[发明专利]热交换器以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有吸附、解吸空气中水分的功能的热交换器及其制 造方法等。

背景技术

通常，空调系统、冷冻系统等冷热装置具有作为蒸发器、冷凝器 发挥功能的金属制的热交换器。热交换的材料使用铝或不锈钢、铜等 热传递率高的材料。在热交换器发挥蒸发器功能的情况下，低温的冷 媒流经管，进行吸收空气的热量的热交换，但因为在此时空气中的水 分(水蒸气)在表面遇冷而冷凝，不久就形成为霜而附着并覆盖热交 换器，所以随着运转时间的进行而变得不能良好地进行冷媒和空气的 热交换，运转效率恶化。因此，例如在管中流过高温的冷媒，定期地 进行加热蒸发器来化霜的除霜(去霜)运转。

但是，除霜运转消费大量的能量，不仅在节能方面存在问题，还 存在使热交换器周围温度上升的问题。

因此，提出了这样的吸附热交换器的方案，即抑制由热交换器冷 却的水分(水蒸气)相变化为霜，进而由吸附、解吸来提高热交换器 的传热效率(例如参照专利文献1)。该方案在热交换器的表面固定固 体吸附材料例如硅胶或沸石、活性氧化铝等吸附材料粒子。例如在专 利文献1中，通过在热交换器的传热部件和粒子状硅胶之间以含有石 墨等高热传递性物质的粘合剂进行填充粘接，从而改善向吸附材料粒 子的热传递，提高了吸附解吸特性。

进而作为吸附热交换器的另一形态有这样的方法，即不是通过添 加吸附材料形成凸部来增大热交换器翅片的有效传热面积，而是通过 在热交换器翅片进行蚀刻等形成凹部，从而增大有效的传热面积(参 照例如专利文献2)。在专利文献2中，提出了这样的热交换器的方案， 即在成为与空气的接触面的热交换器的传热面上利用阳极(正极)氧 化处理等方法，形成数埃至数百埃的细孔，吸附、解吸冷媒蒸气或水 蒸气。这个方案由于在热交换器的传热面直接形成可吸附水蒸气的细 孔，所以不需要专利文献1那样的吸附材料或粘合剂，可以得到对热 和物质移动的促进有效的富于传热性能的传热面。

专利文献1：日本特开平10-286460号公报(图1)

专利文献2：日本特开2005-127683号公报(图1)

发明内容

在专利文献1那样的把作为陶瓷粉末的吸附材料固定在热交换器 翅片的方式中，若加厚吸附材料的厚度，则容易增加热交换器本体和 吸附材料的接触部分。只是，原来不容易形成把热膨胀系数小的陶瓷 吸附材料以时常固定于热膨胀系数大的金属表面上的状态。例如当在 固定的状态产生温度变动时，因为各个部件具有不同的膨胀率，所以 在两者产生位置偏移，引起吸附材料的脱落。进而，即使在使用粘合 剂的情况下，微米等级的粉末(吸附材料)和金属只不过是以点接触 方式粘接，所以很难把吸附材料以足够的强度粘接在热交换器翅片上。 另外，因为沸石或硅胶等粉末状的吸附材料在细孔内强力地吸附水分， 所以即使加热到时常在热交换器中流动的程度的冷媒热量(温度)也 难于完全解吸。因此，为了由该吸附材料得到足够的吸附量，结果需 要把大量吸附材料固定在热交换器翅片板上，对前述的吸附材料的脱 落或传热面变得越来越不利。

对此，在专利文献2中通过对热交换器翅片的表面进行蚀刻而形 成由细孔构成的凹部，制作与金属接触的富于传热性能的传热面。另 外，通过控制细孔直径，可以增大吸附容量并提高吸附解吸速度，进 而，在形成于传热面的细孔内承担硅胶等吸附材料，进而增大吸附容 量。该发明在细孔尺寸小的情况下可增大有效的传热面的面积，或者 反过来，在细孔尺寸大的情况下在传热面上大量承担硅胶等吸附材料， 可以降低传热面和吸附材料的接触热阻力，所以，结果提高热交换器 的传热性能。为此，实际上存在这样的问题，即不能根据使用热交换 器的周围的湿度环境或温度环境控制冷媒蒸气或水蒸气的吸附量或吸 附特性，不能在热交换器的传热面得到足够的吸附量。另外，在专利 文献2公开的细孔是在铝传热面上由阳极氧化形成的。这样的细孔由 于具有容易与空气中的水分反应而随时间发生堵塞的性质，所以不能 稳定地得到理想的细孔尺寸，不仅得不到足够的吸附性能，在长期稳 定性方面也存在问题。