CN116056779A - 吸附式热交换器 - Google Patents

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CN116056779A
CN116056779A CN202180053621.4A CN202180053621A CN116056779A CN 116056779 A CN116056779 A CN 116056779A CN 202180053621 A CN202180053621 A CN 202180053621A CN 116056779 A CN116056779 A CN 116056779A
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荒木祥平
并川敬
前田祥太郎
井本克彦
长门大
松本桂典
织谷好男
赤井宽二
楮原绚人
山口智也
岩崎由希
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

一种吸附式热交换器(20)，其包括基材片(26)、以及由粘合剂(42)担载在基材片(26)上的吸附剂(41)。吸附式热交换器满足第一条件和第二条件中的至少一者，第一条件是：在70℃的环境温度下将带有吸附剂(41)的基材片(26)浸渍在10％的硝酸水溶液中40小时后，粘合剂(42)和吸附剂(41)的担载量为浸渍前的32～100％；第二条件是：在反复交替地暴露在环境温度为70℃且湿度为20％的干燥状态、以及对吸附式热交换器(26)喷水的湿润状态中5000次后，粘合剂(42)和吸附剂(41)的担载量为暴露前的90～100％。

Description

吸附式热交换器
技术领域
本公开涉及一种吸附式热交换器。
背景技术
迄今为止，在表面上形成有吸附层的吸附式热交换器已为人所知。例如专利文献1所记载的那样，该吸附式热交换器设置在对空气进行湿度调节的调湿装置中。具体而言，在这种调湿装置中，在进行制冷循环的制冷剂回路中设置有吸附式热交换器。在作为蒸发器发挥作用的吸附式热交换器中，通过该吸附式热交换器的空气所含有的水分被吸附层吸附。在作为冷凝器发挥作用的吸附式热交换器中，从吸附层脱离出来的水分被赋予到通过该吸附式热交换器的空气中。
吸附式热交换器包括基材片、以及由粘合剂担载在该基材片上的吸附剂。作为粘合剂，例如使用氨基甲酸酯树脂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报特开2009－019863号公报
发明内容
－发明要解决的技术问题－
在吸附式热交换器中，存在吸附性能降低的情况，特别是存在吸附层在短期内劣化而发生性能下降的情况。
本公开的目的在于：在吸附式热交换器中抑制吸附层劣化。
－用于解决技术问题的技术方案－
本公开的第一方面以一种吸附式热交换器20为对象，其包括基材片26、以及由粘合剂42担载在基材片26上的吸附剂41。吸附式热交换器满足第一条件和第二条件中的至少一者，第一条件是：在70℃的环境温度下，将带有吸附剂41的基材片26浸渍在10％的硝酸水溶液中40小时后，粘合剂42和吸附剂41的担载量为浸渍前的32～100％；第二条件是：在反复交替地暴露在环境温度为70℃且湿度为20％的干燥状态、以及对吸附式热交换器20喷水的湿润状态中5000次后，粘合剂42和所述吸附剂41的担载量为暴露前的90～100％。
在第一方面中，通过构成为满足第一条件和第二条件中的至少一者，从而在实际使用吸附式热交换器20时，能够将其随时间的劣化抑制在所期望的范围。
本公开的第二方面是，在第一方面的吸附式热交换器的基础上，满足第一条件。
在第二方面中，通过满足第一条件，从而在实际使用吸附式热交换器20时，能够将其随时间的劣化抑制在所期望的范围。
本公开的第三方面是，在第一方面的吸附式热交换器的基础上，满足第二条件。
在第三方面中，通过满足第二条件，从而在实际使用吸附式热交换器20时，能够将其随时间的劣化抑制在所期望的范围。
本公开的第四方面是，在第一方面的吸附式热交换器的基础上，将第一条件和第二条件都满足。
在第四方面中，通过将第一条件和第二条件都满足，从而在实际使用吸附式热交换器20时，能够更可靠地将其随时间的劣化抑制在所期望的范围。
本公开的第五方面是，在第一方面～第四方面中任一方面的吸附式热交换器的基础上，粘合剂42与吸附剂41的合计厚度在20μm以上且100μm以下的范围。
本公开的第六方面是，在第一方面～第五方面中任一方面的吸附式热交换器的基础上，粘合剂含有氟树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂以及氨基甲酸酯树脂中的至少一者，交联剂是具有碳二亚胺基、异氰酸酯基以及酯基中的至少一者的碳氢化合物。
在第六方面中，使用上述材料作为各自的具体材料，从而能够实现吸附热交换器。
附图说明
图1是示出调湿装置的制冷剂回路的结构的管道系统图，图1的(A)示出第一动作中的动作，图1的(B)示出第二动作中的动作。
图2是吸附式热交换器的立体简图。
图3是构成吸附式热交换器的热交换器单元的侧视图。
图4是示出图3中的A-A剖面的剖视图。
图5是示意性地示出设置在基材片上的粘合剂和吸附剂的图。
图6是示出在图5中的基材片上设置涂层的例子的图。
图7是示出粘合剂的透水性的试验方法的图。
图8是示出每种粘合剂的透水性与吸附式热交换器的性能之间的关系的图。
图9是示出用于试验粘合剂的拉伸强度等的试验片的图。
图10是示出用于粘合剂的树脂的、伸长量与所施加的拉伸力之间的关系的图。
具体实施方式
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〉
首先，对设置有本实施方式的吸附式热交换器20的调湿装置进行说明。该调湿装置构成为能够进行除湿运转和加湿运转，在所述除湿运转中将已除湿的空气供向室内，在所述加湿运转中将已加湿的空气供向室内。
如图1所示，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，在该制冷剂回路10中填充有制冷剂。在制冷剂回路10中，通过使所填充的制冷剂循环，从而进行蒸气压缩制冷循环。另外，第一吸附部件11和第二吸附部件12都是由本发明所涉及的吸附式热交换器20构成的。关于吸附式热交换器20的详细情况后述。
在上述制冷剂回路10中，压缩机13的喷出侧与四通换向阀14的第一阀口连接，压缩机13的吸入侧与四通换向阀14的第二阀口连接。第一吸附部件11的一端与四通换向阀14的第三阀口连接。第一吸附部件11的另一端经由电动膨胀阀15而与第二吸附部件12的一端连接。第二吸附部件12的另一端与四通换向阀14的第四阀口连接。
上述四通换向阀14能够在第一状态(图1的(A)所示的状态)和第二状态(图1的(B)所示的状态)之间进行切换，在所述第一状态下，第一阀口与第三阀口连通且第二阀口与第四阀口连通，在所述第二状态下，第一阀口与第四阀口连通且第二阀口与第三阀口连通。
〈吸附式热交换器的结构〉
如上所述，第一吸附部件11和第二吸附部件12分别由吸附式热交换器20构成。参照图2、图3、图4对该吸附式热交换器20进行说明。
吸附式热交换器20包括两个子单元21、22(参照图2)。各子单元21、22包括热交换器主体25和吸附层30，所述热交换器主体25是所谓的横肋管片式热交换器，所述吸附层30形成为覆盖热交换器主体25的表面(参照图4)。在吸附式热交换器20中，两个子单元21、22相互重叠地布置，位于通过吸附式热交换器20的空气流的上游侧的子单元构成第一子单元21，位于通过吸附式热交换器20的空气流的下游侧的子单元构成第二子单元22。
热交换器主体25包括作为传热管部件的呈圆管状的传热管27、以及多个翅片26。各翅片26是形成为长方形板状的例如由铝制成的部件。各翅片26以相互对置的姿态竖立设置，且相互隔开一定间隔而布置成一列。传热管27的直管部28与U形管部29交替地形成，从而传热管27形成为左右蛇行的形状。该传热管27设置成其直管部28将所排列的各翅片26贯穿。传热管27的直管部28与翅片26相接合，直管部28的外周面与翅片26紧密接合。
－运转动作－
在上述调湿装置中，能够进行除湿运转和加湿运转。在除湿运转中和加湿运转中，该调湿装置都以规定的时间间隔(例如3分钟间隔)交替地反复进行第一动作和第二动作。
如果是在除湿运转中，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。另外，如果是在加湿运转中，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。在第一动作中的制冷剂回路10中，四通换向阀14被设定为第一状态。如果使压缩机13运转，则制冷剂在制冷剂回路10中循环，从而进行制冷循环。此时，在制冷剂回路10中，第一吸附部件11作为冷凝器进行工作，第二吸附部件12作为蒸发器进行工作。
具体而言，从压缩机13喷出的制冷剂在第一吸附部件11中放热而冷凝。在第一吸附部件11中冷凝后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中吸热而蒸发。在第二吸附部件12中蒸发后的制冷剂被吸入压缩机13并被压缩，再次从压缩机13被喷出。
在由吸附式热交换器20构成的第一吸附部件11中，翅片26表面的吸附层30被传热管27内的制冷剂加热而放湿，从吸附层30被释放出的水蒸气被赋予到第二空气中。另外，同样地，在由吸附式热交换器20构成的第二吸附部件12中，翅片26表面的吸附层30从第一空气中吸湿，此时所产生的热被传热管27内的制冷剂吸收。
另外，如果是在除湿运转中，则由第二吸附部件12除湿后的第一空气被供向室内，从第一吸附部件11释放出的水蒸气与第二空气一起被排出到室外。另一方面，如果是在加湿运转中，则由第一吸附部件11加湿后的第二空气被供向室内，被第二吸附部件12夺去水蒸气的第一空气被排出到室外。
＜第二动作＞
接下来，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。在第二动作中的制冷剂回路10中，四通换向阀14被设定为第二状态。如果使压缩机13运转，则制冷剂在制冷剂回路10中循环，从而进行制冷循环。此时，在制冷剂回路10中，第二吸附部件12作为冷凝器进行工作，第一吸附部件11作为蒸发器进行工作。
具体而言，从压缩机13喷出的制冷剂在第二吸附部件12中放热而冷凝。在第二吸附部件12中冷凝后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中吸热而蒸发。在第一吸附部件11中蒸发后的制冷剂被吸入压缩机13并被压缩，再次从压缩机13被喷出。
在由吸附式热交换器20构成的第二吸附部件12中，翅片26表面的吸附层30被传热管27内的制冷剂加热而放湿，从吸附层30被释放出的水蒸气被赋予到第二空气中。另外，同样地，在由吸附式热交换器20构成的第一吸附部件11中，翅片26表面的吸附层30从第一空气吸湿，此时所产生的热被传热管27内的制冷剂吸收。
另外，如果是在除湿运转中，则由第一吸附部件11除湿后的第一空气被供向室内，从第二吸附部件12被释放出的水蒸气与第二空气一起被排出到室外。另一方面，如果是在加湿运转中，则由第二吸附部件12加湿后的第二空气被供向室内，被第一吸附部件11夺去水蒸气的第一空气被排出到室外。
〈关于吸附层〉
如图4所示，吸附层30形成为覆盖翅片26的两个侧面。该吸附层30的厚度例如约为0.25mm。需要说明的是，吸附层30不仅形成在翅片26的表面上，还形成在传热管27上的没有被翅片26覆盖的部分(U形管部29等)的表面上。形成在除了翅片26以外的部分的吸附层30的厚度也可以与翅片26的表面上的吸附层30的厚度不同。
在吸附层30中含有吸附剂，所述吸附剂例如由具有吸湿性的有机高分子材料形成。在该吸附剂中，分子中具有亲水性极性基(亲水基)的多个高分子主链相互交联，相互交联的多个高分子主链形成三维结构体。另外，作为吸附剂，还能够使用二氧化硅以及金属有机框架材料(Metal-Organic Framework：MOF)。
图5是将翅片26及其表面的吸附层30放大示出的示意剖视图。翅片26是例如使用铝制的基材片来形成的。吸附层30包括吸附剂41、以及用于担载该吸附剂的粘合剂42。需要说明的是，如图6所示，翅片26也可以是使用包括涂层43的基材片来形成的，所述涂层43由树脂形成。作为用于涂层43的树脂，例如能够列举出环氧树脂。作为粘合剂42与吸附剂41的合计厚度，优选为20μm以上且120μm以下。
此处，随着吸附式热交换器20的使用，吸附层30发生劣化，其结果是，有时吸附剂41会从翅片26脱落。如果吸附剂41脱落，则吸附式热交换器20的性能下降。本申请发明人已经确认到：这种吸附层30的劣化的一个原因在于大气中的NOx(氮氧化物)和SOx(硫氧化物)。根据该见解，为了抑制吸附层30的劣化，使用对硝酸和硫酸具有耐性、特别是对硝酸具有耐性的粘合剂42是有效的手段。
也就是说，在包括基材片(翅片26)、以及由粘合剂42担载在基材片上的吸附剂41的吸附式热交换器20中，粘合剂42优选对硝酸具有耐性。
作为更具体的评价方法，粘合剂42在70℃下浸渍在10％的硝酸中40小时后的质量减少百分比优选为35％以下，更优选为20％以下，进一步优选为10％以下。如果使用这样的粘合剂，则能够更有效地抑制吸附剂41随着吸附式热交换器20的使用而脱落。
另外，为了使吸附式热交换器20发挥功能，粘合剂42优选具有一定的透水性。具体而言，在以粘合剂42作为材料形成了厚度为100μm的膜时，该膜每天的透水量优选为85g/m2以上，更优选为120g/m2以上。
另外，在吸附剂41吸收水分而膨润(体积增加)的情况下，如果与之相应地使用伸长率高的粘合剂42，则能够抑制吸附剂41脱落。
将吸附剂41膨润时(以最大限度吸收了水分的状态)的体积与吸附剂41干燥时的体积之比作为膨润率，用X％表示。另外，粘合剂42的伸长率为拉伸带状试样的两端而使试样断裂时的长度与初始长度之比，用百分率％表示。此时，粘合剂42的伸长率优选为(X/100)的立方根×100％以上。如果使用具有这样的伸长率的粘合剂42，则即使吸附剂41膨润，粘合剂42断裂的可能性也较低，因此是优选的。
另外，粘合剂42的拉伸强度优选为12N/mm2以下，更优选为8N/mm2以下，进一步优选为6N/mm2以下。如果使用这样的粘合剂42，则粘合剂42容易随着吸附剂41的膨润而伸长，因此能够抑制吸附剂41脱落。
另外，在包括基材片(翅片26)、以及由粘合剂42担载在基材片上的吸附剂41的吸附式热交换器20中，优选满足第一条件，所述第一条件是：在70℃的环境温度下，将带有吸附剂41的基材片26浸渍在10％的硝酸水溶液中40小时后，粘合剂42和吸附剂41的担载量为上述浸渍前的32～100％。
如果吸附层30(吸附剂41和粘合剂42)从翅片26脱落，则会导致吸附式热交换器20的性能下降。但是，如果在脱落后也担载有足够量的吸附层30，则能够维持所期望的性能。具体而言，即使吸附层30由于硝酸浸渍而脱落，只要浸渍后的担载量相对于浸渍前的担载量为50～100％，则吸附式热交换器20就能够维持所期望的性能。需要说明的是，用质量表示吸附层30的担载量。也就是说，能够根据热交换器主体25的质量、以及硝酸浸渍前后的吸附式热交换器20的质量，来求出所担载的吸附层30的质量。
另外，通过反复使用吸附式热交换器20，也可能发生吸附层30的劣化。因此，在包括由粘合剂担载在基材片上的吸附剂的吸附式热交换器中，优选满足第二条件，所述第二条件是：在交替地暴露在环境温度为70℃且湿度为20％的干燥状态、以及对吸附式热交换器20喷水后的湿润状态中，将上述的动作反复进行5000次后，粘合剂和吸附剂的担载量为90～100％。
需要说明的是，更优选的是将第一条件和第二条件都满足。
另外，在包括基材片(翅片26)、以及由粘合剂42担载在基材片上的吸附剂41的吸附式热交换器20中，也可以使用粘合剂42和交联剂来担载吸附剂41。通过在粘合剂42之外还使用交联剂，从而能够抑制吸附剂41脱落。
基材片(翅片26)例如也可以由铝制成。另外，也可以由利用环氧树脂等树脂对表面实施过涂覆的铝制成，且这是优选的。吸附剂41也可以含有聚丙烯酸钠、二氧化硅以及金属有机框架材料(MOF)中的至少一者，更优选使用聚丙烯酸钠。粘合剂42也可以含有氟树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂以及氨基甲酸酯树脂中的至少一者，更优选使用丙烯酸树脂。交联剂也可以是具有碳二亚胺(carbodiimide)基、异氰酸酯基和酯基中的至少一者的碳氢化合物，更优选使用具有羧基的碳氢化合物。吸附剂41、粘合剂42以及交联剂都可以使用多种混合物。
另外，相对于100质量份的吸附剂41，粘合剂42优选使用16质量份以上且70质量份以下，交联剂优选使用20质量份以上且50质量份以下。
相对于100质量份的吸附剂41，粘合剂42更优选使用20质量份以上，进一步优选使用23质量份以上，另外，粘合剂42更优选使用50质量份以下，进一步优选使用30质量份以下。
另外，交联剂优选使用与粘合剂42的使用量、以及粘合剂42的酸值或羟值相应的量。具体而言，以下所说明的相对酸值或相对羟值优选为20％以上且50％以下。
首先，酸值(AV：Acid Value)是指中和1g树脂所需的氢氧化钾的毫克数。另外，羟值(OHV：Hydroxyl Value)是指1g试样中的羟基所相当的氢氧化钾的毫克数。此外，相对于交联剂的官能团(-NCN-)1mol的交联剂分子整体的分子量为NCN当量，1g交联剂中所含有的交联剂的官能团(NCO)部分的克数为有效NCO重量百分比％。需要说明的是，氢氧化钾的式量为56.1g/mol，NCO的式量为42g/mol。
在COOH交联的情况下，交联剂的需求量根据下式求出：
交联剂需求量＝相对酸值x(粘合剂的量x AV/56.1)x NCN当量/1000mol
另外，在OH交联的情况下，交联剂的需求量根据下式求出：
交联剂需求量＝相对羟值x(粘合剂的量x OHV/56.1)x 42/(NCO％/100)/1000mol
在这些式中，通过使相对酸值或相对羟值为20～50％，从而求出所期望的交联剂的量。
也就是说，所使用的交联剂的量优选含有与粘合剂42的酸基或羟基的20～50％相应的量的酸基或羟基。
另外，优选的是：在粘合剂42和交联剂之外，另外还使用添加剂来担载吸附剂41。作为添加剂，能够使用具有羧基的碳氢化合物、具有羟基的碳氢化合物等，也可以将它们混合起来使用。特别是，优选使用具有羧基的碳氢化合物。
相对于100质量份的吸附剂41，优选使用1质量份以上且5质量份以下的添加剂。此外，相对于100质量份的吸附剂41，更优选使用2质量份以上的添加剂，另外，更优选使用3质量份以下的添加剂。
(实施例)
――粘合剂的评价――
表1示出关于粘合剂的耐化学性的评价。作为粘合剂，使用了丙烯酸树脂、氟树脂和氨基甲酸酯树脂。另外，使用了相对于粘合剂的酸值为25％(相对酸值)的交联剂。交联剂是具有碳二亚胺基的交联剂。
使用上述的粘合剂和交联剂，将聚丙烯酸钠作为吸附剂担载在由铝制成的基材片上，制作出试验片。将上述的试验片在70℃的环境下浸渍在10％的硝酸水溶液、硫酸中，并在40小时后确认了担载的状态。
如表1所示，丙烯酸树脂和氟树脂没有发生劣化(吸附剂脱落)。相对于此，在氨基甲酸酯树脂的情况下，在硝酸的作用下发生了劣化。
需要说明的是，作为氟树脂，优选四氟乙烯类，也可以是共聚物。上述氟树脂是四氟乙烯与碳氢化合物单体的共聚物。
另外，关于浸渍在硝酸中的情况，示出担载量的变化。
在氨基甲酸酯树脂的情况下，浸渍前为0.7103g，经过(上述条件的)硝酸浸渍而减少至0.0104g，仅残留1.46％。
相对于此，在丙烯酸树脂的情况下，从0.7069g减少至0.23046，试验后的担载量为32.59％。在氟树脂的情况下，从0.77779减少至0.7393g，试验后的担载量为95.04％。
这样，就氟树脂而言，由硝酸造成的担载量的减少程度小，在用于吸附式热交换器的情况下劣化也较小。在丙烯酸树脂的情况下，虽然由硝酸造成的担载量的减少程度比氟树脂大，但大幅优于氨基甲酸酯树脂，在实际用作吸附式热交换器的情况下也能够抑制劣化。
粘合剂优选对于硝酸和硫酸这两者都具有耐性。但是，很多树脂在对硝酸具有耐性的情况下，对于硫酸也具有耐性。因此，为了节省费用和时间等，仅对硝酸进行耐性试验即可。
[表1]
Figure BDA0004100834090000101
以上是对利用粘合剂将吸附剂担载在基材片上的状态进行的评价。除此以外，对粘合剂的树脂本身也进行了评价。
具体而言，对于上述丙烯酸树脂、氟树脂以及氨基甲酸酯树脂，在测量了试样的重量后，在70℃的环境下浸渍在10％的硝酸水溶液中。然后，将取出来的试样水洗，使这些试样在100℃下干燥一小时后，测量了重量。
其结果在表2中示出。由于硝酸浸渍，丙烯酸树脂的重量减少了16％，氟树脂的重量减少了5％，在这些情况下，吸附式热交换器20的性能随时间的劣化被抑制在允许范围内。相对于此，在氨基甲酸酯树脂的情况下，由于硝酸浸渍，重量减少了38％，在该情况下，吸附式热交换器20的性能随时间的劣化超过了允许范围。
另外，还利用FT-IR(傅里叶变换红外分光法)和TG(热重量分析)，确认了各试样在化学药品作用下所发生的变化。对于丙烯酸树脂和氟树脂而言，在耐化学性试验前后，在FT-IR和TG中，变化均为微小或可以说无变化的程度。相对于此，对于氨基甲酸酯树脂而言，因耐化学性试验而发生了显著的变化。在FT-IR中，出现了峰值的移动、增加，这表示出分子结构的变化。在TG中，也出现了明确的曲线变化。
根据以上结果，优选将丙烯酸树脂或氟树脂用作粘合剂。
[表2]
丙烯酸树脂 氟树脂 氨基甲酸酯树脂
浸渍前重量(g) 0.114 0.146 0.121
浸渍后重量(g) 0.095 0.138 0.075
重量减少率(％) 16 5 38
判定 OK OK NG
——交联剂的评价——
表3示出关于交联剂的评价。使用氟树脂作为粘合剂，并且使用含有异氰酸酯基的交联剂或含有碳二亚胺基的交联剂作为交联剂。另外，也示出了不使用交联剂的情况。使用了相对于粘合剂的酸值或羟值为25％(相对酸值、相对羟值)的交联剂。
与上述粘合剂的评价相同，使吸附剂担载在基材片上，在70℃的环境下浸渍在10％的硝酸、硫酸中，并在40小时后确认了担载的状态。
如表3所示，在不使用交联剂的情况下发生了劣化。相对于此，在使用了任一种交联剂的情况下，都没有发生劣化。
[表3]
Figure BDA0004100834090000111
—一千湿循环试验一一
对利用粘合剂使吸附层30担载在热交换器主体25上的吸附式热交换器20，进行反复交替地暴露在干燥状态和湿润状态下的试验(干湿循环试验)，并评价吸附剂的脱落情况。
干燥状态具体是指：将吸附式热交换器20设置在维持70℃且湿度20％的试验室中，并以平均风速2.0m/秒进行通风的状态。另外，湿润状态是指：喷水来使吸附层30充分吸附水分的状态。进行干湿循环试验，上述干湿循环试验如下：使暴露于干燥状态的时间为9分55秒、暴露于湿润状态的时间为5秒，将交替地暴露的处理反复进行5000次。
更具体而言，例如，在设定为70℃的恒温槽内设置风管，并将多个热交换器的试验用样品(30×100mm)排列在风管的入口。通过利用送风装置将风引入风管中，从而使风以2.0m/秒的平均风速接触试验用样品。另外，将喷水用喷嘴面对风管的入口设置，对试验用样品喷水。每次喷射(湿润状态)使用约400ml的蒸馏水。通过喷水调节为：确保试验用样品的位于上风侧的1/4～1/8左右的部分被润湿。
另外，通过在担载吸附层30之前测量热交换器主体25的质量，另外在干湿循环试验前后测量吸附式热交换器20的质量，从而求出试验前后的粘合剂42和吸附剂41的担载量(质量)的变化。
如果干湿循环试验后的担载量为试验前的担载量的90～100％，则在实际使用吸附式热交换器20的情况下也能够维持充分的性能。
表4示出下面所说明的实施例1和实施例2、以及比较例1和比较例2的干湿循环试验的结果。
(实施例1)
作为粘合剂，使用了氟树脂与丙烯酸树脂的1：1(质量比)混合物。另外，作为交联剂，使用了具有碳二亚胺基的交联剂。使用了相对于粘合剂的酸值或羟值为25.5％(相对酸值、相对羟值)的交联剂。使用上述的粘合剂和交联剂将吸附剂担载在由铝制成的基材片上，从而制作出实施例1的试验用试样。
(实施例2)
作为粘合剂，使用了丙烯酸树脂。另外，交联剂的种类和用量与实施例1相同。使用上述的粘合剂和交联剂将吸附剂担载在由铝制成的基材片上，从而制作出实施例2的试验用试样。
(比较例1)
作为粘合剂，使用氨基甲酸酯树脂，但不使用交联剂。利用该粘合剂将吸附剂担载在由铝制成的基材片上，从而制作出比较例1的试验用试样。
(比较例2)
作为粘合剂，使用丙烯酸树脂，但不使用交联剂。利用该粘合剂将吸附剂担载在由铝制成的基材片上，从而制作出比较例2的试验用试样。
以上，将两个实施例和两个比较例的试验结果示在表4中。在比较例1和比较例2中，如果循环次数略微超过1000，则吸附剂未发生脱落。但是，在比较例1中，如果超过3000次则发生脱落，在比较例2中，也是在5000次以下发生脱落。
相对于这些比较例，在实施例1的情况下，即使在超过7000次时，吸附剂也未发生脱落，在超过10000次时终于发生脱落。
在实施例2的情况下，即使在8530次时，吸附剂也未发生脱落。
如上所述，在使用丙烯酸树脂、氟树脂，还使用了交联剂的情况下，即使在干湿循环试验中反复5000次后，吸附剂也未发生脱落。在这种结构的情况下，作为吸附式热交换器，其性能随时间的劣化被抑制在允许范围内。
[表4]
Figure BDA0004100834090000131
此外，在表5中示出分别使用氟树脂、丙烯酸树脂和氨基甲酸酯树脂作为粘合剂来进行干湿循环试验后的担载量。使用各种粘合剂，以与上述相同的方式，制作出使吸附剂担载在由铝制成的基材片上的试样，并示出干湿循环次数为5452次的时间点的情况。
如表5所示，在使用氟树脂或丙烯酸树脂的情况下，在循环次数为5452次后，粘合剂和吸附剂的残留率也为100.00％，没有发生脱落。相对于此，在使用氨基甲酸酯树脂的情况下，在5452次的时间点，残留率为89.97％，脱落了10％以上。
这样，通过使用氟树脂或丙烯酸树脂，即使在干湿循环试验(循环次数为5000次)后也能够使粘合剂和吸附剂的担载量为试验前的90％以上，能够抑制吸附式热交换器劣化，因此是优选的。
[表5]
丙烯酸树脂 氟树脂 氨基甲酸酯树脂
残留率(％) 100.00 100.00 89.97
判定 OK OK NG
——粘合剂的透水性评价——
粘合剂的种类会影响吸附式热交换器的性能。因此，优选的是：用作粘合剂的树脂除了耐化学性优异之外，至少还能够实现与以往的吸附式热交换器接近的性能。关于这方面，发明人己知粘合剂的透水性与吸附式热交换器20的性能相关。因此，对各粘合剂的透水性进行了评价。
图7示出粘合剂的透水性的试验方法。粘合剂树脂膜54是将用作粘合剂的树脂形成为100μm厚度而得到的膜。使用粘合剂树脂膜54覆盖不透过水分的容器51的开口部，将该容器密封。将足够量的干燥剂52布置在容器51内，使湿度为0％。将该容器51布置在恒温槽50中。恒温槽50的温度维持25℃，湿度维持90％。
这样一来，由于以粘合剂树脂膜54为分界而存在湿度差，因此水分从恒温槽50侧(容器51的外侧)透过粘合剂树脂膜54向容器51内移动(用箭头53示出)。因此，通过测量容器51的质量(包括粘合剂树脂膜54、干燥剂52在内的质量)随时间的变化，从而能够测量透过了粘合剂树脂膜54的水分的量。
图8示出氨基甲酸酯树脂、氟树脂、氟树脂与丙烯酸树脂的1：1混合物、以及丙烯酸树脂这四种粘合剂树脂膜54(膜厚为100μm)的透水性。单位为g/m2·天，即换算成1m2面积的膜的每天的透水量(g)。分别进行多次测量，各个结果用黑色圆圈(●)表示，平均值用白色方块(◇)表示。
另外，以粘合剂为氨基甲酸酯树脂的情况为100％，通过相对值表示将各种树脂用作粘合剂的吸附式热交换器的性能。
在仅将氟树脂用作粘合剂的情况下，透水性为60.42g/m2·天，与将氨基甲酸酯树脂用作粘合剂的情况相比，吸附式热交换器的性能为84.8％。相对于此，在将氟树脂与丙烯酸树脂的1：1混合物用作粘合剂的情况、以及仅将丙烯酸树脂用作粘合剂的情况下，透水性分别为86.52g/m2·天和136.45g/m2·天，与将氨基甲酸酯树脂用作粘合剂的情况相比，吸附式热交换器的性能分别为89.7％和90.2％。
从与使用氨基甲酸酯树脂的情况相比抑制吸附式热交换器性能下降的观点出发，透水性优选为85g/m2·天以上。但是，考虑到其他因素，可以考虑使用氟树脂。
――粘合剂的拉伸强度和伸长率――
吸附剂根据种类的不同，在吸收水分后会膨润(体积增大)。例如，聚丙烯酸钠会因吸水而膨润。此时，如果粘合剂能够随着吸附剂的膨润而伸长，则能够抑制粘合剂断裂而使吸附剂脱落等劣化现象。
具体而言，将吸附剂41膨润时(以最大限度吸收了水分的状态)的体积与干燥时的体积之比作为膨润率，用百分率％表示(当膨润时体积变为两倍的情况下为200％，当膨润时体积完全没有变化的情况下为100％等)。
另外，粘合剂42的伸长率为拉伸带状试样的两端而使试样断裂时的长度L与初始长度L0之比，用百分率％表示。也就是说，伸长率为(L/L0)×100％。
当吸附剂的膨润率为X(％)时，如果粘合剂的伸长率为(X/100)的立方根×100％以上，则粘合剂能够随着吸附剂的膨润而充分伸长，从而能够避免断裂。
图9中示出伸长率的试验方法。使用作为粘合剂的树脂，制作宽度为1cm、长度为7cm、膜厚为10～300μm的试验片60。对于该试验片，利用夹头在两端各夹住1cm的保持区域61并向两侧拉伸，直到试验片60断裂为止。由于初始时夹头间的距离为延伸区域62的长度(5cm)，因此通过测量断裂时的夹头间的距离，就能够求出伸长率。
当吸附剂的膨润率为X时，其在尺寸上的伸长率为X的立方根。因此，如果粘合剂树脂膜54的伸长率为X的立方根以上，则能够抑制粘合剂因吸附剂的膨润而断裂。
另外，粘合剂42的拉伸强度优选为12N/mm2以下，更优选为8N/mm2以下，进一步优选为6N/mm2以下。如果使用这样的粘合剂42，则粘合剂42容易随着吸附剂41的膨润而伸长，因此能够抑制吸附剂41脱落。
关于此，在图10中示出了氨基甲酸酯树脂、氟树脂、以及氟树脂与丙烯酸树脂的混合物的伸长量(L－L0)与所施加的力(单位剖面面积上所受的力)之间的关系。关于混合物，示出了氟树脂：丙烯酸树脂的质量混合比为3：7、5：5、7：3这三种。随着伸长量变大，所施加的力变大，断裂后力下降为0。
断裂时间点的伸长量都超过了50.0mm，相对于初始长度50.0mm，断裂时的长度超过100.0mm，因此伸长率为200％以上。
此处，聚丙烯酸钠的膨润率为200％左右。因此，如果粘合剂的伸长率为200/100的立方根×100％、即大致126％以上，就能够避免断裂。因此，图10所示的例子都满足该条件。
另外，在吸附剂膨润的情况下，用作粘合剂的树脂优选容易伸长的树脂。也就是说，使用在较小的力的作用下伸长的粘合剂时更容易根据吸附剂的膨润而伸长，因此是优选的。具体而言，优选拉伸强度为12N/mm2以下。更优选为8N/mm2以下，进一步优选为6N/mm2以下。
因此，从该观点出发，优选使用氟树脂与丙烯酸树脂的混合物。
以上对实施方式进行了说明，但应理解的是在不脱离权利要求书的主旨和范围的情况下，能够对实施方式和具体事项进行各种改变。只要不影响本公开的对象的功能，还可以对上述实施方式和变形例适当地进行组合或替换。
－产业实用性－
综上所述，本公开对于吸附式热交换器是有用的。
－符号说明－
20 吸附式热交换器
25 热交换器主体
26 翅片(基材片)
30 吸附层
41 吸附剂
42 粘合剂
43 涂层
50 恒温槽
51 容器
52 干燥剂
53 箭头
54 粘合剂树脂膜
60 试验片
61 保持区域
62 延伸区域

Claims (6)

1.一种吸附式热交换器(20)，包括基材片(26)、以及由粘合剂(42)担载在所述基材片(26)上的吸附剂(41)，其特征在于：
所述吸附式热交换器满足第一条件和第二条件中的至少一者，
所述第一条件是：在70℃的环境温度下，将带有所述吸附剂(41)的所述基材片(26)浸渍在10％的硝酸水溶液中40小时后，所述粘合剂(42)和所述吸附剂(41)的担载量为所述浸渍前的32～100％，
所述第二条件是：在反复交替地暴露在环境温度为70℃且湿度为20％的干燥状态、以及对吸附式热交换器(20)喷水的湿润状态中5000次后，所述粘合剂(42)和所述吸附剂(41)的担载量为所述暴露前的90～100％。
2.根据权利要求1所述的吸附式热交换器，其特征在于：
所述吸附式热交换器满足所述第一条件。
3.根据权利要求1所述的吸附式热交换器，其特征在于：
所述吸附式热交换器满足所述第二条件。
4.根据权利要求1所述的吸附式热交换器，其特征在于：
所述吸附式热交换器将所述第一条件和所述第二条件都满足。
5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的吸附式热交换器，其特征在于：
所述粘合剂(42)与所述吸附剂(41)的合计厚度在20μm以上且100μm以下的范围。
6.根据权利要求1到5中任一项权利要求所述的吸附式热交换器，其特征在于：
所述粘合剂含有氟树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂以及氨基甲酸酯树脂中的至少一者，
所述交联剂是具有碳二亚胺基、异氰酸酯基以及酯基中的至少一者的碳氢化合物。
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