(57)【要約】【課題】アロフェンをディッピング法によって基材の表面に担持させて機能性部材を製造する場合において、機能性部材の品質を安定させる。【解決手段】調製工程では、増粘剤をアロフェン及びバインダと共に水へ投入して撹拌することによって原料液が調製される。増粘剤によって原料液の粘度が上昇するため、原料液中におけるアロフェン粉末の分布が均一に保たれる。浸漬工程では、調製工程で得られた原料液に熱交換器本体（15）が浸漬される。乾燥工程では、浸漬工程を経た熱交換器本体（15）が乾燥させられる。これら調製工程と浸漬工程と乾燥工程とを行うことによって、吸着熱交換器（10）が製造される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液媒体と粉末状のアロフェンとバインダとを混ぜ合わせてスラリー状の原料液を調製する調製工程と、上記調製工程で調製した原料液に基材を浸漬する浸漬工程と、上記浸漬工程を経た基材を乾燥させる乾燥工程とを行い、基材の表面にアロフェンが担持された機能性部材を製造する方法であって、
上記調製工程では、原料液の粘度を増大させるための増粘剤を、液媒体と粉末状のアロフェンとバインダと共に混ぜ合わせて原料液を調整する
ことを特徴とする機能性部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記調整工程では、液媒体として水を、バインダとして水系ウレタン樹脂を、増粘剤として架橋型アクリル系ポリマーをそれぞれ用いて原料液を調整する
ことを特徴とする機能性部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の表面にアロフェンが担持された機能性部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フィンの表面に吸着剤を備える吸着熱交換器が開示されている。この吸着熱交換器は、基材であるアルミニウム製フィンの表面に機能性粒子としての吸着剤粒子を担持させたものであり、機能性部材を構成している。つまり、基材であるアルミニウム製フィンの表面には、吸着剤粒子から成る機能層が形成されている。そして、この機能層の吸着剤粒子を空気と接触させ、空気中の水蒸気を吸着剤粒子に吸着させたり、吸着剤粒子から脱離した水蒸気を空気へ付与したりする。
【０００３】
基材の表面上に機能層を形成する方法としては、粉末状の機能性物質（機能性粒子の集合体）とポリマー等からなるバインダとを水などの液媒体中に分散させたスラリー状の原料液を調整し、その原料液に基材を浸漬した後に原料液から引き上げた基材を乾燥させて機能層を形成する方法（いわゆるディッピング法）が知られている。
【０００４】
粘土鉱物の一種であるアロフェンは、水蒸気などを吸着する性質を持っている。特許文献２には、このアロフェンを吸着剤として用い、吸着剤としてのアロフェンに空気中の水分を吸着させて空気を除湿したり、アロフェンから脱離させた水分によって空気を加湿する調湿装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３１５４８５号公報
【特許文献２】特開２００３−０３８９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機能性物質としてアロフェンと用いた機能層を備える機能性部材を製造する場合も、上述したディッピング法を用いることが考えられる。つまり、アロフェンとバインダと水などの液媒体とを混ぜ合わせた原料液に基材を浸漬することによって、基材の表面に機能層を形成することが考えられる。
【０００６】
ところが、アロフェンは、液媒体中で凝集し易い特性を持っている。つまり、アロフェンは液媒体中に均一に分散し難い特性を持っており、原料液中ではある程度の数のアロフェン粒子が寄り集まった状態となっているこのため、原料液に浸漬された基材にアロフェン粒子が付着しにくく、また基材を原料液から引き上げたときにアロフェン粒子が基材から流れ落ちやすくなり、その結果、充分な量のアロフェンを基材に担持させるのが困難であった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アロフェンをディッピング法によって基材の表面に担持させて機能性部材を製造する場合において、基材に担持されるアロフェンの量を増大させて機能性部材の性能を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、液媒体と粉末状のアロフェンとバインダとを混ぜ合わせてスラリー状の原料液を調製する調製工程と、上記調製工程で調製した原料液に基材を浸漬する浸漬工程と、上記浸漬工程を経た基材を乾燥させる乾燥工程とを行い、基材の表面にアロフェンが担持された機能性部材を製造する方法を対象とする。そして、上記調製工程では、原料液の粘度を増大させるための増粘剤を、液媒体と粉末状のアロフェンとバインダと共に混ぜ合わせて原料液を調整するものである。
【０００９】
第１の発明では、調製工程と、浸漬工程と、乾燥工程とを行うことによって機能性部材（10）が製造される。調製工程では、バインダや粉末状のアロフェンを液媒体に混ぜ合わせることによって原料液が調製される。この原料液は、液媒体中にアロフェン粒子が分散したスラリーとなっている。また、調製工程では、アロフェンやバインダと共に増粘剤が液媒体に混入される。従って、この調製工程で得られる原料液は、増粘剤を加えない場合に比べて粘度が高くなる。そして、原料液の粘度が高くなると、原料液中におけるアロフェン粒子の沈降速度が遅くなり、原料液中におけるアロフェン粒子の分布が比較的均一に保たれる。浸漬工程では、調製工程で得られた原料液に基材（15）が浸される。乾燥工程では、浸漬工程を経て表面に原料液が付着した基材（15）が乾燥させられる。つまり、乾燥工程では、基材（15）の表面に付着した液媒体が蒸発し、原料液中のアロフェン粒子とバインダと増粘剤が基材（15）の表面に担持される。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記調整工程では、液媒体として水を、バインダとして水系ウレタン樹脂を、増粘剤として架橋型アクリル系ポリマーをそれぞれ用いて原料液を調整するものである。
【００１１】
第２の発明では、液媒体としての水と、粉末状のアロフェンと、バインダとしての水系ウレタン樹脂と、増粘剤としての架橋型アクリル系ポリマーとを混ぜ合わせることによって、原料液が調製される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、増粘剤を用いて原料液の粘度を増大させているため、原料液中におけるアロフェン粒子の沈降速度が遅くなり、原料液中におけるアロフェン粒子の分布が概ね均一に保たれる。また、原料液中にアロフェン粒子が分散しているため、原料液から基材（15）を引き上げた後においても、基材（15）の表面にアロフェン粒子が保持され易くなり、基材（15）から流れ落ちるアロフェン粒子の量が減少する。従って、本発明によれば、基材（15）の表面に残留するアロフェンの量を増大させることができ、機能性部材（10）の性能を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明によれば、原料液中におけるアロフェン粒子の分布をある程度の時間に亘って概ね均一に保つことができため、乾燥工程中も基材（15）の表面におけるアロフェン粒子の分布を概ね均一に保つことができる。従って、本発明によれば、基材（15）の表面にアロフェン粒子を概ね均一に分布させることができ、その点でも機能性部材（10）の品質を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。本実施形態は、機能性部材としての吸着熱交換器（10）を製造する方法である。
【００１５】
−吸着熱交換器の構成と用途−
図１に示すように、吸着熱交換器（10）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（15）を備えている。熱交換器本体（15）は、細長い薄板状に形成されたアルミニウム製のフィン（16）と、銅製の伝熱管（17）とによって構成されている。熱交換器本体（15）では、多数のフィン（16）が互いに向かい合うように一定の間隔で配置され、伝熱管（17）が各フィン（16）をその厚さ方向へ貫通するように設けられている。図示しないが、吸着熱交換器（10）では、熱交換器本体（15）の表面（即ちフィン（16）や伝熱管（17）の表面）に、吸着剤としてのアロフェンを含んだ吸着層が形成されている。
【００１６】
吸着熱交換器（10）は、空気の湿度を調節するために用いられる。吸着熱交換器（10）を用いて空気を除湿する場合は、伝熱管（17）に冷却用の熱媒体が供給される。伝熱管（17）内を冷却用の熱媒体が流通すると、フィン（16）の間を通過する空気に含まれる水分が吸着層のアロフェンに吸着され、その際に発生する吸着熱が熱媒体によって吸熱される。一方、吸着熱交換器（10）を用いて空気を加湿する場合は、伝熱管（17）に加熱用の熱媒体が供給される。伝熱管（17）内を加熱用の熱媒体が流通すると、吸着層のアロフェンが熱媒体によって加熱され、アロフェンから脱離した水分がフィン（16）間を通過する空気に付与される。
【００１７】
−吸着熱交換器の製造方法−
吸着熱交換器（10）の製造方法について、図２を参照しながら説明する。吸着熱交換器（10）の製造工程では、調製工程と浸漬工程と乾燥工程とが行われる。
【００１８】
調製工程では、液媒体である水に対して、粘土鉱物である粉末状のアロフェンと、水系ウレタン樹脂からなるバインダとが投入され（同図(ａ)を参照）、そこへ更に架橋型アクリル系ポリマーからなる増粘剤が投入される（同図(ｂ)を参照）。調製工程では、水とアロフェンとバインダと増粘剤とを混ぜ合わせ、これらを混ぜ合わせたものを充分に撹拌することによってスラリー状の原料液が調製される。調製工程で得られた原料液は、水の中にアロフェン粉末が分散した懸濁液となっている。
【００１９】
なお、本実施形態の調製工程では、水にアロフェンとバインダを投入した後から増粘剤を加えているが、増粘剤を最後に投入する必要はない。つまり、アロフェンやバインダと同時に増粘剤を水へ投入してもよいし、水と増粘剤を混ぜ合わせたものにアロフェンとバインダを投入してもよい。
【００２０】
浸漬工程では、別途組み立てておいた熱交換器本体（15）が、調製工程で得られた原料液に浸される（同図(ｃ)，(ｄ)を参照）。その際、熱交換器本体（15）のフィン（16）の間に原料液を入り込ませるために、原料液中で熱交換器本体（15）を動かすのが望ましい。原料液から熱交換器本体（15）を引き上げると（同図(ｅ)を参照）、熱交換器本体（15）の表面に原料液が付着した状態となる。熱交換器本体（15）を原料液から引き上げてから暫くの間は、熱交換器本体（15）から原料液が滴り落ちてゆく。
【００２１】
乾燥工程では、浸漬工程を経た熱交換器本体（15）、即ち表面に原料液の付着した熱交換器本体（15）の乾燥が行われる（同図(ｆ)を参照）。乾燥工程中の熱交換器本体（15）からは、原料液中の水が蒸発してゆき、原料液中のアロフェンとバインダが熱交換器本体（15）の表面に残留する。乾燥工程を経た熱交換器本体（15）において、アロフェン粒子は、熱交換器本体（15）の表面や他のアロフェン粒子とバインダによって接着された状態となり、バインダと共に吸着層を形成する。また、この吸着層には、原料液中の増粘剤も残存している。
【００２２】
ところで、浸漬工程と乾燥工程を一回ずつだけ行って熱交換器本体（15）の表面に充分な量のアロフェンを付着させるのは、実際には困難である。そこで、吸着熱交換器（10）の製造工程では、浸漬工程と乾燥工程を複数回（例えば５〜１０回程度）繰り返して行う。つまり、乾燥工程を経た熱交換器本体（15）を原料液に浸し、原料液から引き上げた熱交換器本体（15）を再び乾燥させるという工程を、複数回行う。それによって、熱交換器本体（15）の表面には、充分な厚さの吸着層が形成される。
【００２３】
−実施形態の効果−
本実施形態の製造方法では、増粘剤を用いて原料液の粘度を増大させているため、原料液中におけるアロフェン粒子の沈降速度が遅くなり、原料液中におけるアロフェン粒子の分布が概ね均一に保たれる。また、原料液中にアロフェン粒子が分散しているため、原料液から熱交換器本体（15）を引き上げた後においても、熱交換器本体（15）の表面にアロフェン粒子が保持され易くなり、熱交換器本体（15）から流れ落ちるアロフェン粒子の量が減少する。従って、本実施形態によれば、熱交換器本体（15）の表面に残留するアロフェンの量を増大させることができ、吸着熱交換器（10）の性能を向上させることができる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、原料液中におけるアロフェン粒子の分布をある程度の時間に亘って概ね均一に保つことができため、乾燥工程中も熱交換器本体（15）の表面におけるアロフェン粒子の分布を概ね均一に保つことができる。従って、本実施形態によれば、熱交換器本体（15）の表面にアロフェン粒子を概ね均一に分布させることができ、本実施形態の方法により製造される吸着熱交換器（10）の性能を安定させることができる。
【００２５】
−実施形態の変形例−
本実施形態の製造方法では、調製工程で原料液を調製する際に用いられるアロフェンに、予めアンモニアと錯体を形成する金属を付加しておいてもよい。その場合、アロフェン粒子には、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈｇ）のうちの少なくとも１つが、アンモニアと共に錯体を形成する金属として付加される。
【００２６】
上記の金属は、いわゆるイオン交換法によってアロフェン粒子に付加されている。これらの金属をアロフェン粒子に付加する方法について、付加される金属がニッケルの場合を例に説明する。この場合、硝酸ニッケル（Ｎｉ(ＮＯ3)2）を水に溶解させた水溶液を調製し、その水溶液へ粉末状のアロフェンを投入して撹拌する。そして、所定時間が経過した後にアロフェン粒子を取り出して乾燥させると、ニッケルが付加されたアロフェン粒子が得られる。
【００２７】
ここで、水分子とアンモニア分子の大きさは何れも０.３ｎｍ程度であり、水分子を吸着するアロフェンにはアンモニア分子も吸着されることになる。アロフェンを加熱して水分子を脱離させる場合には、水分子と共にアンモニア分子もアロフェンから脱離してしまう。このため、吸着剤としてのアロフェンから脱離させた水分によって加湿した空気を室内へ供給する際には、アロフェンから脱離したアンモニアも室内へ送られてしまい、室内の快適性を損なうおそれがある。
【００２８】
それに対し、本変形例のように上記の金属をアロフェンに付加しておくと、アロフェンに捕捉されたアンモニア分子は金属と錯体を形成する。このため、アロフェンを加熱しても、アロフェンからアンモニア分子が脱離してこなくなる。従って、上記の金属を付加したアロフェンを担持させた吸着熱交換器（10）を用いれば、吸着熱交換器（10）に一旦捕集されたアンモニアが水分と共に室内へ送られるといった事態を回避でき、室内の快適性を確保することができる。
【実施例】
【００２９】
具体的な実施例について説明する。
【００３０】
上述したように、調製工程では、アロフェンとバインダと増粘剤と水とを混ぜ合わせることによって原料液が調製される。本実施例において、アロフェンとしてはセカードＰ−１（品川化成株式会社製）が、水系ウレタン樹脂からなるバインダとしてはスーパーフレックス420（第一工業製薬株式会社製）が、架橋型アクリル系ポリマーからなる増粘剤としてはレオジック８３０L（日本純薬株式会社製）がそれぞれ用いられる。本変形例の調製工程では、１００重量部の水に対し、４７重量部のアロフェンと、２５重量部のバインダと、１重量部の増粘剤とを投入して充分に撹拌することによって原料液が調製される。
【００３１】
浸漬工程では、予め組み立てられた熱交換器本体（15）が、調製工程で調製した原料液に浸漬される。この浸漬工程では、原料液が充分にフィン（16）の間に行き渡るように、原料液に浸った状態と熱交換器本体（15）を揺さぶる。乾燥工程では、浸漬工程で原料液に浸された熱交換器本体（15）を乾燥させる。この乾燥工程では、原料液から引き上げられた熱交換器本体（15）に温風を吹きつけることによって、原料液中の水の蒸発を促進させている。本実施例において、乾燥工程を経た熱交換器本体（15）は、再び原料液に浸漬された後に乾燥させられる。つまり、本実施例では、浸漬工程と乾燥工程とが複数回ずつ（具体的には２０〜３０回ずつ）行われる。
【００３２】
最後の乾燥工程を経た熱交換器本体（15）、即ち完成品である吸着熱交換器（10）について、その表面に形成された吸着層におけるアロフェンとバインダの配合割合を測定した。その結果、１００重量部の吸着層には、８５重量部のアロフェンと、１５重量部のバインダとが含まれていた。後述する比較例と対比すれば、本実施例の製造方法を採用することによって熱交換器本体（15）に担持されるアロフェンの量が大幅に増大することが分かる。
【００３３】
なお、吸着熱交換器（10）に形成された吸着層でのアロフェンとバインダの配合割合は、示差熱天秤を用いることによって測定される。具体的に、先ず、吸着熱交換器（10）から吸着層の一部を剥ぎ取り、剥ぎ取った吸着層を同量の参照用サンプルと試験用サンプルとに分ける。次に、参照用サンプルと試験用サンプルのそれぞれを示差熱天秤にセットし、試験用サンプルを例えば５００℃以上にまで加熱する。試験用サンプルとしての吸着層を高温にまで加熱すると、有機物であるバインダが燃焼し、無機物であるアロフェンが残る。吸着熱交換器（10）の吸着層は、ほぼバインダとアロフェンだけで構成されていると考えて差し支えない。このため、加熱されなかった参照用サンプルの質量と、加熱後の試験用サンプルの質量とを比較することによって、試験用サンプルに含まれるバインダとアロフェンの配合割合を特定できる。
【００３４】
−比較例−
本実施例の比較例として、増粘剤を添加していない原料液を用いて吸着熱交換器（10）を製造し、その吸着熱交換器（10）に形成された吸着層の組成を分析した。
【００３５】
比較例において、原料液を調製する際に用いたアロフェンとバインダは上記実施例と同じものであり、また原料液を調製する際の水とアロフェンとバインダの配合割合も上記実施例と同じである。比較例では、このように調製した原料液に熱交換器本体（15）を浸漬してから乾燥させる工程を上記実施例と同じ回数だけ行うことによって、吸着熱交換器（10）が製造される。
【００３６】
この比較例の吸着熱交換器（10）について、その表面に形成された吸着層におけるアロフェンとバインダの配合割合を測定した。なお、その測定方法は、上記実施例の場合と同様である。その結果、１００重量部の吸着層には、６５重量部のアロフェンと、３５重量部のバインダとが含まれていた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明は、機能性材料としてのアロフェンが表面に担持された機能性部材を製造する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】吸着熱交換器の概略斜視図である。
【図２】吸着熱交換器の製造方法を模式的に示した工程図である。
【符号の説明】
【００３９】
10    吸着熱交換器（機能性部材）
15    熱交換器本体（基材）
16    フィン
17    伝熱管
【図１】
2008200567.tif 000003
【図２】
2008200567.tif 000004