(57)【要約】【課題】室外機用熱交換器のフィン材表面に防汚性と着霜抑制効果を有するコーティング層を形成することにより、長期に亘って初期の熱交換効率を維持するとともに、暖房時にはフィンへの着霜を遅延し、さらにデフロスト運転の時間を短縮できる空気調和機を提供する。【解決手段】室外熱交換器を有する空気調和機において、水系防汚コーティング材や着霜抑制剤が含有された親水性処理剤を熱交換器の上方から熱交換器の表面に供給する供給装置と、フィン表面に親水性コーティング膜を形成する機構を有し、前記親水性コーティング膜を所定のタイミングで作動させる制御手段を備えることで、長期に亘り防汚性と親水性を維持することが可能となり、またデフロスト運転の効率が改善されることで、エネルギー損失の低減が可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、該熱交換器に所定時に親水性処理剤を有するコーティング液を放出するコーティング液放出器とを備えた空気調和機の室外機。
【請求項２】
前記コーティング液放出器にコーティング液を供給するコーティング液供給器を備えた請求項１に記載の空気調和機の室外機。
【請求項３】
前記コーティング液放出器は、噴霧によりコーティング液を放出する請求項１または請求項２のいずれかに記載の空気調和機の室外機。
【請求項４】
前記コーティング液放出器を前記熱交換器の熱交換面に沿って上下に移動させる駆動器を備えた請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。
【請求項５】
前記コーティング液は、シリカナノ粒子とフッ素樹脂微粒子からなる水系防汚コーティング材にリチウムシリケートまたはトレハロース等の着霜抑制剤を含有する請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機。
【請求項６】
前記請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機の室外機を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換器を備えた室外機を有する空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な空気調和機は、暖房運転時には熱交換器の表面温度が氷点下となることがあるため、フィン表面に付着した結露水が霜や氷となりフィン間を閉塞することで、熱交換性能が大幅に低下する。また、運転することによる塵埃の付着によりフィン間が閉塞することで、熱交換性能が大幅に低下する。これを防止するために塵埃を除去したり、空調機の暖房運転を休止し、暖かい冷媒を流し付着した霜を溶かして除去する除霜運転（以下、デフロスト運転と記載する場合がある）を行う技術がある。しかし、デフロスト運転を頻繁に行うとエネルギー損失を招くため、着霜を低減する技術が求められる。そこで、熱交換器の塵埃を除去することや着霜を遅らせて暖房運転の延長を図ることで、デフロスト運転時間の短縮を図るための技術が提案されている。
【０００３】
たとえば、熱交換器に溜まった塵埃を効率的に除去する方法として、熱交換器清掃装置を熱交換器の風上側に設置し、ブラシにより機械的に除去する方法がある。これにより、風上側に付着した塵埃を除去することができ、初期の熱効率状態に戻すことが可能となるとともに、暖房運転時に熱交換器の表面に発生する霜も除去することができ、デフロスト運転時間の短縮化も可能になる。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、デフロスト運転時間の熱交換器のフィンの表面に発生する凝縮水を円滑に流出あるいは排出させることを目的に凍結防止剤等を配合した着霜抑制層を設ける方法がある。これにより、フィン表面の温度が氷点下になったときも、凍結防止剤等の着霜抑制剤５３が溶解した水溶液の凝固点以下になるまでは、フィン表面で霜や氷にならず水として存在するので、空気調和機の暖房運転時にデフロスト運転に入るまでの暖房運転時間を延長することができる。（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
その他、着霜による性能低下を抑制するため、熱交換器のフィンの表面に滑水性および撥水性を有する着霜抑制層を形成し、熱交面で凝縮する水を速やかに流れ落ちるようにし、熱交換面における着霜量を低減する技術がある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−５２６７９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３７１４５号公報
【特許文献３】特開２００２−３２３２９８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、上記特許文献１に記載の発明では、汚れやごみ等の付着は抑制できるものの、熱交換器のフィン表面は比較的やわらかいため、清掃によりフィン表面が削られ、または、フィン表面が変形することで結露水をスムーズに流せない等の性能低下が生じ、フィン本来の初期性能を持続できず熱交換効率が低下するという問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載された熱交換器用アルミニウムフィン材では、表面処理膜の耐久性に問題があり、長期に亘って効果を発揮することができない。さらに、凍結防止剤を含有しているため、凍結防止剤に含まれるＭｇＣｌ２やＣａＣｌ２等により室外機の底板等の腐食に影響を及ぼす可能性が高くなるという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献３に記載された発明にように、熱交換器の表面にコーティング材を形成する場合も耐久性に問題があり、運転を続けていくうちに汚れやごみ等が付着し、この付着物により結露水が流れ落ちるのがせきとめられる。その止められた水滴が凍りそこから霜へと成長していくことになり、着霜量の低減効果が十分に発揮できなくなるという問題がある。
【００１０】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、室外機用熱交換器のフィン表面に所定の周期で継続的に親水性コーティング膜を形成することにより、長期に亘って熱交換面への塵埃や金属粉等が付着することを抑制できるとともに、暖房時におけるフィンへの着霜を遅延することでデフロスト運転時間が短縮化できる空気調和機を提供することである。特に、防汚性を有する着霜抑制層を所定の期間を経て継続的に形成することで、熱交換器の表面を清浄に保つことができ着霜量を低減することが出来るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の空気調和機の室外機は、熱交換器と、該熱交換器に所定時に親水性処理剤を有するコーティング液を放出するコーティング液放出器とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の空気調和機によれば、熱交換器のフィン表面で塵埃の付着を低減することができ、防汚性と親水性を維持することが可能となり着霜が抑制されるので、着霜運転に入るまでの暖房運転時間を延ばすことができる。また定期的に防汚性コーティング材や着霜抑制剤を供給し親水性コーティング膜を形成する機構を有しているため、長期に亘り防汚性と親水性を維持できデフロスト運転の効率が改善されるので、エネルギー損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による空気調和機の室外機の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における熱交換器のコーティング液噴霧配管の一部を示した模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るローラー部の斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るローラー部の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の洗浄液または／およびコーティング液の放出タイミングの一例を示したフロー図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機を示した構造図である。
【図７】親水性コーティング膜の断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る車両用空気調和装置の内部構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
次に、図面を用いて、この発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態１による空気調和機の室外機の構成図である。図において、室外機１は、主に、熱交換を行う熱交換器２と、熱交換器２の表面の空気を対流させるための送風ファン５と、冷媒を圧縮する圧縮機６と、熱交換器２の表面に噴霧するコーティング材を供給するコーティング材供給装置１０と、熱交換器２表面にコーティング液を噴霧するコーティング液噴霧配管１１と、熱交換器２の配管温度を検知する室外機配管温度検出センサ９と、これらの機器を含む室外機１全体を制御し、後述する所定の時間間隔で液体であるコーティング液を放出の一態様である噴霧を制御する制御装置７とを含み構成されている。制御装置７他電気電子機器は主に機械室８に納められている。
【００１６】
熱交換器２は、複数のフィン３と伝熱管４とを有しており、伝熱管４は複数のフィン３を貫通するように配置されている。この熱交換器２は、前側熱交換器部と側面熱交換器部とでＬ字型に形成されている場合もある。この熱交換器２のフィン表面には防汚性および親水性を有するコーティング膜が形成されている。
【００１７】
伝熱管４の両端部は圧縮機６に接続されている。伝熱管４の内部には、フロンガス、代替フロンガス、または、脱フロンガスなどの冷媒が循環しており、気体の冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で冷却して圧力が高い液体をつくり、膨張弁で圧力を下げ、蒸発器により低温で気化させ気化熱で熱を奪い取る冷凍サイクルにより、熱交換が行われる。
【００１８】
熱交換器２の近傍には、送風ファン５が設けられており、送風ファン５を動かすことにより、室内で吸収した熱を室外機外へ効率よく排出させる。
【００１９】
さらに、熱交換器２の近傍、ここでは、熱交換器２の上端に沿って親水性コーティング液を噴霧するコーティング液噴霧配管１１が配置されており、コーティング液噴霧配管１１にコーティング液を供給するためのコーティング液供給装置１０が配管経路上に配置されている。なお、配管経路上に配置しない場合であっても、配管にコーティング液が供される構成であればよい。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１における熱交換器のコーティング液噴霧配管の一部を示した模式図である。図において、コーティング液供給装置１０から供給された熱交換面に防汚性を有する膜を形成する親水性のコーティング液は、コーティング液噴霧配管１１にほぼ同間隔で設けられた噴霧ノズル２１から噴霧され、熱交換器２の熱交換面に防汚コーティング膜を形成する。なお、防汚コーティング膜を形成するコーティング液は、特に親水性にこだわらない。また、噴霧ノズル２１は等間隔で複数設けられている構成について説明したが、特に等間隔でなくても、一つであっても構わない。親水性のコーティング液を熱交換器２の熱交換面に吹き付けることで、付着した汚れをある程度落とし、新たにコーティング膜を形成できるような構成であれば構わない。
【００２１】
さらに、この発明の実施の形態１による空気調和機の室外機のコーティング液噴霧配管は、両端が駆動ローラー３１ａ及び３１ｂに連結しており、駆動ローラー３１ａ及び３１ｂ上を上部から下部へ、下部から上部へと移動しながら塗布することも可能である。これにより、熱交換器の奥まで均一にコーティング液を塗布することが可能となり効果をより持続することができる。
【００２２】
図３は、駆動ローラー３１ａ及び３１ｂの斜視図で、図４はその断面図である。図３に示すように駆動ローラーは、支持部３４によって回転可能なローラー３２およびその周りに施されたローラー刷毛３３からなるものである。このローラー刷毛３３には、一般的な塗装用ローラー材料を使用することができ、例えば極細繊維なマイクロファイバーのパイル糸などを使用することができる。
【００２３】
図４に示すように、ローラー３２内には空洞部３２ａが設けられており、この空洞部３２ａ内に親水性コーティング液を注入するものである。ローラー３２の端面の一方は開放されており、この開放面から親水性コーティング液を注入し、蓋体３２ｂにより封鎖することが可能なものである。また、ローラー３２の周りには、複数個のコーティング液吐出口３２ｃが設けられている。
【００２４】
なお、この場合、この発明の実施の形態では送風ファン５が熱交換器２の中央付近に設けられており、コーティング液噴霧配管１１の進路を妨害するようにも思われるが、送風ファン５の手前を通過するよう構成してもよく、また、コーティング液噴霧配管１１が送風ファン５を挟むように上下に各１つ設けられて移動するように構成しても構わない。なお、コーティング液噴霧配管１１の移動手段は特に規定しないが、例えば、歯車を有するモータ等により駆動ローラー３１ａ及び３１ｂ上を移動したり、駆動ローラー３１ａ及び３１ｂにらせん状の溝を儲け、コーティング液噴霧配管１１にその溝と勘合する突起を設けた構成とし、駆動ローラー３１ａ及び３１ｂを軸方向に回転させることで移動させたりすることが考えられる。
【００２５】
次に、この発明の実施の形態１による空気調和機の室外機で用いられるコーティング液について説明する。このコーティング液は、平均粒径が２〜１０ｎｍのシリカナノ粒子５２と平均粒径が５０〜５００ｎｍのフッ素樹脂微粒子５１とを含有する親・疎水性水系コーティング材からなる（親水性）コーティング液である。
【００２６】
このコーティング液に用いられるシリカナノ粒子５２の平均粒径は、防汚コーティングの効果をより発揮させるためには、光散乱法により測定した場合、１０ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ〜１０ｎｍであることが実験的に確認されている。かかる範囲の平均粒径を有するシリカナノ粒子５２を水系コーティング組成物に含有させることで、水系コーティング組成物中で平衡して溶存するシリカ成分が増えるため、バインダーとしての効果が大きくなるとともに、高強度で緻密化されたコーティング膜を得ることができる。ここで、平均粒径が１０ｎｍを超える場合は、得られたコーティング膜に十分な強度が得られない。一方、平均粒径が２ｎｍ未満の場合は、親水性コーティング液組成物として流動性や得られる膜特性の安定性が低くなってしまう恐れがある。ただし、平均粒径が１０ｎｍを超える場合、または、平均粒径が２ｎｍ未満の場合であっても、この発明の効果を全く奏しないわけではなく、十分な効果が期待できない場合もありうるという程度である。
【００２７】
また、水系コーティング組成物におけるシリカナノ粒子５２の含有量は、０．１〜５質量パーセント（以下質量％と記載）であり、好ましくは０．３〜２．５質量％であることが実験的に確認されている。この場合、均一で薄いコーティング膜を形成することができる。ここで、シリカナノ粒子５２の含有量が０．１質量％未満の場合、コーティング膜が形成し難くなる。一方、シリカナノ粒子５２の含有量が５質量％を超える場合、コーティング膜が不均一な白濁膜となり、クラックが入り剥離しやすくなる。ただし、この場合も、シリカナノ粒子５２の含有量が０．１質量％未満の場合、または、シリカナノ粒子５２の含有量が５質量％を超える場合であっても、この発明の効果を全く奏しないわけではなく、十分な効果が期待できない場合もありうるという程度である。
【００２８】
コーティング液に用いられるフッ素樹脂微粒子５１の平均粒径は、特に制限されることはないが、光錯乱法により測定した場合、好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜２５０ｎｍである。ここで、平均粒径が５００ｎｍを超える場合、得られるコーティング膜において疎水性部分の領域が大きくなりすぎたり、コーティング膜の凹凸が大きくなりすぎたりして所望の防汚性能が得られないことがある。一方、平均粒径が５０ｎｍ未満の場合は、水系コーティング組成物の安定性が得られず、安定してコーティングすることができないことがある。
【００２９】
また、親水性コーティング液に含有するシリカナノ粒子５２とフッ素樹脂微粒子５１との質量比は、４０：６０〜９５：５であり、好ましくは５０：５０〜９０：１０であることが実験的に確かめられている。この範囲の質量比であれば、シリカナノ微粒子に起因する親水部と、フッ素樹脂微粒子５１に起因する疎水部とがバランスよく混在したコーティング膜が常温での乾燥により得られ、良好な防汚性を得ることができる。フッ素樹脂微粒子５１の比率が４０：６０の割合よりも高いと、コーティング膜が常温での乾燥だけでは固化し難くなる。また、例え加熱して固化させても、所望の強度を有するコーティング膜が得られなかったりする。一方、フッ素樹脂微粒子５１の比率が９５：５の割合よりも低いと、フッ素樹脂微粒子５１を含有させることによる効果が十分に得られず、所望の防汚性能が得られない。ただし、この場合も、特にこの比率でなければこの発明の効果を全く奏しないわけではなく、十分な効果が期待できない場合もありうるという程度である。
【００３０】
親水性コーティング液に含まれる水としては、特に制限されることはない。また、水の含有量も特に制限されることはなく適宜調整すればよいが、一般に３０〜９９．５質量％である。また、水液コーティング組成物としての安定性、塗布性、乾燥性を調整するために有機溶剤等の添加剤が混合されていても良い。
【００３１】
さらに、親水性コーティング液の他の構成として、２０ｎｍ〜１０μｍの平均粒径を有するシリカ微粒子をさらに含むことができる。この範囲の平均粒径を有するシリカ微粒子を含有させることにより、得られるコーティング膜の表面に微少な凹凸を形成させて親水性を向上することができる。ここで、シリカ微粒子の粒径が２０ｎｍ未満の場合、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ず、シリカ微粒子を添加した効果が得られないことがある。一方、シリカ微粒子の粒径が１０μｍを超える場合、コーティング膜の表面の凹凸が大きくなりすぎ、膜強度が低下することがあり好ましくない。ただし、この場合も、特にこの粒径でなければこの発明の効果を全く奏しないわけではなく、十分な効果が期待できない場合もありうるという程度である。
【００３２】
水系コーティング材が、このシリカ微粒子を含有する場合、コーティング材におけるシリカ微粒子の含有量は、０．０１〜３質量％であることが好ましい。この範囲の含有量のシリカ微粒子を含有させることにより、得られるコーティング膜の表面に微少な凹凸を形成させて親水性を向上することができる。ここで、シリカ微粒子の含有量が０．０１質量％未満であると、シリカ微粒子を含有させることによる親水性向上効果が得られないことがある。一方、かかるシリカ微微粒子の含有量が３質量％を超えると、コーティング膜の強度が低下してしまうことがある。
【００３３】
また、この発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機のコーティング液に用いられる水系コーティング材は、コーティング組成物の濡れ性やコーティング膜の密着性を向上させる観点から、界面活性剤や有機溶剤等を含有してもよい。
【００３４】
また、この発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機のコーティング液に用いられる水系コーティング材は、カップリング材やシラン化合物を含有してもよく、これらを添加した場合には、上述のコーティング組成物の濡れ性やコーティング膜の密着性を向上する効果のほか、コーティング膜の透明性向上や膜強度向上、さらには、コーティング膜の親水性調整の効果が得られる。
【００３５】
ここで、使用可能な界面活性剤としては、各種のアニオン系またはノニオン系の界面活性剤が挙げられる。ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックポリマーやポリカルボン酸型アニオン系界面活性剤等の起泡性の低い界面活性剤は使用しやすく好ましい。有機溶剤としては、アルコール系、グリコール系、エステル系、エーテル系等の各種のものが挙げられる。カップリング剤としては、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ系、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のメタクリロキシ系やメルカプト系、スルフィド系、ビニル系、ウレイド系等、シラン化合物としては、トリフルオロプロピルトリメトキシランやメチルトリクロロシラン等のハロゲン含有物、ジメチルジメトキシシランやメチルトリメトキシシラン等のアルキル基含有物、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザン等のシラザン化合物、メチルメトキシシロキサン等のオリゴマー等が挙げられる。これら成分の含有量は、この発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機に係る水系コーティング材の特性を損なわない範囲であれば特に制限されることはなく、選択した成分にあわせて適宜調整すればよい。
【００３６】
水系コーティング材の製造方法は、特に制限されることはないが、例えば、シリカナノ粒子５２の分散液と、フッ素樹脂微粒子５１の分散液とを混合することによって製造することができる。
【００３７】
ここで、シリカナノ粒子５２の分散液は、１０ｎｍ以下の平均粒径を有するシリカナノ粒子５２が水等の極性溶媒中に分散されたもので、例えば、市販のクロイダルシリカを用いることができる。かかる分散液では、シリカナノ粒子５２の体積比率が、２０％以下であることが好ましい。この体積比率が２０％を超えると、分散液の安定性が低下してしまうことがあるので好ましくない。
【００３８】
また、フッ素樹脂微粒子５１の分散液は、フッ素樹脂微粒子５１が水に分散されたものを用いることが好ましい。なお、かかる分散液では、フッ素樹脂微粒子５１を均一に分散させるために界面活性剤等を用いてもよい。
【００３９】
また、シリカナノ粒子５２の分散液と、フッ素樹脂微粒子５１の分散液とを混合する際には、シリカナノ粒子５２が凝集するのを防止する観点から、両者の分散液のｐＨを同程度にすることが好ましい。
【００４０】
図５は、この発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の洗浄液または／および親水性コーティング液の放出タイミングの一例を示したフロー図である。図５に示すフローチャートは、特に暖房期間における親水性コーティング液の放出タイミングの一例を示したものである。通常の暖房運転時に室外機配管温度検出センサ９により室外機の吸い込み温度を検知し、デフロストモード設定温度に到達する直前の所定の温度に到達しているか否かを検知する。たとえば所定の温度を５℃とするとこの温度に到達していれば、洗浄液または／および親水性コーティング液を放出する。この後、室外機の吸い込み温度がデフロストモード設定温度に到達しなければ、通常運転に戻る。一方、デフロストモード設定温度、たとえば０℃〜２℃に到達していれば、通常のデフロスト運転を開始するよう制御装置７で制御する。
【００４１】
一例としてデフロストモード設定温度に到達する直前の温度を検知する方法として室外機の吸い込み温度を検知することとしたが、デフロスト運転は室外機吸い込み相対湿度、冷熱処理量、室内機の吸い込み温度等によってもデフロスト運転の発生頻度に影響を及ぼすため、これらを検知し、デフロストモード設定温度に到達する直前の所定の温度を設定することもできる。
【００４２】
その他、暖房運転を行う冬季以外の時期は、例えばフィルターの自動清掃のタイミングに合わせて親水性コーティングを行うようにしても良い。また、例えば月１回程度、暦に従って特定日を設定してコーティングを行っても良い。これにより、冬季に暖房運転を行う際に、フィン表面に塵埃等の付着がない状態のため、着霜量を減少させることができる。
【００４３】
上記実施形態によれば、熱交換器を有する室外機において、防汚性を有する親水性コーティング材を熱交換器の表面に供給するコーティング液供給手段と前記コーティング液を所定のタイミングで作動させる制御手段とを備えているため、フィン表面に塵埃や霜が付着し難く、長期に亘って防汚性と親水性を保持することで、塵埃と着霜の抑制が可能になり空気調和機運転時の性能を維持することができる。さらに、室外機の検知温度によりデフロスト運転を制御できるため、暖房運転時のデフロスト運転時間が短縮され、デフロスト運転の効率を改善することができる。
【００４４】
また、上記実施の形態では、主に防汚性を有する親水性コーティング材を熱交換器の表面に供給するコーティング液供給手段について記載してきたが、同様な機構を有することで、コーティング液に限らず、単なる水、表面活性剤等の洗浄材を含有する洗浄液、防錆材、または、油分を除去するためのアルコール洗浄液を室外機に向けて放出することで、付着した汚れ等を定期的に除去する洗浄、または、メンテナンス等を行うことが可能である。このような洗浄を行うことでも空気調和機の性能を維持することが可能である。
【００４５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、コーティング液を空気調和機の室外機の熱交換器に放出、特に噴霧する場合について説明したが、噴霧したり、噴射したりしなくても、単に垂れ流すことにより放出することでも一定の効果を奏することができる。図６は、この発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機を示した構造図である。図において、上記実施の形態１で示した番号が付された部分については、上記実施の形態１で記載した事項と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４６】
この発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機の熱交換器の表面には、あらかじめ親水性の高分子膜が形成されており、暖房運転時に着霜抑制剤が含有された親水性処理剤を熱交換器２の上方から放出し、熱交換器２の表面を伝わるようにする。この発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機は、図に示すようにコーティング液噴霧配管を設ける必要がなく、着霜抑制剤用供給装置１２を設けるだけで単純な構成により、親水性コーティング膜の形成することができ、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
【００４７】
ここで、親水性コーティング膜について少し詳しく説明する。図７に親水性コーティング膜の断面図を示す。着霜抑制剤用供給装置１２から供給された着霜抑制剤５３を、暖房運転することによって熱交換器２の表面に結露する結露水とともに、熱交換器２の上部から流下させて供給しすることで、図に示すような親水性コーティング膜５０を形成する。このようにフィン表面に親水化処理膜５４を形成することができる。
【００４８】
熱交換器２の表面の高分子を主成分とする親水性コーティング膜は、高分子膜を形成した後に、この高分子膜表面にＴｉ、Ｚｒ、Ａｌのいずれかのアルコキシ化合物の溶液を接触させて、高分子膜を変性させて形成しているものである。親水性コーティング膜５０では、Ｚｒが例示されている。
【００４９】
ここで高分子は特に限定するものではないが、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミドの単独重合体やこれらの共重合体や変性体、アクリル酸やメタクリル酸の重合体、または、共重合体やその塩などが使用できる。高分子は、単独でも異種のものが混合されたものでも良い。多種類の高分子が均質に混合したものや相分離したもの、粒子状のものとそのバインダーとして機能するものの混合した状態でも良い。フッ素樹脂、シリコーン等においても極性基を有するものは使用可能である。高分子膜には、シリカ、チタニアなどの無機物が含有されていても良い。高分子膜の厚さは、０．１μｍ以上、１５μｍ以下が好ましい。０．１μｍ未満では薄すぎ、金属化合物を反応させた状態でも十分な効果が得られない。１５μｍを越える膜厚では、膜が厚すぎて熱伝達の効率を低下させてしまう場合が多く好ましくない。
【００５０】
この発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機で高分子と反応させるＴｉ、Ｚｒ、Ａｌのアルコキシ金属化合物としては限定するわけではないが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌのエトキシ、ブトキシ、ｎ-プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、オクトキシ、ベンゾキシ、フェノキシなどが使用できる。金属原子に同種のアルコシ基が結合していても、異種のものが混合して結合していてもよい。
【００５１】
上記実施の形態によれば、熱交換器２のフィン上の高分子膜の表面をＴｉ、Ｚｒ、Ａｌのいずれかのアルコキシ化合物やキレート化合物で処理することで、高分子膜の強度を向上し、鉄イオンや鉄粉の付着を抑制することができる。このことにより、高分子膜の劣化によって引き起こされる親水性の低下、ゴミ付着の増大、アルミの腐食等を抑制することができる。
【００５２】
また、鉄粉等の金属粉が多い環境においても熱交換器の性能劣化を抑制することができ、初期の熱交換効率を維持することができる。
【００５３】
着霜抑制剤５３としては、リチウムシリケートやトレハロースなど凝固点効果が期待できる材料を選定し、熱交換器２の表面に形成させる。その他、分子の長さが１ｍｍ以上程度の超高分子量の親水性ポリマーや水分で膨潤する樹脂粒子とシリカやポリビニルアルコール等の組み合わせでも着霜抑制効果は得られる。
【００５４】
着霜抑制効果は、着霜面積率の評価を行った。５×５ｃｍのアルミフィン上に各種コーティング膜を形成し、−１５℃で５時間放置した後、冷却を停止し溶解状態を着霜面積率を測定し、５段階で評価した。着霜面積率が１０％以下をデフロスト効果  大とし評価基準「５」とした。以下同様に１１〜２０％を評価基準「４」、２１〜３０％を評価基準「３」、３１〜５０％を評価基準「２」、５０％以上を「１」とした。
【００５５】
また、初期の表面状態として、接触角を測定した。その結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
親水性コーティング膜が形成された熱交換器２の熱交換面に着霜抑制剤５３が含有された親水性処理剤を形成する所定のタイミングは、図５に示すフローチャートをもとに、室外機配管温度検出センサ９により、デフロストモード設定温度に到達する前に行えるよう制御装置７で制御する。さらに、運転停止後には毎回、親水性処理剤を熱交換器２のフィン面に供給し膜を形成しても良い。これにより、暖房運転時に発生していた霜の発生を抑制することができ、デフロスト運転時間の短縮化が可能となり、運転効率を確保できる。
【００５８】
上記実施の形態２によれば、暖房運転時の結露水に溶解させて着霜抑制剤５３を熱交換器の上部から流下させて供給するため、コーティング噴霧配管１１を形成する必要がなく、簡易な装置で熱交換器全面に行き渡らせて供給することができる。
【００５９】
また、熱交換器２の表面に高分子膜を形成後、Ｔｉ、Ｚｒ等のアルコキシ化合物やキレート化合物で処理することで、高分子膜の強度を向上し、鉄粉等の金属粉末の固着を抑制することができ、さらに着霜抑制剤を形成するため、結露水が霜にならずスムーズに熱交換面を流下することで、フィンへの着霜量を低減することができる。また、噴霧できないような粘度の高い液体をコーティング等に使用することが可能となる。
【００６０】
実施の形態３．
上記実施の形態では、主に住居、店舗等に設置される民生または業務用の空気調和装置について述べてきたが、住居、店舗用に限らず、特に清掃が困難な車両用の空気調和装置に用いることができる。図８は、この発明の実施の形態３に係る車両用空気調和装置の内部構造の一例を示す斜視図である。図で示された上記実施の形態において、同一番号を付した部分については、上記実施の形態に記載した部分とほぼ同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６１】
図において、車両用空気調和装置１００は、室外機ユニット１００ａと室内機ユニット１００ｂとを備えている。ここで、室外機ユニット１００ａは、室外送風機１０５及び室外熱交換器１０２を備えている。また、室内機ユニット１００ｂは、圧縮機１０６、室内送風機１２１及び室内熱交換器１２０を備えている。なお、車両用空気調和装置１００における車両への設置位置及び構造は、図８に示したものには限られない。
【００６２】
上記実施の形態２と同様、室外熱交換器１０２及び室内熱交換器１２０の表面には、親水性の高分子膜が形成されており、室外熱交換器１０２及び室内熱交換器１２０の近傍にコーティング材供給装置１１０と、コーティング液を噴霧するコーティング液噴霧配管１１１を備えている。
【００６３】
室内熱交換器１２０は冷房時、室外熱交換器１０２は暖房時に結露水を利用してコーティング液を上部から下部へ流下することが可能となり、この場合にはコーティング液噴霧配管１１からの供給は不要となる。
【００６４】
なお、コーティング液の組成、供給方法、噴霧方法等は、上記実施の形態で説明したとおりであるため、ここでは説明を省略する。
【００６５】
この実施の形態３によれば、車両用空気調和装置１００の室内熱交換器１２０および室外熱交換器１０２の両方において、熱交換器のフィン表面で塵埃や霜が付着し難く、表面の付着物が固着する前に新たなコーティング膜が形成されるため、初期性能を長く維持することができる。また、暖房時には防汚性と親水性を保持したまま着霜が抑制されるので、着霜運転に入るまでの暖房運転時間を延ばすことができる。また定期的に防汚性コーティング液や着霜抑制剤を供給し液膜を形成する機構を有しているため、長期に亘り防汚性と親水性を維持でき、熱交換効率の低下を抑えることができ、エネルギー損失の低減も可能になるという顕著な効果を奏する。
【符号の説明】
【００６６】
１  室外機、２  室外熱交換器、３  フィン、４  伝導管、５  室外送風ファン、６  圧縮機、７  制御装置、８  機械室、９  室外機配管温度検出センサ、１０  コーティング液供給装置、１１  コーティング液噴霧配管、１２  着霜抑制剤供給装置、１５  室内送風ファン、２０  室内熱交換器、２１  噴霧ノズル、３１a  駆動ローラー、３１ｂ  駆動ローラー、３２  ローラー、３２ａ  空洞部、３２ｂ  蓋体、３２ｃ  コーティング液吐出部、３３  ローラー刷毛部、３４  支持部、５０  親水性コーティング膜、５１  フッ素樹脂微粒子、５２  シリカナノ粒子、５３  着霜抑制剤、５４  親水性処理膜  １００  車両用空気調和装置、１００ａ  室外機ユニット、１００ｂ  室内機ユニット、１０２  室外熱交換器、１０５  室外送風機、１０６  圧縮機、１１０  コーティング材供給装置、１２０  室内熱交換器、１２１  室内送風機
【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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【図７】
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【図８】
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