JP2006046695A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】滑水性及び撥水性を有する熱交換面を備える熱交換器を蒸発器として動作させたときに、熱交換器を良好な状態で動作させながら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】プレートフィン３と熱交換パイプ５とを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を室外側熱交換器２として用いた空気調和装置において、空気流の流通方向４に沿って２列に配列されるプレートフィン３のうち、上流側に位置するプレートフィン３に、滑水性及び撥水性を有する表面処理を施す。これによって、熱交換性能が高い上流側のプレートフィン３に凝縮した水滴７は速やかに下方に流下するので、水滴７の凍結が抑制され、着霜量を減少させることができる。
【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。

そこで、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した凝縮水の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８は、クロスフィンアンドチューブ型熱交換器におけるプレートフィン部分を拡大して示す断面図である。プレートフィン４１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いる。したがって、熱交換器が蒸発器として動作しているときにプレートフィン４１に凝縮する水滴４２は速やかに下方に流下するので、水滴４２が凍結して霜が成長することを抑制することができる。

しかしながら、滑水性及び撥水性を有するプレートフィン４１では、水滴４２の高さ、即ち隣接するプレートフィン４１に向かって突出する突出量が大きくなり、そのため空気流４３の通路（２つのプレートフィン４１の間）の通風抵抗が大きくなるという問題がある。また、対向するプレートフィン４１の水滴４２どうしが結合しやすく、結合した水滴が凍結すると空気流４３の通路が閉塞し、さらに通風抵抗が増大してしまう。そして、通風抵抗の増大によって、熱交換性能が低下するという問題が生じている。さらに、結合した水滴が凍結すると体積が膨張するので、熱交換器が破壊されてしまうという問題もある。

本発明の目的は、滑水性及び撥水性を有する熱交換面を備える熱交換器を蒸発器として動作させたときに、熱交換器を良好な状態で動作させながら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記載の発明は、フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
前記熱交換器が蒸発器として動作したときに前記フィンの表面に形成される温度境界層が未発達の部位に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置である。

請求項２記載の発明は、フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
前記フィンにおける空気流の流通方向上流側部分に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置である。

請求項３記載の発明は、前記フィンにおける空気流の流通方向上流側のフィン端面の少なくとも一部に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、前記フィンにおける前記滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていない残余の部位の少なくとも一部に、親水処理が施されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
前記熱交換器のフィンにおける空気の出口側端部の少なくとも一部に親水処理を施し、親水処理が施された出口側端部を除いた残余の部位の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置である。

請求項６記載の発明は、フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
前記熱交換器のフィンにおける下方部の少なくとも一部に親水処理を施し、親水処理が施された下方部を除いた残余の部位の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。

請求項７記載の発明は、フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
前記熱交換器のフィンにおける空気の出口側端部と下方部との少なくとも一部に親水処理を施し、親水処理が施された出口側端部と下方部とを除いた残余の部位の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されている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、熱交換器が蒸発器として動作しているときにフィンの表面に形成される温度境界層が未発達の部位に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されているので、温度境界層が未発達の部位に凝縮する水滴は、速やかに下方に流下する。温度境界層が未発達の部位は熱交換性能が高いので、凝縮した水滴が凍結して霜が発生しやすいが、上記のように水滴が速やかに下方に流下するので、凝縮した水滴が凍結して霜が発生するのを抑制することができる。これによって着霜量を減少させることができる。

請求項２記載の発明によれば、フィンにおける空気流の流通方向上流側部分に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されているので、熱交換器が蒸発器として動作しているとき、前記流通方向上流側部分に凝縮する水滴は、速やかに下方に流下する。前記流通方向上流側部分は熱交換性能が高いので、凝縮した水滴が凍結して霜が発生しやすいが、上記のように水滴が速やかに下方に流下するので、凝縮した水滴が凍結して霜が発生するのを抑制することができる。これによって着霜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、フィンにおける空気流の流通方向上流側のフィン端面の少なくとも一部に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されているので、熱交換器が蒸発器として動作しているとき、前記フィン端面の滑水性及び撥水性を有する表面に凝縮する水滴は、速やかに下方に流下する。前記フィン端面は熱交換性能が最も高いので、最も霜が発生しやすいが、上記のように水滴が速やかに下方に流下するので、最も霜が発生しやすい部位での霜の発生を抑制することができる。これによって着霜量を減少させることができる。また、上流側部分に表面処理を施す場合に比べて処理する面積が小さくなるので、製造コストを削減することが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、フィンにおける滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていない残余の部位の少なくとも一部には親水処理が施されているので、残余の部位の親水処理が施された表面では凝縮した水滴はフィンの表面に対して薄く広がる。これによって、空気の通路の通風抵抗が増大するのを抑えることができる。また、水滴がフィン表面に薄く広がることによって、対向するフィン表面の水滴どうしが結合することが抑制されるので、結合した水滴が凍結して空気流の通路が閉塞するのを防止することができると共に、連結した水滴が凍結することによって熱交換器が破壊されるのを防止することができる。さらに、フィン表面に薄く広がった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小さい氷になるので、空気流の通路が閉塞するのを防止することができる。このように親水処理を施したことによって、空気流の通路の通風抵抗の増大が抑制されて熱交換性能が低下するのを抑えることができる。したがって、フィン表面の温度低下を抑えることができるので、水滴の凍結を抑制することができ、その結果、着霜量を減少させることができる。

請求項５記載の発明によれば、熱交換器のフィンにおける空気の出口側端部の少なくとも一部に親水処理が施されており、親水処理が施された出口側端部を除いた残余の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されている。したがって、熱交換器が蒸発器として動作しているときにフィンに凝縮する水滴は、滑水性及び撥水性を有する表面処理によって速やかに下方に流下する。また、水滴が空気流によって押されて出口側端部に移動しやすくなるが、出口側端部に達した水滴は、親水処理が施されている表面では薄く広がる。これによって、出口側端部で通風抵抗が増大するのを抑えることができる。また、対向するフィン表面の水滴どうしが結合することが抑制されるので、結合した水滴が凍結することによって出口側端部が閉塞するのを防止することができると共に、連結した水滴が凍結することによって熱交換器が破壊されるのを防止することができる。さらに、フィン表面に薄く広がった水滴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小さい氷になるので、出口側端部が閉塞するのを防止することができる。このように出口側端部の少なくとも一部に親水処理を施したことによって、出口側端部の通風抵抗の増大が抑制されて熱交換性能が低下するのを抑えることができる。したがって、水滴がたまりやすい出口側端部の温度低下を抑えることができるので、水滴の凍結を抑制することができ、その結果、着霜量を減少させることができる。

請求項６記載の発明によれば、熱交換器のフィンにおける下方部の少なくとも一部に親水処理が施されており、親水処理が施された下方部を除いたフィンの残余の部位の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されている。したがって、熱交換器が蒸発器として動作しているときにフィンに凝縮する水滴は、滑水性及び撥水性を有する表面処理によって速やかに下方に流下する。また、下方部に達した水滴は、親水処理が施されている表面では薄く広がる。これによって、上述した出口側端部の場合と同様に、下方部の通風抵抗の増大が抑制されて熱交換性能が低下するのを抑えることができる。したがって、水滴がたまりやすい下方部の温度低下を抑えることができるので、水滴の凍結を抑制することができ、その結果、着霜量を減少させることができる。

請求項７記載の発明によれば、熱交換器のフィンにおける出口側端部と下方部との少なくとも一部に親水処理が施されており、親水処理が施された出口側端部と下方部とを除いた残余の部位の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されている。これによって、上述と同様に、出口側端部及び下方部の通風抵抗の増大が抑制されて熱交換性能が低下するのを抑えることができる。したがって、水滴がたまりやすい出口側端部及び下方部の温度低下を抑えることができるので、水滴の凍結を抑制することができ、その結果、着霜量を減少させることができる。

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。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。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。

本実施形態では、室外側熱交換器２において、２列のフィン列のうち上流側に位置するフィン列の各プレートフィン３（図１において斜線を付して示す）のみに、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。

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、上流側のプレートフィン３に凝縮する水滴７は、速やかに下方に流下する。上流側のプレートフィン３は下流側のプレートフィン３に比べて熱交換性能が高いので、凝縮した水滴７が凍結して霜が発生しやすいが、上記のように水滴７が速やかに下方に流下するので、凝縮した水滴７が凍結して霜が発生するのを抑制することができる。

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、熱交換性能が高く霜が発生しやすい部位での霜の発生を抑制できるので、室外側熱交換器２における着霜量を減少させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、フィン列が２列の場合を説明したけれども、フィン列は１列であっても３列以上であってもよい。１列の場合は、各プレートフィン３の上流側半分の部位に、滑水性及び滑水性を有する塗膜を形成すればよい。また、フィン列が３列以上あるときは、最も上流側に位置する１つのフィン列の各プレートフィン３に、滑水性及び撥水性を有する塗膜を形成すればよい。

・上記実施形態では、上流側に位置するプレートフィン３の全体に滑水性及び撥水性を有する表面処理を施したけれども、一部だけに施すようにしてもよい。例えば、上流側に位置するプレートフィン３の上部だけに滑水性及び撥水性を有する表面処理を施すようにしてもよい。

・上記実施形態では上流側のプレートフィン３全体に滑水性及び撥水性を有する表面処理を施したけれども、図１に示すように、上流側のプレートフィン３における空気流の流通方向４上流側のフィン端面３ａのみに、滑水性及び撥水性を有する表面処理を施すようにしてもよい。この場合、室外側熱交換器２が蒸発器として動作しているときにフィン端面３ａに凝縮する水滴７は速やかに下方に流下する。フィン端面３ａは熱交換性能が最も高いので、最も霜が発生しやすいが、上記のように水滴７が速やかに下方に流下するので、最も霜が発生しやすい部位での霜の発生を抑制することができる。これによって、着霜量を一層減少させることができる。また、プレートフィン３全体に表面処理を施す場合に比べて処理する面積、即ち塗膜の量が少なくなるので、製造コストを削減することが可能となる。

・上流側に位置するプレートフィン３のフィン端面３ａのみに滑水性及び撥水性を有する表面処理を施す場合は、フィン端面３ａの全体に処理を施してもよいし、一部だけに処理を施してもよい。例えば、フィン端面３ａの上部だけに滑水性及び撥水性を有する表面処理を施してもよい。

・上記実施形態では熱交換性能が高い部位として上流側のプレートフィン３全体に滑水性及び撥水性を有する表面処理を施したけれども、温度境界層が未発達の部位に滑水性及び撥水性を有する表面処理を施すようにしてもよい。図３は、上流側のプレートフィン３における上流側のフィン端面３ａ付近を拡大して示す断面図である。図３に示すように、空気流の流通方向４の上流側のフィン端面３ａは空気流が直接当たるので、フィン端面３ａには温度境界層８はほとんど発達しておらず、プレートフィン３の側面においては上流側から下流側に向かって徐々に温度境界層８が発達していき、一定の幅の温度境界層８になる。温度境界層８が未発達の部位は熱交換性能が高いので、凝縮した水滴が凍結して霜が発生しやすいが、上記のように滑水性及び撥水性によって水滴が速やかに下方に流下するので、凝縮した水滴が凍結して霜が発生するのを抑制することができる。これによって、着霜量を減少させることができる。

・プレートフィン３における滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていない残余の部位には、親水処理を施すようにしてもよい。残余の部位とは、上流側に位置するプレートフィン３全体に滑水性及び撥水性を有する表面処理を施した場合は、下流側に位置するプレートフィン３である。また、上流側に位置するプレートフィン３のフィン端面３ａのみに滑水性及び撥水性を有する表面処理を施した場合は、残余の部位とは、上流側のプレートフィン３におけるフィン端面３ａを除く部位と下流側に位置するプレートフィン３とである。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ときは、親水処理を施してから滑水性及び撥水性処理を施してもよいし、逆であってもよい。

親水処理が施された部位では、凝縮した水滴７はプレートフィン３の表面に対して薄く広がる。これによって、空気の通路の通風抵抗が増大するのを抑えることができる。また、水滴７がフィン表面に薄く広がることによって、対向するフィン表面の水滴７どうしが結合することが抑制されるので、結合した水滴７が凍結して空気流の通路が閉塞するのを防止することができると共に、連結した水滴７が凍結することによって室外側熱交換器が破壊されるのを防止することができる。さらに、フィン表面に薄く広がった水が凍結したときでも、プレートフィン３の表面に対して高さが低い氷、つまり隣接するプレートフィン３に向かって突出する突出量が小さい氷になるので、空気流の通路が閉塞するのを防止することができる。このように親水処理を施したことによって、空気流の通路の通風抵抗の増大が抑制されて熱交換性が低下するのを抑えることができる。したがって、フィン表面の温度低下を抑えることができるので、水滴の凍結を抑制することができ、その結果、着霜量を減少させることができる。

・プレートフィン３における滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていない残余の部位に親水処理を施す場合は、残余の部位全体に親水処理を施してもよいし、残余の部位の一部に親水処理を施してもよい。例えば、残余の部位の下方部のみに親水処理を施してもよいし、空気の出口側端部のみに親水処理を施してもよい。

図４は、滑水性及び撥水性を有する表面処理をプレートフィン３に施す方法を説明するための模式図である。図４に示すように、スプレー１３から滑水性及び撥水性を有する材料を噴出させてプレートフィン３の表面に滑水性及び撥水性を有する塗膜を形成している。このようにスプレー塗装を用いてプレートフィン３に滑水性及び撥水性を有する表面処理を施すことができるので、ディップ工程によって塗膜を形成する場合に比べて、容易に表面処理を施すことができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を、図５〜図８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の構成を変更したものであるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図５は、本発明の第２実施形態で用いられる室外側熱交換器２ａの構成を示す断面図である。室外側熱交換器２ａ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２ａ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。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２ａの下方には、室外側熱交換器２ａ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。

本実施形態では、室外側熱交換器２ａにおいて、プレートフィン３の下方部Ｒ１（図５において斜線を付して示す）に親水処理を施し、下方部Ｒ１を除いた残余の部位Ｒ２に滑水性及び撥水性を有する表面処理を施している。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、滑水性及び撥水性を有する表面処理は、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ときは、親水処理を施してから滑水性及び撥水性処理を施してもよいし、逆であってもよい。

室外側熱交換器２ａでは、蒸発器として動作しているときにプレートフィン３に凝縮する水滴７は、滑水性及び撥水性を有する表面処理によって速やかに下方に流下する。また、下方部Ｒ１に達した水滴７は、親水処理が施されていることによってプレートフィン３の表面に対して薄く広がる。図６は、プレートフィン３の下方部Ｒ１を拡大して示す断面図である。図６に示すようにプレートフィン３表面で水滴７が薄く広がることによって、下方部Ｒ１で通風抵抗が増大するのを抑えることができる。また、対向するプレートフィン３表面の水滴７どうしが結合することが抑制されるので、結合した水滴７が凍結することによって下方部Ｒ１が閉塞するのを防止することができると共に、連結した水滴７が凍結することによって室外側熱交換器２ａが破壊されるのを防止することができる。

さらに、プレートフィン３表面に薄く広がった水滴７が凍結したときでも、プレートフィン３の表面に対して高さが低い氷、つまり隣接するプレートフィン３に向かって突出量が小さい氷になるので、下方部Ｒ１が閉塞するのを防止することができる。

このように下方部Ｒ１に親水処理を施したことによって、下方部Ｒ１での通風抵抗の増大が抑制されて熱交換性能が低下するのを抑えることができる。したがって、水滴７がたまりやすい下方部Ｒ１の温度低下を抑えることができるので、水滴７の凍結を抑制することができ、その結果、着霜量を減少させることができる。

図７は、第２実施形態に用いられる他の室外側熱交換器２ｂの構成を示す断面図である。室外側熱交換器２ｂは、図５に示す室外側熱交換器２ａと類似しているので、同一の構成には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。室外側熱交換器２ｂにおいては、プレートフィン３における空気の出口側端部Ｒ３（図６において斜線を付して示す）に親水処理を施し、出口側端部Ｒ３を除いた残余の部位Ｒ４に滑水性及び撥水性を有する表面処理を施している。

室外側熱交換器２ｂでは、蒸発器として動作しているときにプレートフィン３に凝縮する水滴７は、滑水性及び撥水性を有する表面処理によって速やかに下方に流下する。また、水滴７が空気流によって押されて出口側端部Ｒ３に移動しやすくなるが、出口側端部Ｒ３に達した水滴７は、親水処理が施されていることによってプレートフィン３の表面に対して薄く広がる。これによって、上述した下方部Ｒ１の場合と同様に、出口側端部Ｒ３の通風抵抗の増大が抑制されて熱交換性が低下するのを抑えることができる。したがって、水滴７がたまりやすい出口側端部Ｒ３の温度低下を抑えることができるので、水滴７の凍結を抑制することができ、その結果、着霜量を減少させることができる。

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２ａ〜２ｄにおいて、水滴７がたまりやすい部位である下方部Ｒ１又は出口側端部Ｒ３に親水処理を施したので、水滴７がたまりやすい部位の通風抵抗の増大を抑えることができると共に、水滴７が凍結することによって室外側熱交換器２ａ〜２ｄが破壊されるのを防止することができる。また、通風抵抗の増大が抑制されて熱交換性能が低下するのを抑えることができるので、下方部Ｒ１又は出口側端部Ｒ３の温度低下を抑えることができる。これによって、下方部Ｒ１又は出口側端部Ｒ３での水滴７の凍結が抑制されるので、着霜量を減少させることができる。

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、下方部Ｒ１及び出口側端部Ｒ３の一方に親水処理を施しているけれども、下方部Ｒ１及び出口側端部Ｒ３の両方に親水処理を施してもよい。このように水滴７がたまりやすい２つの部位に親水処理を施すことによって、水滴７の凍結が一層抑制されるので、着霜量をさらに減少させることができる。

・上記実施形態では、プレートフィン３の下方部Ｒ１の全体に親水処理を施しているけれども、下方部Ｒ１の一部に親水処理を施すようにしてもよい。例えば、下方部Ｒ１の中での空気の入口側端部を除く部位に親水処理を施し、入口側端部には、滑水性及び撥水性を有する表面処理を施すようにしてもよい。これは、第１実施形態で説明したようにプレートフィン３における空気の流通方向４の上流側、特にフィン端面は熱交換性能が高く水滴７が凍結して着霜しやすいので、水滴７を速やかに下方に流下させるためである。

・上記実施形態では、出口側端部Ｒ３の全体に親水処理を施しているけれども、出口側端部の一部に親水処理を施すようにしてもよい。例えば、出口側端部Ｒ３の下方部だけに親水処理を施すようにしてもよい。これは、水滴７は流下するので、出口側端部Ｒ３の下方部のほうが上方部よりも水滴がたまりやすいと考えられるからである。

・下方部Ｒ１及び出口側端部Ｒ３の両方に親水処理を施す場合は、下方部Ｒ１及び出口側端部Ｒ３の全体に親水処理を施してもよいし、下方部Ｒ１の全体と出口側端部Ｒ３の一部とに親水処理を施してもよいし、下方部Ｒ１の一部と出口側端部Ｒ３の全体とに親水処理を施してもよいし、下方部Ｒ１の一部と出口側端部Ｒ３の一部とに親水処理を施すようにしてもよい。

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。

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。 空気調和装置１の冷媒回路図。 上流側に位置するプレートフィン３における上流側のフィン端面３ａ付近を拡大して示す断面図。 滑水性及び撥水性を有する表面処理をプレートフィン３に施す方法を説明するための模式図。 第２実施形態で用いられる室外側熱交換器２ａの構成を示す断面図。 プレートフィン３の下方部Ｒ１を拡大して示す断面図。 第２実施形態に用いられる他の室外側熱交換器２ｂの構成を示す断面図。 クロスフィンアンドチューブ型熱交換器におけるプレートフィン部分を拡大して示す断面図。

符号の説明

１…空気調和装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…室外側熱交換器、３…プレートフィン、３ａ…フィン端面、４…流通方向、５…熱交換パイプ、６…ドレンパン、７…水滴、８…温度境界層、９…膨張弁、１０…室内側熱交換器、１１…四路切換弁、１２…圧縮機、Ｒ１…下方部、Ｒ２，Ｒ４…残余の部位、Ｒ３…出口側端部

Claims (7)

1. フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
   前記熱交換器が蒸発器として動作したときに前記フィンの表面に形成される温度境界層が未発達の部位に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。
2. フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
   前記フィンにおける空気流の流通方向上流側部分に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。
3. 前記フィンにおける空気流の流通方向上流側のフィン端面の少なくとも一部に、滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍装置において、
   前記フィンにおける前記滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていない残余の部位の少なくとも一部に、親水処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。
5. フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
   前記熱交換器のフィンにおける空気の出口側端部の少なくとも一部に親水処理を施し、親水処理が施された出口側端部を除いた残余の部位の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。
6. フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
   前記熱交換器のフィンにおける下方部の少なくとも一部に親水処理を施し、親水処理が施された下方部を除いた残余の部位の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。
7. フィンと熱交換パイプとを有するクロスフィンアンドチューブ型熱交換器を用いた冷凍装置において、
   前記熱交換器のフィンにおける空気の出口側端部と下方部との少なくとも一部に親水処理を施し、親水処理が施された出口側端部と下方部とを除いた残余の部位の少なくとも一部に滑水性及び撥水性を有する表面処理が施されていることを特徴とする冷凍装置。

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