回転部４６は、ローラ２０ｂの回転軸に取り付けた第１プーリ２４と、第３のギア４５ａの回転軸に取り付けた第４プーリ４７と、第１プーリ２４と第４プーリ４７の間に掛け渡される第３ベルト４８と、を備える。

第１プーリ２４と第４プーリ４７とは同一直径であり、第４プーリ４７が図示しない駆動部であるモータに接続されており、第４プーリ４７が駆動されることにより、第３ベルト４８により第１プーリ２４に駆動力が伝達され、第１プーリ２４と第４プーリ４７とは、同期して回転する。本実施の形態では、第１の同期回転部５０及び第２の同期回転部６０も備えるので、ローラ２０ｂ、第１のギア３０ｂ、第２のギア４０ａ、第３のギア４５ａは、同期して回転する。

次に、図９Ａに示す流路板製造装置２を使用して流路板を製造する方法について説明する。

まず、図９Ａに示すように、帯状の流路形成板１１が流路形成板供給部１０から供給され、孔形成部２０の一対のローラ２０ａ、２０ｂ間を通過することにより、流路形成板１１には、連続して矩形状の孔１１ａが形成される。

次に、連続して孔１１ａが形成された流路形成板１１は、波形成形部３０の一対の第１のギア３０ａ、３０ｂの間を通過して波形に成形される。そして、波形に折曲げられた流路形成板１１は、接着剤塗布部４０に送られ、流路形成板１１の山部の頂部に接着剤が塗布される。

次に、仕切板供給部７０から仕切板７１が供給され、仕切板７１は、仕切板波形成形部４５の一対の第３のギア４５ａ、４５ｂの間を通過して波形に成形される。波形に成形された仕切板７１は、接着剤が塗布された流路形成板１１が搬送される搬送経路において、流路形成板１１の山部の頂部の位置と、仕切板７１の山部の頂部の位置が一致する位置に供給される。流路形成板１１と仕切板７１とは接着ローラ８０により接着されて、流路板１１ｃとなる。

流路板製造装置２によって形成される流路板１１ｃは、図９Ｂに示すように、孔１１ａがあけられ波形に成形された流路形成板１１と、波形に成形された仕切板７１とを、接着して形成される。流路板１１ｃを、複数枚積層して熱交換素子１１０が取得される。熱交換素子１１０には、波形に形成された流路板１１ｃと波形に形成された仕切板７１とを積層することで、流路１５、流路１６が形成される。

本実施の形態によれば、ローラ２０ｂの刃先円直径と第３のギア４５ａのピッチ円直径が同一であり、第１の角度θ１と第４の角度θ４を同一とした。そして、孔形成部２０と仕切板波形成形部４５を同期して回転させ、仕切板７１を、仕切板７１と山部の頂部と流路形成板の山部の頂部が接触する位置に供給するので、仕切板７１と流路形成板１１は、互いの山部の頂部を位置決めされて接着される。

仕切板７１も波形に成形されるので、熱交換効率が高くなるとともに、波形の流路形成板１１との間で、流路板製造装置１よりも流路断面積の大きな流路１６が形成できるので、圧力損失を、流路板製造装置１よりも小さくできる。

実施の形態１においては、切断刃２１を４つの刃２１ａ～２１ｄにより形成して、この切断刃２１により流路形成板１１を押し切ったが、切断刃２１でなくてもよい。切断刃の変形例を図１０Ａ、１０Ｂに示す。図１０Ａに示すように、変形例の切断刃２２は、一方のローラ２０ｂの外周から突出し半径と同一方向に伸び、半径方向から見て矩形状を有した中実のブロック状の切断刃２２である。流路形成板１１は、切断刃２２が押し当てられることにより、矩形状に打ち抜かれる。また、図１０Ｂに示すように、切断刃２２のみでなく、他方のローラ２０ａの外周の、一対のローラ２０ａ、２０ｂが回転して切断刃２２と対向する位置に凹部２３を設け、切断刃２２を凹部２３に受け入れる構造としてもよい。流路形成板１１は、突出する切断刃２２と凹部２３の間に挟まれて打ち抜かれる。

実施の形態１において、切断刃２１は、ローラ２０ｂの回転軸の伸びる方向に長辺が伸びる矩形状の外形を備える刃であると説明したが、複数の矩形状の切断刃を回転軸の伸びる方向に配置してもよい。

実施の形態１において、ローラ２０ｂの第１の角度θ１は、第１のギア３０ａ、３０ｂの第２の角度θ２と同一であると説明したが、第１の角度θ１は、第２の角度の整数倍であればよい。整数倍とすることで、１つの孔１１ａに整数倍の山部が対応することとなり、山部が形成される間隔を大きくすることができる。

実施の形態１において、切断刃２１は、下方のローラ２０ｂに取り付けられ、ローラ２０ｂと、下方の第１のギア３０ｂと、下方に配置された第２のギア４０ａと、が同期して回転する。しかし、切断刃２１の取り付けられたローラと、一対の第１のギア３０ａ、３０ｂと、第２のギア４０ａが同期して回転すればよく、切断刃２１が上方のローラ２０ａに設けられても、上方の第１のギア３０ａを同期させてもよい。

実施の形態１において、第１の同期回転部５０は、第２プーリ３４が駆動源に接続されていると説明したが、第１プーリ２４、第２プーリ３４、第３プーリ４４が同期して回転できればよく、駆動源に接続されるプーリは、第１プーリ２４でも、第３プーリ４４でもよい。

実施の形態１において、流路形成板１１の素材は、パルプ素材であると説明したが、パルプ素材に限定されない。例えば、金属素材であるアルミ、鉄、ステンレス又はプラスチック素材、カーボン素材も使用できる。

実施の形態１～実施の形態３において、第１の同期回転部５０、第２の同期回転部６０、及び第３の同期回転部４６とは、１対のプーリにベルトをかけ渡して２軸を同期させると説明したが、プーリとベルトの組み合わせでなくてもよい。ギアとチェーンの組合せにしてもよい。また、歯車を組み合わせて回転を同期させる、又は、各プーリ２４、３４、４４、４７を独立に回転させ、回転速度が同一となるような制御をして、回転を同期させてもよい。

また、切断刃２１をローラ２０ｂ上に等間隔で配置する例を示したが間隔は互いに異なってもよい。この場合、第１のギア３０ａと３０ｂ、第２のギア４０ａは、切断刃２１の間隔に適合した形状に設計される。

実施の形態２におけるたわみ抑制部１２は、流路板製造装置１を構成する各要素間に設けられればよく、例えば、図１Ａに示す接着剤塗布部４０と接着ローラ８０との間に設けてもよい。

実施の形態２において、たわみ抑制部１２は、搬送される流路形成板１１を挟んで配置される一対のたわみ抑制ローラ１２ａ、１２ａであると説明したが、たわみ抑制部１２は、このような形態に限定されない。たわみ抑制部１２は、搬送経路に沿って搬送される流路形成板１１の下部を支持できればよく、例えば、図５Ａ、図５Ｂに示す一対のたわみ抑制ローラ１２ａ、１２ｂのうち、流路形成板１１の下部を支持するたわみ抑制ローラ１２ｂのみであってもよい。

実施の形態２において、上方から見たたわみ抑制ローラ１２ａは、孔１１ａを挟んで一対のローラ１２ａａ、１２ａｂを備えると説明したが、たわみ抑制ローラ１２ａは、このような形態に限定されない。たわみ抑制部１２は、流路形成板１１の一部を支持できればよく、たわみ抑制ローラ１２ａの直径が孔１１ａより大きければ、搬送される流路形成板１１の孔１１ａが通過する位置に設けられてもよい。また、流路形成板１１の幅より長い、円柱状のたわみ抑制ローラとしてもよい。

実施の形態３において、第３の同期回転部４６は、孔形成部２０の第１プーリ２４と仕切板波形成形部４５の第４プーリ４７に第３ベルト４８を掛けわたす構造であったが、例えば、第４プーリ４７と、第２プーリ３４又は第３プーリ４４とに、第３ベルト４８を掛け渡すことにより、第１プーリ２４の回転と第４プーリ４７の回転を同期させてもよい。

実施の形態３において、切除部９０を備えていてもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１９年２月８日に出願された、日本国特許出願特願２０１９－２１２１７号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９－２１２１７号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

本開示は、流路板を製造する流路板製造装置に好適に利用できる。

１ 流路板製造装置、２ 流路板製造装置、８ 熱交換素子、１０ 流路形成板供給部、１１ 流路形成板、１１ａ 孔、１１ｂ 両側部、１１ｃ 流路板、１２ たわみ抑制部、１２ａ、１２ｂ たわみ抑制ローラ、１２ａａ、１２ａｂ ローラ、１３、１４、１５，１６ 流路、２０ 孔形成部、２０ａ、２０ｂ ローラ、２１ 切断刃、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 刃、２２ 切断刃、２３ 凹部、２４ 第１プーリ、３０ 波形成形部、３０ａ、３０ｂ 第１のギア、３４ 第２プーリ、４０ 接着剤塗布部、４０ａ 第２のギア、４０ｂ 接着剤供給部、４０ｂｂ 貯留容器、４４ 第３プーリ、４５ 仕切板波形成形部、４５ａ、４５ｂ 第３のギア、４６ 第３の同期回転部、４７ 第４プーリ、４８ 第３ベルト、５０ 第１の同期回転部、５１ 第１ベルト、６０ 第２の同期回転部、６１ 第２ベルト、７０ 仕切板供給部、７１ 仕切板、８０ 接着ローラ、８０ａ、８０ｂ ローラ、８１ 流路板本体、８２ 流路板、９０ 切除部、１００、１１０ 熱交換素子、１０１ 第１の流路板ユニット、１０２ 第２の流路板ユニット、２００ 対向流路部、２１０ 第１の流路板、２２０ 第４の流路板、３００ 第１の交差流路部、３１０ 第２の流路板、３２０ 第５の流路板、４００ 第２の交差流路部、４１０ 第３の流路板、４２０ 第６の流路板、５００，６００ 接着テープ、７００ 補強テープ、８００ 流路板、８０１ 流路形成板、８０２ 仕切板、８０１ａ、８０１ｂ 流路。

Claims (6)

1. 帯状の第１の基板を第１の方向に伸びる搬送経路に沿って搬送しながら、熱交換素子に使用される流路板を製造する流路板製造装置であって、
   互いの回転軸が前記搬送経路を挟んで平行に且つ前記搬送経路に垂直に配置され、逆方向に回転する一対のローラと、前記一対のローラの何れか一方のローラに取付けられ、前記一方のローラの周面から半径と平行に突出し半径方向から見て矩形状の外形をもつ切断刃と、を備え、前記一対のローラ間に前記第１の基板を通過させることにより、前記切断刃が前記第１の基板を打ち抜き矩形状の孔を形成する孔形成部と、
   互いの回転軸が前記搬送経路を挟んで平行に且つ前記一対のローラと平行に配置され、互いに噛み合う一対の第１のギアを備え、前記一対の第１のギア間に前記孔形成部により孔が形成された前記第１の基板を通過させて、前記第１の基板を波形に成形する第１の波形成形部と、
   前記一方のローラの回転軸と、前記一対の第１のギアの何れか一方のギアの回転軸と、を同期して回転させる第１の同期回転部と、
   前記第１の波形成形部により波形に成形された前記第１の基板に、前記第１の基板とは別に供給される第２の基板を接着して流路板を取得する接着部と、
   を備える流路板製造装置。
2. 前記接着部は、
   前記第１の波形成形部を通過した前記第１の基板の搬送経路に配置され、前記一方のローラの回転軸と回転軸が平行である第２のギアと、前記第２のギアの歯先に接着剤を供給する接着剤供給部と、を備え、前記第２のギアの歯先に供給された接着剤を、前記第２のギアを回転させながら、波形に成形された前記第１の基板の山部又は谷部に接触させて塗布し、
   前記一方のローラの回転軸と、前記第２のギアの回転軸と、を同期して回転させる第２の同期回転部を更に備える、
   請求項１に記載の流路板製造装置。
3. 前記接着部は、
   前記第１の基板とは別に供給される第２の基板と接着剤が塗布された前記第１の基板とを接着させて流路板本体を形成する流路板本体形成部と、
   前記流路板本体の幅方向の両側部を、前記搬送経路に沿って切除して流路板を取得する切除部と、を備える、
   請求項２に記載の流路板製造装置。
4. 前記搬送経路を搬送される前記第１の基板を支持することにより、前記第１の基板のたわみを抑制するたわみ抑制部を更に備える、
   請求項１から３の何れか１項に記載の流路板製造装置。
5. 前記一方のローラの回転軸と回転軸が平行に配置され、互いに噛み合う一対の第３のギアを備え、前記第２の基板を通過させて、前記第２の基板を波形に成形する第２の波形成形部と、
   前記一方のローラの回転軸と、前記一対の第３のギアの何れか一方のギアの回転軸と、を同期して回転させる第３の同期回転部と、を更に備え、
   波形に形成された前記第２の基板は、前記第２の基板の山部又は谷部の頂部と、前記接着剤が塗布された前記第１の基板の山部又は谷部の頂部とが接触する位置に供給される、
   請求項２に記載の流路板製造装置。
6. 熱交換素子に使用される流路板を製造する流路板製造方法であって、
   回転軸が平行に配置された一対のローラの間に第１の基板を通過させ、前記一対のローラの何れか一方のローラに取付けられた切断刃により前記第１の基板を打ち抜き、孔を形成するステップと、
   互いに噛み合う一対のギアの間に、前記孔が形成された前記第１の基板を通過させて、前記第１の基板を波形に成形するステップと、
   前記ローラの回転軸と前記ギアの回転軸とを同期して回転させるステップと、
   波形に成形された前記第１の基板に、前記第１の基板とは別に供給される第２の基板を接着するステップと、
   を備える流路板製造方法。

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