特許 7386122 熱交換器に使用されるシートの積層構造体、およびシートの積層構造体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-15

(45)【発行日】2023-11-24

(54)【発明の名称】熱交換器に使用されるシートの積層構造体、およびシートの積層構造体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 25/08 20060101AFI20231116BHJP

   B32B 3/28 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

F28F25/08 A

B32B3/28 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020079649

(22)【出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2021173498

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2022-11-02

(73)【特許権者】

【識別番号】503164502

【氏名又は名称】荏原冷熱システム株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(72)【発明者】

【氏名】北村 正史

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５３－０８４７４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－００６９９１９（ＫＲ，Ａ）

【文献】実公昭４７－０２５０６８（ＪＰ，Ｙ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ２５／０８

Ｂ０１Ｊ １９／３０ － １９／３２

Ｂ３２Ｂ １／００ － ４３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器に使用されるシートの積層構造体であって、
交互に重ね合わされた複数の第１シートおよび複数の第２シートを備え、
各第１シートは、同じ方向に突出する複数の第１突起および複数の第３突起を有し、
各第２シートは、同じ方向に突出する複数の第２突起および複数の第４突起を有し、
前記複数の第１突起および前記複数の第２突起は、反転して反対方向に突出可能な可撓性を有しており、
前記複数の第３突起は、前記複数の第２突起の裏側にそれぞれ接合されており、
前記複数の第４突起は、前記複数の第１突起の裏側にそれぞれ接合されている、シートの積層構造体。

【請求項2】

各第１シートは、前記複数の第１突起の周囲をそれぞれ延びる複数の第１補強部を有し、
各第２シートは、前記複数の第２突起の周囲をそれぞれ延びる複数の第２補強部を有している、請求項１に記載のシートの積層構造体。

【請求項3】

前記複数の第１補強部および前記複数の第２補強部は、それぞれ折り返し部から構成されている、請求項２に記載のシートの積層構造体。

【請求項4】

各第１シートは、各第１突起と各第１補強部との間に設けられた複数の第１ヒンジ部を有し、
各第２シートは、各第２突起と各第２補強部との間に設けられた複数の第２ヒンジ部を有し、
前記複数の第１ヒンジ部および前記複数の第２ヒンジ部の厚さは、それぞれ、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起の厚さよりも小さい、請求項２または３に記載のシートの積層構造体。

【請求項5】

前記複数の第１突起の高さは、前記複数の第３突起の高さよりも小さく、
前記複数の第２突起の高さは、前記複数の第４突起の高さよりも小さい、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシートの積層構造体。

【請求項6】

前記第１シートと前記第２シートとの間隔は、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起を反対方向に突出させたときの前記第１シートと前記第２シートとの間隔の１／１０～１／２である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシートの積層構造体。

【請求項7】

前記第１突起および前記第２突起は、円錐台の形状を有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシートの積層構造体。

【請求項8】

熱交換器に使用されるシートの積層構造体を製造する方法であって、
同じ方向に突出する複数の第１突起および複数の第３突起をそれぞれ有する複数の第１シートを製造し、
同じ方向に突出する複数の第２突起および複数の第４突起をそれぞれ有する複数の第２シートを製造し、
前記複数の第３突起および前記複数の第４突起に接着剤を塗布し、
前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートを交互に配列しながら、前記複数の第３突起を、前記複数の第２突起の裏側にそれぞれ接合し、前記複数の第４突起を、前記複数の第１突起の裏側にそれぞれ接合し、
前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートを互いに引き伸ばして、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起を反転させて反対方向に突出させる、方法。

【請求項9】

前記第１シートと前記第２シートとの間隔は、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起を反対方向に突出させたときの前記第１シートと前記第２シートとの間隔の１／１０～１／２である、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートの製造から、前記複数の第３突起の前記複数の第２突起の裏側への接合、および前記複数の第４突起の前記複数の第１突起の裏側への接合までの工程を工場内で実施して、初期状態の積層構造体を作成し、
前記初期状態の積層構造体を前記熱交換器が設置された現場へ輸送した後に、前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートを互いに引き伸ばして、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起を反転させて反対方向に突出させる、請求項８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却塔などの熱交換器に使用されるシートの積層構造体に関し、特に、気体と液体とを接触させることにより、該液体を冷却させるためのシートの積層構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

冷凍機またはコンプレッサなどの設備の冷却液として、水が多用されている。例えば、冷凍機の冷媒蒸気を凝縮させるための冷却液として、一般的に、水が使用される。水は冷媒蒸気の熱を奪うので、水の温度は上昇する。そこで、水を冷却するために、水は熱交換器である冷却塔に送られる。冷却塔は、例えば、空気を冷却塔の内部に取り込むためのファンと、ファンにより取り込まれた空気を水と接触させるためのシートの積層構造体と、を有している。水は複数のシートの表面上を流下し、その際に、ファンにより取り込まれた空気と接触する。水が空気と接触することにより、両者の間で熱交換が行われ、さらに、水の一部が気化することにより水が冷却される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１２０９１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

通常、シートの積層構造体は工場で製作され、その後に冷却塔まで輸送される。しかしながら、特許文献１に開示されるように、シート間には水を流すための隙間があるため、積層構造体の全体は大きなものとなる。このため、シートの積層構造体を工場から現場まで輸送する効率が悪い。複数のシートを現場に運んで、現場にて積層構造体を組み立てることも考えられるが、通常、冷却塔は外に配置されているため、強風が吹いている場合などには作業性が悪い。さらに、複数のシートから積層構造体を組み立てる際には、隣接するシートが有機溶剤を用いて溶着される。しかしながら、有機溶剤は、一般に、可燃性および臭気性を有しているため、積層構造体の組立場所には制限があることが多い。

【0005】

そこで、本発明は、熱交換器に使用される複数のシートの間隔を輸送時には小さくして輸送効率を向上させ、熱交換器に組み込むときには、複数のシートの間隔を広げることができるシートの積層構造体を提供する。また、本発明は、そのようなシートの積層構造体を製造する方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一態様では、熱交換器に使用されるシートの積層構造体であって、交互に重ね合わされた複数の第１シートおよび複数の第２シートを備え、各第１シートは、同じ方向に突出する複数の第１突起および複数の第３突起を有し、各第２シートは、同じ方向に突出する複数の第２突起および複数の第４突起を有し、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起は、反転して反対方向に突出可能な可撓性を有しており、前記複数の第３突起は、前記複数の第２突起の裏側にそれぞれ接合されており、前記複数の第４突起は、前記複数の第１突起の裏側にそれぞれ接合されている、シートの積層構造体が提供される。

【0007】

一態様では、各第１シートは、前記複数の第１突起の周囲をそれぞれ延びる複数の第１補強部を有し、各第２シートは、前記複数の第２突起の周囲をそれぞれ延びる複数の第２補強部を有している。
一態様では、前記複数の第１補強部および前記複数の第２補強部は、それぞれ折り返し部から構成されている。
一態様では、各第１シートは、各第１突起と各第１補強部との間に設けられた複数の第１ヒンジ部を有し、各第２シートは、各第２突起と各第２補強部との間に設けられた複数の第２ヒンジ部を有し、前記複数の第１ヒンジ部および前記複数の第２ヒンジ部の厚さは、それぞれ、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起の厚さよりも小さい。

【0008】

一態様では、前記複数の第１突起の高さは、前記複数の第３突起の高さよりも小さく、前記複数の第２突起の高さは、前記複数の第４突起の高さよりも小さい。
一態様では、前記第１シートと前記第２シートとの間隔は、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起を反対方向に突出させたときの前記第１シートと前記第２シートとの間隔の１／１０～１／２である。
一態様では、前記第１突起および前記第２突起は、円錐台の形状を有する。

【0009】

一態様では、熱交換器に使用されるシートの積層構造体を製造する方法であって、同じ方向に突出する複数の第１突起および複数の第３突起をそれぞれ有する複数の第１シートを製造し、同じ方向に突出する複数の第２突起および複数の第４突起をそれぞれ有する複数の第２シートを製造し、前記複数の第３突起および前記複数の第４突起に接着剤を塗布し、前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートを交互に配列しながら、前記複数の第３突起を、前記複数の第２突起の裏側にそれぞれ接合し、前記複数の第４突起を、前記複数の第１突起の裏側にそれぞれ接合し、前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートを互いに引き伸ばして、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起を反転させて反対方向に突出させる、方法が提供される。

【0010】

一態様では、前記第１シートと前記第２シートとの間隔は、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起を反対方向に突出させたときの前記第１シートと前記第２シートとの間隔の１／１０～１／２である。

【0011】

一態様では、前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートの製造から、前記複数の第３突起の前記複数の第２突起の裏側への接合、および前記複数の第４突起の前記複数の第１突起の裏側への接合までの工程を工場内で実施して、初期状態の積層構造体を作成し、前記初期状態の積層構造体を前記熱交換器が設置された現場へ輸送した後に、前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートを互いに引き伸ばして、前記複数の第１突起および前記複数の第２突起を反転させて反対方向に突出させる。
一態様では、前記複数の第１シートおよび前記複数の第２シートは、共通の金型を用いて製造される。

【発明の効果】

【0012】

第１シートの第３突起は、第２シートの第２突起の裏側に接合され、第２シートの第４突起は、第１シートの第１突起の裏側にそれぞれ接合されているので、第１シートと第２シートとの間隔を小さくすることができる。したがって、複数の第１シートおよび複数の第２シートを備えた積層構造体の全体をコンパクトにでき、輸送効率が向上する。積層構造体を冷却塔などの熱交換器に組み込むときは、第１突起および第２突起を、反対方向に突出するまで反転させる。結果として、第１シートと第２シートとの間隔が広がり、シートの積層構造体を通過する気体に過度の圧力損失を生じさせずに、液体と気体とが十分に熱交換可能な流路を第１シートと第２シートとの間に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、一実施形態に係るシートの積層構造体が組み込まれた熱交換器の一例を示す模式図である。

【図2】図２は、従来のシートの積層構造体の一例を模式的に示す側面図である。

【図3】図３は、図２に示す２種類のシートのそれぞれを模式的に示す斜視図である。

【図4】図４（ａ）は、一実施形態に係る積層構造体を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す積層構造体が拡大された状態を模式的に示す側面図である。

【図5】図５は、共通の金型を用いて第１シートおよび第２シートを製造する方法の一例を説明するための模式図である。

【図6】図６（ａ）は、第１シートに形成された低い方の突起と、該低い方の突起の周辺部の構成の一例を拡大して示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す突起と、その周辺部の部分断面図である。

【図7】図７（ａ）は、図６（ｂ）に示す突起の周辺部の構成の変形例を示す断面図であり、図７（ｂ）は、図６（ｂ）に示す突起の周辺部の構成の他の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係るシートの積層構造体が組み込まれた熱交換器の一例を示す模式図である。図１に示す熱交換器は、水（液体）と空気（気体）との間で熱交換を行うことで水を冷却する冷却塔である。以下の説明では、冷却塔が熱交換器の一例として説明される。しかしながら、後述するシートの積層構造体は、冷却塔とは異なる熱交換器に使用されてもよい。

【0015】

図１に示す冷却塔は、冷却塔本体（熱交換器本体）１と、冷却塔本体１の内部に配置された気液接触部２と、冷却塔本体１の上部に取り付けられたファン装置３と、を備える。ファン装置３は、ファンケーシング１８内に配置されたファン１５と、該ファン１５を回転させるモータ１７とを備える。ファン１５をモータ１７によって回転させると、冷却塔本体１の側面に設けられたルーバ２０を通って、冷却塔の外部の空気が冷却塔本体１に取り込まれる。冷却塔本体１に取り込まれた空気は、気液接触部２およびファンケーシング１８を通って冷却塔の外部に排出される。

【0016】

図１に示す冷却塔は、気液接触部２に散布される水が供給される分配槽８をさらに有している。分配槽８は、気液接触部２の上方に設けられており、図示しない水の供給ラインが分配槽８に接続される。分配槽８には、例えば、冷凍機またはコンプレッサなどの設備の冷却液として用いられることで昇温した水が供給される。分配槽８から気液接触部２に散布された水は、該気液接触部２を略鉛直方向に流れ、その際に、空気と接触することで冷却される。具体的には、気液接触部２を流れる水は、ファン１５によって冷却塔本体１に取り込まれた空気と接触し、該空気と熱交換を行うことで冷却される。さらに、気液接触部２を流れる水が空気と接触すると、水の一部が気化する。そのため、気化熱が水から奪われて、水がさらに冷却される。

【0017】

冷却塔本体１は、その下部に形成された水槽（回収槽）４を備えており、気液接触部２を流下する間に冷却された水は水槽４に貯められる。水槽４の下端には、排出管６が連結されており、水槽４に貯留された水は、排出管６を介して冷却塔本体１から排出される。排出管６は、図示しない回収ラインに連結されており、排出管６から回収ラインに流入した水は、再び、冷凍機または圧縮機などの設備の冷却水として用いられる。

【0018】

気液接触部２には、複数のシートが所定の間隔を開けて置かれた積層構造体が配置されている。図２は、従来のシートの積層構造体の一例を模式的に示す側面図であり、図３は、図２に示す２種類のシートのそれぞれを模式的に示す斜視図である。

【0019】

図２に示すように、従来の積層構造体３００は、２種類のシート３１，４１を交互に重なり合わせることで形成される。以下では、シート３１を「第１シート３１」と称し、シート４１を「第２シート４１」と称する。第１シート３１は、平板状の第１シート本体３３と、第１シート本体３３から同じ方向に突出し、互いに高さの異なる複数の突起３５，３６と、を有している。同様に、第２シート４１は、平板状の第２シート本体４３と、第２シート本体４３から同じ方向に突出し、互いに高さの異なる複数の突起４５，４６と、を有している。

【0020】

図３に示すように、２つのシート３１，４１間で、高い方の突起３５，４５の高さＨ１と、低い方の突起３６，４６の高さＨ２は同じであるが、高い方の突起３５，４５と低い方の突起３６，４６の位置が異なる。すなわち、図２および図３に示すように、第１シートの高い方の突起３５に対応する位置に、第２シート４１の低い方の突起４６があり、第１シートの低い方の突起３６に対応する位置に、第２シート４１の高い方の突起４５がある。このような２種類のシート３１，４１を交互に重ね合わせることで、図２に示す積層構造体３００が構成される。

【0021】

分配槽８（図１参照）から気液接触部２に配置された積層構造体３００に散布された水は、これらのシート３１，４１の表面上を下方に流れながら、冷却塔本体１に取り込まれた空気に接触することで冷却される。第１シート３１の２種類の突起３５，３６および第２シート４１の２種類の突起４５，４６は、これらシート３１，４１の間を流れる液体と気体とが十分に熱交換可能な間隔を形成するために設けられる。これら突起３５，３６，４５，４６は、シート３１，４１の間を通過する水と空気の抵抗となるので、できるだけ小さいことが好ましい。さらに、同様の観点から、突起３５，３６，４５，４６の数もできるだけ少ないことが好ましい。

【0022】

また、高さの異なる突起３５，４６と、突起３６，４５とが交互に接触されるので、シート３１，４１間の位置決めが達成される。シート３１，４１間の間隔を所望の大きさに設定するために、高い方の突起３５，４５の高さＨ１と、低い方の突起３６，４６の高さＨ２が設定される。具体的には、第１シート３１の第１シート本体３３と、第２シート４１の第２シート本体４３との間の間隔Ｄ（図２参照）は、高い方の突起３５，４５の高さＨ１から低い方の突起３６，４６の高さＨ２を減算することで決定される。したがって、シート３１，４１間の間隔（第１シート本体３３と第２シート本体４３との間の距離）Ｄが所望の大きさになるように、高い方の突起３５，４５の高さＨ１および／または低い方の突起３６，４６の高さＨ２が設定される。

【0023】

従来は、工場で、図３に示す第１シート３１と第２シート４１とを交互に接合して積層構造体３００を組み立てて、冷却塔が設置される現場まで輸送していた。この場合、積層構造体３００の全体は大きなものとなるため、積層構造体３００を工場から現場まで輸送する効率が悪い。例えば、冷却塔の気液接触部２（図１参照）に多数の積層構造体３００を配置する場合には、積層構造体３００の輸送コストが嵩んでしまう。図３に示す第１シート３１と第２シート４１とを現場に搬送して、該現場で積層構造体３００を組み立てる場合は、通常、冷却塔は外に配置されているため、強風が吹いている場合などには作業性が悪い。さらに、複数のシート３１，４１から積層構造体３００を組み立てる際には、隣接するシート３１，４１が有機溶剤を用いて溶着される。しかしながら、有機溶剤は、一般に、可燃性および臭気性を有しているため、積層構造体３００の組立場所には制限があることが多い。

【0024】

そこで、本実施形態では、シートの積層構造体は、以下に説明する構成を有する。図４（ａ）は、一実施形態に係る積層構造体を模式的に示す側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す積層構造体が拡大された状態を模式的に示す側面図である。図４（ａ）は、冷却塔が設置された現場へ輸送される前の積層構造体３０を示しており、図４（ａ）に示す積層構造体３０の状態を、以下では、「初期状態」と称する。図４（ｂ）は、冷却塔が設置された現場に輸送された後で、隣接するシート３１，４１間の間隔が広げられた積層構造体３０を示しており、図４（ｂ）に示す積層構造体３０の状態を、以下では、「拡大状態」と称する。特に説明しない本実施形態の構成は、図２および図３を参照して説明された従来の積層構造体３００と同様であるため、その重複する説明を省略する。

【0025】

図４（ａ）に示す積層構造体３０も、２種類のシート３１，４１を交互に重なり合わせることで構成される。図４（ａ）に示すシート３１，４１は、低い方の突起３６，４６が反転して反対方向に突出可能な可撓性を有している以外は、図３に示すシート３１，４１と同一の構成を有する。すなわち、第１シート３１は、平板状の第１シート本体３３と、第１シート本体３３から同じ方向に突出し、互いに高さの異なる複数の突起３５，３６を有しており、第２シート４１は、平板状の第２シート本体４３と、第２シート本体４３から同じ方向に突出し、互いに高さの異なる複数の突起４５，４６を有している。

【0026】

隣接するシート３１，４１間では、第１シート３１の高い方の突起３５は、第２シート４１の低い方の突起４６の裏側に接合されている。より具体的には、第１シート３１の突起３５の頂部の上面は、第２シート４１の突起４６の頂部の下面に接合されている。さらに、第２シート４１の高い方の突起４５は、第１シート３１の低い方の突起３６の裏側に接合されている。より具体的には、第２シート４１の突起４５の頂部の上面は、第１シート３１の突起３６の頂部の下面に接合されている。突起３５，４５の頂部の上面は、例えば、突起３６，４６の頂部の下面に接着剤によって接合される。

【0027】

本実施形態では、突起３５，３６，４５，４６は、それぞれ、円錐台形状を有する（図３参照）。したがって、突起３５，３６，４５，４６の頂部の上面は円形状を有する。高い方の突起３５，４５の頂部の上面の直径は、低い方の突起３６，４６の頂部の下面の直径以下である。すなわち、高い方の突起３５，４５の頂部の上面の面積は、低い方の突起３６，４６の頂部の下面の面積以下である。一実施形態では、突起３５，３６，４５，４６は、多角形状の頂部を有する角錐台形状を有していてもよい。この場合でも、高い方の突起３５，４５の頂部の上面の面積は、低い方の突起３６，４６の頂部の下面の面積以下である。

【0028】

図４（ａ）に示す初期状態の積層構造体３０を、両矢印Ａの方向に引っ張ると、第１シート３１の突起３６と第２シート４１の突起４６とが反転して反対方向に突出し、隣接するシート３１，４１間の間隔が拡大する。すなわち、積層構造体３０を、両矢印Ａの方向に引っ張ることで、積層構造体３０が図４（ａ）に示す初期状態から図４（ｂ）に示す拡大状態に変形する。その結果、図４（ａ）に示す両矢印Ａの方向における積層構造体３０の幅が拡大する。積層構造体３０の各シート３１，４１に形成された突起３６，４６は、図４（ａ）に示す初期状態から図４（ｂ）に示す拡大状態に変形するのに十分な可撓性を有している。

【0029】

このような可撓性を突起３６，４６に与えるために、第１シート３１および第２シート４１は、例えば、比較的柔らかい樹脂から形成される。このような樹脂の例としては、ポリ塩化ビニル、シリコン樹脂などが挙げられる。

【0030】

第１シート３１および第２シート４１の厚みも、突起３６，４６の可撓性に影響を与える。すなわち、シート３１，４１の厚みを小さくすればするほど、突起３６，４６の可撓性が増加する。しかしながら、シート３１，４１の厚みを小さくしすぎると、積層構造体３０の全体の強度が低下して、拡大状態に至った積層構造体３０が変形しやすくなる。したがって、積層構造体３０に要求される強度を維持できる範囲で、シート３１，４１の厚みを小さくするのが好ましい。シート３１，４１の厚みを小さくすることで、積層構造体３０の重量が低下する。その結果、積層構造体３０の輸送がさらに容易になるとともに、気液接触部２（図１参照）に積層構造体３０を組み込む際の作業性が向上する。ポリ塩化ビニル製のシート３１，４１の厚みは、例えば、０．３ｍｍに設定される。

【0031】

次に、積層構造体３０の製造方法の一例について説明する。最初に、複数の第１シート３１および複数の第２シート４１がそれぞれ形成される。第１シート３１および第２シート４１は、型成形、加圧成形、および真空成形などの公知の製造方法によって形成することができる。このような公知の製造方法によって、第１シート本体３３と、該第１シート本体３３上に同じ方向に突出する複数の突起３５，３６とが一体に形成された第１シート３１、および第２シート本体４３と、該第２シート本体４３上に同じ方向に突出する複数の突起４５，４６が一体に形成された第２シート４１を容易に製造することができる。

【0032】

第１シート３１および第２シート４１を、それぞれ別の金型を用いて製造してもよいし、共通の金型を用いて製造してもよい。金型は、一般に、高価であり、第１シート３１および第２シート４１の製造に共通の金型を使用することで、積層構造体３０の製造コストを低減することができる。

【0033】

図５は、共通の金型を用いて第１シートおよび第２シートを製造する方法の一例を説明するための模式図である。図５には、第１シート３１および第２シート４１で共通の金型で作成されたシート５０が描かれている。図５に示すシート５０は、平板状のシート本体５３と、シート本体５３から同じ方向に突出し、互いに高さの異なる複数の突起５５，５６と、を有している。突起５５，５６は交互に配列されている。図５に示すシート５０では、シート本体５３のコーナーＣＡに隣接する突起が低い方の突起５６であり、シート本体５３の一辺に沿った、コーナーＣＡの反対側のコーナーＣＢに隣接する突起が高い方の突起５５である。

【0034】

図５に示す切断線ＣＬ１で平板状のシート本体５３を切断することにより、図３に示す第１シート３１が形成される。この場合、シート５０の高い方の突起５５は、図３に示す第１シート３１の高い方の突起３５に対応し、シート５０の低い方の突起５６は、図３に示す第１シート３１の低い方の突起３６に対応する。

【0035】

図５に示す切断線ＣＬ２で平板状のシート本体５３を切断することにより、図３に示す第２シート４１が形成される。この場合、シート５０の高い方の突起５５は、図３に示す第２シート４１の高い方の突起４５に対応し、シート５０の低い方の突起５６は、図３に示す第２シート４１の低い方の突起４６に対応する。

【0036】

図５に示すシート５０では、切断線ＣＬ１またはＣＬ２でシート本体５３を切断しなくても、シート本体５３が正方形であれば、シート本体５３を９０度回転させることで、第１シート３１と第２シート４１とを使い分けることができる。より具体的には、図５に示すシート５０が第１シート３１に対応し、図５に示すシート５０を９０度回転させると、回転後のシート５０を第２シート４１として用いることができる。このように、共通の金型を用いて第１シート３１および第２シート４１を製造することにより、積層構造体３０の製造コストを低減することができる。

【0037】

次に、第１シート３１の突起３５の頂部の上面と、第２シート４１の突起４５の頂部の上面とに、接着剤を塗布する。さらに、第１シート３１および第２シート４１を交互に配列しながら、第１シート３１の突起３５の頂部の上面を第２シート４１の突起４６の頂部の下面に接合し、同時に、第２シート４１の突起４５の頂部の上面を第１シート３１の突起３６の頂部の下面に接合する。このようにして、同じ方向に突出する突起３５，３６をそれぞれ有する複数の第１シート３１と、同じ方向に突出する突起４５，４６をそれぞれ有する複数の第２シート４１が交互に配列された積層構造体３０が形成される（図４（ａ）参照）。

【0038】

図４（ａ）に示す初期状態の積層構造体３０は、例えば、工場内で製造される。すなわち、工場内で、複数の第１シート３１および複数の第２シート４１を製造し、各第１シート３１の複数の突起３５を、各第２シート４１の複数の突起４６の裏側へ接合するとともに、各第１シートの複数の突起３６を、各第２シート４１の複数の突起４５の裏側へ接合する。図４（ａ）に示す初期状態の積層構造体３０が、冷却塔（熱交換器）が配置された現場に輸送される。

【0039】

図４（ａ）に示す積層構造体３０によれば、同じ方向に突出する第１シート３１の突起３５と、第２シート４１の突起４６とが接合され、かつ同じ方向に突出する第２シート４１の突起４５と、第１シート３１の突起３６とが接合されている。したがって、第１シート３１と第２シート４１との間の間隔を小さくすることができるので、複数の第１シート３１および複数の第２シート４１を備えた積層構造体３０の全体をコンパクトにでき、輸送効率が向上する。

【0040】

第１シート３１の突起３５，３６の高さの差、および第２シート４１の突起４５，４６の高さの差によって、隣接する第１シート３１と第２シート４１との間に隙間が形成される。したがって、隣接する第１シート３１と第２シート４１とが密着することが防止される。

【0041】

積層構造体３０を冷却塔（熱交換器）に組み込むときは、第１シート３１と第２シート４１との間に形成された隙間に工具を挿入して、第１シート３１と第２シート４１とを互いに引き伸ばし、第１シート３１の突起３６と第２シート４１の突起４６とが反対方向に突出するまで反転させる（図４（ｂ）参照）。この作業により、第１シート３１と第２シート４１との間の間隔が広がり、その結果、積層構造体３０を通過する空気に過度の圧力損失を生じさせずに、水と空気とが十分に熱交換可能な流路が第１シート３１と第２シート４１との間に形成される。

【0042】

初期状態の積層構造体３０を、拡大状態の積層構造体３０に変形させるためのこの作業は、初期状態の積層構造体３０を冷却塔が設置された現場へ輸送した後に行われる。すなわち、冷却塔が設置された現場で、複数の第１シート３１および複数の第２シート４１を互いに引き伸ばして、各第１シート３１の複数の突起３６、および各第２シート４１の複数の突起４６を反転させて反対方向に突出させる。

【0043】

図４（ａ）に示す初期状態の第１シート３１と第２シート４１との間の間隔Ｄ１は、図４（ｂ）に示す拡大状態の第１シート３１と第２シート４１との間の間隔Ｄ２の１／１０～１／２の範囲にあるのが好ましい。突起３５，４５の高さＨ１（図３参照）、および／または突起３６，４６の高さＨ２（図３参照）を変更することで、間隔Ｄ２に対する間隔Ｄ１の比ｔ（＝Ｄ１／Ｄ２）を調整することができる。なお、初期状態の第１シート３１と第２シート４１との間の間隔Ｄ１は、突起３５，４５の高さＨ１から突起３６，４６の高さＨ２を減算することで得られる（Ｄ１＝Ｈ１－Ｈ２）。これに対し、拡大状態の第１シート３１と第２シート４１との間の間隔Ｄ２は、突起３５，４５の高さＨ１に突起３６，４６の高さＨ２を加算することで得られる（Ｄ２＝Ｈ１＋Ｈ２）。

【0044】

一般的な冷却塔において、シートの積層構造体の隣接するシート間の距離は、積層構造体を通過する気体に大きな圧力損失が生じるのを抑制しつつ、液体と気体とが十分に熱交換可能な流路を形成するために２０ｍｍ程度に設定される。すなわち、第１シート３１と第２シート４１との間の間隔Ｄ２は、２０ｍｍ程度に設定されるのが好ましい。これに対し、積層構造体３０の輸送効率の観点からは、初期状態における第１シート３１と第２シート４１との間の間隔Ｄ１はできる限り小さく設定されることが好ましい。しかしながら、間隔Ｄ１を小さくしすぎると、積層構造体３０を初期状態から拡大状態まで広げるときの作業性が低下するとともに、突起３６，４６の反転が困難になる。そのため、間隔Ｄ２に対する間隔Ｄ１の比の下限は、好ましくは、１／１０である。

【0045】

一方で、積層構造体３０を初期状態から拡大状態まで広げるときの作業性、および突起３６，４６の反転の容易性の観点からは、初期状態における第１シート３１と第２シート４１との間の間隔Ｄ１はできる限り大きく設定されることが好ましい。しかしながら、間隔Ｄ１が大きくなるにつれて、輸送効率が低下する。したがって、間隔Ｄ２に対する間隔Ｄ１の比の上限は、好ましくは、１／２である。

【0046】

図６（ａ）は、第１シート３１に形成された低い方の突起３６と、該低い方の突起３６の周辺部の構成の一例を拡大して示す斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す突起３６と、その周辺部の部分断面図である。

【0047】

図６（ａ）および図６（ｂ）に示す突起３６は、頂部３６ａと、頂部３６ａから第１シート本体３３に向かって斜めに延びる可撓部３６ｂと、を備える。頂部３６ａの上面は、第１シート３１の低い方の突起３６を第２シート４１の高い方の突起４５の裏側に接合する接着面として機能する。すなわち、頂部３６ａは突起３６の接着部である。積層構造体３０を初期状態から拡大状態に広げると、可撓部３６ｂが第１シート本体３３に対して反転する。すなわち、可撓部３６ｂは突起３６の反転部である。第１シート本体３３と平行な断面における可撓部３６ｂの直径は、頂部３６ａから第１シート本体３３に向かって徐々に大きくなる。

【0048】

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、シート３１は、突起３６の周囲を延びる第１補強部３７を有していてもよい。第１補強部３７は、突起３６を取り囲むように、可撓部３６ｂの下端の全周にわたって延びている。可撓部３６ｂは、第１補強部３７を介して第１シート本体３３に接続される。

【0049】

第１補強部３７は、突起３６と第１シート本体３３の接続部分の強度を増加させるために設けられる。図示した例の第１補強部３７は、初期状態（図４（ａ）参照）にある突起３６と同じ方向に突出する折り返し部によって構成される。第１補強部３７によって、積層構造体３０を初期状態から拡大状態まで広げるときに突起３６に加わる力によって、突起３６の周囲の第１シート本体３３が変形することが阻止される。すなわち、第１補強部３７によって、第１シート本体３３が第２シート本体４３と平行である状態を維持したまま、突起３６の可撓部３６ｂを反対方向に突出するまで反転させることができる。

【0050】

なお、第２シート４１に形成された突起４６と、その周辺部も、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す突起３６と、その周辺部の構成と同様に構成されてもよい。この場合、図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して説明された第１シート３１の突起３６とその周辺部の構成において、第１シート３１の第１シート本体３３、第１シート３１の突起３６、突起３６の頂部３６ａおよび可撓部３６ｂ、および第１補強部３７を、それぞれ、第２シート４１の第２シート本体４３、第２シート４１の突起４６、突起４６の頂部４６ａおよび可撓部４６ｂ、および第２補強部４７と読み替えればよい。このように第２シート４１の突起４６と、その周辺部を構成することで、第２シート本体４３が第１シート本体３３と平行である状態を維持したまま、突起４６の可撓部４６ｂを反対方向に突出するまで反転させることができる。

【0051】

図７（ａ）は、図６（ｂ）に示す突起３６の周辺部の構成の変形例を示す断面図であり、図７（ｂ）は、図６（ｂ）に示す突起３６の周辺部の構成の他の変形例を示す断面図である。

【0052】

図７（ａ）に示す実施形態では、第１シート３１の突起３６の可撓部３６ｂの反転を容易に行うために、第１シート３１は、突起３６の可撓部３６ｂの下端と第１補強部３７との間に設けられた第１ヒンジ部３８をさらに有する。突起３６の可撓部３６ｂは、第１ヒンジ部３８と第１補強部３７を介して第１シート本体３３に接続される。

【0053】

第１ヒンジ部３８は、突起３６の厚さよりも小さい厚さを有する薄肉部として構成される。すなわち、第１ヒンジ部３８の厚さは、突起３６の可撓部３６ｂの厚さよりも小さい。本実施形態では、突起３６の可撓部３６ｂの厚さは、突起３６の頂部３６ａの厚さ、および第１シート本体３３の厚さと同一である。第１ヒンジ部３８の厚さを突起３６の厚さよりも小さくすることで、積層構造体３０を初期状態から拡大状態まで広げるときに、第１ヒンジ部３８は、突起３６の可撓部３６ｂよりも先に変形を開始する。第１ヒンジ部３８は、可撓部３６ｂの反転のきっかけ部として機能する。第１ヒンジ部３８の一方の端部は、第１補強部３７に接続されており、該第１補強部３７によって第１シート本体３３の変形が阻止されている。その一方で、第１ヒンジ部３８の他方の端部は、突起３６の可撓部３６ｂに接続されており、第１ヒンジ部３８の変形によって、可撓部３６ｂはその下端から変形を開始する。したがって、第１ヒンジ部３８の変形によって、突起３６の可撓部３６ｂの変形が促され、突起３６を容易に反対方向に突出させることができる。

【0054】

図７（ｂ）に示す実施形態では、第１ヒンジ部３８は、突起３６の可撓部３６ｂの全周にわたって延びる溝３８ａを有している。この溝３８ａによって、第１ヒンジ部３８は、突起３６の厚さよりも小さい厚さを有する薄肉部として構成される。このような溝３８ａを第１ヒンジ部３８に設けることによっても、積層構造体３０を初期状態から拡大状態まで広げるときに、第１ヒンジ部３８の変形を、突起３６の可撓部３６ｂよりも先に開始させることができる。その結果、図７（ａ）に示す実施形態と同様に、突起３６の可撓部３６ｂの変形が促され、突起３６を容易に反対方向に突出させることができる。

【0055】

第２シート４１も、図７（ａ）または図７（ｂ）に示す第１ヒンジ部３８と同様の構成を有してもよい。この場合、図７（ａ）または図７（ｂ）を参照して説明された第１ヒンジ部３８、および溝３８ａを、第２ヒンジ部４８、および溝４８ａと読み替えればよい。

【0056】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0057】

１ 冷却塔本体（熱交換器本体）
２ 気液接触部
３ ファン装置
４ 水槽（回収槽）
６ 排出管
８ 分配槽
１５ ファン
１７ モータ
１８ ファンケーシング
２０ ルーバ
３０ 積層構造体
３１ 第１シート
３３ 第１シート本体
３５，３６ 突起
３５ａ 頂部（接着部）
３５ｂ 可撓部
３７ 第１補強部
３８ 第１ヒンジ部
４１ 第２シート
４３ 第２シート本体
４５，４６ 突起
４５ａ 頂部（接着部）
４５ｂ 可撓部
４７ 第２補強部
４８ 第２ヒンジ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】