(57)【要約】【課題】熱交換器において、ヘッダに接続される扁平管の端部のフィンのない箇所における霜の付着を抑制することを目的とする。【解決手段】熱交換器１５は、ヘッダ２１，２２と、ヘッダ２１，２２に端部が接続される複数の扁平管２３と、扁平管２３の長手方向に並べて配置されかつ扁平管２３の表面に接触する多数のフィン２４ａからなるフィン群２４と、を備えており、扁平管２３の表面のうちヘッダ２１，２２とフィン群２４との間の部分２３ｂが、接触角が９０°を超える撥水性を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッダ（２１，２２）と、
前記ヘッダ（２１，２２）に端部が接続される複数の扁平管（２３）と、
前記扁平管（２３）の長手方向に並べて配置されかつ前記扁平管（２３）の表面に接触する多数のフィン（２４ａ）からなるフィン群（２４）と、を備えており、
前記扁平管（２３）の表面のうち前記ヘッダ（２１，２２）と前記フィン群（２４）との間の部分（２３ｂ）が、接触角が９０°を超える撥水性を有する、熱交換器。
【請求項２】
前記ヘッダ（２１，２２）の表面が、接触角が９０°を超える撥水性を有する、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記扁平管（２３）の表面のうち前記フィン群（２４）が設けられた部分（２３ｃ）が、接触角が９０°以下の親水性を有する、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記フィン（２４ａ）の表面が、接触角が９０°以下の親水性を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
ヘッダ（２１，２２）と、
前記ヘッダ（２１，２２）に端部が接続される複数の扁平管（２３）と、
前記扁平管（２３）の長手方向に並べて配置されかつ前記扁平管（２３）の表面に接触する多数のフィン（２４ａ）からなるフィン群（２４）と、を備えており、
前記扁平管（２３）の表面のうち前記ヘッダ（２１，２２）と前記フィン群（２４）との間の部分（２３ｂ）に、より撥水性を高める撥水層が設けられている、熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器（１５）を有している、空気調和機。
【請求項７】
ヘッダ（２１，２２）と、前記ヘッダ（２１，２２）に端部が接続される複数の扁平管（２３）と、前記扁平管（２３）の長手方向に並べて配置されかつ前記扁平管（２３）の表面に接続された多数のフィン（２４ａ）からなるフィン群（２４）と、を備えた熱交換器（１５）の製造方法であって、
前記扁平管（２３）の表面のうち前記ヘッダ（２１，２２）と前記フィン群（２４）との間の部分（２３ｂ）に、より撥水性を高める撥水処理を施す工程を含む、熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換器、空気調和機、及び熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外気温度が低い環境下で空気調和機により暖房運転を行う場合、室外機の熱交換器（蒸発器）に霜が付着することがある。このような熱交換器に対する霜の付着は、熱交換器を通過する空気の流れを妨げ、熱交換性能を低下させる原因となる。熱交換器に対する霜の付着を防止するため、特許文献１には、熱交換器におけるフィンに親水性の膜を形成し、フィンの表面に付着した水滴を流れやすくし、霜の付着も防止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２９０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、室外機用の熱交換器として、マイクロチャネル熱交換器が用いられている。このマイクロチャネル熱交換器は、ヘッダと、ヘッダの長手方向に並べて配置される複数の扁平管と、扁平管の表面に接触する多数のフィンからなるフィン群とを備えている。ヘッダに接続される扁平管の端部には、通常、製造上の理由等からフィンが設けられていない部分が存在する。この部分では空気との間で熱交換が十分になされず、暖房運転の際に表面温度が低くなるので、霜が付着する可能性が高くなる。扁平管の端部で霜が付着すると、その部分を起点としてヘッダやフィンにも霜が広がり、熱交換効率のさらなる悪化を招く。
【０００５】
本開示は、熱交換器において、ヘッダに接続される扁平管の端部のフィンのない箇所における霜の付着を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本開示の熱交換器は、
ヘッダと、
前記ヘッダに端部が接続される複数の扁平管と、
前記扁平管の長手方向に並べて配置されかつ前記扁平管の表面に接触する多数のフィンからなるフィン群と、を備えており、
前記扁平管の表面のうち前記ヘッダと前記フィン群との間の部分が、接触角が９０°を超える撥水性を有する。
【０００７】
このような構成によって、ヘッダとフィン群との間では扁平管の表面に水滴が付着し難くなり、霜の付着も抑制することができる。
【０００８】
（２）好ましくは、前記ヘッダの表面が、接触角が９０°を超える撥水性を有する。
このような構成によって、ヘッダの表面における霜の付着も抑制することができる。
【０００９】
（３）好ましくは、前記扁平管の表面のうち前記フィン群が設けられた部分が、接触角が９０°以下の親水性を有する。
このような構成によって、扁平管におけるフィン群が設けられた部分では、空気中の水蒸気が凝縮し水滴が付着したとしても流れ落ちやすくなり、当該水滴が空気の流れを妨げたり扁平管の表面で凍結したりするのを抑制することができる。
【００１０】
（４）好ましくは、前記フィンの表面が、接触角が９０°以下の親水性を有する。
このような構成によって、空気中の水蒸気が凝縮してフィンに水滴が付着したとしても流れ落ちやすくなり、当該水滴が空気の流れを妨げたりフィンの表面で凍結したりするのを抑制することができる。
【００１１】
（５）本開示の熱交換器は、
ヘッダと、
前記ヘッダに端部が接続される複数の扁平管と、
前記扁平管の長手方向に並べて配置されかつ扁平管の表面に接触する多数のフィンからなるフィン群と、を備えており、
前記扁平管の表面のうち前記ヘッダと前記フィン群との間の部分に、より撥水性を高める撥水層が設けられている。
【００１２】
このような構成によって、ヘッダとフィン群との間では扁平管の表面に水滴が付着し難くなり、霜の付着及び水滴の凍結を抑制することができる。
【００１３】
（６）本開示の空気調和機は、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の熱交換器を有している。
【００１４】
（７）本開示の熱交換器の製造方法は、
ヘッダと、前記ヘッダに端部が接続される複数の扁平管と、前記扁平管の長手方向に並べて配置されかつ前記扁平管の表面に接続された多数のフィンからなるフィン群と、を備えた熱交換器の製造方法であって、
前記扁平管の表面のうち前記ヘッダと前記フィン群との間の部分に、より撥水性を高める撥水処理を施す工程を含む。
【００１５】
このような構成によって、ヘッダとフィン群との間では、扁平管の表面に水滴が付着し難くなり、霜の付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る空気調和機の内部を上方から見た概略的な平面図である。
【図２】熱交換器の概略的な正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】撥水性及び親水性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の実施形態を詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る空気調和機の内部を上方から見た概略的な平面図である。
空気調和機１０は、室外機１１と室内機とに分離されたセパレートタイプであり、図１には室外機１１が示されている。室外機１１は、筐体１２を備えている。筐体１２は、直方体形状に形成され、平面視で矩形状に形成されている。筐体１２の内部は、区画壁１３によって機械室Ｓ１と、熱交換室Ｓ２とに区画されている。
【００１８】
筐体１２の機械室Ｓ１には、圧縮機１４が収容されている。機械室Ｓ１には、圧縮機１４の他、図示しない四路切換弁、アキュームレータ、オイルセパレータ、膨張弁等も収容される。
【００１９】
筐体１２の熱交換室Ｓ２には、熱交換器１５、及び、ファン１６等が収容されている。
熱交換室Ｓ２側に配置された筐体１２の２つの隣接する側壁１２ａ，１２ｂには、空気取入口１２ａ１，１２ｂ１が形成されている。ファン１６は、空気取入口１２ｂ１が形成された一方の側壁１２ｂに隣接した他の側壁１２ｃに対向して配置されている。この側壁１２ｃには、空気吹出口１２ｃ１が形成されている。ファン１６が作動すると、空気取入口１２ａ１，１２ｂ１から筐体１２内に空気が取り入れられ、空気吹出口１２ｃ１から排出される。図１に示す矢印ａは、筐体１２に取り入れられる空気の流れの方向を示す。以下、空気の流れの方向を、「空気流方向」ともいう。
【００２０】
熱交換器１５は、平面視でＬ字形状に形成されている。熱交換器１５は、空気取入口１２ａ１，１２ｂ１が形成された２つの側壁１２ａ，１２ｂの間の角部１２ｅの付近で屈曲し、２つの側壁１２ａ，１２ｂに沿って配置されている。
【００２１】
図２は、熱交換器１５の概略的な正面図である。
熱交換器１５は、マイクロチャネル型の熱交換器である。熱交換器１５は、一対のヘッダ２１，２２、伝熱管２３、及びフィン群２４を有している。これらはアルミニウム又はアルミニウム合金により形成されている。
【００２２】
ヘッダ２１，２２は、その長手方向を上下方向に向けた状態で配置されている。一対のヘッダ２１，２２は、ガス側ヘッダ２１及び液側ヘッダ２２からなる。ガス側ヘッダ２１には、ガス状の冷媒が流れる。液側ヘッダ２２には液状（又は気液二相）の冷媒が流れる。
【００２３】
伝熱管２３は、ヘッダ２１，２２の長手方向の長さよりも、空気流方向ａ（図１参照）の長さが長い扁平管により構成されている。以下、伝熱管のことを扁平管２３という。扁平管２３は、ヘッダ２１，２２の長手方向である上下方向に並べて多数設けられている。扁平管２３の一端はガス側ヘッダ２１に連結され、扁平管２３の他端は液側ヘッダ２２に接続されている。扁平管２３のガス側ヘッダ２１に連結された一端から液側ヘッダ２２に接続されている他端へと延びる方向が扁平管２３の長手方向である。扁平管２３の長手方向は、ヘッダ２１，２２の長手方向と直交し、さらに、空気流方向ａとも直交する方向である。
【００２４】
図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
図４に示すように、扁平管２３は、空気流方向ａに並べて配置された複数の流路２３ａを有している。図１に示すように、一方のヘッダから扁平管２３に流入した冷媒は、各流路２３ａを流れ、他方のヘッダへ流入する。熱交換器１５が、蒸発器として用いられる場合、液側ヘッダ２２から気液二相冷媒が扁平管２３に流入し、各流路２３ａ内を冷媒が流れながら蒸発し、ガス状の冷媒となってガス側ヘッダ２１に流入する。ガス側ヘッダ２１に流入した冷媒は、ガス管を介して圧縮機１４に吸入される。
【００２５】
図３に示すように、フィン群２４は、扁平管２３の長手方向に並べて配置された多数のフィン２４ａからなる。ガス側ヘッダ２１とフィン群２４との間には間隔Ｌがあけられている。図４に示すように、各フィン２４ａには、上下方向に間隔をあけて多数の溝２４ｂが形成されている。この溝２４ｂに扁平管２３が挿入され、扁平管２３にフィン２４ａが固定されている。フィン２４ａは、扁平管２３よりも空気流方向ａの上流側に突出する突出部２４ｃを備えている。
【００２６】
本実施形態の熱交換器１５を構成するヘッダ２１，２２、扁平管２３、及びフィン群２４は、部位によって水の「濡れ性」が異なっている。濡れ性は、主に、固体表面に対する液体の親和性を表すために用いられる。水の場合、濡れ性は、「撥水性」及び「親水性」という用語で表現することができる。
【００２７】
図５は、撥水性及び親水性の説明図である。固体の表面Ｓに水Ｗが接しているとき、液体Ｗの表面が固体の表面Ｓとなす角度を接触角θという。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、接触角θが９０°を超える場合の固体表面Ｓの性質を「撥水性」という。図５（ｂ）に示すように、接触角θが９０°以下である場合の固体表面Ｓの性質を「親水性」という。
【００２８】
熱交換器１５を構成する扁平管２３は、部位によって濡れ性が異なる。具体的に、図３に示すように、扁平管２３の表面のうち、ガス側ヘッダ２１とフィン群２４との間の部分２３ｂ（図３において、符号Ｌの範囲に配置される部分）は、撥水性を有し、フィン群２４が設けられた部分２３ｃは親水性を有する。扁平管２３の表面のうち、液側ヘッダ２２とフィン群２４との間の部分も撥水性を有する。
【００２９】
ガス側ヘッダ２１及び液側ヘッダ２２の表面は、撥水性を有する。フィン群２４を構成する各フィン２４ａの表面は、親水性を有する。
扁平管２３及びフィン２４ａにおける親水性は、その構成材料自体の表面の性質により与えられる。扁平管２３及びヘッダ２１，２２の撥水性は、これらの表面に撥水処理を施し、より撥水性を高める撥水層を設けることによって与えられる。
【００３０】
例えば、撥水性材料をスプレーにより吹き付けることで、撥水処理を施すことができる。撥水性材料としては、フッ素系材料、シリコーン系材料等を採用することができる。スプレーによる撥水性材料の吹き付け以外に、刷毛等による塗布、又は、撥水性材料への浸漬等を採用してもよい。ただし、撥水性材料をスプレーにより吹き付けることによって、簡単に撥水処理を施すことができる。撥水処理の方法としては、表面加工を採用することもできる。
【００３１】
なお、扁平管２３及びヘッダ２１，２２の撥水性は、その構成材料自体の表面の性質により与えられてもよく、扁平管２３及びフィン２４ａの親水性は、これらの表面に親水処理を施し、より親水性を高める親水層を設けることによって与えられてもよい。
【００３２】
空気調和機１０によって暖房運転を行うとき、熱交換器１５は蒸発器となり、扁平管２３内には外気よりも低温の冷媒が流れる。扁平管２３の表面のうちフィン群２４が設けられていない部分２３ｂは、フィン群２４が設けられている部分２３ｃに比べて熱交換効率が低下するため、より低温となる。そのため、空気中の水蒸気が霜になって付着したり、凝縮により水滴となって付着し、凍結したりすることがある。
【００３３】
本実施形態では、扁平管２３の表面のうち、各ヘッダ２１，２２とフィン群２４との間の部分２３ｂが撥水性を有しているので、水滴の接触面積が小さくなり、水滴が付着し難くなる。そのため、霜も付着し難くなる。凝縮により扁平管２３に付着した水滴は、空気取入口１２ａ１からの送風等によって容易に取り除かれ、凍結が抑制される。したがって、扁平管２３の部分２３ｂで発生した霜や氷がヘッダ２１，２２及びフィン群２４に広がることもなく、熱交換効率の悪化を抑制することができる。
【００３４】
各ヘッダ２１，２２の表面も撥水性を有しているので、霜の付着や水滴の凍結を抑制することができる。特に、各ヘッダ２１，２２は上下方向に沿って配置されているので、付着した水滴を自重によって容易に下方へ流すことができる。
【００３５】
扁平管２３の表面のうち、フィン群２４が設けられた部分２３ｃは、親水性を有しているので、空気中の水蒸気が凝縮することによって水滴が付着したとしても、水滴は、扁平管２３の表面で広がって流れやすくなり、凍結が抑制される。各フィン２４ａの表面も親水性を有しているので、同様に、付着した水滴が流れやすくなり、凍結が防止される。
【００３６】
＜実施形態の作用効果＞
上述した実施形態の熱交換器１５は、ヘッダ（ガス側ヘッダ２１及び液側ヘッダ２２）と、ヘッダ２１，２２に端部が接続される複数の扁平管２３と、扁平管２３の長手方向に並べて配置されかつ扁平管２３の表面に接触する多数のフィン２４ａからなるフィン群２４と、を備えており、扁平管２３の表面のうちヘッダ２１，２２とフィン群２４との間が、接触角が９０°を超える撥水性を有する。このような構成によって、ヘッダ２１，２２とフィン群２４との間では扁平管２３の表面に水滴が付着し難くなり、霜の付着及び水滴の凍結を抑制することができる。
【００３７】
上述した実施形態では、ヘッダ２１，２２の表面が、接触角が９０°を超える撥水性を有する。そのため、ヘッダ２１，２２の表面における霜の付着及び水滴の凍結も抑制することができる。
【００３８】
上述した実施形態では、扁平管２３の表面のうちフィン群２４が設けられた部分２３ｃが、接触角が９０°以下の親水性を有する。そのため、扁平管２３におけるフィン群２４が設けられた部分２３ｃでは、空気中の水蒸気が凝縮して水滴が付着したとしても流れ落ちやすくなり、当該水滴が空気の流れを妨げたり扁平管の表面で凍結したりするのを抑制することができる。
【００３９】
上述した実施形態では、フィンの２４ａの表面が、接触角が９０°以下の親水性を有する。そのため、空気中の水蒸気が凝縮しフィン２４ａに水滴が付着したとしても流れ落ちやすくなり、当該水滴が空気の流れを妨げたりフィン２４ａの表面で凍結したりするのを抑制することができる。
【００４０】
上述した実施形態の熱交換器１５は、ヘッダ２１，２２と、ヘッダ２１，２２に端部が接続される複数の扁平管２３と、扁平管２３の長手方向に並べて配置されかつ扁平管２３の表面に接触する多数のフィン２４ａからなるフィン群２４と、を備えており、扁平管２３の表面のうちヘッダ２１，２２とフィン群２４との間の部分２３ｂに、より撥水性を高める撥水層が設けられている。このような構成によって、ヘッダ２１，２２とフィン群２４との間では扁平管２３の表面に水滴が付着し難くなり、霜の付着及び水滴の凍結を抑制することができる。
【００４１】
上述した実施形態の熱交換器１５は、扁平管２３の表面のうちヘッダ２１，２２とフィン群２４との間に、より撥水性を高める撥水処理を施すことによって製造される。そのため、ヘッダ２１，２２とフィン群２４との間で扁平管２３の表面２３ｂに水滴が付着し難くなり、霜の付着及び水滴の凍結を抑制することができる。
【００４２】
なお、本開示は、以上の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
上述した実施形態では、ガス側ヘッダ２１及び液側ヘッダ２２の表面が撥水性を有していたが、親水性を有していてもよい。扁平管２３の表面のうちフィン群２４が設けられた部分２３ｃ、又は、フィン２４ａの表面は、撥水性を有していてもよい。
【００４３】
上述した各実施形態において、熱交換器１５は、扁平管２３を空気流方向ａに２列以上備えていてもよい。
上述した各実施形態では、熱交換器１５は、平面視で筐体１２の２つの隣接する側壁１２ａ，１２ｂに沿うようにＬ字状に形成されていたが、１つの側壁又は３つ以上の側壁に沿うように形成されていてもよい。
【００４４】
上述した各実施形態では、室外機１１は、ファン１６によって筐体１２の側壁１２ｃから空気を吹き出していたが、筐体１２の上面から空気を吹き出す構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０      ：空気調和機
１５      ：熱交換器
２１      ：ガス側ヘッダ
２２      ：液側ヘッダ
２３      ：扁平管
２３ｂ    ：撥水性の部分
２３ｃ    ：親水性の部分
２４      ：フィン群
２４ａ    ：フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020143806.tif 000005
【図４】
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【図５】
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