JP2023131801A - 熱交換器及びそれを備えた換気装置、熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィンの表面に吸着層が担持された熱交換器について、吸着層のフィンからの剥離を抑制する。【解決手段】熱交換器２０は、伝熱管２７と、伝熱管２７に取り付けられた板状のフィン２６と、フィン２６の板面２６ａ及び端面２６ｂに設けられ、水分の吸着と脱離を行う吸着材を含む吸着層２８と、吸着層２８の一部の第１表面２８ａ及び第２表面２８ｂに設けられた保護層２９と、を備える。【選択図】図６

Description

本開示は、熱交換器及びそれを備えた換気装置、熱交換器の製造方法に関する。

従来、熱交換器を構成するフィンの表面（板面及び端面）に、水分の吸着及び脱離が可能な吸着材を含む吸着層が担持された熱交換器、及びその熱交換器を備えた換気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。前記熱交換器では、フィンに触れる空気を吸着材で調湿することができる。このため、前記熱交換器を備えた換気装置によれば、室内を換気すると共に、室内の湿度を調整することができる。

特開２００４－２９４０４８号公報

前記吸着材には、水分の吸着及び脱離に伴って体積変化が生じる種類のものがある。このような吸着材を採用した場合、フィンの表面に担持された吸着層には、体積変化に伴う応力が発生する。従来の前記熱交換器では、体積変化が比較的大きい吸着材を採用した場合、特にフィンの端面に担持された吸着層に応力が集中し、長期間の使用に伴って、フィンの端面の吸着層が剥離する場合があった。

本開示は、フィンの表面に吸着層が担持された熱交換器について、吸着層のフィンからの剥離を抑制することを目的とする。

（１）本開示の熱交換器は、伝熱管と、前記伝熱管に取り付けられた板状のフィンと、前記フィンの板面及び端面に設けられ、水分の吸着と脱離を行う吸着材を含む吸着層と、前記吸着層の一部の表面に設けられた保護層と、を備える。

本開示の熱交換器によれば、吸着層の一部の表面に保護層を設けることにより、保護層を設けた部分では、吸着材の水分の吸着及び脱離を抑制することができ、保護層を設けた部分の吸着層の体積変化を抑制することができる。これにより、保護層を設けた部分について、吸着層の剥離を抑制することができ、熱交換器の寿命を延ばすことができる。

（２）本開示の熱交換器は、前記保護層は、水分の吸着と脱離に伴う体積変化が前記吸着層と比較して小さいと好ましい。

この場合、体積変化が小さい保護層を、吸着層の表面に設けることにより、吸着層の体積変化を抑制することができる。これにより、保護層を設けた部分の吸着層の剥離を抑制することができる。

（３）本開示の熱交換器は、前記保護層が、前記端面に設けられた前記吸着層の表面に形成されると好ましい。

この場合、フィンの端面に設けられた吸着層の表面に保護層を設けることによって、フィンの端面に設けられた吸着層の体積変化を抑制することができる。これにより、剥離が生じやすいフィンの端面付近の吸着層に応力集中が生じるのを抑制することができる。

（４）本開示の熱交換器は、前記板面に直交する断面において、対向する２つの前記板面の端点を通る仮想線を基準として、前記保護層が、前記仮想線より前記フィンの外方に位置する前記吸着層の表面に形成されると好ましい。

この場合、板面よりフィンの外側に位置する吸着層の表面に保護層を設けることによって、保護層の形成範囲を抑えて、吸着層の体積変化を効率よく抑制することができる。

（５）本開示の熱交換器は、前記仮想線より前記フィンの内方に位置する前記吸着層の表面まで前記保護層が延長されると好ましい。

この場合、フィンの端面に設けた保護層をフィンの内方側へ延長することによって、フィンの端面に設けられた吸着層の体積変化を確実に抑制することができる。

（６）本開示の熱交換器は、前記板面が、前記熱交換器を通過する空気の流れ方向に対して並行に配置され、前記保護層が、前記空気の流れ方向の上流側に位置する前記端面の前記吸着層の表面に形成されると好ましい。

この場合、吸着層の剥離が生じやすいのは風上側に位置するフィンの端面である。このため、風上側に位置するフィンの端面に保護層を設けることによって、吸着層の剥離を効果的に抑制することができる。

（７）本開示の熱交換器は、前記熱交換器が、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路の一部を構成すると共に、凝縮器又は蒸発器として機能し、前記吸着層が、前記熱交換器が蒸発器として機能する場合、当該熱交換器を流れる空気の水分を吸着し、前記熱交換器が凝縮器として機能する場合、当該熱交換器を流れる空気に水分を放出する冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路の一部を構成すると共に、凝縮器又は蒸発器として機能し、前記吸着材が、前記熱交換器が蒸発器として機能する場合、当該熱交換器を流れる空気の水分を吸着し、前記熱交換器が凝縮器として機能する場合、当該熱交換器を流れる空気に水分を放出すると好ましい。

この場合、調湿機能を有し、凝縮器又は蒸発器として機能する熱交換器の寿命をより延ばすことができる。

（８）本開示の換気装置は、前記熱交換器である第１熱交換器及び第２熱交換器と、前記第１熱交換器を介して、室外の空気を室内に供給する給気ファンと、前記第２熱交換器を介して、前記室内の空気を前記室外に排出する排気ファンと、を備える。

この場合、調湿機能を有する熱交換器を備えた換気装置の寿命をより延ばすことができる。

（９）本開示の熱交換器の製造方法は、伝熱管と、前記伝熱管に取り付けられた板状のフィンと、前記フィンの板面及び端面に設けられ、水分の吸着と脱離を行う吸着材を含む吸着層と、前記端面の前記吸着層の表面に設けられた保護層と、を備える熱交換器の製造方法であって、カルボキシル基を含む第１バインダと、カルボジイミドを含む第１架橋剤と、を含む第１材料を、前記フィンの板面及び端面に塗布して、前記吸着層を形成し、カルボキシル基を含む第２バインダと、カルボジイミドを含む第２架橋剤と、を含む第２材料を、前記吸着層の表面に塗布して、前記保護層を形成する。

本開示の熱交換器の製造方法によれば、吸着層及び保護層のいずれにもカルボキシル基を含むバインダを用いると共に、吸着層及び保護層のいずれにもカルボジイミドを含む架橋剤を用いることによって、吸着層と保護層との間で架橋反応を生じさせることができる。これにより、吸着層と保護層との接続をより強固にすることができ、フィンの端面に設けられた吸着層の剥離を抑制することができる。

本開示の熱交換器を備えた換気装置の概略的な構成図。 換気装置の冷媒回路を示す概略的な配管系統図。 本開示の熱交換器を示す概略的な斜視図。 図１におけるＡ－Ａ線矢視方向から見た換気装置の内部の説明図である。 図１におけるＢ－Ｂ線矢視方向から見た換気装置の内部の説明図である。 熱交換器のフィンに担持された吸着層及び保護層を示す概略的な構成図。

以下、添付図面を参照しつつ、本開示の熱交換器及びそれを備えた換気装置の実施形態を詳細に説明する。

［換気装置の全体構成について］
図１は、本開示の熱交換器を備えた換気装置の概略的な構成図である。図１に示す換気装置１０は、本開示の換気装置の一実施形態であり、本開示の熱交換器の一実施形態である熱交換器２０を備える。換気装置１０は、室内の換気を行うと共に、室内の空気の除湿及び加湿を行うことが可能な装置であり、調湿装置とも称される。

図２は、換気装置の冷媒回路を示す概略的な配管系統図である。図３は、本開示の熱交換器を示す概略的な斜視図である。図４は、図１におけるＡ－Ａ線矢視方向から見た換気装置の内部の説明図である。図５は、図１におけるＢ－Ｂ線矢視方向から見た換気装置の内部の説明図である。図１～図５に示すように、換気装置１０は、中空箱状のケーシング１１を備えている。換気装置１０は、ケーシング１１内に、図２に示す冷媒回路１９が収容されている。

図２に示すように、冷媒回路１９は、２個の熱交換器２０と、圧縮機２３と、四路切換弁２４と、電動膨張弁２５と、を含んでいる。なお、以下の説明では、一方の熱交換器２０を第１熱交換器２１と称し、他方の熱交換器２０を第２熱交換器２２と称する。冷媒回路１９は、圧縮機２３と、四路切換弁２４と、第１熱交換器２１と、電動膨張弁２５と、第２熱交換器２２と、が順に接続されて閉回路に構成されている。換気装置１０では、冷媒回路１９に冷媒が充填され、冷媒回路１９に冷媒を循環させることによって、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを実行するように構成されている。

圧縮機２３は、いわゆる全密閉型であり、インバータによって回転数が制御される容量可変型の圧縮機とされている。圧縮機２３は、その吐出側が四路切換弁２４の第１のポートに接続され、その吸入側が四路切換弁２４の第２のポートに接続されている。第１熱交換器２１の一端は、四路切換弁２４の第３のポートに接続されている。第１熱交換器２１の他端は、電動膨張弁２５に接続されている。第２熱交換器２２の一端は、四路切換弁２４の第４のポートに接続されている。第２熱交換器２２の他端は、電動膨張弁２５に接続されている。

図３に示すように、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２は、いずれも、伝熱管と多数のフィンとを備えた、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ式熱交換器により構成されている。第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２は、長方形板状に形成された複数のフィン２６と、フィン２６を貫通する伝熱管２７とを備えている。フィン２６は、例えばアルミニウム製であり、伝熱管２７は、例えば銅製である。

各フィン２６及び伝熱管２７の表面には、吸着剤を含む吸着層２８が担持されている。なお、本説明でいうフィン２６の「表面」には、板面２６ａ及び端面２６ｂが含まれる（図６参照）。フィン２６及び伝熱管２７の外表面の吸着層２８は、例えば、吸着材を含むスラリー状の材料（後で説明する第１材料Ｚ１）が貯留された槽にフィン２６及び伝熱管２７の組立体を浸漬することにより（所謂ディップ成形により）形成される。

吸着層２８に含まれる吸着剤としては、親水性又は吸水性を有する有機高分子ポリマー系材料、カルボン酸基又はスルホン酸基を有するイオン交換樹脂系材料、感温性高分子等の機能性高分子材料などが挙げられる。

なお、本実施形態では、熱交換器２０（第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２）が、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である場合を例示しているが、本開示の熱交換器の形式はこれに限らず、他の形式の熱交換器（例えば、コルゲートフィン式の熱交換器等）であってもよい。また、本実施形態では、フィン２６及び伝熱管２７の外表面の吸着層２８をディップ成形により形成した場合を例示しているが、本開示の熱交換器における吸着層の形成方法はこれに限らず、その他の方法で形成してもよい。

四路切換弁２４は、第１のポートと第３のポートとが連通すると同時に第２のポートと第４のポートが連通する第１状態（図２（ａ）参照）と、第１のポートと第４のポートとが連通すると同時に第２のポートと第３のポートとが連通する第２状態（図２（ｂ）参照）とに切り換え可能に構成されている。冷媒回路１９は、四路切換弁２４のポートの連通状態を切り換えることにより、冷媒循環方向を反転させ、第１状態では、第１熱交換器２１が凝縮器として機能し、第２熱交換器２２が蒸発器として機能する第１の冷凍サイクル動作を行うことができ、第２状態では、第１熱交換器２１が蒸発器として機能し、第２熱交換器２２が凝縮器として機能する第２の冷凍サイクル動作を行うことができる。

（ケーシングの内部構造について）
本説明では、図１に示すケーシング１１の下端をケーシング１１の正面と称し、上端をケーシング１１の背面と称し、左端をケーシング１１の左側面と称し、右端をケーシング１１の右側面と称する。本説明では、図４及び図５に示すケーシング１１の上端をケーシング１１の上面と称し、下端をケーシング１１の下面と称する。

ケーシング１１は、平面視矩形の箱形に形成されている。ケーシング１１の左側面板１２には、室外の空気（外気ＯＡ）を取り入れる第１吸込口１２ａと、室内の空気（還気ＲＡ）を取り入れる第２吸込口１２ｂとが形成されている。一方、ケーシング１１の右側面板１３には、排気ＥＡを室外へ排出する第１吹出口１３ａと、調湿された空気である給気ＳＡを室内に供給する第２吹出口１３ｂとが形成されている。

図４及び図５に示すように、ケーシング１１の内部には、仕切板１４が設けられ、空気室１１ａと機器室１１ｂとが形成されている。仕切板１４は、ケーシング１１の高さ方向（垂直方向）に沿って設けられ、ケーシング１１の上面板１５から下面板１６に亘って設けられている。図１に示すように、仕切板１４は、ケーシング１１の正面板１７から背面板１８に亘って設けられている。

機器室１１ｂには、冷媒回路１９における熱交換器２０を除く圧縮機２３などが配置される共に、給気ファン３１と排気ファン３２とが収納されている。そして、給気ファン３１は、第１吹出口１３ａに接続され、排気ファン３２は、第２吹出口１３ｂに接続されている。

図１、図４及び図５に示すように、ケーシング１１の空気室１１ａには、第１端面板４１、第２端面板４２、及び区画板４３が設けられている。第１端面板４１、第２端面板４２、及び区画板４３は、ケーシング１１の高さ方向（垂直方向）に沿って、上面板１５から下面板１６に亘って設けられている。

図１に示すように、第１端面板４１及び第２端面板４２は、左側面板１２から仕切板１４に亘って設けられている。区画板４３は、第１端面板４１と第２端面板４２とに亘って設けられている。

図１、図４及び図５に示すように、ケーシング１１の内部には、第１端面板４１、第２端面板４２、区画板４３、及び仕切板１４によって区画された第１熱交換室４６と、第１端面板４１、第２端面板４２、区画板４３、及び左側面板１２によって区画された第２熱交換室４７とが形成されている。換気装置１０では、第１熱交換室４６に第１熱交換器２１が配置され、第２熱交換室４７に第２熱交換器２２が配置される。

空気室１１ａでは、第１端面板４１と背面板１８との間に水平板４４が設けられ、第１流入路４４ａ及び第１流出路４４ｂが形成される。空気室１１ａでは、第２端面板４２と正面板１７との間に水平板４５を設けられ、第２流入路４５ａ及び第２流出路４５ｂが形成される。水平板４４，４５は、ケーシング１１の内部空間を上下に仕切っている。

換気装置１０では、第１流入路４４ａが、第１吸込口１２ａに連通し、第１流出路４４ｂが、給気ファン３１に連通して第１吹出口１３ａに連通している。換気装置１０では、第２流入路４５ａが、第２吸込口１２ｂに連通し、第２流出路４５ｂが、排気ファン３２に連通して第２吹出口１３ｂに連通している。

図４に示すように、第１端面板４１には、４つの開口４１ａ～４１ｄ（以下、それぞれを第１開口４１ａ、第２開口４１ｂ、第３開口４１ｃ、第４開口４１ｄと称する）が形成される。各開口４１ａ～４１ｄには、第１ダンパ５１、第２ダンパ５２、第３ダンパ５３及び第４ダンパ５４が設けられる。４つの開口４１ａ～４１ｄは、第１開口４１ａと第３開口４１ｃとが第１熱交換室４６に開口し、第２開口４１ｂと第４開口４１ｄとが第２熱交換室４７に開口する。

第１開口４１ａは、第１流入路４４ａと第１熱交換室４６とを連通させ、第３開口４１ｃは、第１流出路４４ｂと第１熱交換室４６とを連通させている。また、第２開口４１ｂは、第１流入路４４ａと第２熱交換室４７とを連通させ、第４開口４１ｄは、第１流出路４４ｂと第２熱交換室４７とを連通させている。

図５に示すように、第２端面板４２には、４つの開口４２ａ～４２ｄ（以下、それぞれを第５開口４２ａ、第６開口４２ｂ、第７開口４２ｃ、第８開口４２ｄと称する）が形成される。各開口４２ａ～４２ｄには、第５ダンパ５５、第６ダンパ５６、第７ダンパ５７及び第８ダンパ５８が設けられる。４つの開口４２ａ～４２ｄは、第５開口４２ａと第７開口４２ｃとが第１熱交換室４６に開口し、第６開口４２ｂと第８開口４２ｄとが第２熱交換室４７に開口する。

第５開口４２ａは、第２流入路４５ａと第１熱交換室４６とを連通させ、第７開口４２ｃは、第２流出路４５ｂと第１熱交換室４６とを連通させる。また、第６開口４２ｂは、第２流入路４５ａと第２熱交換室４７とを連通させ、第８開口４２ｄは、第２流出路４５ｂと第２熱交換室４７とを連通させる。

各ダンパ５１～５８は、各開口４１ａ～４１ｄ及び各開口４２ａ～４２ｄを開閉する開閉手段を構成している。

換気装置１０では、図２に示した冷媒循環方向の切換動作（第１及び第２の冷凍サイクル動作）が、所定時間毎（例えば、３分毎）に交互に繰り返して実行される。これによって換気装置１０は、除湿運転と加湿運転とを行うことできる。

換気装置１０は、除湿運転を行う場合、冷媒が蒸発する熱交換器２０（第１熱交換器２１又は第２熱交換器２２）を流れる空気の水分を吸着剤（後で説明する吸着層２８）で吸着し、冷媒が凝縮する熱交換器２０（第２熱交換器２２又は第１熱交換器２１）を流れる空気に水分を放出させて吸着剤を再生し、吸着剤で除湿された空気を室内に供給するように、冷媒回路１９の冷媒の循環方向及び各ダンパ５１～５８による空気の流通経路を切り換える。

換気装置１０は、加湿運転を行う場合、冷媒が蒸発する熱交換器２０（第１熱交換器２１又は第２熱交換器２２）を流れる空気の水分を吸着剤（後で説明する吸着層２８）で吸着し、冷媒が凝縮する熱交換器２０（第２熱交換器２２又は第１熱交換器２１）を流れる空気に水分を放出させて吸着剤を再生し、吸着剤で加湿された空気を室内に供給するように、冷媒回路１９の冷媒の循環方向及び各ダンパ５１～５８による空気の流通経路を切り換える。

（除湿運転の説明）
まず、除湿運転について説明する。第１の冷凍サイクル動作は、図２（ａ）に示されるように、圧縮機２３から吐出された冷媒が、第１熱交換器２１で放熱して凝縮し、その後に電動膨張弁２５へ送られて減圧される。減圧された冷媒は、第２熱交換器２２で吸熱して蒸発し、その後に圧縮機２３に吸入されて圧縮され、再び吐出される。したがって、第１の冷凍サイクル動作では、第１熱交換器２１が凝縮器として機能し、第２熱交換器２２が蒸発器として機能する。

除湿運転では、第１の冷凍サイクル動作の実行中において、第１吸込口１２ａから取り入れられた外気ＯＡを第２熱交換器２２に通過させ、熱交換後の給気ＳＡを第２吹出口１３ｂから排出する。除湿運転では、第１の冷凍サイクル動作の実行中において、第２吸込口１２ｂから取り入れた還気ＲＡを第１熱交換器２１に通過させ、熱交換後の排気ＥＡを第１吹出口１３ａから排出する。凝縮器として機能する第１熱交換器２１においては、吸着剤に吸着されていた水分が冷媒の熱によって脱離し、還気ＲＡに取り込まれる。これにより、第１熱交換器２１の吸着剤が再生されるとともに、還気ＲＡが加湿され、加湿後の排気ＥＡが第１吹出口１３ａから室外に排出される。蒸発器として機能する第２熱交換器２２においては、冷媒の吸熱によって外気ＯＡに含まれる水分が吸着剤に吸着（回収）され、外気ＯＡが除湿される。除湿後の外気ＯＡは、給気ＳＡとして第２吹出口１３ｂから室内に供給される。

第２の冷凍サイクル動作は、図２（ｂ）に示されるように、圧縮機２３から吐出された冷媒が、第２熱交換器２２で放熱して凝縮し、その後に電動膨張弁２５へ送られて減圧される。減圧された冷媒は、第１熱交換器２１で吸熱して蒸発し、その後に圧縮機２３へ吸入されて圧縮され、再び吐出される。したがって、第２の冷凍サイクル動作では、第１熱交換器２１が蒸発器として機能し、第２熱交換器２２が凝縮器として機能する。

除湿運転では、第２の冷凍サイクル動作の実行中において、第１吸込口１２ａから取り入れられた外気ＯＡを第１熱交換器２１に通過させ、熱交換後の給気ＳＡを第２吹出口１３ｂから排出する。除湿運転では、第２の冷凍サイクル動作の実行中において、第２吸込口１２ｂから取り入れた還気ＲＡを第２熱交換器２２に通過させ、熱交換後の排気ＥＡを第１吹出口１３ａから排出する。凝縮器として機能する第２熱交換器２２においては、吸着剤に吸着されていた水分が冷媒の熱によって脱離し、還気ＲＡに取り込まれる。これにより、第２熱交換器２２の吸着剤が再生されるとともに、還気ＲＡが加湿され、加湿後の排気ＥＡは第１吹出口１３ａから室外に排出される。蒸発器として機能する第１熱交換器２１においては、冷媒の吸熱によって外気ＯＡに含まれる水分が吸着剤に吸着（回収）され、外気ＯＡが除湿される。除湿後の外気ＯＡは、給気ＳＡとして第２吹出口１３ｂから室内に供給される。

（加湿運転の説明）
次に、加湿運転について説明する。図２（ａ）に示される第１冷凍サイクル動作の実行中は、第１熱交換器２１が凝縮器として機能し、第２熱交換器２２が蒸発器として機能する。加湿運転では、第１の冷凍サイクル動作の実行中において、第１吸込口１２ａから取り入れた外気ＯＡを第１熱交換器２１に通過させ、熱交換後の給気ＳＡを第２吹出口１３ｂから排出する。加湿運転では、第１の冷凍サイクル動作の実行中において、第２吸込口１２ｂから取り入れた還気ＲＡを第２熱交換器２２に通過させ、熱交換後の排気ＥＡを第１吹出口１３ａから排出する。凝縮器として機能する第１熱交換器２１においては、吸着剤に吸着されていた水分が冷媒の熱によって脱離し、外気ＯＡに取り込まれる。これにより、吸着剤が再生されるとともに外気ＯＡが加湿され、加湿後の給気ＳＡが第２吹出口１３ｂから室内に供給される。また、蒸発器として機能する第２熱交換器２２においては、冷媒の吸熱によって還気ＲＡに含まれる水分が吸着剤に吸着（回収）され、還気ＲＡが除湿される。除湿後の還気ＲＡは、排気ＥＡとして第１吹出口１３ａから室外へ排出される。

図２（ｂ）に示される第２の冷凍サイクル動作では、第１熱交換器２１が蒸発器として機能し、第２熱交換器２２が凝縮器として機能する。加湿運転では、第２の冷凍サイクル動作の実行中において、第１吸込口１２ａから取り入れた外気ＯＡを第２熱交換器２２に通過させ、熱交換後の給気ＳＡを第２吹出口１３ｂから排出する。加湿運転では、第２の冷凍サイクル動作の実行中において、第２吸込口１２ｂから取り入れた還気ＲＡを第１熱交換器２１に通過させ、熱交換後の排気ＥＡを第１吹出口１３ａから排出する。凝縮器として機能する第２熱交換器２２においては、吸着剤に吸着されていた水分が冷媒の熱によって脱離し、外気ＯＡに取り込まれる。これにより、吸着剤が再生されるとともに外気ＯＡが加湿され、加湿後の給気ＳＡが第２吹出口１３ｂから室内に供給される。また、蒸発器として機能する第１熱交換器２１においては、冷媒の吸熱によって還気ＲＡに含まれる水分が吸着剤に吸着（回収）され、還気ＲＡが除湿される。除湿後の還気ＲＡは、排気ＥＡとして第１吹出口１３ａから室外へ排出される。

以上に説明した通り、本開示の換気装置１０は、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２と、第１熱交換器２１を介して、室外の空気を室内に供給する給気ファン３１と、第２熱交換器２２を介して、室内の空気を室外に排出する排気ファン３２と、を備えている。換気装置１０では、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２が、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１９の一部を構成する。換気装置１０において、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２は、一方が凝縮器として機能し、かつ、他方が蒸発器として機能する。例えば、換気装置１０では、第１熱交換器２１が蒸発器として機能し、第２熱交換器２２が凝縮器として機能する場合、第１熱交換器２１の吸着層２８が、第１熱交換器２１を流れる空気の水分を吸着し、第２熱交換器２２の吸着層２８が、第２熱交換器２２を流れる空気に水分を放出する。

このように、換気装置１０は、吸着層２８を有する第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２を備えることで、調湿機能を有している。換気装置１０では、保護層２９を設けることによって、吸着層２８を有する第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２の寿命をより延ばすことができる。これにより、調湿機能を有する第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２を備えた換気装置１０の寿命をより延ばすことができる。

（吸着層及び保護層について）
図６は、熱交換器のフィンに担持された吸着層及び保護層を示す概略的な構成図である。図６には、フィン２６を板面２６ａに垂直な面で切断した場合の断面のうち、端面２６ｂを含む一部を示している。なお、図６に示すフィン２６では、板面２６ａと空気の流れ方向Ｘとが平行であり、端面２６ｂと空気の流れ方向Ｘとが直交する。図６に示すように、フィン２６には、端面２６ｂに吸着層２８が担持されると共に、吸着層２８の表面に保護層２９が設けられている。

吸着層２８は、フィン２６の表面である板面２６ａ及び端面２６ｂに設けられている。本開示の熱交換器２０では、フィン２６の板厚は、１００～１３０μｍ程度であり、吸着層２８の板面２６ａに対する厚さは２５～７５μｍ程度であり、端面２６ｂに対する厚さは２５～７５μｍ程度である。

吸着層２８には、親水性又は吸水性を有する有機高分子ポリマー系材料、カルボン酸基又はスルホン酸基を有するイオン交換樹脂系材料、感温性高分子等の機能性高分子材料である吸着材Ａが含まれる。吸着材Ａは、水分の吸着及び脱離を行うことができる材料である。吸着材Ａは、水分を吸着した場合に体積が膨張し、水分が脱離された場合に体積が収縮する。つまり吸着材Ａは、水分の吸着及び脱離に伴って体積変化が生じる。なお、本開示の熱交換器２０で使用する吸着材Ａは、最大限水分を脱離した状態の体積を基準として、最大限水分を吸着した状態の体積が約２倍程度となると好ましい。

保護層２９は、吸着層２８の一部の表面に設けられている。本開示の熱交換器２０では、保護層２９の端面２６ｂ側の厚さＤ１は、１０～１８０μｍ程度であり、保護層２９の板面２６ａ側の厚さＤ２は、０～１８０μｍ程度である。つまり、熱交換器２０では、板面２６ａに対面する位置の保護層２９は省略してもよい。

保護層２９には、樹脂Ｊが含まれる。樹脂Ｊは、水分を吸着した場合に体積が膨張し、水分が脱離された場合に体積が収縮する。つまり樹脂Ｊは、水分の吸着及び脱離に伴って体積変化が生じる。熱交換器２０では、樹脂Ｊとして、吸着材Ａに比べて吸水性及び浸透性が劣る（水分を通しにくい）材料を採用することが好ましい。なお、本開示の熱交換器２０で使用する樹脂Ｊは、最大限水分を脱離した状態の体積と、最大限水分を吸着した状態の体積との間の体積変化率が２％以下であると好ましい。

熱交換器２０では、吸着材Ａが吸着できる水分の量が、樹脂Ｊが吸着できる水分の量に比べて大きい。仮に、吸着材Ａ及び樹脂Ｊが同じ量の水分を吸着した場合、吸着材Ａの膨張量が樹脂Ｊの膨張量に比べて大きく、同じ量の水分が脱離した場合、吸着材Ａの収縮量が樹脂Ｊの収縮量に比べて大きい。熱交換器２０では、このような性質を有する吸着材Ａ及び樹脂Ｊを用いて、吸着層２８及び保護層２９を形成する。熱交換器２０では、吸着層２８に比べて体積変化が小さい保護層２９を、吸着層２８の表面に設けることによって、吸着層２８の体積変化を抑制することができる。これにより、保護層２９を設けた部分の吸着層２８の剥離を抑制することができる。

図６に示すように、本開示の熱交換器２０では、保護層２９を、少なくとも端面２６ｂに設けられた吸着層２８の表面（後で説明する第１表面２８ａ）に形成すると好ましい。この場合、端面２６ｂに設けられた吸着層２８への水分の浸透を抑制することができ、これにより、端面２６ｂに設けられた吸着層２８の体積変化を抑制することができる。本開示の熱交換器２０では、このような構成により、剥離が生じやすいフィン２６の端面２６ｂ付近の吸着層２８に応力集中が生じるのを抑制することができる。

図６に示すように、本説明では、板面２６ａに直交する断面において、対向する２つの板面２６ａの端点Ｐ，Ｑを通る仮想線Ｙを規定し、仮想線Ｙよりフィン２６の外方に位置する吸着層２８の表面を第１表面２８ａと称し、仮想線Ｙよりフィン２６の内方に位置する吸着層２８の表面を第２表面２８ｂと称する。熱交換器２０では、端面２６ｂよりフィン２６の外側に位置する吸着層２８の第１表面２８ａに保護層２９を設けている。なお、本開示の熱交換器２０では、吸着層２８の第１表面２８ａのみに、保護層２９を形成してもよい。この場合、保護層２９の形成範囲を抑えることができると共に、より小さい範囲に設けた保護層２９によって、吸着層２８の体積変化を効率よく抑制することができる。

熱交換器２０では、保護層２９が、仮想線Ｙよりフィン２６の内方に位置する吸着層２８の第２表面２８ｂまで延長されるとより好ましい。この場合、保護層２９の仮想線Ｙからの延長長さＬは、０～１８００μｍ程度とすると好ましい。この場合、端面２６ｂに設けた吸着層２８への水分の浸入をより確実に抑制することができ、端面２６ｂに設けた吸着層２８の体積変化を確実に抑制することができる。さらにこの場合、吸着層２８に対する保護層２９の接触面積が増大され、吸着層２８に対する保護層２９の接続強度を高めることが可能となる。なお、本開示の熱交換器２０では、第２表面２８ｂにおける保護層２９を省略してもよい。

図３に示すように、本開示の熱交換器２０では、フィン２６の板面２６ａを、熱交換器２０を通過する空気の流れ方向Ｘに対して並行に配置している。本説明では、熱交換器２０の、空気の流れ方向Ｘの上流側の面を正面２０ａ、空気の流れ方向Ｘの下流側の面を背面２０ｂ、空気の流れ方向Ｘに平行な上側の面を上面２０ｃ、空気の流れ方向Ｘに平行な下側の面を下面２０ｄと称する。熱交換器２０では、正面２０ａ、背面２０ｂ、上面２０ｃ、及び下面２０ｄにおいて、フィン２６の端面２６ｂが露出する。なお、本開示の熱交換器２０は、上面２０ｃ及び下面２０ｄが、空気の流通を阻害する部材や断熱部材等で覆われていて、上面２０ｃ及び下面２０ｄへの空気の流通が封止されていてもよい。

熱交換器２０では、風上側（正面２０ａ側）に位置するフィン２６の端面２６ｂにおいて吸着層２８の剥離が生じやすい。このため、熱交換器２０では、保護層２９が、風上側に位置するフィン２６の端面２６ｂに少なくとも設けられる。これにより、フィン２６の端面２６ｂに設けた吸着層２８の剥離を効果的に抑制することができる。

熱交換器２０では、保護層２９が、風下側に位置するフィン２６の端面２６ｂにさらに設けられるとより好ましい。これにより、フィン２６の端面２６ｂに設けた吸着層２８の剥離をより確実に抑制することができる。なお、熱交換器２０では、上面２０ｃ側及び下面２０ｄ側に位置する端面２６ｂにおいては、保護層２９を省略すると好ましい。この場合、保護層２９の形成範囲を減らすことによって、保護層２９を有する熱交換器２０のコスト増大を抑制することが可能となる。

（吸着層及び保護層の形成方法について）
本開示の第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２では、フィン２６の表面（板面２６ａ及び端面２６ｂ）に、吸着材を含む第１材料Ｚ１を塗布して、フィン２６の板面２６ａ及び端面２６ｂに吸着層２８を形成する。吸着層２８の形成に用いる第１材料Ｚ１は、吸着層２８を構成する材料である前記吸着材Ａの他、第１バインダＢ１、第１架橋剤Ｃ１、及びその他増粘剤、添加剤等が混合されたスラリー状の材料である。本開示の熱交換器２０では、第１材料Ｚ１に含まれる第１バインダＢ１が、カルボキシル基を含む材料であり、かつ、第１材料Ｚ１に含まれる第１架橋剤Ｃ１が、カルボジイミドを含む材料である。

本開示の第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２では、吸着層２８の第１表面２８ａ及び第２表面２８ｂに、第２材料Ｚ２を塗布して、吸着層２８の第１表面２８ａ及び第２表面２８ｂに、保護層２９を形成する。保護層２９の形成に用いる第２材料Ｚ２は、保護層２９を構成する材料である樹脂Ｊの他、第２バインダＢ２、第２架橋剤Ｃ２、その他増粘剤等が混合されたスラリー状の材料である。本開示の熱交換器２０では、第２材料Ｚ２に含まれる第２バインダＢ２が、カルボキシル基を含む材料であり、かつ、第２材料Ｚ２に含まれる第２架橋剤Ｃ２が、カルボジイミドを含む材料である。

本開示の熱交換器２０では、吸着層２８の形成に用いる第１材料Ｚ１、及び保護層２９の形成に用いる第２材料Ｚ２が、カルボキシル基を含むバインダ（第１バインダＢ１及び第２バインダＢ２）と、カルボジイミドを含む架橋剤（第１架橋剤Ｃ１及び第２架橋剤Ｃ２）を、いずれも含んでいる。このため、熱交換器２０では、第１材料Ｚ１を塗布した部位（吸着層２８）に第２材料Ｚ２を塗布した際に、第１材料Ｚ１と第２材料Ｚ２との間で架橋反応を生じさせることができる。具体的には、前記架橋反応では、カルボキシル基及びカルボジイミドの結合によって、Ｎ－アシルウレア結合が生成される。熱交換器２０では、このような製造方法で吸着層２８及び保護層２９を形成することによって、吸着層２８と保護層２９との接続をより強固にすることができる。このため、本開示の熱交換器２０では、吸着層２８の表面に設けた保護層２９が剥離することなく長期に亘って吸着層２８を保護し続けることができ、これにより、フィン２６の端面２６ｂに設けられた吸着層２８の剥離を抑制することができる。

［実施形態の作用効果］

（１）上記実施形態の熱交換器２０は、伝熱管２７と、伝熱管２７に取り付けられた板状のフィン２６と、フィン２６の板面２６ａ及び端面２６ｂに設けられ、水分の吸着と脱離を行う吸着材を含む吸着層２８と、吸着層２８の一部の表面に設けられた保護層２９と、を備える。

このような構成の熱交換器２０によれば、吸着層２８の一部の表面に保護層２９を設けることにより、保護層２９を設けた部分では、吸着材の水分の吸着及び脱離を抑制することができ、保護層２９を設けた部分の吸着層２８の体積変化を抑制することができる。これにより、保護層２９を設けた部分について、吸着層２８の剥離を抑制することができ、熱交換器２０の寿命を延ばすことができる。

（２）上記実施形態の熱交換器２０において、保護層２９は、水分の吸着と脱離に伴う体積変化が吸着層２８と比較して小さい。

この場合、体積変化が小さい保護層２９を、吸着層２８の表面に設けることにより、吸着層２８の体積変化を抑制することができる。これにより、保護層２９を設けた部分の吸着層２８の剥離を抑制することができる。

（３）上記実施形態の熱交換器２０では、保護層２９が、端面２６ｂに設けられた吸着層２８の表面に形成される。

この場合、フィン２６の端面２６ｂに設けられた吸着層２８の表面に保護層２９を設けることによって、フィン２６の端面２６ｂに設けられた吸着層２８の体積変化を抑制することができる。これにより、剥離が生じやすいフィン２６の端面２６ｂ付近の吸着層２８に応力集中が生じるのを抑制することができる。

（４）上記実施形態の熱交換器２０では、板面２６ａに直交する断面において、対向する２つの板面２６ａの端点Ｐ，Ｑを通る仮想線Ｙを基準として、保護層２９が、仮想線Ｙよりフィン２６の外方に位置する吸着層２８の第１表面２８ａに形成される。

この場合、端面２６ｂよりフィン２６の外側に位置する吸着層２８の第１表面２８ａに保護層２９を設けることによって、保護層２９の形成範囲を抑えて、吸着層２８の体積変化を効率よく抑制することができる。

（５）上記実施形態の熱交換器２０では、仮想線Ｙよりフィン２６の内方に位置する吸着層２８の第２表面２８ｂまで保護層２９が延長される。

この場合、フィン２６の端面２６ｂに設けた保護層２９をフィン２６の内方側へ延長することによって、フィン２６の端面２６ｂに設けられた吸着層２８の体積変化を確実に抑制することができる。

（６）上記実施形態の熱交換器２０では、板面２６ａが、熱交換器２０を通過する空気の流れ方向Ｘに対して並行に配置され、保護層２９が、空気の流れ方向Ｘの上流側に位置する端面２６ｂの吸着層２８の表面に形成される。

吸着層２８の剥離が生じやすいのは風上側に位置するフィン２６の端面２６ｂである。このため、風上側に位置するフィン２６の端面２６ｂに保護層２９を設けることによって、吸着層２８の剥離を効果的に抑制することができる。

（７）上記実施形態の熱交換器２０では、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２が、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１９の一部を構成すると共に、凝縮器又は蒸発器として機能し、吸着層２８が、熱交換器２０が蒸発器として機能する場合、当該熱交換器２０を流れる空気の水分を吸着し、熱交換器２０が凝縮器として機能する場合、当該熱交換器２０を流れる空気に水分を放出する。

この場合、調湿機能を有し、凝縮器又は蒸発器として機能する熱交換器２０の寿命をより延ばすことができる。

（８）上記実施形態の換気装置１０は、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２と、第１熱交換器２１を介して、室外の空気を室内に供給する給気ファン３１と、第２熱交換器２２を介して、室内の空気を室外に排出する排気ファン３２と、を備える。

この場合、調湿機能を有する第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２を備えた換気装置１０の寿命をより延ばすことができる。

（９）上記実施形態の熱交換器の製造方法は、伝熱管２７と、伝熱管２７に取り付けられた板状のフィン２６と、フィン２６の板面２６ａ及び端面２６ｂに設けられ、水分の吸着と脱離を行う吸着材を含む吸着層２８と、端面２６ｂの吸着層２８の第１表面２８ａ及び第２表面２８ｂに設けられた保護層２９と、を備える熱交換器２０の製造方法である。上記実施形態の熱交換器の製造方法では、吸着層２８を構成する吸着材Ａと、カルボキシル基を含む第１バインダＢ１と、カルボジイミドを含む第１架橋剤Ｃ１と、を含む第１材料Ｚ１を、フィン２６の板面２６ａ及び端面２６ｂに塗布して、吸着層２８を形成し、保護層２９を構成する樹脂Ｊと、カルボキシル基を含む第２バインダＢ２と、カルボジイミドを含む第２架橋剤Ｃ２と、を含む第２材料Ｚ２を、吸着層２８の第１表面２８ａ及び第２表面２８ｂに塗布して、保護層２９を形成する。

本開示の熱交換器の製造方法によれば、吸着層２８及び保護層２９のいずれにもカルボキシル基を含む各バインダＢ１、Ｂ２を用いると共に、吸着層２８及び保護層２９のいずれにもカルボジイミドを含む各架橋剤Ｃ１、Ｃ２を用いることによって、吸着層２８と保護層２９との間で架橋反応を生じさせることができる。これにより、吸着層２８と保護層２９との接続をより強固にすることができ、フィン２６の端面２６ｂに設けられた吸着層２８の剥離を抑制することができる。

なお、本開示は、以上の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ ：換気装置
１９ ：冷媒回路
２０ ：熱交換器
２１ ：第１熱交換器（熱交換器）
２２ ：第２熱交換器（熱交換器）
２６ ：フィン
２６ａ ：板面
２６ｂ ：端面
２７ ：伝熱管
２８ ：吸着層
２８ａ ：第１表面（表面）
２８ｂ ：第２表面（表面）
２９ ：保護層
３１ ：給気ファン
３２ ：排気ファン
Ｐ、Ｑ ：（板面の）端点
Ｘ ：空気の流れ方向
Ｙ ：仮想線
Ｚ１ ：第１材料
Ｚ２ ：第２材料
Ａ ：吸着材
Ｂ１ ：第１バインダ
Ｂ２ ：第２バインダ
Ｃ１ ：第１架橋剤
Ｃ２ ：第２架橋剤
Ｊ ：樹脂

Claims (9)

1. 伝熱管（２７）と、
   前記伝熱管（２７）に取り付けられた板状のフィン（２６）と、
   前記フィン（２６）の板面（２６ａ）及び端面（２６ｂ）に設けられ、水分の吸着と脱離を行う吸着材（Ａ）を含む吸着層（２８）と、
   前記吸着層（２８）の一部の表面に設けられた保護層（２９）と、を備える熱交換器（２０）。
2. 前記保護層（２９）は、水分の吸着と脱離に伴う体積変化が前記吸着層（２８）と比較して小さい、請求項１記載の熱交換器（２０）。
3. 前記保護層（２９）が、
   前記端面（２６ｂ）に設けられた前記吸着層（２８）の表面に形成される、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器（２０）。
4. 前記板面（２６ａ）に直交する断面において、対向する２つの前記板面（２６ａ）の端点（Ｐ，Ｑ）を通る仮想線（Ｙ）を基準として、
   前記保護層（２９）が、前記仮想線（Ｙ）より前記フィン（２６）の外方に位置する前記吸着層（２８）の表面（２８ａ）に形成される、請求項３に記載の熱交換器（２０）。
5. 前記仮想線（Ｙ）より前記フィン（２６）の内方に位置する前記吸着層（２８）の表面（２８ｂ）まで前記保護層（２９）が延長される、請求項４に記載の熱交換器（２０）。
6. 前記板面（２６ａ）が、前記熱交換器（２０）を通過する空気の流れ方向（Ｘ）に対して並行に配置され、
   前記保護層（２９）が、前記空気の流れ方向（Ｘ）の上流側に位置する前記端面（２６ｂ）の前記吸着層（２８）の表面に形成される、請求項３～５のいずれか１項に記載の熱交換器（２０）。
7. 前記熱交換器（２０）が、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（１９）の一部を構成すると共に、凝縮器又は蒸発器として機能し、
   前記吸着層（２８）が、
   前記熱交換器（２０）が蒸発器として機能する場合、当該熱交換器（２０）を流れる空気の水分を吸着し、前記熱交換器（２０）が凝縮器として機能する場合、当該熱交換器（２０）を流れる空気に水分を放出する、請求項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器（２０）。
8. 請求項７に記載の前記熱交換器（２０）である第１熱交換器（２１）及び第２熱交換器（２２）と、
   前記第１熱交換器（２１）を介して、室外の空気を室内に供給する給気ファン（３１）と、
   前記第２熱交換器（２２）を介して、前記室内の空気を前記室外に排出する排気ファン（３２）と、を備える換気装置（１０）。
9. 伝熱管（２７）と、
   前記伝熱管（２７）に取り付けられた板状のフィン（２６）と、
   前記フィン（２６）の板面（２６ａ）及び端面（２６ｂ）に設けられ、水分の吸着と脱離を行う吸着材（Ａ）を含む吸着層（２８）と、
   前記端面（２６ｂ）の前記吸着層（２８）の表面に設けられた保護層（２９）と、を備える熱交換器（２０）の製造方法であって、
   前記吸着層（２８）を構成する吸着材（Ａ）と、カルボキシル基を含む第１バインダ（Ｂ１）と、カルボジイミドを含む第１架橋剤（Ｃ１）と、を含む第１材料（Ｚ１）を、前記フィン（２６）の板面（２６ａ）及び端面（２６ｂ）に塗布して、前記吸着層（２８）を形成し、
   前記保護層（２９）を構成する樹脂（Ｊ）と、カルボキシル基を含む第２バインダ（Ｂ２）と、カルボジイミドを含む第２架橋剤（Ｃ２）と、を含む第２材料（Ｚ２）を、前記吸着層（２８）の表面に塗布して、前記保護層（２９）を形成する、熱交換器（２０）の製造方法。

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