CN102414532A - 热交换器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸附热交换器(20),该吸附热交换器(20)在热交换器主体(25)的表面负载有因吸湿而膨润且因排湿而收缩的吸附剂(31)。在热交换器主体(25)的表面涂布含有收缩状态的所述吸附剂(31)的料浆(32),使所述料浆(32)干燥,在所述热交换器主体(25)的表面形成含有所述吸附剂(31)的吸附剂层(30)。料浆(32)的溶剂(34)以醇为主要成分。
Description
技术领域
本发明涉及一种热交换器及其制造方法,尤其涉及负载有吸附剂的热交换器及其制造方法。
背景技术
迄今为止,具备使制冷剂等传热介质与空气进行热交换的热交换器主体和形成在该热交换器主体表面的吸附剂层的吸附热交换器广为人知。例如,在专利文献1和专利文献2中公开了这种吸附热交换器。
上述吸附热交换器的吸附剂层中含有进行从空气吸湿和向空气排湿的吸附剂。作为该吸附剂,可以使用硅胶或沸石等无机材料、具有吸湿性的有机材料等。在专利文献1和专利文献2所公开的吸附热交换器中使用了由有机高分子材料形成的吸附剂,该吸附剂进行水蒸气的吸附和吸收。
专利文献1和专利文献2公开的吸附剂具体如下:分子中具有亲水性极性基团的多个高分子主链彼此交联,由已彼此交联的多个高分子主链再形成三维结构体。并且该吸附剂发生水蒸气被亲水性极性基团吸附的现象、以及水蒸气被由高分子主链形成的三维结构体吸收的现象这两种现象。结果,该吸附剂与仅在表面吸附水蒸气的沸石等相比,能捕捉大量水蒸气。
在专利文献1第0055段和专利文献2第0053段中,公开了以下方法:将由微粒状吸附剂形成的粉末与溶剂混合后涂布在热交换器主体上,然后使溶剂蒸发以在热交换器主体表面形成吸附剂层。
专利文献1:国际申请公开第2006/077672号小册子
专利文献1:日本公开特许公报特开2007-132614号公报
发明内容
-发明所要解决的技术问题-
然而,现有的吸附热交换器完全没有考虑到在吸附剂层形成过程中吸附剂的膨润和收缩等吸附剂形状变形。结果,存在吸附剂层产生裂纹等问题。
也就是说,现有的吸附热交换器通过涂布吸附剂与溶剂混合而成的料浆并使该浆料干燥以形成吸附剂层,但在料浆的溶剂中主要使用了水。如果在该溶剂中使用水,则吸收了水而暂时膨润的吸附剂在干燥工序中收缩。由此,存在产生裂纹而剥离等问题。而且,存在因吸附剂的收缩而导致涂斑产生,发生性能波动等问题。并且,还存在粘合剂覆盖吸附剂的粘合剂覆盖率提高,水的吸收性能降低等问题。
此外,由于在重复涂布料浆时吸附剂再次膨润,因此存在翅片(fin)间缝隙狭窄、流动性降低而产生孔堵塞等问题。而且,存在由于粘合剂无法耐受吸附剂的膨润因此发生剥离等问题。并且,还存在由于吸附剂吸收大量水因此干燥时间延长等问题。
本发明是鉴于上述各点而完成的,其目的在于形成不会产生裂纹或发生性能波动等的吸附剂层。
-用以解决技术问题的技术方案-
本发明的技术方案如下:形成吸附剂均匀分散的吸附剂层,以使在吸附剂层形成过程中吸附剂的形状不会发生变形。
也就是说,本发明人对发生水蒸气被亲水性极性基团吸附的现象以及水蒸气被由高分子主链形成的三维结构体吸收的现象这两种现象的吸附剂进行了长期研究,结果发现通过在形成含吸附剂的吸附剂层时减少料浆中的水,能够抑制吸附剂的形状变形。
具体而言,第一方面的发明以一种热交换器为对象,该热交换器在热交换器主体25的至少翅片26表面负载有因吸湿而膨润且因排湿而收缩的吸附剂31。并且第一方面的发明具体如下:在所述热交换器主体25的至少翅片26表面涂布含有收缩状态的所述吸附剂31的料浆32,使所述料浆32干燥,从而在所述热交换器主体25的至少翅片26表面形成有含有所述吸附剂31的吸附剂层30。
在所述第一方面的发明中,形成吸附剂31均匀分散的吸附剂层30。并且,所述吸附剂层30成为不产生裂纹或涂斑的层。
第二方面的发明,是在所述第一方面的发明中,所述料浆32中配合有含粘合剂33和水的水性树脂35。
在所述第二方面的发明中,料浆32的含水量变少,在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形受到抑制。
第三方面的发明,是在所述第一方面或第二方面的发明中,在所述料浆32中,相对于100质量份吸附剂31,水的配合量为10质量份~50质量份。
在所述第三方面的发明中,所形成的吸附剂层30裂纹受到抑制,并且料浆32的粘合剂33易混合、吸附剂31均匀分散。
第四方面的发明,是在所述第三方面的发明中,在所述料浆32中,相对于100质量份吸附剂31,水的配合量为20质量份~40质量份。
在所述第四方面的发明中,所形成的吸附剂层30裂纹进一步受到抑制,并且料浆32的粘合剂33更易混合、吸附剂31分散更均匀。
第五方面的发明,是在所述第一方面~第四方面任一方面的发明中,所述料浆32的溶剂34以醇为主要成分。
在所述第五方面的发明中,能够抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。
第六方面的发明以另一种热交换器为对象,该热交换器在热交换器主体25的至少翅片26表面负载有因吸湿而膨润并因排湿而收缩的吸附剂31。并且,第六方面的发明具体如下:在所述热交换器主体25的至少翅片26表面形成有吸附剂层30,该吸附剂层30均匀地配合有所述吸附剂31。
在所述第六方面的发明中,由于吸附剂层30的吸附剂31均匀分散,因此吸附剂层30成为不会产生裂纹或涂斑的层。
第七方面的发明以一种热交换器的制造方法为对象,该热交换器在热交换器主体25的至少翅片26表面负载有因吸湿而膨润并因排湿而收缩的吸附剂31。并且,第七方面的发明包括:准备含有收缩状态的所述吸附剂31的料浆32,将该料浆32涂布在所述热交换器主体25的至少翅片26表面的涂布工序;以及,接着使所述料浆32干燥,在所述热交换器主体25的至少翅片26表面形成含有所述吸附剂31的吸附剂层30的干燥工序。
在所述第七方面的发明中,能够形成吸附剂31均匀分散的吸附剂层30。结果,能够形成不会产生裂纹或涂斑的吸附剂层30。
第八方面的发明,是在所述第七方面的发明中,所述料浆32中配合有含粘合剂33和水的水性树脂35。
在所述第八方面的中,料浆32的含水量变少,能够抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。
第九方面的发明,是在所述第七方面或第八方面的发明中,在所述料浆32中,相对于100质量份吸附剂31,水的配合量为10质量份~50质量份。
在所述第九方面的发明中,所形成的吸附剂层30裂纹受到抑制,并且料浆32的粘合剂33易混合、吸附剂31均匀分散。
第十方面的发明,是在所述第九方面的发明中,在所述料浆32中,相对于100质量份吸附剂31,水的配合量为20质量份~40质量份。
在所述第十方面的发明中,所形成的吸附剂层30裂纹进一步受到抑制,并且料浆32的粘合剂33更易混合、吸附剂31分散更均匀。
第十一方面的发明,是在所述第七方面~第十方面任一方面的发明中,所述料浆32的溶剂34以醇为主要成分。
在所述第十一方面的发明中,能够抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。
-发明的效果-
根据所述第一方面和第六方面的发明,能够形成无裂纹的吸附剂层30。而且,由于能够形成无涂斑的吸附剂层30,因此能够实现整个吸附剂层30的吸湿性能的均匀化。并且,由于能够降低粘合剂33覆盖吸附剂31的粘合剂覆盖率,因此能够实现水的吸收性能的提高。
根据所述第一方面的发明,能够防止在形成吸附剂层30时翅片26间的缝隙变窄,因此能够防止吸附剂层30成形时的孔堵塞现象。并且,由于在吸附剂层30成形时吸附剂31不发生膨润,因此能够可靠地防止吸附剂层30的剥离。
在涂布料浆32时,利用离心力使剩余料浆32飞散以将其除去。此时,由于吸附剂31处于收缩状态,因此吸附剂31较轻并且粒径较小,难以飞散。结果,由于吸附剂31在吸附剂层30中的配合比不会减少,因此能够防止吸附剂层30吸湿性能下降。
由于吸附剂31重量不会加重,因此吸附剂31难以在料浆32中沉淀,从而能够实现吸附剂31在料浆32中的均匀化。
根据所述第二方面的发明,料浆32的含水量变少,能够可靠地抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。
根据所述第三方面的发明,所形成的吸附剂层30裂纹受到抑制,并且料浆32的粘合剂33易混合、吸附剂31均匀分散。
根据所述第四方面的发明,所形成的吸附剂层30裂纹受到进一步抑制,并且料浆32的粘合剂33更易混合、吸附剂31分散更均匀。
根据所述第五方面的发明,能够可靠地抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。
根据第七方面的发明,能够形成无裂纹的吸附剂层30。而且,由于能够形成无涂斑的吸附剂层30,因此能够实现使整个吸附剂层30的吸湿性能均匀化。并且,由于能够降低粘合剂33覆盖盖吸附剂31的粘合剂覆盖率,因此能够实现水的吸收性能的提高。
此外,能够防止在形成吸附剂层30时翅片26间的缝隙变窄,因此能够防止在吸附剂层30成形时的孔堵塞现象。并且,由于在吸附剂层30成形时吸附剂31未发生膨润,因此能够可靠地防止吸附剂层30的剥离。
在料浆32的涂布工序中,利用离心力使剩余料浆32飞散以将其除去。此时,由于吸附剂31处于收缩状态,因此吸附剂31较轻并且粒径较小,难以飞散。结果,由于吸附剂31在吸附剂层30中的配合比不会减少,因此能够防止吸附剂层30吸湿性能下降。
由于吸附剂31重量不会加重,因此吸附剂31在料浆32中难以沉淀,从而能够实现吸附剂31在料浆32中的均匀化。
根据所述第八方面的发明,料浆32的含水量变少,能够可靠地抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。而且,由于吸附剂31没有吸收大量水,因此能够缩短干燥时间。
根据所述第九方面的发明,所形成的吸附剂层30裂纹受到抑制,并且料浆32的粘合剂33易混合、吸附剂31均匀分散。
根据所述第十方面的发明,所形成的吸附剂层30裂纹进一步受到抑制,并且料浆32的粘合剂33更易混合、吸附剂31分散更均匀。
根据所述第十一方面的发明,能够可靠地抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。
附图说明
图1(A)和图1(B)是表示调湿装置制冷剂回路结构的管道系统图,图1(A)表示第一动作中的动作,图1(B)表示第二动作中的动作。
图2是吸附热交换器的概略立体图。
图3是构成吸附热交换器的热交换器单元的侧视图。
图4是表示图3中A-A剖面的剖视图。
图5是表示吸附热交换器的制造方法的工序图。
图6(A)和图6(B)是表示吸附剂配合比的图。
图7(A)~图7(E)是示意性地表示本实施方式的料浆中吸附剂和粘合剂的状态的结构图。
图8(A)~图8(E)是示意性地表示比较料浆中吸附剂和粘合剂的现象的结构图。
图9是表示本实施方式的料浆与比较料浆的性能评价结果的图。
图10表示构成实施方式变形例中吸附热交换器的热交换器主体的概略立体图。
图11是构成实施方式变形例中热交换器主体的传热管的概略立体图。
图12是构成实施方式变形例中热交换器主体的翅片的概略立体图。
-符号说明-
20-吸附热交换器;25-热交换器主体;26-翅片;27-传热管(传热管部件);30-吸附剂层;31-吸附剂;32-料浆;33-粘合剂;34-溶剂;35-水性树脂。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
<调湿装置的结构>
如图1所示,本实施方式在调湿装置中设置有吸附热交换器20。该调湿装置构成为:能够进行将已除湿的空气供向室内的除湿运转以及将已加湿的空气供向室内的加湿运转。
上述调湿装置包括制冷剂回路10。该制冷剂回路10是设置有第一吸附部件11、第二吸附部件12、压缩机13、四通换向阀14以及电动膨胀阀15的闭合回路,并填充有制冷剂。上述制冷剂回路10通过使制冷剂循环来进行蒸气压缩制冷循环。而且,第一吸附部件11和第二吸附部件12均由本发明所涉及的吸附热交换器20构成。
上述压缩机13的喷出侧与四通换向阀14的第一通口连接,吸入侧与四通换向阀14的第二通口连接。第一吸附部件11的一端与四通换向阀14的第三通口连接。第一吸附部件11的另一端经由电动膨胀阀15与第二吸附部件12的一端连接。第二吸附部件12的另一端与四通换向阀14的第四通口连接。
上述四通换向阀14可以切换成两种状态,即第一通口与第三通口连通且第二通口与第四通口连通的第一状态(图1(A)所示的状态),以及第一通口与第四通口连通且第二通口与第三通口连通的第二状态(图1(B)所示的状态)。
<吸附热交换器的结构>
如上所述,第一吸附部件11和第二吸附部件12分别由吸附热交换器20构成。参照图2、图3和图4对该吸附热交换器20进行说明。
吸附热交换器20包括两个子单元(副单元)21、22(参照图2)。各子单元21、22包括所谓的横肋式管片型热交换器即热交换器主体25、以及覆盖热交换器主体25的表面形成的吸附剂层30(参照图4)。吸附热交换器20的两个子单元21、22彼此互相重叠配置,第一子单元21位于通过吸附热交换器20的空气流的上游一侧,第二子单元22位于空气流的下游一侧。
热交换器主体25包括传热管部件即圆管状的传热管27以及多个翅片26。各翅片26是呈长方形板状的铝制部件。各翅片26以彼此相向的状态平行设置,彼此隔开一定间隔配置成一排。传热管27形成直管部28与U型管部29交替左右蛇行的形状。传热管27的直管部28设置成贯通排列好的各翅片26。传热管27的直管部28与翅片26接合,且直管部28的外周面与翅片26紧密接合。
如图4所示,吸附剂层30形成为覆盖翅片26的两侧面。该吸附剂层30的厚度ta为约0.25mm。优选该吸附剂层30的厚度ta在0.1mm以上0.35mm以下(0.1mm≤ta≤0.35mm)。应予说明,吸附剂层30不仅形成在翅片26的表面,也形成在传热管27未被翅片26覆盖的部分(U型管部29等)的表面。另外,在翅片26以外的部分形成的吸附剂层30的厚度也可超出0.1mm以上0.35mm以下的范围。
如图6(A)所示,吸附剂层30含有由具有吸湿性的有机高分子材料形成的吸附剂31。该吸附剂31例如形成平均粒径为约50μm的颗粒状。在该吸附剂31中,分子中具有亲水性极性基团(亲水基团)的多个高分子主链彼此交联,已彼此交联的多个高分子主链形成三维结构体。
该吸附剂31因捕捉水蒸气(即吸湿)而膨润。该吸附剂31因吸湿而膨润的作用机理推测如下。即,当该吸附剂31吸湿时,水蒸气吸附在亲水性极性基团周围,亲水性极性基团与水蒸气反应生成的力作用于高分子主链,结果使得高分子主链变形。然后,利用毛细管力将水蒸气吸入已变形的高分子主链彼此间的缝隙内,水蒸气的进入使得由多个高分子主链形成的三维结构体膨胀,结果吸附剂31的体积增加。
这样一来,设置在本实施方式的吸附剂层30的吸附剂31,就产生了水蒸气被吸附剂31吸附的现象以及水蒸气被吸附剂31吸收的现象这两种现象。也就是说,该吸附剂31吸附并吸收水蒸气。而且,已被该吸附剂31捕捉的水蒸气不但进入由彼此交联的多个高分子主链形成的三维结构体的表面,还进入该结构体内部。结果,与只有表面吸附水蒸气的沸石等相比,该吸附剂31捕捉大量水蒸气。
该吸附剂31因释放水蒸气(即排湿)而收缩。也就是说,当该吸附剂31排湿时,由于被捕捉到高分子主链彼此间的缝隙内的水量逐渐减少,由多个高分子主链形成的三维结构体的形状逐渐还原,因此吸附剂31的体积减小。
-调湿装置的运转动作-
此处,对上述调湿装置的运转动作进行说明。上述调湿装置进行除湿运转和加湿运转。该调湿装置不论在除湿运转中还是在加湿运转中,都以规定的时间间隔(例如间隔3分钟)反复交替进行第一动作和第二动作。
在除湿运转中上述调湿装置吸入室外空气(OA)作为第一空气,吸入室内空气(RA)作为第二空气。而且,在加湿运转中上述调湿装置吸入室内空气(RA)作为第一空气,吸入室外空气(OA)作为第二空气。
<第一动作>
首先,对第一动作进行说明。在第一动作中,第二空气被送入第一吸附部件11,第一空气被送入第二吸附部件12。在进行第一动作时,制冷剂回路10中的四通换向阀14被设定成第一状态。一使压缩机13运转,制冷剂就在制冷剂回路10内循环进行制冷循环。此时,在制冷剂回路10中,第一吸附部件11作为冷凝器工作,第二吸附部件12作为蒸发器工作。
具体而言,已从压缩机13喷出的制冷剂在第一吸附部件11放热而冷凝。已在第一吸附部件11冷凝的制冷剂在通过电动膨胀阀15时被减压,然后在第二吸附部件12吸热而蒸发。已在第二吸附部件12蒸发的制冷剂被吸入压缩机13中经压缩后再从压缩机13喷出。
在由吸附热交换器20构成的第一吸附部件11中,翅片26表面的吸附剂层30被传热管27内的制冷剂加热而除湿,从吸附剂层30释放出的水蒸气被付与第二空气。而且,在同样由吸附热交换器20构成的第二吸附部件12中,翅片26表面的吸附剂层30从第一空气吸湿,此时产生的热被传热管27内的制冷剂吸收。
在除湿运转中,将已在第二吸附部件12被除湿的第一空气供向室内,并将从第一吸附部件11释放出的水蒸气与第二空气一起排向室外。另一方面,在加湿运转中,将已在第一吸附部件11中被加湿的第二空气供向室内,并将水蒸气已被第二吸附部件12夺走的第一空气排向室外。
<第二动作>
接着,对第二动作进行说明。在第二动作中,第一空气被送入第一吸附部件11,第二空气被送入第二吸附部件12。在进行第二动作时,制冷剂回路10中的四通换向阀14被设定成第二状态。一使压缩机13运转,制冷剂就在制冷剂回路10内循环进行制冷循环。此时,在制冷剂回路10中,第二吸附部件12作为冷凝器工作、第一吸附部件11作为蒸发器工作。
具体而言,已从压缩机13喷出的制冷剂在第二吸附部件12放热而冷凝。已在第二吸附部件12冷凝的制冷剂在通过电动膨胀阀15时被减压,然后在第一吸附部件11吸热而蒸发。已在第一吸附部件11蒸发的制冷剂被吸入压缩机13中经压缩后再从压缩机13喷出。
在由吸附热交换器20构成的第二吸附部件12中,翅片26表面的吸附剂层30被传热管27内的制冷剂加热而除湿,从吸附剂层30释放出的水蒸气被付与第二空气。而且,在同样由吸附热交换器20构成的第一吸附部件11中,翅片26表面的吸附剂层30从第一空气吸湿,此时产生的热被传热管27内的制冷剂吸收。
在除湿运转中,将已在第一吸附部件11被除湿的第一空气供向室内,并将从第二吸附部件121释放出的水蒸气与第二空气一起排向室外。另一方面,在加湿运转中,将已在第二吸附部件12中被加湿的第二空气供向室内,并将水蒸气已被第一吸附部件11夺走的第一空气排向室外。
-吸附热交换器的制造方法-
接着,参照图5对上述吸附热交换器20的制造方法进行详细说明。在该吸附热交换器20的制造方法中,进行制备工序、涂布工序和干燥工序。上述涂布工序和干燥工序反复交替进行。
首先,上述制备工序是准备配合有吸附剂31的料浆32的工序。例如,如图6(A)所示,该料浆32的具体组成如下:吸附剂31为100质量份、粘合剂33为30质量份、水为30质量份、醇为220质量份。也就是说,由30质量份水和220质量份醇组成溶剂34。应予说明,粘合剂33和水以组成一水性树脂35的形式使用。还应予说明,在上述水性树脂35中,作为固体成分的粘合剂33只要在45质量%以上(水分45质量%以下)即可,简言之,粘合剂33的浓度只要较浓即可。
上述醇为有机溶剂34,可以使用各种醇,但优选以乙醇为主要成分并添加了其它多种醇的工业乙醇。具体而言,上述醇可以使用由乙醇85.5%、正丙醇9.8%、异丙醇4.8%以及水0.2%组成的醇。
上述制备工序为:将混合原料粉末即许多颗粒状的吸附剂31和粘合剂33混合在溶剂34中,制成原料液即料浆32。该料浆32的制法如下:将吸附剂31、粘合剂33和溶剂34混合并充分搅拌,使吸附剂31和粘合剂33分散在溶剂34中。
上述吸附剂31具体如下:具有亲水基团的多个高分子主链彼此交联形成三维结构。并且,在该吸附剂31从空气吸湿时,进行水蒸气的吸附和吸收。在本实施方式中,吸附剂31的平均粒径例如为约50μm。
上述涂布工序是将热交换器主体25浸渍在料浆32中的浸渍工序。也就是说,上述涂布工序是:将由普通的管片型热交换器构成的热交换器主体25浸渍在料浆32中,以在热交换器主体25的表面涂布料浆32。应予说明,在上述涂布工序中,为了使料浆32遍布热交换器主体25的各个角落,可以反复交替进行将热交换器主体25浸渍到料浆32中的动作以及将热交换器主体25从料浆32中取出的动作,也可以进行在料浆32中摇晃热交换器主体25的动作。如果进行这样的动作,则料浆32能够可靠地进入翅片26间的狭窄空间内,从而使料浆32可靠地附着在热交换器主体25的整个表面。
尤其是,上述涂布工序中的料浆32含有收缩状态的上述吸附剂31,此处所说的吸附剂31的收缩状态是指,吸附剂31仅吸收了组成水性树脂35的水的状态,是原料粉末状态下的粒径基本得以维持的状态,例如维持约50μm的粒径的状态。
上述干燥工序是使经浸渍工序处理后的热交换器主体25(即,处于表面已涂布有料浆32的状态下的热交换器主体25)干燥的工序。在该干燥工序中,附着在热交换器主体25上的料浆32中所含的溶剂34(醇和水)蒸发,颗粒状的吸附剂31和粘合剂33残留在热交换器主体25的表面。颗粒状的吸附剂31通过粘合剂33与热交换器主体25的表面或与该吸附剂31相邻的其他吸附剂31接合。
在经干燥工序处理后的热交换器主体25的表面上形成较薄的吸附剂层30。在本实施方式的制造方法中,为了增加形成在热交换器主体25表面的吸附剂层30的厚度,浸渍工序和干燥工序反复进行几次到十几次。然后,当最后的干燥工序结束,即完成吸附热交换器20。在已完成的吸附热交换器20中,在热交换器主体25表面上形成厚度0.25mm左右的吸附剂层30。
此处,参照示意图对上述涂布工序和干燥工序中的吸附剂31和粘合剂33的现象进行说明。
首先,如图7(A)所示,如果将料浆32涂布在基材即热交换器主体25上,则吸附剂31和粘合剂33混合在以醇为主要成分的溶剂34中,吸附剂31以均匀状态分布。也就是说,此处所说的均匀是指,将吸附剂31、粘合剂33和溶剂34混合并充分搅拌后的配合状态。并且,由于在该料浆32的状态下水分极少,因此吸附剂31几乎不会膨润,而是大致维持原料粉末在干燥状态(收缩状态)下的粒径(例如,直径50μm)。
然后,如图7(B)所示,进入干燥工序时,则溶剂34即水和醇蒸发;如图7(C)所示,在干燥工序末期,吸附剂31以均匀的状态分布在热交换器主体25的表面上,并且形成处于粘合剂33覆盖该吸附剂31周围之状态的吸附剂层30。在该干燥工序后的吸附剂层30中吸附剂31的排列状态维持着与料浆32状态下的排列状态大致相同的均匀排列状态。
接着,进行料浆32的重复涂布。也就是说,如图7(D)所示,在干燥工序后的吸附剂层30上涂布料浆32。此时,如图7(E)所示,已干燥的吸附剂31浸渍在溶剂34即醇和水中。由于在该状态下料浆32中水分极少,因此吸附剂31也几乎不会膨润,大致维持原材料在干燥状态下的粒径,以均匀的状态分布。
然后,进行干燥工序,并多次反复进行上述涂布工序和干燥工序。结果,在热交换器主体25的表面上形成吸附剂31的分散性极好的吸附剂层30。
上述吸附剂层30中的吸附剂31均匀配合在整个吸附剂层30中。也就是说,此处所说的均匀是指,在平面方向上使吸附剂31混合在溶剂34中并且吸附剂31分散在溶剂34中的分散状态,在厚度方向上重复涂布料浆32层叠吸附剂31的层叠状态。
-吸附剂层30的比较-
以下,对上述吸附剂层30的比较例进行说明。如图6(B)所示,在该比较料浆32中,例如吸附剂31为100质量份、粘合剂33为30质量份、水为30质量份,此外作为追加溶剂34的水为320质量份。除了组成水性树脂35的粘合剂33和水之外,追加了为达到规定粘度的水,并且考虑到吸附剂31所吸收的量,作为追加溶剂34的水为320质量份。因此,由350质量份水组成溶剂34。
此处,对上述比较料浆32的涂布工序和干燥工序中的吸附剂31和粘合剂33的状态进行说明。
首先,如图8(A)所示,如果将比较料浆32涂布在热交换器主体25上,则吸附剂31和粘合剂33混合存在于水(溶剂34)中,并且吸附剂31以均匀的状态分布。也就是说,以溶质溶解在溶剂34中的分散状态排列。并且,由于该料浆32水分极多,因此吸附剂31膨润,粒径达到例如原料粉末在干燥状态(收缩状态)下的粒径的约2倍。
然后,进入干燥工序时,则如图8(B)所示,水蒸发;在干燥工序末期,如图8(C)所示,由于暂时膨润的吸附剂31收缩,因此形成吸附剂31以不均匀的状态分布在热交换器主体25表面的吸附剂层30。
接着,进行比较料浆32的重复涂布。也就是说,如图8(D)所示,在干燥工序后的吸附剂层30上涂布比较料浆32。此时,如图8(F)所示,已干燥的吸附剂31浸渍在溶剂34即水中。此时,由于料浆32中水分极多,因此已暂时干燥的吸附剂31再次膨润,吸附剂31以不均匀的状态分布。
然后,进行干燥工序。多次反复进行该涂布工序和干燥工序。也就是说,上述吸附剂31反复多次膨润和收缩,形成吸附剂层30。
因此,在上述图8(C)的干燥工序后,因吸附剂31的收缩而产生裂纹,成为剥离的原因。而且,因吸附剂31的收缩而产生涂斑,成为性能不均的原因。并且,粘合剂33覆盖吸附剂31的粘合剂覆盖率提高,水的吸收性能降低。
由于在图8(F)的重复涂布中吸附剂31膨润,因此基材间即翅片26间的缝隙狭窄,流动性降低,发生孔堵塞。而且,粘合剂33由于不耐受吸附剂31的膨润而剥离。并且,由于吸附剂31吸收大量水,因此干燥时间延长。
此外,在涂布工序中,利用离心力使剩余料浆32飞散以将其除去。此时,由于已膨润的吸附剂31重量增加且粒径增大,因此容易飞散。结果,吸附剂31在吸附剂层30中的配合比减少,粘合剂33的配合比增加。因此,吸附剂层30的吸湿性能下降。
而且,由于已膨润的吸附剂31较重,因此容易在料浆32中沉淀,使得吸附剂31在料浆32中不均匀。
从以上结果可知,本发明在溶剂34中几乎完全没有水,因此能够形成极好的吸附剂层30。即,通过在溶剂34中使用醇,抑制了制造工序中吸附剂31的膨润和收缩,保持料浆32的配合状态形成排列有吸附剂31的吸附剂层30。
因此,本发明的料浆32与比较料浆32的性能相比,比较结果如图9所示。
也就是说,针对从相对于100质量份上述吸附剂31配合有5质量份水的料浆32到相对于100质量份吸附剂31配合有70质量份水的料浆32,对所形成的吸附剂层30的裂纹和粘合剂33的分散性(料浆32分散性)进行评价,评价结果如图9所示。
具体而言,在相对于100质量份吸附剂31配合有50质量份以下水的料浆32中,几乎完全没有裂纹。尤其是,在相对于100质量份吸附剂31配合有40质量份以下水的料浆32中,没有出现裂纹。
另一方面,在相对于100质量份吸附剂31配合有10质量份以上水的料浆32中,粘合剂33的分散性良好。尤其是,在相对于100质量份吸附剂31配合有20质量份以上水的料浆32中,粘合剂33的分散性极好。
也就是说,如果料浆32中的水增加,则如上所述因吸附剂31的膨润和收缩而产生裂纹。另一方面,如果料浆32的水减少,则粘合剂33粘度增加,难以混合。
从以上结果可知,优选料浆32中的水相对于100质量份吸附剂31,配合量在10质量份以上50质量份以下。更优选料浆32中的水相对于100质量份吸附剂31,配合量在20质量份以上40质量份以下。特别优选料浆32中的水相对于100质量份吸附剂31,配合量为30质量份。
-实施方式的效果-
根据本实施方式的吸附热交换器20,能够形成无裂纹的吸附剂层30。而且,由于能够形成无涂斑的吸附剂层30,因此能够实现整个吸附剂层30的吸湿性能均匀化。并且,由于能够降低粘合剂33覆盖吸附剂31的粘合剂覆盖率,因此能够实现水的吸收性能的提高。
根据上述吸附热交换器20,由于能够防止在形成吸附剂层30时,翅片26间的缝隙变窄,因此能够防止吸附剂层30成形时的孔堵塞。而且,由于在上述吸附剂层30成形时吸附剂31不会发生膨润,因此能够可靠地防止吸附剂层30的剥离。
在涂布上述料浆32时,利用离心力使剩余料浆32飞散以将其除去。此时,由于吸附剂31处于收缩状态,因此较轻且粒径较小,难以飞散。结果,吸附剂31在吸附剂层30中的配合比不会减少,因此能够防止吸附剂层30的吸湿性能下降。
由于上述吸附剂31不会较重,因此在料浆32中难以沉淀,从而能够实现吸附剂31在料浆32中的均匀化。
由于上述料浆32含水量变少,因此能够可靠地抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。
根据上述料浆32,能够形成裂纹受到抑制的吸附剂层30,并且料浆32的粘合剂33易混合,因此能够形成吸附剂31均匀分散的吸附剂层30。
而且,根据上述料浆32,能够可靠地抑制在吸附剂层30成形时吸附剂31的变形。
根据本实施方式的吸附热交换器20的制造方法,能够形成无裂纹的吸附剂层30。而且,由于能够形成无涂斑的吸附剂层30,因此能够实现整个吸附剂层30吸湿性能的均匀化。并且,由于能够降低粘合剂33覆盖吸附剂31的粘合剂覆盖率,因此能够实现水的吸收性能的提高。
由于在形成吸附剂层30时,能够防止翅片26间的缝隙变窄,因此能够防止在吸附剂层30成形时的孔堵塞。而且,由于在吸附剂层30成形时不会发生吸附剂31的膨润,因此能够可靠地防止吸附剂层30的剥离。
在料浆32的涂布工序中,利用离心力使剩余料浆32飞散以将其除去。此时,由于吸附剂31处于收缩状态,因此较轻且粒径较小,难以飞散。结果,由于吸附剂31在吸附剂层30中的配合比不会减少,因此能够防止吸附剂层30的吸湿性能下降。
由于吸附剂31不会较重,因此难以在料浆32中沉淀,从而能够实现吸附剂31在料浆32中的均匀化。
-实施方式的变形例-
在上述实施方式中,吸附热交换器20的热交换器主体25可以是图10所示的散热器(radiator)型铝制热交换器。本变形例的热交换器主体25上设置有多个铝制的传热管27和多个同样铝制的翅片26。而且,在该热交换器主体25上还设置有两个集管(header)41、42。在本变形例的吸附热交换器20中,在构成该热交换器主体25的传热管27、翅片26以及集管41、42的表面形成有吸附剂层30。
如图11所示,上述传热管27的剖面形状为扁平的长圆形。在一根传热管27上,沿着其轴向延伸的多个流通路45排成一排。多个传热管27以彼此相向的状态相互隔开一定间隔立设在热交换器主体25中。而且,热交换器主体25的每个传热管27的一端都与第一集管41连接,另一端与第二集管42连接。
如图12所示,上述翅片26是由细长的薄板形成波纹状而制成,构成所谓的波纹状翅片26。该翅片26夹在各传热管27之间,通过钎焊等与传热管27接合。
在上述实施方式中,在热交换器主体25的整个表面上形成有吸附剂层30。但是,在本发明中,也可以在热交换器主体25的至少翅片26表面形成吸附剂层30。
以上实施方式是本质上优选的示例,并没有限制本发明、本发明的应用对象或本发明的用途范围等意图。
-产业实用性-
综上所述,本发明对于在热交换器主体表面形成有吸附剂层的吸附热交换器很有用。
Claims (11)
1.一种热交换器,该热交换器在热交换器主体(25)的至少翅片(26)表面负载有因吸湿而膨润且因排湿而收缩的吸附剂(31),其特征在于:
在所述热交换器主体(25)的至少翅片(26)表面涂布含有收缩状态的所述吸附剂(31)的料浆(32),使所述料浆(32)干燥,从而在所述热交换器主体(25)的至少翅片(26)表面形成有含有所述吸附剂(31)的吸附剂层(30)。
2.根据权利要求1所述的热交换器,其特征在于:
所述料浆(32)中配合有含粘合剂(33)和水的水性树脂(35)。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器,其特征在于:
在所述料浆(32)中,相对于100质量份吸附剂(31),水的配合量为10质量份~50质量份。
4.根据权利要求3所述的热交换器,其特征在于:
在所述料浆(32)中,相对于100质量份吸附剂(31),水的配合量为20质量份~40质量份。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热交换器,其特征在于:
所述料浆(32)的溶剂(34)以醇为主要成分。
6.一种热交换器,该热交换器在热交换器主体(25)的至少翅片(26)表面负载有因吸湿而膨润并因排湿而收缩的吸附剂(31),其特征在于:
在所述热交换器主体(25)的至少翅片(26)表面形成有吸附剂层(30),该吸附剂层(30)均匀地配合有所述吸附剂(31)。
7.一种热交换器的制造方法,该热交换器在热交换器主体(25)的至少翅片(26)表面负载有因吸湿而膨润并因排湿而收缩的吸附剂(31),其特征在于:
该热交换器的制造方法包括:
准备含有收缩状态的所述吸附剂(31)的料浆(32),将该料浆(32)涂布在所述热交换器主体(25)的至少翅片(26)表面的涂布工序;以及
接着使所述料浆(32)干燥,在所述热交换器主体(25)的至少翅片(26)表面形成含有所述吸附剂(31)的吸附剂层(30)的干燥工序。
8.根据权利要求7所述的热交换器的制造方法,其特征在于:
所述料浆(32)中配合有含粘合剂(33)和水的水性树脂(35)。
9.根据权利要求7或8所述的热交换器的制造方法,其特征在于:
在所述料浆(32)中,相对于100质量份吸附剂(31),水的配合量为10质量份~50质量份。
10.根据权利要求9所述的热交换器的制造方法,其特征在于:
在所述料浆(32)中,相对于100质量份吸附剂(31),水的配合量为20质量份~40质量份。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的热交换器的制造方法,其特征在于:
所述料浆(32)的溶剂(34)以醇为主要成分。
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