(57)【要約】【課題】結露によって生じる水の乾燥と除去を促進させて、露垂れを防止することができる空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１００の筐体１０には、吸込み口１１と吹出し口１４が設けられ、筐体１０内には、吸込み口１１から空気を吸引するとともに、吸引した空気を吹出し口１４から吹出す送風ファン２０が配設されている。吸込み口１１から送風ファン２０に至る途中には、熱交換器３０が配設されている。送風ファン２０から送られる空気を吹出し口１４へ導くケーシング部１５が設けられている。ケーシング部１５には親水性部位１が形成され、吹出し口１４の近傍には撥水性部位２が形成されている。【選択図】図２
2010203711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込み口および吹出し口と、
前記吸込み口から前記吹出し口にわたり空気を導く風路と、
熱交換器と、
前記風路の途中に設けられ、前記吸込み口から取り入れられて前記熱交換器により熱交換された空気を前記吹出し口から送り出す送風機と
を有し、
前記風路は、
前記送風機から前記吹出し口に至る部分に形成された親水性部位と、
前記親水性部位の下流側の前記吹出し口の開口端部に形成された撥水性部位と
を備えた、空気調和機。
【請求項２】
前記親水性部位として、前記風路の部分にディンプルが形成された、請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記ディンプルは射出成形により形成された、請求項２記載の空気調和機。
【請求項４】
前記撥水性部位として、フッ素樹脂を含むフッ素系溶剤と疎水性シリカとを含有するコーティング材がコーティングされた、請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項５】
前記フッ素系溶剤における前記フッ素樹脂の含有量は２〜１０質量％であり、前記疎水性シリカの平均粒径は７〜４０ｎｍである、請求項４記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機に関し、特に、冷房機能を備えた空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷風を吹出すことにより室内の空気調和を行う空気調和機では、冷房運転時に、吹き出される冷風によって、空気調和機内の風路をなすケーシング部と吹出し口周辺の風向制御板が冷却される。このとき、ケーシング部や風向制御板は、空気調和機の周囲に位置する室内空気の露点温度以下まで冷やされることになる。そのため、ケーシング部や風向制御板には結露が生じ、そのまま長時間運転を続行すると、凝縮した露（水）が大きな水滴に成長して、ついには水滴が落下して床を濡らしてしまうことがある。
【０００３】
このような凝縮した水が落下してしまう現象（露飛び現象）を防止するために、特許文献１に記載の熱交換器では、伝熱フィンと切起し片の形状を凝縮した水が下方に向かって流れやすい形状にし、凝縮した水をドレンパン内に速やかに導く手法の提案がなされている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の空気調和機では、風路に配置される、樹脂で構成される部品へ露が付着するのを防止するため、空気調和機の吸込み口パネルからルーバに至る空気の流路部を形成する流体部品の少なくとも一つに、アクリルエマルジョン系塗料にゼオライトを５質量％配合した吸湿性を有する塗料を塗布して結露を防止する手法が提案されている。
【０００５】
この他に、特許文献３に記載の空気調和機では、風向偏向板と片側を断熱材で構成し、冷たい偏向板と暖かい室内空気とが触れないようする手法が提案されている。この空気調和機では、さらに、ケーシング部および吹出し口近傍に植毛を貼り付けることによって、結露により生じた水を吸い取る手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０８７２号公報
【特許文献２】特開平０８−２４７５２６号公報
【特許文献３】特開２００７−１８７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の空気調和機では次のような問題点があった。まず、特許文献１に記載の熱交換器では、経年使用によってフィンに塵や綿ホコリの他に油煙等が付着し、表面が撥水性化することがある。そうすると、水滴が流れ飛ぶ方向を抑制することが困難となり、露飛びが発生する可能性が高くなる。また、この露飛び現象以外に、クロスフローファンの送風によって、空気吹出し口から室内に露が飛散したり、空気吹出し口のフラップ部分などにおいて生じた結露によって、水垂れや露飛びが発生することがある。
【０００８】
このような不具合の解消策として、たとえば、特許文献２において提案されているように、空気調和機の風路に配置される、樹脂で構成される部品に親水性塗料や吸湿性を有する塗料を塗布する手法もある。しかしながら、この手法だけでは最下部に流れ込んだ水が露垂れを起こしてしまう問題があった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の空気調和機では、親水性または吸湿性の塗料を塗布することで、水滴に対してその成長を抑制する一定の効果は認められるものの、ホコリや砂塵といった送風機によって吸い込まれた室内を浮遊する粒子が、ケーシング部や吹き出し口近傍の風速成分が速い壁面に衝突した際には、表面が親水性のために同じ親水性の性質を持つ汚れがよく付着し、結露した水分が汚れに保持されてしまい水分が蒸発しにくくなることがあった。また、コーティング膜が剥離したり、塗布が困難で付着していない欠落部位があったり、短期間で塗膜性能が劣化したりして、長期間性能を持続できないという問題もあった。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載の空気調和機では、断熱材が形成されていない側において、一部の暖かい室内の空気が触れてしまうと結露が生じてしまうという問題があった。また、いずれの空気調和機においても、他の風路から流れてきた多量の露には対処することができなかった。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、結露によって生じる水の乾燥と除去を促進させて、露垂れを防止することができる空気調和機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る空気調和機は、吸込み口および吹出し口と、風路と、熱交換器と、送風機とを有している。風路は吸込み口から吹出し口にわたり空気を導く。送風機は、風路の途中に設けられ、吸込み口から取り入れられて熱交換器により熱交換された空気を吹出し口から送り出す。その風路は、送風機から吹出し口に至る部分に形成された親水性部位と、親水性部位の下流側の吹出し口の開口端部に形成された撥水性部位とを備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る空気調和機によれば、送風機よりも下流側に位置する風路に親水性部位を形成することで、露と表面との接触角が小さくなって露が広がり、露の乾燥を促進することができる。そして、その親水性部位よりも下流側に位置する吹出し口の開口端に撥水性部位を形成することで、乾燥しきれずに流れ込んだ露と撥水性部位との密着性が高められて、微小水滴のまま乾燥することができ、その結果、露飛びを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和機の一断面図である。
【図２】同実施の形態において、親水性部位と撥水性部位を示す一断面図である。
【図３】同実施の形態において、親水性部位による効果を説明するための露と表面との接触角を示す断面図である。
【図４】同実施の形態において、接触角の比表面積の依存性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態５に係る空気調和機の一断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１
実施の形態１に係る空気調和機について説明する。図１に示すように、空気調和機１００の筐体１０には、空気を吸引する吸込み口１１と空気を吹出す吹出し口１４が設けられている。また、筐体１０の前面には、前面グリル１２が開閉自在に取り付けられている。
【００１６】
筐体１０内には、吸込み口１１から空気を吸引するとともに、吸引した空気を吹出し口１４から吹出す送風ファン２０が配設されている。吸込み口１１の近傍には、吸引した空気に含まれる塵埃を捕捉するフィルター４０が配設されている。吸込み口１１から送風ファン２０に至る途中には、吸引した空気を冷凍サイクルの冷媒と熱交換を行う熱交換器３０が配設されている。熱交換器３０は、伝熱管３１と、伝熱管３１が挿通される放熱フィン３２とを備えている。
【００１７】
また、送風ファン２０と吹出し口１４との間には、送風ファン２０から送られる空気を吹出し口１４へ導く風路８が設けられている。吹出し口１４の近傍には、吹出し口１４から吹出す空気（風）を、左右方向に曲げる左右ベーン１３と、上下方向に曲げる上フラップ１６および下フラップ１７とが配設されている。
【００１８】
この空気調和機１００の構造についてさらに詳しく説明する。送風ファン２０は、筐体１０の側面から見て略中央に位置し、吸込み口１１から吹出し口１４に至る風路に配置されている。熱交換器３０は、吸込み口１１と送風ファン２０との間に配置され、吸込んだ空気を冷凍サイクルの冷媒と熱交換することにより空気を調和する。ここで、空気を調和するとは、空気を冷却、加熱または除湿等することをいう。
【００１９】
ケーシング部１５は、送風ファン２０の下流側の風路８の一部として、送風ファン２０の後方（風下）から吹出し口１４にまで延在し、送風ファン２０の吹き出し方向を決定する。このケーシング部１５には、風速の速い風が衝突し、熱交換器３０を介して飛んだ露が付着する場合がある。
【００２０】
左右ベーン１３は、たとえば、樹脂で形成されるさまざまな外郭形状の平たい風向板であり、空気調和機（室内機）１００の幅方向に複数枚設置されている。この左右ベーン１３は、吹出し口１４から吹出る空気の左右の向きを変える機能を有する。上フラップ１６および下フラップ１７は、たとえば、樹脂で形成される断面が略円弧状の風向板であり、空気調和機１００の吹出し口１４の幅方向にわたって設置されている。この上フラップ１６および下フラップ１７は、吹出し口１４から吹出る空気の上下の向きを変える機能を有する。左右ベーン１３、上フラップ１６および下フラップ１７は、モータ（図示せず）によって所定の角度に自動的に変えられる。
【００２１】
そして、この空気調和機１００では、後述するように、ケーシング部１５には親水性部位１が形成され、その親水性部位１の下流側の吹出し口１４の近傍では、撥水性部位２が形成されている。これは、冷房運転時に結露したとしても、その露が空気調和機１００から垂れるのを防止するためである。
【００２２】
ここで、その結露のメカニズムについて詳しく説明する。空気調和機１００の冷房運転においては、まず、熱交換器３０に冷媒を流すことによって熱交換器３０が冷却される。そして、送風機２０が回転することによって、室内の空気が吸込み口１１から筐体１０内に取り入れられ、その取り入れられた空気が、フィルター４０、熱交換器３０、送風機２０および風路８を経て、吹出し口１４から筐体１０の外へ送り出される。すなわち、室内の空気が筐体１０内に取り入れられて熱交換され、その熱交換された空気が再び筐体１０の外へ送り出されるという一連の空気の流れが形成される。風（空気）の向きを変えるために、吹出し口１４付近に配設された左右ベーン１３、上フラップ１６および下フラップ１７の近傍を風が通過することになる。
【００２３】
従来の結露のメカニズムは次のように考えられている。まず、冷却された空気が流れることによって、吹出し口付近の風路をなす風路材、左右ベーン、上フラップおよび下フラップが冷却される。このとき、何らかの理由で暖かく湿度の高い室内の空気が風路材等に触れると、水蒸気が液体の水に変化しこれが露となる。また、場合によっては、室内の空気が送風機に触れることによって、送風機上にも結露が生じることになる。この結露の発生は、たとえば、クロスフローファン、プロペラファン、シロッコファンなど送風ファンの種類や、熱交換器と送風ファンとの配置関係には依存しないとされる。
【００２４】
しかしながら、発明者らは、室内の空気の湿度が比較的低い場合においても、また、風の巻き込みを防いだ場合においても、送風ファンの羽あるいは翼の部分、風路材、左右ベーン、上フラップあるいは下フラップの表面上に、結露が生じることを実験により確認した。
【００２５】
また、発明者らは、撥水性化する物質が空気中に存在し、その物質が熱交換器に付着することによって熱交換器が撥水性化され、熱交換器に残る水を増大させることがあることを実験により明らかにした。さらに、発明者らは、露の乾燥を遅らせる物質が空気中に存在し、その物質が風路材に付着することによって露の乾燥が遅くなったり、あるいは、その物質が直接に露の表面に付着することによって露の乾燥が遅くなったりすることも実験により明らかにした。そして、発明者らは、露の乾燥によって付着物が濃縮され、風路材などにおいて露が成長する位置が固定されて露の乾燥が遅れることも実験により明らかにした。
【００２６】
発明者らは、このような研究結果を踏まえて、結露や露垂れを軽減または防止するためには、送風ファンによって飛ばされる露が最初に付着する風路材等において、露の乾燥を促進させること、あるいは、露をすばやく所定の箇所へ移動させることが重要であることを見出した。
【００２７】
露の乾燥を早める手法はさまざま考えられが、たとえば、露の比表面積をなるべく大きくする手法がある。比表面積とは、露と空気とが接触している気水界面面積を露の体積で割ったものである。比表面積を大きくすることで、同じ露の体積に対して、露が空気に接する面積が増えることになり、露がより乾燥しやすくなる。
【００２８】
露の比表面積を大きくするには、露が付着する表面を親水性化することが重要である。表面を親水性化することによって、露と表面との接触角が小さくなって、露を広がらせることができる。露（水滴）の接触角は２０°以下が望ましい。また、こうして広がった露同士が接触すると、さらに比表面積が大きくなることも実験的に確認された。
【００２９】
しかしながら、露の接触角を小さくするだけでは、すべての露を乾燥することはできない。露は重力によって引っ張られ、親水性化された表面のうち最も低い位置に移動して集まることになる。露が集まった部分では、露の比表面積が小さくなるため、乾燥が遅くなる。また、重力、風および振動によって、乾燥が遅れた露が空気調和機から落下したり、あるいは、吹出し口から空気とともに飛び散ることになる。すなわち、露垂れや露飛びが発生することがある。
【００３０】
発明者らは種々の実験を行ったところ、次のような結果を得た。すなわち、発明者らは、親水性化された表面のうち、露が集まるより低い位置では撥水性コーティング材を形成し、露の乾燥を促進させながら、集めた露水が垂れないようにすることで、初めて露垂れや露飛びを防止することができることを見出した。また、発明者らは、この撥水性コーティング材として、撥水性樹脂と平均粒径１０ｎｍ以下のシリカ微粒子とを含有し、接触角が１００°以上の撥水性コーティング材が好ましいことを見出した。
【００３１】
次に、この空気調和機１００において、このような親水性部位および撥水性部位について具体的に説明する。図２に示すように、まず、空気調和機１００において、親水性部位１は、ケーシング部１５、ノズル１８、左右ベーン１３、上フラップ１６および下フラップ１７（いずれもハッチング部分）に形成されている。これらの部位は、ポリスチレンまたはＡＢＳ樹脂（アクロル二トリルブタジエンスチレン）から成形されて、その表面に多孔質層が形成されている。なお、図２は、空気調和機１００の幅方向のほぼ中央付近における断面構造を示す。
【００３２】
ここで、表面の凹凸と露の接触角との関係について説明する。図３に示すように、表面がフラットな場合の露の接触角θに対して、表面に凹凸（ディンプル）を形成することによって表面積を大きくした表面では、露の接触角は小さくなる。この凹凸表面における液滴の接触角をθｒ、平面（フラット）における液滴の接触角をθ、比表面積をｒとして、接触角θｒの変化を以下の式により算出した。
【００３３】
ｃｏｓ（θｒ）＝ｒ・ｃｏｓ（θ）
その結果のグラフを図４に示す。図４に示すように、平面における液滴の接触角θが５０〜７０°の場合に対して、表面にディンプルを形成して比表面積ｒを２〜４にした凹凸表面では、その液滴の接触角θｒは、２０°以下になることがわかる。このディンプルは射出成形によって形成することができ、表面にこのようなディンプルを形成することで、親水性塗装を行う必要がなくなる。また、一度、金型を作ってしまえば、後工程の手間が不要になり、また、安定性も確保することができる。
【００３４】
次に、空気調和機１００において、撥水性部位２は、各ブラケット２に示すように、親水性部位１が形成された、ケーシング部１５、ノズル１８、左右ベーン１３、上フラップ１６および下フラップ１７における風下側の部分、すなわち、吹出し口１４の開口端部に形成されている。これらの部分には、撥水性コーティング材がコーティングされている。
【００３５】
撥水性コーティング材で用いられる撥水性樹脂としては、特に制限されず、公知のさまざまな撥水性樹脂を用いることができる。このような撥水性樹脂としては、各種のシリコン樹脂、ポリオレフィン類、主鎖または側鎖にハロゲン原子を有する各種の高分子が挙げられる。具体的には、さまざまなフッ化アルキル（メタ）アクリレートの各種重合体、４フッ化エチレン共重合体、６フッ化プロピレン共重合体、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、２フッ化ビニリデン単独重合体および共重合体、３フッ化エチレン重合体、１フッ化エチレン重合体、塩化３フッ化エチレン重合体等を単独または組み合わせて用いることができる。
【００３６】
そのような撥水性樹脂の一例として、フッ素樹脂を２％含む撥水性樹脂ＰＣＨ−００４ＶＣ（株式会社エヌアイマテリアル製）１０ｃｃに、トリメチルシリル基で表面処理した平均粒径１２ｎｍの疎水性シリカＡＥＲＯＳＩＬ ＲＸ２００（日本エアロジル製）０．２ｇを混合攪拌し、撥水性コーティング材を調製した。フッ素系溶剤におけるフッ素樹脂の含有量としては、２〜１０質量％が望ましい。含有量が２質量％よりも少ない場合には十分な疎水性が得られない。一方、含有量が１０質量％を越えると、分散不良で凝集する可能性がある。
【００３７】
また、疎水性シリカの平均粒径は７〜４０ｎｍであることが望ましい。平均粒径が７ｎｍよりも小さい場合では、コーティング膜の表面に所望の大きさの凹凸が形成されない。一方、平均粒径が４０ｎｍを越える場合では、分散が不十分で膜強度の劣化を招くおそれがある。
【００３８】
この撥水性コーティング材を、たとえばポリスチレンなどの基材の表面にコーティングした。また、撥水性コーティング材を基材へ塗布する前に、基材の表面にコロナ放電や所定の表面処理を施すことによって、撥水性コーティング材と基材との密着性を高めることができる。このようにしてコーティング材が形成された空気調和機では、露は垂れてこないことが確認された。
【００３９】
以上説明したように、本空気調和機１００では、送風ファン２０よりも下流側に位置する風路８（ケーシング部１５、ノズル１８、左右ベーン１３、上フラップ１６および下フラップ１７）に親水性部位１を形成することで、露と表面との接触角が小さくなって露が広がり、露の乾燥を促進することができる。そして、その親水性部位１よりも下流側に位置する吹出し口１４の開口端に撥水性部位２を形成することで、乾燥しきれずに流れ込んだ露と撥水性部位２との密着性が高められて、微小な水滴のまま乾燥させることができ、その結果、露飛びを防止することができる。
【００４０】
なお、上述した空気調和機１００では、上下フラップとして、上フラップ１６と下フラップ１７との２枚のフラップに分けた場合を例に挙げたが、必ずしも２枚のフラップに分ける必要はなく、１枚のフラップでもよい。また、熱交換器３０の配置態様として、送風ファン２０の天面側と前面側とを取り囲むように配置された態様を例に挙げたが、熱交換器３０の配置態様はこれに限定されるものではない。さらに、熱交換器３０として、伝熱管３１と、伝熱管３１が挿通される放熱フィン３２とを備えたタイプの熱交換器を例に挙げたが、熱交換器はこのタイプに限定されるものではない。
【００４１】
実施の形態２
前述した空気調和機では、送風機２０の下方に吹出し口１４が設けられている。このような配置の空気調和機では、風路８の全体に親水性部位を形成することが必要とされる。一方、風路の形状として、上に向かって凸となるような形状では、風路に付着した露のすべてが吹出し口に向かって流れるわけではないので、風路の全領域にわたって親水性部位を形成する必要はない。ここでは、そのような風路を備えた天井埋め込み型の空気調和機について説明する。
【００４２】
図５に示すように、天井埋め込み型の空気調和機２００では、筐体２０の底面に吸込み口１１が形成されている。前述した空気調和機１００と同様に、冷房運転においては、まず、熱交換器３０に冷媒を流すことによって熱交換器３０が冷却される。次に、送風機２０が回転することによって、室内の空気が吸込み口１１から筐体１０内に取り入れられ、その取り入れられた空気が、フィルター４０、熱交換器３０、送風機２０および風路８（ケーシング１５）を経て、吹出し口１４から筐体１０の外へ送り出される。
【００４３】
こうして、室内の空気が筐体１０内に取り入れられて熱交換され、その熱交換された空気が再び筐体１０の外へ送り出されるという一連の空気の流れが形成される。風（空気）の向きを変えるために、吹出し口１４付近に配設された左右ベーン１３、上フラップ１６および下フラップ１７の近傍を風が通過することになる。
【００４４】
風路８は、風路材１８等によって形成されている。また、熱交換器３０の下方には、熱交換器３０のドレンを受けるドレンパン９が設けられている。吹出し口１４は、筐体１０の底面の吸込み口１１の側部に形成されている。
【００４５】
この空気調和機２００の風路８では、下方（吸込み口１１）から上方へ向かって延在する部分（第１部）と、上方から下方へ向かって延在する部分（第２部）があり、送風ファン２０は、第１部の途中に設けられている。このため、送風ファン２０の下流側には、風路８として、上方に向かって延在する第１部の一部と下方に向かって延在する第２部がある。
【００４６】
したがって、送風ファン２０の下流側において風路８に付着する露のうち、第２部に付着する露が吹出し口１４に向かって流れることになる。このため、この空気調和機２００では、風路８のうち、上方から下方へ向かって延在する第２部（ハッチング部分）に親水性部位として、ディンプル加工が施されている。そして、そのディンプル加工が施された部分の下流側に撥水性コーティング材２がコーティングされている。
【００４７】
この天井埋め込み型の空気調和機２００を評価したところ、前述した空気調和機１００と同様に、露は垂れてこないことが確認された。以上のように、天井埋め込み型の空気調和機２００においても、送風ファン２０よりも下流側に位置する風路８のうち、上方から下方に向かって延在するに部分に親水性部位１を形成することで、露と表面との接触角が小さくなって露が広がり、露の乾燥を促進することができる。そして、その親水性部位１よりも下流側に位置する吹出し口１４の開口端に撥水性部位２を形成することで、乾燥しきれずに流れ込んだ露と撥水性部位２との密着性が高められて、微小水滴のまま乾燥することができ、その結果、露飛びを防止することができる。また、液滴が成長することもなく、カビの発生も抑えられて、空気調和機の長寿命化も図ることができる。
【００４８】
なお、上述した各実施の形態に係る空気調和機においては、親水性部位１と撥水性部位２の形成態様として、送風ファン２０から吹出し口１４の開口端部までを親水性部位１として形成し、そして、開口端部に位置する親水性部位１の上に撥水性部位２を形成してもよい。また、親水性部位１と撥水性部位２とを分けて形成するようにしてもよい。その親水性部位１として、射出成形によってディンプルを形成する場合を例に挙げたが、親水性部位としては、露との接触角が２０°以下になるような表面であれば、このようなディンプルに限られない。また、撥水性部位２として、種々の撥水性樹脂を適用することができる。
【００４９】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、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および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は冷房機能を備えた空気調和機に有効に利用される。
【符号の説明】
【００５１】
１  親水性部位、２  撥水性部位、１０  筐体、１１  吸込み口、１２  前面グリル、１３  左右ベーン、１４  吹出し口、１５  ケーシング部、１６  上フラップ、１７  下フラップ、１８  ノズル、２０  送風ファン、３０  熱交換器、３１  伝熱管、３２  放熱フィン、４０  フィルター、１００  空気調和機、２００  空気調和機。
【図１】
2010203711.tif 000003
【図２】
2010203711.tif 000004
【図３】
2010203711.tif 000005
【図４】
2010203711.tif 000006
【図５】
2010203711.tif 000007