(57)【要約】  冷媒の流路となる伝熱管と、相対圧力が０．１〜０．９の範囲で空気中の水分を吸脱着する、表面から内部に開放した細孔を有し、前記伝熱管の熱を空気に伝える金属フィンとを備えた熱交換器であって、前記細孔の直径が１〜２０ｎｍであり、深さが１〜１００μｍである熱交換器を用いる。
2009017039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の流路となる伝熱管と、相対圧力が０．１〜０．９の範囲で空気中の水分を吸脱着する、表面から内部に開放した細孔を有し、前記伝熱管の熱を空気に伝える金属フィンとを備えた熱交換器であって、前記細孔の直径が１〜２０ｎｍであり、深さが１〜１００μｍであることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
細孔の直径が１〜１０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記金属フィンは耐候性・耐食性処理された表面を有することを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記金属フィンおよび前記伝熱管の材料は同じであることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
金属フィン上において伝熱管から遠い位置にある細孔の直径は、前記伝熱管から近い位置にある細孔の直径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項６】
冷媒の流路となる伝熱管と、空気中の水分を吸脱着する細孔を有し、前記伝熱管の熱を空気に伝える金属フィンとを備える熱交換器の製造方法において、前記金属フィンとなるフィンプレートを陽極として、前記フィンプレートと陰極とを電解液内に浸漬させ、前記フィンプレートと前記陰極との間に、所定の電気量を流して、前記フィンプレートの両面を陽極酸化処理して細孔を形成する工程と、前記フィンプレートに形成した細孔が塞がるのを防ぐための熱処理を行う工程とを有することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項７】
細孔を形成する工程において、電解液は一定温度に保たれた酸性溶液であって、前記電解液に定電流が流れるように電圧印加、または、定電圧が印加されるように電流制御を行い、さらに、熱処理を行う工程において、一定の温度に所定時間保持することを特徴とする請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項８】
細孔を形成する工程において、電解液は一定温度に保たれたアルカリ性水溶液であって、前記電解液に定電流が流れるように電圧印加、または、定電圧が印加されるように電流制御を行い、さらに、熱処理を行う工程において、一定の温度に所定時間保持することを特徴とする請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
熱処理を行う工程において、一定の温度に所定時間保持するとともに、前記熱処理工程が完了したフィンプレートをクロム酸塩系の溶液内に浸漬した後に乾燥するクロム酸化成処理を備えたことを特徴とする請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
熱処理を行う工程において、一定の温度に所定時間保持するとともに、前記熱処理工程が完了したフィンプレートに下地層を形成し、フッ素樹脂系塗料を上塗りするフッ素系樹脂形成処理を備えたことを特徴とする請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の水分を吸脱着する機能をもつ熱交換器およびその製造方法などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、空気調和システム、冷凍システムなどの冷熱装置は、蒸発器、凝縮器として機能する金属製の熱交換器を持つ。熱交換器の材料はアルミニウムやステンレス、銅など熱伝導率が高いものが使用される。熱交換器が蒸発器として機能する場合には、低温の冷媒が管を通過して空気の熱を吸収する熱交換が行われるが、この際に空気中の水分（水蒸気）が表面で冷やされて凝縮し、やがて霜となって付着して熱交換器を覆うため、運転時間が経過するにつれて冷媒と空気との熱交換がうまく行われなくなっていき、運転効率が悪くなる。そこで、例えば管に高温の冷媒を通過させ、定期的に蒸発器を加熱して霜を解かす除霜（デフロスト）運転が行われている。【０００３】
しかし、除霜運転は莫大なエネルギーを消費し、省エネ面で問題があるだけでなく、熱交換器周囲の温度を上昇させてしまう問題があった。【０００４】
そこで、熱交換器で冷やされる水分（水蒸気）が霜に相変化することを抑制し、さらに、吸脱着によって熱交換器の伝熱効率を向上させる吸着熱交換器が考案されている（例えば特許文献１参照）。これは、熱交換器の表面に固体吸着材、例えば、シリカゲルやゼオライト、活性アルミナなどの吸着材粒子を固定したものである。例えば、特許文献１では熱交換器の伝熱部材と粒子状シリカゲルとの間を、グラファイトなどの高熱伝導性物質を含むバインダーで埋めて接着することで、吸着材粒子への熱伝達が良くなり、吸脱着特性が向上するとしている。【０００５】
さらに吸着熱交換器の別の形態として、吸着材を添着することで熱交換器フィンに対して凸となるように有効伝熱面積を増大させるのではなく、熱交換器フィンに対して凹となるようにエッチングなどを行うことによって、有効な伝熱面積を増大させる方法がある（例えば特許文献２参照）。特許文献２には、空気との接触面となる熱交換器の伝熱面上に陽極（アノード）酸化処理などの方法で、数オングストローム〜数百オングストロームの細孔を形成し、冷媒蒸気や水蒸気を吸脱着する熱交換器が提案されている。これは熱交換器の伝熱面にダイレクトに水蒸気が吸着可能な細孔を形成するもので、特許文献１のような吸着材やバインダーが不要のため、熱と物質移動の促進に有効な伝熱性能に富んだ伝熱面が得られるとしている。
【特許文献１】特開平１０−２８６４６０号公報（図１）
【特許文献２】特開２００５−１２７６８３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のような、セラミックス粉末である吸着材を熱交換器フィンに固定する方式では、吸着材の厚みを厚くすれば、熱交換器本体と吸着材との接触部分を増やすことは容易である。ただ、本来、熱膨張係数の小さなセラミックスの吸着材を熱膨張係数の大きな金属表面に常に固定された状態にしておくことは容易ではない。例えば固定された状態で温度変動が生じるとそれぞれの部材が異なる膨張率を持つため、両者で位置ズレが生じ、吸着材の落下を引き起こす。さらに、バインダーを用いた場合でも、ミクロンオーダーの粉末（吸着材）と金属とは点接触で接着しているにすぎないので、吸着材を熱交換器フィンに十分な強度で接着することは難しい。また、ゼオライトやシリカゲルなどの粉末状の吸着材は、細孔内に強く水分を吸着するため、通常の熱交換器に流れる程度の冷媒の熱量（温度）で加熱しても完全には脱着させることは困難である。従って、このような吸着材で十分な吸着量を得るためには、結果的に多量の吸着材を熱交換器フィンプレートに固定する必要があり、前述した吸着材の落下や伝熱面でますます不利となる。【０００７】
これに対して、特許文献２では熱交換器フィンの表面をエッチングして細孔となる凹部を形成することで、金属と接する伝熱性能に富んだ伝熱面を作製している。また、細孔直径を制御することで、吸着容量の増大と吸脱着速度の向上が得られ、さらには、伝熱面に形成した細孔内にシリカゲルなど吸着材を担持させることで、さらに吸着容量が増大するとしている。この発明は細孔サイズが小さい場合には有効な伝熱面の面積を増大させることができ、あるいは逆に、細孔サイズが大きい場合にはシリカゲルなどの吸着材を伝熱面上に多量に担持して伝熱面と吸着材との接触熱抵抗を低減することができるため、結果的に熱交換器の伝熱性能が向上するものである。そのため、実際に熱交換器が使用される周囲の湿度環境や温度環境に応じて、冷媒蒸気や水蒸気の吸着量や吸着特性を制御することはできず、熱交換器の伝熱面で十分な吸着量が得られない問題があった。また、特許文献２に開示されている細孔は、アルミニウム伝熱面上に陽極酸化により形成するものである。このような細孔は空気中の水分と容易に反応して時間とともに閉塞してしまう性質をもつため、所望の細孔サイズを安定して得ることができず、十分な吸着性能を得られないばかりか、経時安定性にも問題があった。【０００８】
従って本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、熱交換器の金属フィン表面の細孔構造、具体的には細孔径と細孔深さを高度に制御することによって、熱交換器が曝される特定の湿度や温度範囲で優れた吸着性能が得られる熱交換器を提供することを目的とする。また、該熱交換器を得るための製造方法についても言及し、工業的規模で安価に、かつ、安定に製造することのできる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る熱交換器は、冷媒と空気との熱交換を行うための熱交換器において、使用される環境に応じて設計された細孔構造、すなわち、細孔径が１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲であり、かつ、細孔深さが１μｍ以上１００μｍ以下であるような細孔構造をもつことを特徴としている。さらに、このような細孔径と細孔深さで規定される細孔の容積で吸着可能な最大水分量が決まり、熱交換器の曝される対象空間の環境に対して適当な水分量が吸着可能となる細孔構造が選択される。このとき、細孔は金属フィン表面から内部に向かって開放しており、このような同じ細孔径（直径）を有する細孔をできる限り多くすることで、所定の相対圧力で毛管凝縮現象が発現する細孔を多くし、吸脱着量の急峻な増加を実現する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱交換器の金属フィンの表面に、熱交換器の曝される対象空間の環境下における水蒸気の相対圧力に応じた毛管凝縮現象が発現するような細孔を形成し、熱交換器の金属フィン自体が水蒸気として多量に吸着することができるため、効率よく、容易に多くの水蒸気を吸着することができる。また、脱着をする際にも、細孔壁と水分との吸着がそれほど強くなく、また、例えば冷媒による加熱を行う場合も伝熱効率がよいため、脱着に必要なエネルギーを小さくすることができる。さらに、熱交換器にダイレクトに細孔を形成していることから、粉末状の吸着材を担持させたような場合に大きな問題となる粉末吸着材の脱離（剥がれ落ち）がなくなり、性能低下を心配する必要がなく、衛生面などからも安全で熱交換器の管理を行いやすい。また、粉末状の吸着材が熱交換器の狭ピッチな金属フィン間をさらに閉塞することもなく、金属フィンにおいて、熱交換される空気の流れを妨げることもないため、エネルギーの面からも効率よく熱交換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る熱交換器１０の要部を示す構成図である。
【図２】毛管凝縮現象による吸着等温線の模式図である。
【図３】細孔直径と毛管凝縮が生じる相対圧力の関係である。
【図４】陽極酸化により形成された細孔断面構造の模式図である。
【図５】両面に細孔が形成された金属フィン２０の断面構造の模式図である。
【図６】熱処理を行わず形成された細孔の水蒸気吸着等温線である。
【図７】実施の形態１に係る陽極酸化処理のプロセスフローである。
【図８】実施の形態１に係る陽極酸化処理装置の構成図である。
【図９】実施の形態１に係る形成された細孔の水蒸気吸着等温線である。
【図１０】実施の形態１に係る形成された細孔直径の分布曲線である。
【図１１】実施の形態２に係る形成された細孔の水蒸気吸着等温線である。
【図１２】実施の形態２に係る形成された細孔直径の分布曲線である。
【図１３】実施の形態３に係る形成された細孔の水蒸気吸着等温線である。
【図１４】実施の形態３に係る形成された細孔直径の分布曲線である。
【図１５】実施の形態４に係る形成された細孔の水蒸気吸着等温線である。
【図１６】実施の形態４に係る形成された細孔直径の分布曲線である。
【図１７】実施の形態８に係る熱交換器１０Ａの要部を示す構成図である。
【図１８】実施の形態９に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図１９】蒸発温度とＣＯＰとの関係を示した関係図である。
【図２０】実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図２１】冷凍サイクル装置の加湿ユニットを立体的に示した概略構成図である。
【図２２】室内ユニットの風路を切り替えた状態を示す説明図である。
【図２３】冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すＰ−ｈ線図である。
【図２４】冷凍サイクル装置の動作を説明するための空気線図である。
【図２５】実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図２６】蒸発器が内蔵された室内ユニットの構成を示す概略構成図である。
【図２７】室内ユニットの風路を切り替えた状態を示す説明図である。
【図２８】冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すＰ−ｈ線図である。
【図２９】冷凍サイクル装置の動作を説明するための空気線図である。
【図３０】実施の形態１２に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００１２】
１０，１０Ａ  熱交換器、２０，２０Ａ  金属フィン、３０  伝熱管、３１  ヘアピン管、４１  アノード酸化皮膜、４２  細孔、４３  多孔質層、４４  バリヤ層、４５  素地金属、６１  直流電源、６２  電解液、６３  電解漕、６４  カーボン板、６５  フィンプレート、７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ  冷媒配管、８０，８０ａ，９０，９０ａ  バイパス管、１００  圧縮機、２００  凝縮器、３００，３１０，３２０，３３０，３４０，３５０，３６０，３７０  開閉弁、３８０，３９０  三方弁、４００，４００ａ，４００ｂ  熱交換器、４１０，４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，４１０ｄ，４１０ｅ，４１０ｆ  除加湿用熱交換器、５００，５１０  逆流防止手段、６００，６１０，６２０，６３０，６４０，８５０  絞り装置、７００  蒸発器、８００，８００ａ，８００ｂ  制御手段、８１０，８２０  温度・湿度検知手段、９００，９１０  送風機、１０００，１０００ａ，１０００ｂ  冷凍サイクル装置、３０００，３０００ａ  室内ユニット、３０１０ａ，３０１０ｂ，３０２０ａ，３０２０ｂ，３０３０ａ，３０３０ｂ，３０４０ａ，３０４０ｂ，３１１０ａ，３１１０ｂ，３１２０ａ，３１２０ｂ，３１３０ａ，３１３０ｂ，３１４０ａ，３１４０ｂ  風路切替手段、３０５０ａ，３０５０ｂ，３１５０ａ，３１５０ｂ  風路調整手段、４０００  冷凍倉庫内、４０１０  室内、５０００  外気。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明に係る熱交換器１０の要部を示す構成図である。まず、図１に基づいて各実施の形態における本発明の熱交換器１０の構成、機能などについて説明する。ここでは冷凍装置、空気調和装置などに広く利用されているフィンチューブ式の熱交換器１０について説明する。【００１４】
熱交換器１０は、冷凍サイクル装置において、蒸発器、凝縮器として用いられる装置である。特に熱交換器１０が蒸発器として機能する場合には、低温の冷媒（熱伝達媒体）と対象空間の空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を吸収させて空気を冷やす。熱交換器１０は、主として複数の熱交換器用金属フィン２０（以下、金属フィン２０という）と複数の伝熱管３０およびヘヤピン管３１とで構成されている。本実施の形態の金属フィン２０は、例えば穴空けなどの加工がしやすく、熱伝導率のよいアルミニウム（熱伝導率は約２３０Ｗ／ｍＫ）を材料とする平面板（プレート）とする。また、金属フィン２０は、後述するように表面（両面とも）に細孔を有している。【００１５】
所定の間隔で複数並べた金属フィン２０に対して、各金属フィン２０に設けた貫通穴を貫通するように、伝熱管３０が設けられている。各伝熱管３０は冷凍サイクル装置における冷媒回路の一部となり、管内部を冷媒が流れる。伝熱管３０内部を流れる冷媒と外部を流れる空気との熱を金属フィン２０を介して伝えることで空気との接触面となる伝熱面積が拡がり、冷媒と空気との間の熱交換を効率よく行える。各伝熱管３０を接続する管がヘヤピン管３１である。一般的に、伝熱管３０およびヘヤピン管３１については、熱伝導率が高く、強度も確保できる銅を材料とすることが多いが銅に限定されるものではない。そして、ヘヤピン管３１により各伝熱管３０を繋げていき、一連の管を構成するものとするが、伝熱管３０の配管経路については特に限定しない。例えば、金属フィン２０を貫通する複数の伝熱管３０に冷媒を分岐させて流入し、合流させる流路を形成するような構成にしてもよい。また、貫通穴の数についても特に限定しない。【００１６】
本発明に係る熱交換器１０は、空気と接する伝熱面（ここでは特に金属フィン２０）に使用環境に応じて設計された細孔構造、すなわち、細孔径と細孔深さをもつ細孔を設け、その細孔に対象空間の環境下における適当な量の空気中の水分（水蒸気）を吸着し、また脱着させる機能をもたせたものであり、細孔は金属フィンから内部に開放している。ここでは、水蒸気の相対圧力が約０．１以上約０．９以下の範囲のいずれかの段階で、細孔において毛管凝縮がはじまることにより、空気中に水蒸気として存在する水分の急峻な吸脱着が生じるようにする。この範囲の中でも、熱交換器１０が曝される環境として最も適用の可能性が高い約０．３以上約０．８以下の範囲において、毛管凝縮がはじまるようにすることがより好ましいと考えられる。【００１７】
また、複数の細孔における吸着について考える。所定の相対圧力（環境下）において効率よく吸着量を増大させるためには、その相対圧力において毛管凝縮を生じる細孔ができる限り多い方がよい。つまり、同じ直径を有する細孔が多い方がよい。ただ、ナノオーダーの細孔を形成において、すべての細孔を同じ直径にすることは困難であるので、使用される空気環境や熱交換器の運転条件を鑑み、現実的に制御できる範囲で細孔構造を制御すればよい。【００１８】
以上のことから、本発明においては、細孔の平均直径を約１ｎｍ以上約２０ｎｍ以下（実際の適用について考えたときには、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である方がよい）の範囲内で形成するようにする。さらに、除湿を行う対象空間の環境下にある熱交換器１０の所定の範囲（例えば１枚の金属フィン２０、熱交換器１０全体など）の約５０％以上の細孔について、その直径が、平均直径を中心として約±２ｎｍの範囲内に分布していることが望ましい。熱交換器１０における空気との接触面（伝熱面）に対して垂直になるように細孔を形成する。これにより、限られた熱交換器１０の金属フィン２０を構成するフィンプレートの表面積に対して、最大の細孔容積を得られるようにする。また、例えば吸着材等のような不規則に細孔が形成されている場合に比べて、冷媒の熱の伝わり方にバラツキなどがなく、エネルギー的にも効率よく吸脱着を行うことができる。【００１９】
ここで、毛管凝縮現象について説明する。凝縮現象とは、温度が下がった場合などに気体の一部が液体に相変化する現象である。例えば、細孔内部のような３次元的に制限された空間（毛管）では、界面で発生する表面張力のために、細孔内部の気体分子が分子同士で引き合うよりも、細孔壁に引かれるほうが安定な場合があり、この場合に細孔壁に引かれた気体分子は容易に液化（凝縮）することが知られている。気体分子が次々と液化していくことで、細孔内部は液体で満たされることになり、その数が多ければ、細孔内部を埋め尽くす大きな吸着量が期待できる。さらには、通常の気体分子の吸着現象では、細孔壁との相互作用で気体分子は強く吸着されているため、脱着する際には大きな脱着エネルギーが必要となる。これに対して、毛管凝縮で細孔内部に満たされた分子は比較的弱い脱着エネルギーで脱離が可能なことから、脱着に必要な入力エネルギーを小さくすることができ、特に繰り返し吸脱着を行うような場合にはエネルギー的に非常に有利となる特徴をもつ。【００２０】
図２は毛管凝縮現象で得られる特徴ある吸着特性（脱着特性）を、吸着等温線（脱着に係るものも含む。以下同じ）として模式的に示した図である。吸着等温線とは、一定の温度（等温）条件下での各圧力（濃度）における平衡吸着時の吸着量を示したものである。図２では、縦軸が吸着物質（ここでは水分子である）の単位重量あたりの平衡吸着量［ｇ／ｇ］（吸着とするが脱着も含むものとする。以下、単に吸着量という）を表し、横軸がその温度における飽和蒸気圧力を１とした場合の相対分圧（相対圧力）を表す。一般に、毛管凝縮を伴う吸着現象は、吸着時と脱着時で吸着量にヒステリシスをもつので、吸着時と脱着時でそれぞれ異なる特性をもつ吸着等温線となる。図２では、例として、吸着物質の相対圧力が０．３付近で細孔による吸着量が急峻に増大して、やがて、プラトー（横ばい）となる吸着等温線を模式的に示している。これは、吸着量の急峻な増大が見られる相対圧力領域（０．３付近）で毛管凝縮がはじまり、細孔内部は吸着に係る液体で満たされ、大きな吸着量が得られることで説明できる。【００２１】
さて、図２のような急峻な吸着特性をもつ細孔の場合には、吸着物質の相対圧力が約０．３以上において吸着量が著しく増加することになる。そこで、なんらかの方法で周囲（その環境における）の相対圧力を約０．３以上にすれば、吸着物質を多量に、かつ、速やかに細孔に吸着させることが可能となる。相対圧力を大きくする効果的な方法は、吸着する細孔の周囲環境の温度を下げることである。例えば熱交換器１０の場合には、吸着時において、伝熱管３０を通過する冷媒に周囲環境の熱を吸収させて伝熱面を冷却することができれば、細孔付近の相対圧力が大きくなり、吸着量を増大させることができる。【００２２】
また逆に、相対圧力が０．３以下では吸着量が著しく減少することになる。そこで、この場合には、なんらかの方法で周囲の相対圧力を０．３以下にすれば、吸着物質を細孔から逆に脱着させることが可能となる。同じく、相対圧力を小さくする効果的な方法は、細孔の周囲環境の温度を上げることである。例えば、熱交換器１０の場合には、脱着時において、冷媒などで熱を放出することで伝熱面の細孔を加熱することができれば、脱着量を増大させることができる。【００２３】
さて、吸着等温線がどのあたりの相対圧力領域で急峻に立ち上がるか、すなわち、どのあたりの相対圧力領域で毛管凝縮が生じるかは、細孔のサイズ（直径）に依存している。例えば図２の吸着特性をもつ細孔より小さくなった場合には、０．３よりも低相対圧力側で毛管凝縮が生じ、吸着量の増大が始まる（図２の一点鎖線）。大きくなった場合には、逆に０．３よりも高相対圧力側で毛管凝縮が生じ、吸着量の増大が始まることになる（図２の点線）。一般に、どの相対圧力領域で毛管凝縮が生じるかが吸着特性を大きく左右するが、両者の関係は次式（１）のケルビン式で示すことができる。毛管凝縮が発生する際の相対圧力（平衡圧）をＰ／Ｐ0 で示した場合の両者の関係を（１）式に示す。【００２４】
【数１】
2009017039.tif 000003
【００２５】
ここで、ｖl は凝縮分子体積、γは表面張力、θは毛細管に接触する際の角度、Ｒは気体定数（８．３１［Ｊ／ｍｏｌ・Ｋ］）、Ｔは絶対温度、ｒは細孔の半径を示している。この関係は水蒸気の場合にも成立し、ある相対圧力Ｐ／Ｐ0 に対して、水蒸気が毛管凝縮を生じるために必要な細孔の半径ｒを理論的に求めることができる。【００２６】
図３は２５℃における水蒸気の相対圧力と毛管凝縮が生じる細孔直径（細孔サイズ）の関係を示す図である。横軸は細孔直径［ｎｍ（ナノメートル）］、縦軸は２５℃において毛管凝縮が発生する水蒸気の相対圧力、すなわち、２５℃において毛管凝縮が発生する相対湿度を表す。図２より、例えば２５℃において、水蒸気の相対圧力０．５（相対湿度５０％ＲＨ）の環境で毛管凝縮が生じるような細孔直径は約３ｎｍ（半径は約１．５ｎｍ）、水蒸気の相対圧力０．８（相対湿度８０％ＲＨ）の環境で毛管凝縮が生じるような細孔直径は約９ｎｍ（半径は約４．５ｎｍ）であることがわかる。【００２７】
逆に言えば、対象とする環境下において、細孔内部で発生する毛管凝縮を利用して大きな吸着量を得るためには、その環境における相対圧力で毛管凝縮が起こるようなサイズの細孔を多く形成するように制御すればよい。具体的には、例えば、細孔の平均直径を１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内に形成するように制御する。また、５０％以上の細孔の直径について、平均直径を中心として±２ｎｍの範囲内に分布していれば望ましい。【００２８】
次に求められる具体的な細孔のサイズとその分布について述べる。必要以上に小さな細孔サイズにすると、毛管凝縮は生じるものの、毛管となる細孔の内容積が小さくなってトータルの吸着量が減少する。また、それだけでなく、細孔サイズが小さくなることで、細孔壁との相互作用が大きくなって強い吸着となり、その結果、脱着するために大きなエネルギーが必要となる。以上のことから、対象とする環境における水蒸気の相対圧力に最も適した細孔サイズが存在するといえる。例えば、１ｎｍ以下の細孔直径では水蒸気の相対圧力が０．１以上の環境でも毛管凝縮が生じる場合があるものの、細孔の容積が小さく十分な吸着量が得られないだけでなく、細孔壁との相互作用も強くなって、ゼオライト並に大きな脱着エネルギーが必要となってしまう。【００２９】
一方、２０ｎｍ以上の細孔直径では、水蒸気の相対圧力が０．９以上にならないと毛管凝縮が生じず、現実的な使用環境とはいえない。また、図２でもわかるように、水蒸気の相対圧力が０．９以上の相対圧力領域では、細孔サイズの依存性が少なくなるので、細孔直径を厳密に、かつ、均一（複数の細孔の直径をできる限り同じ程度にする）に制御すること自体、意味をもたなくなる。【００３０】
これらのことから、本発明における熱交換器１０の金属フィン２０に設ける細孔直径は、水蒸気の相対圧力が０．３以上０．８以下（相対湿度が３０％ＲＨ〜８０％ＲＨ）の範囲でそれぞれ毛管凝縮が生じる１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲であることを特徴としている。【００３１】
さらに、前出のように、細孔サイズにより毛管凝縮が生じる水蒸気の相対圧力が異なる。そのため、例えば、同じ伝熱面上にさまざまなサイズを有する細孔が混在すると、特定の環境下における湿度条件や温度条件で優れた吸着性能を得るサイズを有する細孔が減少するために十分な吸着能力を示すことができない。そこで、熱交換器１０に設けた細孔の５０％以上が、平均直径を中心として±２ｎｍの範囲内のサイズを有するようにすることが望ましい。【００３２】
次に細孔の深さについて説明する。毛管凝縮により細孔内に吸着できる水蒸気の量は細孔の深さにも依存する。そのため、本発明の熱交換器１０に設ける細孔の深さは１μｍ〜１０００μｍ（１ｍｍ）の範囲であることを特徴としている。例えば、１μｍ以下の細孔の深さでは、毛管凝縮して吸着した液体（水）を保持できる容積の絶対量が不足する。また、吸脱着の回数も増えるため効率的ではない。一方、１０００μｍ以上の細孔の深さでは、ナノオーダーである細孔の直径に対して、約１０6 倍以上もの深さ／径の比をもつことになる。そのため、吸着時に水分子を細孔底部まで到達させ、脱着時に開口部から水分子を排出させるために長時間を要し、現実的ではない。また、細孔形成処理時間など、現実面をさらに考慮すると、５μｍ〜２００μｍ（より具体的には１００μｍ前後）の間で形成することが好ましいものと考えられる。【００３３】
また、熱交換器１０の構成部材がすべてアルミニウムであることを特徴とする。伝熱管、金属フィン２０を含めた構成部材のすべてを熱伝導性の良好なアルミニウムにすることで、熱交換器１０から細孔への伝熱がスムーズに行われるだけでなく、後述の陽極酸化処理を行うことで同じ程度の直径と深さの細孔を多く形成することができ、容易に均一な細孔構造をもつ細孔が得られる。【００３４】
また、熱交換器１０を組み立てる前の金属フィン２０に対して、酸処理により表面酸化物を除去する工程、金属フィン２０を陽極とする陽極酸化処理工程、陽極酸化処理した金属フィン２０に対して封孔を防ぐための熱処理工程を施し、細孔が金属フィン２０の両面に形成された後に金属フィン２０の貫通穴に伝熱管３０を通して拡管し、熱交換器１０を組み立てる方法でもよい。【００３５】
ここで、ナノオーダーの均一な細孔を安価に、かつ、制御よく形成することができる陽極酸化処理について説明する。【００３６】
陽極酸化処理による方法は処理対象となる金属を陽極とし、不溶性電極を陰極として電解質溶液（以下、電解液という）中で直流電解操作を行うものである。通電することにより、陽極である金属の表面が酸化し、金属の一部がイオン化して電解液中に溶解する。その金属イオンが電解液中の水と反応して、金属酸化物を生成する。陽極酸化処理により得られる金属表面の形態は、金属酸化物がどのような電子伝導性を有するかによって変わる。特に、アルミニウム、ニオブ、タンタルなど、いわゆるバルブ金属と呼ばれる金属では、形成される酸化皮膜が電子伝導性に乏しいため、陽極酸化が進行するにつれて金属酸化物（アノード酸化皮膜。アルミニウムの場合にはアルミナ）が素地金属上に成長する。このとき、適当な電解質溶液（以下、電解液という）と電流および／または電圧の条件などを選択することによって、規則正しく成長した細孔構造を形成することができる。【００３７】
図４は陽極酸化処理により形成された細孔断面構造の模式図である。陽極酸化処理により、表面にはアノード酸化皮膜４１が形成される。アノード酸化皮膜４１は、素地金属４５に対して垂直に成長し、細孔４２が形成された多孔質層部分４３と金属に接するバリヤ層部分４４からなり、六角セルの細孔構造を有している。【００３８】
図５は両面に細孔が形成された金属フィン２０の断面構造の模式図である。ここで、金属２０となるフィンプレートに細孔を陽極酸化処理により形成するにあたり、細孔の直径や単位面積当たりの細孔数および細孔径は、経験的に電極間の電圧および／または電流に比例することが知られている。例として、電気化学便覧  第５版（電気化学会編、丸善）ｐ．４４９〜４５３には、次式（２）で示すように、細孔の直径２ｒ［ｎｍ］と電極間の電圧Ｅａ［Ｖ］との関係が示されている。  
電圧Ｅａ＜１５Ｖの場合、２ｒ＝１３．９＋０．２１×Ｅａ
電圧Ｅａ＞１５Ｖの場合、２ｒ＝  ４．２＋０．８４×Ｅａ      …（２）【００３９】
この（２）式は経験式であり、必ずしもすべての陽極酸化処理に当てはまるものではない。また、陽極酸化される金属の表面状態や、陽極酸化処理で使用する電解液の種類や濃度、液温などに影響を受けるため、細孔直径の決定条件を一般化することは難しい。ただ、陽極酸化処理における電極間の電流や電圧を制御することで、所望する細孔直径を形成するための制御が可能であることを示している。【００４０】
一方、細孔の深さもまた、陽極酸化処理における条件を適切に設定すれば制御することができる。前出のアルミニウムのように、アノード酸化皮膜が電子伝導性に乏しい場合、陽極酸化の駆動力となる電場は電子伝導性の高い方のバリア層に印加され、バリヤ層部分の厚さは一定で形成されていく。そして、多孔質層部分とバリア層部分の境界、すなわち、多孔質層の底部でのみ酸化が進行してアノード酸化皮膜が成長する。その結果、細孔の厚みは陽極酸化処理の時間または印加した電流量（皮膜に与えたクーロン量）とともに厚くなる。このように陽極酸化の時間または印加した電流を増やすことで、例えば、薄くしたフィンプレートの両側から陽極酸化処理を行って金属フィン２０に貫通細孔を形成することもできる。【００４１】
本発明は上記の陽極酸化処理により、吸着対象となる水蒸気の相対圧力に最も適した細孔径と細孔の深さを得るため、陽極酸化処理の電流または電圧を変えることで細孔の直径を、陽極酸化処理の時間または電極間に流れる電流量を変える（これによってクーロン量（電流×時間）が変わる）ことで細孔の深さを制御することができる。【００４２】
通常、陽極酸化処理に用いる電解液には、硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸などの酸性溶液や、ホウ酸アンモニウムのような中性溶液、水酸化ナトリウムやリン酸ナトリウムなどのアルカリ性溶液などが使用される。ここで、比較的細孔径が均一なナノオーダーサイズの細孔を形成するためには、陽極酸化処理の電解液に酸性水溶液を用いることが望ましく、特に、強酸である硫酸や塩酸が望ましい。一方、中性〜アルカリ性の電解液を用いると、形成される細孔径は酸性水溶液を用いた場合に比べて広い分布となる傾向があるが、結果的に本発明の熱交換器が使用される環境にマッチした細孔構造が得られればよく、陽極酸化処理の電解液の種類は用途に応じて適宜選択される。  【００４３】
また、陽極酸化処理で形成したナノオーダーの細孔が、空気中の水蒸気や周囲の温度などで変質して封孔してしまわない（塞がってしまわない）ように、陽極酸化処理により細孔を形成した後、ただちに水の蒸発温度である１００℃以上（より好ましくは約１５０℃以上）で熱処理して、水分を除去する。陽極酸化によって得られた細孔は結晶学的には不安定な状態であるため、上記のように陽極酸化後の細孔に適当な温度で熱処理を施すことにより、細孔の結晶性が向上して細孔構造が安定化する。また、熱処理を行うことで陽極酸化皮膜が高次の酸化物、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のような安定な結晶構造に変化し、結晶構造が向上する。【００４４】
一方、陽極酸化処理後に熱処理を行うことなく、そのまま室温の環境下で細孔を形成したフィン２０を乾燥させ、それ以外は実施の形態１と同じ条件／方法で細孔形成を行ったところ、図６に示すような金属フィン２０における吸着等温線が得られた。前処理条件および評価装置ならびに測定方法は実施の形態１において行った吸着特性評価の場合と同様であるため説明を省略する。図６より、吸着時と脱着時とにおいてヒステリシスがあるが、吸着、脱着共に、吸着量については、急峻に立ち上がる（立ち下がる）ことはなく、なだらかな等温線となった。【００４５】
その結果、水分の吸着量は４ｃｃ／ｇ（みかけ細孔単位重量あたり４ｇの吸着量）以下で、ほとんど観測されなかった。また、ＢＪＨ法による細孔分布についても、吸着測定において吸着量が少なすぎるため分布を算出できなかった。以上のように、ほとんど水分の吸着がみられないことから、陽極酸化処理後に熱処理を行わなかったために、空気中の水分と徐々に反応して生成された水酸化物が細孔を閉じてしまったものと考えられる。以上より、細孔を形成した熱交換器においては、形成した細孔が塞がれて封孔してしまう前に、例えば熱処理による封孔防止処理を行うことが望ましい。【００４６】
次に、熱交換器１０が曝される、ある特定の環境における水蒸気の相対圧力に応じて毛管凝縮が生じ、かつ、十分な水分の吸着を行うことができるような細孔の必要条件について説明する。【００４７】
熱交換器１０が使用される、すなわち、冷凍サイクルによって温湿度を制御する冷熱機器が使用される場所はさまざまである。例えば、一般的に人が活動する居住空間では、２５℃における水蒸気の相対圧力が０．３〜０．６であることが知られている。近年、ビル管理法が制定され、温度：１７〜２８℃、相対湿度：４０〜７０％ＲＨ（水蒸気の相対圧力：０．４〜０．７）が基準として設定されるようになったため、さらに温度湿度管理の重要性が高まっている。また、食品加工を取り扱う工場などでは、ＨＡＣＣＰ（Hazard Analysis and Critical Control Point）管理の観点から、防カビや菌対策に食品に応じた低温・低湿度（例えば、５℃、３０％ＲＨ以下など）の管理値が設定されている。さらに、美術館や博物館などは急激な温度変化による展示物の膨張／収縮や、６０％ＲＨ以上の湿度環境になると急激に増加するカビの活動を抑制するために、展示室内の気温は２０〜２２℃、相対湿度は５０％〜５５％の一定値になるように設定されていることが多い。【００４８】
このように、熱交換器１０は、その環境におけるさまざまな温度・湿度条件で使用されているため、熱交換器１０の伝熱面に細孔を設け、その細孔に水蒸気を吸脱着させるには、それぞれの使用環境に対応させた細孔径と細孔深さをもつ細孔構造が必要となる。【００４９】
例えば、居住空間に位置する空調機器の熱交換器１０が、前記の相対圧力範囲である０．５（相対湿度５０％ＲＨ）の環境に曝された場合を考える。熱交換器１０が有する細孔に毛管凝縮が生じるためには、（１）式より、細孔半径が約１．５ｎｍ、すなわち、細孔直径が約３．０ｎｍの細孔サイズが必要となる。また、食品加工場など３０％ＲＨ以下の低湿度環境が求められる空間では、同じく（１）式より、細孔半径が約１．０ｎｍ、すなわち、細孔直径が約２．０ｎｍの細孔サイズが必要となる。【００５０】
また、熱交換器１０が使用される湿度領域によって吸着できる総吸着量は大きく異なる。例えば、前出のような、人が活動する居住空間の場合には、１００〜２００ｇ（水蒸気）／ｈ程度の速度で水蒸気が吸着できれば除湿効果が得られると見積もれる。つまり、毛管凝縮による除湿を実現するためには、空気中からワンパスで１００〜２００ｇ（水蒸気）程度の水蒸気を吸着できればよい。ここで、全体の水分（水蒸気）の総吸着量は細孔の深さでも決まり、例えば、１馬力サイズの冷熱機器を考えた場合、冷熱機器で使用される熱交換器１０の金属フィン２０の表面積は４ｍ2 程度である。例えば、３．０ｎｍ程度のサイズを有する細孔について、これだけの量の水分（水蒸気）をワンパスで吸着するには２５〜５０μｍ程度の細孔の深さが必要になる。このように使用される環境に応じた細孔構造を選択すればよい。以下、各実施の形態について説明する。【００５１】
実施の形態１．
実施の形態１においては、フィンプレートに、前項記載の細孔の必要条件（細孔直径３．０ｎｍ、細孔の深さ５０μｍ）を満たす細孔構造を形成し、熱交換器１０の金属フィン２０を形成する方法と、細孔を形成した金属フィン２０の貫通穴に伝熱管３０を通して拡管して得られる熱交換器１０の構成と製造方法について説明する。【００５２】
図７はフィンプレートにおける細孔形成に係る処理工程のプロセスフローチャート例を表す図である。ここでは、図７の処理工程を中心に行った工程について説明する。まず、原材料である純アルミニウム圧延板（例えばJIS1060 グレード、厚み２００μｍ）を金属フィン２０となるサイズに切断し、伝熱管３０を通すための貫通穴と所定の切り起こし加工を行い、金属フィン２０となる平板状のフィンプレートを作製する。熱交換器１０の大きさや能力にもよるが、通常、１台分の熱交換器１０にはこのフィンプレートが数百枚必要となる。【００５３】
次に、フィンプレートアルミニウムの表面に存在する有機物汚染を除去する目的で、フィンプレートを５０℃に加熱した市販の脱脂溶液中に例えば２分間ディップ（浸漬）し、脱脂処理を行う（Ｓ１）。その後、イオン交換水による水洗処理を行う（Ｓ２）。続いて、フィンプレート表面に形成された自然酸化膜を除去する目的で、約６０℃に加熱したアルカリ性エッチング溶液（例えば、濃度が１Ｍ（ｍｏｌ／ｌ）のＮａＯＨ（水酸化ナトリウム）水溶液など）中に１分間ディッピングしてアルカリエッチング（ウェットエッチング）処理を行う（Ｓ３）。その後、イオン交換水による水洗処理を行う（Ｓ４）。次に、ウェットエッチングにより表面に生成した反応物（不純物、スマット）を除去する（デスマット）目的で、室温管理したデスマット溶液（０．５Ｍ−Ｈ2ＳＯ4（硫酸）溶液）に３０秒浸漬し、デスマット処理を行う（Ｓ５）。その後、同様にイオン交換水による水洗処理を行う（Ｓ６）。【００５４】
図８は陽極酸化処理に係る装置を中心として示した原理図である。図８において、１Ｍ−Ｈ2ＳＯ4水溶液の電解液６２が電解槽（ウォーターバス）６３内を満たしている。電解槽６３により浴温を１０℃にコントロールした後、直流電源６１に接続され、電圧が印加された１枚分のフィンプレート６５を陽極とし、平面状の２枚のカーボン板６４を陰極にして電解液６２中に浸漬した。そして、両極間に１．５Ａ／ｄｍ2 の定電流が流れるように定電流制御しながら陽極酸化処理を行う（Ｓ７）。ここでは、反応初期の表面状態を維持するために、ホットスタート（あらかじめ両極間に電圧を印加しておき、電解液に浸漬すると同時に電流が流れる）により陽極酸化を開始するものとする。そして、陽極酸化処理時間は３０分とする。フィンプレート６５を中央にして、各カーボン板６４がフィンプレート６５のそれぞれの平面部分と対向するかたちで処理を行っているため、フィンプレート６５の両面に同時に陽極酸化が進行することになる。なお、実施の形態１では一定の電流を流す定電流制御による陽極酸化処理について述べたが、前述のように、陽極酸化処理においては陽極に反応に必要なエネルギーを与えればよい、つまり所定の電気量を与えればよいのであるから、陽極に印加する電圧を一定に制御する定電圧制御でも同様の陽極酸化処理効果が得られることは自明である。また、ウォーターバスを使用して浴温を10℃一定にコントロールしているが、溶解や酸化などの化学反応の活性や速度は温度によって大きく影響を受けるので、必要とする細孔のサイズや深さに応じた温度制御をすればよい。例えば、反応を抑制して小さく浅い細孔を得るためには浴温を下げ、逆に反応を促進して大きく深い細孔を得るためには浴温を上げればよい。【００５５】
ここで、前出したように、形成される細孔の直径は、できる限り同じ程度のものが多い（均一である）方が望ましい。そのためには、フィンプレート６５全体の電流密度を均一にするようにするなどの対策を行うようにする。このため、例えば、陰極であるカーボン板６４の大きさをフィンプレート６５と同じかそれ以上にする、電解液６２の振動を抑えるなどにより、反応が均一に起こるようにする。また、フィンプレート６５の両面を同条件で陽極酸化するため、フィンプレート６５と２つのカーボン板６４との間におけるそれぞれの間隔を同じにする。場合によっては補助電極を用い、形状に合わせて全体が同条件で陽極酸化されるようにする。【００５６】
陽極酸化が進むにつれて、フィンプレート６５の表面に酸化物（アノード酸化皮膜）が成長し、界面抵抗が大きくなっていく。上述した実施の形態１の陽極酸化処理においては定電流制御を行っているため、両電極間の電圧は次第に上昇していく。【００５７】
陽極酸化処理を終了すると、すぐにフィンプレートを電解液６２内から引き上げてイオン交換水による水洗処理を行う（Ｓ８）。水洗でフィンプレート表面に付着した水滴をブロワで吹き飛ばした後、陽極酸化により形成された細孔の構造を強化するために、ただちに、あらかじめ加熱しておいたオーブン（大気中）に入れる。ここでは、オーブン内の温度を約１５０℃とする。そして、６０分間の熱処理を行い、オーブンから取り出して徐冷する（Ｓ９）。このような方法で伝熱面となる部分に細孔を形成したフィンプレートを金属フィン２０として例えば１２０枚準備する。【００５８】
図９は実施の形態１において作成した金属フィン２０における吸着等温線を表す図である。ここでは、以上のプロセスを経て作製した金属フィン２０に形成された細孔の水分の吸着特性および細孔サイズ分布を平衡吸着測定により評価するものとする。【００５９】
最初に、例えば、金属フィン２０と同じフィンプレートの一部を適当な大きさに切断してサンプル管に詰め、１５０℃×１ｈの真空中で前処理を行った後、自動ガス／蒸気吸着量測定装置を使って、２５℃における水分の吸着等温線測定を行った。図９より、吸着時と脱着時とにおいてヒステリシスがあるものの、吸着／脱着の平均では、相対圧力Ｐ／Ｐ0 が０．５付近において、急峻な立ち上がり（立ち下がり）がみられ、この付近を境として、毛管凝縮による吸脱着が行われていることがわかる。なお、形成された細孔の深さは当初の狙いである約５０μｍであった。また、このときの水分の吸着量も細孔単位重量あたり２００ｇ程度の水分吸着量が得られており、十分な吸着特性を示していることがわかる。【００６０】
図１０は細孔サイズの分布を表す図である。図１０は相対圧力が０．５付近で毛管凝縮を示すサンプルの細孔サイズをＢＪＨ（Barrett-Joyner-Halenda）法により求めたものである。図１０から、細孔サイズの分布は３．５ｎｍ付近で極大を迎えており、急峻な細孔分布ピークが得られていることから、５０％以上の細孔が細孔直径３．５ｎｍ±２ｎｍの範囲に含まれていることが確認できる。【００６１】
続いて、このような吸着特性をもつ１２０枚の金属フィン２０を、例えば２段３列に並べ、同じ方向にスタックした（積み重ねた）金属フィン２０の貫通穴に、冷媒が流れる複数の銅製の伝熱管３０を差し込む。さらに伝熱管３０を内部より拡管して金属フィン２０と伝熱管３０の両者が一体化となるようにする。このとき、並べられた各金属フィン２０は等間隔となっているものとする。さらに、複数の伝熱管３０をシリーズに（一連になるように）繋げるために、銅管をヘヤピン状に曲げて形成した（ベンドした）ヘヤピン管３１を準備し、伝熱管３０内部を窒素ガスで満たした後、接続する２つの伝熱管３０の終端とヘヤピン管３１とをロウ付けする。以上のようにして図１に示すような熱交換器１０が得られる。【００６２】
以上のように、熱交換器１０の伝熱面となる金属フィン２０を構成するフィンプレートの表面に複数の細孔を形成し、金属フィン２０自体が水分を吸着する手段として機能するようにしたので、例えばシリカゲルなどの粉末状の吸着材などのような特別な手段などを必要とせず、金属フィン２０の間を通過する空気から水分を吸着することができる。これにより、金属フィン２０を初めとする熱交換器１０への着霜を防止することができ、除湿運転を低減することができる。また、吸着材の剥がれ落ちなどを防ぐことができ、衛生面などからも安全で管理を行いやすい。そして、金属フィン２０と吸着材との間の熱抵抗がなく、伝熱効果を損なうことがない。吸着材などにより熱交換器１０の金属フィン２０間の間隔を狭めることも無く、金属フィン２０間の空気の流れをよくし、さらに細孔による凹凸により、伝熱面における表面積が拡がるため、熱交換をさらに効率的に行うことができる。また、吸着材による空気の圧損などもないためエネルギーなどの観点からみても効率よく熱交換を行うことができる。また、吸着材を設ける必要がない分、熱交換器１０全体をコンパクトにすることもできる。【００６３】
そして、水蒸気の相対圧力が約０．１〜約０．９（特に約０．３〜約０．８）の所定の範囲において、水分を吸脱着できるように、細孔の平均直径を約１ｎｍ〜約２０ｎｍ（特に約１ｎｍ〜約１０ｎｍ）において形成し、さらに約５０％以上の細孔について、その直径が、平均直径を中心として約±２ｎｍの範囲内に分布するような直径にするようにし、また、所望する吸着量に合わせた深さ、具体的に１μｍ〜２００μｍの細孔深さの範囲で細孔構造を形成するようにしたので、環境下の相対圧力付近において吸着能力が最も高い熱交換器１０（金属フィン２０）を得ることができる。【００６４】
特に実施の形態１では、居住空間に位置する空調機器における熱交換器１０が曝される水蒸気の相対圧力の環境下に応じて、毛管凝縮が発現するようにするため１Ｍ−Ｈ2ＳＯ4水溶液の陽極酸化電解液に浸漬して陽極酸化処理を行い、例えば各金属フィン２０（熱交換器１０）において、約５０％の細孔の直径が約３．５ｎｍ±２ｎｍの範囲に収まるような細孔を形成し、かつ、吸着量に合わせた深い細孔を形成し、熱効率よく冷媒でダイレクトに細孔を冷却できることで、図９の吸着特性で示すように、相対圧力０．５付近において、吸着特性が向上する熱交換器１０を得ることができる。また、同じく図９に示すような脱着特性をもつことから、脱着時に高い温度の冷媒を伝熱管３０内に通過させて、金属フィン２０に直接形成された細孔をダイレクトに加熱できるため、効率よく相対圧力を高めることができ、細孔に吸着した水蒸気を効率よく脱着することができ、優れた伝熱効率と省エネルギー性をもつ熱交換器１０を得ることができる。【００６５】
実施の形態２．
前出のように、食品加工を取り扱う工場などでは衛生上の観点から、防カビや菌対策のために、通常の環境よりも低温・低湿度（例えば、５℃−２０％ＲＨなど）の管理値が、通常、設定されている。そこで、実施の形態２においては、このような低温・低湿度環境で最も好適な熱交換器１０を製作する。【００６６】
前出のように、水蒸気の相対圧力が約０．３（相対湿度３０％ＲＨ）の環境に、細孔を有する熱交換器１０が曝された場合、細孔半径が約１．０ｎｍ、すなわち、約２．０ｎｍの細孔直径を有する細孔において、最も優れた吸着特性が得られることが予想される。また、低温・低湿度環境においては、空気中の水分の絶対量はそれほど多くないため、５０〜１００ｇ（水蒸気）／ｈ程度の速度で水分を吸着できればよいと考えられる。以上のことから、このような環境において細孔の深さは５０〜７５μｍ程度が必要であると予測される。【００６７】
上記の予測などに基づいて、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に図７に示したプロセスでフィンプレートへの細孔形成を行った。ただ、本実施の形態においては、後述するように、陽極酸化処理を行う際の条件が異なっている。まず、実施の形態１と同様の条件・溶液で、脱脂→アルカリエッチング→デスマット処理（図７のＳ１〜Ｓ６）を行う。【００６８】
次に前出した図８に示す電解槽６３などを用いて、陽極酸化処理を行った（図７のＳ７）。本実施の形態では、浴温を２０℃に制御した０．５Ｍ−Ｈ2ＳＯ4水溶液を電解液として使用する。そして、１枚分のフィンプレートを陽極とし、２枚のカーボン板を陰極にして電解液中に浸漬し、両極間に例えば２．０Ａ／ｄｍ2 の定電流が流れるように定電流制御して処理を行う。ここでの陽極酸化処理時間は４５分とする。なお、本実施の形態では、硫酸を用いた定電流制御による細孔形成の例を挙げているが、所定の細孔が得られれば、酸性の電解液は硫酸に限定されるものではなく、また、制御方法も定電流ではなく、定電圧の制御でもよい。【００６９】
陽極酸化処理を終了すると、電解液から引き上げてイオン交換水で水洗・ブロワーによる水切りを行う。そして、実施の形態１と同様に、ただちに１５０℃に加熱しておいたオーブン（大気中）に入れ、このまま、６０分間の熱処理を行って、オーブンから取り出して徐冷した（図７のＳ８〜Ｓ９）。このような方法で伝熱面に細孔を形成した金属フィン２０を例えば２００枚準備する。
【００７０】
図１１は実施の形態２において作成した金属フィン２０における吸着等温線を表す図である。前処理条件および評価装置並びに測定方法は、実施の形態１において行った吸着特性評価と同様の装置および方法であるため説明を省略する。図１１においては、吸着時と脱着時とにおいてヒステリシスがあるものの、吸着／脱着の平均では、相対圧力Ｐ／Ｐ0 が０．３付近において、急峻な立ち上がり（立ち下がり）がみられる。また、このときの水分の吸着量も細孔径と細孔深さに依存する細孔単位重量あたり７０ｇ程度の量が得られており、十分な吸着特性を示していることがわかる。形成された細孔の深さは約７０μｍであった。  【００７１】
図１２は細孔サイズの分布を表す図である。図１２は相対圧力が０．３付近で毛管凝縮を示すサンプルの細孔サイズをＢＪＨ法により求めたものである。図１２から、細孔サイズの分布は１．８ｎｍ付近で極大を迎えており、急峻な細孔分布ピークが得られていることから、５０％以上の細孔が細孔直径１．８ｎｍ±２ｎｍの範囲に含まれていることが確認できた。【００７２】
次に、前記吸着特性をもつ３００枚の金属フィン２０を３段４列に並べ、実施の形態１と同じ方法で、伝熱面に細孔をもつ熱交換器１０を製造した。【００７３】
以上のように、実施の形態２の熱交換器１０でも実施の形態１と同様の効果を得られる。特に実施の形態２の場合には、食品加工を取り扱う工場などの低温・低湿度環境で最も好適な熱交換器１０を得ることができるように、０．５Ｍ−Ｈ2ＳＯ4水溶液の陽極酸化電解液に浸漬して陽極酸化処理を行い、例えば各金属フィン２０（熱交換器１０）において、約５０％の細孔の直径が約１．８ｎｍ±２ｎｍの範囲に収まるような細孔を形成し、吸着量に合わせた細孔を形成し、熱効率よく冷媒でダイレクトに細孔を冷却できる。【００７４】
実施の形態３．
実施の形態３における熱交換器１０は、構成上は、上述した各実施の形態と同様である。ただ、伝熱管３０（ヘアピン管３１を含む）にも、金属フィン２０と同じく、熱伝導性が良好で、陽極酸化処理を行うことができるアルミニウムを材料として使用し、オールアルミニウム製で構成している。そして、金属フィン２０だけではなく、伝熱管３０（ヘアピン管３１）にも細孔を形成するようにしたものである。【００７５】
熱交換器１０の組み立てについては、通常の方法と同じであり、例えば、１６０枚の金属フィン２０を３段４列に並べ、金属フィン２０の貫通穴に伝熱管３０を差し込んだ。そして、伝熱管３０を内部より拡管して、金属フィン２０と伝熱管３０の両者を一体化するように形成する。さらに、複数の伝熱管３０をヘヤピン管３１で接続する。これにより、オールアルミニウム製の熱交換器１０を準備した。【００７６】
冷凍サイクル装置の他の機器と配管接続するための伝熱管３０の両終端における開口部分を、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなるフッ素樹脂のテープでマスキングし、電解液に浸漬した際に伝熱管３０端部より管内に電解液が浸入しないように処理する。このため、管内が陽極酸化されるのを防ぎ、例えばアノード酸化皮膜により、冷媒の流路抵抗を増やさずにすむ。その後、実施の形態１と同様に図７に示したプロセスフローで熱交換器１０への細孔形成を行う。まず、実施の形態１と同様の条件・溶液で、脱脂→アルカリエッチング→デスマット処理（図７のＳ１〜Ｓ６）を行う。【００７７】
次に陽極酸化処理を行う（図７のＳ７）。本実施の形態では、金属フィン２０となるフィンプレートではなく熱交換器１０全体を陽極として、前出した図８に示すような陽極酸化処理を行う。そのため、熱交換器１０全体が陽極となるが、電流密度のばらつきを小さくするため、熱交換器１０の中心線に対して対称となる位置に複数の電極を取り付けた。一方、陰極については、実施の形態１〜３と同様に平板状のカーボン板を使用するものとする。ただ、このとき、カーボン板を４枚として熱交換器１０を囲むようにした。【００７８】
本実施の形態では、熱交換器１０とカーボン板６４とを電解液６２中に浸漬し、両極間に２．０Ａ／ｄｍ2 の定電流が流れるように定電流制御して処理を行う。そしてここでの陽極酸化処理時間は２０分とする。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様の硫酸を用いた定電流制御による細孔形成の例を挙げているが、所定の細孔が得られれば、酸性の電解液は硫酸に限定されるものではなく、また、制御方法も定電流ではなく、定電圧の制御でもよい。【００７９】
陽極酸化処理を終了すると、実施の形態１などと同様に、熱交換器１０を電解液から引き上げてイオン交換水で水洗・ブロワー水切りを行う。そして、ただちに１５０℃に加熱しておいたオーブン（大気中）に入れ、このまま、６０分間の熱処理を行って、オーブンから取り出して徐冷する（図７のＳ８〜Ｓ９）。このような方法で細孔形成を行い、全体に細孔を有する熱交換器１０を製造する。【００８０】
組み立てが完了した状態で熱交換器１０全体について、その表面を陽極酸化することになるが、伝熱管３０や金属フィン２０がすべてアルミニウムを材料としており、金属フィン２０表面だけでなく、伝熱管３０の表面にも細孔が形成される。そのため、細孔の数が多くなり、水蒸気を含む対象空間の空気に接する面積がより多くなるため有利である。【００８１】
図１３は実施の形態３において作成した熱交換器１０における吸着等温線を表す図である。前処理条件および評価装置ならびに測定方法は実施の形態１において行った吸着特性評価の場合と同様であるため説明を省略する。図１３より、吸着時と脱着時とにおいてヒステリシスがあるものの、吸着／脱着の平均では、相対圧力Ｐ／Ｐ0 が０．４０付近において、急峻な立ち上がり（立ち下がり）がみられる。また、このときの水分の吸着量も細孔径と細孔深さに依存する細孔単位重量あたり１２０ｇ程度の量が得られており、十分な吸着特性を示していることがわかる。形成された細孔の深さは約１８０μｍであった。【００８２】
図１４は細孔サイズの分布を表す図である。図１４は相対圧力が０．４付近で毛管凝縮を示すサンプルの細孔サイズをＢＪＨ法により求めたものである。図１４から、細孔サイズの分布は２．５ｎｍ付近で極大を迎えており、急峻な細孔分布ピークが得られていることから、細孔の５０％以上が細孔直径２．５ｎｍ±２ｎｍの範囲に含まれていることを確認することができる。【００８３】
以上のように、実施の形態３によれば、金属フィン２０だけでなく、伝熱管３０およびヘヤピン管３１をアルミニウムを材料として構成し、伝熱管３０（ヘヤピン管３１）にも表面から内部に開放した細孔を形成するようにしたので、空気中の水分を吸脱着できる細孔を有する部分の面積（細孔の数）を増やすことができ、細孔の深さ調整に依らずに、さらに多量の水分を吸着することができる。    【００８４】
実施の形態４．
実施の形態４では、陽極酸化処理における電解液に強アルカリ性を示す１Ｍ−ＮａＯＨ水溶液を用い、３Ａ／ｄｍ2 の定電流が流れるように定電流制御して４０分間陽極酸化処理を行うものとする。それ以外は、実施の形態１と同じ条件／方法で細孔形成を行った。なお、本実施の形態ではＮａＯＨを用いた定電流制御による細孔形成の例を挙げているが、所定の細孔が得られれば、アルカリ性の電解液はＮａＯＨに限定されるものではなく、また、制御方法も定電流ではなく、定電圧の制御でもよい。【００８５】
図１５は実施の形態４において作成した金属フィン２０における吸着等温線を表す図である。前処理条件および評価装置ならびに測定方法は実施の形態１において行った吸着特性評価の場合と同様であるため説明を省略する。図１５より、吸着時と脱着時とにおいてヒステリシスがあるが、吸着、脱着共に、吸着量については、急峻に立ち上がる（立ち下がる）ことはなく、相対圧力の増加（減少）に伴って緩やかに吸着量（脱着量）が増加（減少）した等温線となった。このような形状の吸着等温線は比較的広い湿度領域において吸脱着が可能であることを示しており、熱交換器の曝される対象空間の湿度や温度が、季節や時間によって変化するような環境で使用される場合や、風路設計の関係で熱交換器の部位によって曝される空気の湿度が異なるような用途の場合には平均的な吸着性能が得られるため有効である。【００８６】
図１６は細孔サイズの分布を表す図である。図１６は相対圧力が０．３付近で毛管凝縮を示すサンプルの細孔サイズをＢＪＨ法により求めたものである。図１６から、細孔は全体に大きく、１０〜１１ｎｍ付近で分布が極大となっている。一方で、７ｎｍ以下の微小な細孔も多く散見され、全体としてはバイモーダルなピーク（２つのピーク）をもつ細孔分布となった。これは電解液に強アルカリの水溶液を使用したため、表面から内部に向かって開放した細孔の細孔壁の酸化成長（アノード酸化皮膜の成長）よりも金属の溶解が優先的に進行して、細孔直径が大きくなり、かつ、細孔分布も広くなったと考えられる。【００８７】
実施の形態５．
例えば、室外や工場などの管理が厳しい環境において熱交換器１０を使用する場合、アルミニウムの腐食生成物である白錆の飛散が問題となる。それと同時に、親水性、防菌、防黴性など付加機能も求められることから、上述した各実施の形態における本発明の熱交換器１０（金属フィン２０）においても、その表面になんらかの耐候性・耐食性処理を施すことが望まれる。通常、アルミニウムの表面処理には、１μｍ以下の厚みでクロム酸化合物を形成する化成処理が用いられることが多い。例えば本発明の熱交換器１０のように、陽極酸化処理により厚い酸化膜が形成された場合、金属アルミニウムに比べて強い耐食性をもつが、表面が強く腐食されると細孔の形状やサイズも影響を受けるため、腐食だけでなく、水分の吸着能力も低下する。そこで、本実施の形態では、細孔形成後の金属フィン２０の表面（伝熱面）に対して表面処理を施すようにする。【００８８】
このとき、毛管凝縮を制御するためには陽極酸化による細孔サイズをナノオーダーで制御する必要があり、細孔形成後に比較的薄い層で効果的な耐候性・耐食性表面処理となるクロム酸化成処理などの表面処理を施すようにする。【００８９】
そして、このとき、陽極酸化処理後の表面に耐候性・耐食性の表面処理を施すことになるため、表面処理層の厚みを考慮して、表面処理を行った後の状態でも、前出したように、熱交換器１０に形成された細孔の平均直径が１ｎｍ〜２０ｎｍの範囲内となるようにする。さらに、全体の５０％以上の細孔の直径が平均直径を中心として平均直径の±２ｎｍの範囲内のサイズとなることが望ましい。【００９０】
また、同じく、細孔の深さに関しても十分な吸着量が得られるようにするため、形成される表面処理層の厚みを考慮する。陽極酸化処理における処理時間を変えることで細孔の深さを制御し、表面処理を行った後の状態でも、細孔の深さが１μｍ〜１０００μｍとなるようにする必要がある。【００９１】
次に本実施の形態における熱交換器１０の製造プロセスについて説明する。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に図６に示したプロセスフローでフィンプレートへの細孔形成を行う。まず、実施の形態１と同様の条件・溶液で、脱脂→アルカリエッチング→デスマット処理（図６のＳ１〜Ｓ６）を行う。【００９２】
次に、前出した図７と同様に陽極酸化処理を行う（図６のＳ７）。ここで、後に行うクロム酸化成処理において形成されるクロム化合物の膜厚が約１００ｎｍとなるため、この厚みを考慮して、陽極酸化により形成する細孔サイズと深さを決定しなければならない。本実施の形態では、例として、陽極酸化処理において１Ｍ−ＨＣｌ（塩酸）水溶液を電解液として使用する。そして、１枚分のフィンプレートを陽極とし、２枚のカーボン板を陰極にして電解液中に浸漬し、両極間に４．５Ａ／ｄｍ2 の定電流が流れるように定電流制御して、クロム酸化成処理を行う前の細孔直径が約２１２ｎｍとなるよう電流値を調整する。つまり、細孔直径が２１２ｎｍの細孔に１００ｎｍ厚のクロム酸化成処理を行うことになる。こうすることで、クロム酸化成処理後の細孔直径は約１２ｎｍ程度となる。また、細孔の深さを処理時間で管理することとし、その時間を８０分とする。なお、本実施の形態５では塩酸を用いた定電流制御による細孔形成の例を挙げているが、所定の細孔が得られれば、電解液は塩酸に限定されるものではなく、また、制御方法も定電流ではなく、定電圧の制御でもよい。【００９３】
陽極酸化処理を終了すると、実施の形態１などと同様に、電解液から引き上げてイオン交換水で水洗・ブロワー水切りを行う。そして、ただちに１５０℃に加熱しておいたオーブン（大気中）に入れ、このまま、６０分間の熱処理を行って、オーブンから取り出して徐冷する（図６のＳ８〜Ｓ９）。【００９４】
次に、本実施の形態では、熱処理が完了したフィンプレートを、クロム酸塩系の溶液内に５秒間ディッピング（浸漬）する。その後フィンプレートを取り出して乾燥することで、フィンプレート表面に、クロム酸化成処理による１００ｎｍ厚のクロム酸化物からなる表面処理層を形成する。これにより、表面処理層が形成された金属フィン２０を得ることができる。【００９５】
クロム酸化成処理を行った後の金属フィン２０について、実施の形態１において行った吸着特性評価と同様の前処理条件および評価装置ならびに測定方法により吸着特性の評価を行った。２５℃における水分の吸着等温線測定において、相対圧力Ｐ／Ｐ0 が０．５付近において、急峻な立ち上がり（立ち下がり）がみられた。また、表面処理層を含んだ細孔サイズ分布をＢＪＨ法により算出したところ、細孔分布は１２．０ｎｍ付近で極大を迎えており、急峻な細孔分布ピークが得られていることから、細孔の５０％以上が細孔直径１２．０ｎｍ±２ｎｍの範囲に含まれていることが確認できた。このとき、細孔の深さは約３５０μｍであった。【００９６】
そして、前記吸着特性をもつ２００枚のフィンプレートを金属フィン２０として２段３列に並べ、実施の形態１と同じ方法で、伝熱面に細孔をもつ熱交換器１０を得た。【００９７】
以上のように、実施の形態５によれば、例えばアルミニウム製のフィンプレートに対して、クロム酸化成処理（クロメート処理）により、クロム系化合物の表面処理層を形成してのコーティングを行うようにしたので、アルミニウムの腐食を防止し、耐候性・耐食性の向上を図ることができる。これにより、腐食により生成される生成物が空気中に飛散することなどを防止することができ、安全面、衛生面の向上を図ることができる。【００９８】
実施の形態６．
前出した実施の形態５においては、クロム酸化成処理によりクロム系化合物を材料とした表面処理層を形成した。ただ、表面処理層については必ずしもクロム系化合物によるものでなくてもよい。そこで、本実施の形態においては、フッ素系の樹脂により表面処理層を形成して耐食性を向上させるようにする。【００９９】
本実施の形態における熱処理を行うまでのプロセスについては、実施の形態５と同様に、図６に示したプロセスによりフィンプレートへの細孔形成を行うため、説明を省略する。本実施の形態では、熱処理が完了したフィンプレートに対して、耐食性を向上させる目的で、熱交換器１０（フィンプレート）表面へのフッ素コーティング処理を行う。【０１００】
次にフッ素コーティング処理について説明する。まず、陽極酸化により約２１０ｎｍの細孔直径を有する金属フィンを形成する。次にこのフィンプレート表面に、スプレー塗布により、プライマー（下地）層を形成する。プライマー層としては、例えばエポキシ樹脂塗料でその膜厚は例えば７０ｎｍである。その後、５ｗｔ％（重量パーセント）に希釈したフッ素樹脂系塗料をプライマーに上塗り塗布する。ここでは、フッ素樹脂系塗料として、フルオロエチレンビニルエーテル（ＦＥＶＥ）樹脂を使用して約３０ｎｍのフッ素樹脂層を塗布する。そして、熱風循環乾燥炉で１７０℃×１５分乾燥させて焼き付けを行う。その結果、フィンプレート表面には、約１００ｎｍ（０．１μｍ）の厚みを持つフッ素樹脂層（プライマー層を含む）が形成された。【０１０１】
ここで、本実施の形態では、フルオロエチレンビニルエーテル（ＦＥＶＥ）樹脂をフッ素樹脂系塗料として使用したが、これに限定するものではない。他のフッ素樹脂系塗料としては、例えば、テトラフルオロエチレン若しくはその共重合体であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン・テトラフルオロエチレン系共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素系の樹脂を使ってフッ素コーティング処理を行っても同様の効果を得ることができる。【０１０２】
そして、フッ素コーティング処理を行ったフィンプレートを金属フィン２０として２段３列に並べ、実施の形態１と同じ方法で、伝熱面に細孔をもつ熱交換器１０を得た。【０１０３】
以上のように、実施の形態６によれば、フッ素樹脂による表面処理層を形成するようにしたので、実施の形態５と同様に、アルミニウムの腐食を防止し、耐候性・耐食性の向上を図ることができる。これにより、腐食による生成物の空気中への飛散などを防止することができ、安全面、衛生面の向上を図ることができる。また、実施の形態５のように、クロム酸化成処理を行わずに表面処理層を形成することができ、クロムフリーによる環境対策を図ることができる。【０１０４】
実施の形態７．
前出した各実施の形態においては、熱伝導率の高さ、陽極酸化処理による細孔の形成などの観点から、金属フィン２０としてアルミニウムを材料とした。本発明においては、材料はアルミニウムに限定するものではない。例えば、前出した、いわゆるバルブ金属(弁金属)を金属フィン２０などの材料として用い、陽極酸化処理により表面に細孔を形成するようにしてもよい。バルブ金属は、陽極酸化処理により電解整流作用を示す酸化皮膜を形成できる、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモンなどの金属の総称である。このうち、金属フィン２０として実用的に用いることができる金属は、例えば、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタルなどである。これらの金属を用いても、アルミニウムと同様の効果を得ることができる。【０１０５】
また、実施の形態５および６において説明した表面処理層についても、前出のクロム系化合物、フッ素系樹脂に限定するものではない。例えばニッケルなど、他の金属、化合物などにより表面処理層を形成し、耐食性の向上を図るようにしてもよい。【０１０６】
実施の形態８．
図１７は本発明の実施の形態８に係る熱交換器１０Ａを表す図である。上述の実施の形態では特に示さなかったが、現実的には熱交換器１０Ａにおける熱分布は均一ではなく、冷媒が通過する伝熱管３０の付近は冷媒から伝わる熱による温度の影響を直接受ける。例えば、細孔に水分を吸着させるときは、伝熱管３０（ヘアピン管３１）には、空気の温度に比べて低い温度の冷媒が流れる。逆に脱着させるときには、高い温度の冷媒が流れる。【０１０７】
そのため、伝熱管３０から離れるに従って冷媒温度との差が大きくなる。つまり、熱交換器１０Ａをさらに細かく見た場合には、熱交換器１０Ａの金属フィン２０Ａにおける位置によって温度（環境）が変わる。その結果、金属フィン２０Ａにおける水蒸気の相対圧力が位置により異なることになる。【０１０８】
具体的には、金属フィン２０Ａにおいて、冷媒が通過する伝熱管３０から離れるにつれて、吸着時における相対圧力が低くなり、脱着時には相対圧力が高くなる変化をもたらす。この局所的な環境（相対圧力）の違いに対応するために、例えば、金属フィン２０Ａの各位置における温度分布に依存して、金属フィン２０Ａ上に形成する細孔の直径を変化させるほうがより望ましい場合がある。すなわち、金属フィン２０Ａに形成する細孔の平均直径が、冷媒が通過する位置（伝熱管３０と金属フィン２０Ａとが接している部分）から離れるにしたがって小さくなるように細孔を形成する。このとき、例えば、１枚の金属フィン２０Ａをさらに細かく区分けした範囲において、約５０％以上の細孔について、その直径が、平均直径を中心として約±２ｎｍの範囲内に分布するようにすることが望ましい。【０１０９】
以上のように、実施の形態７によれば、さらに金属フィン２０Ａにおける温度分布に基づいて、細孔の直径を変化させた金属フィン２０Ａを作製するようにしたので、その位置の温度に基づく相対圧力（環境）に応じて適切な水分の吸脱着を行うことができる。【０１１０】
実施の形態９．
図１８は本発明の実施の形態９に係る冷凍サイクル装置１０００の構成例を示す図である。図１８に基づいて冷凍サイクル装置１０００により構成される冷媒回路の基本的な構成について説明する。この冷凍サイクル装置１０００は、冷媒の循環を利用して、冷却、冷凍、冷暖房運転等を行うものである。【０１１１】
冷凍サイクル装置１０００は、圧縮機１００、凝縮器２００、第１の絞り装置６００、除加湿用熱交換器４１０、第２の絞り装置６１０及び蒸発器７００が冷媒配管７０で順次接続されて構成されている。ここで、圧縮機１００と凝縮器２００とは、冷却、空調等の対象空間外に設けられた室外ユニット（熱源側ユニット）に内蔵されており、第１の絞り装置６００と除加湿用熱交換器４１０と第２の絞り装置６１０と蒸発器７００とは対象空間内に設けられた室内ユニット（負荷側ユニット）に内蔵されているものとして説明する。なお、ここでは冷却、冷房運転等に関して説明するため、凝縮器２００を室外ユニット、蒸発器７００を室内ユニットに設けているが、暖房運転の場合はこの役割が逆に切り替えられることになる。この切替は制御手段が四方弁（図示省略）等を制御して行う。【０１１２】
冷媒配管７０は、気体になった冷媒を導通させるガス側冷媒配管と、液体になった冷媒を導通させる液側冷媒配管とで構成されている。液側冷媒配管は、凝縮されて液体となった冷媒を導通するものである。ガス側冷媒配管は、蒸発されて気体になった冷媒を導通するものである。また、凝縮器２００の近傍には、対象空間外の空気（以下、外気という）を凝縮器２００に送り込み、熱交換を促進させるためのファン等の送風機（図示省略）が設けられている。同様に、蒸発器７００の近傍にも、同様にファン等からなる送風機（図示省略）が設けられている。なお、冷媒配管７０に封入される冷媒については後述する。【０１１３】
圧縮機１００は、冷媒を吸入して、その冷媒を圧縮して高温・高圧のガス状態にして冷媒配管７０に流す。凝縮器２００は、冷媒と外気との間で熱交換を行なって冷媒を凝縮液化する熱交換器である。第１の絞り装置６００は、一般に減圧弁、電子式膨張弁等の膨張弁で構成されており、冷媒を減圧して膨張させるものである。【０１１４】
除加湿用熱交換器４１０は、上述の実施の形態１〜８で説明した熱交換器１０、１０Ａ等（以下、熱交換器１０等という）で構成されており、金属フィン２０（２０Ａ）の表面に細孔を有している。特に限定するものではないが、以下、除加湿用熱交換器４１０は、約３０％の相対湿度を境に、吸着量を増大させ、吸着した水分を脱着させることができる細孔径を有するものとする。除加湿用熱交換器４１０は、主として、水分を吸着して除湿した対象空間内の空気（以下、単に空気という）を蒸発器７００に供給する潜熱除去のための機器として機能する。ただし、この利用に限定するものではなく、加湿ユニットを冷凍サイクル装置１０００に設け、除加湿用熱交換器４１０を利用して対象空間を加湿するようにしてもよい。【０１１５】
第２の絞り装置６１０も、一般に減圧弁、電子式膨張弁等の膨張弁で構成されており、冷媒を減圧して膨張させるものである。蒸発器７００は、冷媒と空気との熱交換によって、その冷媒を蒸発させて気化させる。なお、蒸発器７００の近傍に設けられている送風機は、空気を取り込むと共に、蒸発器７００で熱交換して冷却された空気を冷却対象域（室内や冷蔵、冷凍倉庫内等）に供給するものである。例えばマイクロコンピュータ等で構成される制御手段８００は、圧縮機１００の駆動周波数や、第１の絞り装置６００及び第２の絞り装置６１０の開度の制御等を行うものである。本実施の形態では、１台の制御手段８００として説明するが、例えば、室外ユニットと室内ユニットにそれぞれ制御装置を設け、各制御装置が、各ユニットが有する機器（手段）の制御を行うようにしてもよい。また、このとき、信号通信ができるようにして連携して制御を行うようにしてもよい。【０１１６】
ここで、冷凍サイクル装置１０００に使用する冷媒について説明する。冷凍サイクル装置１０００に使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。
擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。【０１１７】
また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。その他、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等を使用することもできる。なお、Ｒ２２はクロロジフルオロメタン、Ｒ３２はジフルオロメタンを、Ｒ１２５はペンタフルオロエタンを、Ｒ１３４ａは１，１，１，２−テトラフルオロエタンを、Ｒ１４３ａは１，１，１−トリフルオロエタンをそれぞれ示している。したがって、冷凍サイクル装置１０００の用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい。【０１１８】
次に冷凍サイクル装置１０００の動作について説明する。まず、除加湿用熱交換器４１０が空気中の水分を吸着する動作を行う場合について説明する。圧縮機１００で圧縮された高温・高圧の冷媒は、凝縮器２００で外気と熱交換により放熱しながら凝縮液化して液冷媒となる。この液冷媒は、第１の絞り装置６００に流入し、そこで減圧され、例えば低圧の気液二相冷媒となる。除加湿用熱交換器４１０に流入した、空気よりも温度が低い気液二相冷媒は金属フィン２０及びその周辺を通過する空気を、熱交換により冷却させ、一部が蒸発して流出する。このとき、上述したように、金属フィン２０は通過する空気の水分を吸着する。除加湿用熱交換器４１０から流出した気液二相冷媒は、全開状態の第２の絞り装置６１０を通過し、蒸発器７００に流入する。この気液二相冷媒は、蒸発器７００における熱交換によりすべて蒸発ガス化し、気体冷媒となって圧縮機１００に再度吸入され、吐出される。【０１１９】
次に、除加湿用熱交換器４１０において吸着した水分を脱着する動作を行う場合について説明する。圧縮機１００で圧縮された高温・高圧の冷媒は、凝縮器２００で外気に熱を放出しながら気液二相冷媒となる。この高圧状態の気液二相冷媒は、全開状態の第１の絞り装置６００を通過し、除加湿用熱交換器４１０に流入する。除加湿用熱交換器４１０に流入した、空気よりも温度が高い気液二相冷媒は、金属フィン２０及び周辺の空気を加熱し液化する。液化した冷媒は、第２の絞り装置６１０で減圧されて低圧の気液二相冷媒となる。そして、気液二相冷媒は、蒸発器７００に流入し、そこですべて蒸発ガス化し、気体冷媒となって圧縮機１００に再度吸入されるようになっている。【０１２０】
図１９は、蒸発温度とＣＯＰ（Coefficient of Performance：エネルギ消費効率）との関係を示した図である。図１９において、蒸発温度とＣＯＰとは比例関係にあることがわかる。例えば、蒸発温度が１１［℃］である場合、ＣＯＰが３．１程度（図で示す（Ａ））であり、蒸発温度を２０［℃］に上げた場合、ＣＯＰが３．９程度（図で示す（Ｂ））にまで上昇することがわかる。したがって、蒸発温度を高く設定できれば、ＣＯＰをその分改善できる。【０１２１】
本実施の形態の冷凍サイクル装置１０００では、空気中の水分の潜熱に対する処理は除加湿用熱交換器４１０が行い、顕熱に対する処理は蒸発器７００が行うことで、役割を分担させることができる。そのため、潜熱と顕熱とを蒸発器７００が処理する場合に比べて冷媒の蒸発温度を高く設定できる。これにより、例えば空気調和装置等においては、従来、蒸発器７００において蒸発温度を露点以下にせざるを得ず、霜が堆積していた場合でも、これを防ぐことができ、除霜運転を行わなくてもよくなる。【０１２２】
さらに、例えば凝縮器２００における凝縮排熱を利用することで、除加湿用熱交換器４１０（金属フィン２０）に吸着されている水分を脱着することができる。その水分は廃棄したり、加湿運転に利用したりすることができる。これにより、水分を脱着させるためのヒータ等の加熱手段を特別に設けなくてよくなる。したがって、加熱手段に要していた消費電力が不要となり、消費電力を大幅に削減できる。【０１２３】
例えば、本実施の形態の冷凍サイクル装置１０００を冷蔵倉庫に適用した場合、外気側の条件が乾球温度３０［℃］、相対湿度６０［％］、絶対湿度１６．０４［ｇ／ｋｇ］として維持されている場合において、冷蔵倉庫内の冷蔵室（空調空間）を、乾球温度１０［℃］、相対湿度６０［％］、絶対湿度４．５６［ｇ／ｋｇ］という条件で維持・継続するために冷凍サイクル装置を運転するように、制御手段８００は各機器を制御するとよい。【０１２４】
以上のように、実施の形態９の冷凍サイクル装置によれば、上述の実施の形態１〜８の熱交換器１０等からなる除加湿用熱交換器４１０等を除加湿装置に利用し、金属フィン２０により水分を吸着しておくことで、蒸発器７００において空気との熱交換を行うときの冷媒の蒸発温度について、水分による潜熱分まで考慮して設定する必要がなく、顕熱分を考慮した温度に冷媒を制御すればよい。そのため、冷凍サイクル装置の圧縮機において圧縮比を小さくすることができ、冷凍サイクル装置におけるＣＯＰ等を指標とするエネルギ性能を向上させることができる。【０１２５】
実施の形態１０．
図２０は、本発明の実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置１０００ａの構成例を示す図である。特に限定するものではないが、本実施の形態の冷凍サイクル装置１０００ａは、例えば冷暖房運転を行う空気調和装置であるものとして説明する。また、図２０において実施の形態９で説明した図面と同じ符号を付しているものは、同様の動作を行うので説明を省略する。【０１２６】
冷凍サイクル装置１０００ａは、圧縮機１００、凝縮器２００、並設されている第１の開閉弁である開閉弁３００及び第２の開閉弁である開閉弁３１０、並設されている除加湿用熱交換器４１０ａ及び除加湿用熱交換器４１０ｂ、並設されている逆流防止手段５００及び逆流防止手段５１０、絞り装置６２０及び蒸発器７００が冷媒配管７０で順次接続されて構成されている。ここで、冷凍サイクル装置１０００ａは、実施の形態１〜８で説明したように、表面に細孔が形成された金属フィン２０を有する熱交換器１０等からなる除加湿用熱交換器４１０ａ（第１の熱交換器）及び除加湿用熱交換器４１０ｂ（第２の熱交換器）を備えている。そして、この２つの除加湿用熱交換器４１０ａ及び除加湿用熱交換器４１０ｂは、室内ユニット内にそれぞれ独立して内蔵されている。【０１２７】
また、冷媒配管７０は、分岐して冷媒配管７０ａと冷媒配管７０ｂとなって、開閉弁３００、除加湿用熱交換器４１０ａ及び逆流防止手段５００を冷媒配管７０ａで接続し、開閉弁３１０、除加湿用熱交換器４１０ｂ及び逆流防止手段５１０を冷媒配管７０ｂで接続してから再度合流するように構成されている。この冷媒配管７０を流れる冷媒には、実施の形態２で説明したような冷媒を使用するとよい。また、この冷凍サイクル装置１０００ａには、蒸発器７００に流入する空気の温度及び湿度を検知するための温度・湿度検知手段８１０（第１の温度・湿度検知手段）が蒸発器７００の風路入口側（空気が流入する側）に備えられている。【０１２８】
この温度・湿度検知手段８１０は、温度及び湿度を検知できるものであればよく、特に種類を限定するものでない。例えば、サーミスタ等の温度センサや、温度計、湿度センサ、湿度計等で構成すればよい。【０１２９】
開閉弁３００及び開閉弁３１０は、冷媒回路の流路を選択する流路選択手段として機能し、特に種類を限定するものではない。逆流防止手段５００及び逆流防止手段５１０は、冷媒配管７０ａ及び冷媒配管７０ｂを流れる冷媒の逆流を防止するものであり、逆流弁等で構成するとよいが、特に種類を限定するものではない。絞り装置６２０は、一般に減圧弁や膨張弁で構成されており、冷媒を減圧して膨張させるものであり、例えば電子式膨張弁等で構成するとよい。本実施の形態の制御手段８００は、上述した制御に加え、さらに開閉弁３００、３１等を含む各機器を制御する。また、後述する風路切替手段３０１０ａ〜３０４ａ、３０１ｂ〜３０４ｂ等を切り替えて風路制御を行う。また、温度・湿度検知手段８１０からの情報に基づいて、蒸発器７００での空気の相対湿度を算出し、その相対湿度を露点（露点温度）に換算する等の処理を行う。【０１３０】
図２１は、蒸発器７００等が内蔵された室内ユニット３０００の構成を示す図である。
図２１の室内ユニット３０００は、一部分が冷凍倉庫内（空調空間）４０００に、それ以外の部分が外気５００側に設置されている場合を示している。この室内ユニット３０００には、図２０で示した除加湿用熱交換器４１０ａ、除加湿用熱交換器４１０ｂ及び蒸発器７００が内蔵されている。そして、除加湿用熱交換器４１０ａ及び除加湿用熱交換器４１０ｂの近傍には、それぞれ遠心ファンや軸流ファン等の送風機９００及び送風機９１０が備えられている。また、室内ユニット３０００にはダクト３１００が設けられており、蒸発器７００から冷凍倉庫内４０００に空気を送るだけでなく、吸入することもできる。【０１３１】
この室内ユニット３０００は、除加湿用熱交換器４１０ａと除加湿用熱交換器４１０ｂとを風路（空気の流れ）的に遮断できるような構造となっている。そして、室内ユニット３０００は、風路を切り替えることができるようになっており、風路を切り替えることによって除加湿用熱交換器４１０ａ及び除加湿用熱交換器４１０ｂを冷凍倉庫内４０００や外気５０００と連通させることが可能になっている。この風路の切り替えは、風路切替手段３０１０ａ及び風路切替手段３０１０ｂ、風路切替手段３０２０ａ及び風路切替手段３０２０ｂ、風路切替手段３０３０ａ及び風路切替手段３０３０ｂ、そして風路切替手段３０４０ａ及び風路切替手段３０４０ｂで行なわれるようになっている。風路の細かな調整は、風路調整手段３０５０ａ及び風路調整手段３０５０ｂにより行う。【０１３２】
次に、室内ユニット３０００内の空気の流れについて説明する。図２１において、風路切替手段３０１０ａ、風路切替手段３０２０ｂ、風路切替手段３０３０ｂ及び風路切替手段３０４０ａが開状態であり、風路切替手段３０１０ｂ、風路切替手段３０２０ａ、風路切替手段３０３０ａ及び風路切替手段３０４０ｂが閉状態であることを示している。各風路切替手段がこのような状態のとき、除加湿用熱交換器４１０ａの内蔵スペースは外気５０００と連通し、外気から空気が流れ込むようになっている（矢印Ａ）。また、除加湿用熱交換器４１０ｂの内蔵スペースは、ダクト３１００を介して、冷凍倉庫内４０００と連通し、空気（例えば、気温１０［℃］、相対湿度６０［％］）が流れ込むようになっている（矢印Ｂ）。【０１３３】
このように風路を形成している場合において、除加湿用熱交換器４１０ａでは脱着が行われ、除加湿用熱交換器４１０ｂでは吸着が行われる。これにより、除加湿用熱交換器４１０ｂの潜熱処理と蒸発器７００の顕熱処理とを分離している。一方、各風路切替手段の開閉状態が逆の状態になっている場合には、除加湿用熱交換器４１０ａの内蔵スペースには、空気が流れ込むようになっており、除加湿用熱交換器４１０ｂの内蔵スペースには、外気が流れ込むようになっている。そして、除加湿用熱交換器４１０ａでは吸着が行われ、除加湿用熱交換器４１０ｂでは脱着が行われる。【０１３４】
図２２は、室内ユニット３０００の風路を切り替えた状態を示す説明図である。図２２（ａ）は、風路切替手段３０１０ａ、風路切替手段３０２０ｂ、風路切替手段３０３０ｂ及び風路切替手段３０４０ａが閉状態であり、風路切替手段３０１０ｂ、風路切替手段３０２０ａ、風路切替手段３０３０ａ及び風路切替手段３０４０ｂが開状態であることを示している。【０１３５】
図２２（ａ）では、除加湿用熱交換器４１０ｂの内蔵スペースは外気５０００と連通し、外気が流れ込むようになっている（矢印Ｃ）。また、除加湿用熱交換器４１０ａの内蔵スペースは、ダクト３１００を介して、冷凍倉庫内４０００と連通し、空気が流れ込むようになっている（矢印Ｄ）。このとき、除加湿用熱交換器４１０ｂでは水分を脱着し、除加湿用熱交換器４１０ａでは水分を吸着する。図２２（ｂ）は、図２１で示した場合と同様であるため、説明を省略する。【０１３６】
図２３は、冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すＰ−ｈ線図（モリエル線図）である。図２３に基づいて、冷凍サイクルにおける冷媒の状態について説明する。この図は、縦軸が絶対圧力（Ｐ）で、横軸がエンタルピー（ｈ）を示している。この図２３において、飽和液線と飽和蒸気線とで囲まれた部分では気液二相状態の冷媒であることを示し、飽和液線の左側では液化した冷媒であることを示し、飽和蒸気線の右側ではガス化した冷媒であることを示している。つまり、状態（１）及び状態（５）ではガス冷媒であることがわかり、状態（２）及び状態（４）では気液二相冷媒であることがわかり、状態（３）では液冷媒であることがわかるようになっている。【０１３７】
次に図２０及び図２３に基づいて、冷凍サイクル装置１０００ａの動作について説明する。ここでは、開閉弁３００を開状態、開閉弁３１０を閉状態にし、除加湿用熱交換器４１０ａでは水分を脱着するようにし、除加湿用熱交換器４１０ｂでは水分を吸着させるようにしたときの動作について説明するものとする。このとき、開閉弁３１０が閉状態になっているので、除加湿用熱交換器４１０ｂに冷媒は流れ込まないようになっている。【０１３８】
圧縮機１００で圧縮された高温・高圧のガス状態の冷媒（図２３で示す状態（１））は、凝縮器２００に流入する。この状態の冷媒は、凝縮器２００で外気に一部を放熱しながら気液二相冷媒となる（図２３で示す状態（２））。この高圧状態の気液二相冷媒は除加湿用熱交換器４１０ａに流入する。流入した気液二相冷媒は伝熱管３０を通過し、このとき、冷媒と空気とが熱交換し、金属フィン２０とその周辺の空気の温度を高め、相対湿度を低くする。これにより、金属フィン２０に吸着していた水分が脱着する。気液二相冷媒は液化した液冷媒となる（図２３で示す状態（３））。【０１３９】
この冷媒は、逆流防止手段５００を流れて、絞り装置６２０で減圧される。減圧された冷媒は、低圧の気液二相冷媒となる（図２３で示す状態（４））。そして、この気液二相冷媒は、蒸発器７００に流入し、空気から熱を奪うことで蒸発し、低圧のガス冷媒となる（図２３で示す状態（５））。ここで、この空気は後述するように除加湿用熱交換器４１０ｂが水分を吸着した空気である。この空気は冷却されて冷凍倉庫内４０００に流出する。そして、ガス冷媒は、圧縮機１００に再吸入され、冷媒回路を循環する。したがって、冷媒が吸熱及び放熱を繰り返し状態変化を遷移させながら冷媒回路を循環することで冷房・冷凍運転が行われる。【０１４０】
図２４は、冷凍サイクル装置１０００ａの除加湿用熱交換器４１０ｂの動作を説明するための空気線図である。この空気線図及び図２１の構成図を用いて、上述した冷凍サイクル装置１０００ａの動作について説明する。図２１及び図２４において、冷凍倉庫内４０００側と連通させている除加湿用熱交換器４１０ｂを通過する空気に対し、除加湿用熱交換器４１０ｂの通過前の空気を図２４で示す状態（１）、除加湿用熱交換器４１０ｂを通過した直後の空気を図２４で示す状態（２）、蒸発器７００と熱交換した直後の空気を図２４で示す状態（３）として説明するものとする。【０１４１】
除加湿用熱交換器４１０ｂが冷凍倉庫内４０００内に存在する空気の水分を吸着する場合について説明する。状態（１）の空気は、乾球温度が１０［℃］、相対湿度が６０［％］、絶対湿度が４．５６［ｇ／ｋｇ］である。この状態の空気が除加湿用熱交換器４１０ｂに流入すると、等エンタルピー線に沿って、相対湿度が６０［％］から例えば３０［％］まで減湿され、絶対湿度も４．５６［ｇ／ｋｇ］から２．９６［ｇ／ｋｇ］まで減湿され、乾球温度が１０［℃］から１４［℃］まで上昇した状態（２）の空気となって蒸発器７００へ流れるようになっている。【０１４２】
上述したように、除加湿用熱交換器４１０ｂは、相対湿度約３０％以上の領域で吸着できる水分量が大きくなるため、状態（１）の空気は減湿できる。そして、この状態（２）の空気は、絶対湿度が一定の状態で、蒸発器７００の熱交換により顕熱が除去されることで冷却され、相対湿度が１００［％］未満、乾球温度が−２［℃］である状態（３）の空気となる。【０１４３】
通常、冷凍倉庫内４０００を１０［℃］よりも低い温度帯域で維持するようになっており、蒸発温度を０［℃］よりも低く設定しなければならないことが多い。しかしながら、この冷凍サイクル装置１０００ａは、冷凍サイクルが蒸発器７００に着霜した霜を除去する除霜運転を実行しないようにするために、蒸発器７００の蒸発温度（状態（２）の温度１４［℃］）を露点温度（例えば、状態（２）の露点温度−２．９［℃］）よりも高く設定することが可能になっている。【０１４４】
なお、蒸発器７００の蒸発温度を高くするように、制御手段８００は、絞り装置６２０の開度や、圧縮機１００の駆動周波数、送風機９１０の回転数等を制御して蒸発温度を調節するとよい。また、蒸発温度を高く設定できれば、ＣＯＰをその分改善できることは、図１９で説明した通りである。また、蒸発器７００の蒸発温度を露点以上とすることができるので、ドレインが発生しない。つまり、ドレイン配管が不要となり、製造コストを低減することが可能になる。【０１４５】
この制御手段８００は、温度・湿度検知手段８１０からの情報によって、蒸発器７００での空気の相対湿度を算出し、その相対湿度を露点に換算するようになっており、その結果に基づいて露点の検知をするとよい。それから、状態（３）の空気は、冷凍倉庫内４０００内へ拡散されて、冷凍倉庫内４０００の乾球温度を１０［℃］以下に保つようになっている。また、除加湿用熱交換器４１０ｂで吸着できる水分量には限界が存在する。そのため、制御手段８００は、温度・湿度検知手段８１０からの検知情報により除加湿用熱交換器４１０ｂの風路出口側の相対湿度が所定の閾値以上になった判断した時は、開閉弁３００を開状態から閉状態へ、開閉弁３１０を閉状態から開状態に切り替えて、冷媒の流れを切り替えるようになっている。そして、除加湿用熱交換器４１０ｂに高温・高圧のガス冷媒を流入させ、金属フィン２０とその周辺の空気の温度を高くする。【０１４６】
つまり、水分を吸着していた除加湿用熱交換器４１０ｂを、今度は脱着させるように切り替える。除加湿用熱交換器４１０ｂの金属フィン２０とその周辺の空気の温度が高くなると相対湿度が低くなり、吸着していた水分が放出されることで、再生が行われる。一方、冷媒の流路を切り替えたので、除加湿用熱交換器４１０ａが、空気中の水分を吸着するようになる。この除加湿用熱交換器４１０ａでは、空気中の水分を吸着し、図２４で示したように状態（１）から状態（２）へと倉庫内４００の空気が減湿されるようになっている。【０１４７】
また、除加湿用熱交換器４１０ａで吸着できる水分量には限界が存在する。そのため、制御手段８００は、温度・湿度検知手段８１０からの検知情報により除加湿用熱交換器４１０ａの風路出口側の相対湿度が所定の閾値以上になった判断した時は、開閉弁３００を閉状態から開状態へ、開閉弁３１０を開状態から閉状態へ変更し、冷媒の流れを切り替えるようになっている。そして、除加湿用熱交換器４１０ａに高温・高圧のガス冷媒を流入し、金属フィン２０及びその周辺の空気の温度を高め、相対湿度が低くなるようにして水分を脱着させる。【０１４８】
以上のように、冷凍サイクル装置１０００ａは、一方の除加湿用熱交換器（除加湿用熱交換器４１０ｂ）が水分を吸着している場合は他方の除加湿用熱交換器（除加湿用熱交換器４１０ａ）の水分を脱着させ、水分の吸着量に応じて交互に切り替えるようになっている。したがって、風路等を切り替え、冷媒の流路を選択することにより、連続的に冷凍倉庫内４０００の空気の湿度（潜熱）を除去することが可能となる。【０１４９】
表１は、開閉弁３００、開閉弁３１０（流路選択手段）及び風路切替手段３０１０ａ〜風路切替手段３０４０ｂの制御状態と、除加湿用熱交換器４１０ａ及び除加湿用熱交換器４１０ｂの機能をまとめたものである。表１において、パターン１は、図２２（ａ）で示したように、除加湿用熱交換器４１０ａが水分を吸着し、除加湿用熱交換器４１０ｂが吸着した水分を脱着する場合を示している。また、パターン２は、図２２（ｂ）で示したように、除加湿用熱交換器４１０ａが吸着した水分を脱着し、除加湿用熱交換器４１０ｂが水分を吸着する場合を示している。このパターン１とパターン２とを交互に切り替えることによって、連続運転を可能としているのである。【０１５０】
【表１】
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【０１５１】
以上のように、実施の形態１０の冷凍サイクル装置１０００ａによれば、上述の実施の形態１〜８の熱交換器１０等からなる除加湿用熱交換器４１０ａと除加湿用熱交換器４１０ｂとが、交互に連続して冷凍倉庫内４０００の空気中の水分吸着を行うようにしたので、従来、頻繁に発生していた除霜運転を無くすことができ、除霜運転に伴う消費電力を更に低減できる。また、蒸発器７００の蒸発温度を露点温度よりも高く設定することができるようになるので、冷凍サイクルを効率よく運転することができる。【０１５２】
そして、除加湿用熱交換器４１０ａと除加湿用熱交換器４１０ｂとが吸着した水分の脱着を行う際、凝縮器２００が凝縮した冷媒の熱（冷凍庫内４００の冷却には必要ない排熱）を利用して脱着を行うようにしたので、脱着用の加熱手段を特別に設けることなく、設置スペースを省略できると共に、加熱手段による加熱のための電力が不要となる。【０１５３】
また、この冷凍サイクル装置１０００ａでは、冷媒が臨界圧を越えるほどの高圧を必要としない。つまり、圧縮機１００、凝縮器２００及びこれらを接続する冷媒配管７０（冷媒配管７０ａ及び冷媒配管７０ｂも含めて）の耐圧性能の低いものを使用することができ、製品コストを低減することができる。また、圧縮機１００における冷媒の圧縮比も抑制できるので、圧縮機１００の運転効率を改善できる。つまり、ＣＯＰを大幅に改善することが可能であり、省エネルギーを図ることができる。【０１５４】
実施の形態１１．
図２５は、本発明の実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置１０００ｂの構成例を示す図である。特に限定するものではないが、本実施の形態の冷凍サイクル装置１０００ｂは、例えば冷暖房運転を行う空気調和装置であるものとして説明する。また、図２５において実施の形態９及び１０で説明した図面と同じ符号を付しているものは、同様の動作を行うので説明を省略する。【０１５５】
冷凍サイクル装置１０００ｂは、圧縮機１００、凝縮器２００、並設されている第１の開閉弁である開閉弁３２０及び第２の開閉弁である開閉弁３３０、並設されている除加湿用熱交換器４１０ｃ及び除加湿用熱交換器４１０ｄ、並設されている開閉弁３４０及び開閉弁３５０、絞り装置８５０（第３の絞り装置）、そして蒸発器７００が冷媒配管７０で順次接続されて構成されている。ここで、冷凍サイクル装置１０００ｂも、表面に細孔が形成された金属フィン２０を有する熱交換器１０等からなる除加湿用熱交換器４１０ｃ（第１の熱交換器）及び除加湿用熱交換器４１０ｄ（第２の熱交換器）を備えている。そして、この２つの除加湿用熱交換器４１０ｃ及び除加湿用熱交換器４１０ｄは、室内ユニット内にそれぞれ独立して内蔵されている。【０１５６】
この冷媒配管７０は、分岐して冷媒配管７０ｃと冷媒配管７０ｄとなって、開閉弁３２０、除加湿用熱交換器４１０ｃ及び開閉弁３４０を冷媒配管７０ｃで接続し、開閉弁３３０、除加湿用熱交換器４１０ｄ及び開閉弁３５０を冷媒配管７０ｄで接続してから再度合流するように構成されている。この冷媒配管７０を流れる冷媒には上述した冷媒を使用するとよい。また、冷媒配管７０ｃ及び冷媒配管７０ｄには、開閉弁３２０と除加湿用熱交換器４１０ｃとの間における冷媒配管７０ｃから分岐し、除加湿用熱交換器４１０ｄと開閉弁３５０との間における冷媒配管７０ｄに合流するバイパス管８０（第１のバイパス管）と、開閉弁３３０と除加湿用熱交換器４１０ｄとの間における冷媒配管７０ｄから分岐し、除加湿用熱交換器４１０ｃと開閉弁３４０との間における冷媒配管７０ｃに合流するバイパス管９０（第２のバイパス管）が設けられている。【０１５７】
このバイパス管９０には、絞り装置６３０（第１の絞り装置）及び開閉弁３６０（第３の開閉弁）が設けられている。また、このバイパス管８０には、絞り装置６４０（第２の絞り装置）及び開閉弁３７０（第４の開閉弁）が設けられている。また、この冷凍サイクル装置１０００ｂには、蒸発器７００の温度及び湿度を検知するための温度・湿度検知手段８１０が蒸発器７００の風路入口側に、除加湿用熱交換器４１０ｃ及び除加湿用熱交換器４１０ｄの温度及び湿度を検知するための温度・湿度検知手段８２０（第２の温度・湿度検知手段）が除加湿用熱交換器４１０ｃの風路出口側にそれぞれ備えられている。【０１５８】
この温度・湿度検知手段８１０及び温度・湿度検知手段８２０は、温度及び湿度を検知できるものであればよく、特に種類を限定するものでない。例えば、サーミスタ等の温度センサや、温度計、湿度センサ、湿度計等で構成すればよい。また、温度・湿度検知手段８１０及び温度・湿度検知手段８２０がそれぞれ１つ設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものでなく、複数個設置してもよい。さらに、温度・湿度検知手段８２０は、除加湿用熱交換器４１０ｃ及び除加湿用熱交換器４１０ｄのそれぞれの風路出口側に設置してもよい。【０１５９】
冷凍サイクル装置１０００ｂには、圧縮機１００の駆動周波数や開閉弁３２０〜開閉弁３７０の開度、絞り装置６３０、絞り装置６４０及び絞り装置８５０の開度を制御する制御手段８００ａが備えられている。開閉弁３２０〜開閉弁３７０は、流路を切り換えるものであり、特に種類を限定するものではない。絞り装置６３０、絞り装置６４０及び絞り装置８５０は、一般に減圧弁や膨張弁で構成されており、冷媒を減圧して膨張させるものであり、例えば電子式膨張弁等で構成するとよい。【０１６０】
この制御手段８００ａは、各機器を制御する他、温度・湿度検知手段８２０からのデータを含む信号に基づいて、除加湿用熱交換器４１０ｃの風路出口側の相対湿度を算出し、さらにその相対湿度を露点（露点温度）に換算し、また温度・湿度検知手段８１０からの情報に基づいて、蒸発器７００での相対湿度を算出してその相対湿度を露点（露点温度）に換算する等の処理を行う。なお、除加湿用熱交換器４１０ｃと除加湿用熱交換器４１０ｄとの吸脱着の機能を切り替えた場合は、制御手段８００ａは、除加湿用熱交換器４１０ｄの風路出口側の相対湿度を算出してその相対湿度を露点（露点温度）に換算する。【０１６１】
図２６は、蒸発器７００等が内蔵された室内ユニット３０００ａの構成を示す図である。図２６に基づいて、室内ユニット３０００ａの基本的な構成について説明する。なお、図２１で示した室内ユニット３０００との相違点を中心に説明するものとする。図２６では、室内ユニット３０００ａの一部分が室内（空調空間）４０１０に、それ以外の部分が外気５０００側に設置されている場合を示している。この室内ユニット３０００ａには、図２５で示した除加湿用熱交換器４１０ｃ、除加湿用熱交換器４１０ｄ及び蒸発器７００が内蔵されている。【０１６２】
この室内ユニット３０００ａは、除加湿用熱交換器４１０ｃと除加湿用熱交換器４１０ｄとを風路的に遮断するような構造となっている。そして、室内ユニット３０００ａは、風路を切り替えることができるようになっており、風路を切り替えることによって除加湿用熱交換器４１０ｃ及び除加湿用熱交換器４１０ｄを室内４０１０や外気５０００と連通させることが可能になっている。この風路の切り替えは、風路切替手段３１１０ａ及び風路切替手段３１１０ｂ、風路切替手段３１２０ａ及び風路切替手段３１２０ｂ、風路切替手段３１３０ａ及び風路切替手段３１３０ｂ、そして風路切替手段３１４０ａ及び風路切替手段３１４０ｂで行なわれるようになっている。風路の細かな調整は、風路調整手段３１５０ａ及び風路調整手段３１５０ｂにより行う。【０１６３】
次に、室内ユニット３０００ａ内の空気の流れについて説明する。図２６において、風路切替手段３１１０ａ、風路切替手段３１２０ｂ、風路切替手段３１３０ｂ及び風路切替手段３１４０ａが開状態であり、風路切替手段３１１０ｂ、風路切替手段３１２０ａ、風路切替手段３１３０ａ及び風路切替手段３１４０ｂが閉状態であることを示している。各風路切替手段がこのような状態のとき、除加湿用熱交換器４１０ｃの内蔵スペースは外気５０００と連通し、外気が流れ込むようになっている（矢印Ａ）。また、除加湿用熱交換器４１０ｄの内蔵スペースは、ダクト３１００を介して、室内４０１０と連通し、空気（例えば、気温２６［℃］、相対湿度６０［％］）が流れ込むようになっている（矢印Ｂ）。【０１６４】
このように風路を形成している場合において、除加湿用熱交換器４１０ｃでは脱着が行われ、除加湿用熱交換器４１０ｄでは吸着が行われる。これにより、除加湿用熱交換器４１０ｄの潜熱処理と蒸発器７００の顕熱処理とを分離している。一方、各風路切替手段の開閉状態が逆の状態になっている場合には、除加湿用熱交換器４１０ｃでは吸着が行われ、除加湿用熱交換器４１０ｄでは脱着が行われる。【０１６５】
図２７は、室内ユニット３０００ａの風路を切り替えた状態を示す説明図である。図２７では、室内ユニット３０００ａの一部分が室内４０１０に、それ以外の部分が外気５０００側に設置されている場合を示している。なお、図２７（ａ）は、風路切替手段３１１０ａ、風路切替手段３１２０ｂ、風路切替手段３１３０ｂ及び風路切替手段３１４０ａが閉状態であり、風路切替手段３１１０ｂ、風路切替手段３１２０ａ、風路切替手段３１３０ａ及び風路切替手段３１４０ｂが開状態であることを示している。【０１６６】
図２７（ａ）では、除加湿用熱交換器４１０ｄの内蔵スペースは外気５０００と連通し、外気が流れ込むようになっている（矢印Ｃ）。また、除加湿用熱交換器４１０ｃの内蔵スペースは、ダクト３１００を介して、室内４０１０と連通し、空気が流れ込むようになっている（矢印Ｄ）。このとき、除加湿用熱交換器４１０ｄは水分を脱着し、除加湿用熱交換器４１０ｃは水分を吸着する。図２７（ｂ）は、図２６で示した場合と同様であるため、説明を省略する。【０１６７】
冷凍サイクル装置１０００ｂをルームエアコンやパッケージエアコン等の空気調和装置に適用した場合、外気５０００側の条件が乾球温度３０［℃］、相対湿度６０［％］、絶対湿度１６．０４［ｇ／ｋｇ］として維持されている場合において、室内４０１０（空調空間）を、乾球温度２６［℃］、相対湿度６０［％］、絶対湿度８．７４［ｇ／ｋｇ］という条件で維持・継続するために、制御手段８００ａは冷凍サイクル装置１０００ｂを運転するよう各機器を制御するとよい。【０１６８】
図２８は、冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すＰ−ｈ線図（モリエル線図）である。図２８に基づいて、冷凍サイクルにおける冷媒の状態について説明する。図２８において、状態（１）及び状態（７）ではガス冷媒であることがわかり、状態（２）、状態（４）、状態（５）及び状態（６）では気液二相冷媒であることがわかり、状態（３）では液冷媒であることがわかるようになっている。【０１６９】
次に図２５及び図２８に基づいて、冷凍サイクル装置１０００ｂの動作について説明する。ここでは、開閉弁３２０、開閉弁３４０及び開閉弁３５０を開状態、開閉弁３３０、開閉弁３７０及び開閉弁３６０を閉状態にし、除加湿用熱交換器４１０ｃを脱着熱交換器として、除加湿用熱交換器４１０ｄを吸着熱交換器として機能させた場合における冷凍サイクル装置１０００ｂの動作について説明するものとする。【０１７０】
圧縮機１００で圧縮された高温・高圧のガス状態の冷媒（図２８で示す状態（１））は、凝縮器２００に流入する。この状態の冷媒は、凝縮器２００で外気に一部を放熱しながら気液二相冷媒となる（図２８で示す状態（２））。この高圧状態の気液二相冷媒は、除加湿用熱交換器４１０ｃに流入する。除加湿用熱交換器４１０ｃに流入した気液二相冷媒は、金属フィン２０及びその周辺の空気の温度を高め、相対湿度を低くする。これにより、金属フィン２０に吸着していた水分が脱着する。気液二相冷媒は液化した液冷媒となる（図２８で示す状態（３））。【０１７１】
この冷媒は、開閉弁３６０を流れて、絞り装置６３０で減圧される。減圧された冷媒は、低圧の気液二相冷媒となる（図２８で示す状態（４）、ここでは第１の蒸発温度となる）。そして、この気液二相冷媒は、除加湿用熱交換器４１０ｄに流入し、空気よりも低い第１の蒸発温度で金属フィン２０及びその周辺の空気の温度を低くすることで、吸着の性能を高める。除加湿用熱交換器４１０ｄに流入した気液二相冷媒は、一部蒸発し、低圧の気液二相冷媒となる（図２８で示す状態（５））。この気液二相冷媒は、絞り装置８５０によってさらに減圧され、第２の蒸発温度（図２８で示す状態（６））となって、蒸発器７００に流入し、熱交換により空気の顕熱を奪って低圧のガス冷媒となる（図２８で示す状態（７））。このガス冷媒は、圧縮機１００に再吸入され、冷媒回路を循環する。【０１７２】
この冷凍サイクル装置１０００ｂは、一方の除加湿用熱交換器（ここでは、除加湿用熱交換器４１０ｃ）を通過した冷媒をバイパス管（ここでは、バイパス管９０）を経由させて、他方の除加湿用熱交換器（ここでは、除加湿用熱交換器４１０ｄ）に流入させるようになっている。そのため、一方の除加湿用熱交換器４１０では凝縮に係る冷媒の熱を利用して効率よく水分の脱着を行い、他方の除加湿用熱交換器４１０では蒸発に係る冷媒の熱を利用して効率よく水分の吸着を行うことで、吸脱着の性能を高め、冷凍サイクル装置の性能向上を図っている。【０１７３】
図２９は、冷凍サイクル装置１０００ｂの除加湿用熱交換器４１０ｄの動作を説明するための空気線図である。この空気線図及び図２６の構成図を用いて、上述した冷凍サイクル装置１０００ｂの動作について説明する。図２６及び図２９において、室内４０１０側と連通させている除加湿用熱交換器４１０ｄを通過する空気に対し、除加湿用熱交換器４１０ｄの通過前の空気を図２５で示す状態（１）、除加湿用熱交換器４１０ｄを通過した直後の空気を図２９で示す状態（２）、蒸発器７００と熱交換した直後の空気を図２９で示す状態（３）として説明するものとする。【０１７４】
除加湿用熱交換器４１０ｄが室内４０１０内に存在する空気の水分を吸着する場合について説明する。状態（１）の空気は、乾球温度が２６［℃］、相対湿度が６０［％］である。この状態の空気が除加湿用熱交換器４１０ｄに流入すると、除加湿用熱交換器４１０ｄで等温あるいは冷却吸着によって、状態（２）の空気となって蒸発器７００へ流れるようになっている。上述したように、除加湿用熱交換器４１０ｂは、相対湿度約３０％以上の領域で吸着できる水分量が大きくなるため、状態（１）の空気は減湿できる。【０１７５】
そして、状態（２）の空気は、蒸発器７００で熱交換されて状態（３）の空気となる。
この状態（２）の空気は、蒸発器７００によって、絶対湿度が一定の状態で顕熱のみが除去されることで冷却されて、相対湿度が１００［％］未満、乾球温度が１４［℃］である状態（３）の空気となる。この状態（３）の空気が室内４０１０に供給される。【０１７６】
制御手段８００ａは、絞り装置６３０及び絞り装置８５０の開度や、圧縮機１００の駆動周波数、送風機９１０の回転数等を制御し、第１の蒸発温度については、除加湿用熱交換器４１０ｄにおける吸込み空気の露点以上（この実施の形態では１８［℃］）となるように調節するとよい。また、第２の蒸発温度については、除加湿用熱交換器４１０ｄの出口空気の露点以上（この実施の形態では１４［℃］）になるように調節するとよい。露点温度の検知は、温度・湿度検知手段８１０及び温度・湿度検知手段８２０で検知した温度及び湿度のデータに基づいて、制御手段８００ａが露点に換算処理する。図２５では第１の蒸発温度が１８［℃］、第２の蒸発温度が１４［℃］としている。【０１７７】
また、吸着熱交換器として機能している除加湿用熱交換器４１０ｄで吸着できる水分量には限界が存在する。そのため、制御手段８００ａは、温度・湿度検知手段８１０が検知したデータに基づいて蒸発器７００での相対湿度が所定の閾値以上になったと判断したときは、開閉弁３２０、開閉弁３６０及び開閉弁３５０を開状態から閉状態へ、開閉弁３３０、開閉弁３７０及び開閉弁３４０を閉状態から開状態へ変更し、冷媒の流れを切り替える。そして、除加湿用熱交換器４１０ｄには高温・高圧のガス冷媒を流入し、金属フィン２０及び周辺の空気の温度を高めて脱着させ再生させる。【０１７８】
一方、冷媒の流路を切り替えたので、除加湿用熱交換器４１０ｃが吸着熱交換器として機能するようになる。この除加湿用熱交換器４１０ｃでは、空気中の水分を吸着する。このように、冷凍サイクル装置１０００ｂは、一方の除加湿用熱交換器（除加湿用熱交換器４１０ｄ）が水分を吸着している場合は他方の除加湿用熱交換器（除加湿用熱交換器４１０ｃ）の水分を脱着させ、水分の吸着量に応じて、を交互に切り替えるようになっている。したがって、風路等を切り替えることにより、連続的に室内４０１０の空気の湿度（潜熱）を除去することが可能となる。【０１７９】
一方、送風機９００によって除加湿用熱交換器４１０ｃには、外気５０００側から、例えば、乾球温度が３２［℃］、相対湿度が６０［％］の外気が供給される。除加湿用熱交換器４１０ｃは吸着した水分を脱着する。このとき、脱着により絶対湿度が増加した状態となって、再び外気５０００へ放出される。ここでは単に放出しているが、例えばこの脱着された水分を加湿に利用することができる。このように、潜熱の除去は除加湿用熱交換器４１０ｃ、４１ｄで行ない、顕熱の除去は蒸発器７００で行なう。しかも、吸着した水分の脱着は凝縮器２００における凝縮排熱を利用することにより行なうことができ、冷房・冷凍能力は大幅に改善される。【０１８０】
表２は、開閉弁３２０〜開閉弁３７０の制御状態と、除加湿用熱交換器４１０ｃ及び除加湿用熱交換器４１０ｄの機能をまとめたものである。表２において、パターン１は、図２７（ｂ）で示したように、除加湿用熱交換器４１０ｄが水分を吸着し、除加湿用熱交換器４１０ｃがが吸着した水分を脱着する場合を示している。このとき開閉弁３２０、開閉弁３６０及び開閉弁３５０が開状態で、開閉弁３３０、開閉弁３７０及び開閉弁３４０が閉状態である。また、パターン２は、図２７（ａ）で示したように、除加湿用熱交換器４１０ｄが吸着した水分を脱着し、除加湿用熱交換器４１０ｃが水分を吸着する場合を示している。このとき開閉弁３３０、開閉弁３７０及び開閉弁３４０が開状態で、開閉弁３２０、開閉弁３６０及び開閉弁３５０が閉状態である。このパターン１とパターン２とを交互に切り替えることによって、連続運転を可能としている。【０１８１】
【表２】
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【０１８２】
除加湿用熱交換器４１０ｃまたは除加湿用熱交換器４１０ｄのいずれかが水分を脱着している場合には、その除加湿用熱交換器では冷媒が凝縮する。また水分を吸着している場合には、冷媒が蒸発している。各開閉弁の開度を制御し、冷媒の流れ切り替えることによって、除加湿用熱交換器４１０ｃ及び除加湿用熱交換器４１０ｄの機能も切り替えることが可能となり、吸着と脱着とを交互に切り替えながら連続的に運転できる。【０１８３】
例えば、従来の冷凍サイクル装置では、空調空間の状態が乾球温度２６［℃］、相対湿度６０［％］であり、外気の状態が乾球温度３２［℃］、相対湿度６０［％］である場合には、凝縮器２００での凝縮温度４７［℃］、蒸発器７００での蒸発温度１１［℃］付近でバランスを調整し、空調空間の顕熱処理（冷房運転）と潜熱処理（除湿運転）との両方を同時に行なうようにしていた。このような冷凍サイクル装置では、蒸発温度を低く設定しなければならず、冷凍サイクル装置の運転効率等が悪い。【０１８４】
冷凍サイクル装置１０００ｂは、空調空間の顕熱処理（冷房運転）と潜熱処理（除湿運転）との両方を別々に行なうことができる。そのため、蒸発器７００では顕熱処理のみを行なえばよく、蒸発温度を高く設定することができる。つまり、従来の蒸発温度が１１［℃］と設定されていたものを、１４［℃］程度まで高く設定できるのである。その結果、冷凍サイクルの効率を大幅に改善できるようになっている。【０１８５】
上述した図３０に示したように、蒸発温度とＣＯＰとは比例関係にある。例えば、実施の形態９の場合であると、蒸発温度が１１［℃］である場合、ＣＯＰが３．１程度（図で示す（Ａ））であるが、この蒸発温度を１４［℃］に上げた場合、ＣＯＰが３．３程度（図で示す（Ｂ））にまで上昇することがわかる。つまり、蒸発温度を３［℃］あげて設定するだけで、ＣＯＰが約１４％程度改善される。【０１８６】
以上のように、実施の形態１１の冷凍サイクル装置１０００ｂによれば、上述の実施の形態１０と同様に除霜運転を行わなくてもよく、また、蒸発器７００の蒸発温度を高く設定することができる。特に本実施の形態では、空気よりも低い第１の蒸発温度の冷媒により、水分を吸着する側の除加湿用熱交換器４１０ｃ又は４１ｄの金属フィン２０及びその周辺の空気の温度を下げて相対湿度を高くして水分の吸着を行いやすくしたので、さらに性能の高い運転を行うことができる。【０１８７】
実施の形態１２．
図３０は、本発明の実施の形態１２に係る冷凍サイクル装置１０００ｃの構成例を示す図である。特に限定するものではないが、本実施の形態の冷凍サイクル装置１０００ｃは、例えば冷暖房運転を行う空気調和装置であるものとして説明する。また、図３０において実施の形態９、１０及び１１で説明した図面と同じ符号を付しているものは、同様の動作を行うので説明を省略する。【０１８８】
冷凍サイクル装置１０００ｃは、圧縮機１００、凝縮器２００、並設されている第１の開閉弁である開閉弁３２０及び第２の開閉弁である開閉弁３３０、並設されている除加湿用熱交換器４１０ｅ及び除加湿用熱交換器４１０ｆ、並設されている三方弁３８０及び三方弁３９０、並設されている開閉弁３４０及び開閉弁３５０、絞り装置８５０、そして蒸発器７００が冷媒配管７０で順次接続されて構成されている。ここで、冷凍サイクル装置１０００ｃも、表面に細孔が形成された金属フィン２０を有する熱交換器１０等からなる除加湿用熱交換器４１０ｅ（第１の熱交換器）及び除加湿用熱交換器４１０ｆ（第２の熱交換器）を備えている。そして、この２つの除加湿用熱交換器４１０ｅ及び除加湿用熱交換器４１０ｆは、室内ユニット内にそれぞれ独立して内蔵されている。また、制御手段８００ｂは三方弁３８０及び三方弁３９０を制御し、冷媒の流路を選択する。【０１８９】
この冷媒配管７０は、上述した実施の形態１１に係る冷凍サイクル装置１０００ｂと同様に、分岐して冷媒配管７０ｃと冷媒配管７０ｄとなって、開閉弁３２０、除加湿用熱交換器４１０ｅ及び三方弁３８０を冷媒配管７０ｃで接続し、開閉弁３３０、除加湿用熱交換器４１０ｆ及び三方弁３９０を冷媒配管７０ｂで接続してから再度合流するように構成されている。この冷媒配管７０を流れる冷媒には、上述の冷媒を使用するとよい。また、冷媒配管７０ｃ及び冷媒配管７０ｄには、開閉弁３２０と除加湿用熱交換器４１０ｅとの間における冷媒配管７０ｃから分岐し、除加湿用熱交換器４１０ｆと三方弁３９０との間における冷媒配管７０ｄに合流するバイパス管８０ａ（第１のバイパス管）と、開閉弁３３０と除加湿用熱交換器４１０ｆとの間における冷媒配管７０ｄから分岐し、除加湿用熱交換器４１０ｅと三方弁３８０との間における冷媒配管７０ｃに合流するバイパス管９０ａ（第２のバイパス管）が設けられている。【０１９０】
このバイパス管９０ａには、絞り装置６３０が設けられている。また、このバイパス管８０ａには、絞り装置６４０が設けられている。また、この冷凍サイクル装置１０００ｃには、蒸発器７００の温度及び湿度を検知するための温度・湿度検知手段（図示省略）が蒸発器７００の風路入口側に備えられている。この温度・湿度検知手段は、温度及び湿度を検知できるものであればよく、特に種類を限定するものでない。例えば、サーミスタ等の温度センサや、温度計、湿度センサ、湿度計等で構成すればよい。【０１９１】
冷凍サイクル装置１０００ｃには、圧縮機１００の駆動周波数や開閉弁３２０及び開閉弁３３０の開度、絞り装置６３０、絞り装置６４０及び絞り装置８５０の開度、三方弁３８０及び三方弁３９０の開度を制御する制御手段（図示省略）が備えられている。三方弁３８０及び三方弁３９０は、冷媒配管７０ｃ及び冷媒配管７０ｄを流れる冷媒の流れを切り替えて、除加湿用熱交換器４１０ｅと除加湿用熱交換器４１０ｆの機能（吸着と脱着）を切り替えるものである。【０１９２】
次に図３０に基づいて冷凍サイクル装置１０００ｃの動作について説明する。ここでは、開閉弁３２０を開状態、開閉弁３３０を閉状態にし、除加湿用熱交換器４１０ｅに水分を脱着させるようにし、除加湿用熱交換器４１０ｆに吸着させるようにしたときの冷凍サイクル装置１０００ｃの動作について説明するものとする。【０１９３】
圧縮機１００で圧縮された高温・高圧のガス状態の冷媒は、凝縮器２００に流入する。
この状態の冷媒は、凝縮器２００で外気に一部を放熱しながら気液二相冷媒となる。この高圧状態の気液二相冷媒は除加湿用熱交換器４１０ｅに流入する。流入した気液二相冷媒は伝熱管３０を通過し、このとき、冷媒と空気とが熱交換し、金属フィン２０とその周辺の空気の温度を高め、相対湿度を低くする。これにより、金属フィン２０に吸着していた水分が脱着する。気液二相冷媒は液化した液冷媒となる。【０１９４】
除加湿用熱交換器４１０ｅから流出した冷媒は、制御手段８００ｂによる三方弁３８０の制御によって流れる方向が決定する。バイパス管９０ａを流れるように制御されていれば、上述の実施の形態１１のように、低圧の気液二相冷媒が除加湿用熱交換器４１０ｆに流入し、金属フィン２０及びその周辺の空気の温度を低くすることで、除加湿用熱交換器４１０ｆで行われる吸着の性能を高める。除加湿用熱交換器４１０ｆを流出した気液二相の冷媒は三方弁３９０、開閉弁３５０、冷媒配管７０ｄを介して絞り装置８５０によって減圧され、蒸発器７００に流入し、熱交換により空気の顕熱を奪って低圧のガス冷媒となるこのガス冷媒は、圧縮機１００に再吸入され、冷媒回路を循環する。また、開閉弁３２０を閉状態、開閉弁３３０を開状態にし、除加湿用熱交換器４１０ｆに水分を脱着させるようにし、除加湿用熱交換器４１０ｅに吸着させるようにしたときの冷凍サイクル装置１０００ｃの動作については、三方弁３８０と３９０の動作は逆になる。【０１９５】
以上のように実施の形態１２によれば、三方弁３８０、３９０を備えるようにしたので、実施の形態１１と同様に、水分を吸着する側の除加湿用熱交換器４１０ｅ又は４１ｆの金属フィン２０及びその周辺の空気の温度を下げて相対湿度を高くして水分の吸着を行いやすくしたので、さらに性能の高い運転を行うことができる。【０１９６】
実施の形態１３．
上述の実施の形態９〜１２においては、除加湿用熱交換器４１０だけに、実施の形態１〜８の熱交換器１０等を適用するようにしたが、特に限定するものではない。例えば、熱交換器として機能する凝縮器２００、蒸発器７００にも金属フィン２０を設け、水分の吸着等を行わせるようにしてもよい。【０１９７】
また、上述の実施の形態９〜１２においては、２つの除加湿用熱交換器４１０ａ、４１ｂ等を用いて交互に吸脱着を行うようにしているが、除加湿用熱交換器４１０の数を限定するものではない。【０１９８】
また、上述の実施の形態９〜１２においては、圧縮機１００の種類を特に限定するものではないが、容量制御が可能なインバータ圧縮機や、定速運転を行なう定速圧縮機を使用すればよい。また、各実施の形態では、冷凍サイクルに圧縮機１００の１台が備えられている場合を例に示したが、これに限定するものでなく、複数の圧縮機を備えてもよい。この場合は、制御手段８００が設けた圧縮機の台数分のマルチ制御を行うようにするとよい。【０１９９】
実施の形態１４．
各実施の形態では、制御手段８００及び制御手段８００ａが、各開閉弁の開度、圧縮機１００の駆動周波数、各絞り装置の開度、各三方弁の開度を制御する場合を例に説明したが、これに限定するものでない。各機器毎に制御手段を設けてもよい。また、各実施の形態では、蒸発器７００の風路入口側に温度・湿度検知手段８１０を１つ設けている場合を例に説明したが、これに限定するものではない。例えば、温度検知手段と湿度検知手段とに分けて設けてもよく、複数個設けてもよい。また、冷媒の圧力を検知する圧力検知手段等を各機器の近傍に設けてもよい。【０２００】
なお、冷凍サイクル装置１０００〜冷凍サイクル装置１０００ｃは、冷凍装置やルームエアコン、パッケージエアコン等に適用した場合を例に説明したが、これに限定するものではない。例えば、冷凍サイクル装置１０００〜冷凍サイクル装置１０００ｃは、冷蔵倉庫や、加湿器、調湿装置等に適用することも可能である。つまり、適用される目的・用途に応じて使用する冷媒を決定したり、冷凍サイクルでの風路及び流路を決定したりすればよい。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
本発明による熱交換器は、前出した空気調和装置だけでなく、例えば冷蔵、冷凍倉庫などで食品などを冷却する冷蔵、冷凍装置など他の冷凍サイクル装置に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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