(57)【要約】【課題】着霜環境下で用いられる場合であっても、凝縮水を飛散させることで着霜を抑制することが可能な表面構造を有する熱交換器および空気調和装置を提供する。【解決手段】表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器であって、撥水性塗膜が設けられている表面は、Ｌ：凸部の平均ピッチ、ｄ：凸部の平均径、ｒｗ（全体）：表面全体の平均面積拡大率、ｒｗ（凸部）：表面凸部の平均面積拡大率、θｗ：撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角、とした場合に、ｒｗ（全体）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜、０．１＜ｄ／Ｌ＜０．８、Ｌ＜３．０μｍ、９０°＜θｗ＜１２０°の全ての関係を満たす表面構造を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器（２３）であって、
前記撥水性塗膜が設けられている表面は、複数の凸部を含む表面構造を有しており、
前記表面構造は、所定の凍結条件下であっても過冷却状態を維持可能な液滴径である凝縮水滴同士が合体することによるエネルギによって合体後の凝縮水滴を離脱させることが可能である、
熱交換器（２３）。
【請求項２】
表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器（２３）であって、
前記撥水性塗膜が設けられている表面は、
Ｌ：凸部の平均ピッチ、
ｄ：凸部の平均径、
ｒｗ（全体）：表面全体の平均面積拡大率、
ｒｗ（凸部）：表面凸部の平均面積拡大率、
θｗ：撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角、
とした場合に、
ｒｗ（全体）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜
ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜
０．１＜ｄ／Ｌ＜０．８
Ｌ＜３．０μｍ
９０°＜θｗ＜１２０°
の全ての関係を満たす表面構造を有している、
熱交換器（２３）。
【請求項３】
前記凸部は、前記凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が、前記突出方向において異なっている部分を有している、
請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記凸部は、前記凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が前記突出方向において少なくともひとつの極小値を含む形状を有している、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
複数の伝熱フィンと、
複数の前記伝熱フィンに固定され、内部を冷媒が流れる伝熱管と、
を備えており、
前記表面構造が、前記伝熱フィンの表面において設けられている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器（２３）および圧縮機（２１）を有する冷媒回路（１０）と、
前記熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる通常運転と、前記熱交換器に付着した霜を融解させるためのデフロスト運転と、を前記冷媒回路において実行させる制御部（７０）と、
を備え、
前記制御部は、前記通常運転中に所定の着霜条件を満たした場合に前記デフロスト運転に切り換える、
空気調和装置（１００）。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器（２３）と、
前記熱交換器に空気流れを供給する送風ファン（２５）と、
を備え、
前記送風ファンから前記熱交換器へ供給される前記空気は、水平方向に送られる、
空気調和装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換器および空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気調和装置において冷媒の蒸発器として用いられる熱交換器が知られている。
【０００３】
この熱交換器が、温度や湿度が特定の条件を満たす環境下で用いられた場合には、表面において霜が付着し、当該霜が成長することにより熱交換器の通風抵抗が増大してしまうことがある。
【０００４】
このように熱交換器の通風抵抗が増大すると、熱交換器における熱交換効率が低下してしまう。このため、霜の付着量が増大した場合には、当該霜を融解させるための運転（デフロスト運転）等を行うことで、熱交換器における通風抵抗を低減させることができる。
【０００５】
しかし、当該霜を融解させるためのデフロスト運転が頻繁に行われてしまうと、熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させて熱負荷の処理を行うという本来の運転が阻害されてしまう。
【０００６】
これに対して、例えば、特許文献１（特開２０１３−１２００４７号公報）の記載によれば、撥水性の皮膜が形成された熱交換器に対して送風ファンから供給される空気の送風方向を下方に向けることで、凝縮水の自重が作用する方向と送風方向を同じ方向として、凝縮水を飛散または落下させやすくし、熱交換器での着霜量を低減させることが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の方法では、撥水性の皮膜を設けることや送風方向を特定することによる着霜量の低減化が検討されているに過ぎず、着霜量を低減するための熱交換器の表面構造については、なんら検討されていない。
【０００８】
本開示は上述した点に鑑みてなされたものであり、本開示は、着霜環境下で用いられる場合であっても、凝縮水を飛散させることで着霜を抑制することが可能な表面構造を有する熱交換器および空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本件では、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、撥水性を備えた表面構造において特定の条件を満たす表面構造を採用することで、凝縮水を飛散させて着霜を抑制できることを見出し、本開示内容を完成させた。
【００１０】
第１の観点に係る熱交換器は、表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器であって、撥水性塗膜が設けられている表面は、複数の凸部を含む表面構造を有している。当該表面構造は、凝縮水滴同士が合体することによるエネルギによって合体後の凝縮水滴を撥水性塗膜の表面から離脱させることを可能とする構造である。この凝縮水滴の水滴径は、所定の凍結条件下であっても過冷却状態を維持可能な液滴径である。
【００１１】
ここで、所定の凍結条件としては、特に限定されないが、凝縮水の周囲の雰囲気温度が、水の融点である０℃以下の温度となっていることとしてもよいし、更に低い−１℃以下としてもよいし、−３℃以下としてもよいし、−５℃以下としてもよい。
【００１２】
なお、上記表面構造は、撥水性塗膜が設けられている表面の一部のみに設けられていてもよいし全体において設けられていてもよく、一部に上記表面構造を有している場合には当該一部において効果が得られ、全体に上記表面構造を有している場合には全体において効果が得られる。
【００１３】
この熱交換器では、撥水性塗膜が設けられることで、凝縮水等が保持されにくく、飛散させやすくすることが可能になっている。
【００１４】
そして、撥水性塗膜の表面では、所定の凍結条件下のような低温環境下であっても、撥水性塗膜の表面に存在する凝縮水の水滴径が過冷却状態を維持することができる程度に小さい液滴径である状態では、凍結して氷になることが抑制されるため、液体の状態で維持されやすい。
【００１５】
また、上記撥水性塗膜の表面では、このような過冷却状態の微小な液滴径の凝縮水滴同士が合体した場合において、合体により生じるエネルギが撥水性塗膜の表面から離脱できる程十分に生じなかったとしても、その場合には、依然として、合体後の凝縮水は微小な液滴径であることとなり、過冷却状態を維持しやすく、凍結して氷になることが抑制されるものであり、液体の状態で維持されやすい。
【００１６】
また、上記撥水性塗膜の表面構造によれば、このような過冷却状態の微小な液滴径の凝縮水滴同士が合体した場合において、合体により生じるエネルギが撥水性塗膜の表面から離脱できる程十分に生じた場合には、仮に、過冷却状態を維持することが困難な程の大きな水滴径になったとしても、合体した液体である凝縮水滴は、当該合体により生じたエネルギによって撥水性塗膜の表面から離脱させることが可能になる。
【００１７】
以上のようにして、撥水性塗膜の表面では、霜成長の起点となる氷核の発生を抑制させ、凝縮水が熱交換器表面で凍結する前に飛散させることが可能であるため、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大を抑制することが可能になる。
【００１８】
第２の観点に係る熱交換器は、表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器である。撥水性塗膜が設けられている表面は、
Ｌ：凸部の平均ピッチ、
ｄ：凸部の平均径、
ｒｗ（全体）：表面全体の平均面積拡大率、
ｒｗ（凸部）：表面凸部の平均面積拡大率、
θｗ：撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角、
とした場合に、
ｒｗ（全体）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜
ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜
０．１＜ｄ／Ｌ＜０．８
Ｌ＜３．０μｍ
９０°＜θｗ＜１２０°
の全ての関係を満たす表面構造を有している。
【００１９】
なお、上記表面構造は、撥水性塗膜が設けられている表面の一部のみに設けられていてもよいし全体において設けられていてもよく、一部に上記表面構造を有している場合には当該一部において効果が得られ、全体に上記表面構造を有している場合には全体において効果が得られる。
【００２０】
この熱交換器は、撥水性塗膜が設けられることで、凝縮水等が保持されにくく、飛散させやすくすることが可能になっている。しかも、撥水性塗膜が形成されている箇所において当該表面構造が採用されているため、凝縮水が熱交換器表面で凍結する前に飛散させることが可能になる。このため、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大を抑制することが可能になる。
【００２１】
第３観点に係る熱交換器は、第１観点または第２観点に係る熱交換器であって、凸部は、凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が、突出方向において異なっている部分を有している。
【００２２】
ここでは、凸部は、凸部の突出方向に対して垂直な面での断面の面積が、突出方向において凸部の先端に向かうほど小さくなっている形状のものであってもよいし、凸部の突出方向に垂直な面での断面の面積が、突出方向において凸部の先端に向かうほど大きくなっている形状のものであってもよいし、凸部の突出方向に対して垂直な面での断面の面積が、突出方向において凸部の先端に向かうほど小さくなった後に大きくなっているキノコ型等のくびれ形状のものであってもよい。
【００２３】
また、凸部は、凸部の突出方向側から見た場合に、円形であってもよいし、矩形であってもよい。
【００２４】
この熱交換器では、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大をより抑制することが可能になる。
【００２５】
第４観点に係る熱交換器は、第１観点から第３観点のいずれかに係る熱交換器であって、凸部は、凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が突出方向において少なくともひとつの極小値を含む形状を有している。
【００２６】
ここで、凸部は、凸部の突出方向側から見た場合に、円形であってもよいし、矩形であってもよい。
【００２７】
この熱交換器は、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大をより抑制することが可能になる。
【００２８】
第５観点に係る熱交換器は、第１観点から第４観点のいずれかに係る熱交換器であって、複数の伝熱フィンと、伝熱管と、を備えている。伝熱管は、複数の伝熱フィンに固定され、内部を冷媒が流れる。表面構造は、伝熱フィンの表面において設けられている。
【００２９】
この熱交換器は、特定の表面構造を伝熱フィンの表面に設けたため、当該特定の表面構造を実現するための加工を容易なものとすることができる。
【００３０】
第６観点に係る空気調和装置は、冷媒回路と、制御部と、を備えている。冷媒回路は、第１観点から第５観点のいずれかに係る熱交換器と、圧縮機を有している。制御部は、熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる通常運転と、熱交換器に付着した霜を融解させるためのデフロスト運転と、を冷媒回路において実行させる。
【００３１】
この空気調和装置は、熱交換器において特定の表面構造が採用されているため、凝縮水の付着を抑制できるため、霜の付着も抑制できる。これにより、デフロスト運転が行われる頻度を抑えて、通常運転を長く実行することが可能になる。
【００３２】
第７観点に係る空気調和装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係る熱交換器と、送風ファンと、を備えている。送風ファンは、熱交換器に空気流れを供給する。送風ファンから熱交換器へ供給される空気は、水平方向に送られる。
【００３３】
この空気調和装置は、水平方向（凝縮水の自重方向ではない方向）に空気流れを供給する場合であっても、熱交換器の特定の表面構造において凝縮水を飛散させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】空気調和装置の冷媒回路を含む概略構成図である。
【図２】空気調和装置の概略ブロック構成図である。
【図３】室外ユニットの外観斜視図である。
【図４】室外ユニットの上面視配置構成図である。
【図５】室外熱交換器の正面概略図である。
【図６】フィンの主面の法線方向視の概略外観図である。
【図７】凸部が円錐台の形状である場合のフィンの表面近傍における概略断面図である。
【図８】凸部がくびれ形状である場合のフィンの表面近傍における概略断面図である。
【図９】フィンの板厚方向視における概略図である。
【図１０】液滴がジャンプする現象のメカニズムを説明する図である。
【図１１】フィンの製造例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る熱交換器である室外熱交換器２３および空気調和装置である空気調和装置１００について説明する。なお、以下の実施形態は、具体例であって、本開示の技術的範囲を限定するものではなく、開示内容の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００３６】
（１）空気調和装置１００
図１は、一実施形態に係る空気調和装置１００の概略構成図である。空気調和装置１００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことで、対象空間の空気を調和させる装置である。
【００３７】
空気調和装置１００は、主として、室外ユニット２と、室内ユニット５０と、室外ユニット２と室内ユニット５０を接続する液冷媒連絡管６およびガス冷媒連絡管７と、入力装置および出力装置としての複数のリモコン５０ａと、空気調和装置１００の動作を制御するコントローラ７０と、を有している。
【００３８】
空気調和装置１００では、冷媒回路１０内に封入された冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。本実施形態では、冷媒回路１０には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒としてＲ３２が充填されている。
【００３９】
（１−１）室外ユニット２
室外ユニット２は、液冷媒連絡管６およびガス冷媒連絡管７を介して室内ユニット５０と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室外ユニット２は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、室外ファン２５と、液側閉鎖弁２９と、ガス側閉鎖弁３０と、室外ケーシング２ａと、を有している。
【００４０】
また、室外ユニット２は、冷媒回路１０を構成する配管である吐出管３１、吸入管３４、室外ガス側配管３３、室外液側配管３２を有している。吐出管３１は、圧縮機２１の吐出側と四路切換弁２２の第１接続ポートとを接続している。吸入管３４は、圧縮機２１の吸入側と四路切換弁２２の第２続ポートとを接続している。室外ガス側配管３３は、四路切換弁２２の第３ポートとガス側閉鎖弁３０とを接続している。室外液側配管３２は、四路切換弁２２の第４ポートから室外熱交換器２３および室外膨張弁２４を介して液側閉鎖弁２９まで伸びている。
【００４１】
圧縮機２１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。ここでは、圧縮機２１として、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示省略）が圧縮機モータＭ２１によって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用されている。圧縮機モータＭ２１は、容量を変化させるためのものであり、インバータにより運転周波数の制御が可能である。
【００４２】
四路切換弁２２は、接続状態を切り換えることで、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側とガス側閉鎖弁３０とを接続する冷房運転接続状態（およびデフロスト運転状態）と、圧縮機２１の吐出側とガス側閉鎖弁３０とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３とを接続する暖房運転接続状態と、を切り換えることができる。
【００４３】
室外熱交換器２３は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。
【００４４】
室外ファン２５は、室外ユニット２内に室外の空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための空気流れを生じさせる。室外ファン２５は、室外ファンモータＭ２５によって回転駆動される。
【００４５】
室外膨張弁２４は、弁開度制御が可能な電動膨張弁であり、室外液側配管３２の途中の室外熱交換器２３と液側閉鎖弁２９との間に設けられている。
【００４６】
液側閉鎖弁２９は、室外液側配管３２と液冷媒連絡管６との接続部分に配置された手動弁である。
【００４７】
ガス側閉鎖弁３０は、室外ガス側配管３３とガス冷媒連絡管７との接続部分に配置された手動弁である。
【００４８】
室外ユニット２には、各種センサが配置されている。
【００４９】
具体的には、室外ユニット２の圧縮機２１周辺には、圧縮機２１の吸入側における冷媒の温度である吸入温度センサ３５と、圧縮機２１の吸入側における冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３６と、圧縮機２１の吐出側における冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３７と、が配置されている。
【００５０】
また、室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３を流れる冷媒の温度を検出する室外熱交温度センサ３８が設けられている。
【００５１】
さらに、室外熱交換器２３又は室外ファン２５の周辺には、室外ユニット２内に吸入される室外の空気の温度を検出する外気温度センサ３９が配置されている。
【００５２】
室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外ユニット制御部２０を有している。室外ユニット制御部２０は、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。室外ユニット制御部２０は、各室内ユニット５０の室内ユニット制御部５７と通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。また、室外ユニット制御部２０は、吸入温度センサ３５、吸入圧力センサ３６、吐出圧力センサ３７、室外熱交温度センサ３８、外気温度センサ３９とそれぞれ電気的に接続されており、各センサからの信号を受信する。
【００５３】
なお、以上の室外ユニット２を構成する各要素は、図３に示す外観斜視図、図４に示す上面視配置構成図に示すように、室外ケーシング２ａ内に収容されている。室外ケーシング２ａは、仕切板２ｃによって送風機室Ｓ１と機械室Ｓ２に区画されている。室外熱交換器２３は、その主面が、送風機室Ｓ１において、室外ケーシング２ａの背面および機械室Ｓ２とは反対側の側面において広がるようにして、鉛直方向に立設された姿勢で設けられている。室外ファン２５は、回転軸方向を前後方向とするプロペラファンであり、送風機室Ｓ１のうち室外ケーシング２ａの背面および機械室Ｓ２とは反対側の側面から内部に向けて略水平方向に空気を取りこみ、室外ケーシング２ａの送風機室Ｓ１における正面に設けられたファングリル２ｂを介して正面に向けて略水平方向に吹き出す空気流れを形成させる（図４の二点鎖線の矢印参照）。以上の構成により、室外ファン２５によって形成される空気流れは、室外熱交換器２３の主面に対して直交するように通過することになる。
【００５４】
（１−２）室内ユニット５０
室内ユニット５０は、対象空間である室内の壁面や天井等に設置されている。室内ユニット５０は、液冷媒連絡管６およびガス冷媒連絡管７を介して室外ユニット２と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
【００５５】
室内ユニット５０は、室内膨張弁５１と、室内熱交換器５２と、室内ファン５３と、を有している。
【００５６】
また、室内ユニット５０は、室内熱交換器５２の液側端と液冷媒連絡管６とを接続する室内液冷媒管５８と、室内熱交換器５２のガス側端とガス冷媒連絡管７とを接続する室内ガス冷媒管５９と、を有している。
【００５７】
室内膨張弁５１は、弁開度制御が可能な電動膨張弁であり、室内液冷媒管５８の途中に設けられている。
【００５８】
室内熱交換器５２は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。
【００５９】
室内ファン５３は、室内ユニット５０内に室内の空気を吸入して、室内熱交換器５２において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための空気流れを生じさせる。室内ファン５３は、室内ファンモータＭ５３によって回転駆動される。
【００６０】
室内ユニット５０には、各種センサが配置されている。
【００６１】
具体的には、室内ユニット５０の内部には、室内ユニット５０が設置されている空間における空気温度を検出する室内空気温度センサ５４と、室内熱交換器５２を流れる冷媒の温度を検出する室内熱交温度センサ５５と、が配置されている。
【００６２】
また、室内ユニット５０は、室内ユニット５０を構成する各部の動作を制御する室内ユニット制御部５７を有している。室内ユニット制御部５７は、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。室内ユニット制御部５７は、室外ユニット制御部２０と通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。
【００６３】
室内ユニット制御部５７は、室内空気温度センサ５４、室内熱交温度センサ５５がそれぞれ電気的に接続されており、各センサからの信号を受信する。
【００６４】
（１−３）リモコン５０ａ
リモコン５０ａは、室内ユニット５０のユーザが空気調和装置１００の運転状態を切り換えるための各種指示を入力するための入力装置である。また、リモコン５０ａは、空気調和装置１００の運転状態や所定の報知を行うための出力装置としても機能する。リモコン５０ａは、室内ユニット制御部５７と通信線を介して接続されており、相互に信号の送受信を行っている。
【００６５】
（２）コントローラ７０の詳細
空気調和装置１００では、室外ユニット制御部２０と室内ユニット制御部５７が通信線を介して接続されることで、空気調和装置１００の動作を制御するコントローラ７０が構成されている。
【００６６】
図２は、コントローラ７０の概略構成と、コントローラ７０に接続される各部と、を模式的に示したブロック図である。
【００６７】
コントローラ７０は、複数の制御モードを有し、制御モードに応じて空気調和装置１００の運転を制御する。例えば、コントローラ７０は、制御モードとして、冷房運転モードと、暖房運転モードと、デフロスト運転モードと、を有している。
【００６８】
コントローラ７０は、室外ユニット２に含まれる各アクチュエータ（具体的には、圧縮機２１（圧縮機モータＭ２１）、室外膨張弁２４、および室外ファン２５（室外ファンモータＭ２５））と、各種センサ（吸入温度センサ３５、吸入圧力センサ３６、吐出圧力センサ３７、室外熱交温度センサ３８、および外気温度センサ３９等）と、電気的に接続されている。また、コントローラ７０は、室内ユニット５０に含まれるアクチュエータ（具体的には、室内ファン５３（室内ファンモータＭ５３）、室内膨張弁５１）と電気的に接続されている。また、コントローラ７０は、室内空気温度センサ５４、室内熱交温度センサ５５と、リモコン５０ａと、電気的に接続されている。
【００６９】
コントローラ７０は、主として、記憶部７１と、通信部７２と、モード制御部７３と、アクチュエータ制御部７４と、出力制御部７５と、を有している。なお、コントローラ７０内におけるこれらの各部は、室外ユニット制御部２０および／又は室内ユニット制御部５７に含まれる各部が一体的に機能することによって実現されている。
【００７０】
（２−１）記憶部７１
記憶部７１は、例えば、ROM、RAM、およびフラッシュメモリ等で構成されており、揮発性の記憶領域と不揮発性の記憶領域を含む。記憶部７１には、コントローラ７０の各部における処理を定義した制御プログラムが格納されている。また、記憶部７１は、コントローラ７０の各部によって、所定の情報（例えば、各センサの検出値、リモコン５０ａに入力されたコマンド等）を、所定の記憶領域に適宜格納される。
【００７１】
（２−２）通信部７２
通信部７２は、コントローラ７０に接続される各機器と、信号の送受信を行うための通信インターフェースとしての役割を果たす機能部である。通信部７２は、アクチュエータ制御部７４からの依頼を受けて、指定されたアクチュエータに所定の信号を送信する。また、通信部７２は、各種センサ３５〜３９、５４、５５、リモコン５０ａから出力された信号を受けて、記憶部７１の所定の記憶領域に格納する。
【００７２】
（２−３）モード制御部７３
モード制御部７３は、制御モードの切り換え等を行う機能部である。モード制御部７３は、リモコン５０ａからの入力や運転状況に応じて、冷房運転モードと暖房運転モードとデフロスト運転モードとを切り換えて実行する。
【００７３】
（２−４）アクチュエータ制御部７４
アクチュエータ制御部７４は、制御プログラムに沿って、状況に応じて、空気調和装置１００に含まれる各アクチュエータ（例えば圧縮機２１等）の動作を制御する。
【００７４】
例えば、アクチュエータ制御部７４は、設定温度や各種センサの検出値等に応じて、圧縮機２１の回転数、室外ファン２５、室内ファン５３の回転数、室外膨張弁２４の弁開度、室内膨張弁５１の弁開度等をリアルタイムに制御する。
【００７５】
（２−５）出力制御部７５
出力制御部７５は、表示装置としてのリモコン５０ａの動作を制御する機能部である。
【００７６】
出力制御部７５は、運転状態や状況に係る情報をユーザに対して表示すべく、リモコン５０ａに所定の情報を出力させる。
【００７７】
（３）各種運転モード
以下では、冷房運転モード、暖房運転モード、デフロスト運転モード時の冷媒流れを説明する。
【００７８】
（３−１）冷房運転モード
空気調和装置１００では、冷房運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側とガス側閉鎖弁３０とを接続する冷房運転接続状態とし、冷媒回路１０に充填されている冷媒を、主として、圧縮機２１、室外熱交換器２３、室外膨張弁２４、室内膨張弁５１、室内熱交換器５２の順に循環させる。
【００７９】
より具体的には、冷房運転モードが開始されると、冷媒回路１０内において、冷媒が圧縮機２１に吸入されて圧縮された後に吐出される。
【００８０】
圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、吐出管３１、四路切換弁２２を経て、室外熱交換器２３のガス側端に流入する。
【００８１】
室外熱交換器２３のガス側端に流入したガス冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって供給される室外側空気と熱交換を行って放熱して凝縮し、液冷媒となって室外熱交換器２３の液側端から流出する。
【００８２】
室外熱交換器２３の液側端から流出した液冷媒は、室外液側配管３２、室外膨張弁２４、液側閉鎖弁２９、および液冷媒連絡管６を経て、室内ユニット５０に流入する。なお、冷房運転モードでは、室外膨張弁２４は全開状態となるように制御されている。
【００８３】
室内ユニット５０に流入した冷媒は、室内液冷媒管５８の一部を経て、室内膨張弁５１に流入する。室内膨張弁５１に流入した冷媒は、室内膨張弁５１によって冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧された後、室内熱交換器５２の液側端に流入する。なお、室内膨張弁５１の弁開度は、冷房運転モードでは、圧縮機２１の吸入冷媒の過熱度が所定の過熱度となるように制御される。ここで、圧縮機２１の吸入冷媒の過熱度は、吸入温度センサ３５による検出温度と吸入圧力センサ３６による検出圧力とを用いてコントローラ７０に算出される。室内熱交換器５２の液側端に流入した冷媒は、室内熱交換器５２において、室内ファン５３によって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒となって室内熱交換器５２のガス側端から流出する。室内熱交換器５２のガス側端から流出したガス冷媒は、室内ガス冷媒管５９を介して、ガス冷媒連絡管７に流れていく。
【００８４】
このようにして、ガス冷媒連絡管７を流れる冷媒は、ガス側閉鎖弁３０、室外ガス側配管３３、四路切換弁２２、および吸入管３４を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００８５】
（３−２）暖房運転モード
空気調和装置１００では、暖房運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を圧縮機２１の吐出側とガス側閉鎖弁３０とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３とを接続する暖房運転接続状態とし、冷媒回路１０に充填されている冷媒を、主として、圧縮機２１、室内熱交換器５２、室内膨張弁５１、室外膨張弁２４、室外熱交換器２３の順に循環させる。
【００８６】
より具体的には、暖房運転モードが開始されると、冷媒回路１０内において、冷媒が圧縮機２１に吸入されて圧縮された後に吐出される。
【００８７】
圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、吐出管３１、四路切換弁２２、室外ガス側配管３３、ガス冷媒連絡管７を流れた後、室内ガス冷媒管５９を介して室内ユニット５０に流入する。
【００８８】
室内ユニット５０に流入した冷媒は、室内ガス冷媒管５９を経て、室内熱交換器５２のガス側端に流入する。室内熱交換器５２のガス側端に流入した冷媒は、室内熱交換器５２において、室内ファン５３によって供給される室内空気と熱交換を行って放熱して凝縮し、液冷媒となって室内熱交換器５２の液側端から流出する。室内熱交換器５２の液側端から流出した冷媒は、室内液冷媒管５８、室内膨張弁５１を介して、液冷媒連絡管６に流れていく。なお、室内膨張弁５１の弁開度は、暖房運転モードでは全開状態となるように制御される。
【００８９】
このようにして、液冷媒連絡管６を流れる冷媒は、液側閉鎖弁２９、室外液側配管３２を介して、室外膨張弁２４に流入する。
【００９０】
室外膨張弁２４に流入した冷媒は、冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧された後、室外熱交換器２３の液側端に流入する。なお、室外膨張弁２４の弁開度は、暖房運転モードでは、圧縮機２１の吸入冷媒の過熱度が所定の過熱度となるように制御される。
【００９１】
室外熱交換器２３の液側端から流入した冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒となって室外熱交換器２３のガス側端から流出する。
【００９２】
室外熱交換器２３のガス側端から流出した冷媒は、四路切換弁２２、および吸入管３４を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００９３】
（３−３）デフロスト運転モード
以上のように暖房運転モードが実行されている場合において、所定の着霜条件を満たした場合には、暖房運転モードを一時的に中断し、室外熱交換器２３に付着した霜を融解させるためのデフロスト運転モードが行われる。
【００９４】
なお、所定の着霜条件としては、特に限定されないが、例えば、外気温度センサ３９の検出温度と室外熱交温度センサの検出温度とが所定の温度条件を満たしている状態が所定時間以上継続して続いていること、とすることができる。
【００９５】
デフロスト運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を冷房運転時の接続状態と同様とし、室内ファン５３の駆動を停止させた状態で、圧縮機２１を駆動させる。デフロスト運転モードを開始した後、所定のデフロスト終了条件を満たした場合（例えば、デフロスト運転モードを開始してから所定時間が経過した場合等）には、四路切換弁２２の接続状態を再び暖房運転時の接続状態に戻して、暖房運転モードを再開させる。
【００９６】
（４）室外熱交換器２３の構造
室外熱交換器２３は、図５の室外熱交換器２３の正面概略図に示すように、水平方向に伸びる複数の伝熱管４１と、伝熱管４１の端部同士を接続する複数のＵ字管４２と、上下および空気流れ方向に広がった複数のフィン４３と、を有している。
【００９７】
伝熱管４１は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等により構成されており、図６のフィン４３の主面の法線方向視の概略外観図に示すように、フィン４３に設けられている挿入口４３ａに貫通するようにして、フィン４３が固定されて用いられる。なお、伝熱管４１の端部には、内部を流れる冷媒を折り返して流すために、Ｕ字管４２が接続されている。
【００９８】
（５）フィン４３の構造
フィン４３は、図７の凸部６１が円錐台の形状である場合のフィン４３の表面近傍における概略断面図、図８の凸部６１がくびれ形状である場合のフィン４３の表面近傍における概略断面図、および、図９のフィン４３の板厚方向視における概略図に示すように、基板６２と、基板６２の表面に設けられた凸部６１と、を有している。なお、凸部６１も基板６２も、いずれも表層において撥水性塗膜を有している。
【００９９】
（５−１）基板６２
基板６２は、板状部材であり、７０μｍ以上２００μｍ以下であり、９０μｍ以上１１０μｍ以下であることが好ましい。また、基板６２に用いられる材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、シリコン等が挙げられる。なお、基板６２のうち、凸部６１が形成されていない箇所の表面は、撥水性塗膜によって構成されている。
【０１００】
（５−２）凸部６１
凸部６１は、基板６２の両表面に形成されている。凸部６１は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、シリコン等が撥水性塗膜によって覆われた構造とすることができる。
【０１０１】
凸部６１は、Ｌを凸部の平均ピッチとした場合に、平均ピッチＬ＜３．０μｍを満たすように設けられている。なお、水滴を表面からジャンプさせやすくする観点から、平均ピッチＬ＜１．８μｍを満たすことがより好ましく、Ｌ＜０．３μｍを満たすことがさらに好ましい。なお、特に限定されるものではないが、平均ピッチＬの下限は、例えば０．０１μｍとしてもよい。また、１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に、各凸部の間のピッチについて、複数のピッチのうちの８０％以上が上記ピッチＬの条件を満たしていることが好ましく、９０％以上が上記ピッチＬの条件を満たしていることがより好ましい。
【０１０２】
ここで、「平均ピッチ」は、フィン４３の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜を満たしている各凸部６１（これより小さな突起は除外する）の高さ方向における中心高さ位置での切断面の中心間の距離の平均値をいう（ｒｗ（凸部）については後述する）。
【０１０３】
なお、観察視野を１０μｍ×１０μｍとするのは、自発的なジャンプが観察される液滴径が１２０μｍ程度であり、当該１２０μｍの液滴が接触角１７５°で固体表面上に存在している際、固体と液滴が接触する範囲が直径１０μｍとなることに由来する。
【０１０４】
凸部６１は、ｄを凸部６１の平均径とした場合の「平均径ｄ／平均ピッチＬ」の値が、０．１＜ｄ／Ｌ＜０．８を満たすように設けられている。
【０１０５】
ここで、ｄ／Ｌが０．１以下の場合には、フィン４３の表面に設けられる凸部６１の密度が低く、凸部６１同士の間に水滴が入ってしまいがちになり、凸部６１同士の間の下方に気泡を含ませることができず、凸部６１同士の間の底部分（基板６２の表面）まで水滴が入り込んでしまい、液滴の付着力が増大してしまう。なお、水滴が凸部６１の間の凹部の底面（基板６２）に接することで水滴とフィン４３との接触面積が増大すると液滴がジャンプする際に固体表面から受ける拘束力が増大してしまうため、当該拘束力を小さく抑える観点から、０．１６＜ｄ／Ｌを満たすことがより好ましく、０．２０＜ｄ／Ｌを満たすことがさらに好ましい。
【０１０６】
また、ｄ／Ｌが０．８以上の場合には、凸部６１同士の間の下方に気泡を確保することは可能になるものの、凸部６１同士の間隔が狭く、水滴が保持される箇所の間隔が狭くなるため、水滴に毛管力が作用してしまい、水滴がフィン４３に強く保持されてしまう。なお、水滴と凸部６１の先端部分との接触面積が増大することで水滴とフィン４３との接触面積が増大すると液滴がジャンプする際に固体表面から受ける拘束力が増大してしまうため、当該拘束力を小さく抑える観点から、ｄ／Ｌ＜０．５を満たすことがより好ましく、ｄ／Ｌ＜０．３６を満たすことがさらに好ましい。
【０１０７】
ここで、「凸部の平均径ｄ」は、突出方向に垂直な面での切断面の面積が突出方向において極小値を持つような形状以外の形状については、フィン４３の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜を満たしている各凸部６１（これより小さな突起は除外する）の高さ方向における中心高さ位置での切断面の輪郭長さに相当する円周長さを有する円の直径の平均値をいう（ｒｗ（凸部）については後述する）。なお、凸部が、突出方向に垂直な面での切断面の面積が突出方向において極小値を持つような形状（例えば、くびれ形状）である場合には、「凸部の平均径ｄ」は、フィン４３の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜を満たしている各凸部６１（これより小さな突起は除外する）を対象としつつ、各凸部６１の体積を各凸部の突出高さで除して得られる面積に相当する面積を有する円の直径について、各凸部６１の値を平均したものをいう。
【０１０８】
凸部６１の形状は、特に限定されず、例えば、図７に示すような円錐台（円錐を底面に平行な平面で切断して小さい円錐の部分を除いた形状）、角錐台等の錐台（Frustum）、円錐、角錐、四角錐等の錐体（conic solid）、円柱、角柱、四角柱等の柱体（合同な二つの平面を底面および天面として持つ筒状体）、図８に示すようなくびれ形状（例えば、円柱の側面の一部が取り除かれた形状、角柱の側面の一部が取り除かれた形状、円錐台の側面の一部が取り除かれた形状等のように、凸部６１の突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が突出方向において極小値を持つ形状）、が挙げられる。なかでも、水滴を表面からジャンプさせやすくする観点から、凸部６１の形状は、凸部６１の突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が突出方向において一様である形状よりも、突出方向において変化している形状であることが好ましく、突出方向の先端に向かうにつれて切断面の面積が小さくなっている形状であることがより好ましく、突出方向において少なくとも１つの極小値を有している形状であることがさらに好ましく、キノコ型であることが特に好ましい。
【０１０９】
なお、凸部６１が錐台や錐体である場合における基板６２表面に対する傾斜角度である凸部勾配θｇ（図７参照）は、６０°以上であることが好ましい。凸部勾配θｇが６０°未満である場合には、水滴にとってはフィン４３の表面の凹凸構造が無く平坦な表面であるかのように扱われてしまう傾向がある。なお、凸部勾配θｇの上限は特に限定されないが、製造容易性の観点から９０°以下であることが好ましい。当該凸部勾配θｇは、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：以下、ＡＦＭと略する。）日立ハイテクサイエンス社製AFM5200Sにおいて、観察視野１０μｍ×１０μｍ、測定点数２５６×２５６とした測定結果（ＡＦＭによる測定について以下同様。）から凸部６１の形状の座標を把握し、凸部６１の傾斜部分の主面と基板６２の平面とが交差して得られる角度として把握することができる。より具体的には、ＡＦＭの測定結果から表面形状の座標を特定した場合に、断面プロファイルから把握することができる。
【０１１０】
なお、凸部６１が、くびれ形状のように、突出方向に垂直な面での切断面の面積が突出方向において極小値を持つような形状である場合には（図８参照）は、当該極小値は、突出方向における中心よりも先端側に位置していてよく、突出方向における先端から３０％以内の位置に位置していることが好ましい。また、凸部６１の突出方向に垂直な面での切断面の面積のうち、最も大きな面積部分と極小値を有する箇所の面積との比率（大きな面積／小さな面積）の値は、１．５以上４．０以下であることが好ましく、２．０以上、３．０以下であることがより好ましい。なお、凸部６１の突出方向に垂直な面での断面積は、例えば、ＡＦＭによる測定結果から凸部６１の形状の座標を把握し、その断面プロファイルから特定することができる。
【０１１１】
凸部６１の平均高さｈは、特に限定されないが、水滴が凹部（基板６２）に付着することによる水滴とフィン４３との接触面積の増大を抑制する観点から、０．５μｍ以上であることが好ましく、０．７μｍ以上であることがより好ましく、１．０μｍ以上であることがより好ましい。また、凸部６１の平均高さｈの上限は、特に限定されないが、例えば、８．０μｍであり、７．０μｍであることが好ましい。
【０１１２】
（５−３）撥水性塗膜
撥水性塗膜は、凸部６１および基板６２の表層部分を構成しており、非常に膜厚が薄いため、凸部６１によるフィン４３の表面構造に影響を与えない。
【０１１３】
具体的には、凸部６１および基板６２の表層を構成する撥水性塗膜の膜厚は、例えば、０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、１ｎｍ以上１７ｎｍ以下であることが好ましい。このような撥水性塗膜は、例えば、撥水剤の単分子膜として構成することができる。
【０１１４】
撥水性塗膜の形成方法としては、例えば、凸部６１や基板６２と撥水性塗料の分子との結合力が、撥水性塗料の分子間の結合力よりも大きく、凸部６１および基板６２に対して撥水性塗料を塗布した後に、撥水性塗料の分子間の結合のみを切断させるような処理を行って余分な塗料を排除する方法によって形成することが挙げられる。
【０１１５】
撥水性塗膜の平滑平面上での水Ｗの接触角θｗは、９０°＜θｗ＜１２０°である。これにより、水滴とフィン４３との接触面積を小さく抑えることが可能になる。なお、水滴とフィン４３との接触面積を十分に小さく抑える観点からは、１１４°＜θｗ＜１２０°であることがより好ましい。
【０１１６】
以上の撥水性塗膜は、特に限定されないが、フッ素、シリコーン、炭化水素の少なくともいずれかを含有している有機単分子膜であることが好ましく、なかでも、フッ素を含有している有機単分子膜であることがより好ましい。フッ素を含有している単分子膜としては、従来公知の化合物の中から選択できるが、例えば、種々のフルオロアルキル基、またはパーフルオロポリエーテル基を有するシランカップリング剤を用いることができる。なお、フッ素を含有している単分子膜を形成させるための製品としては、例えば、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン（東京化成工業（株）製）、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業（株）製）などが挙げられる。
【０１１７】
（５−４）フィン４３の表面積について
フィン４３は、上述のように表面が撥水性塗膜で構成された凸部６１と基板６２を有しているが、当該表面全体は、フィン４３の投影面積（凸部６１が形成されていない平滑平面における表面積）に対するフィン４３の表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）は、撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角θｗの関数で表した場合に、ｒｗ（全体）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜の条件を満たしている。このように、フィン４３の表面に形成された凸部６１によってフィン４３の表面に凸部６１が無い場合よりも表面積が拡大されることで、液滴を自発的にジャンプさせやすくすることが可能になる。なお、当該関数は、隣接する凸部６１の間と液滴によって囲まれた領域に空気層が含まれている状態と、隣接する凸部６１の間に液滴が濡れ広がった状態と、についてそれぞれ表面自由エネルギを計算し、前者の方が表面自由エネルギが低く安定状態となるように決定されている。
【０１１８】
なお、表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）は、フィン４３の表面の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に平坦面の面積（投影面積）に対して表面積が拡大している割合について、観察視野を変えて１０回観察した場合の平均値をいう。この表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）は、ＡＦＭの測定結果から表面形状の座標を特定することで把握することができる。
【０１１９】
なお、表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）は、凸部６１同士の間の凹部において液滴の下方に空気層を形成することが容易であり液滴の自発的なジャンプをより生じやすくできる観点から、ｒｗ（全体）＞１．０／｜ｃｏｓθｗ｜であることが好ましい。
【０１２０】
また、フィン４３は、表面のうち凸部６１が形成されている箇所については、凸部６１の投影面積に対する凸部６１の表面積の割合である表面凸部の平均面積拡大率ｒｗ（凸部）は、撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角θｗの関数で表した場合に、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜の条件を満たしている。このように、フィン４３に凸部６１を設けることによってフィン４３の表面に凸部６１が無い場合よりも表面積が拡大されることで、液滴を自発的にジャンプさせやすくすることが可能になる。
【０１２１】
なお、表面凸部の平均面積拡大率ｒｗ（凸部）は、凸部６１同士の間の凹部において液滴の下方に空気層を形成することが容易であり液滴の自発的なジャンプをより生じやすくできる観点から、ｒｗ（凸部）＞１．０／｜ｃｏｓθｗ｜であることが好ましい。
【０１２２】
なお、表面凸部の平均面積拡大率ｒｗ（凸部）は、フィン４３の表面の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に含まれる各凸部６１の面積拡大率の平均値をいう。この表面凸部の平均面積拡大率ｒｗ（凸部）は、ＡＦＭの測定結果から表面形状の座標を特定することで把握することができる。
【０１２３】
（６）特徴
本実施形態の室外熱交換器２３では、フィン４３の表面構造において特定の微細な凹凸形状を採用しつつ、さらに表面に特定の撥水性を備える撥水性塗膜が設けられているため、凝縮水が生じた場合であっても、液滴が大きくなった際に、重力によらず余分な表面エネルギの放出によって自発的にフィン４３から液滴をジャンプさせることが可能になっている。
【０１２４】
このため、室外熱交換器２３が着霜環境下で用いられる場合であっても、凝縮水を飛散させることで着霜を抑制し、デフロスト運転が開始されるまでの暖房運転時間を長期化させることが可能になる。また、これによりデフロスト運転が頻繁に行われてしまい、空調対象空間の温度が低下してしまうという快適性の悪化を抑制することが可能になる。
【０１２５】
また、本実施形態の室外熱交換器２３は、室外ファン２５から水平方向に流れる空気流れを受けているが（水滴の落下を促進させるために鉛直方向に流れる空気流れを受けているわけではないが）、特定の微細構造および撥水性を備えた構造を採用したことで、水平方向の空気流れが供給されただけでも十分にフィン４３表面から水滴を除去することが可能になる。特に、上述の表面構造および撥水性を採用したことで、特段、空気流れが生じていない箇所や空気流れが弱い箇所であっても、水滴を自らジャンプさせることが可能になるため、霜の付着を効果的に抑制することが可能になっている。
【０１２６】
なお、フィン４３の表面で液滴が大きくなった際に、重力によらず余分な表面エネルギの放出によって自発的に液滴がジャンプできるメカニズムは、特に限定されないが、例えば、図１０に示すように考えられる。
【０１２７】
まず、（ａ）に示すように、冷媒の蒸発器として機能している室外熱交換器２３のフィン４３の表面において、核となる微細な液滴（径が数ｎｍ程度）が発生する。次に、（ｂ）に示すように、発生した核が成長し、凝縮液滴の粒径が増大する。その後、（ｃ）に示すように、液滴がさらに成長し、フィン４３の凸部６１同士の間の凹部を液で満たしつつ隣接する凸部６１に付着している状態となる。さらに、（ｄ）に示すように、複数の隣接する凸部６１の間にまたがるように液滴が成長し、（ｅ）に示すように、隣接する液滴同士が合体する。この液滴の合体の際に表面自由エネルギが変化することで、フィン４３表面への液滴の拘束力を上回り、（ｆ）に示すように、液滴が自発的にジャンプする。
【０１２８】
なお、液滴が自発的にジャンプするための運動エネルギＥｋは、ｍを液滴の質量、Ｕをジャンプする液滴の移動速度とした場合の力学的関係をモデル化すると、次のように表現できる。
Ｅｋ＝０．５ｍＵ２＝△Ｅｓ−Ｅｗ−△Ｅｈ−△Ｅｖｉｓ
【０１２９】
ここで、△Ｅｓは液滴が合体する際の表面自由エネルギの変化量を示しており、Ｅｗは液滴が固体表面から受ける拘束エネルギを示しており、△Ｅｈは位置エネルギの変化量を示しており（本実施形態のフィン４３は鉛直方向に広がっているため実質的に０となる）、△Ｅｖｉｓは液体が流動する際の粘性抵抗を示している。
【０１３０】
以上の関係式において液滴が小さい場合には、合体時に発生する表面自由エネルギが小さいため、自発的なジャンプには至らないことになる。なお、この段階では、液滴の大きさが小さいため、周囲温度が０℃以下となっても、凍結することなく過冷却状態で維持されやすい。また、液滴の自発的なジャンプを促すためには、フィン４３における表面の拘束力が小さい表面構造が好ましいことになる。そして、液滴の合体時に生じる表面自由エネルギが表面への拘束力を上回った場合に自発的なジャンプが生じると考えられる。このように、液滴の大きさが大きくなることで液滴が過冷却状態を維持しにくくなり凍結が始まりやすい状況になっても、その場合には、液滴の合体時に生じる表面自由エネルギにより液滴がジャンプして、表面に残りにくく、着霜を抑制できると考えられる。
【０１３１】
このように、フィン４３の表面で生じた液滴は、その温度が徐徐に低下し、凍結し始めるため、フィン４３の表面において凍結し始める前にジャンプさせることが好ましい。したがって、凝縮液滴の成長速度も考慮して表面の構造を設計することが求められる。ここで、空調条件（室外熱交換器２３が冷媒の蒸発器として用いられる場合）の室外熱交換器２３のフィン４３表面での液滴の成長速度を考慮しつつ、液滴の凍結が始まる前の成長した液滴径を自発的にジャンプさせることが可能な表面微細構造および撥水特性が求められる。以上の観点から本実施形態のフィン４３の表面微細構造および撥水特性が定められている。
【０１３２】
（７）室外熱交換器２３のフィン４３の製造方法
室外熱交換器２３のフィン４３の製造方法は、特に限定されないが、例えば、図１１に示す方法を例に挙げることができる。
【０１３３】
まず（１）において示すように、表面が平滑な板状の部材である基板６２を用意する。当該基板６２は、アルミニウム合金等の金属やシリコンで構成される。
【０１３４】
次に（２）において示すように、基板６２の表面に特定の膜厚の層を形成させる。当該層は、アルミニウム合金やシリコン等で構成される。
【０１３５】
そして、（３）において示すように、（２）で形成した層に対して特定間隔でマスキングを行い、プラズマを照射させる。マスキングの間隔により平均ピッチＬ、マスキングの形状により凸部６１の平均径ｄをはじめとする凸部形状をそれぞれ制御する。なかでも、凸部６１の形状を、凸部６１の突出方向に垂直な面での切断面の面積が突出方向において少なくともひとつの極小値を含む形状とする場合には、プラズマの照射量と照射時間をそれぞれ調整することにより、凸部６１を形成する柱の形状をそれぞれ制御することになる。
【０１３６】
次に、（４）において示すように、エッチングを行い、特定形状であって特定のパターンの突出形状を形成させる。ここで、エッチング時間により凸部高さを制御する。
【０１３７】
なお、凹凸形状の形成においては、プラズマエッチング処理に限られず、例えば、陽極酸化処理、ベーマイト処理、アルマイト処理等の公知の方法を用いることができる。
【０１３８】
最後に、（５）において示すように、凸部６１および凸部６１の形成されていない基板６２表面に対して、撥水性塗膜を形成する。なお、撥水性塗膜を形成するための撥水性塗料は、凸部６１や基板６２と撥水性塗料の分子との結合力が、撥水性塗料の分子間の結合力よりも大きいものを選定し、撥水性塗料を塗布した後に表層以外の余分な塗料を洗い流すことで塗布前の凹凸形状を実質的に維持することができる。
【０１３９】
（８）変形例
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。
【０１４０】
（８−１）変形例Ａ
上記実施形態では、室外熱交換器２３のフィン４３の表面において特定の微細な凹凸構造および撥水性塗膜を備えさせた場合を例に挙げて説明した。
【０１４１】
しかし、凝縮水が付着しうる他の箇所においても、特定の微細な凹凸構造および撥水性塗膜を備えさせるようにしてもよい。例えば、室外熱交換器２３を構成する伝熱管４１の表面や、Ｕ字管４２の表面においても、上述した特定の微細な凹凸構造および撥水性塗膜を備えさせるようにしてもよい。この場合には、当該箇所における凝縮水の付着を抑制し、凝縮水が凍結することによる霜の付着を抑制することが可能になる。
【実施例】
【０１４２】
以下、実施例および比較例を示すが、本開示内容はこれらに限定されるものではない。
【０１４３】
（実施例１）
汎用品である綜研化学社製ナノインプリントモールドＰＩＮ７０−２５０を用いて板状部材１を得た。
【０１４４】
得られた板状部材１の表面に対して、以下のようにして撥水性塗膜を付与した。
【０１４５】
まず、全体を十分に浸漬させることができる量のアセトンで満たしたガラス容器に板状部材１を入れ、超音波洗浄器にて１５分間超音波を照射した。その後、ＵＶ／オゾン照射を１０分間施した。
【０１４６】
上記板状部材１を、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン［ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３］をＮｏｖｅｃ７２００（３Ｍ社製）で０．１ｗｔ％に希釈した溶液に浸漬した後、恒温乾燥機にて１５０℃で１時間乾燥させ、その後一昼夜風乾させた。乾燥後の板状部材を、Ｎｏｖｅｃ７２００に５分間浸漬させることで表面処理に寄与しない余剰の表面処理剤を除去し、撥水性を示す板状部材１である実施例１を得た。
【０１４７】
（比較例１）
汎用品である綜研化学社製ナノインプリントモールドＰＩＮ７０−３０００を用いて板状部材２を得た。
【０１４８】
得られた板状部材２に対して撥水性塗膜を付与した点以外は、上記実施例１と同様にして撥水性を示す板状部材２である比較例１を得た。
【０１４９】
（接触角）
水の接触角（静的接触角）は、接触角計Ｄｒｏｐ Ｍａｓｔｅｒ ７０１を用いて、水の液滴体積２μｌとし、サンプルに対して５点測定をすることにより行った。接触角がおおよそ１５０°以上になってくると条件によっては、その液体は自立して基材表面に存在することができなくなる。そのため、そのような場合はシリンジのニードルを支持体として接触角を測定し、その時の得られた値を接触角とした。
【０１５０】
（結果）
実施例１も比較例１も、撥水性塗膜の平坦面における水の接触角は、１１４°であった。
【０１５１】
実施例１では、平均ピッチＬが２２０〜２８０ｎｍ、平均径ｄ（平均直径）が１１５〜１７５ｎｍ、凸部の平均高さｈが２２０〜２８０ｎｍ、ｄ／Ｌが０．４１〜０．８０、表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）が２．１７〜４．６７であり、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器に用いた場合に凝縮水滴のジャンプを視認することができた。
【０１５２】
また、比較例１では、平均ピッチＬが２７００〜３３００ｎｍ、平均径ｄ（平均直径）が１４００〜２０００ｎｍ、凸部の平均高さｈが１２００〜１８００ｎｍ、ｄ／Ｌが０．４２〜０．７４、表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）が１．５５〜２．７９であり、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器に用いた場合であっても凝縮水滴のジャンプを視認することはできなかった。
【０１５３】
（実施例２〜７、比較例２）
凸部６１の形状が異なる点以外は、上記実施例１、比較例１と同様にして、特定の凸部６１の形状を形成させた板状部材１の表面に撥水性塗膜を付与し、実施例２〜７、比較例２を得た。なお、実施例４では他とは異なるピッチとなるようにマスキングを行った。実施例２〜４では、エッチング時間の長さを調節することで平均高さｈを調節した。実施例２〜７における各凸部６１の形状形成は、プラズマの照射量と照射時間をそれぞれ調整することにより形成した。また、各形状及び寸法は、ＡＦＭによる測定結果から凸部６１の形状の座標を把握し、その断面プロファイルから特定した。
【０１５４】
なお、以下の表１において、カッコで記載しているものは、凸部の形状を意味している。ここで、最大直径とは、凸部の突出方向に対して垂直な面での断面における円の直径のうち、突出方向において最大であるものを意味しており、実施例５〜７では凸部の下端部分の円の直径を意味している（なお、実施例７では上端部分の円の直径と下端部分の円の直径とが等しい）。なお、最大直径についても、ＡＦＭにおける測定結果から把握される各凸部６１の最大直径の平均値を意味している。
【０１５５】
また、最小直径とは、凸部の突出方向に対して垂直な面での断面における円の直径のうち、突出方向において最小であるものを意味しており、円錐台である実施例５、６では上端部分の円の直径を意味しており、くびれ形状のうちのキノコ型である実施例７では突出方向における中間位置よりも上方の部分（突出方向において上端から１５％の部分）における円の直径を意味している。なお、最小直径についても、ＡＦＭにおける測定結果から把握される各凸部６１の最小直径の平均値を意味している。
【０１５６】
転落角ＳＡ（Sliding Angle）は、表面に置いた水滴が滑り出す時の表面と水平のなす角を意味しており、水滴の落ちやすさを表す指標である。
【０１５７】
着霜量ｍｆは、各実施例、比較例において共通の所定時間（ここでは１２０分間）、霜をつける条件で冷凍サイクルを行って試験をした後の着霜量を意味しており、試験前後の板状部材１の試料の重量の差を測定することで算出される値であり、単位はｇである。
【０１５８】
着霜量比率（対無処理）は、比較例２の無処理の表面で発生した着霜量ｍｆを１００％とした場合の、実施例２〜７において評価を行ったそれぞれの着霜量ｍｆの比率であり、着霜量比率の値が小さいほど液滴を離脱させることで着霜を抑制できたことを表している。
【０１５９】
なお、各値の大きさの単位は、ｎｍである。
【０１６０】
【表１】
2018173265.tif 000003
【０１６１】
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【０１６２】
２      ：室外ユニット
１０      ：冷媒回路
２０      ：室外ユニット制御部
２１      ：圧縮機
２３      ：室外熱交換器
２４      ：室外膨張弁
２５      ：室外ファン
４１      ：伝熱管
４２      ：Ｕ字管
４３      ：フィン
５０      ：室内ユニット
５１      ：室内膨張弁
５２      ：室内熱交換器
５３      ：室内ファン
５７      ：室内ユニット制御部
６１      ：凸部
６２      ：基板
７０      ：コントローラ（制御部）
１００    ：空気調和装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６３】
【特許文献１】特開２０１３−１２００４７号公報
【図１】
2018173265.tif 000004
【図２】
2018173265.tif 000005
【図３】
2018173265.tif 000006
【図４】
2018173265.tif 000007
【図５】
2018173265.tif 000008
【図６】
2018173265.tif 000009
【図７】
2018173265.tif 000010
【図８】
2018173265.tif 000011
【図９】
2018173265.tif 000012
【図１０】
2018173265.tif 000013
【図１１】
2018173265.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月10日(2018.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器（２３）であって、
前記撥水性塗膜が設けられている表面は、複数の凸部を含む表面構造を有しており、
前記表面構造は、所定の凍結条件下であっても過冷却状態を維持可能な液滴径である凝縮水滴同士が合体することによるエネルギによって合体後の凝縮水滴を離脱させることが可能であり、
前記凸部は、前記凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が前記突出方向において少なくともひとつの極小値を含む形状を有している、
熱交換器（２３）。
【請求項２】
表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器（２３）であって、
前記撥水性塗膜が設けられている表面は、
Ｌ：凸部の平均ピッチ、
ｄ：凸部の平均径、
ｒｗ（全体）：表面全体の平均面積拡大率、
ｒｗ（凸部）：表面凸部の平均面積拡大率、
θｗ：撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角、
とした場合に、
ｒｗ（全体）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜
ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜
０．１＜ｄ／Ｌ＜０．８
Ｌ＜３．０μｍ
９０°＜θｗ＜１２０°
の全ての関係を満たす表面構造を有している、
熱交換器（２３）。
【請求項３】
前記凸部は、前記凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が、前記突出方向において異なっている部分を有している、
請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記凸部は、前記凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が前記突出方向において少なくともひとつの極小値を含む形状を有している、
請求項２または３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
複数の伝熱フィンと、
複数の前記伝熱フィンに固定され、内部を冷媒が流れる伝熱管と、
を備えており、
前記表面構造が、前記伝熱フィンの表面において設けられている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器（２３）および圧縮機（２１）を有する冷媒回路（１０）と、
前記熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる通常運転と、前記熱交換器に付着した霜を融解させるためのデフロスト運転と、を前記冷媒回路において実行させる制御部（７０）と、
を備え、
前記制御部は、前記通常運転中に所定の着霜条件を満たした場合に前記デフロスト運転に切り換える、
空気調和装置（１００）。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器（２３）と、
前記熱交換器に空気流れを供給する送風ファン（２５）と、
を備え、
前記送風ファンから前記熱交換器へ供給される前記空気は、水平方向に送られる、
空気調和装置（１００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換器および空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気調和装置において冷媒の蒸発器として用いられる熱交換器が知られている。
【０００３】
この熱交換器が、温度や湿度が特定の条件を満たす環境下で用いられた場合には、表面において霜が付着し、当該霜が成長することにより熱交換器の通風抵抗が増大してしまうことがある。
【０００４】
このように熱交換器の通風抵抗が増大すると、熱交換器における熱交換効率が低下してしまう。このため、霜の付着量が増大した場合には、当該霜を融解させるための運転（デフロスト運転）等を行うことで、熱交換器における通風抵抗を低減させることができる。
【０００５】
しかし、当該霜を融解させるためのデフロスト運転が頻繁に行われてしまうと、熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させて熱負荷の処理を行うという本来の運転が阻害されてしまう。
【０００６】
これに対して、例えば、特許文献１（特開２０１３−１２００４７号公報）の記載によれば、撥水性の皮膜が形成された熱交換器に対して送風ファンから供給される空気の送風方向を下方に向けることで、凝縮水の自重が作用する方向と送風方向を同じ方向として、凝縮水を飛散または落下させやすくし、熱交換器での着霜量を低減させることが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の方法では、撥水性の皮膜を設けることや送風方向を特定することによる着霜量の低減化が検討されているに過ぎず、着霜量を低減するための熱交換器の表面構造については、なんら検討されていない。
【０００８】
本開示は上述した点に鑑みてなされたものであり、本開示は、着霜環境下で用いられる場合であっても、凝縮水を飛散させることで着霜を抑制することが可能な表面構造を有する熱交換器および空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本件では、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、撥水性を備えた表面構造において特定の条件を満たす表面構造を採用することで、凝縮水を飛散させて着霜を抑制できることを見出し、本開示内容を完成させた。
【００１０】
第１の観点に係る熱交換器は、表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器であって、撥水性塗膜が設けられている表面は、複数の凸部を含む表面構造を有している。当該表面構造は、凝縮水滴同士が合体することによるエネルギによって合体後の凝縮水滴を撥水性塗膜の表面から離脱させることを可能とする構造である。この凝縮水滴の水滴径は、所定の凍結条件下であっても過冷却状態を維持可能な液滴径である。凸部は、凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が突出方向において少なくともひとつの極小値を含む形状を有している。
【００１１】
ここで、凸部は、凸部の突出方向側から見た場合に、円形であってもよいし、矩形であってもよい。
【００１２】
ここで、所定の凍結条件としては、特に限定されないが、凝縮水の周囲の雰囲気温度が、水の融点である０℃以下の温度となっていることとしてもよいし、更に低い−１℃以下としてもよいし、−３℃以下としてもよいし、−５℃以下としてもよい。
【００１３】
なお、上記表面構造は、撥水性塗膜が設けられている表面の一部のみに設けられていてもよいし全体において設けられていてもよく、一部に上記表面構造を有している場合には当該一部において効果が得られ、全体に上記表面構造を有している場合には全体において効果が得られる。
【００１４】
この熱交換器では、撥水性塗膜が設けられることで、凝縮水等が保持されにくく、飛散させやすくすることが可能になっている。
【００１５】
そして、撥水性塗膜の表面では、所定の凍結条件下のような低温環境下であっても、撥水性塗膜の表面に存在する凝縮水の水滴径が過冷却状態を維持することができる程度に小さい液滴径である状態では、凍結して氷になることが抑制されるため、液体の状態で維持されやすい。
【００１６】
また、上記撥水性塗膜の表面では、このような過冷却状態の微小な液滴径の凝縮水滴同士が合体した場合において、合体により生じるエネルギが撥水性塗膜の表面から離脱できる程十分に生じなかったとしても、その場合には、依然として、合体後の凝縮水は微小な液滴径であることとなり、過冷却状態を維持しやすく、凍結して氷になることが抑制されるものであり、液体の状態で維持されやすい。
【００１７】
また、上記撥水性塗膜の表面構造によれば、このような過冷却状態の微小な液滴径の凝縮水滴同士が合体した場合において、合体により生じるエネルギが撥水性塗膜の表面から離脱できる程十分に生じた場合には、仮に、過冷却状態を維持することが困難な程の大きな水滴径になったとしても、合体した液体である凝縮水滴は、当該合体により生じたエネルギによって撥水性塗膜の表面から離脱させることが可能になる。
【００１８】
以上のようにして、撥水性塗膜の表面では、霜成長の起点となる氷核の発生を抑制させ、凝縮水が熱交換器表面で凍結する前に飛散させることが可能であるため、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大を抑制することが可能になる。
【００１９】
なお、この熱交換器は、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大をより抑制することが可能になる。
【００２０】
第２の観点に係る熱交換器は、表面に撥水性塗膜が設けられた部分を有する熱交換器である。撥水性塗膜が設けられている表面は、
Ｌ：凸部の平均ピッチ、
ｄ：凸部の平均径、
ｒｗ（全体）：表面全体の平均面積拡大率、
ｒｗ（凸部）：表面凸部の平均面積拡大率、
θｗ：撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角、
とした場合に、
ｒｗ（全体）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜
ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜
０．１＜ｄ／Ｌ＜０．８
Ｌ＜３．０μｍ
９０°＜θｗ＜１２０°
の全ての関係を満たす表面構造を有している。
【００２１】
なお、上記表面構造は、撥水性塗膜が設けられている表面の一部のみに設けられていてもよいし全体において設けられていてもよく、一部に上記表面構造を有している場合には当該一部において効果が得られ、全体に上記表面構造を有している場合には全体において効果が得られる。
【００２２】
この熱交換器は、撥水性塗膜が設けられることで、凝縮水等が保持されにくく、飛散させやすくすることが可能になっている。しかも、撥水性塗膜が形成されている箇所において当該表面構造が採用されているため、凝縮水が熱交換器表面で凍結する前に飛散させることが可能になる。このため、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大を抑制することが可能になる。
【００２３】
第３観点に係る熱交換器は、第１観点または第２観点に係る熱交換器であって、凸部は、凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が、突出方向において異なっている部分を有している。
【００２４】
ここでは、凸部は、凸部の突出方向に対して垂直な面での断面の面積が、突出方向において凸部の先端に向かうほど小さくなっている形状のものであってもよいし、凸部の突出方向に垂直な面での断面の面積が、突出方向において凸部の先端に向かうほど大きくなっている形状のものであってもよいし、凸部の突出方向に対して垂直な面での断面の面積が、突出方向において凸部の先端に向かうほど小さくなった後に大きくなっているキノコ型等のくびれ形状のものであってもよい。
【００２５】
また、凸部は、凸部の突出方向側から見た場合に、円形であってもよいし、矩形であってもよい。
【００２６】
この熱交換器では、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大をより抑制することが可能になる。
【００２７】
第４観点に係る熱交換器は、第２観点または第３観点に係る熱交換器であって、凸部は、凸部が突出している突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が突出方向において少なくともひとつの極小値を含む形状を有している。
【００２８】
ここで、凸部は、凸部の突出方向側から見た場合に、円形であってもよいし、矩形であってもよい。
【００２９】
この熱交換器は、熱交換器への着霜による通風抵抗の増大をより抑制することが可能になる。
【００３０】
第５観点に係る熱交換器は、第１観点から第４観点のいずれかに係る熱交換器であって、複数の伝熱フィンと、伝熱管と、を備えている。伝熱管は、複数の伝熱フィンに固定され、内部を冷媒が流れる。表面構造は、伝熱フィンの表面において設けられている。
【００３１】
この熱交換器は、特定の表面構造を伝熱フィンの表面に設けたため、当該特定の表面構造を実現するための加工を容易なものとすることができる。
【００３２】
第６観点に係る空気調和装置は、冷媒回路と、制御部と、を備えている。冷媒回路は、第１観点から第５観点のいずれかに係る熱交換器と、圧縮機を有している。制御部は、熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる通常運転と、熱交換器に付着した霜を融解させるためのデフロスト運転と、を冷媒回路において実行させる。
【００３３】
この空気調和装置は、熱交換器において特定の表面構造が採用されているため、凝縮水の付着を抑制できるため、霜の付着も抑制できる。これにより、デフロスト運転が行われる頻度を抑えて、通常運転を長く実行することが可能になる。
【００３４】
第７観点に係る空気調和装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係る熱交換器と、送風ファンと、を備えている。送風ファンは、熱交換器に空気流れを供給する。送風ファンから熱交換器へ供給される空気は、水平方向に送られる。
【００３５】
この空気調和装置は、水平方向（凝縮水の自重方向ではない方向）に空気流れを供給する場合であっても、熱交換器の特定の表面構造において凝縮水を飛散させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】空気調和装置の冷媒回路を含む概略構成図である。
【図２】空気調和装置の概略ブロック構成図である。
【図３】室外ユニットの外観斜視図である。
【図４】室外ユニットの上面視配置構成図である。
【図５】室外熱交換器の正面概略図である。
【図６】フィンの主面の法線方向視の概略外観図である。
【図７】凸部が円錐台の形状である場合のフィンの表面近傍における概略断面図である。
【図８】凸部がくびれ形状である場合のフィンの表面近傍における概略断面図である。
【図９】フィンの板厚方向視における概略図である。
【図１０】液滴がジャンプする現象のメカニズムを説明する図である。
【図１１】フィンの製造例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る熱交換器である室外熱交換器２３および空気調和装置である空気調和装置１００について説明する。なお、以下の実施形態は、具体例であって、本開示の技術的範囲を限定するものではなく、開示内容の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００３８】
（１）空気調和装置１００
図１は、一実施形態に係る空気調和装置１００の概略構成図である。空気調和装置１００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことで、対象空間の空気を調和させる装置である。
【００３９】
空気調和装置１００は、主として、室外ユニット２と、室内ユニット５０と、室外ユニット２と室内ユニット５０を接続する液冷媒連絡管６およびガス冷媒連絡管７と、入力装置および出力装置としての複数のリモコン５０ａと、空気調和装置１００の動作を制御するコントローラ７０と、を有している。
【００４０】
空気調和装置１００では、冷媒回路１０内に封入された冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。本実施形態では、冷媒回路１０には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒としてＲ３２が充填されている。
【００４１】
（１−１）室外ユニット２
室外ユニット２は、液冷媒連絡管６およびガス冷媒連絡管７を介して室内ユニット５０と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室外ユニット２は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、室外ファン２５と、液側閉鎖弁２９と、ガス側閉鎖弁３０と、室外ケーシング２ａと、を有している。
【００４２】
また、室外ユニット２は、冷媒回路１０を構成する配管である吐出管３１、吸入管３４、室外ガス側配管３３、室外液側配管３２を有している。吐出管３１は、圧縮機２１の吐出側と四路切換弁２２の第１接続ポートとを接続している。吸入管３４は、圧縮機２１の吸入側と四路切換弁２２の第２続ポートとを接続している。室外ガス側配管３３は、四路切換弁２２の第３ポートとガス側閉鎖弁３０とを接続している。室外液側配管３２は、四路切換弁２２の第４ポートから室外熱交換器２３および室外膨張弁２４を介して液側閉鎖弁２９まで伸びている。
【００４３】
圧縮機２１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。ここでは、圧縮機２１として、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示省略）が圧縮機モータＭ２１によって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用されている。圧縮機モータＭ２１は、容量を変化させるためのものであり、インバータにより運転周波数の制御が可能である。
【００４４】
四路切換弁２２は、接続状態を切り換えることで、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側とガス側閉鎖弁３０とを接続する冷房運転接続状態（およびデフロスト運転状態）と、圧縮機２１の吐出側とガス側閉鎖弁３０とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３とを接続する暖房運転接続状態と、を切り換えることができる。
【００４５】
室外熱交換器２３は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。
【００４６】
室外ファン２５は、室外ユニット２内に室外の空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための空気流れを生じさせる。室外ファン２５は、室外ファンモータＭ２５によって回転駆動される。
【００４７】
室外膨張弁２４は、弁開度制御が可能な電動膨張弁であり、室外液側配管３２の途中の室外熱交換器２３と液側閉鎖弁２９との間に設けられている。
【００４８】
液側閉鎖弁２９は、室外液側配管３２と液冷媒連絡管６との接続部分に配置された手動弁である。
【００４９】
ガス側閉鎖弁３０は、室外ガス側配管３３とガス冷媒連絡管７との接続部分に配置された手動弁である。
【００５０】
室外ユニット２には、各種センサが配置されている。
【００５１】
具体的には、室外ユニット２の圧縮機２１周辺には、圧縮機２１の吸入側における冷媒の温度である吸入温度センサ３５と、圧縮機２１の吸入側における冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３６と、圧縮機２１の吐出側における冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３７と、が配置されている。
【００５２】
また、室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３を流れる冷媒の温度を検出する室外熱交温度センサ３８が設けられている。
【００５３】
さらに、室外熱交換器２３又は室外ファン２５の周辺には、室外ユニット２内に吸入される室外の空気の温度を検出する外気温度センサ３９が配置されている。
【００５４】
室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外ユニット制御部２０を有している。室外ユニット制御部２０は、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。室外ユニット制御部２０は、各室内ユニット５０の室内ユニット制御部５７と通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。また、室外ユニット制御部２０は、吸入温度センサ３５、吸入圧力センサ３６、吐出圧力センサ３７、室外熱交温度センサ３８、外気温度センサ３９とそれぞれ電気的に接続されており、各センサからの信号を受信する。
【００５５】
なお、以上の室外ユニット２を構成する各要素は、図３に示す外観斜視図、図４に示す上面視配置構成図に示すように、室外ケーシング２ａ内に収容されている。室外ケーシング２ａは、仕切板２ｃによって送風機室Ｓ１と機械室Ｓ２に区画されている。室外熱交換器２３は、その主面が、送風機室Ｓ１において、室外ケーシング２ａの背面および機械室Ｓ２とは反対側の側面において広がるようにして、鉛直方向に立設された姿勢で設けられている。室外ファン２５は、回転軸方向を前後方向とするプロペラファンであり、送風機室Ｓ１のうち室外ケーシング２ａの背面および機械室Ｓ２とは反対側の側面から内部に向けて略水平方向に空気を取りこみ、室外ケーシング２ａの送風機室Ｓ１における正面に設けられたファングリル２ｂを介して正面に向けて略水平方向に吹き出す空気流れを形成させる（図４の二点鎖線の矢印参照）。以上の構成により、室外ファン２５によって形成される空気流れは、室外熱交換器２３の主面に対して直交するように通過することになる。
【００５６】
（１−２）室内ユニット５０
室内ユニット５０は、対象空間である室内の壁面や天井等に設置されている。室内ユニット５０は、液冷媒連絡管６およびガス冷媒連絡管７を介して室外ユニット２と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
【００５７】
室内ユニット５０は、室内膨張弁５１と、室内熱交換器５２と、室内ファン５３と、を有している。
【００５８】
また、室内ユニット５０は、室内熱交換器５２の液側端と液冷媒連絡管６とを接続する室内液冷媒管５８と、室内熱交換器５２のガス側端とガス冷媒連絡管７とを接続する室内ガス冷媒管５９と、を有している。
【００５９】
室内膨張弁５１は、弁開度制御が可能な電動膨張弁であり、室内液冷媒管５８の途中に設けられている。
【００６０】
室内熱交換器５２は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。
【００６１】
室内ファン５３は、室内ユニット５０内に室内の空気を吸入して、室内熱交換器５２において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための空気流れを生じさせる。室内ファン５３は、室内ファンモータＭ５３によって回転駆動される。
【００６２】
室内ユニット５０には、各種センサが配置されている。
【００６３】
具体的には、室内ユニット５０の内部には、室内ユニット５０が設置されている空間における空気温度を検出する室内空気温度センサ５４と、室内熱交換器５２を流れる冷媒の温度を検出する室内熱交温度センサ５５と、が配置されている。
【００６４】
また、室内ユニット５０は、室内ユニット５０を構成する各部の動作を制御する室内ユニット制御部５７を有している。室内ユニット制御部５７は、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。室内ユニット制御部５７は、室外ユニット制御部２０と通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。
【００６５】
室内ユニット制御部５７は、室内空気温度センサ５４、室内熱交温度センサ５５がそれぞれ電気的に接続されており、各センサからの信号を受信する。
【００６６】
（１−３）リモコン５０ａ
リモコン５０ａは、室内ユニット５０のユーザが空気調和装置１００の運転状態を切り換えるための各種指示を入力するための入力装置である。また、リモコン５０ａは、空気調和装置１００の運転状態や所定の報知を行うための出力装置としても機能する。リモコン５０ａは、室内ユニット制御部５７と通信線を介して接続されており、相互に信号の送受信を行っている。
【００６７】
（２）コントローラ７０の詳細
空気調和装置１００では、室外ユニット制御部２０と室内ユニット制御部５７が通信線を介して接続されることで、空気調和装置１００の動作を制御するコントローラ７０が構成されている。
【００６８】
図２は、コントローラ７０の概略構成と、コントローラ７０に接続される各部と、を模式的に示したブロック図である。
【００６９】
コントローラ７０は、複数の制御モードを有し、制御モードに応じて空気調和装置１００の運転を制御する。例えば、コントローラ７０は、制御モードとして、冷房運転モードと、暖房運転モードと、デフロスト運転モードと、を有している。
【００７０】
コントローラ７０は、室外ユニット２に含まれる各アクチュエータ（具体的には、圧縮機２１（圧縮機モータＭ２１）、室外膨張弁２４、および室外ファン２５（室外ファンモータＭ２５））と、各種センサ（吸入温度センサ３５、吸入圧力センサ３６、吐出圧力センサ３７、室外熱交温度センサ３８、および外気温度センサ３９等）と、電気的に接続されている。また、コントローラ７０は、室内ユニット５０に含まれるアクチュエータ（具体的には、室内ファン５３（室内ファンモータＭ５３）、室内膨張弁５１）と電気的に接続されている。また、コントローラ７０は、室内空気温度センサ５４、室内熱交温度センサ５５と、リモコン５０ａと、電気的に接続されている。
【００７１】
コントローラ７０は、主として、記憶部７１と、通信部７２と、モード制御部７３と、アクチュエータ制御部７４と、出力制御部７５と、を有している。なお、コントローラ７０内におけるこれらの各部は、室外ユニット制御部２０および／又は室内ユニット制御部５７に含まれる各部が一体的に機能することによって実現されている。
【００７２】
（２−１）記憶部７１
記憶部７１は、例えば、ROM、RAM、およびフラッシュメモリ等で構成されており、揮発性の記憶領域と不揮発性の記憶領域を含む。記憶部７１には、コントローラ７０の各部における処理を定義した制御プログラムが格納されている。また、記憶部７１は、コントローラ７０の各部によって、所定の情報（例えば、各センサの検出値、リモコン５０ａに入力されたコマンド等）を、所定の記憶領域に適宜格納される。
【００７３】
（２−２）通信部７２
通信部７２は、コントローラ７０に接続される各機器と、信号の送受信を行うための通信インターフェースとしての役割を果たす機能部である。通信部７２は、アクチュエータ制御部７４からの依頼を受けて、指定されたアクチュエータに所定の信号を送信する。また、通信部７２は、各種センサ３５〜３９、５４、５５、リモコン５０ａから出力された信号を受けて、記憶部７１の所定の記憶領域に格納する。
【００７４】
（２−３）モード制御部７３
モード制御部７３は、制御モードの切り換え等を行う機能部である。モード制御部７３は、リモコン５０ａからの入力や運転状況に応じて、冷房運転モードと暖房運転モードとデフロスト運転モードとを切り換えて実行する。
【００７５】
（２−４）アクチュエータ制御部７４
アクチュエータ制御部７４は、制御プログラムに沿って、状況に応じて、空気調和装置１００に含まれる各アクチュエータ（例えば圧縮機２１等）の動作を制御する。
【００７６】
例えば、アクチュエータ制御部７４は、設定温度や各種センサの検出値等に応じて、圧縮機２１の回転数、室外ファン２５、室内ファン５３の回転数、室外膨張弁２４の弁開度、室内膨張弁５１の弁開度等をリアルタイムに制御する。
【００７７】
（２−５）出力制御部７５
出力制御部７５は、表示装置としてのリモコン５０ａの動作を制御する機能部である。
【００７８】
出力制御部７５は、運転状態や状況に係る情報をユーザに対して表示すべく、リモコン５０ａに所定の情報を出力させる。
【００７９】
（３）各種運転モード
以下では、冷房運転モード、暖房運転モード、デフロスト運転モード時の冷媒流れを説明する。
【００８０】
（３−１）冷房運転モード
空気調和装置１００では、冷房運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側とガス側閉鎖弁３０とを接続する冷房運転接続状態とし、冷媒回路１０に充填されている冷媒を、主として、圧縮機２１、室外熱交換器２３、室外膨張弁２４、室内膨張弁５１、室内熱交換器５２の順に循環させる。
【００８１】
より具体的には、冷房運転モードが開始されると、冷媒回路１０内において、冷媒が圧縮機２１に吸入されて圧縮された後に吐出される。
【００８２】
圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、吐出管３１、四路切換弁２２を経て、室外熱交換器２３のガス側端に流入する。
【００８３】
室外熱交換器２３のガス側端に流入したガス冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって供給される室外側空気と熱交換を行って放熱して凝縮し、液冷媒となって室外熱交換器２３の液側端から流出する。
【００８４】
室外熱交換器２３の液側端から流出した液冷媒は、室外液側配管３２、室外膨張弁２４、液側閉鎖弁２９、および液冷媒連絡管６を経て、室内ユニット５０に流入する。なお、冷房運転モードでは、室外膨張弁２４は全開状態となるように制御されている。
【００８５】
室内ユニット５０に流入した冷媒は、室内液冷媒管５８の一部を経て、室内膨張弁５１に流入する。室内膨張弁５１に流入した冷媒は、室内膨張弁５１によって冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧された後、室内熱交換器５２の液側端に流入する。なお、室内膨張弁５１の弁開度は、冷房運転モードでは、圧縮機２１の吸入冷媒の過熱度が所定の過熱度となるように制御される。ここで、圧縮機２１の吸入冷媒の過熱度は、吸入温度センサ３５による検出温度と吸入圧力センサ３６による検出圧力とを用いてコントローラ７０に算出される。室内熱交換器５２の液側端に流入した冷媒は、室内熱交換器５２において、室内ファン５３によって供給される室内空気と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒となって室内熱交換器５２のガス側端から流出する。室内熱交換器５２のガス側端から流出したガス冷媒は、室内ガス冷媒管５９を介して、ガス冷媒連絡管７に流れていく。
【００８６】
このようにして、ガス冷媒連絡管７を流れる冷媒は、ガス側閉鎖弁３０、室外ガス側配管３３、四路切換弁２２、および吸入管３４を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００８７】
（３−２）暖房運転モード
空気調和装置１００では、暖房運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を圧縮機２１の吐出側とガス側閉鎖弁３０とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３とを接続する暖房運転接続状態とし、冷媒回路１０に充填されている冷媒を、主として、圧縮機２１、室内熱交換器５２、室内膨張弁５１、室外膨張弁２４、室外熱交換器２３の順に循環させる。
【００８８】
より具体的には、暖房運転モードが開始されると、冷媒回路１０内において、冷媒が圧縮機２１に吸入されて圧縮された後に吐出される。
【００８９】
圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、吐出管３１、四路切換弁２２、室外ガス側配管３３、ガス冷媒連絡管７を流れた後、室内ガス冷媒管５９を介して室内ユニット５０に流入する。
【００９０】
室内ユニット５０に流入した冷媒は、室内ガス冷媒管５９を経て、室内熱交換器５２のガス側端に流入する。室内熱交換器５２のガス側端に流入した冷媒は、室内熱交換器５２において、室内ファン５３によって供給される室内空気と熱交換を行って放熱して凝縮し、液冷媒となって室内熱交換器５２の液側端から流出する。室内熱交換器５２の液側端から流出した冷媒は、室内液冷媒管５８、室内膨張弁５１を介して、液冷媒連絡管６に流れていく。なお、室内膨張弁５１の弁開度は、暖房運転モードでは全開状態となるように制御される。
【００９１】
このようにして、液冷媒連絡管６を流れる冷媒は、液側閉鎖弁２９、室外液側配管３２を介して、室外膨張弁２４に流入する。
【００９２】
室外膨張弁２４に流入した冷媒は、冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧された後、室外熱交換器２３の液側端に流入する。なお、室外膨張弁２４の弁開度は、暖房運転モードでは、圧縮機２１の吸入冷媒の過熱度が所定の過熱度となるように制御される。
【００９３】
室外熱交換器２３の液側端から流入した冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒となって室外熱交換器２３のガス側端から流出する。
【００９４】
室外熱交換器２３のガス側端から流出した冷媒は、四路切換弁２２、および吸入管３４を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００９５】
（３−３）デフロスト運転モード
以上のように暖房運転モードが実行されている場合において、所定の着霜条件を満たした場合には、暖房運転モードを一時的に中断し、室外熱交換器２３に付着した霜を融解させるためのデフロスト運転モードが行われる。
【００９６】
なお、所定の着霜条件としては、特に限定されないが、例えば、外気温度センサ３９の検出温度と室外熱交温度センサの検出温度とが所定の温度条件を満たしている状態が所定時間以上継続して続いていること、とすることができる。
【００９７】
デフロスト運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を冷房運転時の接続状態と同様とし、室内ファン５３の駆動を停止させた状態で、圧縮機２１を駆動させる。デフロスト運転モードを開始した後、所定のデフロスト終了条件を満たした場合（例えば、デフロスト運転モードを開始してから所定時間が経過した場合等）には、四路切換弁２２の接続状態を再び暖房運転時の接続状態に戻して、暖房運転モードを再開させる。
【００９８】
（４）室外熱交換器２３の構造
室外熱交換器２３は、図５の室外熱交換器２３の正面概略図に示すように、水平方向に伸びる複数の伝熱管４１と、伝熱管４１の端部同士を接続する複数のＵ字管４２と、上下および空気流れ方向に広がった複数のフィン４３と、を有している。
【００９９】
伝熱管４１は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等により構成されており、図６のフィン４３の主面の法線方向視の概略外観図に示すように、フィン４３に設けられている挿入口４３ａに貫通するようにして、フィン４３が固定されて用いられる。なお、伝熱管４１の端部には、内部を流れる冷媒を折り返して流すために、Ｕ字管４２が接続されている。
【０１００】
（５）フィン４３の構造
フィン４３は、図７の凸部６１が円錐台の形状である場合のフィン４３の表面近傍における概略断面図、図８の凸部６１がくびれ形状である場合のフィン４３の表面近傍における概略断面図、および、図９のフィン４３の板厚方向視における概略図に示すように、基板６２と、基板６２の表面に設けられた凸部６１と、を有している。なお、凸部６１も基板６２も、いずれも表層において撥水性塗膜を有している。
【０１０１】
（５−１）基板６２
基板６２は、板状部材であり、７０μｍ以上２００μｍ以下であり、９０μｍ以上１１０μｍ以下であることが好ましい。また、基板６２に用いられる材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、シリコン等が挙げられる。なお、基板６２のうち、凸部６１が形成されていない箇所の表面は、撥水性塗膜によって構成されている。
【０１０２】
（５−２）凸部６１
凸部６１は、基板６２の両表面に形成されている。凸部６１は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、シリコン等が撥水性塗膜によって覆われた構造とすることができる。
【０１０３】
凸部６１は、Ｌを凸部の平均ピッチとした場合に、平均ピッチＬ＜３．０μｍを満たすように設けられている。なお、水滴を表面からジャンプさせやすくする観点から、平均ピッチＬ＜１．８μｍを満たすことがより好ましく、Ｌ＜０．３μｍを満たすことがさらに好ましい。なお、特に限定されるものではないが、平均ピッチＬの下限は、例えば０．０１μｍとしてもよい。また、１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に、各凸部の間のピッチについて、複数のピッチのうちの８０％以上が上記ピッチＬの条件を満たしていることが好ましく、９０％以上が上記ピッチＬの条件を満たしていることがより好ましい。
【０１０４】
ここで、「平均ピッチ」は、フィン４３の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜を満たしている各凸部６１（これより小さな突起は除外する）の高さ方向における中心高さ位置での切断面の中心間の距離の平均値をいう（ｒｗ（凸部）については後述する）。
【０１０５】
なお、観察視野を１０μｍ×１０μｍとするのは、自発的なジャンプが観察される液滴径が１２０μｍ程度であり、当該１２０μｍの液滴が接触角１７５°で固体表面上に存在している際、固体と液滴が接触する範囲が直径１０μｍとなることに由来する。
【０１０６】
凸部６１は、ｄを凸部６１の平均径とした場合の「平均径ｄ／平均ピッチＬ」の値が、０．１＜ｄ／Ｌ＜０．８を満たすように設けられている。
【０１０７】
ここで、ｄ／Ｌが０．１以下の場合には、フィン４３の表面に設けられる凸部６１の密度が低く、凸部６１同士の間に水滴が入ってしまいがちになり、凸部６１同士の間の下方に気泡を含ませることができず、凸部６１同士の間の底部分（基板６２の表面）まで水滴が入り込んでしまい、液滴の付着力が増大してしまう。なお、水滴が凸部６１の間の凹部の底面（基板６２）に接することで水滴とフィン４３との接触面積が増大すると液滴がジャンプする際に固体表面から受ける拘束力が増大してしまうため、当該拘束力を小さく抑える観点から、０．１６＜ｄ／Ｌを満たすことがより好ましく、０．２０＜ｄ／Ｌを満たすことがさらに好ましい。
【０１０８】
また、ｄ／Ｌが０．８以上の場合には、凸部６１同士の間の下方に気泡を確保することは可能になるものの、凸部６１同士の間隔が狭く、水滴が保持される箇所の間隔が狭くなるため、水滴に毛管力が作用してしまい、水滴がフィン４３に強く保持されてしまう。なお、水滴と凸部６１の先端部分との接触面積が増大することで水滴とフィン４３との接触面積が増大すると液滴がジャンプする際に固体表面から受ける拘束力が増大してしまうため、当該拘束力を小さく抑える観点から、ｄ／Ｌ＜０．５を満たすことがより好ましく、ｄ／Ｌ＜０．３６を満たすことがさらに好ましい。
【０１０９】
ここで、「凸部の平均径ｄ」は、突出方向に垂直な面での切断面の面積が突出方向において極小値を持つような形状以外の形状については、フィン４３の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜を満たしている各凸部６１（これより小さな突起は除外する）の高さ方向における中心高さ位置での切断面の輪郭長さに相当する円周長さを有する円の直径の平均値をいう（ｒｗ（凸部）については後述する）。なお、凸部が、突出方向に垂直な面での切断面の面積が突出方向において極小値を持つような形状（例えば、くびれ形状）である場合には、「凸部の平均径ｄ」は、フィン４３の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜を満たしている各凸部６１（これより小さな突起は除外する）を対象としつつ、各凸部６１の体積を各凸部の突出高さで除して得られる面積に相当する面積を有する円の直径について、各凸部６１の値を平均したものをいう。
【０１１０】
凸部６１の形状は、特に限定されず、例えば、図７に示すような円錐台（円錐を底面に平行な平面で切断して小さい円錐の部分を除いた形状）、角錐台等の錐台（Frustum）、円錐、角錐、四角錐等の錐体（conic solid）、円柱、角柱、四角柱等の柱体（合同な二つの平面を底面および天面として持つ筒状体）、図８に示すようなくびれ形状（例えば、円柱の側面の一部が取り除かれた形状、角柱の側面の一部が取り除かれた形状、円錐台の側面の一部が取り除かれた形状等のように、凸部６１の突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が突出方向において極小値を持つ形状）、が挙げられる。なかでも、水滴を表面からジャンプさせやすくする観点から、凸部６１の形状は、凸部６１の突出方向に対して垂直な面での切断面の面積が突出方向において一様である形状よりも、突出方向において変化している形状であることが好ましく、突出方向の先端に向かうにつれて切断面の面積が小さくなっている形状であることがより好ましく、突出方向において少なくとも１つの極小値を有している形状であることがさらに好ましく、キノコ型であることが特に好ましい。
【０１１１】
なお、凸部６１が錐台や錐体である場合における基板６２表面に対する傾斜角度である凸部勾配θｇ（図７参照）は、６０°以上であることが好ましい。凸部勾配θｇが６０°未満である場合には、水滴にとってはフィン４３の表面の凹凸構造が無く平坦な表面であるかのように扱われてしまう傾向がある。なお、凸部勾配θｇの上限は特に限定されないが、製造容易性の観点から９０°以下であることが好ましい。当該凸部勾配θｇは、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：以下、ＡＦＭと略する。）日立ハイテクサイエンス社製AFM5200Sにおいて、観察視野１０μｍ×１０μｍ、測定点数２５６×２５６とした測定結果（ＡＦＭによる測定について以下同様。）から凸部６１の形状の座標を把握し、凸部６１の傾斜部分の主面と基板６２の平面とが交差して得られる角度として把握することができる。より具体的には、ＡＦＭの測定結果から表面形状の座標を特定した場合に、断面プロファイルから把握することができる。
【０１１２】
なお、凸部６１が、くびれ形状のように、突出方向に垂直な面での切断面の面積が突出方向において極小値を持つような形状である場合には（図８参照）は、当該極小値は、突出方向における中心よりも先端側に位置していてよく、突出方向における先端から３０％以内の位置に位置していることが好ましい。また、凸部６１の突出方向に垂直な面での切断面の面積のうち、最も大きな面積部分と極小値を有する箇所の面積との比率（大きな面積／小さな面積）の値は、１．５以上４．０以下であることが好ましく、２．０以上、３．０以下であることがより好ましい。なお、凸部６１の突出方向に垂直な面での断面積は、例えば、ＡＦＭによる測定結果から凸部６１の形状の座標を把握し、その断面プロファイルから特定することができる。
【０１１３】
凸部６１の平均高さｈは、特に限定されないが、水滴が凹部（基板６２）に付着することによる水滴とフィン４３との接触面積の増大を抑制する観点から、０．５μｍ以上であることが好ましく、０．７μｍ以上であることがより好ましく、１．０μｍ以上であることがより好ましい。また、凸部６１の平均高さｈの上限は、特に限定されないが、例えば、８．０μｍであり、７．０μｍであることが好ましい。
【０１１４】
（５−３）撥水性塗膜
撥水性塗膜は、凸部６１および基板６２の表層部分を構成しており、非常に膜厚が薄いため、凸部６１によるフィン４３の表面構造に影響を与えない。
【０１１５】
具体的には、凸部６１および基板６２の表層を構成する撥水性塗膜の膜厚は、例えば、０．３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であり、１ｎｍ以上１７ｎｍ以下であることが好ましい。このような撥水性塗膜は、例えば、撥水剤の単分子膜として構成することができる。
【０１１６】
撥水性塗膜の形成方法としては、例えば、凸部６１や基板６２と撥水性塗料の分子との結合力が、撥水性塗料の分子間の結合力よりも大きく、凸部６１および基板６２に対して撥水性塗料を塗布した後に、撥水性塗料の分子間の結合のみを切断させるような処理を行って余分な塗料を排除する方法によって形成することが挙げられる。
【０１１７】
撥水性塗膜の平滑平面上での水Ｗの接触角θｗは、９０°＜θｗ＜１２０°である。これにより、水滴とフィン４３との接触面積を小さく抑えることが可能になる。なお、水滴とフィン４３との接触面積を十分に小さく抑える観点からは、１１４°＜θｗ＜１２０°であることがより好ましい。
【０１１８】
以上の撥水性塗膜は、特に限定されないが、フッ素、シリコーン、炭化水素の少なくともいずれかを含有している有機単分子膜であることが好ましく、なかでも、フッ素を含有している有機単分子膜であることがより好ましい。フッ素を含有している単分子膜としては、従来公知の化合物の中から選択できるが、例えば、種々のフルオロアルキル基、またはパーフルオロポリエーテル基を有するシランカップリング剤を用いることができる。なお、フッ素を含有している単分子膜を形成させるための製品としては、例えば、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン（東京化成工業（株）製）、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業（株）製）などが挙げられる。
【０１１９】
（５−４）フィン４３の表面積について
フィン４３は、上述のように表面が撥水性塗膜で構成された凸部６１と基板６２を有しているが、当該表面全体は、フィン４３の投影面積（凸部６１が形成されていない平滑平面における表面積）に対するフィン４３の表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）は、撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角θｗの関数で表した場合に、ｒｗ（全体）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜の条件を満たしている。このように、フィン４３の表面に形成された凸部６１によってフィン４３の表面に凸部６１が無い場合よりも表面積が拡大されることで、液滴を自発的にジャンプさせやすくすることが可能になる。なお、当該関数は、隣接する凸部６１の間と液滴によって囲まれた領域に空気層が含まれている状態と、隣接する凸部６１の間に液滴が濡れ広がった状態と、についてそれぞれ表面自由エネルギを計算し、前者の方が表面自由エネルギが低く安定状態となるように決定されている。
【０１２０】
なお、表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）は、フィン４３の表面の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に平坦面の面積（投影面積）に対して表面積が拡大している割合について、観察視野を変えて１０回観察した場合の平均値をいう。この表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）は、ＡＦＭの測定結果から表面形状の座標を特定することで把握することができる。
【０１２１】
なお、表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）は、凸部６１同士の間の凹部において液滴の下方に空気層を形成することが容易であり液滴の自発的なジャンプをより生じやすくできる観点から、ｒｗ（全体）＞１．０／｜ｃｏｓθｗ｜であることが好ましい。
【０１２２】
また、フィン４３は、表面のうち凸部６１が形成されている箇所については、凸部６１の投影面積に対する凸部６１の表面積の割合である表面凸部の平均面積拡大率ｒｗ（凸部）は、撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角θｗの関数で表した場合に、ｒｗ（凸部）＞０．６／｜ｃｏｓθｗ｜の条件を満たしている。このように、フィン４３に凸部６１を設けることによってフィン４３の表面に凸部６１が無い場合よりも表面積が拡大されることで、液滴を自発的にジャンプさせやすくすることが可能になる。
【０１２３】
なお、表面凸部の平均面積拡大率ｒｗ（凸部）は、凸部６１同士の間の凹部において液滴の下方に空気層を形成することが容易であり液滴の自発的なジャンプをより生じやすくできる観点から、ｒｗ（凸部）＞１．０／｜ｃｏｓθｗ｜であることが好ましい。
【０１２４】
なお、表面凸部の平均面積拡大率ｒｗ（凸部）は、フィン４３の表面の任意の表面を観察視野１０μｍ×１０μｍの範囲で観察した場合に含まれる各凸部６１の面積拡大率の平均値をいう。この表面凸部の平均面積拡大率ｒｗ（凸部）は、ＡＦＭの測定結果から表面形状の座標を特定することで把握することができる。
【０１２５】
（６）特徴
本実施形態の室外熱交換器２３では、フィン４３の表面構造において特定の微細な凹凸形状を採用しつつ、さらに表面に特定の撥水性を備える撥水性塗膜が設けられているため、凝縮水が生じた場合であっても、液滴が大きくなった際に、重力によらず余分な表面エネルギの放出によって自発的にフィン４３から液滴をジャンプさせることが可能になっている。
【０１２６】
このため、室外熱交換器２３が着霜環境下で用いられる場合であっても、凝縮水を飛散させることで着霜を抑制し、デフロスト運転が開始されるまでの暖房運転時間を長期化させることが可能になる。また、これによりデフロスト運転が頻繁に行われてしまい、空調対象空間の温度が低下してしまうという快適性の悪化を抑制することが可能になる。
【０１２７】
また、本実施形態の室外熱交換器２３は、室外ファン２５から水平方向に流れる空気流れを受けているが（水滴の落下を促進させるために鉛直方向に流れる空気流れを受けているわけではないが）、特定の微細構造および撥水性を備えた構造を採用したことで、水平方向の空気流れが供給されただけでも十分にフィン４３表面から水滴を除去することが可能になる。特に、上述の表面構造および撥水性を採用したことで、特段、空気流れが生じていない箇所や空気流れが弱い箇所であっても、水滴を自らジャンプさせることが可能になるため、霜の付着を効果的に抑制することが可能になっている。
【０１２８】
なお、フィン４３の表面で液滴が大きくなった際に、重力によらず余分な表面エネルギの放出によって自発的に液滴がジャンプできるメカニズムは、特に限定されないが、例えば、図１０に示すように考えられる。
【０１２９】
まず、（ａ）に示すように、冷媒の蒸発器として機能している室外熱交換器２３のフィン４３の表面において、核となる微細な液滴（径が数ｎｍ程度）が発生する。次に、（ｂ）に示すように、発生した核が成長し、凝縮液滴の粒径が増大する。その後、（ｃ）に示すように、液滴がさらに成長し、フィン４３の凸部６１同士の間の凹部を液で満たしつつ隣接する凸部６１に付着している状態となる。さらに、（ｄ）に示すように、複数の隣接する凸部６１の間にまたがるように液滴が成長し、（ｅ）に示すように、隣接する液滴同士が合体する。この液滴の合体の際に表面自由エネルギが変化することで、フィン４３表面への液滴の拘束力を上回り、（ｆ）に示すように、液滴が自発的にジャンプする。
【０１３０】
なお、液滴が自発的にジャンプするための運動エネルギＥｋは、ｍを液滴の質量、Ｕをジャンプする液滴の移動速度とした場合の力学的関係をモデル化すると、次のように表現できる。
【０１３１】
Ｅｋ＝０．５ｍＵ２＝△Ｅｓ−Ｅｗ−△Ｅｈ−△Ｅｖｉｓ
ここで、△Ｅｓは液滴が合体する際の表面自由エネルギの変化量を示しており、Ｅｗは液滴が固体表面から受ける拘束エネルギを示しており、△Ｅｈは位置エネルギの変化量を示しており（本実施形態のフィン４３は鉛直方向に広がっているため実質的に０となる）、△Ｅｖｉｓは液体が流動する際の粘性抵抗を示している。
【０１３２】
以上の関係式において液滴が小さい場合には、合体時に発生する表面自由エネルギが小さいため、自発的なジャンプには至らないことになる。なお、この段階では、液滴の大きさが小さいため、周囲温度が０℃以下となっても、凍結することなく過冷却状態で維持されやすい。また、液滴の自発的なジャンプを促すためには、フィン４３における表面の拘束力が小さい表面構造が好ましいことになる。そして、液滴の合体時に生じる表面自由エネルギが表面への拘束力を上回った場合に自発的なジャンプが生じると考えられる。このように、液滴の大きさが大きくなることで液滴が過冷却状態を維持しにくくなり凍結が始まりやすい状況になっても、その場合には、液滴の合体時に生じる表面自由エネルギにより液滴がジャンプして、表面に残りにくく、着霜を抑制できると考えられる。
【０１３３】
このように、フィン４３の表面で生じた液滴は、その温度が徐徐に低下し、凍結し始めるため、フィン４３の表面において凍結し始める前にジャンプさせることが好ましい。したがって、凝縮液滴の成長速度も考慮して表面の構造を設計することが求められる。ここで、空調条件（室外熱交換器２３が冷媒の蒸発器として用いられる場合）の室外熱交換器２３のフィン４３表面での液滴の成長速度を考慮しつつ、液滴の凍結が始まる前の成長した液滴径を自発的にジャンプさせることが可能な表面微細構造および撥水特性が求められる。以上の観点から本実施形態のフィン４３の表面微細構造および撥水特性が定められている。
【０１３４】
（７）室外熱交換器２３のフィン４３の製造方法
室外熱交換器２３のフィン４３の製造方法は、特に限定されないが、例えば、図１１に示す方法を例に挙げることができる。
【０１３５】
まず（１）において示すように、表面が平滑な板状の部材である基板６２を用意する。当該基板６２は、アルミニウム合金等の金属やシリコンで構成される。
【０１３６】
次に（２）において示すように、基板６２の表面に特定の膜厚の層を形成させる。当該層は、アルミニウム合金やシリコン等で構成される。
【０１３７】
そして、（３）において示すように、（２）で形成した層に対して特定間隔でマスキングを行い、プラズマを照射させる。マスキングの間隔により平均ピッチＬ、マスキングの形状により凸部６１の平均径ｄをはじめとする凸部形状をそれぞれ制御する。なかでも、凸部６１の形状を、凸部６１の突出方向に垂直な面での切断面の面積が突出方向において少なくともひとつの極小値を含む形状とする場合には、プラズマの照射量と照射時間をそれぞれ調整することにより、凸部６１を形成する柱の形状をそれぞれ制御することになる。
【０１３８】
次に、（４）において示すように、エッチングを行い、特定形状であって特定のパターンの突出形状を形成させる。ここで、エッチング時間により凸部高さを制御する。
【０１３９】
なお、凹凸形状の形成においては、プラズマエッチング処理に限られず、例えば、陽極酸化処理、ベーマイト処理、アルマイト処理等の公知の方法を用いることができる。
【０１４０】
最後に、（５）において示すように、凸部６１および凸部６１の形成されていない基板６２表面に対して、撥水性塗膜を形成する。なお、撥水性塗膜を形成するための撥水性塗料は、凸部６１や基板６２と撥水性塗料の分子との結合力が、撥水性塗料の分子間の結合力よりも大きいものを選定し、撥水性塗料を塗布した後に表層以外の余分な塗料を洗い流すことで塗布前の凹凸形状を実質的に維持することができる。
【０１４１】
（８）変形例
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。
【０１４２】
（８−１）変形例Ａ
上記実施形態では、室外熱交換器２３のフィン４３の表面において特定の微細な凹凸構造および撥水性塗膜を備えさせた場合を例に挙げて説明した。
【０１４３】
しかし、凝縮水が付着しうる他の箇所においても、特定の微細な凹凸構造および撥水性塗膜を備えさせるようにしてもよい。例えば、室外熱交換器２３を構成する伝熱管４１の表面や、Ｕ字管４２の表面においても、上述した特定の微細な凹凸構造および撥水性塗膜を備えさせるようにしてもよい。この場合には、当該箇所における凝縮水の付着を抑制し、凝縮水が凍結することによる霜の付着を抑制することが可能になる。
【実施例】
【０１４４】
以下、実施例および比較例を示すが、本開示内容はこれらに限定されるものではない。
【０１４５】
（実施例１）
汎用品である綜研化学社製ナノインプリントモールドＰＩＮ７０−２５０を用いて板状部材１を得た。
【０１４６】
得られた板状部材１の表面に対して、以下のようにして撥水性塗膜を付与した。
【０１４７】
まず、全体を十分に浸漬させることができる量のアセトンで満たしたガラス容器に板状部材１を入れ、超音波洗浄器にて１５分間超音波を照射した。その後、ＵＶ／オゾン照射を１０分間施した。
【０１４８】
上記板状部材１を、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン［ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３］をＮｏｖｅｃ７２００（３Ｍ社製）で０．１ｗｔ％に希釈した溶液に浸漬した後、恒温乾燥機にて１５０℃で１時間乾燥させ、その後一昼夜風乾させた。乾燥後の板状部材を、Ｎｏｖｅｃ７２００に５分間浸漬させることで表面処理に寄与しない余剰の表面処理剤を除去し、撥水性を示す板状部材１である実施例１を得た。
【０１４９】
（比較例１）
汎用品である綜研化学社製ナノインプリントモールドＰＩＮ７０−３０００を用いて板状部材２を得た。
【０１５０】
得られた板状部材２に対して撥水性塗膜を付与した点以外は、上記実施例１と同様にして撥水性を示す板状部材２である比較例１を得た。
【０１５１】
（接触角）
水の接触角（静的接触角）は、接触角計Ｄｒｏｐ Ｍａｓｔｅｒ ７０１を用いて、水の液滴体積２μｌとし、サンプルに対して５点測定をすることにより行った。接触角がおおよそ１５０°以上になってくると条件によっては、その液体は自立して基材表面に存在することができなくなる。そのため、そのような場合はシリンジのニードルを支持体として接触角を測定し、その時の得られた値を接触角とした。
【０１５２】
（結果）
実施例１も比較例１も、撥水性塗膜の平坦面における水の接触角は、１１４°であった。
【０１５３】
実施例１では、平均ピッチＬが２２０〜２８０ｎｍ、平均径ｄ（平均直径）が１１５〜１７５ｎｍ、凸部の平均高さｈが２２０〜２８０ｎｍ、ｄ／Ｌが０．４１〜０．８０、表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）が２．１７〜４．６７であり、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器に用いた場合に凝縮水滴のジャンプを視認することができた。
【０１５４】
また、比較例１では、平均ピッチＬが２７００〜３３００ｎｍ、平均径ｄ（平均直径）が１４００〜２０００ｎｍ、凸部の平均高さｈが１２００〜１８００ｎｍ、ｄ／Ｌが０．４２〜０．７４、表面全体の平均面積拡大率ｒｗ（全体）が１．５５〜２．７９であり、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器に用いた場合であっても凝縮水滴のジャンプを視認することはできなかった。
【０１５５】
（実施例２〜７、比較例２）
凸部６１の形状が異なる点以外は、上記実施例１、比較例１と同様にして、特定の凸部６１の形状を形成させた板状部材１の表面に撥水性塗膜を付与し、実施例２〜７、比較例２を得た。なお、実施例４では他とは異なるピッチとなるようにマスキングを行った。実施例２〜４では、エッチング時間の長さを調節することで平均高さｈを調節した。実施例２〜７における各凸部６１の形状形成は、プラズマの照射量と照射時間をそれぞれ調整することにより形成した。また、各形状及び寸法は、ＡＦＭによる測定結果から凸部６１の形状の座標を把握し、その断面プロファイルから特定した。
【０１５６】
なお、以下の表１において、カッコで記載しているものは、凸部の形状を意味している。ここで、最大直径とは、凸部の突出方向に対して垂直な面での断面における円の直径のうち、突出方向において最大であるものを意味しており、実施例５〜７では凸部の下端部分の円の直径を意味している（なお、実施例７では上端部分の円の直径と下端部分の円の直径とが等しい）。なお、最大直径についても、ＡＦＭにおける測定結果から把握される各凸部６１の最大直径の平均値を意味している。
【０１５７】
また、最小直径とは、凸部の突出方向に対して垂直な面での断面における円の直径のうち、突出方向において最小であるものを意味しており、円錐台である実施例５、６では上端部分の円の直径を意味しており、くびれ形状のうちのキノコ型である実施例７では突出方向における中間位置よりも上方の部分（突出方向において上端から１５％の部分）における円の直径を意味している。なお、最小直径についても、ＡＦＭにおける測定結果から把握される各凸部６１の最小直径の平均値を意味している。
【０１５８】
転落角ＳＡ（Sliding Angle）は、表面に置いた水滴が滑り出す時の表面と水平のなす角を意味しており、水滴の落ちやすさを表す指標である。
【０１５９】
着霜量ｍｆは、各実施例、比較例において共通の所定時間（ここでは１２０分間）、霜をつける条件で冷凍サイクルを行って試験をした後の着霜量を意味しており、試験前後の板状部材１の試料の重量の差を測定することで算出される値であり、単位はｇである。
【０１６０】
着霜量比率（対無処理）は、比較例２の無処理の表面で発生した着霜量ｍｆを１００％とした場合の、実施例２〜７において評価を行ったそれぞれの着霜量ｍｆの比率であり、着霜量比率の値が小さいほど液滴を離脱させることで着霜を抑制できたことを表している。
【０１６１】
なお、各値の大きさの単位は、ｎｍである。
【０１６２】
【表１】
2018173265.tif 000015
【０１６３】
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【０１６４】
２      ：室外ユニット
１０      ：冷媒回路
２０      ：室外ユニット制御部
２１      ：圧縮機
２３      ：室外熱交換器
２４      ：室外膨張弁
２５      ：室外ファン
４１      ：伝熱管
４２      ：Ｕ字管
４３      ：フィン
５０      ：室内ユニット
５１      ：室内膨張弁
５２      ：室内熱交換器
５３      ：室内ファン
５７      ：室内ユニット制御部
６１      ：凸部
６２      ：基板
７０      ：コントローラ（制御部）
１００    ：空気調和装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６５】
【特許文献１】特開２０１３−１２００４７号公報