(57)【要約】【課題】汚染物質の付着状態（種類・量）に応じて適切な洗浄を行うことをことができる車両用空気調和機、そのような車両用空気調和機の制御方法、およびそのような車両用空気調和機に含まれる熱交換器の再コーティング方法を提供する。【解決手段】洗浄液供給装置７００は、熱交換器に付着した鉄粉除去のための第１の洗浄液、および熱交換器に付着した鉄粉以外の塵埃を除去するための第２の洗浄液を供給する。鉄粉検出器５０ａは、空気中に含まれる鉄粉の量を検出する。塵埃検出器５０ｂは、空気中に含まれる鉄粉以外の塵埃の量を検出する。制御部６０は、鉄粉検出器５０ａの検出結果に基づいて、洗浄液供給装置７００からの第１の洗浄液の供給を制御するとともに、塵埃検出器５０ｂの検出結果に基づいて、洗浄液供給装置７００からの第２の洗浄液の供給を制御する。【選択図】図４
2016205645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、
前記熱交換器に付着した鉄粉除去のための第１の洗浄液、および前記熱交換器に付着した鉄粉以外の塵埃を除去するための第２の洗浄液を供給するための洗浄液供給装置と、
空気中に含まれる鉄粉の量を検出するための第１の検出器と、
空気中に含まれる鉄粉以外の塵埃の量を検出するための第２の検出器と、
前記第１の検出器の検出結果に基づいて、前記洗浄液供給装置からの前記第１の洗浄液の供給を制御するとともに、前記第２の検出器の検出結果に基づいて、前記洗浄液供給装置からの前記第２の洗浄液の供給を制御する制御部とを備えた車両用空気調和機。
【請求項２】
前記第１の検出器は、
対峙して配置される２個の電極と、
前記２個の電極の間の抵抗を測定する抵抗測定回路とを含む、請求項１記載の車両用空気調和機。
【請求項３】
前記２個の電極の形状は、櫛形である、請求項２記載の車両用空気調和機。
【請求項４】
前記２個の電極間の間隔は、２０μｍ以下である、請求項３記載の車両用空気調和機。
【請求項５】
前記第２の検出器は、
コーティング膜と、
前記コーティング膜に付着した塵埃等の質量に応じて発振周波数が変化する水晶振動子と、
鉄粉を吸着するために前記コーティング膜の両端に設けられる棒磁石とを含む、請求項１に記載の車両用空気調和機。
【請求項６】
前記第１の洗浄液は、水以外に鉄粉を絡め取る作用を有する高分子凝集剤を０.１〜０.２％添加した水溶液である、請求項１に記載の車両用空気調和機。
【請求項７】
前記第２の洗浄液は、水である、請求項１に記載の車両用空気調和機。
【請求項８】
冷凍サイクルとして冷媒ガスを圧縮し循環させる圧縮機と、
高温・高圧の冷媒ガスを液化させる室外熱交換器と、
室外熱交換器に風を送る室外送風ファンと、
高温・高圧冷媒液を減圧させる膨張機構と、
低温・低圧冷媒液を気化させる室内熱交換器と、
前記室内熱交換器および前記室外熱交換器に付着した鉄粉除去のための第１の洗浄液、および前記室内熱交換器および前記室外熱交換器に付着した鉄粉以外の塵埃を除去するための第２の洗浄液を供給するための洗浄液供給装置と、
前記室内熱交換器の風を送る室内送風ファンとを有する車両用空気調和機の制御方法であって、
前記室外熱交換器および前記室内熱交換器に付着した鉄粉の量を検出するステップと、
前記室外熱交換器および前記室内熱交換器に付着した鉄粉以外の塵埃の量を検出するステップと、
前記検出された鉄粉の量に基づいて、前記洗浄液供給装置からの前記第１の洗浄液の供給を制御するステップと、
前記検出された塵埃の量に基づいて、前記洗浄液供給装置からの前記第２の洗浄液の供給を制御するステップとを備えた車両用空気調和機の制御方法。
【請求項９】
請求項１記載の車両用空気調和機に含まれる、防汚コーティング膜でコーティングされた基材を有する熱交換器の再コーティング方法であって、
前記熱交換器が前記第１の洗浄液で洗浄された回数をカウントするステップと、
前記熱交換器が前記第２の洗浄液で洗浄された回数をカウントするステップと、
前記第１の洗浄液で洗浄された回数と前記第２の洗浄液で洗浄された回数の和が所定値以上となったときに、前記熱交換器の基材を再コーティングするステップとを含む、熱交換器の再コーティング方法。
【請求項１０】
前記再コーティングするステップは、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、塩化ジルコニウムおよび塩化ジルコニルから選択される少なくとも一種のジルコニウム化合物を含有するコーティング組成物を加えた親水性コーティング液を用いて、前記熱交換器の基材を再コーティングするステップを含む、請求項９に記載の熱交換器の再コーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空気調和機、車両用空気調和機の制御方法、および熱交換器の再コーティング方法に関し、たとえば、鉄道等の車両や金属粉塵を扱う事業所等で用いられる空気調和機、それの制御方法、それに含まれる熱交換器の再コーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な車両用空気調和機は、室外熱交換器と、室外送風機と、圧縮機等を含む室外機と、室内熱交換器と、室内送風機等を含む室内機とから構成されている。室外機に搭載されている圧縮機などの要素機器と室内機に搭載されている要素機器とが配管で接続される。配管内を冷媒を循環させることで冷凍サイクルを形成している。また搭載方式は、天井形、床下形、およびセパレート形など様々である。
【０００３】
このような車両用空気調和機において、室外機では室外送風機により吸込んだ外気を用いて室外熱交換器を冷却し、熱交換した外気を再び外に吐き出す。室内機では室内送風機を稼動させ、車内の空気および車外の空気を室内熱交換器で熱交換させ、熱交換した空気を室内に吐き出す方式が採用されている。
【０００４】
熱交換器は、冷媒が通るパイプに約０.１ｍｍ厚のアルミのフィンが、１〜２ｍｍの間隔で重ね合された構造を有する。表面積が大きいフィンによって熱交換効率が高められる。このフィンの表面は、冷房や暖房時に凝結水が付着しやすく、フィン間の凝結水によって風が封鎖される現象(以下、ブリッジ現象)によって、通風抵抗が増大し熱交換効率が低下することがある。ブリッジ現象によって、空気中に含まれる粉塵や鉄粉等の汚染物質がフィン表面に付着することで起こり易くなるため、防汚性能に優れた有機系または無機系の親水性コーティングをフィン表面に形成することで、ブリッジ現象を防止している。
【０００５】
しかしながら、粉塵や鉄粉等の汚染物質が長期にわたってアルミフィンに付着しフィン表面を覆ってしまうと、コーティング効果を発揮することができず、風量や熱交換効率が徐々に低下していく。その結果、消費電力が増大し、故障が生じることがある。
【０００６】
このような空気調和機の効率の低下を防止するため、汚れを検出し洗浄を行う方法や装置が知られている。
【０００７】
たとえば、特許文献１に記載の熱交換洗浄装置は、熱交換能力と相関が深い冷媒量が、熱交換器の熱交能力が閾値よりも低下した場合に、洗浄指令を出し、空気調和機の運転停止を待ってから洗浄を開始する機能を有する。
【０００８】
特許文献２に記載されている洗浄方法では、蛍光Ｘ線のスペクトル強度分析に基づいてアルミフィンに付着した鉄の固着度を検出して、固着度に応じて通常の高圧水洗浄あるいは中性・弱アルカリ性・弱酸性洗浄等が行われる。洗浄は、汚れの種類や量に関わらず、例えば９ヶ月〜１５ヶ月に１回程度定期的に、手作業で熱交換器に温水を噴射し、汚水の汚れがなくなるまで行われる。
【０００９】
特許文献３に記載されている熱交換器の汚れ検出方法では、圧縮機の特性から算出した室外機熱交換器の熱交換量と、検出された外気温度および冷媒蒸発温度とに基づいて汚れ度合（＝熱通過量）を算出し、適切な時期に洗浄を促す表示または信号を発することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３５５９０４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０８７２６号公報
【特許文献３】特開２００２−１４７９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１および３に記載の方法では、汚れが塵埃か鉄粉かを判別することができない。このため、汚れに適した洗浄が行えず、過剰な洗浄によりコーティング材が劣化し、長期にわたって効果を持続することができない。
【００１２】
特許文献２に記載の方法では、鉄粉は検出できるものの塵埃の付着は検出できない。また、車両用空気調和機内に蛍光Ｘ線をモニタリング装置を設けることも困難であるため、初期段階での鉄粉の付着を検出することができない。
【００１３】
特に、熱交換器に付着した鉄粉は、アルミフィンの腐食要因となり錆の進行とともに汚れが固着してしまい、いったん固着してしまうと、高圧水洗浄では除去できないという問題がある。さらに、熱交換器を洗浄した場合に、洗浄によって熱交換器の基材のコーティング膜が劣化するという問題がある。
【００１４】
それゆえに、本発明の目的は、付着した塵埃や鉄粉を初期段階で検出し、汚染物質の付着状態（種類・量）に応じて適切な洗浄を行うことをことができる車両用空気調和機、そのような車両用空気調和機の制御方法、およびそのような車両用空気調和機に含まれる熱交換器の再コーティング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、熱交換器と、熱交換器に付着した鉄粉除去のための第１の洗浄液、および熱交換器に付着した鉄粉以外の塵埃を除去するための第２の洗浄液を供給するための洗浄液供給装置と、空気中に含まれる鉄粉の量を検出するための第１の検出器と、空気中に含まれる鉄粉以外の塵埃の量を検出するための第２の検出器と、第１の検出器の検出結果に基づいて、洗浄液供給装置からの第１の洗浄液の供給を制御するとともに、第２の検出器の検出結果に基づいて、洗浄液供給装置からの第２の洗浄液の供給を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、  鉄粉と鉄粉以外の塵埃を区別して検出し、汚染物質の付着状態（種類・量）に応じて適切な洗浄液を用いた洗浄ができる。これによって、長期間、防汚性能および親水性を維持することができるとともに、鉄粉による熱交換器表面での固着を抑制し腐食を防止することができる。また、洗浄によってコーティング膜が劣化した熱交換器の基材を再コーティングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車両用空気調和機が設置される車両の側面図を表わす図である。
【図２】車両用空気調和機の内部構造を示す斜視図である。
【図３】車両用空気調和機に含まれる洗浄液供給装置の詳細図である。
【図４】車両用空気調和機を上面視したときの概要構成例を示す図である。
【図５】車両用空気調和機の制御系統の構成を示すブロック図である。
【図６】洗浄液噴霧配管の一部を示した模式図である。
【図７】駆動ローラ３１ａおよび３１ｂの斜視図である。
【図８】駆動ローラ３１ａおよび３１ｂの断面図である。
【図９】鉄粉検出器の概略構成図である。
【図１０】塵埃検出器の概略断面図である。
【図１１】車両用空気調和機の制御方法を示すフローチャートである。
【図１２】防汚性コーティング膜の初期状態の断面図である。
【図１３】再コーティング後の防汚性コーティング膜の断面図である。
【図１４】室外熱交換器および室内熱交換器の再コーティングの手順を表わすフローチャートである。
【図１５】変形例の車両用空気調和機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】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
［実施の形態１］
図１は、車両用空気調和機１００が設置される車両の側面図を表わす図である。この車両は、たとえば鉄道車両などである。
【００１９】
図１に示すように、車両用空気調和機１００は、車両１１０の屋根上に備えられる。図１では、１つの車両に１台の車両用空気調和機１００が設置されている方式を示しているが、車種により搭載方式や形状が大きく異なる。車両の屋根上に小型の車両用空気調和機１００を数台設置した方式、新幹線で多く採用されている車両用空気調和機１００を床下に配置した方式、あるいは室外機ユニット１００ａと室内機ユニット１００ｂを分離する方式を用いることができる。図１に示すように、空調制御装置１２０は、車両の片側壁面に搭載される。
【００２０】
図２は、車両用空気調和機１００の内部構造を示す斜視図である。図３は、車両用空気調和機１００に含まれる洗浄液供給装置７００の詳細図である。図４は、車両用空気調和機１００を上面視したときの概要構成例を示す図である。
【００２１】
図２に示すように、車両用空気調和機１００は、室外熱交換器２と室外送風ファン５などが備えられる室外機ユニット１００ａと、圧縮機６とアキュムレータ４０（図４を参照）などが備えられる機器室１００ｃと、室内熱交換器２０と室内送風ファン１５などが備えられる室内機ユニット１００ｂとから構成される。
【００２２】
冷凍サイクルは、圧縮機６、室外熱交換器２、膨張機構（キャピラリーチューブ）３０（図４を参照）、室内熱交換器２０、アキュムレータ４０（図４を参照）を順次配管で接続されることにより構成される。なお、上記の各ユニットは２組設けられているが、１組であってもよく、また室外熱交換器２および室内熱交換器２０の設置個数はいずれでも良い。
【００２３】
鉄粉検出器５０ａと、塵埃検出器５０ｂは、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の近傍の汚染物質が最も多く付着する風上側に配置される。なお、配置する場所に制約はなく、各熱交換器に付着する汚染物質を検出できる場所であればどこでも良い。鉄粉検出器５０ａおよび塵埃検出器５０ｂの構成については後で詳述する。
【００２４】
鉄粉検出器５０ａは、空気中に含まれる鉄粉の量を検出する。塵埃検出器５０ｂは、空気中に含まれる鉄粉以外の塵埃の量を検出する。
【００２５】
図４に示す制御部６０は、鉄粉検出器５０ａおよび塵埃検出器５０ｂによって検出された結果に基づいて、洗浄液供給装置７００から洗浄液が供給されるように構成される。
【００２６】
図５は、車両用空気調和機１００の制御系統の構成を示すブロック図である。図５において、制御部６０は、マイコンやＤＳＰ（Digital Signal Processor）などで構成されており、図４に示す機器室１００ｃの中に設けられている。また、制御部６０は、バス（＝コンピュータ内部で各回路がデータをやり取りするための伝送路）６１を介して鉄粉検出器５０ａおよび塵埃検出器５０ｂに接続されている。
【００２７】
制御部６０は、バス６１を介して洗浄液供給装置７００の一端に接続されている。制御部６０は、洗浄液供給装置７００からの洗浄液の供給を制御する。
【００２８】
図３に示すように、洗浄液供給装置７００は、洗浄液１を供給する洗浄液１供給部７０ａと、洗浄液２を供給する洗浄液２供給部７０ｂとからなる。制御部６０は、洗浄液１を用いて洗浄するときには、洗浄液１供給部７０ａの弁１ａを開くように制御する。制御部６０は、洗浄液２を用いて洗浄するときには、洗浄液２供給部７０ｂの弁１ｂを開くように制御する。
【００２９】
洗浄液１供給部７０ａから供給される洗浄液１は、鉄粉除去用に、水に高分子凝集剤を０.１〜０.２％添加した水溶液である。洗浄液２供給部７０ｂから供給される洗浄液２は、塵埃除去用の水である。
【００３０】
高分子凝集剤として、有機系の天然高分子系と合成高分子系のうち、分子量が大きく絡め取る力が大きい合成高分子系が使用される。イオン性によりアニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤が市販されているが、いずれを使用しても問題ない。添加量は０.１〜０.２％程度とする。ここで、添加量が０.１％以下の場合は鉄粉を絡め取るには不十分であり、一方０.２％以上になると粘度が高くなり噴霧することが困難になる。
【００３１】
なお、制御部６０は、機器室１００ｃに設けられるが、これに限る必要はなく、室外機ユニット１００ａや室内機ユニット１００ｂに設けても良く、それ以外の場所に設けても良い。
【００３２】
図２および図４に示すように、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の近傍の室外熱交換器２および室内熱交換器２０の上端に沿って、洗浄液１または洗浄液２を噴霧する洗浄液噴霧配管１１が配置されている。洗浄液噴霧配管１１に洗浄液１または洗浄液２を供給するための洗浄液供給装置７００が配管経路上に配置されている。なお、洗浄液供給装置７００は、配管経路上に配置しない場合であっても、配管に洗浄液が供される構成であればよい。
【００３３】
図６は、洗浄液噴霧配管１１の一部を示した模式図である。図６において、洗浄液供給装置７００から供給された洗浄液１または洗浄液２は、洗浄液噴霧配管１１にほぼ同間隔で設けられた噴霧ノズル２１から噴霧されて、汚染物質が除去される。なお、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。
【００３４】
さらに、実施の形態１による空気調和機の室外機の洗浄液噴霧配管１１は、図２に示すように、洗浄液噴霧配管１１の両端が駆動ローラ３１ａおよび３１ｂに連結されている。駆動ローラ３１ａおよび３１ｂ上を室外熱交換器２および室内熱交換器２０の上端に沿って、洗浄液噴霧配管１１が前後（図２を参照）に移動しながら洗浄が行われる。図２の矢印は、前方向を表わす。
【００３５】
洗浄液噴霧配管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３１ａおよび３１ｂ上を移動したり、駆動ローラ３１ａおよび３１ｂにらせん状の溝を設け、洗浄液噴霧配管１１にその溝と嵌合する突起を設けた構成とし、駆動ローラ３１ａおよび３１ｂを軸方法に回転させることで移動させることが考えられる。
【００３６】
図７は、駆動ローラ３１ａおよび３１ｂの斜視図である。図８は、駆動ローラ３１ａおよび３１ｂの断面図である。図７に示すように駆動ローラ３１ａおよび３１ｂは、支持部３４によって回転可能なローラ３２およびその周りに施されたローラ刷毛３３によって構成される。ローラ刷毛３３には、一般的な塗装用ローラ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。
【００３７】
図８に示すように、ローラ３２内には空洞部３２ａが設けられている。空洞部３２ａ内に洗浄液１または洗浄液２が注入される。ローラ３２の端面の一方は開放されており、この開放面から洗浄液が注入され、蓋体３２ｂによって空洞部３２ａが封鎖されることができる。ローラ３２の周りには、複数個の洗浄液吐出口３２ｃが設けられている。
【００３８】
図９は、鉄粉検出器５０ａの概略構成図である。
図９に示すように、鉄粉検出器５０ａは、絶縁基板７１と、絶縁基板７１上に搭載される電極８１と、電極８２と、抵抗測定器８３と、電極８１および電極８２とを抵抗測定器８３と接続する配線８４とを備える。
【００３９】
電極８１および電極８２は、対峙して配置され、櫛形の形状を有する。電極８１と電極８２との間は、一定距離Ｌだけ離れている。電極８１と電極８２との間に蛇行して形成される間隙の長さをＷとする。つまり、Ｗは、図中の点線の長さを表す。
【００４０】
室外熱交換器２と室内熱交換器２０のフィンに付着する鉄粉の大きさは、実測によれば、２０μｍ〜１００μｍ程度である。よって、一個の鉄粉が電極８１と電極８２間を跨って付着した場合に確実に電極８１と電極８２間がショートするよう、電極８１と電極８１との間の距離Ｌを２０μｍ以下とする。
【００４１】
１個の鉄粉が電極８１と電極８２間を跨って付着した場合に、抵抗測定器８３で測定される電極８１と電極８２間の抵抗が大幅に低下する。たとえば、電極８１と電極８１との間の距離Ｌを２０μｍとし、断面が１０μｍを一辺とする正方形で長さ（高さ）が２０μｍの角柱の形状の鉄で、電極８１と電極８２がショートした場合の抵抗Ｒは、鉄の抵抗率を8.9×10-8 [Ω・ｍ]とすると、以下の値になる。
【００４２】
Ｒ＝8.9×10-8[Ω・ｍ]×20×10-6／（10×10-6）2＝１７.８ｍΩ・・・（Ａ１）
電極８１と電極８２の間を跨って付着する鉄粉の量が大きくなるほど、抵抗測定器８３で測定される抵抗の値が大きくなる。したがって、測定される抵抗の値は、鉄粉の付着量を表わす。抵抗測定器８３で測定された抵抗の値は、制御部６０に送られる。制御部６０は、受信した抵抗の値に基づいて、鉄粉の付着量を求める。制御部６０は、抵抗値Ｒに一定の係数を乗ずることによって、鉄粉の付着量Ａを求める。
【００４３】
鉄粉と電極８１と電極８２の間の接触部には接触抵抗があり、接触部の形状によっても接触抵抗は変化するが、もともと２つの電極８１、８２の間は空気と絶縁基板という絶縁物で隔てられているため、鉄粉が付着することによる２つの電極８１,８２間の抵抗の低下は明確に検出できる。これにより、鉄粉の付着の有無を検出することが可能となる。
【００４４】
また、検出できる鉄粉は、ＬとＷで囲まれた電極間の長方形の範囲内に落下したものになるので、その感度を良くするためにはＬ×Ｗをなるべく大きく（電極間面積を大きく）した方が良い。Ｌ×Ｗを大きくするために、Ｗを大きくすることが必要であるが、本実施の形態では、電極８１と電極８２を櫛形の形状とすることによって、Ｗを大きくする。
【００４５】
さらに、櫛形の電極８１，８２の基板上に、室外熱交換器２および室内熱交換器２０に親水性の防汚コーティング膜を形成しても良い。防汚コーティング材として、たとえば特定の平均粒径を有するシリカ（SiO2）微粒子とフッ素樹脂粒子が含まれる水系コーティング材に、塩化ジルコニウム（ZrCl4）および塩化ジルコニル（ZrOCl2）から選択される少なくとも１種のジルコニウム化合物を加えて形成されるコーティング材を使用することができる。その他、熱交換器の表面に形成することが可能な親水性コーティング膜であれば、有機系でも無機系でも使用することが可能である。
【００４６】
図１０は、塵埃検出器５０ｂの概略断面図である。
塵埃検出器５０ｂは、基板７２と、基板７２上に設けられる水晶振動子９２と、電極膜９４と、コーティング膜９３と、棒磁石９５とを備える。
【００４７】
塵埃検出器５０ｂは、ＱＣＭ（Quartz crystal microbalance）センサである。塵埃検出器５０ｂは、水晶振動子９２の共振周波数変化（δＦ）を検出する。塵埃の付着量（δｍ）と水晶振動子９２の共振周波数変化（δＦ）との関係は、式（１）に示されるSａuｅrｂrｅy式で表される。
【００４８】
【数１】
2016205645.tif 000003
【００４９】
ここで、δｍは塵埃の付着量（ｇ）、δＦは反応前後の周波数変化（Ｈｚ）、Ｓは電極面積（ｃｍ２）、ρは水晶の密度（２．６５ｇ/ｃｍ３）、μは水晶のせん断応力（２．９５×１０１１ｇ/ｃｍ・ｓｅｃ２）、Ｆは公称周波数（Ｈｚ）、Ｎはオーバートーン次数である。これより、たとえば、直径５ｍｍのＡＴカットの水晶に金属電極を形成した基本振動周波数９ＭＨｚの水晶振動子は、１Ｈｚあたり約１．０７ｎｇの質量変化を検出できる。また、検出する質量変化に応じて、水晶振動子９２の基本周波数を任意に設定することが可能である。
【００５０】
水晶振動子９２の上側に、電極膜９４が設けられ、さらにその上に塵埃付着用のコーティング膜９３が設けられる。コーティング膜９３に吸着した塵埃の質量が、電極膜９４を介して、水晶振動子９２に伝えられ、水晶振動子９２の共振周波数が変化する。
【００５１】
コーティング膜９３としては、例えば特定の平均粒径を有するシリカ（SiO2）微粒子とフッ素樹脂粒子が含まれる水系コーティング材に、塩化ジルコニウムおよび塩化ジルコニウムから選択される少なくとも１種のジルコニウムを加えて形成される防汚コーティング材が使用できる。その他、熱交換器の表面に形成することが可能なコーティング膜であれば、有機系でも無機系でも使用することが可能である。
【００５２】
コーティング膜９３の作製方法として、スピンコータを用いるスピンコート法、超音波霧化装置を用いる霧化法、膜材料溶液中へ直漬けするディップ法等を用いることができる。薄膜で均一な膜を得るためには、スピンコート法が好適である。
【００５３】
水晶振動子９２の共振周波数変化（δＦ）は、制御部６０に送られる。制御部６０は、式（１）に基づいて、水晶振動子９２の共振周波数変化（δＦ）から、塵埃の付着量δｍ（以下の説明では、Ｄを使用する場合もある）を求める。
【００５４】
空気中の汚染物質として鉄粉９０または塵埃９１が塵埃検出器５０ｂ付近に飛来した場合、コーティング膜９３の両端に備えられた棒磁石９５によって、塵埃は塵埃検出器５０ｂのコーティング膜９３にのみ吸着される。このときに、水晶振動子９２の周波数に変化があれば塵埃の付着を確認することができる。これにより、塵埃のみの付着量が測定できる。塵埃が一定量に達したきに、室外熱交換器２と室内熱交換器２０のフィンを水洗浄することで、洗浄液の無駄を極力減らすことができる。
【００５５】
図１１は、車両用空気調和機１００の制御方法を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、使用者により電源が投入されると、室外送風ファン５、室内送風ファン１５、および圧縮機６などが運転を開始し、鉄粉検出器５０ａ、塵埃検出器５０ｂが作動する。
【００５６】
ステップＳ２において、制御部６０は、鉄粉検出器５０ａから出力される抵抗値を取得する。制御部６０は、取得した抵抗値に基づいて鉄粉の付着量Ａを求める。
【００５７】
制御部６０は、塵埃検出器５０ｂから出力される水晶振動子９２の共振周波数変化（δＦ）を取得する。制御部６０は、塵埃検出器５０ｂから出力された共振周波数変化（δＦ）に基づいて、塵埃の付着量Ｄを求める。
【００５８】
ステップＳ３において、制御部６０は、鉄粉の付着量Ａを予め設定された基準値（＝第１の閾値）と比較する。この基準値は、車両用空気調和機を設置するときに決定され、ほぼ固定的に使用されるが、定期的にあるいは設置環境に準じて設定し直しても良い。
【００５９】
比較の結果、鉄粉の付着量Ａが第１の閾値以上の場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、処理がステップＳ４に進む。比較の結果、鉄粉の付着量Ａが第１の閾値未満の場合には（Ｓ３：ＮＯ）、処理がステップＳ５に進む。
【００６０】
ステップＳ４において、制御部６０は、鉄粉を除去するための洗浄液１によって、洗浄が行われるように制御する。制御部６０は、洗浄液１供給部７０ａを制御して洗浄液１を流出させる。洗浄液１は、洗浄液噴霧配管１１に送られて、噴霧ノズル２１から室外熱交換器２と室内熱交換器２０に向けて洗浄液１が噴射される。洗浄液１は、鉄粉検出器５０ａの表面にも噴射される。これにより、鉄粉検出器５０ａに付着した鉄粉も除去できる。
【００６１】
ステップＳ５において、制御部６０は、塵埃の付着量Ｄを予め設定された基準値（＝第２の閾値）と比較する。この基準値も、車両用空気調和機を設置するときに決定され、ほぼ固定的に使用されるが、定期的にあるいは設置環境に準じて設定し直しても良い。
【００６２】
比較の結果、塵埃の付着量Ｄが第２の閾値以上の場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、処理がステップＳ６に進む。
【００６３】
ステップＳ６において、制御部６０は、塵埃を除去するための洗浄液２によって、洗浄が行われるように制御する。制御部６０は、洗浄液２供給部７０ｂを制御して洗浄液２を流出させる。洗浄液２は、洗浄液噴霧配管１１に送られて、噴霧ノズル２１から室外熱交換器２と室内熱交換器２０に向けて洗浄液２が噴射される。洗浄液２は、塵埃検出器５０ｂにも噴射される。これにより、塵埃検出器５０ｂに付着した塵埃を除去できる。
【００６４】
以上のように、本実施の形態によれば、熱交換器に付着した汚染物質の種類と付着量に応じて、適切な洗浄を行う機構を有しているため、熱交換器のフィン(以下  熱交フィン)表面の鉄粉や塵埃を初期段階で除去し、熱交換器効率の低下を抑制することができる。
【００６５】
また、熱交換器に付着した汚染物質の種類と量を検出することで従来の高圧水洗浄による熱交フィン表面のコーティング膜が剥離することがなくなり、長期間、防汚性能および親水性が持続し、空気調和機の性能を維持することができる。
【００６６】
また、熱交換器に付着した鉄粉除去のため、水洗浄するだけでなく、高分子凝集剤を用いて絡み取ることで、熱交換器のフィン表面での固着を抑制し、腐食を防止することができる。
【００６７】
［実施の形態２］
実施の形態２では、鉄道車両などに設けられる車両用空気調和機１００に含まれる熱交換器２，２０を洗浄する回数に応じて、防汚コーティング材を再コーティングする方法に関する。
【００６８】
図１２は、防汚性コーティング膜５０の初期状態の断面図である。
図１２において、基材５３は、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の表面または内部の材料であるアルミである。基材５３の上には、防汚コーティング膜５０が形成されている。
【００６９】
防汚コーティング膜５０は、基材５３の直上に形成される親水性有機コーティング５４と、親水性有機コーティング５４の直上に形成される無機コーティング５５とを含む。
【００７０】
親水性有機コーティング５４は、極性基を有する高分子を含有し、かつ水に溶解しない膜であれば良く、高分子は特に限定するものではない。親水性有機コーティング５４は、たとえば、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、これらの共重合体および変性体、アクリル酸、メタアクリル酸の単独重合体、これらの共重合体およびその塩、各種エポキシ樹脂およびウレタン樹脂などのうちの１種または複数種類の混合で構成される。親水性有機コーティング膜の膜厚は、０．１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。なぜなら、膜厚が０．１μｍ未満であれば薄すぎで防食効果が十分得られない場合があり、膜厚が１５μｍを超えると、膜が厚すぎて熱伝達の効率を低下させてしまう場合があるからである。
【００７１】
無機コーティング５５は、シリカナノ粒子５１が集積するとともにフッ素樹脂微粒子５２が点在するコーティング膜である。シリカナノ粒子５１の平均粒径が２〜１０ｎｍである。フッ素樹脂微粒子５２の平均粒径が５０〜５００ｎｍである。
【００７２】
無機コーティング５５において、親水性のシリカナノ粒子５１の薄膜に疎水性のフッ素樹脂微粒子５２が点在しているため、疎水性部分が存在するものの親水性部分が連続して形成されている。この構成により、水滴付着時には水が拡がり易く、膜全体としては高い親水性を有することになる。また、親水性部分と疎水性部分が微細に入り混じった構成であるため、砂塵のような親水性粉塵および油煙のような親油性粉塵が、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の表面に飛来し付着しようとしても、相反する性質の表面に接することで安定に付着することができず、幅広い粉塵汚染に対し高い防汚性を示すことになる。このような防汚コーティング膜５０を形成することで、鉄粉の固着や塵埃の付着を抑制することができる。さらに、実施の形態１で説明したように、防汚コーティング膜５０に塵埃が付着した場合には水（洗浄液２）による洗浄を実施し、鉄粉が付着した場合には高分子凝集剤を添加した水溶液（洗浄液１）による洗浄を実施することによって、防汚コーティング膜５０の汚れを取り除くことができる。
【００７３】
無機コーティング５５への塵埃の付着は起こりにくいが、水で濡れている場合においては鉄粉が付着してしまう。この鉄粉の一部が水分で腐食することで鉄粉から鉄イオンが放出され、無機コーティング５５を透過し、親水性有機コーティング５４に達する。この鉄イオンは、触媒機能として働き、親水性有機コーティング５４を構成する高分子の分解を促進する。その結果、親水性有機コーティング５４が劣化し、無機コーティング５５の剥離が起こり、防汚コーティング膜５０の全体としての欠陥が生じる。その結果、鉄粉が固着し腐食が進行することになり、無機コーティング５５による親水性および粉塵の付着抑制効果が低下してしまう。
【００７４】
また、実施の形態１における洗浄液１および洗浄液２の洗浄によって、防汚コーティング膜５０が部分的に剥がれる可能性がある。そこで、本実施の形態では、予め規定した洗浄回数に応じて、基材５３を再コーティングする。再コーティングでは無機コーティング５５をコーティングすることでも鉄粉の固着や塵埃の付着を抑制する効果を得ることができるが、本実施の形態では、上述のような鉄イオンの流出によって生じる防汚コーティング膜の欠陥が生じるのを防止するのに適した親水性コーティング液αを用いる。
【００７５】
具体的には、本実施の形態では、シリカナノ粒子５１とフッ素樹脂微粒子５２からなる水系防汚コーティング材に、塩化ジルコニウムおよび塩化ジルコニルから選択される少なくとも一種のジルコニウム化合物を含有するコーティング組成物を加えた親水性コーティング液αを用いて基材５３を再コーティングすることによって、鉄粉の影響を抑制する。
【００７６】
図１３は、再コーティング後の防汚性コーティング膜１６０の断面図である。
図１３に示すように、親水性コーティング液αに含まれる塩化ジルコニウムあるいは塩化ジルコニルにより導入されたＺｒ原子は、親水性有機コーティング５４中の水酸基などと反応し、高分子成分を架橋させて親水性有機コーティング５４を強化する。このような働きにより、鉄粉から発生する鉄イオンの吸着や鉄粉の固着を抑制できる。
【００７７】
本願の発明者は、光散乱法を用いた測定実験によって、親水性コーティング液αに含まれるシリカナノ粒子５１の平均粒径は、防汚コーティング膜１６０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以下が好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍがより好ましいことを確認した。シリカナノ粒子５１の平均粒径をこのような範囲にすることによって、親水性コーティング液α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防汚コーティング膜１６０を得ることができる。
【００７８】
ここで、シリカナノ粒子５１の平均粒径が１０ｎｍを超える場合は、得られた防汚コーティング膜１６０に十分な強度が得られない。一方、シリカナノ粒子５１の平均粒径が２ｎｍ未満の場合は、親水性コーティング液αの流動性が悪くなるとともに、得られる防汚コーティング膜１６０の安定性が低くなってしまう恐れがある。ただし、シリカナノ粒子５１の平均粒径が１０ｎｍを超える場合、または、シリカナノ粒子５１の平均粒径が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。
【００７９】
また、本願の発明者は、親水性コーティング液αに含まれるシリカナノ粒子５１の含有量は、０．１〜５質量パーセント（以下質量％と記載）が好ましく、０．３〜２．５質量％がより好ましいことを確認した。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。
【００８０】
ここで、シリカナノ粒子５１の含有量が０．１質量％未満の場合、防汚コーティング膜１６０を形成するのが困難となる。一方、シリカナノ粒子５１の含有量が５質量％を超える場合、防汚コーティング膜１６０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５１の含有量が０．１質量％未満の場合、または、シリカナノ粒子５１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。
【００８１】
本願の発明者は、光散乱法を用いた測定実験によって、親水性コーティング液αに含まれるフッ素樹脂微粒子５２の平均粒径は、５０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、１００ｎｍ〜２５０ｎｍがより好ましいことを確認した。
【００８２】
ここで、フッ素樹脂微粒子５２の平均粒径が５００ｎｍを超える場合、得られる防汚コーティング膜１６０において疎水性部分の領域が大きくなりすぎたり、防汚コーティング膜１６０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、フッ素樹脂微粒子５２の平均粒径が５０ｎｍ未満の場合は、親水性コーティング液αの安定性が損なわれるため、安定したコーティングすることができないことがある。
【００８３】
本願の発明者は、実験によって、親水性コーティング液αに含まれるシリカナノ粒子５１とフッ素樹脂微粒子５２との質量比は、４０：６０〜９５：５が好ましく、５０：５０〜９０：１０がより好ましいことを確認した。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５２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。
【００８４】
ここで、フッ素樹脂微粒子５２の比率が４０：６０の割合よりも高い場合には、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５２の比率が９５：５の割合よりも低いと、フッ素樹脂微粒子５２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。
【００８５】
本願の発明者は、実験によって、塩化ジルコニウムおよび塩化ジルコニルから選択される少なくとも１種のジルコニウム化合物の含油量は、シリカナノ粒子５１の固形分重量に対して５質量％以上５０質量％以下が好ましく、１０質量％以上４０質量％以下がより好ましいことを確認した。
【００８６】
ここで、ジルコニウム化合物の含有量が５質量％未満であると、鉄粉の影響を十分の抑制することができない。一方、ジルコニウム化合物の含有量が５０質量％を超えると、シリカナノ粒子５１の凝集により、形成されたシリカ多孔膜の空孔がジルコニウム化合物で埋まってしまうため、防汚コーティング膜１６０が緻密になり過ぎ、防汚性能が低下するため好ましくない。
【００８７】
図１４は、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の再コーティングの手順を表わすフローチャートである。
【００８８】
ステップＳ１０１において、制御部６０は、カウンタＣ１の値を０に設定し、カウンタＣ２の値を０に設定する。
【００８９】
ステップＳ１０２において、洗浄液１による洗浄が行われた場合に、処理がステップＳ１０３に進み、洗浄液１による洗浄が行われなかった場合に、処理がステップＳ１０４に進む。
【００９０】
ステップＳ１０３において、制御部６０は、カウンタＣ１の値をインクリメントする。
ステップＳ１０４において、洗浄液２による洗浄が行われた場合に、処理がステップＳ１０５に進み、洗浄液２による洗浄が行われなかった場合に、処理がステップＳ１０２戻る。
【００９１】
ステップＳ１０５において、制御部６０は、カウンタＣ２の値をインクリメントする。
ステップＳ１０６において、制御部６０は、カウンタＣ１の値とカウンタＣ２の値を加算して、加算値Ｓを算出する。
【００９２】
ステップＳ１０７において、加算値Ｓが閾値ＴＨ以上の場合に、処理がステップＳ１０８に進む。閾値ＴＨとして、たとえば、「１０」回に設定することができる。
【００９３】
ステップＳ１０８において、制御部６０は、図示しない表示装置通じて、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の内部または表面の基材５３を再コーティングすべきことを通知する。
【００９４】
ステップＳ１０９において、ユーザは、親水性コーティング液αを用いて、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の内部または表面の基材５３を再コーティングする。
【００９５】
ユーザは、洗浄液１および洗浄液２を充填した洗浄液供給装置７００を親水性コーティング液αを充填した洗浄液供給装置７０１に交換する。洗浄液供給装置７０１は、洗浄液供給装置７００と同様に、洗浄液噴霧配管１１に接続される。したがって、洗浄液１および洗浄液２と同様に、親水性コーティング液αは、洗浄液噴霧配管１１に送られて、噴霧ノズル２１から室外熱交換器２と室内熱交換器２０に向けて噴射される。親水性コーティング液αが室外熱交換器２および室内熱交換器２０の内部または表面の基材５３に流れることによって、基材５３を再コーティングすることができる。
【００９６】
以上のように、実施の形態２によれば、熱交換器に付着した汚染物質の種類と量に応じて適切な洗浄剤を用いて熱交換器に付着した汚れを除去する洗浄を所定回数実行した後に、親水性コーティング液αを熱交換器に塗布する。これによって、過剰な洗浄によるコーティング膜の劣化を抑制することができる。また、再コーティングしたコーティング膜により、汚染物質が付着しても除去し易く、熱交換効率の低下を大幅に抑制することが可能となる。
【００９７】
実施の形態２によれば、制御部が洗浄回数をカウントして、ユーザに通知することとしたが、これに限定するものではない。ユーザが、洗浄回数をカウントして、加算値Ｓが閾値ＴＨ以上となったか否かを判断するものとしてもよい。
【００９８】
また、実施の形態２では、洗浄液１および洗浄液２を充填した洗浄液供給装置７００を親水性コーティング液αを充填した洗浄液供給装置７０１に交換したが、これに限定するものではない。洗浄液供給装置７００に充填する液体を洗浄液１および洗浄液２から親水性コーティング液αに変更するものとしてもよい。
【００９９】
また、洗浄液噴霧配管１１に接続される洗浄液供給装置に代えて、専用のコーティング槽を設け、その専用のコーティング槽に親水性コーティング液αを充填するものとしてもよい。専用のコーティング槽内の親水性コーティング液αをスプレー塗布し、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の基材５３を再コーティングすることとしてもよい。
【０１００】
特に汚染物が付着し易い表面部分の基材５３にのみ親水性コーティング液αを流すことによって、表面部分のみを確実にリコーティングするものとしてもよい。
【０１０１】
（変形例）
本発明は、上記の実施形態の限定されるものではなく、たとえば、以下のような変形例も含む。
【０１０２】
図１５は、変形例の車両用空気調和機の内部構造を示す斜視図である。
図１５に示すように、室外熱交換器２および室内熱交換器２０の側面に沿って上部から下部へ、下部から上部へと移動しながら洗浄することも可能である。図１５の矢印は、上方向を表す。これにより、熱交換器の奥まで均一に洗浄液を塗布することが可能となり、洗浄効果をより長く持続させることができる。
【０１０３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０４】
１ａ，１ｂ  弁、２  室外熱交換器、５  室外送風ファン、６  圧縮機、１１  洗浄液噴霧配管、１５  室内送風ファン、２０  室内熱交換器、２１  噴霧ノズル、３０  膨張機構（キャピラリーチューブ）、３１ａ，３２ｂ  駆動ローラ、３２  ローラ、３２ａ  空洞部、３２ｂ  蓋体、３２ｃ  洗浄液吐出部、３３  ローラ刷毛部、３４  支持部、４０  アキュムレータ、５０ａ  鉄粉検知器、５０ｂ  塵埃検知器、５０，１６０  防汚コーティング膜、５１  シリカナノ粒子、５２  フッ素樹脂、５３  基材、５４  親水性有機コーティング、５５  無機コーティング、６０  制御部、６１  バス、７０ａ  洗浄液１供給部、７０ｂ  洗浄液２供給部、７１，７２  基板、８１，８２  電極、８３  抵抗測定器、９０  鉄粉、９１  塵埃、９２  水晶振動子、９３  コーティング膜、９４  電極膜、９５  棒磁石、１００  車両用空気調和機、１００ａ  室外機ユニット、１００ｂ  室内機ユニット、１００ｃ  機器室、１１０  車両、１２０  空調制御装置、７００  洗浄液供給装置。
【図１】
2016205645.tif 000004
【図２】
2016205645.tif 000005
【図３】
2016205645.tif 000006
【図４】
2016205645.tif 000007
【図５】
2016205645.tif 000008
【図６】
2016205645.tif 000009
【図７】
2016205645.tif 000010
【図８】
2016205645.tif 000011
【図９】
2016205645.tif 000012
【図１０】
2016205645.tif 000013
【図１１】
2016205645.tif 000014
【図１２】
2016205645.tif 000015
【図１３】
2016205645.tif 000016
【図１４】
2016205645.tif 000017
【図１５】
2016205645.tif 000018