(57)【要約】【課題】小型で、生産性が高く、且つ、高い吸着効率を実現することができる吸着層を均一に形成した吸着熱交換器及び当該吸着熱交換器に用いる吸着フィンの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】この目的を達成するため、吸着材とバインダ樹脂成分と溶剤とを含み、所定の粘度を備えた塗布液をカーテンコート法によって吸着フィンを構成する基材の表面に塗布し、乾燥することによって、膜密度が、８００ｋｇ／ｍ３〜２１００ｋｇ／ｍ３、且つ、当該吸着層全体を１００重量％としたとき、当該吸着材の含有量が、８８重量％〜９７重量％である吸着層を１回の塗工乾燥工程によって形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔をおいて並設されると共に表面に冷媒を吸着する複数枚の吸着フィンと、これら吸着フィンを蛇行状に貫通し、内部に作動流体が流れる熱交換パイプとを備える吸着熱交換器であって、
当該吸着フィンは、吸着材を含む吸着層を備え、
当該吸着層は、当該吸着材とバインダ樹脂成分とを含むものであり、
膜密度が、８００ｋｇ／ｍ３〜２１００ｋｇ／ｍ３、且つ、当該吸着層全体を１００重量％としたとき、当該吸着材の含有量が、８８重量％〜９７重量％であることを特徴とする吸着熱交換器。
【請求項２】
前記吸着層は、１回の塗工処理及び乾燥処理によって得られる単層である請求項１に記載の吸着熱交換器。
【請求項３】
前記吸着層は、前記吸着材の密度が７００ｋｇ／ｍ３〜２０５０ｋｇ／ｍ３である請求項１又は請求項２に記載の吸着熱交換器。
【請求項４】
前記吸着層の膜厚が、５０μｍ〜３００μｍである請求項１〜請求項３のいずれかに記載の吸着熱交換器。
【請求項５】
前記吸着材は、メジアン径が２μｍ〜５０μｍであり、且つ、アルミノフォスフェート類から選ばれる１種又は２種以上の組合せからなるゼオライトである請求項１〜請求項４のいずれかに記載の吸着熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５に記載の吸着熱交換器に用いる吸着フィンの製造方法であって、
前記吸着材と前記バインダ樹脂成分と溶剤とを含み、２５℃における粘度が１５ｍＰａ・ｓ〜１５０ｍＰａ・ｓである塗布液を調整する塗布液調整工程と、
当該塗布液調整工程において調整した塗布液をカーテンコート法を用いて前記吸着フィンを構成する基材の表面に塗布して前記塗布膜を形成する塗工工程と、
当該塗工工程の終了後、前記塗布膜中の揮発成分を除去して前記吸着層を備えた吸着フィンを得る乾燥工程と、を備え、
１回の当該塗工工程と当該乾燥工程とにより、当該基材の表面に膜厚が５０μｍ〜３００μｍの前記吸着層を形成することを特徴とする吸着熱交換器の吸着フィンの製造方法。
【請求項７】
前記塗布液全体を１００重量％としたとき、当該塗布液の固形分濃度が、４５重量％〜６０重量％である請求項６に記載の吸着熱交換器の吸着フィンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、所定の間隔をおいて並設されると共に表面に冷媒を吸着する複数枚の吸着フィンと、これら吸着フィンを蛇行状に貫通し、内部に作動流体が流れる熱交換パイプとを備える吸着熱交換器および当該吸着熱交換器に用いる吸着フィンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリカゲルや、ゼオライト等の吸着材は、冷却状態において水蒸気などの冷媒を高効率で吸着し、加熱状態において吸着していた当該冷媒を脱着して吸着能力を再生するという特性を有することが知られている。当該吸着材の特性を利用したシステムとして、水などの冷媒を吸着材に吸着あるいは脱離させて用いる吸着熱交換器を種々の冷凍装置に採用したシステムが開発されている。
【０００３】
従来の冷凍装置などにおいて採用される吸着熱交換器は、例えば特許文献１に示すように、フィンアンドチューブ熱交換器が採用されている。具体的には、特許文献１に示す吸着熱交換器は、内部を流体が流れる伝熱管部材および該伝熱管部材の外面に接合されたフィンを有する熱交換器本体と、当該熱交換器本体の表面に形成されて吸湿及び放湿を行う吸着層とを備えるものであって、親水基を有する有機高分子で構成されて吸湿する際に水蒸気の吸着と吸収を行うと共に平均粒径が３０μｍ以上の粒子状に形成された吸着剤からなる原料粉末と、該吸着剤を上記熱交換器本体に接合するためのバインダとを溶媒と混合することによって調整されたスラリー状の原料液に、上記熱交換器本体を浸漬する浸漬工程と、上記浸漬工程を経た上記熱交換器本体を乾燥させる乾燥工程とを交互に繰り返すことによって上記吸着層が形成されていることを特徴とするものである。
【０００４】
上述した特許文献１の吸着交換器を構成する熱交換器本体では、板状に形成された複数のフィンが互いに対面する姿勢で等間隔に配列され、円管状に形成された伝熱管部材が配列されたフィンを貫通するように設けられ、配列されたフィン同士のピッチが１．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２７０９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に開示された吸着熱交換器では、伝熱管部材が各フィンに貫通配設されて組み込まれた状態で、原料粉末としての粒子状の吸着剤とバインダと溶媒とが混ぜ合わされた状態の原料液に浸漬し、その後、乾燥させることによって、当該吸着熱交換器の表面に吸着層を形成していた。この際、吸着熱交換器の細部にまで原料液を行き渡らせることを考慮すると、原料液の粘度を低く抑えなければならない。ゆえに、当該方法では、１回の浸漬工程と乾燥工程で形成される吸着層に含まれる吸着剤の量が少なくなるため、吸着熱交換器のフィンの表面に実用に応じた厚さの吸着層を形成するためには、浸漬工程と乾燥工程を数回から十数回繰り返さなければならなかった。従って、特許文献１の方法では、作業工程が多くなり、生産効率の低下や、生産コストの高騰を招く問題が生じる。また、浸漬工程と乾燥工程とを複数回繰り返して形成される吸着層は、１回の浸漬工程を経る毎に吸着層の表面を乾燥させるため、当該吸着層は、界面を有する層状に形成されている。ゆえに、吸着熱交換器の冷却・加熱が繰り返し行われると、吸着層を構成するバインダの収縮・膨張が繰り返し生じて、当該界面において割れや剥離が生じる問題がある。
【０００７】
吸着層の中に界面が形成される現象は、特許文献１に挙げられるような浸漬工程を採用した吸着層の形成方法のみならず、原料液をフィンの表面にスプレーにより吹き付けるスプレーコート法によって塗布する場合にも生じる。すなわち、当該スプレーコート法による塗布方法では、原料液の粘度を低く抑えなければ、スプレーによって原料液を噴霧することができない。そのため、スプレーによってフィンの表面に吹き付けられた原料液は、粘度が低いことから、フィン表面から流れ落ちやすい。よって、所定の厚さの吸着層を形成するためには、所定量噴霧した後、乾燥工程を経て、再度噴霧する工程を繰り返し行う必要があり、吸着層の中には、乾燥後に再度原料液が噴霧されることで形成される界面が複数存在する。従って、当該スプレーコート法による塗布方法を採用した場合にも、界面における割れや剥離の問題が生じる。
【０００８】
さらに、市場からは、更なる吸着熱交換器の小型化が要望されており、従前と同様の吸着能力を維持しつつ、さらに小型化を図るためには、フィンピッチの縮小化を行う必要が生じる。フィンピッチをより一層、例えば１ｍｍ以下に狭く構成した場合には、上述の特許文献１の方法では、もはや吸着熱交換器を構成するフィン間に十分に原料液を行き渡らせることが困難となり、均一な吸着層の形成が不可能となる。
【０００９】
そこで、原料液の粘度を高めて、各フィンを伝熱管部材と組み込む前に、１枚ずつフィンの表面に吸着層を形成することが考えられるが、特許文献１のように原料液中にフィンを浸漬し引き上げる浸漬工程を行うと、引き上げ時に表面に付着した原料液が流れて、引き上げられるフィンの上下方向で吸着層の厚さに傾斜が生じる。この場合、各フィンの表面に均一な吸着層を形成することが困難となり、吸着効率にバラツキが生じる問題や、組み立てた際に、部分的にフィン間のピッチが狭くなり、通風性が悪くなる問題が生じる。
【００１０】
上述のことから理解できるように、市場からは、小型で、生産性が高く、且つ、高い吸着効率を実現することができる吸着層を均一に形成した吸着熱交換器の開発が要望されてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本件発明者等は、鋭意研究の結果、生産性に優れ、高い吸着脱着能力を有する吸着層を均一に備えた吸着熱交換器を提供することに至った。
【００１２】
すなわち、本件発明に係る吸着熱交換器は、所定の間隔をおいて並設されると共に表面に冷媒を吸着する複数枚の吸着フィンと、これら吸着フィンを蛇行状に貫通し、内部に作動流体が流れる熱交換パイプとを備えるものであって、当該吸着フィンは、吸着材を含む吸着層を備え、当該吸着層は、当該吸着材とバインダ樹脂成分とを含むものであり、膜密度が、８００ｋｇ／ｍ３〜２１００ｋｇ／ｍ３、且つ、当該吸着層全体を１００重量％としたとき、当該吸着材の含有量が、８８重量％〜９７重量％であることを特徴とする。
【００１３】
本件発明において、前記吸着層は、１回の塗工処理及び乾燥処理によって得られる単層であることが好ましい。
【００１４】
また、前記吸着層は、前記吸着材の密度が７００ｋｇ／ｍ３〜２０５０ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。
【００１５】
さらに、上述した吸着層は、膜厚が５０μｍ〜３００μｍであることが好ましい。
【００１６】
また、上述した吸着材は、メジアン径が２μｍ〜５０μｍであり、且つ、アルミノフォスフェート類から選ばれる１種又は２種以上の組合せからなるゼオライトであることが好ましい。
【００１７】
本件発明に係る吸着熱交換器に用いる吸着フィンの製造方法は、上述の吸着熱交換器に用いる吸着フィンの製造方法であって、前記吸着材と前記バインダ樹脂成分と溶剤とを含み、２５℃における粘度が１５ｍＰａ・ｓ〜１５０ｍＰａ・ｓである塗布液を調整する塗布液調整工程と、当該塗布液調整工程において調整した塗布液をカーテンコート法を用いて前記吸着フィンを構成する基材の表面に塗布して前記塗布膜を形成する塗工工程と、当該塗工工程の終了後、前記塗布膜中の揮発成分を除去して前記吸着層を備えた吸着フィンを得る乾燥工程と、を備え、１回の当該塗工工程と当該乾燥工程とにより、当該基材の表面に膜厚が５０μｍ〜３００μｍの前記吸着層を形成することを特徴とする。
【００１８】
また、前記塗布液全体を１００重量％としたとき、当該塗布液は、固形分濃度が、４５重量％〜６０重量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本件発明に係る吸着熱交換器によれば、吸着フィンに設けられる吸着層は、乾燥状態における膜密度が８００ｋｇ／ｍ３〜２１００ｋｇ／ｍ３であり、且つ、当該吸着層の吸着材の含有量が８８重量％〜９７重量％であるので、水などの冷媒の高い吸着効率を実現することができる。よって、従前と同様の吸着効率を実現する吸着熱交換器を、より一層小型化することが可能となる。
【００２０】
また、本件発明に係る吸着熱交換器に用いる吸着フィンは、所定の粘度を備えた塗布液を用いて、カーテンコート法による１回の塗工工程及び乾燥工程によって、所定の膜厚の吸着層を形成することが可能となる。よって、吸着フィンの基材には、均一に吸着層を形成することができると共に、複数層ではなく１層構成を可能とすることができる。ゆえに、本件発明によれば、従来の複数の塗布により吸着層が形成された場合に生じる吸着層内における界面の存在によって、熱履歴により割れや剥離が生じる不都合を未然に回避することができる。従って、吸着熱交換器自体の耐久性を向上させることができると共に、割れや剥離によって生じた破片等が吸着ヒートポンプシステム内部に飛散することによる不都合を未然に回避することができる。さらにまた、本件発明は、１回の塗布膜形成により吸着層を形成することができるため、製造に要する時間を短縮することが可能となり、生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の吸着熱交換器を適用した吸着ヒートポンプシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の吸着熱交換器を用いた吸着フィンの製造方法についての工程概略説明図である。
【図３】実施例及び比較例の吸着層の単位体積あたりの吸着材の重量に対する膜厚あたりの吸着量の関係を示すグラフである。
【図４】実施例３の吸着層のＳＥＭ写真である。
【図５】比較例３の吸着層のＳＥＭ写真である。
【図６】比較例４の吸着層のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まずはじめに、本件発明に係る吸着熱交換器が採用された吸着ヒートポンプシステムについて説明し、その後で、本件発明に係る吸着熱交換器について詳述する。
【００２３】
（１）吸着ヒートポンプシステム
以下、図１の吸着ヒートポンプシステム１０の概略構成図を参照して、本件発明に係る吸着熱交換器１を備えた吸着ヒートポンプシステム１０について説明する。吸着ヒートポンプシステム１０は、真空容器からなるハウジング１２内に本件発明に係る吸着熱交換器１Ａ、１Ｂと、凝縮器１３と、蒸発器１４とを配設してなる吸着ヒートポンプ１１と、当該吸着ヒートポンプ１１に対し、熱媒体を循環供給する放熱系１５と、冷却媒体を循環供給する冷却系１６と、当該吸着ヒートポンプ１１により得られた冷熱を利用する利用系１７とから構成される。
【００２４】
ここで、当該吸着ヒートポンプシステム１０の利用形態によっても異なるが、熱媒体を循環供給する放熱系１５としては、サーバ等の電子機器や、エンジンの冷却水、太陽熱温水、発電機、蒸気ドレン、焼却炉、温泉、燃料電池などの排熱を採用することができる。当該放熱系１５は、これらに限定されるものではなく、コージェネレーションシステムの観点から排熱を効果的に利用することが可能なものであればより好ましい。また、冷却媒体を循環供給する冷却系１６としては、冷却塔やラジエータなどを採用することができる。当該冷却系１６は、これらに限定されるものではなく、既存の冷却システムを採用することができる。そして、吸着ヒートポンプ１１により得られた冷熱を利用する利用系１７は、例えば、空調機器やチラー等を採用することができる。
【００２５】
ハウジング１２内には、本件発明に係る吸着熱交換器１が１対配設されている。ここでは、便宜上、第１吸着熱交換器１Ａと、第２吸着熱交換器１Ｂとして説明する。ハウジング１２内は、少なくとも第１吸着熱交換器１Ａが収容される第１吸着／脱着室２０と、第２吸着熱交換器１Ｂが収容される第２吸着／脱着室２１と、凝縮器１３が収容される液化室２２と、蒸発器１４が収容される気化室２３が区画形成されている。当該ハウジング１２内は、全体として真空が保たれた密閉空間とされており、当該ハウジング１２内には、冷媒として所定量の水が封入されている。
【００２６】
第１吸着／脱着室２０の上部と液化室２２及び第２吸着／脱着室２１の上部と液化室２２とは、それぞれ連通して形成されており、当該連通経路には、それぞれ各室間の水（水蒸気）の移動を制御する開閉弁２４、２５が介設されている。また、第１吸着／脱着室２０の下部と気化室２３及び第２吸着／脱着室２１の下部と気化室２３とは、それぞれ連通して形成されており、当該連通経路には、それぞれ各室間の水（水蒸気）の移動を制御する開閉弁２６、２７が介設されている。
【００２７】
凝縮器１３には、冷却系１６と配管接続されて、冷却用の作動流体が供給される熱交換パイプ１３Ａが配設されている。そして、蒸発器１４には、当該吸着ヒートポンプ１１により得られた冷凍能力を外部の利用系１４に取り出すための熱交換パイプ１４Ａが配設されている。凝縮器１３及び蒸発器１４は、いずれも冷却系１６に設けられたポンプ２８若しくは、利用系１７に設けられたポンプ２９を作動させることにより、それぞれ作動流体を循環させて、継続的に熱交換可能とされている。
【００２８】
また、上述した凝縮器１３は、当該凝縮器１３において液化した冷媒（水）を受容可能に形成されており、当該凝縮器１３の下部は、給配管３１を介して蒸発器１４に接続されている。当該給配管３１には、蒸発器１４側から凝縮器１３側へ水（水蒸気）が逆流することを阻止するためのトラップ３２が介設されている。
【００２９】
そして、詳細は後述する本件発明に係る第１吸着熱交換器１Ａ及び第２吸着熱交換器１Ｂは、それぞれ当該吸着熱交換器を冷却または加熱するための作動流体が供給される熱交換パイプ２Ａ、２Ｂが配設されている。各熱交換パイプ２Ａ、２Ｂは、それぞれ第１及び第２四方弁３３、３４を介して放熱系１５又は冷却系１６と配管接続されている。第１吸着熱交換器１Ａ及び第２吸着熱交換器１Ｂは、当該第１及び第２四方弁３３、３４を切り替えて、放熱系１５に設けられたポンプ３５及び冷却系１６に設けられたポンプ３６を作動させることにより、一方の吸着熱交換器に放熱系１５から加熱流体が供給される際には、他方の吸着熱交換器に冷却系１６から冷却流体が供給され、一方の吸着熱交換器に冷却系１６から冷却流体が供給される際には、他方の吸着熱交換器に放熱系１５から加熱流体が供給される。
【００３０】
以上の構成により、吸着ヒートポンプシステム１０の動作について図１を参照して説明する。当該動作説明では、予め第１吸着熱交換器１Ａは、冷媒が吸着された状態であり、第２吸着熱交換器１Ｂは、冷媒が脱着された状態であるものとする。また、本実施の形態では、放熱系１５は、サーバーの放熱部であるものとし、利用系１７は、当該サーバー吸熱部であるものとする。また、冷却系１６は、冷却塔を採用する。また、当該実施の形態では、加熱流体及び冷却流体として、ハウジング１２内に封入された冷媒と同様に水を採用する。但し、当該加熱流体や冷却流体及び冷媒は、当該水に限定されるものではなく、通常、熱媒体として使用することが可能なものであればいずれのものを採用することができる。
【００３１】
まずはじめに、第１四方弁３３及び第２四方弁３４と、開閉弁２４〜開閉弁２７を切り替えることにより、第１吸着熱交換器１Ａから水を脱着し、第２吸着熱交換器１Ｂへ水を吸着させる第１運転モードを行う。具体的には、図１の実線で示すように、第１四方弁３３は、放熱系１５から加熱流体が第１吸着熱交換器１Ａに流れ、冷却系１６から冷却流体が第２吸着熱交換器１Ｂに流れるように切り替える。そして、第１四方弁３３と連動させて、第２四方弁３４は、第１吸着熱交換器１Ａから流出した加熱流体が放熱系１５に流れ、第２吸着熱交換器１Ｂから流出した冷却流体が冷却系１６に流れるように切り替える。そして、開閉弁２４と開閉弁２７を開放し、開閉弁２５と開閉弁２６を閉じる。
【００３２】
上述した状態で、放熱系１５のポンプ３５が駆動されることにより、放熱系１５から流出した例えば、５５℃の加熱流体は、第１吸着熱交換器１Ａの熱交換パイプ２Ａに供給され、当該第１吸着熱交換器１Ａの表面の吸着層６Ａと熱交換した後、再び放熱系１５に帰還する循環を行う。第１吸着熱交換器１Ａに５５℃の加熱流体が供給されることにより、第１吸着熱交換器１Ａの表面の吸着層６Ａに吸着されていた水は、加熱により脱着され、吸着能力が再生される。
【００３３】
液化室２２との間に介設される開閉弁２４が開放されていることにより、第１吸着熱交換器１Ａから脱着した水蒸気は、第１吸着／脱着室２０から液化室２２内に流入する。ここで、液化室２２内の凝縮器１３には、冷却系１６のポンプ２８が駆動されることにより、冷却系１６から流出した例えば、２９℃の冷却流体が、凝縮器１３の熱交換パイプ１３Ａ内に供給されている。ゆえに、液化室２２内に流入した冷媒（水蒸気）は、凝縮器１３において、当該冷却流体と熱交換することにより液化される。なお、凝縮器１３において冷媒（水蒸気）と熱交換した冷却流体は、再び冷却系１６に帰還する循環を行う。
【００３４】
凝縮器１３において液化した水は、トラップ３２を介して気化室２３内の蒸発器１４にシャワーの形態で供給される。ここで、気化室２３内の蒸発器１４には、利用系１７のポンプ２９が駆動されることにより、利用系１７から流出した例えば、２３℃の作動流体が、蒸発器１４の熱交換パイプ１４Ａ内に供給されている。ゆえに、真空下において蒸発器１４に水が供給されると、当該水が気化する際に発生する気化熱によって、当該蒸発器１４の熱交換パイプ１４Ａを流れる作動流体が冷却される。よって、吸着ヒートポンプ１１により得られた冷凍能力は、利用系１７としてのサーバの吸熱部において利用することができる。
【００３５】
そして、第１吸着／脱着室２０と気化室２３との間に介設された開閉弁２６が閉鎖され、第２吸着／脱着室２１と気化室２３との間に介設された開閉弁２７が開放されていることから、気化室２３内において気化した水蒸気は、開閉弁２７を介して第２吸着／脱着室２１内に流入する。また、第２吸着／脱着室２１と液化室２２との間に介設された開閉弁２５は、閉鎖されているものとする。ここで、冷却系１６のポンプ３６が駆動されることにより、冷却系１６から流出した例えば、２９℃の冷却流体は、第２吸着熱交換器１Ｂの熱交換パイプ２Ｂに供給され、当該第２吸着熱交換器１Ｂの表面の吸着層６Ｂと熱交換した後、再び冷却系１６に帰還する循環を行う。第２吸着熱交換器１Ｂに２９℃の冷却流体が供給されることにより、第２吸着熱交換器１Ｂの表面の吸着層６Ｂが冷却され、第２吸着／脱着室２１内に流入した水蒸気は、高効率で当該吸着層６Ｂに吸着される。
【００３６】
上述した第１吸着熱交換器１Ａから水を脱着し、第２吸着熱交換器１Ｂへ水を吸着させる第１運転モードを所定時間行って、第２吸着熱交換器１Ｂの吸着能力が所定のしきい値以下となると、第１吸着熱交換器１Ａへ水を吸着させ、第２吸着熱交換器１Ｂから水を脱着させる第２運転モードに移行する。具体的には、第２運転モードでは、図１の点線で示すように、第１四方弁３３は、放熱系１５から加熱流体が第２吸着熱交換器１Ｂに流れ、冷却系１６から冷却流体が第１吸着熱交換器１Ａに流れるように切り替える。そして、第１四方弁３３と連動させて、第２四方弁３４は、第２吸着熱交換器１Ｂから流出した加熱流体が放熱系１５に流れ、第１吸着熱交換器１Ａから流出した冷却流体が冷却系１６に流れるように切り替える。そして、開放されていた開閉弁２４と開閉弁２７を閉鎖し、閉鎖されていた開閉弁２５と開閉弁２６を開放する。
【００３７】
上述したように、第１吸着熱交換器１Ａと第２吸着熱交換器１Ｂとは、一方が吸着過程である場合に、他方が脱着過程を行って吸着層の再生を行うことにより、交互に吸着過程を実行することができ、装置として継続した運転を行うことができる。また、上述した第１運転モードと第２運転モードとのモード切替は、各運転モードの運転時間によって切り替えてもよく、第１及び第２の四方弁３３、３４の切り替えを行って、水の吸脱着による圧力差を利用して各開閉弁２４〜開閉弁２７を開閉させてもよい。
【００３８】
（２）吸着熱交換器
次に、本件発明に係る吸着熱交換器１について詳述する。まずはじめに、本件発明に係る吸着熱交換器１の概略構成について説明する。本件発明に係る吸着熱交換器１は、所定の間隔をおいて並設されると共に表面に冷媒を吸着する複数枚の吸着フィン５と、これら吸着フィン５を蛇行状に貫通し、内部に上述した加熱流体や冷却流体などの作動流体が流れる蛇行状の熱交換パイプ２とからなる、いわゆる、フィンアンドチューブ型の熱交換器である。
【００３９】
吸着熱交換器１を構成する複数の吸着フィン５は、基材と、当該基材の表面に形成される吸着層６とから構成される。基材は、高熱伝導性材料により構成された厚さが０．１２ｍｍ〜０．５０ｍｍの板状であることが好ましく、例えば、０．１５ｍｍのアルミニウム製の薄板を採用することができる。当該基材の表面に設けられる吸着層６は、本件発明の技術的特徴を備えたものであり、詳細については、後述する。実施の形態において、当該吸着フィン５は、フィンピッチが０．４ｍｍ〜１．２ｍｍとなるように配設されることが好ましく、吸着熱交換器１自体の小型化を実現するため、０．８ｍｍ以下であることがより好ましい。当該フィンピッチは、一般に吸着フィン５の基材に打ち抜き形成される貫通孔のカラー高を調整することによって、設定される。
【００４０】
作動流体が流れる熱交換パイプ２は、高熱伝導性材料により構成されることが好ましく、例えば、銅製のパイプを採用することができる。
【００４１】
そして、上述したように配列された吸着フィン５群の両端には、当該吸着フィン５よりも肉厚で強度の高い一対の管板９、９が配置されている。これら吸着フィン５と管板９には、それぞれ熱交換パイプ２を蛇行状に貫通して配設するための複数の貫通孔（図１では図示せず）がそれぞれ形成されている。よって、所定のフィンピッチで並べられた吸着フィン５と管板９の各貫通孔に熱交換パイプ２を蛇行状に挿通させることにより、吸着熱交換器１が構成される。当該構成を採用することにより、吸着フィン５の表面の吸着層６と熱交換パイプ２を流れる作動流体とは、効率的に熱交換可能とされる。
【００４２】
次に、本件発明に係る吸着熱交換器１の吸着フィン５の表面に形成された吸着層６について詳述する。本件発明に係る吸着熱交換器１の吸着フィン５の表面に形成された吸着層６は、吸着材とバインダ樹脂成分とを含み、当該吸着層６の膜密度が、８００ｋｇ／ｍ３〜２１００ｋｇ／ｍ３であり、且つ、当該吸着層の吸着材の含有量が８８重量％〜９７重量％であることを特徴とする。
【００４３】
当該吸着層６に含まれる吸着材は、吸着／脱着による再生が可能なものであれば、特に制限はなく、一般に吸着材として用いられる活性炭、シリカ、メソポーラスシリカ、アルミナ、ゼオライト、イオン交換樹脂、高分子収着剤などの吸着機能を有する粒子等を採用することができる。中でも、アルミノフォスフェート類から選ばれる１種又は２種以上の組合せからなるゼオライトを採用することがより好ましい。当該アルミノフォスフェート類のゼオライトは、容易に吸着し、低温域であっても容易に脱着することが可能だからである。アルミノフォスフェート類のゼオライトとしては、骨格構造にＡｌとＰを含む結晶性アルミノフォスフェートの他、Ａｌ及び／又はＰの一部がＦｅと置換された鉄アルミノフォスフェートや、Ａｌ及び／又はＰの一部がＳｉと置換されたシリコアルミノフォスフェート等がある。
【００４４】
また、上述したアルミノフォスフェート類の内、アルミノフォスフェートは、本件発明に係る吸着熱交換器１の使用温度領域である３０℃〜５０℃の範囲において吸着能力が高く、５４℃以上では、吸着能力が急激に低下する特性を有する。ゆえに、アルミノフォスフェートは、吸着・脱着の制御が容易であることから、上述したような排熱を利用した吸着ヒートポンプシステム１０において、吸着材に吸着された水を効率的に脱着させることが可能となる点で有利となる。
【００４５】
当該吸着材として用いられるゼオライトのメジアン径は、２μｍ〜５０μｍであることが好ましい。ここで、メジアン径とは、Ｄ５０と称される平均粒径のことであり、具体的には、体積分布モードにおける累積５０％粒子径である。当該メジアン径は、株式会社堀場製作所製のレーザ回折／散乱式  粒子径分布測定装置  ＬＡ−９６０を用いて測定することができる。吸着材として用いるゼオライトのメジアン径が２μｍを下回る場合には、当該吸着材を溶媒と混ぜ合わせた際に、粘度が高くなりすぎ、詳細は後述する如くカーテンコート法による塗工の際に適した粘度の調整が困難となるからである。吸着材として用いるゼオライトの粒径が５０μｍを上回る場合には、カーテンコート法による塗工の際に、吸着フィン５の基材の表面に均一に塗布膜を形成することが困難となり、得られる吸着層６の厚さにバラツキが生じる問題があるからである。
【００４６】
当該吸着層６に含まれるバインダ樹脂成分は、上述した吸着材をフィン５の基材表面に安定して固定することが可能なものであれば、いずれのバインダ樹脂成分を採用することができる。例えば、バインダ樹脂成分は、エポキシ樹脂と、当該エポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤とを採用することができる。エポキシ樹脂としては、耐熱性及び低熱膨張性を備えた脂肪鎖靱性エポキシ樹脂や柔軟強靱性エポキシ樹脂などを採用することが好ましい。具体的には、ガラス転移温度が２５０℃〜３００℃であるエポキシ樹脂を採用することが好ましい。ガラス転移温度が高すぎると、硬化後、吸着層６に加わる内部応力を当該エポキシ樹脂によって緩和することができなくなり、吸着層６自体に割れや剥がれ等が発生する問題が生じるからである。硬化剤は、上述したエポキシ樹脂を硬化させることが可能なものであればよい。硬化剤の例としては、アミン系化合物や、酸無水物、フェノール系化合物、イミダゾール化合物、潜在型硬化剤などを挙げることができる。
【００４７】
そして、本件発明に係る吸着熱交換器１の吸着フィン５を構成する吸着層６は、膜密度が、８００ｋｇ／ｍ３〜２１００ｋｇ／ｍ３、且つ、吸着層全体を１００重量％としたときの吸着材の含有量が８８重量％〜９７重量％である。また、当該吸着層６に含まれる吸着材の密度が７００ｋｇ／ｍ３〜２０５０ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。ここで、膜密度とは、乾燥させた状態の吸着層６のみの密度を示し、吸着材の密度とは、乾燥させた状態の吸着層６に含有される吸着材のみの密度を示す。上述の膜密度、吸着材の含有量、吸着材の密度は、いずれも乾燥状態における値であり、具体的には、当該吸着層６を備えた吸着フィン５を１２０℃で０．５時間以上、乾燥させ、吸着材に吸着された水を脱着させた再生状態おける値を示す。
【００４８】
吸着層６の膜密度が８００ｋｇ／ｍ３を下回り、吸着層６に含有される吸着材の量を８８重量％に満たない場合、更には、吸着層６に含まれる吸着材の密度が７００ｋｇ／ｍ３に満たない場合には、吸着層６の表面積に対する水の吸着量を十分に確保することができないという問題がある。吸着層６の表面積に対する水の吸着量が不十分だと、吸着熱交換器１全体の吸着効率が低下し、効率的な吸着ヒートポンプシステムの稼働が困難となる。本件発明では、吸着層６の膜密度の上限値を２１００ｋｇ／ｍ３としている。これは、当該膜密度の上限値を超える吸着層６は、採用する吸着材の粒径を考慮すると形成することが困難となるからである。また、吸着層の吸着材の含有量が９７重量％を超える場合、更には、吸着層に含まれる吸着材の密度が２０５０ｋｇ／ｍ３を上回る場合には、安定して吸着材を吸着フィン５の基材表面に固定することが困難となるからである。
【００４９】
上述した如き吸着材とバインダ樹脂成分とを含む吸着層６は、膜厚が５０μｍ〜３００μｍであることが好ましい。吸着層６の膜厚が５０μｍに満たない場合には、当該吸着層６に含まれる吸着材の量が不十分となり、所定の吸着能力を得るためには、吸着フィン５の枚数を増加させる必要があるからである。吸着フィン５の枚数増加は、吸着熱交換器１自体の大型化を招き、好ましくない。また、吸着層６の膜厚が３００μｍを超える場合には、吸着層６の層底部に存在する吸着材の吸着・脱着効率が低下し、効率的な吸着ヒートポンプシステムの運転に適さなくなるからである。
【００５０】
また、上述した如き吸着層６は、詳細は後述するように１回の塗工処理及び乾燥処理によって得られる単層であることが好ましい。１回の塗工処理及び乾燥処理によって形成される単層の吸着層は、複数の塗布により吸着層が形成された場合に生じる吸着層内における界面の存在によって、熱履歴により割れや剥離が生じる不都合を未然に回避することができる。ゆえに、本件発明によれば、加熱、冷却が繰り返して行われる吸着熱交換器自体の耐久性を向上させることができると共に、割れや剥離によって生じた破片等が吸着ヒートポンプシステム内部に飛散することによる不都合を未然に回避することができる。
【００５１】
（３）吸着熱交換器に用いる吸着フィンの製造方法
次に、本件発明に係る吸着熱交換器１に用いる吸着フィン５の製造方法について説明する。本件発明に係る吸着フィン５の製造方法は、（３−１）塗布液調整工程と、（３−２）塗工工程と、（３−３）乾燥工程と、を備えている。以下、各工程毎に説明する。
【００５２】
（３−１）塗布液調整工程
本件発明における塗布液調整工程は、吸着材とバインダ樹脂成分と溶剤とを含み、２５℃における粘度が１５ｍＰａ・ｓ〜１５０ｍＰａ・ｓである塗布液を調整する工程である。塗布液の調整は、まず、バインダ樹脂成分と溶剤とを含むバインダエマルションに吸着材を分散させた塗布液を調整する工程である。まず、バインダエマルションと塗布液について説明した上で、塗布液の粘度、各塗布液成分の濃度等について説明する。
【００５３】
＜バインダエマルション＞
まず、バインダエマルションの調整について説明する。本件発明では、吸着材が添加される前のバインダ樹脂成分と溶剤とを含む溶液をバインダエマルションと称する。ここで、バインダ樹脂成分とは、バインダ樹脂の前駆体を指す。バインダ樹脂の前駆体とは、例えば、縮合重合、あるいは架橋反応等により目的とするバインダ樹脂を構成するモノマー、オリゴマー、縮重合あるいは架橋前等のプレポリマー等を指す。本件発明では、塗布液中に添加される吸着材の分散性を考慮し、当該バインダエマルションに含まれるバインダ樹脂成分には、重合開始剤、架橋剤、硬化剤等の成分は含まれないものとする。
【００５４】
一方、溶剤は、上述したバインダ樹脂成分を溶解可能で、沸点が１２０℃以下の溶剤を用いることが好ましい。当該バインダエマルションは、塗工方法の観点から、水系のエマルションとすることが望ましい。また、必要に応じてバインダ樹脂成分を乳化する際には、粘度調整などのために、水以外の溶剤を添加することができる。
【００５５】
以上のバインダエマルションは、溶剤とバインダ樹脂とを自ら混合して調整しても良いし、上述の成分を所定の濃度で含む市販のバインダエマルションを利用しても良い。また、市販のバインダエマルションを利用する場合、溶剤により適宜希釈して、好ましい濃度に調整して利用することもできる。なお、バインダエマルションを調整する際のバインダ樹脂成分の好ましい濃度範囲については、後述する。
【００５６】
＜塗布液＞
次に、塗布液について説明する。以上のように調整されたバインダエマルションに吸着材を添加して、十分にバインダエマルション中に吸着材を分散させた後、バインダ樹脂成分に含まれる重合開始剤、架橋剤、硬化剤等の成分を添加することにより、本件発明に係る塗布液を調整する。このとき、吸着材のバインダエマルションへの分散性を良好とするために、レオロジー添加剤を適宜添加しても良い。吸着材は、上述したように、メジアン径が、２μｍ〜５０μｍのゼオライトを採用することができる。なお、吸着材については、上述の説明と重複するため、ここでは説明を省略する。
【００５７】
＜塗布液の粘度＞
次に、塗布液を調整する際の各種成分の濃度について説明する。本件発明では、塗布液を調整する際に、塗布液の粘度が１５ｍＰａ・ｓ〜１５０ｍＰａ・ｓの範囲、更に好ましくは、８０ｍＰａ・ｓ〜１２０ｍＰａ・ｓの範囲となるように塗布液中の各成分の濃度が調整される。塗布液の粘度が１５ｍＰａ・ｓに満たない場合には、１回の塗工によって基材の表面に５０μｍ以上の吸着層を形成するために十分な塗布膜を形成することが困難となるからである。塗布液の粘度が１５０ｍＰａ・ｓを上回る場合には、塗布液をカーテン状に流下させることが困難となり、カーテンコート法による塗工性を確保することができないからである。当該粘度は、２５℃±５℃において、回転式粘度計で測定した値とする。また、当該粘度の測定に関して、例えば、東機産業株式会社製のＴＶＢ−１０形粘度計を用いて測定することができる。
【００５８】
＜塗布液中の固形分濃度＞
塗布液の粘度が上述した範囲となるように調整するために、塗布液中の各成分濃度は、当該塗布液中の全固形分濃度が４５重量％〜６０重量％の範囲となるように制御することが好ましい。塗布液中の全固形分濃度が６０重量％より高いと、塗布液中における吸着材が分散不良となり、塗工性が悪くなるからである。また、塗布液中の全固形分濃度が４５重量％に満たない場合には、上述した塗布液の粘度を実現することができず、所定の厚さの塗布膜を一回の塗工によって形成することが困難となるからである。
【００５９】
＜塗布液中の各種成分の濃度＞
塗布液に含まれる各種成分濃度は、塗布液の粘度及び固形分濃度を上述の範囲に調整することができる濃度であればよい。具体的には、バインダ樹脂成分としてエポキシ樹脂を採用した場合には、塗布液全体を１００重量％としたとき、吸着材の濃度は、４０．２重量％〜５６．２重量％、エポキシ樹脂の濃度は２．１重量％〜５．３重量％、硬化剤の濃度は０．４重量％〜０．６重量％であることが好ましい。各成分の配合量を当該範囲内に調整することにより、上述した観点から、均一で、且つ、所定の厚さを備えた吸着層を形成することができる。
【００６０】
（３−２）塗工工程
本件発明における塗工工程は、上述の塗布液調整工程において調整した塗布液をカーテンコート法を用いて吸着フィン５を構成する基材の表面に塗布して塗布膜を形成する工程である。ここで、図２の工程概略説明図を参照して、当該塗工工程とその後の乾燥工程について説明する。当該塗工工程で用いる吸着フィン５の基材は、予め熱交換パイプを貫通配設するための貫通孔が打ち抜き加工されたものであることが好ましい。当該基材は、塗工工程の前処理として、表面の脱脂処理がされた後（ステップＳ１）、表面温度を４０℃〜５０℃に加熱するプレヒートを行う（ステップＳ２）ことが好ましい。
【００６１】
本件発明において、塗布液を上述した吸着フィン５の基材の表面に塗布する際には、カーテンコート法を採用する。当該カーテンコート法による塗工は、上述した粘度の塗布液を薄いカーテン状に流下させて、当該カーテン状の塗布膜の下部を塗布対象とする基材を通過させて、当該基材の表面に薄く均等に塗工する方法である。吸着フィンの基材は、塗工対象となる一面を上方に向けて略水平を維持した状態で、カーテン状の塗布膜の下部を通過させる（ステップＳ３）。この際の通過速度は、例えば、６４ｍ／ｍｉｎ〜８０ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。当該通過速度や塗布膜を形成する塗布液の供給能力を変化させることによって、基材の表面に塗工される塗布膜の厚さを調整することが好ましい。そして、塗布に用いる機器は、塗布に供しなかった塗布液を回収し、再度カーテン状に流下させて用いる循環方式を採用することが好ましい。さらに、塗工対象となる吸着フィンの基材を水平のまま移動可能とするコンベア方式を採用することが好ましい。当該カーテンコート法において用いる好ましい塗布機としては、株式会社コートテック製のオーバーフロー式のフローコーター塗装機ＣＦＬ−３００を採用することができる。当該塗布機の運転条件としては、有効塗布幅３００ｍｍ〜１０００ｍｍ、カーテンヘッド全幅４００ｍｍ〜１３００ｍｍ、最低塗布量３０ｇ／ｍ２、コンベアスピード（基材通過速度）３０ｍ／ｍｉｎ〜１００ｍ／ｍｉｎ、ポンプ吐出量２７Ｌ／ｍｉｎ〜１２０Ｌ／ｍｉｎ、ヘッド上下調整量５０ｍｍ〜１７５ｍｍとすることが好ましい。
【００６２】
（３−３）乾燥工程
本件発明における乾燥工程は、上述の塗工工程の終了後、塗布膜中の揮発成分を除去して吸着層６を備えた吸着フィン５を得る工程である。当該乾燥工程では、室温における自然乾燥と６５℃等の加熱雰囲気下で行う乾燥とに分けてけて行う（ステップＳ４）ことが好ましい。
【００６３】
上述した吸着フィン５の基材は、両面に吸着層６を形成することが好ましい。ゆえに、上述した乾燥工程終了後、吸着フィン５の基材を反転させ（ステップＳ５）、吸着層６が形成された基材の他面についても、プレヒート（ステップＳ６）、塗工工程（ステップＳ７）及び乾燥工程（ステップＳ８）を行うことで、吸着フィン５の基材の両面に吸着層６を形成することができる。両面に吸着層６を形成した吸着フィン５は、更に、基材の両面に形成された塗布膜を完全硬化させることが好ましい（ステップＳ９）。完全硬化は、１２０℃〜１８０℃の加熱雰囲気下で０．５時間〜２時間行うことが好ましい。
【００６４】
上述した塗工工程及び乾燥工程を得ることにより、吸着層６を備えた吸着フィン５を得ることができる。本件発明によれば、所定の粘度を備えた塗布液を用いて、カーテンコート法による塗布液の塗工性を維持し、１回の塗工によって、吸着フィン５を構成する基材の表面に５０μｍ〜３００μｍの吸着層の形成することができ、表面の平滑な塗布膜を形成することができる。よって、吸着フィン５の基材には、均一に吸着層６を形成することができると共に、複数層ではなく１層（単層）構成を可能とすることができる。ゆえに、本件発明によれば、従来の複数の塗布により吸着層が形成された場合に生じる吸着層内における界面の存在によって、熱履歴により割れや剥離が生じる不都合を未然に回避することができる。従って、吸着熱交換器自体の耐久性を向上させることができると共に、割れや剥離によって生じた破片等が吸着ヒートポンプシステム内部に飛散することによる不都合を未然に回避することができる。さらにまた、本件発明は、１回の塗布膜形成により吸着層を形成することができるため、製造に要する時間を短縮することが可能となり、生産効率の向上を図ることができる。
【００６５】
なお、上述した塗工工程では、カーテンコート法により吸着フィン５の基材の表面に単層の吸着層６を形成しているが、これ以外にも、１回の塗工・乾燥処理によって単層の吸着層６を基材の表面に形成することができれば、他の塗工方法を採用しても良い。例えば、基材の塗工面を上側としたまま当該基材を収容可能とするバット（基材収納容器）に当該基材を収容し、当該バット内に上述したような塗布液を流し込む。この際、塗布液が、バットの内壁面との間で基材の表面上に滞留することによって、所定の厚さの塗布膜が形成される。塗布膜が形成された基材をバット内に収容したまま乾燥処理する。乾燥後、上面に塗布膜が形成された基材を上下反転させて、反対側の面にも同様に塗布膜を形成する。当該当該方法によっても、基材の両面にそれぞれ所定の厚さを備えた単層の吸着層を形成することが可能となる。
【００６６】
以下に、本件発明に係る吸着熱交換器１に用いる吸着フィン５の実施例１〜実施例３と、比較例１〜比較例４について述べる。以下に説明する実施例及び比較例では、各吸着フィンを作製し、当該吸着フィンの試験片を用いて物性を測定し、評価を行った。
【実施例１】
【００６７】
実施例１の吸着フィンは、上述した実施の形態としての吸着フィン５を構成するものである。具体的には、吸着フィンの基材として０．１５ｍｍのアルミニウム製のフィンを用い、その表面に吸着層を形成した。吸着層の形成には、以下の塗布液を採用した。まず、バインダエマルションを作製した。当該バインダエマルションは、エポキシ樹脂プレポリマー（ＤＩＣ社製のＥＰＩＣＬＯＮ  ＥＸＡ  ８１５０）を溶剤としてのイオン交換水に分散させることにより得た。そして、予めゼオライト系吸着材としてのアルミノフォスフェート（三菱樹脂株式会社製  ＡＱＳＯＡ  Ｚ０５  メジアン径５μｍ）と、レオロジー添加剤としての含水ケイ酸マグネシウム（近江鉱業株式会社製の粉末状のセピオライト  ミラクレーＰ−１５０）とをドライブレンドした後、当該混合物を溶剤としてのイオン交換水に分散させた。この際、当該混合物は、吸着熱が発生するため、室温まで冷却させたた後、上述のバインダエマルションに分散させた。当該吸着材を分散させたバインダエマルションに、さらに、エポキシ樹脂硬化剤（東京化成工業株式会社製のジシアンジアミド）を添加し、塗布液を得た。各成分の量については、他の実施例及び比較例と共に表１に示し、得られた塗布液の２５℃における粘度及び固形分濃度、塗布液全体に対する吸着材の含有率については、同じく他の実施例及び比較例と共に表２に示す。
【００６８】
【表１】
2015127616.tif 000003
【００６９】
【表２】
2015127616.tif 000004
【００７０】
実施例１では、上述のステップＳ１において、基材の表面をアセトンにより脱脂・洗浄を行った後、ステップＳ２において、赤外線ヒータによりフィンを４０℃〜５０℃の範囲でプレヒートを行った。その後、ステップＳ３においてカーテンコート法により基材の表面に上述の塗布液を塗布し、塗布膜を形成した。
【００７１】
実施例１では、カーテンコート法による基材表面への塗布液の塗工に、株式会社コートテック製のフローコーター塗装機ＣＦＬ−３００を用いた。フローコーター塗装機の運転条件は、コンベアの移動速度を８０ｍ／ｍｉｎ、塗布液を循環させるポンプの回転周波数を２０Ｈｚ、ヘッドからコンベアまでの距離を１２５ｍｍとした。コンベア上に板状の基材を水平に並置し、コンベアを移動させることにより塗工を行った。
【００７２】
そして、実施例１では、ステップＳ４において、塗布膜が形成された基材を１０分間自然乾燥を行った後、ホットプレートにより６５℃で０．５時間加熱を行った。その後、ステップＳ５において、基材を上下反転させた後、ステップＳ６において上述のステップＳ２と同様に基材のプレヒートを行い、ステップＳ７において上述のステップＳ３と同様に塗布膜の形成を行い、ステップＳ８において上述のステップＳ４と同様に塗布膜の乾燥を行った。その後、ステップＳ９において、両面に吸着層が形成された吸着フィンの両面を１２０℃の炉内において、２時間加熱を行い、塗布膜の完全硬化処理を行い、実施例１の吸着フィンを得た。硬化処理は、エスペック株式会社製の塗装焼付炉ＳＰＨＨ−２０１を用いた。
【実施例２】
【００７３】
実施例２の吸着フィンは、上述した実施例１の吸着フィンよりも吸着層の膜厚を厚く形成したものであり、実施例１とは、用いたフローコーター塗装機の運転条件のみが異なり、その他の条件は同様とする。すなわち、実施例２におけるフローコーター塗装機の運転条件は、コンベアの移動速度を７０ｍ／ｍｉｎ、塗布液を循環させるポンプの回転周波数を２５Ｈｚ、ヘッドからコンベアまでの距離を１２５ｍｍとした。
【実施例３】
【００７４】
実施例３は、上述の実施例２の吸着フィンよりも吸着層の膜厚を厚く形成したものであり、実施例１において用いた塗布液よりも吸着材の量を多くし、フローコーター塗装機の運転条件を変更している。その他の条件は同様とする。塗布液の組成量については、上述した表１に示している。実施例３におけるフローコーター塗装機の運転条件は、コンベアの移動速度を７２ｍ／ｍｉｎ、塗布液を循環させるポンプの回転周波数を２０Ｈｚ、ヘッドからコンベアまでの距離を１２５ｍｍとした。
【比較例】
【００７５】
＜比較例１＞
比較例１の吸着フィンは、上述した実施例とは異なり、スプレーコート法により、基材の表面に塗布膜を形成した。比較例１において用いた塗布液は、実施例１における塗布液とほぼ同様の組成比率とし、同様の粘度に調整した。具体的には、上述の表１に示す。スプレーコート法では、基材の表面に少量のイオン交換水を噴霧して、当該基材表面と塗布液との親水性を高めた後、当該塗布液を基材の表面に吹き付けて行った。具体的には、株式会社エスコ製のスプレーガン（ＥＡ１２１ＡＢ−２）を以下のような使用条件に設定して塗布膜形成を行った。すなわち、所要コンプレッサ０．４ｋＷ、使用圧力０．３ＭＰａ、吐出空気量１００Ｌ／ｍｉｎ、ノズル径１．３ｍｍとした。スプレーガンの吐出口と基材との距離は２０ｃｍ程度離して、水平状態におかれた基材の端面から左右にスプレーガンを移動させて吹き付けを行った。当該スプレーコート法では、塗布液を基材表面に吹き付けて塗布膜を形成するため、上述のカーテンコート法とは異なり、５０μｍ以上の膜厚の吸着層を形成するためには、乾燥工程を挟んで何回かに分けて塗布液を吹き付ける必要がある。当該比較例１では、スプレーガンを４往復させた後、自然乾燥を行う塗工、乾燥処理を４回行って、塗布膜を形成した。
【００７６】
＜比較例２〜比較例４＞
比較例２〜比較例４の吸着フィンは、上述した比較例１における塗布液とは、各成分の組成比率が異なる。具体的な組成比率については、上述の表１に示す。それ以外の条件については、比較例１と同様とした。
【００７７】
＜評価＞
得られた実施例１〜実施例３及び比較例１〜比較例４の試験片について、以下の方法で、物性を測定し、評価を行った。（１）〜（３）は、いずれも乾燥状態、すなわち、吸着フィンを１２０℃で０．５時間加熱処理した直後の吸着フィンについて測定を行った。（５）は、同じく乾燥状態での吸着フィンを撮影した。
（１）膜厚
吸着フィンの基材の表面に形成された吸着層の膜厚は、株式会社ケツト科学研究所製のデュアルタイプ膜厚計  ＬＺ−９９０を採用して測定した。
（２）膜密度
乾燥状態における吸着フィンの重量を測定し、吸着層形成前のフィンの重量を減算することにより吸着層のみの重量を得て、吸着フィンの表面積及び上述の膜厚から得られる吸着層のみの体積に基づいて、膜密度を算出した。
（３）吸着材の密度
上述により得られる膜密度に対し、吸着層の形成に用いた塗布液の固形分の重量に対する乾燥状態の吸着材の重量の割合を乗じて得た。
吸着材の密度（ｋｇ／ｍ３）＝膜密度（ｋｇ／ｍ３）×吸着材重量（ｇ）／固形分（吸着材、エポキシ固形分、硬化剤、レオロジー添加剤）重量（ｇ）
（４）膜厚あたりの吸着量
乾燥状態における各吸着フィンの重量を測定した。その後、各吸着フィンを水が存在する相対圧０．２５、温度３０℃の環境に１００秒間放置し、水を吸着させた後、当該吸着フィンの重量を測定した。吸着後の吸着フィンの重量から乾燥状態の吸着フィンの重量を減算し、これを脱着状態の吸着量とする。また、同様の操作を行い相対圧０．４５の条件で得られた吸着後の吸着フィンの重量から乾燥状態の吸着フィンの重量を減算し、これを吸着状態の吸着量とする。そして、吸着状態の吸着量から脱着状態の吸着量を減算した値を膜厚あたりに換算することで、膜厚あたりの吸着量とする。
（５）吸着層の断面の観察
実施例３及び比較例３と比較例４の吸着フィンの吸着層の断面状態を示すＳＥＭ写真を図４〜図６に示す。いずれも１０００倍の写真であり、図４は実施例３、図５は比較例３、図６は比較例４の写真である。
【００７８】
以下に、実施例１〜実施例３及び比較例１〜比較例４の評価結果について述べる。実施例１〜実施例３及び比較例１〜比較例４の評価結果は、表３に示す。そして、図３には、吸着層全体における吸着材の密度に対する膜厚あたりの吸着量を示す。
【００７９】
【表３】
2015127616.tif 000005
【００８０】
表３に記載されているように、カーテンコート法により塗布膜が形成された実施例１〜実施例３の吸着フィンは、いずれも、１回の塗工−乾燥処理によって、膜厚が５０μｍ以上の吸着層が形成されていることが確認できる。
【００８１】
図３から理解できるように、本件発明に係るカーテンコート法により塗布膜が形成された実施例１〜実施例３の吸着フィンは、吸着層全体における吸着材の密度が１０９２．２ｋｇ／ｍ３〜１８４３．５ｋｇ／ｍ３であり、膜厚当たりの吸着量は、５３．７ｇ／（ｍ２・μｍ）〜１３５．６ｇ／（ｍ２・μｍ）であった。これに対し、スプレーコート法により塗布膜が形成された比較例１〜比較例４の吸着フィンは、いずれも吸着層全体における吸着材の密度が６５２．５ｋｇ／ｍ３〜１０５３．６ｋｇ／ｍ３であり、膜厚当たりの吸着量は、３０．８ｇ／（ｍ２・μｍ）〜６５．６ｇ／（ｍ２・μｍ）であった。このことから、本件発明に係るカーテンコート法を用いた吸着層の形成方法によれば、スプレーコート法を用いた吸着層の形成方法と比べて、吸着層に含まれる単位体積当たりの吸着材の含有量を多くすることができ、これによって、膜厚当たりの水蒸気吸着量を多くすることができることが分かる。
【００８２】
よって、上述したように、本件発明に係る特定の粘度を備えた塗布液を用いたカーテンコート法による吸着層の形成方法は、他の塗膜方法と比べて、高い吸着材の含有率を実現することができ、高い吸着効率で、溶媒としての水蒸気を吸着することが可能となることが可能となる。
【００８３】
ゆえに、限られた膜厚であっても、十分に吸着材を含有させて効率的な吸着を実現することができるため、より一層、フィンピッチを小さくした吸着熱交換器を実現することが可能となる。よって、従前と同様の吸着効率を実現する吸着熱交換器を、より一層小型化することが可能となる。
【００８４】
また、本件発明に係る吸着熱交換器に用いる吸着フィンは、所定の粘度を備えた塗布液を用いて、カーテンコート法による１回の塗布膜形成及び乾燥によって、５０μｍ〜３００μｍの膜厚の吸着層を形成することが可能となる。これに対し、比較例１〜比較例４の吸着フィンは、５０μｍ以上の膜厚の吸着層を得るためには、塗工−乾燥処理を複数回繰り返さなければならなかった。ゆえに、図５、図６のＳＥＭ写真で確認できるように、当該スプレーコート法により得られた比較例の吸着フィンは、界面が複数存在する吸着層が形成されているため、熱履歴によって、割れや剥離等が生じやすくなる問題がある。
【００８５】
よって、本件発明に係る吸着熱交換器に用いる吸着フィンは、所定の粘度を備えた塗布液を用いて、カーテンコート法による１回の塗布膜形成及び乾燥によって、基材の表面に、均一に吸着層を形成することができると共に、図４のＳＥＭ写真で確認できるように、複数層ではなく１層構成を可能とすることができる。ゆえに、本件発明によれば、従来の複数の塗布により吸着層が形成された場合に生じる吸着層内における界面の存在によって、熱履歴により割れや剥離が生じる不都合を未然に回避することができる。ゆえに、本件発明によれば、加熱、冷却が繰り返して行われる吸着熱交換器自体の耐久性を向上させることができると共に、割れや剥離によって生じた破片等が吸着ヒートポンプシステム内部に飛散することによる不都合を未然に回避することができる。さらにまた、本件発明は、１回の塗布膜形成により吸着層を形成することができるため、製造に要する時間を短縮することが可能となり、生産効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本件発明にかかる吸着熱交換器は、所定の間隔をおいて並設される複数枚の吸着フィンが、表面に冷媒を吸着する吸着材を含んだ吸着層を備えるものであって、当該吸着層は、当該吸着材とバインダ樹脂成分とを含むものであり、膜密度が、８００ｋｇ／ｍ３〜２１００ｋｇ／ｍ３、且つ、当該吸着層全体を１００重量％としたとき、当該吸着材の含有量が、８８重量％〜９７重量％である。よって、本件発明に係る吸着熱交換器は、限られた膜厚の吸着層において、吸着脱着能力に優れるため、吸着フィンのフィンピッチを小さくすることが可能となり、より小型化を実現することができるものである。
【符号の説明】
【００８７】
１（１Ａ、１Ｂ）  吸着熱交換器
２（２Ａ、２Ｂ）  熱交換パイプ
５    吸着フィン
６    吸着層
１０    吸着ヒートポンプシステム
１１    吸着ヒートポンプ
１２    ハウジング（真空容器）
１３    凝縮器
１４    蒸発器
１５    放熱系
１６    冷却系
１７    利用系
２０    第１吸着／脱着室
２１    第２吸着／脱着室
２２    液化室
２３    気化室
２４、２５、２６、２７  開閉弁
２８、２９  ポンプ
３１    給配管
３２    トラップ
３３、３４  四方弁
３５、３６  ポンプ
【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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