(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉帯状かつ無端回動可能に形成された支持体の外表面に、良熱伝導材料により板状若しくは棒状に形成された複数個の熱交換素子を、間隙を介して櫛歯状に固着してなる熱交換媒体の製造方法において、
支持体の幅寸法より大なる軸方向長さ寸法に形成された円筒状成形型の外周面に、円周方向無端状に形成された支持体を離型剤を介して被着し、この支持体の外周面にリング状に形成された熱交換素子素材を接着剤を介して嵌着し、高温静水圧加圧により前記支持体と熱交換素子素材とを一体に固着した後、熱交換素子素材にその軸線と平行な溝を円周方向等間隔に刻設して複数個の熱交換素子を形成し、熱交換素子と支持体とからなる熱交換媒体を成形型から軸線方向に離型することを特徴とする熱交換媒体の製造方法。
【請求項２】
成形型の中心部に少なくとも１個の冷却孔を設け、熱交換媒体の離型時に前記冷却孔に冷媒を介在させることにより成形型を冷却することを特徴とする請求項１記載の熱交換媒体の製造方法。
【請求項３】
熱交換媒体の離型時に支持体を加熱することを特徴とする請求項１若しくは２記載の熱交換媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば蓄熱式熱交換装置の構成部材である熱交換媒体、特に薄肉帯状かつ無端回動可能に形成された支持体の外表面に、良熱伝導材料若しくは蓄熱材料により板状若しくは棒状に形成された複数個の熱交換素子を、間隙を介して櫛歯状に固着してなる熱交換媒体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は本発明の対象である熱交換媒体を構成部材とする蓄熱式熱交換装置の例を示す構成説明図である。図１において、１は熱交換媒体であり、例えば０．５ｍｍ厚さの帯状のステンレス鋼により無端回動可能に形成された支持体２と、この支持体２の外表面に一体に固着された、例えば銅、アルミニウム等の金属若しくはこれらの合金のような良熱伝導材料、または耐熱金属、セラミック、カーボン等の蓄熱材料により、例えば横断面寸法を２ｍｍ×５ｍｍのような板状若しくは棒状に形成された複数個の熱交換素子３とからなる。４は間隙であり、熱交換素子３，３間に形成され、熱交換対象の流体の流路の一部となる。
【０００３】
上記熱交換媒体１は、例えばプーリ５，５間に巻架されて、例えば高温流体流路６と、低温流体流路７との間を回動することにより、熱交換素子３を介して流体間の熱交換を行うのである。なお上記両流路６，７の設置個所は任意に選定することができる。
【０００４】
図２は図１における熱交換媒体１の要部を示す斜視図であり、同一部分は図１と同一の参照符号で示す。このような熱交換媒体１を製造する場合において、支持体２の表面に板状若しくは棒状の熱交換素子３を直接固着することも考えられるが、薄肉の支持体２上に比較的微小寸法の多数個の熱交換素子３を、しかも均一な間隙４を介して固着する作業は極めて煩雑であり、製作コストが嵩むと共に、寸法精度が低いという問題点がある。また上記熱交換素子３を接着剤のみによって支持体２に固着した場合には、固着後の接着剤の清掃作業を必然的に伴うのみならず、固着強度に対する信頼性も低いという問題点がある。
【０００５】
上記問題点を解消するために、次のような手段が採用されている。すなわち、まず例えば厚さ５ｍｍのステンレス鋼からなる板状の支持体素材と、例えば厚さ５ｍｍの銅板である熱交換素子素材とを接着剤を介して接着した後、高温等方向加圧若しくは高温静水圧加圧（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）によって両者を一体に固着する。この場合、支持体素材を当初から薄肉状とすることは、熱交換素子素材との熱膨張係数が相違するため、熱応力によって支持体素材が破損するため不可能である。
【０００６】
次に支持体素材の厚さを徐々に縮小させる加工を行い、必要に応じて熱交換素子素材にも間隙４（図２参照）を形成する溝入れ加工を行い、図２に示すような熱交換媒体１を形成するのである。この場合熱交換媒体１の長さ寸法は、例えば１ｍ程度に限定されるため、図１に示すような所定寸法のベルト状に形成するためには、複数本を接続することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の熱交換媒体の製造方法においては、板状の支持体素材から例えば厚さ寸法０．５ｍｍの薄肉帯状の支持体２に形成するための加工が極めて煩雑であり、時間と工数を要するため製作コストが高騰するという問題点がある。なお熱交換媒体１を構成する支持体２と熱交換素子３とは材質が異なるのみならず、熱膨張係数が相違するため支持体素材と熱交換素子素材とを一体に固着する高温静水圧加圧時における内部応力が存在する。従ってこの内部応力を分散放出するために、単位時間当たりの切削量が僅少にならざるを得ず、前記の加工の煩雑さを更に増大させている。
【０００８】
また従来の製造方法においては、高温静水圧加圧装置の能力若しくは容量との関連で、熱交換媒体１の単位長さの長手方向の寸法が制限される。このため図１に示すような所定の長さ寸法の回動可能の熱交換媒体１を作製するには、単位長さのものを複数個接合する必要があり、余剰の接合作業が必要となる。しかもこの接合は薄肉帯状の支持体２，２間で行われるため極めて煩雑であると共に、接合強度の確保が困難であり、寸法精度、信頼性および耐久性が不充分であるという問題点がある。
【０００９】
本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、製作が容易であると共に、寸法精度、信頼性および耐久性が優れた熱交換媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、薄肉帯状かつ無端回動可能に形成された支持体の外表面に、良熱伝導材料により板状若しくは棒状に形成された複数個の熱交換素子を、間隙を介して櫛歯状に固着してなる熱交換媒体の製造方法において、
支持体の幅寸法より大なる軸方向長さ寸法に形成された円筒状成形型の外周面に、円周方向無端状に形成された支持体を離型剤を介して被着し、この支持体の外周面にリング状に形成された熱交換素子素材を接着剤を介して嵌着し、高温静水圧加圧により前記支持体と熱交換素子素材とを一体に固着した後、熱交換素子素材にその軸線と平行な溝を円周方向等間隔に刻設して複数個の熱交換素子を形成し、熱交換素子と支持体とからなる熱交換媒体を成形型から軸線方向に離型する、という技術的手段を採用した。
【００１１】
本発明において、成形型の中心部に少なくとも１個の冷却孔を設け、熱交換媒体の離型時に前記冷却孔に冷媒を介在させることにより成形型を冷却することが好ましい。
【００１２】
また上記の発明において、熱交換媒体の離型時に支持体を加熱してもよい。
【００１３】
【作用】
上記の構成により、寸法精度、信頼性および耐久性の優れた無端回動可能の熱交換媒体を容易に製造することができる。
【００１４】
【実施例】
図３は本発明の実施例における製造工程を示す説明図であり、（ａ）〜（ｃ）は夫々の工程を示し、添字「１」は夫々平面、添字「２」は夫々一部断面正面若しくは正面を示している。図３において１０は成形型であり、例えば工具鋼により中空円筒状に形成する。１１は成形型１０の中心部に設けられた冷却孔である。１２は支持体であり、例えばステンレス鋼による薄肉帯材（例えば厚さ寸法０．５ｍｍ）を例えば溶接接合により円周方向無端状に接合して形成され、離型剤（図示せず）を介して成形型１０の外周面に被着させる（工程（ａ））。
【００１５】
成形型１０の軸方向長さ寸法は、支持体１２の幅寸法より若干大に形成される。１３は熱交換素子素材であり、例えば銅のような良熱伝導材料により、例えば厚さ寸法５ｍｍ、軸方向長さ寸法が支持体１２の幅寸法と同一若しくはそれより若干小であるリング状に形成され、接着剤（図示せず）を介して支持体１２の外周面に嵌着される（工程（ｂ））。
【００１６】
次に上記のように支持体１２および熱交換素子素材１３を外周に被着させた成形型１０を、ＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）と称される高温等方向加圧、高温ガス圧加圧若しくは高温静水圧加圧の手段により、支持体１２と熱交換素子素材１３とを緊密かつ強固一体に固着する。加熱温度、加圧圧力、加圧時間等は、加圧媒体ならびに支持体１２および熱交換素子素材１３を構成する材料等を勘案して適宜に選定する。
【００１７】
次に図４および図５は各々本発明の実施例における加工工程を示す平面図および一部断面正面図であり、同一部分は前記図３と同一の参照符号で示す。図４および図５において、１４は離型剤であり、成形型１０と支持体１２との間に設けられ、両者の固着を防止するためのものである。一方接着剤１５は支持体１２と熱交換素子素材１３との固着一体化のために設けられるものである。
【００１８】
次に１６はカッターであり、支持軸１７を介して回転可能かつ熱交換素子素材１３の軸線方向に移動可能に設けられている。なおカッター１６の幅寸法は、前記図１および図２に示す間隙４の幅寸法と対応して選定される。また一体に形成された成形型１０、支持体１２および熱交換素子素材１３は、例えば割出台（図示せず）に取り付けられ、等角度宛に回転、停止可能に設定される。
【００１９】
上記の構成により、カッター１６を介して熱交換素子素材１３に所定の円周方向間隔で間隙４（図１および図２参照）を刻設して、熱交換素子３を形成するのである。この場合、熱交換素子素材１３および支持体１２には、前記ＨＩＰ処理に伴う内部応力が残留しているので、カッター１６による切削加工は、熱交換素子素材１３の全周に亘って徐々に行い（例えば切込深さおよび／または送りを小にする等）、前記内部応力の分散、放出を行うようにする。
【００２０】
上記の加工が終了後、成形型１０から完成した熱交換媒体を離型するのであるが、図４および図５に示すように支持体１２が成形型１０の外周面に密着しているので、このままの状態では離型できない。そこで成形型１０の中心部に設けられた冷却孔１１に、気体若しくは液体からなる冷媒を介在若しくは流通させ、成形型１０のみを冷却することが好ましい。また支持体１２を外方から加熱媒体によって加熱してもよく、更に成形型１０の冷却とを併用してもよい。このようにすれば、成形型１０の外径寸法と支持体１２の内径寸法とが、熱的に収縮および膨張するため、成形型１０からの熱交換媒体の軸線方向の離型が容易になる。
【００２１】
本実施例においては、熱交換素子素材１３に、例えばメタルソーのようなカッター１６により、半径方向の幅寸法が同一の間隙若しくは溝を切削加工する例について記述したが、これに限らず、例えば外周面と側面に切刃を有する薄刃の側フライスによって切削加工してもよく、またこの側フライスに僅かなテーパを形成してもよい。また上記切削加工に代えて放電加工によってもよいことは勿論である。更に成形型１０に設ける冷却孔１１は１個に限らず複数個としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上記述のような構成および作用であるから、下記のような効果を奏し得る。
【００２３】
（１）支持体の切削加工が不要であるため、加工が極めて容易であると共に、素材の状態において端部を確実かつ強固に接合することができ、熱交換媒体としての信頼性および耐久性を向上させ得る。
【００２４】
（２）熱交換媒体素材として無端リング状に形成したものを使用し、これを円周方向に割り出して加工するため、寸法精度を向上できる。
（３）成形型の外周に熱交換素子素材を固着した状態で加工することができるため、熱交換素子素材の保持が容易であると共に、保持に際して非所望な外力を作用させることなく、熱交換素子素材の内部応力の局部的集中を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象である熱交換媒体を構成部材とする蓄熱式熱交換装置の例を示す構成説明図である。
【図２】図１における熱交換媒体１の要部を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例における製造工程を示す説明図であり、（ａ）〜（ｃ）は夫々の工程を示し、添字「１」は夫々平面、添字「２」は夫々一部断面正面若しくは正面を示す。
【図４】本発明の実施例における加工工程を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例における加工工程を示す一部断面正面図である。
【符号の説明】
１  熱交換媒体
１０  成形型
２，１２  支持体
１３  熱交換素子素材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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