JP2022100314A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着霜環境下において着霜を効果的に抑制することが可能な表面構造を有する熱交換器の製造方法を提供する。【解決手段】熱交換器の製造方法は、プレス加工により板状の素材が所定の形状に形成される工程と、プレス工程の後、素材の表面に複数の凸部を含む表面構造を形成する表面処理を行う工程とを有する。当該表面構造は、素材の表面に凝縮した液滴の飛散を促進する。当該表面処理は、陽極酸化処理およびエッチングであってもよい。【選択図】図１４

Description

本開示は、熱交換器の製造方法に関する。

空気調和装置などの冷媒サイクル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。

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。

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。

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。

このような課題に関して、特許文献１（特開２０１８－１７３２６５号公報）は、所定形状の複数の凸部と撥水性塗膜とを備えることで、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（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液滴を離脱させることができる表面構造を備える熱交換器を開示している。特許文献１に開示された熱交換器は合体後の凝縮水を離脱（飛散）させて着霜を抑制できるため、頻繁なデフロスト運転により熱負荷の処理が阻害されることを抑制できる。

特許文献１に開示された熱交換器は一定程度の着霜の抑制が可能であるものの、表面に形成される凸部の寸法についてはさらなる改善の余地がある。

本開示は上述した点に鑑みてなされたものであり、着霜環境下において、凝縮水を飛散させることで着霜を効果的に抑制することが可能な表面構造を有する熱交換器、熱交換器の製造方法、および冷媒サイクル装置を提供することを目的とする。

第１観点の熱交換器は、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、複数の凸部を含む表面構造を有し、
Ｌ：複数の凸部の平均ピッチ、
Ｄ：複数の凸部の平均径、
Ｈ：複数の凸部の平均高さ、
θ：撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角、
とした場合に、
Ｄ／Ｌ＜０．３６，
Ｄ／Ｌ＞０．４×（Ｌ／Ｈ），
Ｈ＞７００ｎｍ，
０＞１．２８×Ｄ×１０^－２＋２．７７×（Ｌ－Ｄ）×１０^－３－１．１×Ｄ^２×１０^－５－５．３×（Ｌ－Ｄ）^２×１０^－７－９．８×Ｄ×（Ｌ－Ｄ）×１０^－６－２．０，
９０°＜θ＜１２０°
の全ての関係を満たす。

第２観点の熱交換器は、第１観点の熱交換器であって、撥水性塗膜が設けられている表面は、さらに、
０＞１．２８×Ｄ×１０^－２＋２．７７×（Ｌ－Ｄ）×１０^－３－１．１×Ｄ^２×１０^－５－５．３×（Ｌ－Ｄ）^２×１０^－７－９．８×Ｄ×（Ｌ－Ｄ）×１０^－６－１．９
の関係を満たす。

第３観点の熱交換器は、第１観点又は第２観点の熱交換器であって、撥水性塗膜が設けられている表面は、さらに、
Ｈ＞２７００ｎｍ，
の関係を満たす。

これらの熱交換器は、着霜環境下において、凝縮水を飛散させることができるため、着霜を効果的に抑制することができる。

第４観点の熱交換器は、第１観点から第３観点のいずれかの熱交換器であって、複数の伝熱フィンと、複数の伝熱フィンに固定され、内部を冷媒が流れる伝熱管と、を備えている。そして、上述の表面構造が、伝熱フィンの表面において設けられている。

第５観点の冷媒サイクル装置は、第１観点から第４観点のいずれかの熱交換器および圧縮機を有する冷媒回路と、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制御部と、を備える。制御部は、通常運転中に所定の着霜条件を満たした場合にデフロスト運転に切り換える。

この冷媒サイクル装置は、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。

第６観点の冷媒サイクル装置は、第１観点から第４観点のいずれかの熱交換器と、熱交換器に空気流れを供給する送風ファンと、を備える。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。

この冷媒サイクル装置は、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。

第７観点の熱交換器の製造方法は、第１観点から第４観点のいずれかの熱交換器の製造方法であって、陽極酸化処理を用いて熱交換器の表面構造が形成される工程を有する。

第８観点の熱交換器の製造方法は、第７観点の熱交換器の製造方法であって、表面構造が形成される工程において、陽極酸化処理の後、エッチング処理が行われる。

第９観点の熱交換器の製造方法は、プレス加工により板状の素材が所定の形状に形成される工程と、プレス工程の後、素材の表面に複数の凸部を含む表面構造を形成する表面処理を行う工程とを有する。

この熱交換器の製造方法によれば、表面処理後に凸部が破壊されることが抑制されるため、凝縮水を飛散させることで着霜を効果的に抑制することができる熱交換器を効率的に製造できる。

第１０観点の熱交換器の製造方法は、第９観点の熱交換器の製造方法であって、表面構造は、素材の表面に凝縮した液滴の飛散を促進する。

第１１観点の熱交換器の製造方法は、第９観点又は第１０観点の熱交換器の製造方法であって、表面処理は、陽極酸化処理およびエッチングである。

第１２観点の熱交換器は、表面に凝縮する液滴を飛散させる熱交換器である。当該熱交換器は、表面から飛散する液滴の最大粒径である第１粒径が、表面に液滴が凝縮する所定の第１条件において凍結を始める液滴の最小粒径である第２粒径以下である。

この熱交換器によれば、表面に凝縮し成長する液滴を、凍結する前に飛散させることができることから、着霜を効果的に抑制することができる。

第１３観点の熱交換器は、第１２観点の熱交換器であって、第１条件は、周囲の空気の相対湿度が８３％であり、前記表面の温度が－８．０℃であることを含む。

第１４観点の熱交換器は、第１２観点又は第１３観点の熱交換器であって、第１粒径は、９５μｍである。

第１５観点の熱交換器は、第１４観点の熱交換器であって、第１粒径は、６４μｍである。

冷媒サイクル装置の冷媒回路を含む概略構成図である。 冷媒サイクル装置の概略ブロック構成図である。 室外ユニットの外観斜視図である。 室外ユニットの上面視配置構成図である。 室外熱交換器の正面概略図である。 フィンの主面の法線方向視の概略外観図である。 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。 フィンの板厚方向視における概略図である。 数１の関係を示したグラフである。 数２の関係を示したグラフである。 複数の凸部の平均ピッチＬおよび平均径Ｄの測定方法を説明する図である。 複数の凸部の平均高さＨの測定方法を説明する図である。 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。 室外熱交換器の製造方法を示す概略図である。 フィンの表面に形成される表面構造を撮影したＳＥＭ画像である。 フィンの製造例を説明する図である。 実施例１、比較例１、比較例８に係る評価プレートの着霜高さの変化を示した図および評価開始から２時間経過後の実施例１、比較例８に係る評価プレート表面を撮影した画像である。

（１）冷媒サイクル装置１００
図１は、一実施形態に係る冷媒サイクル装置１００の概略構成図である。冷媒サイクル装置１００は、蒸気圧縮式の冷媒サイクル（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。

冷媒サイクル装置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、冷媒サイクル装置１００の動作を制御するコントローラ７０と、を有している。

冷媒サイクル装置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、という冷媒サイクルが行われる。本実施形態では、冷媒回路１０には、蒸気圧縮式の冷媒サイクルを行うための冷媒としてＲ３２が充填されている。

（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。

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。

圧縮機２１は、冷媒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。

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。

室外熱交換器２３は、冷房運転時には冷媒サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には冷媒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。

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送風ファンである。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。

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。

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。

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。

室外ユニット２には、各種センサが配置されている。

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を検出する吸入温度センサ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。

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。

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。

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。

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する（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。

（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。

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。

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。

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。

室内熱交換器５２は、冷房運転時には冷媒サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒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。

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。

室内ユニット５０には、各種センサが配置されている。

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。

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。

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。

（１－３）リモコン５０ａ
リモコン５０ａは、室内ユニット５０のユーザが冷媒サイクル装置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、冷媒サイクル装置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。

（２）コントローラ７０の詳細
冷媒サイクル装置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、冷媒サイクル装置１００の動作を制御するコントローラ７０が構成されている。

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。

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冷媒サイクル装置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。

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。

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。

（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）が、所定の記憶領域に適宜格納される。

（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。

（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。

（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、冷媒サイクル装置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。

例えば、アクチュエータ制御部７４は、設定温度、各種センサの検出値、制御モード等に応じて、圧縮機２１の回転数、四路切換弁２２の接続状態、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。

（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。

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。

（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。

（３－１）冷房運転モード
冷凍サイクル装置１００では、モード制御部７３が制御モードを冷房運転モードに切り換えることにより、アクチュエータ制御部７４が四路切換弁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する。これにより、冷媒回路１０に充填されている冷媒は、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の順に循環する。

より具体的には、冷房運転モードに切り換わると、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。

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。

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。

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。

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によって冷媒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により算出される。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。

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。

（３－２）暖房運転モード
冷凍サイクル装置１００では、モード制御部７３が制御モードを暖房運転モードに切り換えることにより、アクチュエータ制御部７４が四路切換弁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する。これにより、冷媒回路１０に充填されている冷媒は、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の順に循環する。

より具体的には、暖房運転モードに切り換わると、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。

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。

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。

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。

室外膨張弁２４に流入した冷媒は、冷媒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。

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。

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。

（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、モード制御部７３が暖房運転モードを一時的に中断し、制御モードを室外熱交換器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に切り換える。

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。

デフロスト運転モードでは、アクチュエータ制御部７４が四路切換弁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、アクチュエータ制御部７４が四路切換弁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。

（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（伝熱フィン）と、を有している。

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に対して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。

（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複数の凸部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。

（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。

（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。

複数の凸部６１は、Ｌを複数の凸部６１の平均ピッチ、Ｄを複数の凸部６１の平均径、Ｈを複数の凸部６１の平均高さ、θを撥水性塗膜の平滑平面上での水の接触角とした場合に、数１の関係を満たすように形成されている。図９は縦軸に凸部６１の平均径Ｄ、横軸に凸部６１間の隙間（Ｌ－Ｄ）をとり、数１の関係を満たす領域をハッチングで示したグラフである。
（数１）
Ｄ／Ｌ＜０．３６ ・・・（１－１），
Ｄ／Ｌ＞０．４×（Ｌ／Ｈ） ・・・（１－２），
Ｈ＞７００ｎｍ ・・・（１－３），
０＞１．２８×Ｄ×１０^－２＋２．７７×（Ｌ－Ｄ）×１０^－３－１．１×Ｄ^２×１０^－５－５．３×（Ｌ－Ｄ）^２×１０^－７－９．８×Ｄ×（Ｌ－Ｄ）×１０^－６－２．０ ・・・（１－４），
９０°＜θ＜１２０° ・・・（１－５）

複数の凸部６１は、さらに、以下の数２の関係を満たすように形成されていることが好ましい。図１０は縦軸に凸部６１の平均径Ｄ、横軸に凸部６１巻の隙間（Ｌ－Ｄ）をとり、数２の関係を満たす領域をハッチングで示したグラフである。
（数２）
０＞１．２８×Ｄ×１０^－２＋２．７７×（Ｌ－Ｄ）×１０^－３－１．１×Ｄ^２×１０^－５－５．３×（Ｌ－Ｄ）^２×１０^－７－９．８×Ｄ×（Ｌ－Ｄ）×１０^－６－１．９ ・・・（２－１）

複数の凸部６１は、さらに、以下の数３の関係を満たすように形成されていることが好ましい。
（数３）
Ｈ＞２７００ｎｍ ・・・（３－１）

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）、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。

複数の凸部６１の平均ピッチＬおよび複数の凸部６１の平均径Ｄは、走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：以下、ＳＥＭと略する。）を用いた次の方法により測定することができる。本開示では、株式会社日立ハイテク製のＳ－４８００形ＦＥ－ＳＥＭ（ＴｙｐｅＩＩ）が測定に用いられた。図１１は複数の凸部６１の平均ピッチＬおよび複数の凸部６１の平均径Ｄの測定方法を説明する図である。

初めに、ＳＥＭにより、複数の凸部６１を有するフィン４３の表面を基板６２に対して直交する方向から観察したグレースケール画像が得られる。観察条件は、加速電圧が５．０ｋＶ、エミッション電流が１０μＡ、ワーキングディスタンス（対物レンズ下面からフォーカス面までの距離）が８．０ｎｍ、ステージの傾き角が０°とし、二次電子検出器はＵｐｐｅｒ検出器とした。

観察されたＳＥＭ画像に、明るい箇所の階調が失われて白くなった白飛びや、暗い箇所の階調が失われて黒くなった黒つぶれが生じた場合は、適宜、輝度およびコントラストが調整されてもよい。撮影画像の解像度は、特に限定されないが３５０×５００ピクセル以上が好ましい。図１１の（ａ）は観察されたＳＥＭ画像の例である。

次に、得られたＳＥＭ画像に二値化処理を行うことで白黒二値化画像が得られる。二値化処理は、ＳＥＭ画像を構成する画素のＲＧＢ値の上限から３０％を閾値として、閾値より明るい画素を白、それ以外の画素を黒として白黒二値化画像を生成する。図１１の（ｂ）は図１１の（ａ）のＳＥＭ画像から得られた白黒二値化画像である。

ＳＥＭ画像を二値化処理することにより、対物レンズに近いためＳＥＭ画像上で明るく表示される凸部６１の頂部周辺が白で表され、対物レンズから離れた凸部６１の頂部以外が黒色で表されるため、凸部６１の頂部とそれ以外の領域との境界が明確になる。

なお、上述の閾値は一例であり、閾値は複数の凸部６１の形状などに応じて適宜設定できる。

次に、得られた白黒二値化画像のラインプロファイルを読み取ることにより、複数の凸部６１の平均ピッチＬ、複数の凸部６１の平均径Ｄが測定される。具体的には、得られた白黒二値化画像に同一方向に伸びる複数のラインプロファイルＬＰ１、ＬＰ２、ＬＰ３・・・ＬＰｎを等間隔に描いて、各ラインプロファイルＬＰから凸部６１のピッチＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・・Ｌｎおよび径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３・・・Ｄｎを求め、これに基づいて複数の凸部６１の平均ピッチＬ、複数の凸部６１の平均径Ｄが算出される。ラインプロファイルＬＰの数は特に限定されないが、上述の解像度の画像の場合、３５０本以上であることが好ましい。図１１の（ｃ）は図１１の（ｂ）の白黒二値化画像を用いて複数の凸部６１の平均ピッチＬ、複数の凸部６１の平均径Ｄを測定する様子を示す概略図である。

二値化処理により白黒二値化画像における凸部６１の頂部とそれ以外の領域との境界が明確になっているため、凸部６１のピッチＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・・Ｌｎおよび径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３・・・Ｄｎのラインプロファイルを用いた読み取りは、ＳＥＭ画像から読み取る場合と比べて容易である。

複数の凸部６１の平均高さＨはＳＥＭによりフィン４３の断面を観察した画像を用いて測定される。図１２は、フィン４３の断面を観察した画像を用いて凸部６１の平均高さＨの測定方法を説明する図である。

複数の凸部６１の平均高さＨは、図１２に示されるように、フィン４３の断面を観察した画像から読み取ることができる、凸部６１の頂部と基板６２の表面との間の凸部６１の延伸方向に沿った距離Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３・・・Ｈｎに基づいて算出される。

なお、複数の凸部６１の平均高さＨも、複数の凸部６１の平均ピッチＬおよび複数の凸部６１の平均径Ｄと同じ条件で観察できる。

（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。

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。

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。

図７に示されるように、撥水性塗膜の平滑平面上での水Ｗの接触角θは、９０°＜θ＜１２０°である。これにより、液滴（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、液滴とフィン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。

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。

（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数１～数３の関係を満たす複数の凸部６１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。このため、凝縮水が生じた場合であっても、後述するメカニズムにより、大きくなった液滴が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からジャンプ（飛散）することができる。したがって、フィン４３を備える室外熱交換器２３は、着霜環境下において、凝縮水を飛散させることで着霜を効果的に抑制することができる。

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。

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（液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表面から液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、液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。

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１３に示すように考えられる。

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（直径が数ｎｍ程度）が凝縮して発生する。次に、（ｂ）に示すように、発生した核が成長し、凝縮した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。

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。

Ｅ_ｋ＝０．５ｍＵ^２＝△Ｅ_ｓ－Ｅ_ｗ－△Ｅ_ｈ－△Ｅ_ｖｉｓ
ここで、△Ｅ_ｓ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、Ｅ_ｗ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、△Ｅ_ｈ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は水平方向対して直交する面に平行に広がっているため実質的に０となる）、△Ｅ_ｖｉｓは液体が流動する際の粘性抵抗を示している。

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。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。

ここで、複数の凸部６１が数１～数３の関係を満たすように形成されることにより、次に述べる理由から、フィン４３の表面の液滴に対する拘束力が抑制され、液滴はフィン４３から容易に飛散することができる。

換言すると、複数の凸部６１が（１－１）の関係を満たすように形成されている場合、隣り合う凸部６１の間隔が狭くなり過ぎない。このため、隣り合う凸部６１の間での毛管力の発生が抑制される。

複数の凸部６１が（１－２）の関係を満たすように形成されている場合、隣り合う凸部６１の間隔が広くなり過ぎない。このため、隣り合う凸部６１の間に凝縮水が入り込むことによる基板６２との間の付着力の発生が抑制される。

複数の凸部６１が（１－３）の関係を満たすように形成されている場合、凸部６１の先端と基板６２との間の距離が確保されることにより、凸部６１の先端に付着した凝縮水が基板６２に接することが抑制される。このため、隣り合う凸部６１の間に凝縮水が入り込むことによる基板６２との間の付着力の発生が抑制される。

そして、複数の凸部６１が（１－４）を満たすように形成されている場合、隣接する凸部６１間に入る液滴の粒径の増大が抑制される。

このように、複数の凸部６１が数１の関係を満たすように形成されることにより、フィン４３の表面の液滴に対する拘束力である毛管力および付着力の発生と、液滴の粒径の増大とが抑制される。このため、複数の凸部６１が数１の関係を満たすように形成されたフィン４３においては、表面に生じた液滴は容易に飛散することができる。

また、複数の凸部６１が（２－１）の関係を満たすように形成されている場合、隣接する凸部６１間に入る凝縮水がより小さくなる。このため、複数の凸部６１が数２の関係を満たすように形成されたフィン４３においては、液滴の粒径の増大がさらに抑制され、表面に生じた液滴はより容易に飛散することができる。

さらに、複数の凸部６１が（３－１）の関係を満たすように形成されている場合、凸部６１の先端と基板６２との間の距離がより確保されるため、凸部６１の先端に付着した凝縮水が基板６２に接することがより確実に抑制される。このため、複数の凸部６１が数３の関係を満たすように形成されたフィン４３においても、フィン４３の表面の液滴に対する拘束力の発生がさらに抑制されて、凝縮水はより容易に飛散することができる。

このように、複数の凸部６１の平均ピッチ、平均径、および平均高さを調整することにより、フィン４３の表面から飛散する液滴の粒径を制御できる。本実施形態では、フィン４３の表面から飛散する液滴の最大粒径である第１粒径は、フィン４３の表面に液滴が凝縮する所定の第１条件において、フィン４３の表面で凍結を始める液滴の最小粒径である第２粒径以下とすることができる。これにより、フィン４３の表面で凝縮し成長することで粒径が第１粒径となった液滴を、上述したメカニズムにより飛散（ジャンプ）させることができる。

第１条件は、冷凍サイクル装置１００が冷媒サイクルを行った際に、フィン４３の表面に液滴が凝縮する条件である。第１条件は、例えば、冷凍サイクル装置１００が暖房運転モードにあり、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する際の、フィン４３周囲の空気の相対湿度およびフィン４３表面の温度を含む。具体的には、第１条件は、フィン４３周囲の空気の相対湿度が８３％であり、フィン４３の表面の温度が－８．０℃にある状態である。

第１粒径は、フィン４３の表面に凝縮し成長した液滴を飛散させる最大粒径である。上述のように、複数の凸部６１の平均ピッチ、平均径、および平均高さを調整することにより制御される。具体的には、第１粒径は、９５μｍであり、好ましくは６４μｍである。

第２粒径は、フィン４３の表面で凍結を始める液滴の最小粒径である。一般に液滴は、粒径が小さいほど過冷却度が高くなる（凍結し難くなる）性質を有する。このため、フィン４３の表面で凝縮した液滴は、成長して粒径が大きくなるにしたがって過冷却度が低下して凍結しやすくなる。したがって、所定の温度条件において、凝縮した液滴を成長させた場合、粒径が所定の臨界値を超えた液滴は凍結を始める。第２粒径は、第１条件において、凝縮した液滴を成長させた場合に凍結を始める液滴の最小粒径である。具体的には、第２粒径は、１１７μｍである。

液滴は、粒径が小さいほど過冷却度が高くなる（凍結し難くなる）性質を有するため、フィン４３表面での着霜を抑制するには、発生した液滴を粒径が小さい間にフィン４３の表面から飛散させる必要がある。本実施形態では、フィン４３の表面から飛散する液滴の最大粒径である第１粒径を、フィン４３の表面に液滴が凝縮する所定の第１条件において凍結を始める液滴の最小粒径である第２粒径以下とした。これにより、フィン４３を用いた室外熱交換器２３によれば、第１条件においてフィン４３の表面に凝縮し成長する液滴を、凍結する前に飛散させることができることから、着霜を効果的に抑制することができる。

（７）室外熱交換器２３の製造方法
次に室外熱交換器２３の製造方法について説明する。図１４は、室外熱交換器２３の製造方法を示す概略図である。本実施形態に係る室外熱交換器２３の製造方法は、アンコイル工程と、プレス工程と、凸部６１の形成工程と、組立工程と、ろう付け工程とを含む。

アンコイル工程では、コイル状に巻かれた帯状の金属板がアンコイルされ、プレス工程へ送られる。金属板は、例えば、アルミニウム合金を材料とする。

プレス工程では、板状の素材である金属板がプレス機によってプレスされることで、図６に示されたフィン４３の形状に形成され基板６２となる。基板６２は、凸部６１の形成工程へ送られる。

凸部６１の形成工程では、表面処理によって、基板６２の表面に複数の凸部６１を含む表面構造を形成する表面処理が行われる。本表面処理により基板６２は、フィン４３となる。フィン４３は、組立工程へ送られる。本工程における表面処理の詳細については、後述する。

組立工程では、伝熱管４１が挿入口４３ａに挿入され、拡管されることによりフィン４３および伝熱管４１が組立てられる。組立てられた、フィン４３および伝熱管４１は、ろう付け工程へ送られる。

ろう付け工程では、フィン４３と伝熱管４１とがろう付けされる。また、伝熱管４１の端部にＵ字管４２がろう付けされる。Ｕ字管４２に代えてヘッダがろう付けされてもよい。この結果、室外熱交換器２３が完成する。

図１５は、フィン４３の表面に形成される表面構造を撮影したＳＥＭ画像である。図１５の（ａ）は、本実施形態に係る熱交換器の製造方法で製造されたフィン４３表面の、鉛直視点および３０°傾斜視点の画像である。これに対して、図１５の（ｂ）は、凸部６１を含む表面構造を形成する表面処理を行う工程の後に、プレス工程を行ったフィン４３の表面の鉛直視点の画像である。言い換えると、図１５の（ｂ）は、図１４に示された、本実施形態に係る室外熱交換器２３の製造方法の、プレス工程と凸部６１の形成工程との順序を入れ換えて形成されたフィン４３の表面の画像である。

図１５の（ａ）に示された画像では、凸部６１が直立した形状を保持していることが確認される。これに対して、図１５の（ｂ）に示された画像では、多くの凸部６１が倒れて、その形状が保持されていないことが確認される。これは、凸部６１を含む表面構造を形成する表面処理を行う工程の後に、プレス工程を行うことで、プレス工程において凸部６１が押しつぶされて表面構造が破壊されることによる。凸部６１が押しつぶされて表面構造が破壊されたフィン４３では、上述した液滴を飛散させる機能は限定的なものとなる。

このように、本実施形態に係る熱交換器の製造方法によれば、プレス工程の後に、凸部６１を含む表面構造が形成される表面処理を行う工程を有するため、表面処理後に凸部６１が破壊されることが抑制される。したがって、本熱交換器の製造方法により、凝縮水を飛散させることで着霜を効果的に抑制することができる熱交換器を効率的に製造できる。

また、表面処理を行う工程の後にプレス工程を有する熱交換器の製造方法では、アンコイルされただけで形状が形成されていない金属板が表面処理を行う工程に送られる。これに対して、本実施形態に係る熱交換器の製造方法では、プレス工程により所定の形状に形成された基板６２が表面処理を行う工程に送られる。このため、本実施形態に係る熱交換器の製造方法は、表面処理を行う工程の後にプレス工程を有する熱交換器の製造方法と比べて、表面処理を行う工程において処理対象となる金属板の量が少ない。したがって、表面処理を行う工程において、後述する陽極酸化処理やエッチング処理のように薬液を用いる場合には、薬液の使用量を低減できる。

（７－１）凸部６１の形成工程における表面処理
次に、凸部６１の形成工程における表面処理について説明する。図１６は、凸部６１の形成工程における表面処理を示す断面図である。本実施形態では、表面処理としてプラズマエッチング処理が用いられる。

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。

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。

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、プラズマを照射する。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。

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６１の高さを制御する。

なお、凸部６１の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。

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凸部６１の形状を実質的に維持することができる。

（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。

（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凸部６１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。

しかし、凝縮水が付着しうる他の箇所においても、特定の微細な凸部６１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凸部６１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。

（８－２）変形例Ｂ
上記実施形態では、凸部６１の形成にプラズマエッチング処理が用いられたが、凸部６１の形成方法として、陽極酸化処理およびエッチング処理が用いられてもよい。陽極酸化処理およびエッチング処理を用いた凸部６１の形成は、例えば、次のようにして行なうことができる。

初めに、直流電源に接続された陰極にステンレス材を取り付け、陽極に、基板６２を取り付ける。この場合、基板６２には、アルミニウム材を用いることがきる。

次に、所定の薬液種を所定の濃度および温度に調整した薬液中に、上記のステンレス材および基板６２を浸漬させる。

次に、直流電源によりステンレス材および基板６２に所定の処理時間にわたり電圧を印加することで、陽極酸化処理を行う。

陽極酸化処理に用いられる薬液の薬液種としては、限定するものではないが、リン酸、ピロリン酸、シュウ酸、マロン酸、エチドロン酸、またはこれらの混合溶液が用いられる。薬液における薬液種の濃度は、１０ｍｍｏｌ／Ｌ以上１．０ｍｏｌ／Ｌ以下、好ましくは５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上１．０ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは８０ｍｍｏｌ／Ｌ以上１．０ｍｏｌ／Ｌ以下である。薬液の温度は、限定するものではないが、室温（１５℃以上３０℃未満）である。

陽極酸化処理時に印加される電圧は、４０Ｖ以上である必要があり、好ましくは１００Ｖ以上、より好ましくは２００Ｖ以上３００Ｖ以下の直流電圧である。

陽極酸化処理を行う処理時間は、１０分以上である必要があり、好ましくは３０分以上である。処理時間の上限は、限定されないが、生産上の観点から１２０分未満とすることができる。

陽極酸化処理が終わると、次に、所定の薬液種を所定の濃度および温度に調整した薬液中に、陽極酸化処理を行った基板６２を所定の処理時間にわたり浸漬することで、エッチング処理を行う。

エッチング処理に用いられる薬液の薬液種としては、限定するものではないが、リン酸、ピロリン酸、シュウ酸、マロン酸、エチドロン酸、またはこれらの混合溶液が用いられる。薬液における薬液種の濃度は、１０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下、好ましくは３０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下、より好ましくは４０ｗｔ％以上６０ｗｔ％以下である。薬液の温度は、限定するものではないが、２０℃以上６０℃以下、好ましくは３０℃以上６０℃以下、より好ましくは４０℃以上６０℃以下である。

エッチング処理を行う処理時間は、５分以上３０分以下、好ましくは１０分以上２５分以下、より好ましくは１０分以上２０分以下である。

説明は省略するが、この後、上記実施形態と同様に、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、撥水性塗膜が形成される。

＜評価１＞
実施例および比較例に係る評価プレートを製造して、着霜を抑制する効果を確認する評価１を行った。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。

（実施例１）
実施例１に係る評価プレートとして、所定時間のプラズマエッチング処理を施すことにより凸部６１を形成した後、化学蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、ＣＶＤと略する。）を用いてＣ８フッ素系撥水材を含む撥水性塗膜を形成した３０ｍｍ×３０ｍｍのシリコンの基板を用いた。

（実施例２）
実施例２に係る評価プレートとして、所定の条件で陽極酸化処理およびエッチング処理を施すことにより凸部６１を形成した後、ＣＶＤを用いてＣ８フッ素系撥水材を含む撥水性塗膜を形成した３０ｍｍ×３０ｍｍのシリコンの基板を用いた。

陽極酸化処理に用いた薬液は、薬液種がエチドロン酸であり、濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌであり、温度が２０℃であった。陽極酸化処理では、２４０Ｖの直流電圧を３０分間にわたり印加した。

エッチング処理に用いた薬液は、薬液種がリン酸であり、濃度が５０ｗｔ％であり、温度が５０℃であった。エッチング処理は、１４分間にわたり行った。

（比較例１）
比較例１に係る評価プレートとして、凸部および撥水性塗膜を設けない３０ｍｍ×３０ｍｍのアルミニウムの基板を用いた。

（比較例２～１３）
比較例２～１３に係る評価プレートとして、実施例１とは異なる時間エッチング処理を施すことにより凸部を形成した後、ＣＶＤを用いてＣ８フッ素系撥水材を含む撥水性塗膜を形成した３０ｍｍ×３０ｍｍのシリコンの基板を用いた。（凸部の形状）
各評価プレートについて、株式会社日立ハイテク製のＳ－４８００形ＦＥ－ＳＥＭ（ＴｙｐｅＩＩ）を用いて、上述の方法により複数の凸部の、平均ピッチＬ、平均径Ｄおよび平均高さＨを測定した。

（接触角）
撥水性塗膜の平滑平面上における水の接触角（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、ＣＶＤを用いてＣ８フッ素系撥水材を含む撥水性塗膜を形成したサンプルに対して５点測定をすることにより行った。

実施例１および比較例２～１３に形成した撥水性塗膜の平坦面における水の接触角は、１１４°であった。

（評価方法）
各評価プレートについて、一方の面を冷却しながら、他方の面に、面に平行な方向へ流れる空気を当てた場合における「着霜開始時間」および「水分付着量」を測定し、実施例１、比較例１および比較例８に係る評価プレートについて「霜高さ」を測定した。

着霜開始時間は評価の開始から他方の面に霜が付着し始めるまでの時間である。水分付着量は評価終了後に他方の面に付着した霜の付着量である。霜高さは評価の開始から２時間が経過するまでに他方の面に付着した霜の、評価プレートの板厚方向における高さの変化である。

評価プレートは以下の条件で冷却した。

乾球温度：２℃
湿球温度：１℃
風速：２．５ｍ／ｓｅｃ
評価プレートの冷却面の温度：－８．０℃
評価プレートはペルチェ素子を用いて冷却し、評価プレートとペルチェ素子との間に設けた熱流束センサにより熱流束を測定した。

水分付着量は評価の前後における評価プレートの重量差を電子天秤による測定することにより得た。

霜高さはレーザー変位計を用いて測定した。

（結果）
表１に、実施例１、２および比較例１～１３に係る評価プレートの複数の凸部の形状（平均ピッチＬ－Ｄ、平均径Ｄ、平均高さＨ）および測定結果（着霜開始時間、水分付着量）を示す。また、実施例１、２および比較例２～４、６、８、１０、１２に係る評価プレートを、図９および図１０のグラフ上にプロットして示す。

表１に示されるように、実施例１に係る評価プレートの着霜開始時間は５４．５分であり、実施例２に係る評価プレートの着霜開始時間は３５．０分であった。実施例１、２に係る評価プレートはどちらも、比較例１～１３に係る評価プレートよりも着霜開始までに長い時間を要した。また、実施例１に係る評価プレートの水分付着量は０．４０６ｇであり、実施例２に係る評価プレートの水分付着量は０．４５５ｇであった。実施例１、２に係る評価プレートはどちらも、比較例１～１３に係る評価プレートよりも水分付着量が少なかった。以上の評価結果から、実施例２に係る評価プレートにより着霜を効果的に抑制できることが確認された。また、実施例１に係る評価プレートにより着霜をより効果的に抑制できることが確認された。

図１７は、実施例１、実施例２、比較例１、比較例８に係る評価プレートの着霜高さの変化を示した図および評価開始から２時間経過後の実施例１、実施例２、比較例８に係る評価プレート表面を撮影した画像である。

図１７に示されるように、実施例１、２に係る評価プレートは比較例１、８に係る評価プレートと比べて２時間経過した後においても着霜が少ないことが確認された。特に、実施例１に係る評価プレートは、実施例２に係る評価プレートと比べても２時間経過した後における着霜が少ないことが確認された。

＜評価２＞
評価１で作成した評価プレートを用いて、着霜と液滴の粒径との関係を確認する評価２を行った。

（評価方法）
本評価には、実施例１の評価プレートと比較例８の評価プレートとを用いた。各評価プレートについて、一方の面を冷却しながら、他方の面に、面に平行な方向へ流れる空気を当てた場合に、他方の面に発生した液滴の大きさを測定した。液滴の大きさの測定は、他方の面を正面からマイクロスコープで撮影して得られた画像を解析することにより行った。

評価プレートは以下の条件で冷却した。なお、以下の条件は、上述した第１条件（室外熱交換器２３が蒸発器として機能する際の、フィン４３における湿度および温度の条件）に相当する。

乾球温度：２℃
風速：２．５ｍ／ｓｅｃ
相対湿度：８３％
評価プレートの冷却面の温度：－８．０℃
評価プレートはペルチェ素子を用いて冷却した。

（結果）
以上の評価の結果、実施例１に係る評価プレートに発生した液滴の粒径は、平均粒径が２８．４μｍで、最大粒径が６４．１μｍであった。また、比較例８に係る評価プレートに発生した液滴の粒径は、平均粒径が３８．２μｍで、最大粒径が９５．１μｍであった。以上の評価から、評価１において着霜を効果的に抑制できることが確認された実施例１に係る評価プレートでは、６４．１μｍより大きい粒径の液滴を飛散させることができることが確認された。また、評価１において限定的にしか着霜を抑制できないことが確認された比較例８に係る評価プレートでは、９５．１μｍより大きい粒径の液滴を飛散させることができることが確認された。これにより、飛散する液滴の粒径を小さく制御することにより、着霜を効果的に抑制できることが確認された。

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。

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 ：冷媒サイクル装置

特開２０１８－１７３２６５号公報

Claims (3)

1. プレス加工により板状の素材が所定の形状に形成される工程と、
   前記プレス工程の後、前記素材の表面に複数の凸部を含む表面構造を形成する表面処理を行う工程と
   を有する、
   熱交換器の製造方法。
2. 前記表面構造は、
   前記素材の前記表面に凝縮した液滴の飛散を促進する、
   請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
3. 前記表面処理は、
   陽極酸化処理およびエッチングである、
   請求項１又は２に記載の熱交換器の製造方法。

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