JP2017116235A - 熱交換器及び空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表面への汚れの付着を抑えて熱交換効率を向上させることが可能な熱交換器、及び該熱交換器を備える空気調和装置を提供する。
【解決手段】冷房運転中の室内熱交換器にて空気中の水蒸気が凝縮して生成されたドレイン水を、ドレインパン230から導水管231で流下部33bに向けて導く。空気との間で熱交換を行うための伝熱部33aの表面に親水性及び撥油性を有する塗膜が成膜されており、伝熱部33aの表面に沿って流下部33bからの水を流下させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、冷暖房機等の空気調和機で蒸発器及び凝縮器として用いられる熱交換器、並びに該熱交換器を備える空気調和装置に関する。
昨今、冷暖房機能を有する空気調和装置が普及している。空気調和装置にて冷房が行われる場合、冷媒は圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器の順に循環する。冷媒は圧縮機によって圧縮され、凝縮器にて凝縮する。凝縮した冷媒は膨張弁によって減圧され、蒸発器にて蒸発する。蒸発した冷媒は圧縮機によって再び圧縮される。
空気調和装置の冷暖房効率を向上させるには、熱交換器における熱交換効率を向上させることが重要である。例えば特許文献1には、室外機の熱交換器の表面に霧状の水分を含む空気を供給し、供給される空気そのものを水の蒸発潜熱により冷却させると共に、熱交換器に付着した水分の蒸発潜熱により冷媒の冷却効率を向上させる空気調和装置が記載されている。
特許文献1に記載された空気調和装置の熱交換器で蒸発潜熱を効率的に利用するには、表面に錆が発生したり、ゴミ、油分等の付着物が付着したりすることがないように表面処理を施しておくことが好ましい。これに対し、特許文献2には、アルミニウム合金を用いたプレートフィン又はプレートの表面にフッ素樹脂を含む塗料の皮膜を形成させることにより、耐食性を向上させた熱交換器が記載されている。
一方、室外機の熱交換器を冷房のために使用する場合、熱交換器の表面に付着又は凝縮した水滴が熱交換器を通流する空気の空気抵抗を増加させるため、熱交換器の熱交換効率が低下するという側面がある。また、室外機の熱交換器を暖房のために使用する場合、熱交換器の表面の水滴が霜となって凍り付くことにより、通風抵抗が増大したり風量が減少したりして熱交換効率が著しく低下する。これらの不都合を解消し、且つ、熱交換器の表面に水分を適当に付着させて蒸発潜熱を効率的に利用するには、熱交換器の表面が水分との親和性に優れた状態に保持されていることが好ましい。
特開2005−226955号公報 特許第5189823号公報
しかしながら、特許文献2に記載された熱交換器は、錆が発生し難い特性を有するものの、水分に対する親和性や油分に対する撥油性が考慮されたものではなかった。また、熱交換器の表面に親水性を付与する表面処理が施された場合であっても、撥油性に乏しい場合は、油分が付着して水分に対する親和性が劣化し、更に付着した油分にゴミや他の汚れが吸着されるという問題があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、表面への汚れの付着を抑えて熱交換効率を向上させることが可能な熱交換器、及び該熱交換器を備える空気調和装置を提供することにある。
本発明の一態様に係る熱交換器は、伝熱部を介して空気との間で熱交換を行う熱交換器において、前記伝熱部は、親水性及び撥油性を有する膜が表面に成膜されており、前記伝熱部の表面に水を流下させる流下部を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、室内機及び室外機を備える空気調和装置において、請求項1又は2に記載の熱交換器を前記室外機に搭載してあり、冷房運転が可能であり、前記室内機に搭載された第2の熱交換器と、該第2の熱交換器にて空気中の水蒸気が凝縮したドレイン水を前記流下部に向けて導く導水部とを備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、前記導水部により導かれるドレイン水を貯水するタンクと該タンクに貯水されたドレイン水を前記流下部に供給する第1及び第2給水管とを備え、前記第1給水管は、管路を開閉する開閉弁を有し、前記第2給水管は、前記第1給水管よりも前記タンクにおける水位の高い位置からドレイン水を供給するようにしてあることを特徴とする。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、前記流下部並びに該流下部にドレイン水を供給する第1及び第2給水管を複数備え、各流下部は、前記伝熱部の表面の異なる部位に対応しており、各第2給水管は、管路を開閉する第2の開閉弁を有し、前記開閉弁を開閉する制御、及び前記第2の開閉弁の何れかを開く制御を行う制御部を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、暖房運転が可能であり、前記制御部は、暖房運転を開始及び停止する制御が可能であり、冷房運転の停止後に暖房運転を開始及び停止する制御を行い、暖房運転を停止する制御の後に前記開閉弁を開く制御を行うことを特徴とする。
上記によれば、流下部から流下した水で伝熱部の表面に付着する油分や汚れが剥離して除去されると共に、伝熱部が効果的に冷却される。
従って、表面への汚れの付着を抑えて熱交換効率を向上させることが可能となる。
本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置で室外熱交換器にドレイン水を導く構成を説明するための説明図である。 流下部の外観を示す三面図である。 伝熱部に施された表面処理を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置で室外熱交換器にドレイン水を導く構成を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置で開閉弁を開閉する制御部の処理手順を示すフローチャートである 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置で室外熱交換器にドレイン水を導く構成を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置で第2の開閉弁を順次開閉する制御部の処理手順を示すフローチャートである。 冷房運転の運転時間を計時する制御部の処理手順を示すフローチャートである。
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の要部構成を示すブロック図である。空気調和装置1は、屋内に設置される室内機2、屋外に設置される室外機3及びリモートコントローラ(以下、リモコンという)4を備える。室内機2は、室内制御部20と、室内送風機21と、室内センサ22と、室内熱交換器(第2の熱交換器に相当)23と、を有する。室外機3は、室外制御部30と、室外送風機(送風機に相当)31と、室外センサ32と、室外熱交換器(熱交換器に相当)33と、圧縮機34と、四方弁35と、膨張弁36とを有する。
室内制御部20は、室内送風機21と、室内センサ22と、室外制御部30とに接続されている。室外制御部30は、室外送風機31と、室外センサ32と、圧縮機34と、四方弁35と、膨張弁36とに接続されている。室内熱交換器23は、室外機3の四方弁35と膨張弁36との間に配管を用いて(以下同様)連結されている。四方弁35は、また、圧縮機34の吸込み口及び吐出口と室外熱交換器33とに連結されている。室外熱交換器33は更に膨張弁36に連結されている。室内熱交換器23、四方弁35、圧縮機34、室外熱交換器33及び膨張弁36を連結する配管中を冷媒が循環する。
室内制御部20及び室外制御部30夫々は、CPU(Central Processing Unit )、固定的な情報を記憶するROM(Read Only Memory )及び一時的に発生した情報を記憶するRAM(Random Access Memory )を備え、ROMに記憶されている制御プログラムをCPUが実行することにより、装置内の各部の動作を制御する。
室内送風機21は、室内の空気を吸込み、吸込んだ空気を室内熱交換器23に向けて送る。室内送風機21の回転速度は、室内制御部20により制御される。室外送風機31は、室外の空気を吸込み、吸込んだ空気を室外熱交換器33に向けて送る。室外送風機31の回転速度は、室外制御部30により制御される。
室内センサ22は、温度センサを有し、室内送風機21によって吸い込まれた室内の空気の温度を計測して、計測結果を室内制御部20に与える。室外センサ32は、温度センサを有し、室外送風機31によって吸い込まれた室外の空気の温度を計測して、計測結果を室外制御部30に与える。
室内熱交換器23は、冷媒と室内送風機21によって送られた室内の空気との間で熱交換を行う。室外熱交換器33は、冷媒と室外送風機31によって送られた室外の空気との間で熱交換を行う。
圧縮機34は、室外制御部30が回転数を制御する不図示のモータによって駆動される。圧縮機34は、四方弁35からの冷媒を吸込み口から吸い込み、吸込んだ冷媒を高温高圧の気体に圧縮し、圧縮した冷媒を吐出口から吐出して四方弁35へ送り出す。
四方弁35は、室外制御部30によって配管中の冷媒の向きが切り替えられる。四方弁35により、圧縮機34の吸込み口及び吐出口の一方及び他方夫々が、室内熱交換器23及び室外熱交換器33の一方及び他方に連結される。圧縮機34の吸込み口が室内熱交換器23に連結される場合、圧縮機34の吐出口が室外熱交換器33に連結される。圧縮機34の吸込み口が室外熱交換器33に連結される場合、圧縮機34の吐出口が室内熱交換器23に連結される。図1では、圧縮機34の吸込み口及び吐出口夫々が室内熱交換器23及び室外熱交換器33に連結されている状態が実線で示されており、圧縮機34の吸込み口及び吐出口夫々が室外熱交換器33及び室内熱交換器23に連結されている状態が破線で示されている。
膨張弁36は、図示しない開口を有し、この開口を通じて冷媒が室内熱交換器23又は室外熱交換器33に向けて噴出される。開口の大きさ、即ち、開度は室外制御部30によって調整される。
リモコン4は、不図示の操作スイッチ及び赤外線通信器を有しており、使用者によって操作スイッチが操作される。リモコン4は、例えば冷房運転又は暖房運転の開始又は停止を指示する操作信号を、室内制御部20が有する不図示の赤外線通信器に送信する。
上述の構成において。室内制御部20と室外制御部30とは通信を行い、室内センサ22及び室外センサ32の計測値や運転に関する情報を交信している。室内制御部20は、リモコン4から受信した操作信号に応じて室内機2の各部を制御すると共に、室外制御部30に室外機3の各部を制御するのに必要な情報を送信する。このように、室内制御部20及び室外制御部30が協調して冷房運転及び暖房運転を制御する。
冷房運転が行われる場合、室内制御部20は、室内送風機21を作動させる。一方、室外制御部30は、四方弁35を制御して圧縮機34の吸込み口及び吐出口夫々を室内熱交換器23及び室外熱交換器33に連結させると共に、室外送風機31を作動させ、更にモータによる圧縮機34の駆動を制御する。圧縮機34は、吸込み口から吸込んだ冷媒を高温高圧の気体に圧縮し、圧縮した冷媒を吐出口から室外熱交換器33に向けて吐出する。凝縮器として機能する室外熱交換器33では、室外送風機31によって送られた室外の空気により、冷媒が熱を奪われて低温高圧の液体に凝縮される。
室外熱交換器33で凝縮された冷媒が流れ込む膨張弁36は、室内熱交換器23に向けて冷媒を霧状に噴出する。これによって冷媒は減圧され、低温低圧の液体となって室内熱交換器23に流れ込む。蒸発器として機能する室内熱交換器23では、膨張弁36によって減圧された冷媒が、室内送風機21によって送られた室内の空気から熱を奪って蒸発し、低温低圧の気体となる。冷媒によって熱が奪われた冷たい空気は室内へ吹出される。室内熱交換器23で蒸発した冷媒は、圧縮機34の吸込み口から吸込まれ、圧縮機34によって再び高温高圧の気体に圧縮される。
暖房運転が行われる場合、室内制御部20は、室内送風機21を作動させる。一方、室外制御部30は、四方弁35を制御して圧縮機34の吸込み口及び吐出口夫々を室外熱交換器33及び室内熱交換器23に連結させると共に、室外送風機31を作動させ、更にモータによる圧縮機34の駆動を制御する。圧縮機34は、吸込み口から吸込んだ冷媒を高温高圧の気体に圧縮し、圧縮した冷媒を吐出口から室内熱交換器23に向けて吐出する。凝縮器として機能する室内熱交換器23では、室内送風機21によって送られた室内の空気により、冷媒が熱を奪われて低温高圧の液体に凝縮される。冷媒から熱を奪った暖かい空気は室内へ吹出される。
室内熱交換器23で凝縮された冷媒が流れ込む膨張弁36は、室外熱交換器33に向けて冷媒を霧状に噴出する。これによって冷媒は減圧され、低温低圧の液体となって室外熱交換器33に流れ込む。蒸発器として機能する室外熱交換器33では、膨張弁36によって減圧された冷媒が、室外送風機31によって送られた室外の空気から熱を奪って蒸発し、低温低圧の気体となる。蒸発した冷媒は、圧縮機34の吸込み口から吸込まれ、圧縮機34によって再び高温高圧の気体に圧縮される。
上述の説明から明らかなように、冷房運転が行われる場合、室外熱交換器33では、冷媒が空気に放熱する際に表面が高温になるのに対し、室内熱交換器23では、冷媒が空気から吸熱する際に空気中の水蒸気が凝縮することにより、ドレイン水が生成される。本実施の形態1では、このドレイン水を室外機3に導いて室外熱交換器33の冷却及び洗浄に利用する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1で室外熱交換器33にドレイン水を導く構成を説明するための説明図である。空気調和装置1は、室内熱交換器23で生成されたドレイン水を受けるドレインパン230と、ドレインパン230から室外熱交換器33に向けてドレイン水を導く導水管231とを更に備える。ドレインパン230及び導水管231が導水部に相当する。図2では、室内熱交換器23からドレインパン230に滴下するドレイン水を破線の矢印で示し、導水管231により導かれるドレイン水の流れを実線の矢印で示す。
室外熱交換器33は、正面視の外形が矩形をなす前後方向に薄型の伝熱部33aと、該伝熱部33aに上方から水を流下させる流下部33bとを有する。室外熱交換器33は、伝熱部33aを介して空気との間で熱交換を行う。
室外熱交換器33が所謂フィンアンドチューブ型である場合、伝熱部33aは、内部を冷媒が流れるチューブと、該チューブに取り付けられた複数のフィンとを有する。伝熱部33aが平板状の放熱板を有する構成であってもよい。
流下部33bは横長の形状をなしており、伝熱部33aの上端部に沿って水平に設けられている。導水管231を通じて導かれたドレイン水は、流下部33bの中央部に供給されるようになっている。
図3は、流下部33bの外観を示す三面図であり、図3のA、B及びC夫々が平面図、正面図及び側面図である。流下部33bは、平面視が矩形の深皿状をなしており、複数の流下孔330,330,・・330が開口する底壁331と、平面視で長辺側に位置する前壁332及び後壁333と、短辺側に位置する2つの側壁334及び335とを有する。底壁331の奥行きの長さは、伝熱部33aの前後方向の厚みと同等である。
流下孔330,330,・・330は、例えば前壁332及び後壁333から等距離の位置に、伝熱部33aの上端部の全長をカバーする長さの範囲内で等間隔に開口している。流下孔330,330,・・330の位置は上記に限定されない。導水管231から導かれたドレイン水は、流下部33bの底壁331上に広がり、流下孔330,330,・・330から伝熱部33aの表面に沿って流下する。これにより、伝熱部33aが冷却されると共に、伝熱部33aの表面に付着した汚れが洗い流される。
次に、伝熱部33aの表面の汚れを効果的に洗い流すための構成について説明する。
図4は、伝熱部33aに施された表面処理を説明するための説明図である。ここでは伝熱部33aがフィン33xを有するものとする。フィン33xの表面には、リン酸クロメート処理等の化成処理による下地層33yが形成されている。化成処理はリン酸クロメート処理に限定されず、耐食性及び塗膜の密着性を向上させるものであれば他の化成処理であってもよい。
下地層33yの上には、親水性を有するシリカ系の材料、又は親水性を有する樹脂系の材料を含む塗料を焼き付け塗装した塗膜33zが成膜されている。本実施の形態1における上記塗料は、ケイ酸ソーダにポリアクリル酸を添加したものであるが、これに限定されるものではなく、例えば親水撥油剤を含む塗料であってもよい。
塗膜33zは、表面にサブミクロン間隔の凹凸を有している。この凹凸に水がよく馴染み、表面の油の下側に水が回り込むことから撥油性が発揮されて、油が表面に付着することなく剥離する。このように、伝熱部33aは、表面が油等で汚染された場合であっても親水性が損なわれることがなく、少量の水で汚れが除去される。このため、水が存在する限り伝熱部33aの表面が濡れた状態に保持されて、伝熱部33aから水の気化熱が効率的に奪われることとなる。
以上のように本実施の形態1によれば、空気との間で熱交換を行うための伝熱部33aの表面に親水性及び撥油性を有する塗膜33zが成膜されており、伝熱部33aの表面に沿って流下部33bからの水を流下させる。
これにより、流下部33bから流下した水で伝熱部33aの表面に付着する油分や汚れが剥離して除去されると共に、伝熱部33aが効果的に冷却される。
従って、伝熱部33aの表面への汚れの付着を抑えて熱交換効率を向上させることが可能となる。
また、実施の形態1によれば、冷房運転中の室内熱交換器23にて空気中の水蒸気が凝縮して生成されたドレイン水を流下部33bに向けて導くようにする。
従って、冷房運転の際に空気に放熱する室外熱交換器33を、流下部33bからの水により効果的に冷却することが可能となる。また、流下部33bが伝熱部33aに流下させる水が室内機2で生成されるため、外部からの水の供給を不要にすることが可能となる。
(実施の形態2)
実施の形態1が、ドレインパン230から導水管231を通じて導かれるドレイン水を直接的に流下部33bに供給する形態であるのに対し、実施の形態2は、導水管231を通じて導かれるドレイン水を一旦タンクに貯水し、貯水したドレイン水を流下部33bに供給する形態である。実施の形態2に係る空気調和装置1の要部構成は実施の形態1と同様であるため、ブロック図を用いた説明を省略する。以下では、実施の形態2について、実施の形態1と異なる点を中心に説明し、実施の形態1に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置1で室外熱交換器33にドレイン水を導く構成を説明するための説明図である。空気調和装置1は、導水管231により導かれるドレイン水を貯水するタンク232と、タンク232に貯水されたドレイン水を流下部33bに供給する第1給水管233と、第1給水管233の管路を開閉する開閉弁234と、第1給水管233よりもタンク232における水位の高い位置からドレイン水を流下部33bに供給する第2給水管235とを更に備える。ドレインパン230、導水管231、タンク232、第1給水管233、開閉弁234及び第2給水管235が導水部に相当する。
タンク232は、中空の直方体状をなしているが、形状がこれに限定されるものではない。第1給水管233は、タンク232の一側部の下部から流下部33bの一側部にドレイン水を供給する。第2給水管235は、タンク232の他側部の上部から流下部33bの中央部にドレイン水を供給する。ドレイン水の供給経路がこれらに限定されるものではない。開閉弁234は、室外制御部30によって開閉が制御される。
本実施の形態2では、冷房運転中が開始されたときに開閉弁234が閉じられる。その後、タンク232内のドレイン水の水位がタンク232における第2給水管235の位置より高くなった場合、溢れ出したドレイン水が第2給水管235から流下部33bに供給される。これにより、一定量のドレイン水がタンク232内に確保された状態で、流下部33bから伝熱部33aにドレイン水が流下されることとなる。
その後、冷房運転が停止した場合、例えば一定時間だけ暖房運転が行われる。これは、室内熱交換器23の表面を高温にして乾燥させると共に、室外熱交換器33の伝熱部33aに空気中の水蒸気を凝縮させ、発生した水分で伝熱部33aの表面の油分や汚れを剥離させることが目的である。この暖房運転を省略して、後述する伝熱部33aの洗浄を実施してもよい。
更に、暖房運転が停止した場合、開閉弁234が開かれて、タンク232内のドレイン水が一斉に第1給水管233から流下部33bに供給される。これは、伝熱部33aの表面の油分や汚れを大量のドレイン水で洗い流すことが目的である。
その後、室外送風機31の運転を開始して伝熱部33aに空気を通流させることにより、伝熱部33aの乾燥が促進されるため、カビの発生が防止される。室外送風機31の運転を開始せずに、伝熱部33aを自然乾燥させてもよい。
以下では、上述した空気調和装置1の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。暖房運転の制御は、室内制御部20及び室外制御部30が協調して行うため、室内制御部20及び室外制御部30を併せて制御部という(以下同様)。
図6は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置1で開閉弁234を開閉する制御部の処理手順を示すフローチャートである。図6に示す処理は、冷房運転が開始された場合に起動される。先ず、実線で示されるフローについて説明する。
図6の処理が起動された場合、制御部は、開閉弁234を閉じる制御を行い(S11)、冷房運転が停止されたか否かを判定する(S12)。冷房運転が停止されていない場合(S12:NO)、停止されるまで待機する。冷房運転が停止された場合(S12:YES)、制御部は、暖房運転を開始する制御を行い(S13)、所定の第1時間だけ待機した(S14)後に、暖房運転を停止する制御を行う(S15)。
次いで、制御部は、開閉弁234を開く制御を行い(S16)、所定の第2時間だけ待機した(S17)後に、開閉弁234を閉じる制御を行う(S18)。
その後、制御部は、室外送風機31の運転を開始する制御を行い(S19)、所定の第3時間だけ待機した(S20)後に、室外送風機31の運転を停止する制御を行って(S21)図6の処理を終了する。
以上が実線で示されたフローの説明であるが、暖房運転を行わずに開閉弁234を開いてタンク232内のドレイン水を一斉に流下部33bに供給する場合は、破線で示すようにステップS13からS15までの処理をスキップして、ステップS12(:YES)からステップS16に処理を移せばよい。また、室外送風機31による乾燥を省略する場合は、ステップS19からS21までの処理をスキップして、ステップS18の実行後に図6の処理を終了すればよい。
以上のように本実施の形態2によれば、流下部33bに向けて導かれたドレイン水を一旦タンク232に貯水し、管路が開閉弁234で開閉される第1給水管233でタンク232から流下部33bにドレイン水を供給すると共に、第1給水管233よりもタンク232における水位の高い位置から第2給水管235で流下部33bにドレイン水を供給する。
従って、開閉弁234を閉じている間にタンク232内の水位がタンク232における第2給水管235の位置より高くなったときに、溢れ出したドレイン水を第2給水管235から流下部33bに供給することが可能となる。また、開閉弁234を開いたときに、タンク232における第1給水管233の位置に対応する水位を超える分のドレイン水を第1給水管233から流下部33bに一斉に供給することが可能となる。
また、実施の形態2によれば、冷房運転の停止後に暖房運転を開始し、例えば第1時間後に暖房運転を停止する。そして、暖房運転の停止後に、第1給水管233の開閉弁234を開く。
従って、室内熱交換器23の表面を高温にして乾燥させ、同時に室外熱交換器33の伝熱部33aに空気中の水蒸気が凝縮して発生した水分で伝熱部33aの表面の油分や汚れを剥離させることが可能となる。そして、伝熱部33aの表面の油分や汚れを大量のドレイン水で洗い流すことが可能となる。
(実施の形態3)
実施の形態2が、流下部33bを1つ備え、第2給水管235の管路を開閉する弁を備えていない形態であるのに対し、実施の形態3は、横長の伝熱部33aに対して複数の流下部33bを備え、第2給水管235の管路を開閉する弁を更に備える形態である。実施の形態3に係る空気調和装置1の要部構成は実施の形態1及び2と同様であるため、ブロック図を用いた説明を省略する。以下では、実施の形態3について、実施の形態1及び2と異なる点を中心に説明し、実施の形態1及び2に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。
図7は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置1で室外熱交換器33にドレイン水を導く構成を説明するための説明図である。空気調和装置1は、2つの流下部33b,33bと、タンク232に貯水されたドレイン水を各流下部33b,33bに供給する第1給水管233,233と、第1給水管233,233の管路を開閉する開閉弁234,234と、第1給水管233,233よりもタンク232における水位の高い位置からドレイン水を流下部33b,33bに供給する第2給水管235,235と、第2給水管235,235の管路を開閉する第2の開閉弁236,236とを備える。
流下部33b,33bの夫々は、伝熱部33aにおける横方向に異なる部位に対応している。ドレインパン230、導水管231、タンク232、第1給水管233,233、開閉弁234,234、第2給水管235,235及び第2の開閉弁236,236が導水部に相当する。
第1給水管233は、タンク232の一側部(又は他側部)の下部から流下部33bの一側部(又は他側部)にドレイン水を供給する。第2給水管235は、タンク232の一側部(又は他側部)の上部から流下部33bの一側部(又は他側部)にドレイン水を供給する。ドレイン水の供給経路がこれらに限定されるものではない。一の流下部33bにドレイン水を供給する一の第1給水管233及び第2給水管235は、下部が連通しているが、下部が分離されていてもよい。流下部33b及び該流下部33bにドレイン水を供給する第1給水管233及び第2給水管235の夫々を3つ以上備えていてもよい。開閉弁234,234及び第2の開閉弁236,236は、室外制御部30によって開閉が制御される。
本実施の形態3では、冷房運転が開始されたときに開閉弁233,233が閉じられ、第2の開閉弁236,236の何れか一方が開かれる。その後、タンク232内のドレイン水の水位がタンク232における第2給水管235,235の位置より高くなった場合、溢れ出したドレイン水が、開かれている第2の給水弁236を通じて第2給水管235から流下部33bに供給される。これにより、一定量のドレイン水がタンク232内に確保された状態で、何れか一方の流下部33bから伝熱部33aの一部にドレイン水が流下されることとなる。このように何れかの流下部33bから伝熱部33aの一部にドレイン水を流下させるのは、ドレイン水の生成量が十分ではない場合であっても、伝熱部33aの表面の一部にドレイン水を集中的に流下させるためである。
その後、冷房運転された時間が所定時間を超える毎に、異なる第2の開閉弁236が開かれる。具体的には、それまで開かれていた一の第2の開閉弁236が閉じられ、他の第2の開閉弁236が開かれる。このように開く制御の対象となる第2の開閉弁236が切り替えられるのは、ドレイン水が集中的に供給される流下部33bを順次切り替えることにより、伝熱部33aの一部から他の一部へと、ドレイン水が順次流下されるようにするためである。
以下では、上述した空気調和装置1の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。
図8は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置1で第2の開閉弁236,236を順次開閉する制御部の処理手順を示すフローチャートであり、図9は、冷房運転の運転時間を計時する制御部の処理手順を示すフローチャートである。図8に示す処理は、冷房運転が開始された場合に起動される。図9に示す処理は、冷房運転の停止中に適時起動される。
図8の処理では、図9の処理でセットされるタイマフラグを参照する。制御部の初期化処理では、第2の開閉弁236,236が閉じられ、変数Jが1に初期化され、更にタイマフラグが0にクリアされる。図9の処理で用いられるタイマも初期化される。図8の処理で用いられる常数Nは、流下部33bの数を示すものであり、ここではN=2である。
図8の処理が起動された場合、制御部は、開閉弁234,234を閉じる制御を行い(S31)、J番目の第2の開閉弁236を開く制御を行う(S32)。その後、制御部は、冷房運転が停止されたか否かを判定し(S33)、停止された場合(S33:YES)、図8の処理を終了する。
一方、冷房運転が停止されていない場合(S33:NO)、タイマフラグが1であるか否か、即ち冷房運転の運転時間が所定時間に達したか否かを判定し(S34)、タイマフラグが1ではない場合(S34:NO)、再び冷房運転の停止を監視するために、ステップS33に処理を移す。ここでの運転時間は、冷房運転の連続時間であってもよいし、積算時間であってもよい。
タイマフラグが1である場合(S34:YES)、制御部は、タイマフラグを0にクリアし(S35)、J番目の第2の開閉弁236を閉じる制御を行った(S36)後に、変数Jを1だけインクリメントする(S37)。
次いで、制御部は、変数JがN+1(ここでは3)であるか否かを判定し(S38)、N+1ではない場合(S38:NO)、次なる第2の開閉弁236を開くためにステップS32に処理を移す。一方、変数JがN+1である場合(S38:YES)、制御部は、変数Jを1に初期化して(S39)ステップS32に処理を移す。
さて、図9の処理が起動された場合、制御部は、冷房運転が開始されたか否かを判定し(S41)、開始されていない場合(S41:NO)、冷房運転が開始されるまで待機する。冷房運転が開始された場合(S41:YES)、制御部は、不図示のタイマを用いて計時を開始する(S42)。なお、後述する処理にてタイマを初期化せずに図9の処理を終えた場合は、ステップS42でタイマの計時を再開することとなる。
次いで、制御部は、タイマにて所定時間を計時したか否かを判定し(S43)、所定時間を計時した場合(S43:YES)、タイマによる計時を停止して(S44)タイマを初期化する(S45)。その後、制御部は、タイマフラグを1にセットし(S46)、再び冷房運転の運転時間を監視するためにステップS42に処理を移す。
ステップS43で所定時間を計時しなかった場合(S43:NO)、制御部は、冷房運転が停止されたか否かを判定し(S47)、停止されていない場合(S47:NO)、ステップS43に処理を移す。一方、冷房運転が停止された場合(S47:YES)、制御部は、タイマによる計時を停止し(S48)、タイマを初期化して(S49)図9の処理を終了する。
以上の図9に示す処理では、冷房運転の連続時間が所定時間に達した場合にタイマフラグが1にセットされる。冷房運転が断続的に行われる場合、冷房運転の積算時間が所定時間に達したときにタイマフラグを1にセットするには、ステップS49の処理を実行しないようにすればよい。なお、第2の開閉弁236,236の開閉を切り替える制御を、冷房運転の運転時間とは関わりなく、適宜のタイミングで実行するようにしてもよい。
本実施の形態3にあっては、開閉弁234,234を開く制御を行わなかったが、実施の形態2の場合と同様に、冷房運転が停止された後に暖房運転を開始及び停止する制御を行ったり、開閉弁234,234を開く制御を行ったり、室外送風機31の運転を開始及び停止する制御を行ったりする場合は、図8及び9に示す処理と並列的に、図6に示す処理を実行すればよい。
以上のように本実施の形態3によれば、伝熱部33aの表面の異なる部位に対応する複数の流下部33b,33b・・夫々に各別の第1給水管233及び第2給水管235でドレイン水を供給する。各第2給水管235は第2の開閉弁236で管路が開閉される。制御部は、各第1給水管233について開閉弁234を開閉し、且つ、何れかの第2給水管235について第2の開閉弁236を開く。
従って、第1給水管233,233について開閉弁234,234を閉じている間にタンク232内の水位がタンク232における第2給水管235,235の位置より高くなったときに、ドレイン水が溢れて何れかの第2給水管235から対応する流下部33bに供給される。このため、ドレイン水の生成量が十分ではない場合であっても、伝熱部33aの表面の一部にドレイン水を集中的に流下させることが可能となる。
今回開示された実施の形態は、全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、上述した意味ではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
本発明の一態様に係る熱交換器は、伝熱部(33a)を介して空気との間で熱交換を行う熱交換器において、前記伝熱部(33a)は、親水性及び撥油性を有する膜が表面に成膜されており、前記伝熱部(33a)の表面に水を流下させる流下部(33b)を備えることを特徴とする。
本願にあっては、空気との間で熱交換を行うための伝熱部の表面に親水性及び撥油性を有する膜が成膜されており、この伝熱部の表面に沿って流下部からの水を流下させる。
これにより、流下部から流下した水で伝熱部の表面に付着する油分や汚れが剥離して除去されると共に、伝熱部が効果的に冷却される。
本発明の一態様に係る熱交換器は、前記膜は、化成処理された下地(33y)の上に、シリカ系又は樹脂系の親水性の材料を含む塗膜(33z)を焼き付けて成膜されていることを特徴とする。
本願にあっては、伝熱部の表面処理の下地として化成処理が施されており、この下地の上にシリカ系又は樹脂系の親水性を有する材料を含む塗料が焼き付け塗装されている。
これにより、耐食性及び塗膜の密着性を向上させるための下地の上に、親水性の塗膜が成膜され、表面の微細な凹凸に基づく撥油性が発揮される。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、室内機(2)及び室外機(3)を備える空気調和装置において、前述の熱交換器(33)を前記室外機(3)に搭載してあり、冷房運転が可能であることを特徴とする。
本願にあっては、前述の熱交換器が室外機に搭載されているため、冷房運転の際に空気に放熱する熱交換器が流下部からの水により効果的に冷却される。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、前記室内機(2)に搭載された第2の熱交換器(23)と、該第2の熱交換器(23)にて空気中の水蒸気が凝縮したドレイン水を前記流下部(33a)に向けて導く導水部(230,231)とを備えることを特徴とする。
本願にあっては、冷房運転中の室内機側の第2の熱交換器にて空気中の水蒸気が凝縮して生成されたドレイン水を流下部に向けて導く。
これにより、流下部が伝熱部に流下させる水が室内機で生成されるため、外部からの水の供給が不要となる。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、前記導水部(230,231)により導かれるドレイン水を貯水するタンク(232)と該タンク(232)に貯水されたドレイン水を前記流下部(33b)に供給する第1及び第2給水管(233及び235)とを備え、前記第1給水管(233)は、管路を開閉する開閉弁(234)を有し、前記第2給水管(235)は、前記第1給水管(233)よりも前記タンク(232)における水位の高い位置からドレイン水を供給するようにしてあることを特徴とする。
本願にあっては、流下部に向けて導かれたドレイン水を一旦タンクに貯水し、管路が開閉弁で開閉される第1給水管でタンクから流下部にドレイン水を供給すると共に、第1給水管よりもタンクにおける水位の高い位置から第2給水管で流下部にドレイン水を供給する。
これにより、開閉弁が閉じられた場合は、タンク内の水位がタンクにおける第2給水管の位置より高くなったときに、溢れ出したドレイン水が第2給水管から流下部に供給される。また、開閉弁が開かれた場合は、タンクにおける第1給水管の位置に対応する水位を超える分のドレイン水が第1給水管から流下部に一斉に供給される。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、前記流下部(33b)並びに該流下部(33b)にドレイン水を供給する第1及び第2給水管(233及び235)を複数備え、各流下部(33b)は、前記伝熱部(33a)の表面の異なる部位に対応しており、各第2給水管(235)は、管路を開閉する第2の開閉弁(236)を有し、前記開閉弁(234)を開閉する制御、及び前記第2の開閉弁(236)の何れかを開く制御を行う制御部(30)を備えることを特徴とする。
本願にあっては、伝熱部の表面の異なる部位に対応する複数の流下部夫々に各別の第1及び第2給水管でドレイン水を供給する。各第2給水管は第2の開閉弁で管路が開閉される。制御部は、各第1給水管について開閉弁を開閉し、且つ、何れかの第2給水管について第2の開閉弁を開く。
これにより、全ての第1給水管について開閉弁が閉じられた場合は、タンク内の水位がタンクにおける第2給水管の位置より高くなったときに、ドレイン水が溢れて何れかの第2給水管から対応する流下部に供給される。このため、ドレイン水の生成量が十分ではない場合であっても、伝熱部の表面の一部にドレイン水が集中的に流下される。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、前記制御部(30)は、冷房運転の運転時間が所定時間を超える毎に、異なる第2の開閉弁(236)を開く制御を行うことを特徴とする。
本願にあっては、冷房運転された時間が所定の連続時間又は積算時間を超える毎に、開く制御の対象となる第2の開閉弁を切り替える。
これにより、タンクからのドレイン水が集中的に供給される流下部が、所定時間毎に順次切り替わる。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、暖房運転が可能であり、前記制御部(30)は、暖房運転を開始及び停止する制御が可能であり、冷房運転の停止後に暖房運転を開始及び停止する制御を行うことを特徴とする。
本願にあっては、冷房運転の停止後に暖房運転を開始し、例えば一定時間後に暖房運転を停止する。
これにより、室内機側の第2の熱交換器の表面が高温になって乾燥し、同時に室外機の熱交換器の伝熱部に空気中の水蒸気が凝縮して発生した水分で伝熱部の表面の油分や汚れが剥離する。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、前記制御部(30)は、冷房運転の停止後又は暖房運転を停止する制御の後に前記開閉弁(234)を開く制御を行うことを特徴とする。
本願にあっては、冷房運転の停止後又は冷房運転に続く暖房運転の停止後に、第1給水管の開閉弁を開く。
これにより、伝熱部の表面の油分や汚れが大量のドレイン水で洗い流される。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、前記室外機(3)は、前記伝熱部(33a)に空気を通流させる送風機31を有し、前記制御部(30)は、前記送風機(31)の運転を開始する制御が可能であり、前記開閉弁(234)を開く制御の後に前記送風機(31)の運転を開始する制御を行うことを特徴とする。
本願にあっては、第1給水管の開閉弁を開いた後に、送風機の運転を開始して熱交換器の伝熱部に空気を通流させる。
これにより、伝熱部の表面が乾燥するため、カビの発生が抑制される。
1 空気調和装置
2 室内機
20 室内制御部
23 室内熱交換器
230 ドレインパン
231 導水管
232 タンク
233 第1給水管
234 開閉弁
235 第2給水管
236 第2の開閉弁
3 室外機
30 室外制御部
31 室外送風機
33 室外熱交換器
33a 伝熱部
33y 下地層
33z 塗膜
33b 流下部
330 流下孔
34 圧縮機
4 リモコン

Claims (5)

  1. 伝熱部を介して空気との間で熱交換を行う熱交換器において、
    前記伝熱部は、親水性及び撥油性を有する膜が表面に成膜されており、
    前記伝熱部の表面に水を流下させる流下部を備える
    ことを特徴とする熱交換器。
  2. 室内機及び室外機を備える空気調和装置において、
    請求項1に記載の熱交換器を前記室外機に搭載してあり、
    冷房運転が可能であり、
    前記室内機に搭載された第2の熱交換器と、
    該第2の熱交換器にて空気中の水蒸気が凝縮したドレイン水を前記流下部に向けて導く導水部とを備える
    ことを特徴とする空気調和装置。
  3. 前記導水部により導かれるドレイン水を貯水するタンクと
    該タンクに貯水されたドレイン水を前記流下部に供給する第1及び第2給水管と
    を備え、
    前記第1給水管は、管路を開閉する開閉弁を有し、
    前記第2給水管は、前記第1給水管よりも前記タンクにおける水位の高い位置からドレイン水を供給するようにしてある
    ことを特徴とする請求項2に記載の空気調和装置。
  4. 前記流下部並びに該流下部にドレイン水を供給する第1及び第2給水管を複数備え、
    各流下部は、前記伝熱部の表面の異なる部位に対応しており、
    各第2給水管は、管路を開閉する第2の開閉弁を有し、
    前記開閉弁を開閉する制御、及び前記第2の開閉弁の何れかを開く制御を行う制御部を備える
    ことを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。
  5. 暖房運転が可能であり、
    前記制御部は、
    暖房運転を開始及び停止する制御が可能であり、
    冷房運転の停止後に暖房運転を開始及び停止する制御を行い、
    暖房運転を停止する制御の後に前記開閉弁を開く制御を行う
    ことを特徴とする請求項3又は4に記載の空気調和装置。
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