JP4748252B2

JP4748252B2 - 熱交換器及びその製造方法

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Publication number: JP4748252B2
Application number: JP2009123403A
Authority: JP
Inventors: 敬久末岡; 裕彦松下; 周司池上; 嵐江
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2029-05-21
Also published as: KR20120023614A; US20120067555A1; AU2010250604A1; EP2434243B1; JP2010270972A; EP2434243A1; CN102414532A; WO2010134315A1; CN102414532B; EP2434243A4; US9297587B2

Description

本発明は、熱交換器及びその製造方法に関し、特に、吸着剤が担持された熱交換器及びその製造方法に係るものである。

従来、冷媒等の熱媒体と空気を熱交換させる熱交換器本体と、その表面に形成された吸着剤層とを備えた吸着熱交換器が知られている。この種の吸着熱交換器は、例えば、特許文献１及び２に開示されている。

上記吸着熱交換器の吸着剤層には、空気からの吸湿と空気への放湿とを行う吸着剤が含有されている。この吸着剤としては、シリカゲルやゼオライト等の無機材料や、吸湿性を有する有機材料などが用いられる。特許文献１及び２に開示された吸着熱交換器では、有機高分子材料からなる吸着剤であって、水蒸気の吸着と吸収とを行うものが用いられている。

特許文献１及び２に開示された吸着剤は、分子中に親水性の極性基を有する複数の高分子主鎖が互いに架橋され、互いに架橋された複数の高分子主鎖が三次元構造体を形成している。そして、この吸着剤は、親水性の極性基に水蒸気が吸着される現象と、高分子主鎖からなる三次元構造体に水蒸気が吸収される現象の両方が起こる。その結果、この吸着剤は、表面に水蒸気を吸着するだけのゼオライト等に比べ、多量の水蒸気を捕捉する。

特許文献１の段落００５５や特許文献２の段落００５３には、微粒子状の吸着剤からなる粉末を溶媒と混ぜ合わせたものを熱交換器本体に塗布し、その後に溶媒を蒸発させることによって熱交換器本体の表面に吸着剤層を形成する方法が開示されている。

国際公開第２００６／０７７６７２号パンフレット特開２００７−１３２６１４号公報

しかしながら、従来の吸着熱交換器は、吸着剤層の形成過程における吸着剤の膨潤及び収縮という吸着剤の形状の変形が全く考慮されていなかった。この結果、吸着剤層のひび割れなどが発生するという問題があった。

つまり、従来の吸着熱交換器は、吸着剤と溶媒と混ぜ合わせたスラリーを塗布して乾燥させ、吸着剤層を形成していたが、主としてスラリーの溶媒に水を用いていた。この溶媒に水を用いると、水を吸収して一旦膨潤した吸着剤が乾燥工程で収縮する。このことから、ひび割れが発生し、剥離するという問題がある。また、吸着剤の収縮によって塗り斑が生じ、性能のバラツキが生ずるという問題がある。また、バインダーが吸着剤を覆うバインダー被覆率が高くなり、水の吸収性能が低下するという問題がある。

更に、スラリーを重ね塗りする際、吸着剤が再び膨潤することから、フィン間の隙間が狭まり、流動性が低下して目詰まりが生ずるという問題がある。また、バインダーが吸着剤の膨潤に耐えられないので剥離するという問題がある。また、吸着剤が多量の水を吸収するので、乾燥時間が長くなるという問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、ひび割れや性能のバラツキ等が生じない吸着剤層を形成することを目的とする。

本発明は、吸着剤層の形成過程における吸着剤の形状変形が生じないようにして吸着剤が均一に分散した吸着剤層を形成するようにしたものである。

つまり、本願発明者は、親水性の極性基に水蒸気が吸着される現象と、高分子主鎖からなる三次元構造体に水蒸気が吸収される現象の双方が起こる吸着剤について永年研究した結果、吸着剤を含有する吸着剤層を形成する際、スラリー中の水を少なくすることにより吸着剤の形状変形を抑制し得る点を見出したものである。

具体的に、第１の発明は、吸湿することにより膨潤し且つ放湿することにより収縮してこの膨潤と収縮とを繰り返す吸着剤（31）が熱交換器本体（25）における少なくとも多数のフィン（26）の表面に担持された熱交換器を対象としている。そして、第１の発明は、原料粉末である多数の粒子状の吸着剤（31）を収縮状態で含み且つ溶媒（34）がアルコールを主成分とすると共に、バインダー（33）と水とを含む水系樹脂（35）が配合されたスラリー（32）を上記熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に塗布し、上記スラリー（32）を乾燥させると共に、上記塗布と乾燥とを繰り返して上記熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に上記吸着剤（31）を含有する吸着剤層（30）が形成された構成としている。

上記第１の発明では、吸着剤（31）が均一に分散した吸着剤層（30）となる。そして、上記吸着剤層（30）は、ひび割れや塗り斑が生じない層となる。

また、上記スラリー（32）の溶媒（34）がアルコールを主成分としているので、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の変形が抑制される。

また、上記スラリー（32）は、バインダー（33）と水と含む水系樹脂（35）が配合されているので、スラリー（32）の水の含有量が少なくなり、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の変形が抑制される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記スラリー（32）は、吸着剤（31）が１００質量部に対して水が１０質量部〜５０質量部である構成としている。

上記第２の発明では、吸着剤層（30）におけるひび割れが抑制されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）が混ざり易く、吸着剤（31）が均一に分散した吸着剤層（30）となる。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記スラリー（32）は、吸着剤（31）が１００質量部に対して水が２０質量部〜４０質量部である構成としている。

上記第３の発明では、吸着剤層（30）におけるひび割れがより抑制されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）がより混ざり易く、吸着剤（31）がより均一に分散した吸着剤層（30）となる。

第４の発明は、吸湿することにより膨潤し且つ放湿することにより収縮してこの膨潤と収縮とを繰り返す吸着剤（31）が熱交換器本体（25）における少なくとも多数のフィン（26）の表面に担持された熱交換器の製造方法を対象としている。そして、第４の発明は、原料粉末である多数の粒子状の吸着剤（31）を収縮状態で含み且つ溶媒（34）がアルコールを主成分とすると共に、バインダー（33）と水とを含む水系樹脂（35）が配合されたスラリー（32）を準備し、該スラリー（32）を上記熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に塗布する塗布工程と、続いて、上記スラリー（32）を乾燥させて上記熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に上記吸着剤（31）を含有する吸着剤層（30）を形成する乾燥工程とを備え、上記塗布工程の塗布と上記乾燥工程の乾燥とを繰り返す。

上記第４の発明では、吸着剤（31）が均一に分散した吸着剤層（30）が形成される。この結果、ひび割れや塗り斑が生じない吸着剤層（30）が形成される。

第５の発明は、上記第４の発明において、上記スラリー（32）は、吸着剤（31）が１００質量部に対して水が１０質量部〜５０質量部である構成としている。

上記第５の発明では、ひび割れが抑制された吸着剤層（30）が形成されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）が混ざり易く、吸着剤（31）が均一に分散した吸着剤層（30）が形成される。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記スラリー（32）は、吸着剤（31）が１００質量部に対して水が２０質量部〜４０質量部である構成としている。

上記第６の発明では、ひび割れがより抑制された吸着剤層（30）が形成されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）がより混ざり易く、吸着剤（31）がより均一に分散した吸着剤層（30）が形成される。

上記第１の発明によれば、ひび割れのない吸着剤層（30）とすることができる。また、塗り斑のない吸着剤層（30）とすることができるので、吸着剤層（30）の全体に亘って吸湿性能の均一化を図ることができる。また、バインダー（33）が吸着剤（31）を覆うバインダー被覆率を低くすることができるので、水の吸収性能の向上を図ることができる。

また、上記第１の発明によれば、吸着剤層（30）の形成時において、フィン（26）間の隙間が狭まることを防止することができるので、吸着剤層（30）の成形時の目詰まりを防止することができる。また、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の膨潤が生じないので、吸着剤層（30）の剥離を確実に防止することができる。

また、スラリー（32）を塗布した際、余剰のスラリー（32）を遠心力によって飛散除去する。その際、吸着剤（31）は収縮状態であるので、軽く且つ粒径が小さく、飛散し難い。この結果、吸着剤層（30）における吸着剤（31）の配合比が減少することがないので、吸着剤層（30）の吸湿性能の低下を防止することができる。

また、吸着剤（31）が重くならないので、スラリー（32）の中で沈殿し難く、スラリー（32）中における吸着剤（31）の均一化を図ることができる。

また、上記スラリー（32）の溶媒（34）がアルコールを主成分としているので、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の変形を確実に抑制することができる。

また、スラリー（32）の水の含有量が少なくなり、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の変形を確実に抑制することができる。

また、上記第２の発明によれば、ひび割れが抑制された吸着剤層（30）が形成されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）が混ざり易く、吸着剤（31）が均一に分散した吸着剤層（30）を形成することができる。

また、上記第３の発明によれば、ひび割れがより抑制された吸着剤層（30）が形成されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）がより混ざり易く、吸着剤（31）がより均一に分散した吸着剤層（30）を形成することができる。

第４の発明によれば、ひび割れのない吸着剤層（30）を形成することができる。また、塗り斑のない吸着剤層（30）を形成することができるので、吸着剤層（30）の全体に亘って吸湿性能の均一化を図ることができる。また、バインダー（33）が吸着剤（31）を覆うバインダー被覆率を低くすることができるので、水の吸収性能の向上を図ることができる。

更に、吸着剤層（30）の形成時において、フィン（26）間の隙間が狭まることを防止することができるので、吸着剤層（30）の成形時の目詰まりを防止することができる。また、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の膨潤が生じないので、吸着剤層（30）の剥離を確実に防止することができる。

また、スラリー（32）の塗布工程において、余剰のスラリー（32）を遠心力によって飛散除去する。その際、吸着剤（31）は収縮状態であるので、軽く且つ粒径が小さく、飛散し難い。この結果、吸着剤層（30）における吸着剤（31）の配合比が減少することがないので、吸着剤層（30）の吸湿性能の低下を防止することができる。

また、スラリー（32）の水の含有量が少なくなり、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の変形を確実に抑制することができる。また、吸着剤（31）が多量の水を吸収しないので、乾燥時間を短くすることができる。

また、上記第５の発明によれば、ひび割れが抑制された吸着剤層（30）が形成されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）が混ざり易く、吸着剤（31）が均一に分散した吸着剤層（30）を形成することができる。

また、上記第６の発明によれば、ひび割れがより抑制された吸着剤層（30）が形成されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）がより混ざり易く、吸着剤（31）がより均一に分散した吸着剤層（30）を形成することができる。

図１は、調湿装置の冷媒回路の構成を示す配管系統図であって、（Ａ）は第１動作中の動作を示すものであり、（Ｂ）は第２動作中の動作を示すものである。図２は、吸着熱交換器の概略斜視図である。図３は、吸着熱交換器を構成する熱交換器ユニットの側面図である。図４は、図３におけるＡ-Ａ断面を示す断面図である。図５は、吸着熱交換器の製造方法を示す工程図である。図６（Ａ）及び（Ｂ）は、吸着剤の配合比を示す図である。図７は、本実施形態のスラリーの吸着剤及びバインダーの現象を模式的に示す構成図である。図８は、比較のスラリーの吸着剤及びバインダーの現象を模式的に示す構成図である。図９は、本実施形態のスラリーと比較のスラリーとの性能評価を示す図である。図１０は、実施形態の変形例の吸着熱交換器を構成する熱交換器本体の概略斜視図である。図１１は、実施形態の変形例の熱交換器本体を構成する伝熱管の概略斜視図である。図１２は、実施形態の変形例の熱交換器本体を構成するフィンの概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〈調湿装置の構成〉
本実施形態は、図１に示すように、調湿装置に吸着熱交換器（20）を設けたものである。この調湿装置は、除湿した空気を室内へ供給する除湿運転と、加湿した空気を室内へ供給する加湿運転とが可能に構成されている。

上記調湿装置は、冷媒回路（10）を備えている。この冷媒回路（10）は、第１吸着部材（11）、第２吸着部材（12）、圧縮機（13）、四方切換弁（14）、及び電動膨張弁（15）が設けられた閉回路であって、冷媒が充填されている。上記冷媒回路（10）は、冷媒を循環させることにより蒸気圧縮冷凍サイクルを行う。また、第１吸着部材（11）と第２吸着部材（12）は、何れも本発明に係る吸着熱交換器（20）によって構成されている。

上記圧縮機（13）は、その吐出側が四方切換弁（14）の第１のポートに、その吸入側が四方切換弁（14）の第２のポートにそれぞれ接続されている。第１吸着部材（11）の一端は、四方切換弁（14）の第３のポートに接続されている。第１吸着部材（11）の他端は、電動膨張弁（15）を介して第２吸着部材（12）の一端に接続されている。第２吸着部材（12）の他端は、四方切換弁（14）の第４のポートに接続されている。

上記四方切換弁（14）は、第１のポートと第３のポートが連通して第２のポートと第４のポートが連通する第１状態（図１（Ａ）に示す状態）と、第１のポートと第４のポートが連通して第２のポートと第３のポートが連通する第２状態（図１（Ｂ）に示す状態）とに切り換え可能となっている。

〈吸着熱交換器の構成〉
上述のように、第１吸着部材（11）及び第２吸着部材（12）は、それぞれが吸着熱交換器（20）によって構成されている。この吸着熱交換器（20）について、図２、図３及び図４を参照しながら説明する。

吸着熱交換器（20）は、二つのサブユニット（21,22）を備えている（図２参照）。各サブユニット（21,22）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器である熱交換器本体（25）と、熱交換器本体（25）の表面を覆うように形成された吸着剤層（30）とを備えている（図４参照）。吸着熱交換器（20）は、二つのサブユニット（21,22）が互いに重なり合うように配置され、吸着熱交換器（20）を通過する空気流の上流側に位置するものが第１サブユニット（21）を、その下流側に位置するものが第２サブユニット（22）をそれぞれ構成している。

熱交換器本体（25）は、伝熱管部材である円管状の伝熱管（27）と、多数のフィン（26）とを備えている。各フィン（26）は、長方形の板状に形成されたアルミニウム製の部材である。各フィン（26）は、互いに対面する状態で平行に設けられ、互いに一定の間隔をおいて一列に配置されている。伝熱管（27）は、直管部（28）とＵ字管部（29）が交互に形成されて左右に蛇行する形状となっている。伝熱管（27）は、その直管部（28）が配列された各フィン（26）を貫通するように設けられている。伝熱管（27）の直管部（28）は、フィン（26）と接合され、その外周面がフィン（26）と密着している。

図４に示すように、吸着剤層（30）は、フィン（26）の両側面を覆うように形成されている。この吸着剤層（30）の厚さｔａは、約０.２５ｍｍである。この吸着剤層（30）の厚さｔａは、０.１ｍｍ以上０.３５ｍｍ以下（０.１ｍｍ≦ｔａ≦０.３５ｍｍ）であるのが望ましい。なお、吸着剤層（30）は、フィン（26）の表面だけでなく、伝熱管（27）のうちフィン（26）に覆われていない部分（Ｕ字管部（29）など）の表面にも形成されている。ただし、フィン（26）以外の部分に形成された吸着剤層（30）の厚さは、０.１ｍｍ以上０.３５ｍｍ以下の範囲から外れていても構わない。

吸着剤層（30）は、図６（Ａ）に示すように、吸湿性を有する有機高分子材料からなる吸着剤（31）を含有している。この吸着剤（31）は、例えば、平均粒径が約５０μｍの粒子状に形成されている。この吸着剤（31）では、分子中に親水性の極性基（親水基）を有する複数の高分子主鎖が互いに架橋され、互いに架橋された複数の高分子主鎖が三次元構造体を形成している。

この吸着剤（31）は、水蒸気を捕捉（即ち、吸湿）することによって膨潤する。この吸着剤（31）が吸湿することによって膨潤するメカニズムは、以下のようなものと推測される。つまり、この吸着剤（31）が吸湿する際には、親水性の極性基の周りに水蒸気が吸着され、親水性の極性基と水蒸気が反応することで生じた電気的な力が高分子主鎖に作用し、その結果、高分子主鎖が変形する。そして、変形した高分子主鎖同士の隙間へ水蒸気が毛細管力によって取り込まれ、水蒸気が入り込むことによって複数の高分子主鎖からなる三次元構造体が膨らみ、その結果、吸着剤（31）の体積が増加する。

このように、本実施形態の吸着剤層（30）に設けられた吸着剤（31）では、水蒸気が吸着剤（31）に吸着される現象と、水蒸気が吸着剤（31）に吸収される現象の両方が起こる。つまり、この吸着剤（31）には、水蒸気が収着される。また、この吸着剤（31）に捕捉された水蒸気は、互いに架橋された複数の高分子主鎖からなる三次元構造体の表面だけでなく、その内部にまで入り込む。その結果、この吸着剤（31）には、表面に水蒸気を吸着するだけのゼオライト等に比べ、多量の水蒸気が捕捉される。

また、この吸着剤（31）は、水蒸気を放出（即ち、放湿）することによって収縮する。つまり、この吸着剤（31）が放湿する際には、高分子主鎖同士の隙間に捕捉された水の量が減少してゆき、複数の高分子主鎖で構成された三次元構造体の形状が元に戻ってゆくため、吸着剤（31）の体積が減少する。

−調湿装置の運転動作−
ここで、上記調湿装置の運転動作について説明する。上記調湿装置は、除湿運転と加湿運転とを行う。この調湿装置は、除湿運転中と加湿運転中の何れにおいても、第１動作と第２動作を所定の時間間隔（例えば３分間隔）で交互に繰り返す。

上記調湿装置は、除湿運転中であれば第１空気として室外空気（OA）を、第２空気として室内空気（RA）をそれぞれ取り込む。また、上記調湿装置は、加湿運転中であれば第１空気として室内空気（RA）を、第２空気として室外空気（OA）をそれぞれ取り込む。

〈第１動作〉
先ず、第１動作について説明する。第１動作中には、第１吸着部材（11）へ第２空気が、第２吸着部材（12）へ第１空気がそれぞれ送り込まれる。第１動作中の冷媒回路（10）では、四方切換弁（14）が第１状態に設定される。圧縮機（13）を運転すると、冷媒回路（10）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、冷媒回路（10）では、第１吸着部材（11）が凝縮器として動作し、第２吸着部材（12）が蒸発器として動作する。

具体的に、圧縮機（13）から吐出された冷媒は、第１吸着部材（11）で放熱して凝縮する。第１吸着部材（11）で凝縮した冷媒は、電動膨張弁（15）を通過する際に減圧され、その後に第２吸着部材（12）で吸熱して蒸発する。第２吸着部材（12）で蒸発した冷媒は、圧縮機（13）へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機（13）から吐出される。

吸着熱交換器（20）により構成された第１吸着部材（11）では、フィン（26）表面の吸着剤層（30）が伝熱管（27）内の冷媒によって加熱されて放湿し、吸着剤層（30）から放出された水蒸気が第２空気に付与される。また、同じく吸着熱交換器（20）により構成された第２吸着部材（12）では、フィン（26）表面の吸着剤層（30）が第１空気から吸湿し、その際に生じた熱が伝熱管（27）内の冷媒に吸熱される。

そして、除湿運転中であれば、第２吸着部材（12）で除湿された第１空気が室内へ供給され、第１吸着部材（11）から放出された水蒸気が第２空気と共に室外へ排出される。一方、加湿運転中であれば、第１吸着部材（11）で加湿された第２空気が室内へ供給され、第２吸着部材（12）に水蒸気を奪われた第１空気が室外へ排出される。

〈第２動作〉
次に、第２動作について説明する。第２動作中には、第１吸着部材（11）へ第１空気が、第２吸着部材（12）へ第２空気がそれぞれ送り込まれる。第２動作中の冷媒回路（10）では、四方切換弁（14）が第２状態に設定される。圧縮機（13）を運転すると、冷媒回路（10）で冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その際、冷媒回路（10）では、第２吸着部材（12）が凝縮器として動作し、第１吸着部材（11）が蒸発器として動作する。

具体的に、圧縮機（13）から吐出された冷媒は、第２吸着部材（12）で放熱して凝縮する。第２吸着部材（12）で凝縮した冷媒は、電動膨張弁（15）を通過する際に減圧され、その後に第１吸着部材（11）で吸熱して蒸発する。第１吸着部材（11）で蒸発した冷媒は、圧縮機（13）へ吸入されて圧縮され、再び圧縮機（13）から吐出される。

吸着熱交換器（20）により構成された第２吸着部材（12）では、フィン（26）表面の吸着剤層（30）が伝熱管（27）内の冷媒によって加熱されて放湿し、吸着剤層（30）から放出された水蒸気が第２空気に付与される。また、同じく吸着熱交換器（20）により構成された第１吸着部材（11）では、フィン（26）表面の吸着剤層（30）が第１空気から吸湿し、その際に生じた熱が伝熱管（27）内の冷媒に吸熱される。

そして、除湿運転中であれば、第１吸着部材（11）で除湿された第１空気が室内へ供給され、第２吸着部材（12）から放出された水蒸気が第２空気と共に室外へ排出される。一方、加湿運転中であれば、第２吸着部材（12）で加湿された第２空気が室内へ供給され、第１吸着部材（11）に水蒸気を奪われた第１空気が室外へ排出される。

−吸着熱交換器の製造方法−
次に、上記吸着熱交換器（20）の製造方法について図５に基づき詳細に説明する。この吸着熱交換器（20）の製造方法では、調製工程と塗布工程と乾燥工程とが行われる。上記塗布工程と乾燥工程は、交互に繰り返し行われる。

先ず、上記調製工程は、吸着剤（31）が配合されたスラリー（32）を準備する工程である。該スラリー（32）の具体的構成は、例えば、図６（Ａ）に示すように、吸着剤（31）が１００質量部、バインダー（33）が３０質量部、水が３０質量部及びアルコールが２２０質量部である。つまり、水３０質量部とアルコール２２０質量部が溶媒（34）を構成している。尚、バインダー（33）及び水は、１つの水系樹脂（35）を構成しているものを用いている。また尚、上記水系樹脂（35）は、固形分であるバインダー（33）が４５質量％以上（水分４５質量％以下）のものであればよく、要するに、バインダー（33）の濃度が濃いものであればよい。

また、上記アルコールは、有機系溶媒（34）であって、各種のアルコールを用いることができるが、エタノールを主成分とし、他の複数のアルコールを添加した工業用アルコールが好ましい。具体的に、上記アルコールは、エタノールが８５．５％、ノルマルプロピルアルコールが９．８％、イソプロピルアルコールが４．８％及び水が０．２％で構成したものを用いている。

上記調製工程は、原料粉末である多数の粒子状の吸着剤（31）とバインダー（33）とを溶媒（34）に混ぜ合わせ、原料液であるスラリー（32）を生成する。このスラリー（32）は、吸着剤（31）とバインダー（33）と溶媒（34）とを混ぜ合わせて充分に撹拌し、溶媒（34）中に吸着剤（31）とバインダー（33）を分散させることによって作られる。

上記吸着剤（31）は、親水基を有する複数の高分子主鎖が互いに架橋することによって三次元構造を形成している。そして、この吸着剤（31）は、空気から吸湿する際に、水蒸気の吸着と吸収の両方を行う。本実施形態において、吸着剤（31）の平均粒径は、例えば、約５０μｍとなっている。

上記塗布工程は、熱交換器本体（25）をスラリー（32）に浸漬する浸漬工程である。つまり、上記塗布工程は、一般的なフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成された熱交換器本体（25）をスラリー（32）に浸漬し、熱交換器本体（25）の表面にスラリー（32）を塗布する。尚、上記塗布工程では、熱交換器本体（25）の隅々にまでスラリー（32）を行き渡らせるために、熱交換器本体（25）をスラリー（32）に浸す動作と、スラリー（32）から熱交換器本体（25）を引き上げる動作を交互に繰り返し行ってもよいし、スラリー（32）中で熱交換器本体（25）を揺り動かす動作を行ってもよい。このような動作を行えば、フィン（26）の間の狭い空間にもスラリー（32）が確実に入り込み、熱交換器本体（25）の表面の全体にスラリー（32）が確実に付着する。

特に、上記塗布工程におけるスラリー（32）は、上記吸着剤（31）を収縮状態で含むスラリー（32）であり、ここでいう吸着剤（31）の収縮状態とは、吸着剤（31）が水系樹脂（35）を構成する水のみを吸収した状態をいい、原料粉末の状態における粒径をほぼ維持した形状であり、例えば、約５０μｍの径を維持した状態である。

上記乾燥工程は、浸漬工程を経た熱交換器本体（25）（即ち、表面にスラリー（32）を塗布した状態の熱交換器本体（25））を乾燥させる。この乾燥工程では、熱交換器本体（25）に付着したスラリー（32）に含まれる溶媒（34）（アルコール及び水）が蒸発し、粒子状の吸着剤（31）とバインダー（33）とが熱交換器本体（25）の表面に残存する。粒子状の吸着剤（31）は、バインダー（33）によって、熱交換器本体（25）の表面や隣接する他の吸着剤（31）と接着する。

乾燥工程を経た熱交換器本体（25）では、その表面に薄い吸着剤層（30）が形成されている。本実施形態の製造方法では、熱交換器本体（25）の表面に形成された吸着剤層（30）の厚さを増すために、浸漬工程と乾燥工程とが数回から十数回繰り返される。そして、最後の乾燥工程が終わると、吸着熱交換器（20）が完成する。完成した吸着熱交換器（20）では、熱交換器本体（25）の表面に、厚さ０.２５ｍｍ程度の吸着剤層（30）が形成される。

そこで、上記塗布工程及び乾燥工程における吸着剤（31）及びバインダー（33）の現象について模式図に基づき説明する。

先ず、図７（Ａ）に示すように、スラリー（32）を基材である熱交換器本体（25）に塗布すると、吸着剤（31）とバインダー（33）とがアルコールを主成分とする溶媒（34）に混在すると共に、吸着剤（31）が均一な状態で配置されている。つまり、ここでいう均一とは、吸着剤（31）とバインダー（33）と溶媒（34）とを混ぜ合わせて充分に撹拌した配合状態をいう。そして、このスラリー（32）の状態において、水が極めて少ないことから、ほぼ膨潤することがなく、ほぼ原料粉末の乾燥状態（収縮状態）のままの粒径（例えば、直径５０μｍ）を維持している。

その後、乾燥工程に移ると、図７（Ｂ）に示すように、溶媒（34）である水及びアルコールが蒸発し、乾燥工程の終期においては、図７（Ｃ）に示すように、吸着剤（31）が熱交換器本体（25）の表面に均一な状態で配置され、且つ該吸着剤（31）の周りをバインダー（33）が覆った状態の吸着剤層（30）が形成される。この乾燥工程後の吸着剤層（30）における吸着剤（31）の配列状態は、スラリー（32）の状態における配列状態とほぼ同じの均一な配列状態を維持する。

続いて、スラリー（32）の重ね塗りを行う。つまり、図７（Ｄ）に示すように、乾燥工程後の吸着剤層（30）の上にスラリー（32）を塗布する。その際、図７（Ｆ）に示すように、乾燥した吸着剤（31）が溶媒（34）であるアルコール及び水に浸漬されることとなる。この状態においても、スラリー（32）に水が極めて少ないことから、ほぼ膨潤することがなく、ほぼ原材料の乾燥状態のままの粒径を維持し、吸着剤（31）が均一な状態で配置されている。

その後、乾燥工程を行うと共に、上記塗布工程と乾燥工程とを複数回繰り返す。この結果、吸着剤（31）の分散性が極めて良好な吸着剤層（30）が熱交換器本体（25）の表面に形成される。

そして、上記吸着剤層（30）における吸着剤（31）は、吸着剤層（30）の全体に亘って均一に配合されている。つまり、ここでいう均一とは、平面方向においては、吸着剤（31）を溶媒（34）に混ぜ合わせて溶媒（34）に吸着剤（31）が分散した分散状態をいい、厚さ方向においては、スラリー（32）を重ね塗りして吸着剤（31）が積層された積層状態をいう。

−吸着剤層（30）の比較−
そこで、上記吸着剤層（30）の比較例について説明する。この比較のスラリー（32）は、例えば、図６（Ｂ）に示すように、吸着剤（31）が１００質量部、バインダー（33）が３０質量部、水が３０質量部の他、追加溶媒（34）としての水が３２０質量部である。水系樹脂（35）を構成するバインダー（33）及び水の他に、所定粘度にするための水を追加すると共に、吸着剤（31）が吸収する量を考慮して追加溶媒（34）としての水が３２０質量部となる。したがって、水３５０質量部が溶媒（34）を構成している。

そこで、上記比較スラリー（32）の塗布工程及び乾燥工程における吸着剤（31）及びバインダー（33）の現象について説明する。

先ず、図８（Ａ）に示すように、比較のスラリー（32）を熱交換器本体（25）に塗布すると、吸着剤（31）とバインダー（33）とが水（溶媒（34））に混在すると共に、吸着剤（31）が均一な状態で配置されている。つまり、溶媒（34）に溶質が溶けている分散状態で配列している。そして、このスラリー（32）は、水が極めて多いことから、吸着剤（31）が膨潤し、例えば、原料粉末の乾燥状態（収縮状態）の粒径の約２倍となる。

その後、乾燥工程に移ると、図８（Ｂ）に示すように、水が蒸発し、乾燥工程の終期においては、図８（Ｃ）に示すように、一旦膨潤した吸着剤（31）が収縮することから、吸着剤（31）が熱交換器本体（25）の表面に不均一な状態で配置された吸着剤層（30）が形成される。

続いて、比較のスラリー（32）の重ね塗りを行う。つまり、図８（Ｄ）に示すように、乾燥工程後の吸着剤層（30）の上に比較のスラリー（32）を塗布する。その際、図８（Ｆ）に示すように、乾燥した吸着剤（31）が溶媒（34）である水に浸漬されることとなる。この際、スラリー（32）に水が極めて多いことから、一旦乾燥した吸着剤（31）が再び膨潤し、吸着剤（31）が不均一な状態で配置される。

その後、乾燥工程を行う。そして、この塗布工程と乾燥工程とを複数回繰り返す。つまり、上記吸着剤（31）は、複数回の膨潤と収縮とを繰り返し、吸着剤層（30）を形成することになる。

したがって、上記図８（Ｃ）の乾燥工程後においては、吸着剤（31）の収縮によってひび割れが発生し、剥離の原因となる。また、吸着剤（31）の収縮によって塗り斑が生じ、性能のバラツキの原因となる。また、バインダー（33）が吸着剤（31）を覆うバインダー被覆率が高くなり、水の吸収性能が低下する。

更に、図８（Ｆ）の重ね塗りにおいては、吸着剤（31）が膨潤することから、基材間であるフィン（26）間の隙間が狭まり、流動性が低下して目詰まりが生ずる。また、バインダー（33）が吸着剤（31）の膨潤に耐えられないので剥離する。また、吸着剤（31）が多量の水を吸収するので、乾燥時間が長くなる。

その上、塗布工程において、余剰のスラリー（32）を遠心力によって飛散除去している。その際、膨潤した吸着剤（31）は重く且つ大粒径化しているので、飛散し易い。この結果、吸着剤層（30）における吸着剤（31）の配合比が減少し、バインダー（33）の配向比が増加する。よって、吸着剤層（30）の吸湿性能が低くなる。

また、膨潤した吸着剤（31）は重いので、スラリー（32）の中で沈殿し易く、スラリー（32）中における吸着剤（31）が不均一となる。

以上のことから、本願発明は、溶媒（34）における水をほぼ皆無とすることにより、極めて良好な吸着剤層（30）を形成することができる。すなわち、溶媒（34）にアルコールを用いることにより、製造工程中の吸着剤（31）の膨潤及び収縮を抑制し、スラリー（32）の配合状態のままで吸着剤（31）が配列された吸着剤層（30）を形成した。

そこで、本願発明のスラリー（32）と比較スラリー（32）の性能を比較すると、図９に示すようになる。

つまり、上記吸着剤（31）１００質量部に対して水５質量部を配合したスラリー（32）から、吸着剤（31）１００質量部に対して水７０質量部を配合したスラリー（32）について、形成した吸着剤層（30）のひび割れ及びバインダー（33）の分散性（スラリー（32）分散性）について評価すると、図９の通りとなる。

具体的に、吸着剤（31）１００質量部に対して水５０質量部以下を配合したスラリー（32）では、ひび割れがほぼ皆無であった。特に、吸着剤（31）１００質量部に対して水４０質量部以下を配合したスラリー（32）では、ひび割れが認められなかった。

一方、吸着剤（31）１００質量部に対して水１０質量部以上を配合したスラリー（32）では、バインダー（33）の分散性は良好であった。特に、吸着剤（31）１００質量部に対して水２０質量部以上を配合したスラリー（32）では、バインダー（33）の分散性は極めて良好であった。

つまり、スラリー（32）における水が多くなると、上述した如く吸着剤（31）の膨潤と収縮とによってひび割れが生ずることになる。一方、スラリー（32）における水が少なくなると、バインダー（33）が高粘度となり、混ざり難くなる。

以上のことから、スラリー（32）における水は、１００質量部に対して１０質量部以上で５０質量部以下が好ましい。更に、スラリー（32）における水は、１００質量部に対して２０質量部以上で４０質量部以下がより好ましい。特に、スラリー（32）における水は、１００質量部に対して３０質量部が好ましい。

−実施形態の効果−
本実施形態の吸着熱交換器（20）によれば、ひび割れのない吸着剤層（30）とすることができる。また、塗り斑のない吸着剤層（30）とすることができるので、吸着剤層（30）の全体に亘って吸湿性能の均一化を図ることができる。また、バインダー（33）が吸着剤（31）を覆うバインダー被覆率を低くすることができるので、水の吸収性能の向上を図ることができる。

また、上記吸着熱交換器（20）によれば、吸着剤層（30）の形成時において、フィン（26）間の隙間が狭まることを防止することができるので、吸着剤層（30）の成形時の目詰まりを防止することができる。また、上記吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の膨潤が生じないので、吸着剤層（30）の剥離を確実に防止することができる。

また、上記スラリー（32）を塗布した際、余剰のスラリー（32）を遠心力によって飛散除去する。その際、吸着剤（31）は収縮状態であるので、軽く且つ粒径が小さく、飛散し難い。この結果、吸着剤層（30）における吸着剤（31）の配合比が減少することがないので、吸着剤層（30）の吸湿性能の低下を防止することができる。

また、上記吸着剤（31）が重くならないので、スラリー（32）の中で沈殿し難く、スラリー（32）中における吸着剤（31）の均一化を図ることができる。

また、上記スラリー（32）は水の含有量が少ないので、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の変形を確実に抑制することができる。

また、上記スラリー（32）によれば、ひび割れが抑制された吸着剤層（30）が形成されると共に、スラリー（32）のバインダー（33）が混ざり易く、吸着剤（31）が均一に分散した吸着剤層（30）を形成することができる。

また、上記スラリー（32）によれば、吸着剤層（30）の成形時における吸着剤（31）の変形を確実に抑制することができる。

本実施形態の吸着熱交換器（20）の製造方法によれば、ひび割れのない吸着剤層（30）を形成することができる。また、塗り斑のない吸着剤層（30）を形成することができるので、吸着剤層（30）の全体に亘って吸湿性能の均一化を図ることができる。また、バインダー（33）が吸着剤（31）を覆うバインダー被覆率を低くすることができるので、水の吸収性能の向上を図ることができる。

−実施形態の変形例−
上記実施形態では、吸着熱交換器（20）の熱交換器本体（25）が、図１０に示すようなラジエータ型のアルミニウム製の熱交換器であってもよい。本変形例の熱交換器本体（25）には、アルミニウム製の伝熱管（27）と、同じくアルミニウム製のフィン（26）とが複数ずつ設けられている。また、この熱交換器本体（25）には、二つのヘッダ（41,42）が設けられている。そして、本変形例の吸着熱交換器（20）では、この熱交換器本体（25）を構成する伝熱管（27）、フィン（26）、及びヘッダ（41,42）の表面に吸着剤層（30）が形成されている。

上記伝熱管（27）は、図１１に示すように、その断面形状が扁平な長円形となっている。また、一本の伝熱管（27）には、その軸方向へ延びる複数の流通路（45）が一列に並んで形成されている。熱交換器本体（25）において、複数の伝熱管（27）は、互いに対面する姿勢で互いに一定の間隔をおいて立設されている。また、熱交換器本体（25）の各伝熱管（27）は、それぞれの一端が第１ヘッダ（41）に接続され、それぞれの他端が第２ヘッダ（42）に接続されている。

上記フィン（26）は、図１２に示すように、細長い薄板を波形に形成したものであって、いわゆるコルゲートフィン（26）を構成している。このフィン（26）は、各伝熱管（27）の間に挟み込まれ、ロウ付け等によって伝熱管（27）と接合されている。

また、上記実施形態においては、熱交換器本体（25）の表面全体に吸着剤層（30）を形成している。しかしながら、本発明では、熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に吸着剤層（30）を形成したものであってもよい。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、熱交換器本体の表面に吸着剤層が形成された吸着熱交換器について有用である。

２０吸着熱交換器
２５熱交換器本体
２６フィン
２７伝熱管（伝熱管部材）
３０吸着剤層
３１吸着剤
３２スラリー
３３バインダー
３４溶媒
３５水系樹脂

Claims

吸湿することにより膨潤し且つ放湿することにより収縮してこの膨潤と収縮とを繰り返す吸着剤（31）が熱交換器本体（25）における少なくとも多数のフィン（26）の表面に担持された熱交換器であって、
原料粉末である多数の粒子状の吸着剤（31）を収縮状態で含み且つ溶媒（34）がアルコールを主成分とすると共に、バインダー（33）と水とを含む水系樹脂（35）が配合されたスラリー（32）を上記熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に塗布し、上記スラリー（32）を乾燥させると共に、上記塗布と乾燥とを繰り返して上記熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に上記吸着剤（31）を含有する吸着剤層（30）が形成されている
ことを特徴とする熱交換器。
請求項１において、
上記スラリー（32）は、吸着剤（31）が１００質量部に対して水が１０質量部〜５０質量部である
ことを特徴とする熱交換器。
請求項２において、
上記スラリー（32）は、吸着剤（31）が１００質量部に対して水が２０質量部〜４０質量部である
ことを特徴とする熱交換器。
吸湿することにより膨潤し且つ放湿することにより収縮してこの膨潤と収縮とを繰り返す吸着剤（31）が熱交換器本体（25）における少なくとも多数のフィン（26）の表面に担持された熱交換器の製造方法であって、
原料粉末である多数の粒子状の吸着剤（31）を収縮状態で含み且つ溶媒（34）がアルコールを主成分とすると共に、バインダー（33）と水とを含む水系樹脂（35）が配合されたスラリー（32）を準備し、該スラリー（32）を上記熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に塗布する塗布工程と、
続いて、上記スラリー（32）を乾燥させて上記熱交換器本体（25）の少なくともフィン（26）の表面に上記吸着剤（31）を含有する吸着剤層（30）を形成する乾燥工程とを備え、
上記塗布工程の塗布と上記乾燥工程の乾燥とを繰り返す
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
請求項４において、
上記スラリー（32）は、吸着剤（31）が１００質量部に対して水が１０質量部〜５０質量部である
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
請求項５において、
上記スラリー（32）は、吸着剤（31）が１００質量部に対して水が２０質量部〜４０質量部である
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。