JP2006046694A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器を蒸発器として動作させたときの着霜量を低減することができる冷凍装置を提供すること。
【解決手段】滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されたプレートフィン３を備えた室外側熱交換器２と、室外側熱交換器２の下方にドレンパン６とを備える空気調和装置において、室外側熱交換器２とドレンパン６との接触面積をできる限り小さくする。接触面積を小さくするために、室外側熱交換器２の下端部とドレンパン６の上面６ａとの間の全体に隙間を設ける。室外側熱交換器２が蒸発器として動作しているときに凝縮する水滴８は、プレートフィン３の下端部からドレンパン６に落下する。プレートフィン３とドレンパン６とが接触していないので、接触部分に氷が付着することがなく、接触部分に付着した氷から霜が成長することが防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を備えた熱交換器を用いて構成される冷凍装置に関する。

一般的に、熱交換器を蒸発器として動作させる冷凍装置では、熱交換器と熱交換を行う空気の温度が低い場合や蒸発器での蒸発温度が低い場合に、熱交換器の熱交換面に霜が発生する。霜が発生すると熱交換器の熱交換能力が低下し、その結果、冷凍装置の冷凍能力も低下してしまう。

例えば、冷凍装置の一種であるヒートポンプ方式の空気調和装置では、暖房運転時に外気温度が低下すると蒸発器として動作している室外側熱交換器における蒸発温度が低下し、この室外側熱交換器に着霜する。着霜すると、室外側熱交換器の蒸発能力が低下し、その結果、空気調和装置の暖房能力が低下してしまう。そのため、空気調和装置では、室外側熱交換器に付着した霜を取り除くための除霜運転が適宜行われる。しかしながら、除霜運転が行われると、除霜運転方式によって異なることがあるが、暖房運転が休止されたり暖房能力が低下したりするため、暖房快感度が低下するという問題がある。そのため、熱交換器における着霜を遅らせて冷凍運転（冷凍装置の代表例であるヒートポンプ方式の空気調和装置の場合は特に暖房運転）の延長を図ることや、除霜運転時間の短縮を図ることが課題となっている。

このような課題に応えるものとして、着霜防止層を熱交換面に設けることによって蒸発器として動作している熱交換器への着霜量を低減しようとする方法が提案されている。この着霜防止層を設ける方法は、熱交換面の滑水性及び撥水性を大きくして着霜を防止する方法である。

着霜防止層を設ける方法として、例えば特許文献１には、特定のオルガノポリシロキサンの１００重量部に対して、シラノール基を有する特定のオルガノポリシロキサンを３〜７０重量部の割合にて含有する組成物を、熱交換面に塗布・硬化させて塗膜を形成することが記載されている。このように着霜防止層を設けて熱交換面の滑水性及び撥水性を大きくすることによって、熱交換器を蒸発器として動作させたときに熱交換面に凝縮する水滴が速やかに流れ落ちていくので、熱交換面における着霜量を低減することができる。
特開２００２−３２３２９８号公報

図１５は、従来の熱交換器の構成の概略を示す断面図である。熱交換器４２は、いわゆるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、熱交換面を形成する多数のプレートフィン４３を互いに間隔をあけて空気流の流通方向４４に直交する方向に沿って並べると共に、これらのプレートフィン４３に対して、内部を冷媒が流通する熱交換パイプ４５を貫通させて構成されている。熱交換器４２では、プレートフィン４３は、長手方向が上下方向に平行になるように配置されると共に、プレートフィン４３が流通方向４４に直交する方向に沿って並べられてなるフィン列が、流通方向４４に沿って２列配列されている。フィン列は、１列であっても、３列以上であってもよい。プレートフィン４３を貫通する熱交換パイプ４５は、プレートフィン４３の一端部から他端部まで長手方向に沿って等間隔に配置されている。プレートフィン４３の表面には例えば上述した着霜防止層が設けられており、滑水性及び撥水性が大きくなっている。

また、熱交換器４２の下方には、熱交換器から流下する水滴を受けて排出するためのドレンパン４６が配置されている。ドレンパン４６の上面４６ａは、水を排出するために傾斜している。上面４６ａが傾斜したドレンパン４６に対して熱交換器４２はほぼ水平に配置されるので、熱交換器４２の下端部即ちプレートフィン４３の下端部とドレンパン４６の上面４６ａとは、部分的に接触している。

このような熱交換器４２では、蒸発器として動作しているときにプレートフィン４３に凝縮する水滴４８は、矢符４７で示すように下方に流下する。このとき、プレートフィン４３の下端部とドレンパン４６の上面４６ａとの接触部分では、流下した水滴４８がたまって凍ることがある。下端部に氷４９ができてしまうと、氷４９に流下した水滴４８が凍ることによって、矢符５０で示すように、霜５１が下端部から上方に成長することになる。このように、熱交換器４２の下端部にできた氷４９から霜５１が成長するので、従来の熱交換器４２を用いた冷凍装置には、プレートフィン４３の表面の滑水性及び撥水性を大きくしたことによる着霜量の低減効果が充分に得られないという問題がある。

本発明の目的は、熱交換器を蒸発器として動作させたときの着霜量を低減することができる冷凍装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器の下方に配置されるドレンパンとを備える冷凍装置において、
前記熱交換器の下端部と前記ドレンパンの上面との間の全体に隙間を設けたことを特徴とする冷凍装置である。

請求項２に記載の発明は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器の下方に配置されるドレンパンとを備え、
前記熱交換器は、その下端部が前記ドレンパンの上面に対して部分的に接触するように配置されている冷凍装置において、
前記熱交換器の下端部と前記ドレンパンの上面との部分的な接触は、前記熱交換器の下端部に設けられた突出部の先端を前記ドレンパンの上面に接触させることによって行われていることを特徴とする冷凍装置である。

請求項３に記載の発明は、前記熱交換器は、前記熱交換面を形成する複数のフィンと内部に熱媒体を流通させる熱交換パイプとを備えるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、
該熱交換器の各フィンの下端部に、前記空気流の流通方向に対して傾斜する傾斜部を形成したことを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、前記熱交換器は、前記熱交換面を形成する複数のフィンと内部に前記熱媒体を流通させる熱交換パイプとを備えるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、
該熱交換器の下端部のフィンピッチが下端部よりも上方のフィンピッチよりも大きくなるように、一部のフィンの下端部に、残余のフィンの下端部よりも突出する突出部を形成したことを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、前記一部のフィンの下端部に形成された突出部の表面に、親水処理を施したことを特徴としている。
請求項６に記載の発明は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器を備えた冷凍装置において、
前記熱交換器は、下部に、該熱交換器が蒸発器として動作したときに前記熱交換面に凝縮して流下する水滴を０度以上に上昇させる高温部を備えることを特徴とする冷凍装置である。

請求項７に記載の発明は、前記熱交換器は、前記熱交換面を形成する複数のフィンと内部に熱媒体を流通させる熱交換パイプとを備えるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、
前記高温部は、前記フィンの下部に前記熱交換パイプを設けることなく、フィンのみで形成されることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、前記高温部は、前記熱交換器の下端面に接触させて設置したヒータで下部を加熱することによって形成されることを特徴としている。
請求項９に記載の発明は、前記熱交換器は、上側熱交換部と下側熱交換部とに区分されると共に、前記上側熱交換部と前記下側熱交換部との間に膨張弁が接続されており、前記下側熱交換部、前記膨張弁、前記上側熱交換部の順番で熱媒体を供給させることによって、前記下側熱交換部が凝縮器として動作すると共に、前記上側熱交換部が蒸発器として動作するよう構成されており、
前記高温部は、凝縮器として動作する前記下側熱交換部で形成されることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明は、前記高温部の表面に、親水処理を施したことを特徴としている。
請求項１１に記載の発明は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器を備えた冷凍装置において、
前記熱交換器は、前記熱交換面を形成する複数のフィンと内部に熱媒体を流通させる熱交換パイプとを備えるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、
前記熱交換器の下部のフィンピッチが上部のフィンピッチよりも大きいことを特徴とする冷凍装置である。

請求項１２に記載の発明は、前記熱交換器におけるフィンピッチが大きい部分の表面に、親水処理を施したことを特徴としている。
請求項１３に記載の発明は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器の下方に配置されるドレンパンとを備える冷凍装置において、
前記ドレンパンの上面に、滑水性及び撥水性処理を施したことを特徴とする冷凍装置である。

請求項１４に記載の発明は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器の下方に配置されるドレンパンとを備える冷凍装置において、
前記ドレンパンの上面に、親水処理を施したことを特徴とする冷凍装置である。

請求項１記載の発明によれば、熱交換器の下端部とドレンパンの上面との間の全体に隙間が設けられているので、熱交換器が蒸発器として動作したときに凝縮した凝縮水は、熱交換面を流下して下端部からドレンパンに落下する。このように熱交換器とドレンパンとの接触部分がないので、流下した凝縮水が前記接触部分にたまって凍り、霜が下端部から上部に向かって成長することを防止できる。これによって、着霜量を低減することができる。

請求項２記載の発明によれば、熱交換器の下端部に設けられた突出部の先端をドレンパンの上面に接触させることによって、熱交換器の下端部とドレンパンの上面との部分的な接触が実現される。つまり、ドレンパンの上面に対してドレンパンの下端部を接触させる場合、ドレンパンの上面は傾斜しているので、熱交換器をほぼ水平に設置すると、熱交換の下端部はドレンパンの上面に対して部分的に接触することになる。このとき、本発明では、熱交換器の下端部の突出部をドレンパンの上面に接触させているので、平坦な下端部をドレンパンの上面に接触させる場合に比べて、接触面積を小さくすることができる。これによって、熱交換器とドレンパンとの接触部分にできる氷の量が減少するので、接触部分から上部に向かって成長する霜の量を減少させることができる。

請求項３記載の発明によれば、クロスフィンアンドチューブ型熱交換器の各フィンの下端部に形成された傾斜部の先端をドレンパンの上面に接触させることによって、熱交換器とドレンパンとの部分的な接触を実現している。傾斜部は、例えばフィンの下端部を斜め方向に切断することによって形成することができるので、容易に本発明を実施することができる。

請求項４記載の発明によれば、クロスフィンアンドチューブ型熱交換器の一部のフィンの下端部に形成された突出部の先端をドレンパンの上面に接触させることによって、熱交換器とドレンパンとの部分的な接触を実現している。一部のフィンの下端部の突出部は、例えば一部のフィンとして残余のフィンよりも長いものを用いることによって形成することができるので、本発明を容易に実施することができる。また、熱交換器の下端部のフィンピッチを大きくしたので、空気流の通路が大きくなり、これによって通風抵抗が下がるので風速が上がり、フィン表面の温度が上がる。したがって、フィンの下部で凝縮水が凍結しにくくなり、着霜量を低減することができる。また、フィンの下部で凝縮水が凍結しても、空気流の通路が大きいので通路が閉塞しないので、通風抵抗の増加を緩和できる。

請求項５記載の発明によれば、フィンの下端部の突出部、即ちフィンピッチを大きくした部分に親水処理が施されているので、凝縮水はフィンの表面に対して薄く広がる。また、凝縮水が凍結したときでも、フィンの表面に対して高さが低い氷、つまり隣接するフィンに向かって突出する突出量が少ない氷になるので、空気流の通路が閉塞せず、通風抵抗の増加を緩和できる。

請求項６記載の発明によれば、熱交換器が蒸発器として動作したときに熱交換面に凝縮した凝縮水の水滴が流下したとき、下部の高温部によって水滴は０度以上にされるので、熱交換器の下端部で水滴が凍ることがない。したがって、熱交換器の下端部から上方に霜が成長することを防止できるので、着霜量を低減することができる。

請求項７記載の発明によれば、クロスフィンアンドチューブ型熱交換器の各フィンの下部に熱交換パイプを設けることなく、フィンのみで高温部が形成される。この高温部には熱交換パイプが設けられていないので、熱交換器が蒸発器として動作したとき、熱交換パイプが設けられている上部に比べて高温部の温度を高くすることができる。そして、少なくとも高温部の下端部の温度が０度以上になるように設定する。このようなフィンのみで形成される高温部は、例えば抜管構造や、フィンの下端部における熱交換パイプの段ピッチを下端部よりも上方の段ピッチよりも大きくすることによって形成できる。抜管構造とは、熱交換パイプを貫通させるためにフィンに形成されている貫通孔に対してフィンの下部に形成されている貫通孔には熱交換パイプを設けないようにする構造である。したがって、本発明を容易に実施することができる。

請求項８記載の発明によれば、熱交換器の下端面にヒータを接触させて設置し、このヒータで熱交換器の下部を加熱して高温部が形成される。この高温部はヒータを設置するだけで形成することができるので、容易に実施することができる。また、上記のフィンのみで高温部を形成する場合に比べて、高温部の温度を高くすることが可能であり、速やかに水滴を０度以上にすることができる。

請求項９記載の発明によれば、熱交換器を上側熱交換部と下側熱交換部との２つに区分し、下側熱交換部を凝縮器として動作させることによって高温部が形成される。この高温部は、上記のフィンのみで高温部を形成する場合に比べて、高温部の温度を高くすることが可能であり、速やかに水滴を０度以上にすることができる。

請求項１０記載の発明によれば、高温部の表面には親水処理が施されているので、上方から流下して高温部に到達した水滴は高温部の表面で薄く広がる。これによって、熱交換面上で水滴が突出することが抑えられるので、通風抵抗の増大を抑制することができ、高温部の表面温度を上昇させることが可能となる。したがって、高温部での水滴の温度上昇をより促進することができる。

請求項１１記載の発明によれば、クロスフィンアンドチューブ型熱交換器の下部のフィンピッチを上部よりも大きくしたので、空気流の通路が大きくなり、これによって通風抵抗が下がるので風速が上がり、フィン表面の温度が上がる。したがって、フィンの下部で凝縮水が凍結しにくくなり、着霜量を低減することができる。また、フィンの下部で凝縮水が凍結しても、空気流の通路が大きいので通路が閉塞せず、通風抵抗の増加を緩和できる。

請求項１２記載の発明によれば、フィンピッチが大きい部分の表面に親水処理が施されているので、流下して熱交換器下部に到達した水滴は下部表面で薄く広がる。これによって、熱交換面上で水滴が突出することが抑制されるので、通風抵抗が増大することを抑制することができ、下部表面の温度が上昇する。したがって、熱交換器下部での水滴の凍結を抑制することができる。

請求項１３記載の発明によれば、ドレンパン上面に滑水性及び撥水性処理が施されているので、熱交換器から流下した水がたまることなくスムーズに流れ、速やかに排水することができる。

請求項１４記載の発明によれば、ドレンパン上面に親水処理が施されているので、熱交換器から流下した水がスムーズに流れ、効率よく排水することができる。

以下、本発明の冷凍装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、冷凍装置の一種であるヒートポンプ方式の空気調和装置について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である空気調和装置１に用いられる室外側熱交換器２の断面図であり、図２は空気調和装置１の冷媒回路図である。

空気調和装置１では、図２に示すように、室外側熱交換器２、膨張弁９、室内側熱交換器１０、四路切換弁１１及び圧縮機１２が冷媒配管で接続されて冷媒回路が構成されている。冷房運転時には、四路切換弁１１は図２に示す実線側に設定される。この状態で、圧縮機１２から吐出した熱媒体である冷媒は、四路切換弁１１、室外側熱交換器２、膨張弁９、室内側熱交換器１０、四路切換弁１１の順番で循環して圧縮機１２に吸入される。このような冷媒の循環によって、室外側熱交換器２は凝縮器として動作し、室内側熱交換器１０は蒸発器として動作する。凝縮器として動作する室外側熱交換器２では、ガス冷媒が室外空気と熱交換を行って液冷媒になり、これによって冷媒は室外空気に対して放熱する。蒸発器として動作する室内側熱交換器１０では、冷媒が室内空気と熱交換を行って蒸発してガス冷媒になり、これによって室内空気は冷媒によって吸熱されて冷却される。

一方、暖房運転時には、四路切換弁１１は図２に示す破線側に設定される。この状態で、圧縮機１２から吐出した冷媒は、四路切換弁１１、室内側熱交換器１０、膨張弁９、室外側熱交換器２、四路切換弁１１の順番で循環して圧縮機１２に吸入される。このような冷媒の循環によって、室内側熱交換器１０が凝縮器として動作し、室外側熱交換器２が蒸発器として動作する。凝縮器として動作する室内側熱交換器１０では、ガス冷媒が室内空気と熱交換を行って凝縮し、これによって室内空気は冷媒からの放熱によって加熱される。蒸発器として動作する室外側熱交換器２では、冷媒は室外空気と熱交換を行って蒸発してガス冷媒になり、これによって冷媒は室外空気から吸熱する。

室外側熱交換器２は、図１に示すように、いわゆるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、熱交換面を形成する多数のプレートフィン３を互いに間隔をあけて空気流の流通方向４に直交する方向に沿って並べると共に、これらのプレートフィン３に対して、内部を冷媒が流通する熱交換パイプ５を貫通させて構成されている。

室外側熱交換器２では、プレートフィン３は、長手方向が上下方向に平行になるように配置されると共に、プレートフィン３が流通方向４に直交する方向に沿って並べられてなるフィン列が、流通方向４に沿って２列配列されている。フィン列は、１列であっても、３列以上であってもよい。プレートフィン３を貫通する熱交換パイプ５は、プレートフィン３の一端部から他端部まで長手方向に沿って等間隔に配置されている。プレートフィン３の表面には滑水性及び撥水性を有する塗膜が形成されており、滑水性及び撥水性が大きくなっている。なお、プレートフィンは、フラットフィン、スリットフィン、ワッフルフィンなど、板状のフィンを全て含むものである。

室外側熱交換器２の下方には、室外側熱交換器２から流下する水滴を受けて排出するためのドレンパン６が配置されている。ドレンパン６の上面６ａは、室外側熱交換器２から流下した水７を排出するために傾斜している。上面が傾斜したドレンパン６に対して、室外側熱交換器２はほぼ水平に配置される。

本実施形態では、室外側熱交換器２の下端部、即ちプレートフィン３の下端部３ａとドレンパン６の上面６ａとの間の全体に隙間が設けられている。したがって、室外側熱交換器２が蒸発器として動作しているときに凝縮した水滴８は、プレートフィン３の表面を流下して下端部３ａからドレンパン６の上面６ａに落下する。このように室外側熱交換器２とドレンパン６との接触部分がないので、流下した水滴８が室外側熱交換器２とドレンパン６との接触部分にたまって凍り、霜がプレートフィン３の下端部３ａから上部に向かって成長することを防止できる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、室外側熱交換器２とドレンパン６との接触部分がないので、プレートフィン３の表面を流下した水滴８が前記接触部分にたまって凍り、霜がプレートフィン３の下端部３ａから上部に向かって成長することを防止できる。これによって、着霜量を低減することができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、室外側熱交換器２とドレンパン６との間の全体に隙間が設けられているので、この隙間を空気が流通することで熱交換効率が低下してしまう。したがって、隙間を流通する空気量を減らすために、ドレンパン６の上面に遮蔽部材を設けるようにしてもよい。遮蔽部材は、プレートフィン３に接触しないように、プレートフィン３における流通方向４の上流側端面よりもさらに上流位置に設ける。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図３〜図５を参照しながら説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態の室外側熱交換器２の形状と室外側熱交換器２とドレンパン６との位置関係を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図２は、本発明の第２実施形態に用いられる室外側熱交換器２の断面図であり、図３は室外側熱交換器２を空気の流通方向４の下流側から見た背面図である。
第２実施形態では、図４に示すように、室外側熱交換器２はその下端部がドレンパン６の上面６ａに対して部分的に接触するように配置されている。これは、室外側熱交換器２の下端部をドレンパン６で支持させるためである。ドレンパン６の上面６ａは傾斜しているので、この傾斜面の上部に室外側熱交換器２を接触させている。図４に示す例では、紙面左側の領域Ｒの部分で、室外側熱交換器２とドレンパン６とが接触している。

さらに第２実施形態では、室外側熱交換器２の下端部、即ちプレートフィン３の下端部とドレンパン６の上面６ａとの部分的な接触は、プレートフィン３の下端部に形成された突出部である傾斜部３ｂの先端をドレンパン６の上面６ａに接触させることによって行われている。傾斜部３ｂは、空気流の流通方向４に対して傾斜している。傾斜部３ｂは、プレートフィン３の下端部を斜めに切断することによって形成することができる。

図３に示す室外側熱交換器２では、流通方向４の上流側のプレートフィン３と下流側のプレートフィン３とは外形が同じ形状であり、上流側の傾斜部３ｂと下流側の傾斜部３ｂとは傾斜面が互いに反対方向を向くように配置されている。

このように第２実施形態では、プレートフィン３の下端部の傾斜部３ｂをドレンパン６の上面６ａに接触させているので、平坦な下端部をドレンパン６の上面６ａに接触させる場合に比べて、接触面積を小さくすることができる。そして、室外側熱交換器２が蒸発器として動作するときに凝縮した水滴８は、例えば矢符Ａ１で示すように下方向に流下した後、そのままドレンパン６に落下するか、矢符Ａ２で示すように傾斜部３ｂの傾斜面に沿って移動して途中でドレンパン６に落下するか、傾斜部３ｂの先端部まで移動してドレンパン６に到達する。したがって、接触部分にたまる水の量が減少し、これによって接触部分の氷の量も減少する。

図５は、室外側熱交換器２に形成される突出部の他の形状を示す断面図である。図５（ａ）に示す突出部は傾斜部であるが、流通方向４の上流側のプレートフィン３の傾斜部３ｃと下流側のプレートフィン３の傾斜部３ｃとで１つの傾斜部となるように形成されている。つまり上流側の傾斜部３ｃの傾斜面と下流側の傾斜部３ｃの傾斜面とが同一平面をなすように、２つの傾斜部３ｃが形成されている。この突出部（傾斜部）は、下流側のプレートフィン３の傾斜部３ｃの先端部がドレンパン６の上面６ａに接触している。

図５（ｂ）に示す突出部３ｄは、各プレートフィン３における下流側に位置する矩形状の突出部である。このような突出部３ｄは、各プレートフィン３の下端部から矩形状にフィンの一部を切除することによって形成されている。このような突出部３ｄの場合は、接触部分における流通方向４に沿う長さを小さくすることによって、接触面積を小さくすることができる。

図５（ｃ）に示す突出部３ｅは、各プレートフィン３の下端部に形成された半円形状の突出部である。このような突出部３ｅは、各プレートフィン３の下端部を円弧状曲面にすることによって形成されている。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、室外側熱交換器２の下端部の傾斜部３ｂ，３ｃ及び突出部３ｄ，３ｅをドレンパン６の上面６ａに接触させているので、従来のように全体が平坦な下端部をドレンパン６の上面６ａに接触させる場合に比べて、接触面積を小さくすることができる。これによって、室外側熱交換器２の下端部とドレンパン６の上面６ａとの接触部分にできる氷の量が減少するので、接触部分から上部に向かって成長する霜の量を減少させることができる。

（２）突出部としての傾斜部３ｂ，３ｃは、プレートフィン３の下端部を斜めに切断することで形成することができるので、容易に実施することができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を、図６を参照しながら説明する。なお、第３の実施形態は、第２の実施形態の室外側熱交換器２の形状を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図６は、本発明の第３実施形態に用いられる室外側熱交換器２の一部分を空気の流通方向４の下流側から見た背面図である。
第３実施形態では、室外側熱交換器２の下端部のフィンピッチが下端部よりも上方のフィンピッチよりも大きくなるように、一部のプレートフィン３Ｌの下端部に、残余のプレートフィン３Ｓの下端部よりも突出する突出部を形成している。具体的には、上下方向の長さの異なる２種類のプレートフィン３Ｌ，３Ｓ（総称するときは、参照符号「３」を用いる。）を用いて、予め定める枚数の短いプレートフィン３Ｓごとに１枚の長いプレートフィン３Ｌを配列することによって実現することができる。図６では、短いプレートフィン３Ｓと長いプレートフィン３Ｌとを交互に配列している。

このように第３実施形態では、一部のプレートフィン３Ｌの下端部に形成された突出部の先端、つまり長いプレートフィン３Ｌの下端部の先端をドレンパン６の上面６ａに接触させることによって、第２実施形態と同様に、室外側熱交換器２とドレンパン６との部分的な接触を実現している。これによって、接触領域Ｒ内の全てのプレートフィン３をドレンパン６に接触させる場合に比べて、接触面積を小さくすることができる。したがって、接触部分にたまる水の量が減少し、これによって接触部分に付着する氷１３の量も減少する。

また、第３実施形態では、室外側熱交換器２の下端部のフィンピッチを大きくしたので、下端部での空気流の通路が大きくなる。これによって、通路の通風抵抗が小さくなって風速が上がり、プレートフィン３の表面温度が上がる。したがって、プレートフィン３の下部で凝縮水が凍結しにくくなる。さらに、プレートフィン３の下端部で凝縮水が凍結して氷１３が付着しても、空気流の通路が大きいので通路が閉塞しない。

上記の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、室外側熱交換器２の下端部のフィンピッチを大きくすることによって接触領域Ｒ内で長いプレートフィン３Ｌの下端部をドレンパン６の上面６ａに接触させているので、従来のように接触領域Ｒ内の全てのプレートフィンを接触させる場合に比べて、接触面積を小さくすることができる。これによって、室外側熱交換器２の下端部とドレンパン６の上面６ａとの接触部分に付着する氷１３の量が減少するので、接触部分から上部に向かって成長する霜の量を減少させることができる。

（２）上記実施形態では、室外側熱交換器２の下端部のフィンピッチを大きくしたので、下端部での空気通路が大きくなり、これによって空気通路の通風抵抗が小さくなって風速が上がり、プレートフィン３の表面温度が上がる。したがって、プレートフィン３の下部で凝縮水が凍結しにくくなり、霜の発生が抑制され、着霜量を減少させることができる。

（３）上記実施形態では、室外側熱交換器２の下端部での空気通路が大きくなるので、長いプレートフィン３Ｌの下端部で凝縮水が凍結して氷１３が付着しても、通路が閉塞しないので、通風抵抗の増加を緩和できる。

上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・フィンピッチを大きくした部分、即ち長いプレートフィン３Ｌの下端部の突出部の表面に親水処理を施してもよい。長いプレートフィン３Ｌの下端部の突出部とは、短いプレートフィン３Ｓよりも突出している部分である。親水処理は、例えばプレートフィン３がアルミニウムであるときはポリアクリル酸などの親水処理剤を塗布することによって行うことができる。また、プレートフィン３に滑水性及び撥水性処理と親水処理とを施す場合は、親水処理を施してから滑水性及び撥水性処理を施すようにしてもよいし、その逆であってもよい。このように突出部の表面に親水処理が施されているので、凝縮水はフィン表面に対して薄く広がる。また、凝縮水が凍結したときでも、フィン表面に対して高さが低い氷、つまり隣接するフィンに向かって突出する突出量が小さい氷になる。したがって、空気流の通路が閉塞せず、通風抵抗の増加を緩和できる。

・上記実施形態では、室外側熱交換器２をドレンパン６に接触させている場合を説明したけれども、第１実施形態のように室外側熱交換器２とドレンパン６との間の全体に隙間を設けるようにしてもよい。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を、図７〜図１２を参照しながら説明する。なお、第４の実施形態は、第２の実施形態の室外側熱交換器２の構造を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図７は、第４実施形態に用いられる室外側熱交換器２の断面図である。
第４実施形態では、室外側熱交換器２は、下部に、室外側熱交換器２が蒸発器として動作しているときにプレートフィン３の表面に凝縮して流下する水滴８を０度以上に上昇させる高温部１４を備えている。高温部１４は、室外側熱交換器２のプレートフィン３の下部に熱交換パイプ５を設けることなく、フィンのみで形成されている。このようなフィンのみで形成される高温部１４は、抜管構造、即ち熱交換パイプ５を貫通させるためにプレートフィン３に形成されている貫通孔１５に熱交換パイプ５を設けないようにすることで形成される。

図７に示す構成例では、各プレートフィン３において下端部から１番目と２番目の２つの貫通孔１５に熱交換パイプ５が設けられていない。したがって、室外側熱交換器２では、プレートフィン３において下端部から熱交換パイプ５が設けられていない最も上側の貫通孔１５が位置する部位までの領域Ｗ１が高温部１４として機能し、領域Ｗ１を除いた残余の領域Ｗ２で主として熱交換が行われる。高温部１４には熱交換パイプ５が設けられていないので、室外側熱交換器２が蒸発器として動作しているとき、熱交換パイプ５が設けられている上部の領域Ｗ２に比べて高温部１４の温度を高くすることができる。このとき、少なくとも下端部の温度が０度以上になるように、熱交換パイプ５を設けない領域Ｗ１の大きさを適当に設定する。

このように高温部１４を設けたことによって、室外側熱交換器２が蒸発器として動作しているときに凝縮した水滴８が下方に流下したとき、下部の高温部１４によって水滴８は０度以上にされる。したがって、流下した水滴８が室外側熱交換器２の下端部で凍ることはない。

図８は、高温部の他の構成例を説明するための断面図である。図８に示す高温部１４ａでは、プレートフィン３における高温部１４ａに相当する領域Ｗ１の表面に親水処理を施している。このように高温部１４ａの表面に親水処理を施したことによって、上方から流下して高温部１４ａに到達した水滴８は高温部１４ａの表面で薄く広がり、そして隣接する水滴８どうしが集合して高温部１４ａの表面に薄く広がった水７となる。これによって高温部１４ａの表面で水滴８が突出することが抑えられるので、通風抵抗の増大を抑制することができ、高温部１４ａの表面温度を上昇させることが可能となる。

図９は、高温部のさらに他の構成例を示す背面図である。図９に示す高温部１４ｂは、プレートフィン３の下端部における熱交換パイプ５の段ピッチを、下端部よりも上方の段ピッチよりも大きくすることによって、フィンのみで形成されている。高温部１４ｂでは、プレートフィン３の領域Ｗ１には貫通孔は形成されていない。この高温部１４ｂは、図７に示す高温部１４と同様に機能する。また、高温部１４ｂにおいても、図８に示す高温部１４ａと同様に、表面に親水処理を施してもよい。

図１０は、高温部のさらに他の構成例を示す断面図である。図１０に示す高温部１４ｃは、室外側熱交換器２の下端面に接触させて配置したヒータ１６で下部を加熱することによって形成されている。つまりヒータ１６で加熱されて０度以上となっている領域Ｗ１の部分が高温部１４ｃになる。この高温部１４ｃも、図７に示す高温部１４と同様に機能する。ただし、積極的に加熱することで高温部１４ｃを形成しているので、高温部１４，１４ａ，１４ｂよりも温度を高くすることが可能である。また、高温部１４ｃにおいても、図８に示す高温部１４ａと同様に、表面に親水処理を施してもよい。

図１１は、高温部のさらに他の構成例を示す冷媒回路図であり、図１２は室外側熱交換器２の断面図である。図１１に示す高温部１４ｄは、室外側熱交換器２を上側熱交換部２ａと下側熱交換部２ｂとに区分したときの下側熱交換部２ｂで構成されている。室外側熱交換器２は、上側熱交換部２ａと下側熱交換部２ｂとに区分されると共に、上側熱交換部２ａと下側熱交換部２ｂとの間に膨張弁９を接続して構成されている。そして、下側熱交換部２ｂ、膨張弁９、上側熱交換部２ａの順番で冷媒を供給させることによって、下側熱交換部２ｂが凝縮器として動作すると共に、上側熱交換部２ａが蒸発器として動作するように構成されている。凝縮器として動作する下側熱交換部２ｂが高温部１４ｄとなる。

図１１に示す空気調和装置１では、圧縮機１２、四路切換弁１１、室内側熱交換器１０、下側熱交換部２ｂ、膨張弁９、上側熱交換部２ａが冷媒配管で接続されて冷媒回路が構成されている。暖房運転時には、四路切換弁１１は図１１に示す実線側に設定される。この状態で、圧縮機１２から吐出した冷媒は、四路切換弁１１、室内側熱交換器１０、下側熱交換部２ｂ、膨張弁９、上側熱交換部２ａ、四路切換弁１１の順番で循環して圧縮機１２に吸入される。このような冷媒の循環によって、室内側熱交換器１０及び下側熱交換部２ｂが凝縮器として動作し、上側熱交換部２ａが蒸発器として動作する。凝縮器として動作する室内側熱交換器１０では、ガス冷媒が室内空気と熱交換を行って凝縮し、これによって室内空気は冷媒からの放熱によって加熱される。また、凝縮器として動作する下側熱交換部２ｂでも冷媒から放熱されるので、下側熱交換部２ｂは高温部１４ｄとして機能する。なお、蒸発器として動作する上側熱交換部２ａでは、冷媒は室外空気と熱交換を行って蒸発してガス冷媒になり、これによって冷媒は室外空気から吸熱する。

一方、冷房運転時には、四路切換弁１１は図１１に示す破線側に設定される。この状態で、圧縮機１２から吐出した冷媒は、四路切換弁１１、上側熱交換部２ａ、膨張弁９、下側熱交換部２ｂ、室内側熱交換器１０、四路切換弁１１の順番で循環して圧縮機１２に吸入される。このような冷媒の循環によって、上側熱交換部２ａは凝縮器として動作し、下側熱交換部２ｂ及び室内側熱交換器１０は蒸発器として動作する。凝縮器として動作する上側熱交換部２ａでは、ガス冷媒が室外空気と熱交換を行って液冷媒になり、これによって冷媒は室外空気に対して放熱する。蒸発器として動作する室内側熱交換器１０では、冷媒が室内空気と熱交換を行って蒸発してガス冷媒になり、これによって室内空気は冷媒によって吸熱されて冷却される。なお、蒸発器として動作する下側熱交換部２ｂでは、冷媒が室外空気と熱交換を行って蒸発してガス冷媒となるので、室外空気を冷却することになる。このように、下側熱交換部２ｂでは無駄な熱交換が行われるが、冷房運転を行うことができる。

この高温部１４ｄは、図７に示す高温部１４と同様に機能する。この高温部１４ｄ、即ち下側熱交換部２ｂにおいても、図８に示す高温部１４ａと同様に、表面に親水処理を施してもよい。

上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、室外側熱交換器２が蒸発器として動作しているときに凝縮した水滴８が下方に流下したとき、高温部１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄによって水滴８は０度以上にされるので、室外側熱交換器２の下端部で水滴８が凍ることがない。これによって、室外側熱交換器２の下端部から上方に霜が成長することを防止できるので、着霜量を低減することができる。

（２）フィンのみで形成された高温部１４，１４ｂは、抜管構造や熱交換パイプ５の段ピッチの変更によって容易に実施することができる。
（３）表面に親水処理が施された高温部１４ａでは、高温部１４ａの表面で水滴８が突出することが抑えられ、通風抵抗の増大が抑制されるので、高温部１４ａの表面温度を上昇させることが可能となる。これによって、高温部１４ａでの水滴８の温度上昇をより促進することができる。

（４）ヒータ１６で室外側熱交換器２の下部を加熱して形成される高温部１４ｃは、ヒータ１６を設置するだけでよいので、容易に実施することができる。また、フィンのみで形成される高温部１４，１４ａ，１４ｂに比べて、高温部１４ｃの温度を高くすることが可能であるので、速やかに水滴を０度以上にすることができる。

（５）室外側熱交換器２を上下に区分して得られる下側熱交換部２ｂで構成される高温部１４ｄは、フィンのみで形成される高温部１４，１４ａ，１４ｂに比べて、高温部１４ｄの温度を高くすることが可能であるので、速やかに水滴を０度以上にすることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・高温部１４は抜管構造によってフィンのみで形成されているけれども、高温部とすべき部位のフィンに熱交換パイプ５を貫通させた状態で、この熱交換パイプ５に冷媒を流通させないように構成することで高温部を形成してもよい。この場合は、熱交換パイプ５がフィンに貫通されているので、室外側熱交換器２の構造強度を向上させることができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態を、図１３及び図１４を参照しながら説明する。なお、第５の実施形態は、第１の実施形態のドレンパン６を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明は省略する。

第５実施形態では、ドレンパン６の上面６ａに滑水性及び撥水性処理を施している。滑水性及び撥水性処理は、滑水性及び撥水性を有する塗膜を形成することによって行われる。したがって、室外側熱交換器２から流下した水はドレンパン６の上面６ａにたまることなく、スムーズに流れる。

図１３に示すドレンパン６では、室外側熱交換器２の長手方向の中央部に排水口１７を形成し、長手方向の両端部から中央部の排水口１７に向かって傾斜するように上面６ａを形成している。中央部に排水口１７を形成したことによって、端部に排水口を形成した場合に比べて、傾斜している上面６ａの最上部から排水口１７までの距離が短くなり、スムーズに排水することができる。この上面６ａに滑水性及び撥水性処理を施すことによって、より速やかに排水することができる。

また、図１４に示すドレンパン６では、空気流の流通方向４の下流側が低くなるように上流側から下流側に傾斜する上面６ａを形成している。流通方向４に傾斜する上面６ａを形成したことによって、流通方向４に直交する方向に傾斜する上面を形成した場合に比べて、傾斜している上面６ａの最上部から最下部までの距離が短くなり、スムーズに排水することができる。この上面６ａに滑水性及び撥水性処理を施すことによって、より速やかに排水することができる。

上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ドレンパン６の上面６ａに滑水性及び撥水性処理を施したことによって、室外側熱交換器２から流下した水はたまることなくスムーズに流れるので、速やかに排水することができる。また、ドレンパン６の上面６ａに滑水性及び撥水性処理を施すと共に、上面６ａの最上部から最下部までの距離を短くすることによって、より速やかに排水することができる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。なお、第６の実施形態は、第５の実施形態のドレンパン６を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明は省略する。

第６実施形態では、ドレンパン６の上面６ａに親水処理を施している。親水処理は、例えばドレンパン６がアルミニウムである場合は、ポリアクリル酸などの親水処理剤を塗布することによって行われる。したがって、室外側熱交換器２から流下した水はドレンパン６の上面６ａをスムーズに流れる。

上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ドレンパン６の上面６ａに親水処理を施したことによって、室外側熱交換器２から流下した水はスムーズに流れるので、速やかに排水することができる。また、ドレンパン６の上面６ａに親水処理を施すと共に、上面６ａの最上部から最下部までの距離を短くすることによって、より速やかに排水することができる。

上記各実施形態では、冷凍装置の一種であるヒートポンプ方式の空気調和装置を例にとり説明したけれども、たとえば冷蔵庫や冷凍庫に本発明を適用してもよい。

本発明は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を備えた熱交換器を用いて構成される冷凍装置に適用することができる。例えば、家庭用及び業務用の空気調和装置、家庭用及び業務用の冷凍庫、家庭用及び業務用の冷蔵庫、家庭用及び業務用の給湯装置などの除霜を必要とする装置に有用である。

第１実施形態である空気調和装置１に用いられる室外側熱交換器２の断面図。 空気調和装置１の冷媒回路図。 第２実施形態に用いられる室外側熱交換器２の断面図。 室外側熱交換器２を流通方向４の下流側から見た背面図。 （ａ）は室外側熱交換器２に形成される突出部としての傾斜部３ｃの形状を示す断面図、（ｂ）は突出部３ｄの形状を示す断面図、（ｃ）は突出部３ｅの形状を示す断面図。 第３実施形態に用いられる室外側熱交換器２の一部分を流通方向４の下流側から見た背面図。 第４実施形態に用いられる室外側熱交換器２の断面図。 室外側熱交換器２に備えられる高温部の他の構成例を説明するための断面図。 高温部のさらに他の構成例を示す断面図。 高温部のさらに他の構成例を示す断面図。 高温部のさらに他の構成例を示す冷媒回路図。 室外側熱交換器２の断面図。 第５実施形態に用いられる室外側熱交換器２を流通方向４の下流側から見た背面図。 第５実施形態に用いられる室外側熱交換器２の断面図。 従来の熱交換器の構成の概略を示す断面図。

符号の説明

１…空気調和装置、２…室外側熱交換器、２ａ…上側熱交換部、２ｂ…下側熱交換部、３…プレートフィン、３ａ…下端部、３ｂ，３ｃ…傾斜部、３ｄ，３ｅ…突出部、３Ｌ…長いプレートフィン、３Ｓ…短いプレートフィン、４…流通方向、５…熱交換パイプ、６…ドレンパン、６ａ…上面、７…水、８…水滴、９…膨張弁、１０…室内側熱交換器、１１…四路切換弁、１２…圧縮機、１３…氷、１４，１４ａ，１４ｂ…高温部、１５…貫通孔、１６…ヒータ

Claims (14)

1. 滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
   前記熱交換器の下方に配置されるドレンパンとを備える冷凍装置において、
   前記熱交換器の下端部と前記ドレンパンの上面との間の全体に隙間を設けたことを特徴とする冷凍装置。
2. 滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
   前記熱交換器の下方に配置されるドレンパンとを備え、
   前記熱交換器は、その下端部が前記ドレンパンの上面に対して部分的に接触するように配置されている冷凍装置において、
   前記熱交換器の下端部と前記ドレンパンの上面との部分的な接触は、前記熱交換器の下端部に設けられた突出部の先端を前記ドレンパンの上面に接触させることによって行われていることを特徴とする冷凍装置。
3. 前記熱交換器は、前記熱交換面を形成する複数のフィンと内部に熱媒体を流通させる熱交換パイプとを備えるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、
   該熱交換器の各フィンの下端部に、前記空気流の流通方向に対して傾斜する傾斜部を形成したことを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
4. 前記熱交換器は、前記熱交換面を形成する複数のフィンと内部に前記熱媒体を流通させる熱交換パイプとを備えるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、
   該熱交換器の下端部のフィンピッチが下端部よりも上方のフィンピッチよりも大きくなるように、一部のフィンの下端部に、残余のフィンの下端部よりも突出する突出部を形成したことを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
5. 前記一部のフィンの下端部に形成された突出部の表面に、親水処理を施したことを特徴とする請求項４記載の冷凍装置。
6. 滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器を備えた冷凍装置において、
   前記熱交換器は、下部に、該熱交換器が蒸発器として動作したときに前記熱交換面に凝縮して流下する水滴を０度以上に上昇させる高温部を備えることを特徴とする冷凍装置。
7. 前記熱交換器は、前記熱交換面を形成する複数のフィンと内部に熱媒体を流通させる熱交換パイプとを備えるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、
   前記高温部は、前記フィンの下部に前記熱交換パイプを設けることなく、フィンのみで形成されることを特徴とする請求項６記載の冷凍装置。
8. 前記高温部は、前記熱交換器の下端面に接触させて設置したヒータで下部を加熱することによって形成されることを特徴とする請求項６記載の冷凍装置。
9. 前記熱交換器は、上側熱交換部と下側熱交換部とに区分されると共に、前記上側熱交換部と前記下側熱交換部との間に膨張弁が接続されており、前記下側熱交換部、前記膨張弁、前記上側熱交換部の順番で熱媒体を供給させることによって、前記下側熱交換部が凝縮器として動作すると共に、前記上側熱交換部が蒸発器として動作するよう構成されており、
   前記高温部は、凝縮器として動作する前記下側熱交換部で形成されることを特徴とする請求項６記載の冷凍装置。
10. 前記高温部の表面に、親水処理を施したことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の冷凍装置。
11. 滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器を備えた冷凍装置において、
    前記熱交換器は、前記熱交換面を形成する複数のフィンと内部に熱媒体を流通させる熱交換パイプとを備えるクロスフィンアンドチューブ型熱交換器であり、
    前記熱交換器の下部のフィンピッチが上部のフィンピッチよりも大きいことを特徴とする冷凍装置。
12. 前記熱交換器におけるフィンピッチが大きい部分の表面に、親水処理を施したことを特徴とする請求項１１記載の冷凍装置。
13. 滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
    前記熱交換器の下方に配置されるドレンパンとを備える冷凍装置において、
    前記ドレンパンの上面に、滑水性及び撥水性処理を施したことを特徴とする冷凍装置。
14. 滑水性及び撥水性を有する熱交換面を有し、該熱交換面上を流通する空気流と内部を流通する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
    前記熱交換器の下方に配置されるドレンパンとを備える冷凍装置において、
    前記ドレンパンの上面に、親水処理を施したことを特徴とする冷凍装置。

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