JP4269663B2 - Heat exchange device and refrigeration device - Google Patents

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JP4269663B2 JP2002343082A JP2002343082A JP4269663B2 JP 4269663 B2 JP4269663 B2 JP 4269663B2 JP 2002343082 A JP2002343082 A JP 2002343082A JP 2002343082 A JP2002343082 A JP 2002343082A JP 4269663 B2 JP4269663 B2 JP 4269663B2
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  • Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換装置及び冷凍装置に関し、特に熱交換器の表面構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、対空気用熱交換器を蒸発器としている冷凍装置では、対空気用熱交換器と熱交換する空気温度が低い場合や蒸発器の蒸発温度が低い場合に、この熱交換面に霜が発生する。そして、霜が発生するとこの蒸発器の熱交換器能力が低下し冷凍能力が低下する。
例えば、冷凍装置の一種であるヒートポンプ式空気調和機では、暖房運転時に外気温度が低下すると蒸発温度が低下し、対空気用熱交換器が使用されている室外側熱交換器に着霜する。また、着霜すると室外側熱交換器の蒸発能力が低下し暖房能力が低下する。このため付着した霜又は霜が氷結した氷(以下単に霜又は氷という)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、除霜運転方式により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った。
また、除霜運転は、蒸発器に付着した霜又は氷を除去するために熱エネルギーを必要とし、このために暖房運転のエネルギー効率が低下するという問題があった。
そこで、従来から冷凍装置の蒸発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式空気調和機の場合では特に暖房運転が対象となる)の延長を図ること、除霜運転時間を短縮すること、及び除霜運転に必要な熱エネルギーを低減することが課題となっていた。
【0003】
このような課題に応えるものとして、着霜防止層を空気との熱交換面に設けることにより蒸発器への着霜量を低減しようとする方法が考えられる。すなわち、この着霜防止層を設ける方法は、主として蒸発器の熱交換面の撥水性を大きくして着霜を防止する方法である。
また、このような着霜防止層を設ける方法として、例えば、特許文献1に記載されている塗料、すなわち、分子量500〜20000の末端フッ素化されたポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粉末を非フッ素系樹脂中に混入させた撥水性塗料を熱交表面に塗布する方法が考えられる。同様に、特許文献2に記載されている塗料、すなわち、分子量500〜20000の末端フッ素化されたPTFE粉末を液状樹脂(例えばフッ素樹脂やシリコーン系樹脂、ポリエステル樹脂)中に配合した着霜防止塗料を蒸発器の熱交表面に塗布する方法などが考えられる。
【0004】
【特許文献1】
特開平8-3477号公報
【特許文献2】
特開平8-3479号公報
【特許文献3】
特開昭57-34107号公報
【特許文献4】
特開昭62-7767号公報
【特許文献5】
特開昭62-174213号公報
【特許文献6】
特開平2-265979号公報
【特許文献7】
特開平2-298645号公報
【特許文献8】
特開平4-279612号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の塗料ではPTFE粉末を樹脂中に均一に分散させることは困難であり、表面に撥水性の小さい部分が残ってしまい、着霜防止効果が損なわれることが分かった。また、着霜防止層を熱交換面に形成しても着霜を完全に避けることが困難であるので、熱交換器では除霜が必要となる。ところが上記従来公知の塗料では除霜運転時間を短くすることや、除霜に必要な熱エネルギーを低減することまで配慮したものではなかった。
このように、従来の着霜防止層を表面に設ける方法は、未だ充分とはいえない状況であった。
【0006】
なお、上記の着霜防止層を表面に設ける着霜防止方法を適用する以外に、熱エネルギーを蒸発器の外部から加える除霜方法を用いることが考えられる。しかし、この熱エネルギーを蒸発器の外部から加える方法では、熱交換面に霜や氷が残ることは少ないが、熱交換面に接する界面部分の全ての霜や氷を融解する必要があり多大なエネルギーを必要とするほか温度も高くなり、熱に敏感な装置などには適用できないという問題がある。
また、そのほかに、着霜防止剤を表面に散布する方法も考えられるが、着霜防止剤によっても着霜が発生することがあるという問題がある。
また、熱交換装置に振動や衝撃などの機械的エネルギーを加える除霜方法を用いることも考えられるが、この方法を用いても従来の熱交換器の熱交換面は撥水性及び滑落性(熱交換面に付着した水滴の落下度合いを示す性質)が小さいため霜又は氷が残ってしまい、その後の着霜を容易にしてしまうという問題が残る。
このように、上記の着霜防止層を表面に設ける着霜防止方法以外の除霜方法も、着霜した熱交換器の除霜運転時間を短縮し、除霜に必要な熱エネルギーを低減することに繋がるものではない。
【0007】
本発明は、上記従来の技術に存在する問題点に着目してなされたもので、着霜を遅延させ、除霜運転時間を短縮し、かつ除霜に必要な熱エネルギーを低減した熱交換装置及び冷凍装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明に係る熱交換装置は、モル熱容量が6JK −1 mol −1 〜7JK −1 mol −1 であって導電性を有する物質を主成分とする表面部分Aと、撥水性バインダー樹脂およびポリテトラフルオロエチレン粒子を主成分とする表面部分Bとを空気との熱交換面が備えているフィン及び複数の冷媒通路を有する対空気用熱交換器からなる蒸発器と、冷媒を複数の冷媒通路に分流する分流器と、蒸発器に形成されている冷媒流通路と分流器とを接続する複数の分流管と、各分流管に設けられた冷媒遮断機構とを備え、蒸発器が着霜した場合に一部の冷媒遮断機構を閉鎖し、所定時間後にこの遮断機構を開放するとともに順次他の冷媒遮断機構を閉鎖するように切り換えることにより除霜を行うことを特徴とする。
【0009】
このように構成された熱交換装置によれば、低熱容量の表面部分Aと霜又は氷との結合性又は付着性が低い表面部分Bの2種類の表面部分が分散配置されていることにより、熱交換面が撥水性及び滑落性に優れたものとなる。このため、熱交換装置の熱交換面で凝縮した凝縮水は、球形状となって蒸発器を通過する風圧で飛散されやすくなり、過冷却状態となり凍りにくくなる。したがって、熱交換面に付着した霜の成長速度が低下し除霜が必要となる着霜量までの冷凍運転(ヒートポンプ式空気調和機の場合は暖房運転)時間が延長される。
一方、除霜運転時においては、一部の冷媒遮断機構を閉鎖することにより熱交換装置の一部分への冷媒の流通を阻止することにより、周囲空気の熱で除霜を行う。この場合において、本熱交換装置の熱交換面における表面部分Aと接触する界面部分の霜又は氷がまず融解し、表面部分A上の霜又は氷が剥離する。そして、この剥離した霜又は氷と表面部分Bに付着する霜又は氷とが少なくとも部分的に結合し、自重により表面部分Bに付着する霜又は氷が剥離される。したがって、この熱交換装置では、従来のように蒸発器の熱交換面に接触する界面部分の霜又は氷を全面的に融解する必要がなくなり、表面部分Aに接触する霜又は氷のみを融解すればよいので除霜運転時間が短縮される。
また、前述のような表面部分Aと表面部分Bとが分散配置された熱交換面は易霜氷剥離性が付与される。なお、本明細書において易霜氷剥離性というときは、熱交換装置を除霜する場合に、この熱交換装置の熱交換面に付着した霜又は氷が自重により熱交換面から剥離(離脱)し、霜又は氷が融解又は剥離された後の熱交換面に残存する水滴又は霜の量が少なくなる性質をいう。また、冷凍運転が再開された後除霜運転が繰り返される場合、除霜後の熱交換装置の熱交換面に水滴、霜又は氷が残存していると、次の冷凍運転時に着霜や氷結の核になり、冷凍運転時間が短縮化される。しかし、本発明に係る熱交換装置では除霜後の蒸発器の熱交換面に残存する水滴又は霜の量が少なくなるので,冷凍運転時における着霜や氷結の核が少なくなり、冷凍運転時間の延長及び除霜運転時間の短縮を繰り返し発揮させることができる。このため、除霜に要する熱エネルギーが少なくて済むとともに、除霜運転時間が短縮される。
また、本発明においては、熱交換装置の一部ずつが順次熱交換装置の周囲空気が保有する熱エネルギを利用して除霜されるので、この点からもエネルギー効率が向上する。
また、除霜運転は冷凍運転を継続しながら行われるので、冷凍運転効果の低下(例えば、ヒートポンプ式空気調和機に応用した場合における暖房快感度の低下)を防止することができる。
このように、本発明に係る熱交換装置によれば、冷凍運転効果の低下を防止するとともに、及びエネルギー効率の低下を抑制することができる。
【0010】
また、上記課題を解決する本発明に係る熱交換装置は、モル熱容量が6JK −1 mol −1 〜7JK −1 mol −1 であって導電性を有する前記物質がカーボンブラックであることが好ましい
【0012】
また、上記課題を解決する本発明に係る熱交換装置において、前記撥水性バインダー樹脂がフッ素樹脂であり、ポリテトラフルオロエチレン粒子は重量平均分子量が500〜200,000、平均粒子径が0.1μm以上であることが好ましい。
【0014】
また、上記熱交換装置において、前記分流管は、蒸発器に形成されている各冷媒通路それぞれに接続されるように、前記冷媒通路数に対応する数とされているものととすることもできる。
このように構成すれば、除霜運転時、蒸発作用を休止させる熱交換面が小さくなるので、冷凍効果の低下に与える影響がより小さくなる。
【0015】
また、上記熱交換装置において、前記分流管は、蒸発器に形成されている複数の冷媒通路を複数の冷媒通路群に纏め、これら冷媒通路群毎に1本の分流管が接続されているものとすることもできる。
このように構成すれば、大型の対空気用熱交換器の場合には分流管の数が減少し、冷媒遮断機構の数が減少するので、設備が簡略化されコストの上昇を抑制することができる。
【0016】
また、前記冷媒遮断機構を電磁開閉弁又は電動弁として構成してもよい。
このように構成すれば、冷媒遮断機構として汎用性のある自動制御機器を使用することができ、安価となる。
【0017】
また、前記課題を解決する解決手段に係る冷凍装置は、上記熱交換装置を用いたものである。
このように構成すれば、蒸発器の着霜を遅延させ、除霜運転時間を短縮し、熱エネルギー効率を向上させた冷凍装置を供給することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る実施の形態について説明する。まず、本発明に係る熱交換装置に適用する熱交換面の表面構造について説明する。
本発明においては、蒸発器の熱交換面は、下記特性1及び特性2を満たす表面部分A及び表面部分Bの2種類の表面部分が分散配置され、易霜氷剥離性に優れた表面構造に形成される。
【0019】
ここで、特性1及び特性2とは、前記に定義される特性をいう。これに関連して更に説明する。特性1は、表面部分Aと氷との密着結合関係をまず解くことにより、霜又は氷全体の離脱を容易にするための特性である。従来は、熱交換面に接触している霜又は氷を、単に熱交換面の界面部分で融解することにより熱交換面に付着する霜又は氷を離脱させようとしていたため、熱交換面の大きい部分で融解が生じなければ霜又は氷の離脱現象は生じなかったが、本発明に係る蒸発器の表面構造によれば表面部分Aに接触する界面部分の融解のみで霜又は氷全体の離脱が生ずる状態となる。
【0020】
また、霜又は氷の離脱を更に容易にするためには、表面部分Bが霜又は氷との結合性又は付着性が低い特性、例えば撥水性又は粗い表面などを有していることが好ましい。この場合、表面部分Aの界面部分で霜又は氷の融解が生ずれば表面部分Bとの界面部分の融解の有無に関係なく特性2が生じ得る。
【0021】
特性2は、表面部分Bに付着する霜又は氷が必ずしも融解しなくても表面部分Bから剥離されることを示す特性である。この場合の特徴は、表面部分Aから先に離脱した霜又は氷の結晶と一体に表面部分Bの霜又は氷の結晶が剥離する点にある。従来通常のものでは、剥離する前に表面部分Bに接する界面部分の霜又は氷も融解させなければならなかった。
【0022】
上記表面構造を熱交換面に付与すると、霜又は氷が付着している熱交換面に対し少ない熱エネルギーを加えるだけで容易に霜又は氷を除去できる。
【0023】
熱交換面は表面部分A及び表面部分B以外の表面部分を有していてもよいが、表面部分A及び表面部分Bの上記特性1及び特性2を損なうものであってはならない。
【0024】
表面部分Aと表面部分Bの面積割合や平面形状、配置、表面部分の立体形状などは、上記特性1と特性2を満たす限り限定されないが、次のようなものが好ましい。
【0025】
表面部分Aと表面部分Bとの面積割合は、1/99〜99/1の広い範囲で選択できるが、エネルギー効率面から言えば特性2の作用を発揮させることができる範囲内で表面部分Aの割合を少なくすることが望ましい。
【0026】
表面部分の平面形状と配置は、どのような形状や配置でもよい。具体例としては、表面部分Aと表面部分Bとが縞状に並んだもの、表面部分Aと表面部分Bとが海島状に配置されているもの、表面部分Aが表面部分B中に点状又は水玉状に分散しているもの(又はその逆)、表面部分Aが表面部分B上に格子状に配置されているもの(又はその逆)、表面部分Aが表面部分B上にリング状に配置されているもの(又はその逆)などを掲げ得る。
【0027】
表面部分の立体形状は、特に限定されず、平面状でも突起状でも異形でもよい。また、一方の表面が他方の表面より高いテラス状(角台状又は円台状など)であってもよい。
【0028】
次に本発明に係る表面構造の形成方法について説明する。
形成方法は特に限定されず、公知の方法を適用することができる。例えば、(1)塗装による方法、(2)各種成形(モールディング)による方法、(3)各種化学的表面加工による方法、(4)各種物理的表面加工による方法、(5)積層体などの複合体とする方法などが揚げられる。
【0029】
以下塗装による方法について詳述する。
次の表面処理用組成物を熱交換面に塗装し、本発明に係る表面構造を形成する。
使用する表面処理用組成物としては、例えば、
(a)撥水性のバインダー樹脂、
(b)ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子、
(c)分散剤、
(d)低熱容量の無機粒子
及び
(e)溶媒
からなる表面処理用組成物が好ましい。
【0030】
この表面処理用組成物で形成された塗膜の表面構造において、表面部分Aは低熱容量の無機粒子(d)が形成し、表面部分Bは撥水性バインダー樹脂(a)とPTFE粒子(b)が形成しているものと推定される。
【0031】
撥水性バインダー樹脂(a)としては、撥水性であって、かつPTFE粒子(b)と低熱容量の無機粒子(d)を均一な分散状態で保持できるものであればよい。また、撥水性の程度としては対水接触角が大きいほうが望ましく、表面部分Bの対水接触角を140度以上とするものが好ましい。ただ、撥水性バインダー樹脂(a)の単独塗膜表面の対水接触角が140度以上である必要はないが、100度以上であるのが、目的とする撥水性を処理された表面に付与しやすい点から好ましい。
【0032】
このような撥水性バインダー樹脂(a)としては、例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などが揚げられるが、PTFE粒子の分散性などが優れる点からフッ素樹脂が好ましい。
【0033】
フッ素樹脂としては、従来公知のフッ素樹脂の中から選択できるが、耐候性、塗料化、溶剤溶解性などに有利なことから、テトラフルオロエチレン(TFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)を主体とする共重合体が好ましい。
【0034】
これらのフッ素樹脂としては、例えば特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8などに記載の含フッ素共重合体が好ましく揚げられ、特に特許文献8記載の
(1) 下記式Iで表されるフルオロオレフィン構造単位
−CF2−CFX− (式I)
(式中、Xはフッ素原子、塩素原子、水素原子又はトリフルオロメチル基である)
(2) 下記式IIで表されるβ−メチル置換α−オレフィン構造単位
−CH2−CR(CH3)− (式II)
(式中、Rは炭素数1〜8のアルキル基である)
(3) 化学的硬化性反応性基を有する単量体に基づく構造単位
(4) エステル基を側鎖に有する単量体に基づく構造単位
及び
(5) 他の共重合可能な単量体に基づく構造単位
からなり、構造単位(1)が20〜60モル%、構造単位(2)が5〜25モル%、構造単位(3)が1〜45モル%、構造単位(4)が1〜45モル%及び構造単位(5)が0〜45モル%(ただし、構造単位(1)+(2)の合計が40〜90モル%である)含まれてなる数平均分子量1000〜500000の含フッ素共重合体が有用である。
【0035】
具体例としては、CTFE/イソブチレン(IB)/HBVE/プロピオン酸ビニル(VPi)共重合体、CTFE/IB/ヒドロキシエチルアリルエーテル(HEAE)/VAc共重合体、TFE/IB/HBVE/VPi共重合体、CTFE/IB/HBVE/ベオバ9(シェル化学社製。商品名)共重合体、TFE/IB/HBVE/VBz共重合体、CTFE/IB/HBVE/マレイン酸ジエチル(DEM)共重合体、TFE/IB/HBVE/ベオバ9/マレイン酸ジブチル(DBM)共重合体、CTFE/IB/HBVE/フマル酸ジエチル(DEF)共重合体、CTFE/IB/HEVE/フマル酸ジブチル(DBF)共重合体、HFP/IB/HBVE/VBz共重合体、TFE/2−メチル−1−ペンテン(MP)/HBVE/VPi共重合体、TFE/IB/HBVE/VPi/CH2=CH(CF2pCF3(p=1〜5)共重合体、TFE/IB/HBVE/VPi/VBz共重合体、CTFE/IB/HBVE/VAc共重合体、TFE/IB/HBVE/t−ブチル安息香酸ビニル(VtBz)共重合体、TFE/IB/HBVE/VPi/DEM共重合体、CTFE/IB/HBVE/VBz/DEF共重合体、CTFE/IB/HBVE/VPi/CH2=CH(CF2pCF3(p=1〜5)共重合体、CTFE/MP/HEVE/VPi共重合体、TFE/IB/HBVE/VPi/ビニル酢酸(VAA)共重合体、TFE/IB/HEVE/VAc/VAA共重合体、TFE/IB/HBVE/VPi/VBz/クロトン酸(CA)共重合体、TFE/IB/HBVE/ベオバ9/CA共重合体、TFE/IB/HBVE/ベオバ9/VBz/CA共重合体、TFE/IB/HBVE/ベオバ10/VtBz/CA共重合体、TFE/IB/HBVE/VtBz/CA共重合体、TFE/IB/HBVE/DEMTFE/IB/HBVE/DFM/CA共重合体、/CA共重合体、TFE/MP/HBVE/VPi/VAA共重合体などが揚げられる。
【0036】
以上のフッ素樹脂の市販の商品としては、例えばゼッフル(ダイキン工業(株)製、ルミフロン(旭硝子(株)製)、フルオネート(大日本インキ(株)製)、セフラルコート(セントラル硝子(株)製)などが揚げられる。
【0037】
PTFE粒子(b)としては、重量平均分子量が500以上で500,000以下のものが好ましい。通常PTFEは重量平均分子量が100万〜1000万のものであるが、この範囲のPTFEは剪断力が加わるとフィブリル化するので、本発明で用いるPTFEは上記の範囲の分子量のPTFEを使用することが好ましい。好ましい重量平均分子量は600以上、特に5,000以上であり、また500,000以下、好ましくは200,000以下、更に好ましくは12,000以下である。
【0038】
また、平均粒子径としては、0.05μm以上で10μm以下の範囲のものが好ましい。平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.2μm以上であり、また好ましくは7μm以下、更には5μm以下である。
【0039】
更にPTFEはテトラフルオロエチレン(TFE)の単独重合体であってもよいし、公知の変性剤で変性されている変性PTFEであってもよい。
【0040】
また、PTFE粒子は重合開始剤などに起因して分子末端に不安定基が存在するが、そうした末端基を完全にフッ素化して安定化したPTFE粒子が好ましい。特に好ましいPTFE粒子は、末端基が完全にフッ素化された重量平均分子量500〜20,000で平均粒子径が2〜10μmのものである。
【0041】
PTFE粒子(b)の市販品としては、例えばダイキン工業(株)製のルブロン、セントラル硝子(株)製のセフラルルーブなどが揚げられる。
【0042】
分散剤(c)はPTFE粒子(b)を撥水性バインダー(a)中に均一に分散させる作用を有する。ここで使用する分散剤は、例えば溶媒を使用する場合にPTFE粒子(b)を溶媒に分散させる作用だけでは足らず、塗膜中で撥水性バインダー樹脂に均一にPTFE粒子(b)を分散させる作用をもつことが必要である。したがって、好適な分散剤は、PTFE粒子(b)及び撥水性バインダー樹脂(a)の種類、更には溶媒(e)の種類を考慮して選択する。
【0043】
撥水性バインダー(a)としてフッ素樹脂を選択し、後述する溶媒(e)として有機溶媒を選択する場合、分散剤としては、フルオロアルキル基を有するビニルモノマーから誘導された繰返し単位を含む重合体(C1)が好ましい。
更に好ましくは、フルオロアルキル基を有するビニルモノマーと非フッ素系ビニルモノマーとの共重合体が揚げられる。
【0044】
フルオロアルキル基を有するビニルモノマーは、フルオロアルキル基含有(メタ)アクリレートであってもよく、更にフルオロアルキル基含有(メタ)アクリレートは、次の一般式で表されるものであってもよい。
Rf−A1−OC(=O)CB1=CH2
(式中、Rfは炭素数1〜21のフルオロアルキル基、B1は水素又はメチル基、A1は2価の有機基である。)
フルオロアルキル基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば以下のものが例示できる。
【0045】
【化1】

Figure 0004269663
【0046】
(式中、Rfは炭素数1〜21のフルオロアルキル基、R1は水素又は炭素数1〜10のアルキル基、R2は炭素数1〜10のアルキレン基、R3は水素又はメチル基、Arは置換基を有することもあるアリーレン基、nは1〜10の整数である。)
限定されないフルオロアルキル基含有(メタ)アクリレートの具体例を次に示す。
CF3(CH2)OCOCH=CH2
CF3CF2(CH2)OCOCH=CH2
CF3(CF2)3(CH2)OCOCH=CH2
CF3(CF2)4(CH2)OCOCH=CH2
CF3(CF2)5(CH2)OCOCH=CH2
CF3(CF2)6(CH2)OCOCH=CH2
CF3(CF2)7(CH2)OCOCH=CH2
CF3(CH2)2OCOCH=CH2
CF3CF2(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)3(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)4(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)5(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)6(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)7(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CH2)3OCOCH=CH2
CF3CF2(CH2)3OCOCH=CH2
CF3(CF2)3(CH2)3OCOCH=CH2
CF3(CF2)4(CH2)3OCOCH=CH2
CF3(CF2)5(CH2)3OCOCH=CH2
CF3(CF2)6(CH2)3OCOCH=CH2
CF3(CF2)7(CH2)3OCOCH=CH2
CF3(CH2)6OCOCH=CH2
CF3CF2(CH2)6OCOCH=CH2
CF3(CF2)3(CH2)6OCOCH=CH2
CF3(CF2)4(CH2)6OCOCH=CH2
CF3(CF2)5(CH2)6OCOCH=CH2
CF3(CF2)6(CH2)6OCOCH=CH2
CF3(CF2)7(CH2)6OCOCH=CH2
CF3CH=CHCH2OCOCH=CH2
CF3CF2CH=CHCH2OCOCH=CH2
CF3(CF2)3CH=CHCH2OCOCH=CH2
CF3(CF2)4CH=CHCH2OCOCH=CH2
CF3(CF2)5CH=CHCH2OCOCH=CH2
CF3(CF2)6CH=CHCH2OCOCH=CH2
CF3(CF2)7CH=CHCH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)2(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)3(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)4(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)5(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)6(CH2)2OCOCH=CH2
H(CF2)(CH2)OCOCH=CH2
H(CF2)2(CH2)OCOCH=CH2
H(CF2)4(CH2)OCOCH=CH2
H(CF2)6(CH2)OCOCH=CH2
H(CF2)8(CH2)OCOCH=CH2
CF3CHFCF2(CH2)OCOCH=CH2
CF3(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3CF2(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)3(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)4(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)5(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)7(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3(CH2)OCOCH=CH2
CF3(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3CF2(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)3(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)4(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)5(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)7(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CH2)3OCOC(CH3)=CH2
CF3CF2(CH2)3OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)3(CH2)3OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)4(CH2)3OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)5(CH2)3OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6(CH2)3OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)7(CH2)3OCOC(CH3)=CH2
CF3(CH2)6OCOC(CH3)=CH2
CF3CF2(CH2)6OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)3(CH2)6OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)4(CH2)6OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)5(CH2)6OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6(CH2)6OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)7(CH2)6OCOC(CH3)=CH2
CF3CH=CHCH2OCOC(CH3)=CH2
CF3CF2CH=CHCH2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)3CH=CHCH2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)4CH=CHCH2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)5CH=CHCH2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6CH=CHCH2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)7CH=CHCH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)2(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)3(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)4(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)5(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)6(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
H(CF2)(CH2)OCOC(CH3)=CH2
H(CF2)2(CH2)OCOC(CH3)=CH2
H(CF2)4(CH2)OCOC(CH3)=CH2
H(CF2)6(CH2)OCOC(CH3)=CH2
H(CF2)8(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3CHFCF2(CH2)OCOC(CH3)=CH2
CF3SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)2SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)3SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)4SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)5SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)6SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)7SO2N(C25)(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3610(CF2)2SO2N(CH3)(CH2)2OCOCH=CH2
(CF3)2CFCH2CH(OCOCH3)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)CH2CH(OCOCH3)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)2CH2CH(OCOCH3)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)3CH2CH(OCOCH3)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)4CH2CH(OCOCH3)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)5CH2CH(OCOCH3)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OCOCH3)CH2OCOC(CH3)=CH2
(CF3)2CFCH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)2CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)3CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)4CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)5CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)7CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
(CF3)2CF(CF2)8CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2
【0047】
【化2】
Figure 0004269663
【0048】
上記のフルオロアルキル基含有(メタ)アクリレートは2種以上を混合して用いることももちろん可能である。
【0049】
非フッ素系モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリレートエステルが挙げられる。(メタ)アクリレートエステルは、(メタ)アクリル酸と、脂肪族アルコール、例えば、一価アルコール又は多価アルコール(例えば、2価アルコール)とのエステルであってもよい。
【0050】
非フッ素系モノマーとしては、例えば以下のものを例示できる。
【0051】
2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレン(メタ)アクリレート、アルコキシポリオキシアルキレン(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートグリシジルメタクリレート、ヒドロキシプロピルモノメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、グリセロールモノメタクリレート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、メタクリル酸ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、2−アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、グルコシルエチルメタクリレート、メタクリルアミド、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、2−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート等の(メタ)アクリレート類;スチレン、p−イソプロピルスチレン等のスチレン類;(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等の(メタ)アクリルアミド類;ビニルアルキルエーテル等のビニルエーテル類。
【0052】
更に、エチレン、ブタジエン、酢酸ビニル、クロロプレン、塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、アクリロニトリル、ビニルアルキルケトン、無水マレイン酸、N−ビニルカルバゾール、ビニルピロリドン、(メタ)アクリル酸等が挙げられる。
【0053】
また、非フッ素系モノマーは、ケイ素系モノマー(例えば、(メタ)アクリロイル基含有アルキルシラン、(メタ)アクリロイル基含有アルコキシシラン、(メタ)アクリロイル基含有ポリシロキサン)であってよい。
【0054】
含フッ素重合体(c(1))は、ラジカル重合法で製造できる。
【0055】
重合体(c(1))の重量平均分子量は比較的小さいものであり、3,000以上、更には5,000以上、特に7,000以上であり、また30,000以下、更には20,000以下、特に15,000以下であるが好ましい。
【0056】
低熱容量の無機粒子(d)としては、多くの金属単体又は非金属単体、更には一部の金属化合物の粒子が該当する。具体例としては、例えば金、銀、アルミニウム、鉄、銅などの金属;炭素、ホウ素などの非金属;その他金属化合物などを掲げることができる。
また、低熱容量の無機粒子(d)は、別の観点からは、導電性であることが望ましい。撥水性バインダーの多くは帯電性であり、塗膜表面に氷結の核となる塵を付着させやすいので、塗膜表面の帯電を防止することにより着氷(雪)を更に防止できる。
なお、耐候性を損なわないためには低熱容量の無機粒子も耐候性や耐食性、耐溶剤性に富むものが望ましい。
低熱容量の無機粒子(d)の熱容量としては、モル熱容量で7J−1mol−1以下が好ましい。下限は通常6J−1mol−1である。
低熱容量の無機粒子(d)の1次平均粒子径としては、分散性の点から2μm以上、12μm以下が好ましい。
【0057】
かかる低熱容量の無機粒子(d)としては、特に炭素の単体であるカーボンブラック、とりわけ結晶性のカーボンブラックが好ましい。
【0058】
なお、低熱容量の無機粒子(d)を配合するときは、その理由は不明であるが、撥水性の有無にかかわらず、滑落性が更に向上する。また、着霜してしまった場合の除霜を容易にする作用も期待できる。
【0059】
溶媒(e)は、表面処理組成物の各成分の均一な混合を容易にし、塗膜の形成を容易にし、更に各種成分を撥水性バインダー樹脂(a)中に均一分散させる観点から有用である。したがって、溶媒(e)は他の成分(a)、(b)、(c)及び(d)を考慮して選択される。
【0060】
溶媒(e)としては水などの無機溶媒系でもよいが、上記観点から有機溶媒系が好ましい。有機溶媒系としては単一の溶媒でも2種以上の混合溶媒系でもよい。2種以上使用する場合は、極性有機溶媒と非極性有機溶媒を含むことが他の各成分をより一層均一に分散させ得る点から望ましい。
【0061】
極性有機溶媒としては、例えば酢酸ブチル、酢酸エチル、アセトン、メチルイソブチルケトン、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコールモノアルキルエーテルなどが揚げられる。
【0062】
非極性有機溶媒としては、例えばトルエン、キシレン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンのほか、石油スピリッツであるターペンなどが揚げられる。
【0063】
特に酢酸ブチルと石油系溶剤(トルエン、キシレン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ターペンなど)とを混合使用することにより、得られる塗膜の滑水性を調節できる。混合割合は組み合わせる溶剤の種類によって異なり任意であるが、同じ重量か酢酸ブチルの多いほうが滑水性が良好な点から好ましい。
【0064】
本発明の表面処理組成物における好ましい配合割合は、撥水性のバインダー樹脂(a)100重量部に対して(以下、特に断らない限り同じ)、PTFE粒子(b)は100重量部以上で200重量部以下であり、分散剤(c)は5重量部以上で30重量部以下である。低熱容量の無機粒子(d)は25重量部以上で200重量部以下、また溶媒(e)は400重量部以上で2000重量部以下とすることが好ましい。
【0065】
かかる表面処理組成物は、塗膜を形成できる形態であれば種々の形態に調製できるが、塗膜の形成が容易な点から溶媒型塗料に調製するのが好ましく、塗装性や分散性の点から固形分濃度を5〜40重量%、特に15〜30重量%とするのが好ましい。また、本発明の目的を損なわない限り、顔料、他の樹脂類、流動調整剤、色分かれ防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの各種添加剤を配合してもよい。
【0066】
溶媒型塗料としての表面処理用組成物の調製は、溶剤(e)に各成分を投入し、充分攪拌して行う。攪拌方法としては特に限定されないが、超音波攪拌法や強制攪拌法などがPTFE粒子(b)や低熱容量の無機粒子(d)などの粒子成分を容易に均一に分散できる点から好ましい。
【0067】
塗装方法としては特に限定されず、例えばディップコート法、バーコート法、ロールコート法、スプレー法などの方法が採用できる。塗布後、室温で乾燥するか、必要に応じて加熱乾燥させて硬化被膜を形成する。
【0068】
塗膜の膜厚は適用部分によって適宜選定すればよいが、通常10μm以上、更には30μm以上、また0.2mm以下、更には0.1mm以下が好ましい。
【0069】
塗布する基材は特に限定されず、着霜が問題となる熱交換器によって決まる。例えばアルミニウム、ステンレススチール、銅、各種合金、セラミックスなどが揚げられる。
【0070】
かくして得られる塗膜(熱交換面を形成する表面構造)は、熱交換面に表面部分Aと表面部分Bを与え、易霜氷剥離性を有するものである。
更にこの塗膜は、熱交換面の滑落角(4μリットル水滴)を10度以下、更に好ましくは5度以下にすることができ、また、塗膜表面の対水接触角を140度以上、更には145度以上、特に150度以上にし、撥水性表面に形成された微小な水滴も容易に滑落し、着霜の核を形成させず、着霜を防止する効果を向上させるものである。
【0071】
(試験例)
次に、上記塗膜により表面構造を形成した試験例について説明する。なお、本発明に係る塗膜形成方法は下記の試験例に用いた形成方法に限定されるものではない。
【0072】
比較試験例1
撥水性バインダー樹脂(a)としてダイキン工業(株)製のゼッフルGK−510、PTFE粒子(b)としてセントラル硝子(株)製のセフラルルーブ(商品名。平均一次粒子径5〜10μmの変性PTFE。重量平均分子量1500〜20000)、分散剤(c)としてダイキン工業(株)製のユニダインTG−656を用い、表1に記載の量を表1に示す有機溶剤(e)に投入し、超音波攪拌法により攪拌混合して表面処理用組成物を調製した。
【0073】
得られた表面処理用組成物をアルミニウム板(JISH4000のA1200系。100mm×100mm)上にスプレー法で塗装し、室温で1日間放置して硬化させた後、塗膜表面を洗浄せずに乾燥して試験用の塗板(塗膜の膜厚20μm)を作製した。
【0074】
この塗板について以下の方法により、対水接触角及び滑落角(4μリットル)を調べた。結果を表1に示す。
【0075】
なお、対水接触角は次のようにして測定した。
JISR3257に準じ、協和界面科学(株)製の接触角計(CA−VP、商品名)により、温度15〜20℃、相対湿度50〜70%で測定した。対水接触角の角度は大きいほうが撥水性が高い。
【0076】
また、滑落角は次のようにして測定した。
塗板を協和界面科学(株)製の接触角計(CA−VP、商品名)に水平に固定し、温度17±1℃で相対湿度60±2%の環境下に水平に載置された試料板上に蒸留水を4μリットル滴下して水滴を形成し、次いで試料板を角度0.1度ずつ傾斜させていき、水滴が転がり始めたときの試料板の角度を測定した。表に示す測定値は初回の滑落角である。滑落角の角度は小さいほうが水滴滑落性(滑水性)がよい。
【0077】
【表1】
Figure 0004269663
【0078】
試験例1
上記の比較試験例1において、成分(a)、(b)、(c)及び(e)の配合割合を表2に示す割合とし、更に低熱容量の無機粒子(d)として表2に示す粒子を同表に示す量加えたほかは試験例1と同様にして表面処理用組成物を調製し塗装して試験用の塗板を作製した。攪拌方法は超音波攪拌法を採用した。
【0079】
この塗板について、対水接触角及び転落角を比較試験例1と同様にして調べた。結果を表2に示す。この結果から、低熱容量の無機粒子(d)を加えることにより滑落性を改善し得ることが分かる。
【0080】
なお、表2中の低熱容量の無機粒子(d)は次のものである。
CB:カーボンブラック(シグマ・アルドリッチ製。一次平均粒子径2〜12μm)
GF:天然黒鉛(一次平均粒子径約3μm)
【0081】
【表2】
Figure 0004269663
【0082】
試験例2
試験例1の実験番号2−2(カーボンブラック粒子)及び実験番号2−8(天然黒鉛粒子)において、得られた塗膜を120℃で10時間加熱硬化させ、試験用の塗板を作製した。
【0083】
この加熱硬化塗板について、対水接触角及び転落角を比較試験例1と同様に調べた。その結果を表3に示す。この試験例2においても比較試験例1のものに比し滑落性を改善し得ることが分かる。
【0084】
【表3】
Figure 0004269663
【0085】
試験例3
撥水性バインダー樹脂(a)としてダイキン工業(株)製のゼッフルGK−510を4.0g、PTFE粒子(b)としてセントラル硝子(株)製のセフラルルーブ(商品名。平均一次粒子径5〜10μmの変性PTFE。重量平均分子量1500〜20000)を4.0g、分散剤(c)としてダイキン工業(株)製のユニダインTG−656を4.0g、低熱容量の無機粒子(d)としてカーボンブラック(シグマ・アルドリッチ製。平均粒子径2〜12μm)を2.0g用い、酢酸ブチル20gとヘプタン20gの混合溶媒に投入し、超音波攪拌により攪拌混合して表面処理用組成物を調製した。
【0086】
得られた表面処理用組成物をアルミニウム板(JIS H4000のA1200系。100mm×100mm)上にスプレー法で塗装し、室温で1日間放置して硬化させた後、塗膜表面を洗浄しないで乾燥して試験用の塗板(塗膜の膜厚20〜30μm)を作製した。
【0087】
この塗板をついて対水接触角及び滑落角(4μリットル)を前述の比較試験例1と同様の方法で測定したところ、対水接触角は152.1度であり、滑落角は4.6度であった。
【0088】
次に、着霜(フロスト)−除霜(デフロスト)試験を次の要領で行った。
まず、風洞内に試料板を鉛直に固定し、試料板の表面温度を−7±2℃に維持する。この風洞内に相対湿度87±3%の湿気を含んだ空気(温度7±0.2℃)を試料板の表面に平行に風速1m/秒で流し、試料板表面に強制的に着霜させる。このフロスト運転は20分間続ける。
フロスト運転後直ちに試料板表面温度を5℃に加熱しデフロスト運転を開始する。空気はフロスト運転時と同じものを同じ条件で流す。デフロスト運転は2分間続ける。
このようなフロスト運転−デフロスト運転を1サイクルとし、これを連続して2サイクル行う。
以上が着霜(フロスト)−除霜(デフロスト)試験の要領である。
【0089】
上記着霜(フロスト)−除霜(デフロスト)試験により次の結果が得られた。
(1) 第1サイクルのフロスト運転開始10分後に着霜が始まった。この着霜開始時の試料板表面の状態をCCDカメラ(ELMO社製のCN401。商品名)で撮影した写真を図1(全体)及び図2(拡大。倍率1.2倍。以下同様)に示す。
また、フロスト運転開始から20分後の、フロスト運転終了時の試料板表面の着霜状態をCCDカメラで撮影した写真を図3(全体)及び図4(拡大)に示す。この写真から分かるように、試料板表面に形成された霜又は氷は綿状(針状結晶の集合体)であった。
【0090】
(2) 第1サイクルのデフロスト運転では、デフロスト運転開始後直後から着霜している霜又は氷が剥離し始めた。この霜又は氷の剥離開始時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図5(全体)及び図6(拡大)に示す。これら写真から分かるように、この試験例3では、氷は塊のままでずれ落ちている。なお、従来の熱交換器では、氷が略解けていた、また、氷が略解ける前に氷の塊がずれ落ちるようなことはなかった。
また、第1サイクルのデフロスト運転開始2分後のデフロスト運転終了時には完全に霜又は氷が試料板表面から剥がれ落ちてしまっていた。このデフロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図7(全体)及び図8(拡大)に示す。これら写真から分かるように、デフロスト運転終了時の試料板表面には肉眼で観察できる水滴は認められなかった。
【0091】
(3) 引き続く第2サイクルでは、フロスト運転開始6分後に着霜が始まった。
そして、第2サイクルのフロスト運転開始20分後の、フロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図9(全体)及び図10(拡大)に示す。これら写真から分かるように、第1回目のフロスト運転の状態と比較し変化がない。
(4)次いで行った第2サイクルのデフロスト運転では、デフロスト運転開始直後から霜又は氷が剥離し始めた。この霜又は氷の剥離開始時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図11(全体)に示す。
また、第2サイクルのデフロスト運転開始から30秒後には、試料板表面に付着した霜又は氷が略完全に剥離した。この霜又は氷が略完全に剥離したときの試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図12(全体)に示す。これら写真から分かるように、第2サイクルのデフロスト運転時においても、霜又は氷が塊のままでずれ落ちている。
また、第2サイクルのデフロスト運転開始から2分後の、デフロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図13(全体)及び図14(拡大)に示す。これら写真から分かるように、第2サイクルのデフロスト運転終了後にも試料板表面には肉眼で観察できる水滴は認められなかった。
【0092】
比較試験例2
試験例3において、低熱容量の無機粒子(d)を配合しなかったほかは同様にして調製した表面処理用組成物を用いて試料板を作製し、同様にして着霜(フロスト)−除霜(デフロスト)試験を行った。その結果は次のようであった。
【0093】
(1) 第1サイクルのフロスト運転開始約5分後に着霜が始まり、第1サイクルのフロスト運転開始から約10分後にはほぼ全面が氷結した。このフロスト運転開始約10分後の、全面フロスト状態の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図15(全体)及び図16(拡大)に示す。
また、第1サイクルのフロスト運転開始20分後の、フロスト運転終了時の試料板表面における着霜状態をCCDカメラで撮影した写真を図17(全体)及び図18(拡大)に示す。
前述の試験例3と比較すると、フロスト運転終了時において着霜量の多いことが分かる。これは試験例3のものでは、試料板表面で結露した水滴が風圧で川下に流されたり、容易に下方に落下したりするため、フロスト運転により氷結する水滴が試料板表面に少ないことを示しているものと解釈できる。
【0094】
(2) 第1サイクルのデフロスト運転では、デフロスト運転開始直後から着霜している霜又は氷が融解し始めた。この霜又は氷の融解開始時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図19(全体)及び図20(拡大)に示す。これら写真から分かるように、氷が剥離しているところでは水玉模様の水滴が付着して霜又は氷が完全に融解した状態となっており、前述の試験例3のように氷の塊がずれ落ちる状況とは異なっている。
また、第1サイクルのデフロスト運転開始2分後のデフロスト運転終了時には完全に霜又は氷が融解した。このデフロスト運転終了時の試料板表面の状態を撮影した写真を図21(全体)及び図22(拡大)に示す。これら写真から分かるように、前述の試験例3とは異なり、デフロスト運転終了後の試料板表面には肉眼で観察できる大小の水滴が多数認められた。
【0095】
(3) 引き続く第2サイクルでは、運転開始6分後に着霜が始まった。
第2サイクルのフロスト運転開始20分後の、フロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図23(全体)及び図24(拡大)に示す。これら写真から大きな水滴が氷結した状態であることが分かる。この点で第1回目のフロスト運転時の状態と比較し大きな変化のあることが分かる。これは、第1回目のデフロスト運転終了後の試料板表面に付着していた大きな水滴が氷結したものと思われる。
(4)次いで行った第2サイクルのデフロスト運転では、デフロスト運転開始直後から霜又は氷が融解し始めた。デフロスト運転開始直後の霜又は氷が融解開始時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図25(全体)に示す。また、デフロスト運転開始1分後には霜又は氷が略完全に融解した。このときの試料板表面の状態を撮影した写真を図26(全体)に示す。これら写真から分かるように、付着した霜又は氷は塊のままでずれ落ちることなく融解している。
また、第2サイクルにおけるデフロスト運転開始2分後の、デフロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真を図27(全体)及び図28(拡大)に示す。これら写真から分かるように、前述の第1回目のデフロスト運転終了時より更に多くの大小の水滴が表面に残存していた。
【0096】
上記のように、本発明に係る表面構造を熱交換面に施すと、熱交換面が撥水性、滑水性及び易霜氷剥離性に優れたものとなる。
【0097】
(実施の形態1)
実施の形態1を図29〜図32に基づき説明する。図29は実施の形態1に係る熱交換装置の構成図である。図30は同熱交換装置の上部冷媒通路用の冷媒遮断機構が閉鎖された状態図である。図31は同熱交換装置の中間部冷媒通路用の冷媒遮断機構が閉鎖された状態図である。図32は同熱交換装置の下部冷媒通路用の冷媒遮断機構が閉鎖された状態図である。
【0098】
実施の形態1に係る熱交換装置は、セパレート型ヒートポンプ式空気調和機の室外側熱交換器などに用いられるものである。また、同熱交換装置は、対空気用熱交換器1が使用され、平板型プレートフィン2に熱交換パイプ2aが嵌挿されたものである。また、この平板型プレートフィン2の熱交換面には、前述の表面処理物を塗装して前述の表面構造が形成されている。さらに、この対空気用熱交換器1の入口側配管3には分流器4が配置され、この分流器4により三つの分流管5a、5b、5cに分岐されている。また、分流器4に接続された分流管5a、5b、5cにはそれぞれ冷媒遮断機構6a、6b、6cが設けられている。対空気用熱交換器1は、各分流管5a、5b、5cに接続された上部冷媒通路11、中間部冷媒通路12及び下部冷媒通路13を備えている。また、上部冷媒通路11、中間部冷媒通路12及び下部冷媒通路13は、出口側ヘッダー7により集合され、この出口側ヘッダー7を介して次の機器へ冷媒を移送するように構成されている。
【0099】
なお、平板型プレートフィン2は三つの冷媒通路11、12、13間で熱が移動しないように上中下に3分割されている。また、上部冷媒通路用の冷媒遮断機構6a、中間部冷媒通路用の冷媒遮断機構6b、下部冷媒通路用の冷媒遮断機構6cとしては具体的には電磁開閉弁又は電動弁が用いられる。
【0100】
この熱交換装置は、例えば、ヒートポンプ式空気調和機の室外側熱交換器として使用されている場合のように、暖房運転時に蒸発器として作用する場合には、熱を汲み上げる空気温度(通常、外気温度)が低下すると熱交換面に着霜が発生する。しかしながら、この熱交換装置の場合には、低熱容量の表面部分Aと霜又は氷との結合性又は付着性が低い表面部分Bの2種類の表面部分が分散配置されていることにより、熱交換面が撥水性及び滑落性に優れたものとなる。このため、熱交換装置の熱交換面で凝縮した凝縮水は、球形状となってこの対空気用熱交換器1を通過する風圧で飛散されやすくなり、過冷却状態となり凍りにくくなる。したがって、熱交換面に付着した霜の成長速度が低下し除霜が必要となる着霜量までの冷凍運転(ヒートポンプ式空気調和機の場合は暖房運転)時間が延長される。
【0101】
また、対空気用熱交換器1が着霜した場合この熱交換装置では、まず上部冷媒通路11用の冷媒遮断機構6aを遮断して、上部冷媒通路11への冷媒の流通を停止させる。これにより、上部冷媒通路11は対空気用熱交換器1の周囲空気が流通することにより加熱され、上部冷媒通路11部分の熱交換面では次のようにして除霜が行われる。
【0102】
すなわち、上部冷媒通路11部分の熱交換面は、表面部分Aと表面部分Bとが分散配置されているので、上記除霜運転時(上部冷媒通路11用の冷媒遮断機構6aを閉鎖する運転)においては、まず周囲空気空の熱を吸収して表面部分Aと接触する界面部分の霜又は氷が融解し、表面部分A上の霜又は氷が剥離する。そして、この剥離した霜又は氷と表面部分B上の霜又は氷とが少なくとも部分的に結合し、自重により表面部分B上の霜又は氷が剥離される。
したがって、この上部冷媒通路11部分の除湿運転では、従来のように熱交換面に付着した霜又は氷を全面的に融解する必要がなくなり除霜運転時間が短縮される。また、周囲空気が保有する熱エネルギを利用して除霜されるので、エネルギー効率が良い。
【0103】
また、対空気用熱交換器1の熱交換面は易霜氷剥離性を有するので、除霜運転時、熱交換面の霜又は氷が自重により表面から塊のまま剥離(離脱)し、霜又は氷が融解又は剥離された後の熱交換面に水滴が残存しなくなる。このため、冷凍運転再開後の着霜量又は氷結量が減少し、冷凍運転時間の延長と除霜運転時間の短縮を継続して発揮させることができる。したがって、除霜に要する熱エネルギーが少なくて済むとともに、除霜運転時間が短縮される。
【0104】
上記した上部冷媒通路11部分の除霜運転(冷媒遮断機構6aを閉鎖する運転)は、所定時間継続することにより除霜が終了するようにタイマーにより時間設定されている。また、この所定時間が経過すると、冷媒遮断機構6aを開放して上部冷媒通路11部分を蒸発器として作用させ、次の中間部冷媒通路12部分の除霜運転(冷媒遮断機構6bを閉鎖する運転)を所定時間継続する。そして、中間部冷媒通路12部分の除霜運転が終了すると、冷媒遮断機構6bを開放して上部冷媒通路11部分を蒸発器として作用させ、さらに下部冷媒通路13部分の除霜運転(冷媒遮断機構6cを閉鎖する運転)を所定時間継続させる。対空気用熱交換器1の除霜運転は以上のようにして行われる。なお、上部冷媒通路11部分の除霜運転、中間部冷媒通路12部分の除霜運転及び下部冷媒通路13部分の除霜運転間での順番は特に限定されるものではない。例えば、上部冷媒通路11部分の除霜運転の次に下部冷媒通路13部分の除霜運転を行ってもよい。
【0105】
このように、実施の形態1によれば、暖房運転時間が延長され、除霜運転時間が短くなるので、暖房快感度が向上し、エネルギー効率が向上する。
【0106】
(実施の形態2)
実施の形態2は、対空気用熱交換器1を多数の冷媒通路21〜29に形成する。そして、多数の冷媒通路21〜29を複数の冷媒通路群、この場合上部冷媒通路群31、中間部冷媒通路群32及び下部冷媒通路群33に纏めたものである。なお、図32に実施の形態2に係る熱交換装置の構成図を示す。
なお、これら冷媒通路群31、32、33毎に1本の分流管5a、5b、5cを接続するように構成している。また、分流器4に接続されている分流管5a、5b、5cには実施の形態1の場合と同様に冷媒遮断機構6a、6b、6cを設けている。
【0107】
上記実施の形態2における除霜運転は、上部冷媒通路群31、中間部冷媒通路群32、及び下部冷媒通路群33を実施の形態1における上部冷媒通路11、中間部冷媒通路12、及び下部冷媒通路13と同様に扱うことにより行われる。
【0108】
実施の形態2は、以上のように構成されているので、大型の対空気用熱交換器1の場合には分流管5a、5b、5cの数が減少し、冷媒遮断機構6a、6b、6cの数が減少するので、設備が簡略化されコストの上昇を抑制することができる。
【0109】
【発明の効果】
本発明の熱交換装置によれば、熱交換面に撥水性及び滑落性に優れた表面構造が形成されているので、着霜を遅延させ、除霜運転時間を短縮し、除霜に必要な熱エネルギーを低減することができる。また、熱交換装置の一部分毎に冷媒の流通を停止させて除霜運転を行うので、冷凍運転を連続運転させながら、しかも熱交換装置の周囲空気の熱エネルギーを利用しながら除霜運転するので、冷凍運転効果の低下(例えば、ヒートポンプ式空気調和機に応用した場合における暖房快感度の低下)を回避することができ、かつ、エネルギー効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】試験例3における第1サイクルのフロスト運転開始10分後の、着霜開始時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した写真である。
【図2】図1の部分拡大写真である。
【図3】試験例3における第1サイクルのフロスト運転開始20分後の、フロスト運転終了時の試料板表面の着霜状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図4】図3の部分拡大写真である。
【図5】試験例3における第1サイクルのデフロスト運転開始直後の、霜又は氷の剥離開始時の試料板表面の剥離状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図6】図5の部分拡大写真である。
【図7】試験例3における第1サイクルのデフロスト運転開始2分後の、デフロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図8】図7の部分拡大写真である。
【図9】試験例3における第2サイクルのフロスト運転開始20分後の、フロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図10】図9の部分拡大写真である。
【図11】試験例3における第2サイクルのデフロスト運転開始直後の、霜又は氷の剥離開始時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図12】試験例3における第2サイクルのデフロスト運転開始30秒後の、剥離略完了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図13】試験例3における第2サイクルのデフロスト運転開始2分後の、デフロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図14】図13の部分拡大写真である。
【図15】比較試験例2における第1サイクルのフロスト運転開始約10分後の、全面フロスト状態の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図16】図15の部分拡大写真である。
【図17】比較試験例2における第1サイクルのフロスト運転開始20分後の、フロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図18】図17の部分拡大写真である。
【図19】比較試験例2におけるで第1サイクルのデフロスト運転開始直後の、霜又は氷の融解開始時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図20】図19の部分拡大写真である。
【図21】比較試験例2の第1サイクルにおけるデフロスト運転開始2分後の、デフロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図22】図21の部分拡大写真である。
【図23】比較試験例2の第2サイクルにおけるフロスト運転開始20分後の、フロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図24】図23の部分拡大写真である。
【図25】比較試験例2の第2サイクルにおけるデフロスト運転開始直後の、霜又は氷の融解開始時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図26】比較試験例2の第2サイクルにおけるデフロスト運転開始1分後の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真である。
【図27】比較試験例2の第2サイクルにおけるデフロスト運転開始2分後の、デフロスト運転終了時の試料板表面の状態をCCDカメラで撮影した全体写真
【図28】図27の部分拡大写真である。
【図29】実施の形態1に係る熱交換装置の構成図である。
【図30】同熱交換装置の上部冷媒通路用の冷媒遮断機構が閉鎖された状態図である。
【図31】同熱交換装置の中間部冷媒通路用の冷媒遮断機構が閉鎖された状態図である。
【図32】同熱交換装置の下部冷媒通路用の冷媒遮断機構が閉鎖された状態図である。
【図33】実施の形態2に係る熱交換装置の構成図である。
【符号の説明】
1 対空気用熱交換器
2 平板型プレートフィン
4 分流器
5a 分流管
5b 分流管
5c 分流管
6a 冷媒遮断機構
6b 冷媒遮断機構
6c 冷媒遮断機構
11 上部冷媒通路
12 中間部冷媒通路
13 下部冷媒通路
21〜29 冷媒通路
31 上部冷媒通路群
32 中間部冷媒通路群
33 下部冷媒通路群[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchange device and a refrigeration device, and more particularly to an improvement in the surface structure of a heat exchanger.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a refrigeration system using an air-to-air heat exchanger as an evaporator, this heat exchange surface is used when the air temperature for heat exchange with the air-to-air heat exchanger is low or when the evaporation temperature of the evaporator is low. Frost is generated. And when frost generate | occur | produces, the heat exchanger capacity | capacitance of this evaporator will fall and a refrigerating capacity will fall.
For example, in a heat pump type air conditioner that is a kind of refrigeration apparatus, when the outside air temperature is lowered during heating operation, the evaporation temperature is lowered, and frost is formed on the outdoor heat exchanger in which the air heat exchanger is used. In addition, when frosting occurs, the evaporation capacity of the outdoor heat exchanger decreases and the heating capacity decreases. For this reason, the defrosting operation for removing the adhering frost or ice frozen by frost (hereinafter simply referred to as frost or ice) is appropriately performed. However, when the defrosting operation is performed, it may differ depending on the defrosting operation method. However, since the heating operation is stopped or the heating capacity is reduced, there is a problem that the heating comfort sensitivity is lowered.
Further, the defrosting operation requires heat energy to remove frost or ice adhering to the evaporator, which causes a problem that the energy efficiency of the heating operation decreases.
Therefore, conventionally, the frost formation in the evaporator of the refrigeration apparatus is delayed to extend the refrigeration operation (particularly in the case of the heat pump type air conditioner that is a typical example of the refrigeration apparatus, the heating operation is targeted), the defrost operation. Shortening the time and reducing the heat energy required for the defrosting operation have been problems.
[0003]
As a solution to such a problem, a method of reducing the amount of frost formation on the evaporator by providing a frost prevention layer on a heat exchange surface with air can be considered. That is, the method of providing this frost prevention layer is a method of preventing frost formation mainly by increasing the water repellency of the heat exchange surface of the evaporator.
In addition, as a method for providing such a frost prevention layer, for example, a coating described in Patent Document 1, that is, a terminal fluorinated polytetrafluoroethylene (PTFE) powder having a molecular weight of 500 to 20000 is made of a non-fluorine type. A method of applying a water-repellent paint mixed in the resin to the heat exchange surface is conceivable. Similarly, the paint described in Patent Document 2, that is, a frost-preventing paint obtained by blending a terminal fluorinated PTFE powder having a molecular weight of 500 to 20000 in a liquid resin (for example, a fluororesin, a silicone resin, or a polyester resin). The method of apply | coating to the heat exchanger surface of an evaporator etc. can be considered.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-3477
[Patent Document 2]
JP-A-8-3479
[Patent Document 3]
JP-A-57-34107
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 62-7767
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 62-174213
[Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-26579
[Patent Document 7]
JP-A-2-298645
[Patent Document 8]
JP-A-4-279612
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that it is difficult to uniformly disperse the PTFE powder in the resin with the above-mentioned conventional paint, and a portion having a small water repellency remains on the surface, which impairs the effect of preventing frost formation. Moreover, even if the anti-frost layer is formed on the heat exchange surface, it is difficult to completely avoid frost formation, so defrosting is required in the heat exchanger. However, the conventional paints described above do not take into consideration shortening the defrosting operation time or reducing the thermal energy required for defrosting.
As described above, the conventional method for providing the anti-frost layer on the surface has not been sufficient.
[0006]
In addition to applying the frost prevention method in which the frost prevention layer is provided on the surface, it is conceivable to use a defrost method in which heat energy is applied from the outside of the evaporator. However, in the method of applying this heat energy from the outside of the evaporator, frost and ice are rarely left on the heat exchange surface, but it is necessary to melt all the frost and ice on the interface portion in contact with the heat exchange surface. In addition to requiring energy, the temperature also rises, and there is a problem that it cannot be applied to devices sensitive to heat.
In addition, a method of spraying the anti-frosting agent on the surface is also conceivable, but there is a problem that frost formation may occur even with the anti-frosting agent.
In addition, it is conceivable to use a defrosting method that applies mechanical energy such as vibration or impact to the heat exchange device, but even if this method is used, the heat exchange surface of the conventional heat exchanger has water repellency and sliding properties (heat Since the property indicating the degree of drop of water droplets adhering to the replacement surface is small, frost or ice remains, and the problem of facilitating subsequent frost formation remains.
Thus, the defrost methods other than the anti-frost method that provides the anti-frost layer on the surface also reduce the defrost operation time of the defrosted heat exchanger and reduce the thermal energy necessary for defrost. It does not lead to anything.
[0007]
The present invention has been made paying attention to the problems existing in the above-described conventional technology, and delays frost formation, shortens the defrosting operation time, and reduces the heat energy required for defrosting. And it aims at providing a freezing apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Solve the above issuesThe present inventionThe heat exchange device according toMolar heat capacity is 6JK -1 mol -1 ~ 7JK -1 mol -1 A fin having a heat exchange surface with air having a surface portion A mainly composed of a substance having conductivity and a surface portion B mainly composed of a water repellent binder resin and polytetrafluoroethylene particles.And an evaporator comprising an air-to-air heat exchanger having a plurality of refrigerant passages, a flow divider for diverting refrigerant into the plurality of refrigerant passages, and a plurality of refrigerant flow passages and flow dividers formed in the evaporator And a refrigerant shut-off mechanism provided in each of the shunt pipes. When the evaporator is frosted, some refrigerant shut-off mechanisms are closed, and after a predetermined time, the shut-off mechanism is opened and another Switching the refrigerant shut-off mechanism to closeIt is characterized by performing defrosting.
[0009]
According to the heat exchange device configured as described above, the two types of surface portions, that is, the surface portion A having a low heat capacity surface portion A and the surface portion B having low binding or adhesion to frost or ice, are dispersedly arranged. The heat exchange surface has excellent water repellency and sliding properties. For this reason, the condensed water condensed on the heat exchange surface of the heat exchange device becomes sphere-shaped and easily scattered by the wind pressure passing through the evaporator, and becomes supercooled and hardly freezes. Therefore, the growth time of frost adhering to the heat exchange surface is reduced, and the refrigeration operation (heating operation in the case of a heat pump air conditioner) up to the amount of frost that requires defrosting is extended.
On the other hand, at the time of defrosting operation, defrosting is performed with the heat of the surrounding air by closing a part of the refrigerant shut-off mechanisms to prevent the refrigerant from flowing to a part of the heat exchange device. In this case, the frost or ice at the interface portion that contacts the surface portion A on the heat exchange surface of the heat exchange device is first melted, and the frost or ice on the surface portion A is peeled off. Then, the peeled frost or ice and the frost or ice attached to the surface portion B are at least partially combined, and the frost or ice attached to the surface portion B is peeled off by its own weight. Therefore, in this heat exchange device, it is not necessary to completely melt the frost or ice at the interface portion that contacts the heat exchange surface of the evaporator as in the conventional case, and only the frost or ice that contacts the surface portion A is melted. Therefore, the defrosting operation time is shortened.
In addition, the heat exchange surface in which the surface portion A and the surface portion B as described above are arranged in a distributed manner is provided with easy frost ice peelability. In addition, in this specification, when it says easy frost ice peelability, when defrosting a heat exchange device, the frost or ice adhering to the heat exchange surface of this heat exchange device peels (detaches) from the heat exchange surface by its own weight. And the property that the amount of water droplets or frost remaining on the heat exchange surface after frost or ice is melted or peeled is reduced. In addition, when the defrosting operation is repeated after the refrigerating operation is resumed, if water drops, frost or ice remains on the heat exchange surface of the heat exchange device after the defrosting, frost or icing is formed during the next freezing operation. The refrigeration operation time is shortened. However, in the heat exchange device according to the present invention, since the amount of water droplets or frost remaining on the heat exchange surface of the evaporator after defrosting is reduced, frost and freezing nuclei are reduced during the freezing operation, and the freezing operation time is reduced. Can be repeatedly demonstrated and the defrosting operation time can be shortened. Therefore, less heat energy is required for defrosting and the defrosting operation time is shortened.
Further, in the present invention, each part of the heat exchange device is defrosted sequentially using the thermal energy held by the air surrounding the heat exchange device, so that the energy efficiency is also improved from this point.
Further, since the defrosting operation is performed while continuing the refrigeration operation, it is possible to prevent a decrease in the refrigeration operation effect (for example, a decrease in heating comfort sensitivity when applied to a heat pump air conditioner).
in this way,The present inventionAccording to the heat exchange device according to the above, it is possible to prevent a decrease in the refrigeration operation effect and to suppress a decrease in energy efficiency.
[0010]
Also solve the above problemsThe present inventionThe heat exchange device according toMolar heat capacity is 6JK -1 mol -1 ~ 7JK -1 mol -1 It is preferable that the conductive material is carbon black..
[0012]
  Also solve the above problemsThe present inventionIn the heat exchange device according toThe water-repellent binder resin is a fluororesin, and the polytetrafluoroethylene particles preferably have a weight average molecular weight of 500 to 200,000 and an average particle diameter of 0.1 μm or more.
[0014]
Further, in the above heat exchange device, the number of the diversion pipes may be set to a number corresponding to the number of refrigerant passages so as to be connected to each refrigerant passage formed in the evaporator. .
If comprised in this way, since the heat exchange surface which stops an evaporation effect | action at the time of a defrost operation becomes small, the influence which it has on the fall of a freezing effect becomes smaller.
[0015]
Further, in the heat exchange device, the flow dividing pipe is configured by collecting a plurality of refrigerant passages formed in the evaporator into a plurality of refrigerant passage groups, and one branch pipe is connected to each refrigerant passage group. It can also be.
With this configuration, in the case of a large air-to-air heat exchanger, the number of branch pipes is reduced and the number of refrigerant shut-off mechanisms is reduced, so that the equipment is simplified and the increase in cost can be suppressed. it can.
[0016]
The refrigerant shut-off mechanism may be configured as an electromagnetic on-off valve or an electric valve.
If comprised in this way, a versatile automatic control apparatus can be used as a refrigerant | coolant interruption | blocking mechanism, and it becomes cheap.
[0017]
Moreover, the refrigerating apparatus according to the means for solving the problems uses the heat exchange apparatus.
If comprised in this way, the frost formation of an evaporator can be delayed, defrost operation time can be shortened, and the refrigeration apparatus which improved the thermal energy efficiency can be supplied.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below. First, the surface structure of the heat exchange surface applied to the heat exchange apparatus according to the present invention will be described.
In the present invention, the heat exchange surface of the evaporator has a surface structure in which two kinds of surface portions A and B satisfying the following characteristics 1 and 2 are distributed and excellent in easy frost ice releasability. It is formed.
[0019]
Here, the characteristics 1 and 2 refer to the characteristics defined above. This will be further described in connection with this. Characteristic 1 is a characteristic for facilitating the detachment of frost or ice as a whole by first solving the close bonding relationship between the surface portion A and ice. Conventionally, the frost or ice that is in contact with the heat exchange surface is simply melted at the interface portion of the heat exchange surface, so that the frost or ice adhering to the heat exchange surface is removed, so that the heat exchange surface is large. If the melting does not occur in the portion, the frost or ice separation phenomenon does not occur. However, according to the surface structure of the evaporator according to the present invention, the frost or the entire ice is detached only by melting the interface portion contacting the surface portion A. It becomes a state that occurs.
[0020]
Further, in order to further facilitate the detachment of frost or ice, it is preferable that the surface portion B has a property of low binding or adhesion to frost or ice, such as water repellency or a rough surface. In this case, if frost or ice melts at the interface portion of the surface portion A, the characteristic 2 can occur regardless of the presence or absence of melting of the interface portion with the surface portion B.
[0021]
Characteristic 2 is a characteristic indicating that the frost or ice adhering to the surface portion B is peeled off from the surface portion B without necessarily melting. The feature in this case is that the frost or ice crystals on the surface portion B are peeled off integrally with the frost or ice crystals previously detached from the surface portion A. Conventionally, the frost or ice at the interface part in contact with the surface part B had to be melted before peeling.
[0022]
When the surface structure is applied to the heat exchange surface, the frost or ice can be easily removed by applying a small amount of heat energy to the heat exchange surface to which frost or ice is attached.
[0023]
The heat exchange surface may have a surface portion other than the surface portion A and the surface portion B, but should not impair the above-described characteristics 1 and 2 of the surface portion A and the surface portion B.
[0024]
The area ratio, the planar shape, the arrangement, the three-dimensional shape of the surface portion, and the like of the surface portion A and the surface portion B are not limited as long as the above characteristics 1 and 2 are satisfied, but the following are preferable.
[0025]
The area ratio between the surface portion A and the surface portion B can be selected within a wide range of 1/99 to 99/1. However, in terms of energy efficiency, the surface portion A is within the range where the effect of the characteristic 2 can be exhibited. It is desirable to reduce the ratio.
[0026]
The planar shape and arrangement of the surface portion may be any shape or arrangement. As specific examples, the surface portion A and the surface portion B are arranged in stripes, the surface portion A and the surface portion B are arranged in a sea-island shape, and the surface portion A is dotted in the surface portion B Or it is dispersed in a polka dot shape (or vice versa), the surface portion A is arranged in a lattice pattern on the surface portion B (or vice versa), the surface portion A is in a ring shape on the surface portion B What is arranged (or vice versa) can be listed.
[0027]
The three-dimensional shape of the surface portion is not particularly limited, and may be planar, protruding, or irregular. Alternatively, one surface may have a terrace shape (such as a truncated cone shape or a frustum shape) higher than the other surface.
[0028]
Next, a method for forming a surface structure according to the present invention will be described.
The formation method is not particularly limited, and a known method can be applied. For example, (1) painting method, (2) various molding methods, (3) various chemical surface processing methods, (4) various physical surface processing methods, and (5) composites such as laminates. The method of making the body is fried.
[0029]
The method by painting will be described in detail below.
The following surface treatment composition is applied to the heat exchange surface to form the surface structure according to the present invention.
As the composition for surface treatment to be used, for example,
(A) a water-repellent binder resin,
(B) polytetrafluoroethylene (PTFE) particles,
(C) a dispersant,
(D) Low heat capacity inorganic particles
as well as
(E) Solvent
A composition for surface treatment comprising:
[0030]
In the surface structure of the coating film formed with this surface treatment composition, the surface portion A is formed of inorganic particles (d) having a low heat capacity, and the surface portion B is formed of a water repellent binder resin (a) and PTFE particles (b). Is presumed to have formed.
[0031]
The water-repellent binder resin (a) is not particularly limited as long as it is water-repellent and can hold the PTFE particles (b) and the low heat capacity inorganic particles (d) in a uniformly dispersed state. Further, as the degree of water repellency, it is desirable that the water contact angle is large, and it is preferable that the water contact angle of the surface portion B is 140 degrees or more. However, the water contact angle of the surface of the single coating film of the water repellent binder resin (a) is not necessarily 140 degrees or more, but it is 100 degrees or more to impart the desired water repellency to the treated surface. It is preferable from the point of being easy to do.
[0032]
Examples of such a water-repellent binder resin (a) include a fluororesin, a silicone resin, and a urethane resin, and a fluororesin is preferable from the viewpoint of excellent dispersibility of PTFE particles.
[0033]
The fluororesin can be selected from conventionally known fluororesins, but is advantageous for weather resistance, coating, solvent solubility, etc., so tetrafluoroethylene (TFE), chlorotrifluoroethylene (CTFE), hexafluoro A copolymer mainly composed of propylene (HFP) is preferable.
[0034]
As these fluororesins, for example, fluorine-containing copolymers described in Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7, Patent Document 8, and the like are preferably fried, and particularly described in Patent Document 8. of
(1) Fluoroolefin structural unit represented by the following formula I
-CF2-CFX- (Formula I)
(Wherein X is a fluorine atom, a chlorine atom, a hydrogen atom or a trifluoromethyl group)
(2) β-methyl-substituted α-olefin structural unit represented by the following formula II
-CH2-CR (CHThree-(Formula II)
(Wherein R is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms)
(3) Structural units based on monomers having chemically curable reactive groups
(4) Structural units based on monomers having an ester group in the side chain
as well as
(5) Structural units based on other copolymerizable monomers
The structural unit (1) is 20 to 60 mol%, the structural unit (2) is 5 to 25 mol%, the structural unit (3) is 1 to 45 mol%, and the structural unit (4) is 1 to 45 mol%. And a fluorine-containing copolymer having a number average molecular weight of 1,000 to 500,000, comprising 0 to 45 mol% of the structural unit (5) (however, the total of the structural units (1) + (2) is 40 to 90 mol%) Coalescence is useful.
[0035]
Specific examples include CTFE / isobutylene (IB) / HBVE / vinyl propionate (VPi) copolymer, CTFE / IB / hydroxyethyl allyl ether (HEAE) / VAc copolymer, and TFE / IB / HBVE / VPi copolymer. Copolymer, CTFE / IB / HBVE / Beova 9 (manufactured by Shell Chemical Co., Ltd., trade name) copolymer, TFE / IB / HBVE / VBz copolymer, CTFE / IB / HBVE / diethyl maleate (DEM) copolymer, TFE / IB / HBVE / veova 9 / dibutyl maleate (DBM) copolymer, CTFE / IB / HBVE / diethyl fumarate (DEF) copolymer, CTFE / IB / HEVE / dibutyl fumarate (DBF) copolymer , HFP / IB / HBVE / VBz copolymer, TFE / 2-methyl-1-pentene (MP) / H VE / VPi copolymer, TFE / IB / HBVE / VPi / CH2= CH (CF2)pCFThree(P = 1-5) copolymer, TFE / IB / HBVE / VPi / VBz copolymer, CTFE / IB / HBVE / VAc copolymer, TFE / IB / HBVE / vinyl t-butylbenzoate (VtBz) Copolymer, TFE / IB / HBVE / VPi / DEM copolymer, CTFE / IB / HBVE / VBz / DEF copolymer, CTFE / IB / HBVE / VPi / CH2= CH (CF2)pCFThree(P = 1-5) copolymer, CTFE / MP / HEVE / VPi copolymer, TFE / IB / HBVE / VPi / vinyl acetic acid (VAA) copolymer, TFE / IB / HEVE / VAc / VAA copolymer Coalescence, TFE / IB / HBVE / VPi / VBz / crotonic acid (CA) copolymer, TFE / IB / HBVE / veova 9 / CA copolymer, TFE / IB / HBVE / veova 9 / VBz / CA copolymer TFE / IB / HBVE / Veoba 10 / VtBz / CA copolymer, TFE / IB / HBVE / VtBz / CA copolymer, TFE / IB / HBVE / DEMTFE / IB / HBVE / DFM / CA copolymer, CA copolymer, TFE / MP / HBVE / VPi / VAA copolymer, etc. are fried.
[0036]
Commercially available products of the above fluororesins include, for example, Zeffle (manufactured by Daikin Industries, Ltd., Lumiflon (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Fluonate (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.), Cefral Coat (manufactured by Central Glass Co., Ltd.) Etc. are fried.
[0037]
The PTFE particles (b) preferably have a weight average molecular weight of 500 or more and 500,000 or less. Normally, PTFE has a weight average molecular weight of 1,000,000 to 10,000,000, but PTFE in this range fibrillates when shearing force is applied, so the PTFE used in the present invention should use PTFE having a molecular weight in the above range. Is preferred. A preferred weight average molecular weight is 600 or more, particularly 5,000 or more, and 500,000 or less, preferably 200,000 or less, and more preferably 12,000 or less.
[0038]
The average particle diameter is preferably in the range of 0.05 μm to 10 μm. The average particle diameter is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, and preferably 7 μm or less, further 5 μm or less.
[0039]
Further, PTFE may be a tetrafluoroethylene (TFE) homopolymer or a modified PTFE modified with a known modifying agent.
[0040]
In addition, PTFE particles have unstable groups at the molecular ends due to polymerization initiators and the like, but PTFE particles in which such terminal groups are completely fluorinated and stabilized are preferred. Particularly preferred PTFE particles are those having a weight average molecular weight of 500 to 20,000 having a terminal group completely fluorinated and an average particle diameter of 2 to 10 μm.
[0041]
As a commercial item of PTFE particles (b), for example, Lubron manufactured by Daikin Industries, Ltd., cefral lube manufactured by Central Glass Co., Ltd. and the like are fried.
[0042]
The dispersant (c) has an action of uniformly dispersing the PTFE particles (b) in the water repellent binder (a). The dispersing agent used here is not only the function of dispersing the PTFE particles (b) in the solvent, for example, when using a solvent, but also the function of uniformly dispersing the PTFE particles (b) in the water-repellent binder resin in the coating film. It is necessary to have Therefore, a suitable dispersant is selected in consideration of the types of PTFE particles (b) and the water-repellent binder resin (a), and further the type of the solvent (e).
[0043]
When a fluororesin is selected as the water repellent binder (a) and an organic solvent is selected as the solvent (e) described later, a polymer containing a repeating unit derived from a vinyl monomer having a fluoroalkyl group (as a dispersant) C1) is preferred.
More preferably, a copolymer of a vinyl monomer having a fluoroalkyl group and a non-fluorinated vinyl monomer is fried.
[0044]
The vinyl monomer having a fluoroalkyl group may be a fluoroalkyl group-containing (meth) acrylate, and the fluoroalkyl group-containing (meth) acrylate may be represented by the following general formula.
Rf-A1-OC (= O) CB1= CH2
(In the formula, Rf is a C1-C21 fluoroalkyl group, B1Is hydrogen or methyl group, A1Is a divalent organic group. )
Examples of the fluoroalkyl group-containing (meth) acrylate include the following.
[0045]
[Chemical 1]
Figure 0004269663
[0046]
(Wherein Rf is a fluoroalkyl group having 1 to 21 carbon atoms, R1Is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R2Is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, RThreeIs hydrogen or a methyl group, Ar is an arylene group which may have a substituent, and n is an integer of 1 to 10. )
Specific examples of the non-limiting fluoroalkyl group-containing (meth) acrylate are shown below.
CFThree(CH2) OCOCH = CH2,
CFThreeCF2(CH2) OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Three(CH2) OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Four(CH2) OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Five(CH2) OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)6(CH2) OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)7(CH2) OCOCH = CH2,
CFThree(CH2)2OCOCH = CH2,
CFThreeCF2(CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Three(CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Four(CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Five(CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)6(CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)7(CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CH2)ThreeOCOCH = CH2,
CFThreeCF2(CH2)ThreeOCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Three(CH2)ThreeOCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Four(CH2)ThreeOCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Five(CH2)ThreeOCOCH = CH2,
CFThree(CF2)6(CH2)ThreeOCOCH = CH2,
CFThree(CF2)7(CH2)ThreeOCOCH = CH2,
CFThree(CH2)6OCOCH = CH2,
CFThreeCF2(CH2)6OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Three(CH2)6OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Four(CH2)6OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)Five(CH2)6OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)6(CH2)6OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)7(CH2)6OCOCH = CH2,
CFThreeCH = CHCH2OCOCH = CH2,
CFThreeCF2CH = CHCH2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)ThreeCH = CHCH2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)FourCH = CHCH2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)FiveCH = CHCH2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)6CH = CHCH2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)7CH = CHCH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CH2)2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2) (CH2)2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)2(CH2)2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)Three(CH2)2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)Four(CH2)2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)Five(CH2)2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)6(CH2)2OCOCH = CH2,
H (CF2) (CH2) OCOCH = CH2,
H (CF2)2(CH2) OCOCH = CH2,
H (CF2)Four(CH2) OCOCH = CH2,
H (CF2)6(CH2) OCOCH = CH2,
H (CF2)8(CH2) OCOCH = CH2,
CFThreeCHFCF2(CH2) OCOCH = CH2,
CFThree(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeCF2(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Three(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Four(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Five(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)6(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)7(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CH2) OCOCH = CH2,
CFThree(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeCF2(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Three(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Four(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Five(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)6(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)7(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CH2)ThreeOCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeCF2(CH2)ThreeOCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Three(CH2)ThreeOCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Four(CH2)ThreeOCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Five(CH2)ThreeOCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)6(CH2)ThreeOCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)7(CH2)ThreeOCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CH2)6OCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeCF2(CH2)6OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Three(CH2)6OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Four(CH2)6OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)Five(CH2)6OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)6(CH2)6OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)7(CH2)6OCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeCH = CHCH2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeCF2CH = CHCH2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)ThreeCH = CHCH2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)FourCH = CHCH2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)FiveCH = CHCH2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)6CH = CHCH2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThree(CF2)7CH = CHCH2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2) (CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)2(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)Three(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)Four(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)Five(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)6(CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
H (CF2) (CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
H (CF2)2(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
H (CF2)Four(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
H (CF2)6(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
H (CF2)8(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeCHFCF2(CH2) OCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeSO2N (CHThree) (CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2) SO2N (CHThree) (CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)2SO2N (CHThree) (CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)ThreeSO2N (CHThree) (CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)FourSO2N (CHThree) (CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)FiveSO2N (CHThree) (CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)6SO2N (CHThree) (CH2)2OCOCH = CH2,
CFThree(CF2)7SO2N (C2HFive) (CH2)2OCOC (CHThree) = CH2,
CFThreeC6FTen(CF2)2SO2N (CHThree) (CH2)2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CFCH2CH (OCOCHThree) CH2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2) CH2CH (OCOCHThree) CH2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)2CH2CH (OCOCHThree) CH2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)ThreeCH2CH (OCOCHThree) CH2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)FourCH2CH (OCOCHThree) CH2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)FiveCH2CH (OCOCHThree) CH2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)6CH2CH (OCOCHThree) CH2OCOC (CHThree) = CH2,
(CFThree)2CFCH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2) CH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)2CH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)ThreeCH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)FourCH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)FiveCH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)6CH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)7CH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
(CFThree)2CF (CF2)8CH2CH (OH) CH2OCOCH = CH2,
[0047]
[Chemical formula 2]
Figure 0004269663
[0048]
Of course, a mixture of two or more of the above-mentioned fluoroalkyl group-containing (meth) acrylates can be used.
[0049]
As a non-fluorine-type monomer, (meth) acrylate ester is mentioned, for example. The (meth) acrylate ester may be an ester of (meth) acrylic acid and an aliphatic alcohol, for example, a monohydric alcohol or a polyhydric alcohol (for example, a dihydric alcohol).
[0050]
Examples of non-fluorinated monomers include the following.
[0051]
2-ethylhexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, hydroxyalkyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, polyoxyalkylene (meth) acrylate, alkoxy Polyoxyalkylene (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, Benzyl (meth) acrylate glycidyl methacrylate, hydroxypropyl monomethacrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, glycerol Methacrylate, β-acryloyloxyethyl hydrogen succinate, β-methacryloyloxyethyl hydrogen phthalate, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-acryloyloxyethyl phthalic acid, 2-acryloyloxyethyl-2 -Hydroxyethylphthalic acid, hydroxypropyltrimethylammonium chloride methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, 2-acryloyloxyethyl acid phosphate, glucosylethyl methacrylate, methacrylamide, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate 2-methacryloyloxyethyl acid phosphate, neopentyl glycol diacrylate of hydroxypivalate (Meth) acrylates such as styrene; styrenes such as styrene and p-isopropylstyrene; (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-butoxymethylacrylamide, 2-acrylamide- (Meth) acrylamides such as 2-methylpropanesulfonic acid; vinyl ethers such as vinyl alkyl ether.
[0052]
Furthermore, vinyl halides such as ethylene, butadiene, vinyl acetate, chloroprene, vinyl chloride, vinylidene halides, acrylonitrile, vinyl alkyl ketone, maleic anhydride, N-vinyl carbazole, vinyl pyrrolidone, (meth) acrylic acid and the like can be mentioned. .
[0053]
Further, the non-fluorine-based monomer may be a silicon-based monomer (for example, (meth) acryloyl group-containing alkylsilane, (meth) acryloyl group-containing alkoxysilane, (meth) acryloyl group-containing polysiloxane).
[0054]
The fluorine-containing polymer (c (1)) can be produced by a radical polymerization method.
[0055]
The weight average molecular weight of the polymer (c (1)) is relatively small and is not less than 3,000, more preferably not less than 5,000, particularly not less than 7,000, and not more than 30,000, more preferably 20,000. 000 or less, and particularly preferably 15,000 or less.
[0056]
  As the inorganic particles (d) having a low heat capacity, many metal simple particles or non-metal simple particles, and particles of some metal compounds are applicable. Specific examples include metals such as gold, silver, aluminum, iron and copper; nonmetals such as carbon and boron; and other metal compounds.
Moreover, it is desirable that the low heat capacity inorganic particles (d) are conductive from another viewpoint. Many of the water-repellent binders are electrified, and dust that becomes the core of freezing tends to adhere to the surface of the coating film, so that it is possible to further prevent icing (snow) by preventing the coating surface from being charged.
  In order not to impair the weather resistance, it is desirable that the inorganic particles having a low heat capacity are rich in weather resistance, corrosion resistance and solvent resistance.
The heat capacity of the low heat capacity inorganic particles (d) is the molar heat capacity.7JK-1mol-1The following is preferred. The lower limit is usually6JK-1mol-1It is.
The primary average particle diameter of the low heat capacity inorganic particles (d) is preferably 2 μm or more and 12 μm or less from the viewpoint of dispersibility.
[0057]
As such low heat capacity inorganic particles (d), carbon black, which is a simple substance of carbon, particularly crystalline carbon black is particularly preferable.
[0058]
In addition, when mix | blending a low heat capacity inorganic particle (d), the reason is unknown, However, Sliding property improves further irrespective of the presence or absence of water repellency. Moreover, the effect | action which makes easy defrosting at the time of having formed frost can also be anticipated.
[0059]
The solvent (e) is useful from the viewpoint of facilitating uniform mixing of each component of the surface treatment composition, facilitating the formation of a coating film, and further uniformly dispersing various components in the water-repellent binder resin (a). . Accordingly, the solvent (e) is selected in consideration of the other components (a), (b), (c) and (d).
[0060]
The solvent (e) may be an inorganic solvent system such as water, but an organic solvent system is preferable from the above viewpoint. The organic solvent system may be a single solvent or a mixed solvent system of two or more. When using 2 or more types, it is desirable from the point which can disperse | distribute other each component further uniformly that a polar organic solvent and a nonpolar organic solvent are included.
[0061]
Examples of the polar organic solvent include butyl acetate, ethyl acetate, acetone, methyl isobutyl ketone, ethanol, isopropanol, butanol, and ethylene glycol monoalkyl ether.
[0062]
Examples of the nonpolar organic solvent include toluene, xylene, n-hexane, cyclohexane, heptane, and terpenes that are petroleum spirits.
[0063]
In particular, by using a mixture of butyl acetate and a petroleum solvent (toluene, xylene, n-hexane, cyclohexane, heptane, terpene, etc.), the lubricity of the resulting coating film can be adjusted. The mixing ratio varies depending on the type of solvent to be combined and is arbitrary, but the same weight or a higher amount of butyl acetate is preferred from the viewpoint of good lubricity.
[0064]
A preferred blending ratio in the surface treatment composition of the present invention is 100 parts by weight or more and 200 parts by weight of PTFE particles (b) with respect to 100 parts by weight of the water-repellent binder resin (a) (hereinafter the same unless otherwise specified). The dispersant (c) is 5 parts by weight or more and 30 parts by weight or less. The inorganic particles (d) having a low heat capacity are preferably 25 to 200 parts by weight and the solvent (e) is preferably 400 to 2000 parts by weight.
[0065]
Such a surface treatment composition can be prepared in various forms as long as it can form a coating film. However, it is preferable to prepare a solvent-type coating from the viewpoint of easy formation of the coating film, and it is easy to apply and disperse. Therefore, the solid content concentration is preferably 5 to 40% by weight, particularly preferably 15 to 30% by weight. Moreover, you may mix | blend various additives, such as a pigment, other resin, a flow regulator, a color separation inhibitor, antioxidant, a ultraviolet absorber, unless the objective of this invention is impaired.
[0066]
Preparation of the composition for surface treatment as a solvent-type paint is performed by adding each component to the solvent (e) and stirring sufficiently. The stirring method is not particularly limited, but an ultrasonic stirring method, a forced stirring method, or the like is preferable from the viewpoint that particle components such as PTFE particles (b) and low heat capacity inorganic particles (d) can be easily and uniformly dispersed.
[0067]
The coating method is not particularly limited, and for example, methods such as a dip coating method, a bar coating method, a roll coating method, and a spray method can be employed. After coating, the film is dried at room temperature or, if necessary, dried by heating to form a cured film.
[0068]
The thickness of the coating film may be appropriately selected depending on the application part, but is usually 10 μm or more, more preferably 30 μm or more, 0.2 mm or less, and further preferably 0.1 mm or less.
[0069]
The base material to apply | coat is not specifically limited, It determines with the heat exchanger from which frost formation becomes a problem. For example, aluminum, stainless steel, copper, various alloys, ceramics and the like are fried.
[0070]
The coating film thus obtained (surface structure forming the heat exchange surface) gives surface portions A and surface portions B to the heat exchange surface and has frost and ice peelability.
Furthermore, the coating film can have a sliding angle (4 μl water droplet) on the heat exchange surface of 10 degrees or less, more preferably 5 degrees or less, and the water contact angle on the coating film surface is 140 degrees or more. Is 145 degrees or more, particularly 150 degrees or more, and even minute water droplets formed on the water-repellent surface easily slide down, do not form frost nuclei, and improve the effect of preventing frost formation.
[0071]
(Test example)
Next, a test example in which a surface structure is formed by the coating film will be described. In addition, the coating-film formation method which concerns on this invention is not limited to the formation method used for the following test example.
[0072]
Comparative Test Example 1
Zaffle GK-510 manufactured by Daikin Industries, Ltd. as the water-repellent binder resin (a), and Cefral Lube manufactured by Central Glass Co., Ltd. as the PTFE particles (b) (modified PTFE having an average primary particle size of 5-10 μm. Weight Average molecular weight 1500-20000), Unidyne TG-656 manufactured by Daikin Industries, Ltd. was used as the dispersant (c), and the amounts listed in Table 1 were added to the organic solvent (e) shown in Table 1 and ultrasonically stirred. The composition for surface treatment was prepared by stirring and mixing by the method.
[0073]
The obtained surface treatment composition was applied on an aluminum plate (JIS 1200 A1200 series, 100 mm × 100 mm) by spraying, allowed to stand at room temperature for 1 day, and then dried without washing the coating surface. Thus, a test coating plate (film thickness of 20 μm) was prepared.
[0074]
With respect to this coated plate, the contact angle with water and the sliding angle (4 μl) were examined by the following method. The results are shown in Table 1.
[0075]
The contact angle with water was measured as follows.
According to JISR3257, it measured with the contact angle meter (CA-VP, brand name) by Kyowa Interface Science Co., Ltd. at the temperature of 15-20 degreeC and the relative humidity of 50-70%. The greater the water contact angle, the higher the water repellency.
[0076]
The sliding angle was measured as follows.
A sample placed horizontally in a contact angle meter (CA-VP, trade name) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. and placed in an environment with a temperature of 17 ± 1 ° C and a relative humidity of 60 ± 2%. 4 μl of distilled water was dropped on the plate to form water droplets, and then the sample plate was tilted at an angle of 0.1 degree, and the angle of the sample plate when the water droplets started to roll was measured. The measured value shown in the table is the first sliding angle. The smaller the sliding angle, the better the water droplet sliding property (sliding property).
[0077]
[Table 1]
Figure 0004269663
[0078]
Test example 1
In the above Comparative Test Example 1, the mixing ratio of the components (a), (b), (c) and (e) is set to the ratio shown in Table 2, and further the particles shown in Table 2 as the low heat capacity inorganic particles (d) A surface treatment composition was prepared and coated in the same manner as in Test Example 1 except that the amount shown in Table 1 was added to prepare a test plate. The stirring method was an ultrasonic stirring method.
[0079]
For this coated plate, the water contact angle and the sliding angle were examined in the same manner as in Comparative Test Example 1. The results are shown in Table 2. From this result, it is understood that the sliding property can be improved by adding the inorganic particles (d) having a low heat capacity.
[0080]
The low heat capacity inorganic particles (d) in Table 2 are as follows.
CB: carbon black (manufactured by Sigma-Aldrich, primary average particle diameter of 2 to 12 μm)
GF: natural graphite (primary average particle diameter of about 3 μm)
[0081]
[Table 2]
Figure 0004269663
[0082]
Test example 2
In Experiment No. 2-2 (carbon black particles) and Experiment No. 2-8 (natural graphite particles) of Test Example 1, the obtained coating film was heat-cured at 120 ° C. for 10 hours to prepare a test coated plate.
[0083]
For this heat-cured coated plate, the contact angle with water and the sliding angle were examined in the same manner as in Comparative Test Example 1. The results are shown in Table 3. It can be seen that this test example 2 can also improve the sliding property as compared with the comparative test example 1.
[0084]
[Table 3]
Figure 0004269663
[0085]
Test example 3
4.0 g of Zaffle GK-510 manufactured by Daikin Industries, Ltd. as the water-repellent binder resin (a), and Cefral Lube manufactured by Central Glass Co., Ltd. (trade name. Average primary particle diameter of 5-10 μm) as PTFE particles (b). Modified PTFE, 4.0 g of weight average molecular weight 1500 to 20000), 4.0 g of Unidyne TG-656 manufactured by Daikin Industries, Ltd. as a dispersant (c), and carbon black (Sigma) as inorganic particles (d) having a low heat capacity -A product for surface treatment was prepared by using 2.0 g of Aldrich (average particle size 2 to 12 μm) and adding it to a mixed solvent of 20 g of butyl acetate and 20 g of heptane and stirring and mixing by ultrasonic stirring.
[0086]
The obtained surface treatment composition was applied on an aluminum plate (JIS H4000 A1200 series, 100 mm × 100 mm) by spraying, allowed to stand at room temperature for 1 day, and then dried without washing the coating surface. Thus, a test plate (film thickness 20-30 μm) was prepared.
[0087]
With respect to this coated plate, the water contact angle and sliding angle (4 μl) were measured by the same method as in Comparative Test Example 1 described above. The water contact angle was 152.1 degrees and the sliding angle was 4.6 degrees. Met.
[0088]
Next, the frost formation (frost) -defrost (defrost) test was conducted in the following manner.
First, the sample plate is fixed vertically in the wind tunnel, and the surface temperature of the sample plate is maintained at −7 ± 2 ° C. Air containing a humidity of 87 ± 3% relative humidity (temperature 7 ± 0.2 ° C.) flows in this wind tunnel parallel to the surface of the sample plate at a wind speed of 1 m / second to forcibly frost the sample plate surface. . This frost operation lasts 20 minutes.
Immediately after the frost operation, the sample plate surface temperature is heated to 5 ° C. and the defrost operation is started. Use the same air flow under the same conditions as in frost operation. The defrost operation lasts 2 minutes.
Such a frost operation-defrost operation is defined as one cycle, and this is continuously performed for two cycles.
The above is the point of the frost (frost) -defrost (defrost) test.
[0089]
The following results were obtained by the frost (frost) -defrost (defrost) test.
(1) Frosting began 10 minutes after the start of the first cycle frost operation. The photograph of the surface of the sample plate at the start of frosting taken with a CCD camera (CN401 manufactured by ELMO, trade name) is shown in FIG. 1 (entire) and FIG. 2 (enlarged, magnification is 1.2 times, the same applies hereinafter). Show.
Moreover, the photograph which image | photographed the frosting state of the sample plate surface at the time of completion | finish of frost operation 20 minutes after the frost operation start with a CCD camera is shown in FIG. 3 (whole) and FIG. 4 (enlarged). As can be seen from this photograph, the frost or ice formed on the surface of the sample plate was cotton-like (aggregate of acicular crystals).
[0090]
(2) In the first cycle defrost operation, frost or ice that has formed frost immediately after the start of the defrost operation began to peel off. A photograph of the state of the surface of the sample plate at the start of the frost or ice peeling with a CCD camera is shown in FIG. 5 (entire) and FIG. As can be seen from these photographs, in Test Example 3, the ice is falling in a lump. In the conventional heat exchanger, the ice was almost thawed, and the ice lump did not fall off before the ice was almost thawed.
Further, at the end of the defrost operation 2 minutes after the start of the first cycle defrost operation, frost or ice was completely peeled off from the surface of the sample plate. FIGS. 7 (overall) and FIG. 8 (enlarged) show photographs taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the end of the defrost operation. As can be seen from these photographs, no water droplets observable with the naked eye were observed on the surface of the sample plate at the end of the defrost operation.
[0091]
(3) In the subsequent second cycle, frosting started 6 minutes after the start of frost operation.
9 (entire) and FIG. 10 (enlarged) show photographs taken with the CCD camera of the state of the sample plate surface at the end of the frost operation 20 minutes after the start of the frost operation in the second cycle. As can be seen from these photographs, there is no change compared to the state of the first frost operation.
(4) In the second cycle defrost operation performed next, frost or ice began to peel immediately after the start of the defrost operation. A photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the start of the frost or ice peeling is shown in FIG. 11 (entire).
Further, after 30 seconds from the start of the second cycle defrost operation, the frost or ice adhering to the surface of the sample plate was peeled off almost completely. A photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface when the frost or ice is almost completely peeled off is shown in FIG. As can be seen from these photographs, even during the second cycle defrost operation, the frost or ice is falling in a lump.
Moreover, the photograph which image | photographed the state of the sample plate surface at the time of completion | finish of a defrost operation 2 minutes after the defrost operation start of a 2nd cycle with a CCD camera is shown in FIG. 13 (whole) and FIG. As can be seen from these photographs, no water droplets that could be observed with the naked eye were observed on the surface of the sample plate even after the end of the second cycle defrost operation.
[0092]
Comparative test example 2
In Test Example 3, a sample plate was prepared using a surface treatment composition prepared in the same manner except that the low heat capacity inorganic particles (d) were not blended, and frosting (frosting) -defrosting was performed in the same manner. A (defrost) test was conducted. The results were as follows.
[0093]
(1) Frosting started about 5 minutes after the start of the first cycle frost operation, and almost the entire surface was frozen about 10 minutes after the start of the first cycle frost operation. FIGS. 15 (overall) and FIG. 16 (enlarged) show photographs taken with a CCD camera of the state of the surface of the sample plate in the entire frost state about 10 minutes after the start of the frost operation.
Moreover, the photograph which image | photographed the frost formation state on the sample plate surface at the time of completion | finish of frost operation 20 minutes after the frost operation start of the 1st cycle with a CCD camera is shown in FIG. 17 (whole) and FIG.
Compared to Test Example 3 described above, it can be seen that the amount of frost formation is large at the end of the frost operation. This shows that in Test Example 3, water droplets condensed on the surface of the sample plate are swept down by the wind pressure or easily dropped downward, so that there are few water droplets frozen on the surface of the sample plate due to frost operation. Can be interpreted.
[0094]
(2) In the first cycle defrost operation, frost or ice that has formed frost immediately after the start of the defrost operation began to melt. FIGS. 19 (entire) and 20 (enlarged) show photographs of the surface of the sample plate at the start of melting of the frost or ice with a CCD camera. As can be seen from these photographs, when the ice is peeled off, water droplets with polka dots are attached and the frost or ice is completely melted, and the ice mass is displaced as in Test Example 3 above. It is different from the falling situation.
In addition, frost or ice was completely melted at the end of the defrost operation 2 minutes after the start of the first cycle defrost operation. The photograph which image | photographed the state of the sample plate surface at the time of this defrost operation completion is shown in FIG. 21 (whole) and FIG. 22 (enlarged). As can be seen from these photographs, unlike the above-described Test Example 3, many small and large water droplets that can be observed with the naked eye were observed on the surface of the sample plate after completion of the defrost operation.
[0095]
(3) In the subsequent second cycle, frosting began 6 minutes after the start of operation.
The photograph which image | photographed the state of the sample plate surface at the time of completion | finish of frost operation 20 minutes after the start of frost operation of the 2nd cycle with a CCD camera is shown in FIG. 23 (whole) and FIG. From these photographs, it can be seen that large water droplets are frozen. In this respect, it can be seen that there is a large change compared to the state during the first frost operation. This is probably because large water droplets adhering to the surface of the sample plate after completion of the first defrost operation were frozen.
(4) In the second cycle defrost operation performed next, frost or ice began to melt immediately after the start of the defrost operation. FIG. 25 (entire) shows a photograph of the state of the surface of the sample plate at the start of melting of frost or ice immediately after the start of the defrost operation with a CCD camera. Further, frost or ice was almost completely melted 1 minute after the start of the defrost operation. A photograph of the state of the sample plate surface at this time is shown in FIG. 26 (entire). As can be seen from these photographs, the attached frost or ice melts without falling off as a lump.
Moreover, the photograph which image | photographed the state of the sample plate surface at the time of completion | finish of a defrost operation 2 minutes after the start of a defrost operation in a 2nd cycle with a CCD camera is shown in FIG. 27 (whole) and FIG. As can be seen from these photographs, more and more water droplets remained on the surface than at the end of the first defrost operation.
[0096]
As described above, when the surface structure according to the present invention is applied to the heat exchange surface, the heat exchange surface is excellent in water repellency, water slidability, and easy frost ice peelability.
[0097]
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 29 is a configuration diagram of the heat exchange device according to the first embodiment. FIG. 30 is a state diagram in which the refrigerant blocking mechanism for the upper refrigerant passage of the heat exchanger is closed. FIG. 31 is a state diagram in which the refrigerant blocking mechanism for the intermediate refrigerant passage of the heat exchange device is closed. FIG. 32 is a state diagram in which the refrigerant shut-off mechanism for the lower refrigerant passage of the heat exchange device is closed.
[0098]
The heat exchange apparatus according to Embodiment 1 is used for an outdoor heat exchanger of a separate heat pump type air conditioner. Moreover, the heat exchanger 1 uses an air-to-air heat exchanger 1, and a heat exchange pipe 2 a is inserted into a flat plate fin 2. Further, the surface structure is formed on the heat exchange surface of the flat plate fin 2 by coating the surface treatment product. Furthermore, a flow divider 4 is arranged in the inlet side pipe 3 of the air heat exchanger 1, and the flow divider 4 branches into three flow dividing pipes 5 a, 5 b, 5 c. In addition, refrigerant dividing mechanisms 6a, 6b, and 6c are provided in the diversion pipes 5a, 5b, and 5c connected to the flow divider 4, respectively. The air heat exchanger 1 includes an upper refrigerant passage 11, an intermediate refrigerant passage 12, and a lower refrigerant passage 13 that are connected to the respective branch pipes 5 a, 5 b, and 5 c. The upper refrigerant passage 11, the intermediate refrigerant passage 12, and the lower refrigerant passage 13 are assembled by the outlet header 7, and are configured to transfer the refrigerant to the next device via the outlet header 7.
[0099]
The flat plate fin 2 is divided into three parts, upper, middle, and lower, so that heat does not move between the three refrigerant passages 11, 12, and 13. Further, as the refrigerant blocking mechanism 6a for the upper refrigerant path, the refrigerant blocking mechanism 6b for the intermediate refrigerant path, and the refrigerant blocking mechanism 6c for the lower refrigerant path, specifically, an electromagnetic on-off valve or an electric valve is used.
[0100]
When this heat exchange device acts as an evaporator during heating operation, such as when used as an outdoor heat exchanger of a heat pump air conditioner, for example, the air temperature (usually outside air) When the temperature decreases, frost forms on the heat exchange surface. However, in the case of this heat exchanging device, heat exchange is performed by disposing two types of surface portions, the surface portion A having a low heat capacity and the surface portion B having low binding or adhesion to frost or ice. The surface is excellent in water repellency and sliding property. For this reason, the condensed water condensed on the heat exchange surface of the heat exchange device has a spherical shape and is easily scattered by the wind pressure passing through the heat exchanger 1 for air, and is in a supercooled state and hardly freezes. Therefore, the growth time of frost adhering to the heat exchange surface is reduced, and the refrigeration operation (heating operation in the case of a heat pump air conditioner) up to the amount of frost that requires defrosting is extended.
[0101]
Further, when the anti-air heat exchanger 1 is frosted, in this heat exchange device, first, the refrigerant blocking mechanism 6a for the upper refrigerant passage 11 is blocked, and the circulation of the refrigerant to the upper refrigerant passage 11 is stopped. As a result, the upper refrigerant passage 11 is heated as the ambient air of the air-to-air heat exchanger 1 flows, and defrosting is performed on the heat exchange surface of the upper refrigerant passage 11 as follows.
[0102]
That is, since the surface portion A and the surface portion B are dispersedly arranged on the heat exchange surface of the upper refrigerant passage 11 portion, during the defrosting operation (operation for closing the refrigerant blocking mechanism 6a for the upper refrigerant passage 11). First, frost or ice on the interface portion that contacts the surface portion A melts by absorbing the heat of the surrounding air, and the frost or ice on the surface portion A peels off. Then, the peeled frost or ice and the frost or ice on the surface portion B are at least partially combined, and the frost or ice on the surface portion B is peeled by its own weight.
Therefore, in the dehumidifying operation of the upper refrigerant passage 11 portion, it is not necessary to completely melt the frost or ice adhering to the heat exchange surface as in the prior art, and the defrosting operation time is shortened. Moreover, since it defrosts using the thermal energy which ambient air has, energy efficiency is good.
[0103]
In addition, since the heat exchange surface of the heat exchanger 1 for air has easy frost and ice detachability, during the defrosting operation, frost or ice on the heat exchange surface peels off (removes) from the surface as a lump by its own weight, and frost Alternatively, no water droplets remain on the heat exchange surface after the ice is melted or peeled off. For this reason, the amount of frost formation or the amount of freezing after resumption of freezing operation reduces, and it can continue making the extension of freezing operation time and shortening of defrosting operation time continue. Therefore, less heat energy is required for defrosting and the defrosting operation time is shortened.
[0104]
The defrosting operation (operation for closing the refrigerant blocking mechanism 6a) of the upper refrigerant passage 11 described above is set by a timer so that the defrosting is completed by continuing for a predetermined time. When this predetermined time elapses, the refrigerant shut-off mechanism 6a is opened, the upper refrigerant passage 11 part acts as an evaporator, and the defrosting operation (the refrigerant shut-off mechanism 6b is closed) of the next intermediate refrigerant passage 12 part. ) For a predetermined time. When the defrosting operation for the intermediate refrigerant passage 12 is completed, the refrigerant blocking mechanism 6b is opened to allow the upper refrigerant passage 11 to act as an evaporator, and further the defrosting operation (refrigerant blocking mechanism for the lower refrigerant passage 13). 6c is closed for a predetermined time. The defrosting operation of the heat exchanger for air 1 is performed as described above. The order among the defrosting operation of the upper refrigerant passage 11 portion, the defrosting operation of the intermediate refrigerant passage 12 portion, and the defrosting operation of the lower refrigerant passage 13 portion is not particularly limited. For example, the defrosting operation for the lower refrigerant passage 13 may be performed after the defrosting operation for the upper refrigerant passage 11 portion.
[0105]
Thus, according to Embodiment 1, since the heating operation time is extended and the defrosting operation time is shortened, the heating comfort sensitivity is improved and the energy efficiency is improved.
[0106]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the air heat exchanger 1 is formed in a large number of refrigerant passages 21 to 29. A large number of refrigerant passages 21 to 29 are grouped into a plurality of refrigerant passage groups, in this case, an upper refrigerant passage group 31, an intermediate refrigerant passage group 32, and a lower refrigerant passage group 33. In addition, the block diagram of the heat exchange apparatus which concerns on FIG. 32 at Embodiment 2 is shown.
In addition, it is comprised so that the one branch pipe 5a, 5b, 5c may be connected for every these refrigerant | coolant channel groups 31,32,33. In addition, similar to the case of the first embodiment, refrigerant blocking mechanisms 6a, 6b, and 6c are provided in the branch pipes 5a, 5b, and 5c connected to the flow divider 4.
[0107]
In the defrosting operation in the second embodiment, the upper refrigerant passage group 31, the intermediate refrigerant passage group 32, and the lower refrigerant passage group 33 are replaced with the upper refrigerant passage 11, the intermediate refrigerant passage 12, and the lower refrigerant in the first embodiment. This is done by handling in the same way as the passage 13.
[0108]
Since the second embodiment is configured as described above, in the case of the large heat exchanger for air 1, the number of the branch pipes 5a, 5b, and 5c is reduced, and the refrigerant cutoff mechanisms 6a, 6b, and 6c are reduced. Therefore, the equipment can be simplified and an increase in cost can be suppressed.
[0109]
【The invention's effect】
According to the heat exchange device of the present invention, since the surface structure with excellent water repellency and sliding property is formed on the heat exchange surface, frost formation is delayed, defrosting operation time is shortened, and it is necessary for defrosting. Thermal energy can be reduced. In addition, since the defrosting operation is performed by stopping the circulation of the refrigerant for each part of the heat exchange device, the defrosting operation is performed while continuously operating the refrigeration operation and using the thermal energy of the ambient air of the heat exchange device. And the fall of the freezing operation effect (For example, the fall of the heating pleasant sensitivity in the case of applying to a heat pump type air conditioner) can be avoided, and the improvement of energy efficiency can be aimed at.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a photograph taken with a CCD camera of the state of a sample plate surface at the start of frosting 10 minutes after the start of frost operation in the first cycle in Test Example 3.
FIG. 2 is a partially enlarged photograph of FIG.
FIG. 3 is an overall photograph taken with a CCD camera of the frosting state on the surface of a sample plate at the end of frost operation 20 minutes after the start of frost operation in the first cycle in Test Example 3;
4 is a partially enlarged photograph of FIG. 3;
FIG. 5 is an overall photograph taken with a CCD camera of the peeling state of the sample plate surface at the start of peeling of frost or ice immediately after the start of defrosting operation in the first cycle in Test Example 3;
6 is a partially enlarged photograph of FIG.
7 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the surface of the sample plate at the end of the defrost operation 2 minutes after the start of the defrost operation in the first cycle in Test Example 3. FIG.
8 is a partially enlarged photograph of FIG.
FIG. 9 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the end of the frost operation 20 minutes after the start of the frost operation in the second cycle in Test Example 3;
10 is a partially enlarged photograph of FIG. 9;
FIG. 11 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the surface of the sample plate at the start of frost or ice peeling immediately after the start of the defrost operation of the second cycle in Test Example 3;
FIG. 12 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the surface of the sample plate when the peeling is almost completed, 30 seconds after the start of the second cycle defrost operation in Test Example 3.
FIG. 13 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the end of the defrost operation, 2 minutes after the start of the defrost operation of the second cycle in Test Example 3.
14 is a partially enlarged photograph of FIG.
FIG. 15 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the surface of a sample plate in a full frost state about 10 minutes after the start of frost operation in the first cycle in Comparative Test Example 2;
16 is a partially enlarged photograph of FIG.
FIG. 17 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the end of the frost operation 20 minutes after the start of the frost operation in the first cycle in Comparative Test Example 2;
18 is a partially enlarged photograph of FIG.
FIG. 19 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the start of frost or ice melting immediately after the start of the first cycle defrost operation in Comparative Test Example 2.
20 is a partially enlarged photograph of FIG.
FIG. 21 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the end of the defrost operation, 2 minutes after the start of the defrost operation in the first cycle of Comparative Test Example 2;
22 is a partially enlarged photograph of FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the end of the frost operation 20 minutes after the start of the frost operation in the second cycle of Comparative Test Example 2;
24 is a partially enlarged photograph of FIG. 23. FIG.
FIG. 25 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the surface of the sample plate at the start of frost or ice melting immediately after the start of the defrost operation in the second cycle of Comparative Test Example 2;
FIG. 26 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the surface of the sample plate 1 minute after the start of the defrost operation in the second cycle of Comparative Test Example 2.
FIG. 27 is an overall photograph taken with a CCD camera of the state of the sample plate surface at the end of the defrost operation, 2 minutes after the start of the defrost operation in the second cycle of Comparative Test Example 2;
28 is a partially enlarged photograph of FIG. 27. FIG.
29 is a configuration diagram of a heat exchange device according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 30 is a state diagram in which the refrigerant shut-off mechanism for the upper refrigerant passage of the heat exchange device is closed.
FIG. 31 is a state diagram in which a refrigerant blocking mechanism for an intermediate refrigerant passage of the heat exchange device is closed.
FIG. 32 is a state diagram in which the refrigerant shut-off mechanism for the lower refrigerant passage of the heat exchange device is closed.
33 is a configuration diagram of a heat exchange device according to Embodiment 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Heat exchanger for air
2 Flat plate fins
4 Shunt
5a Shunt pipe
5b Shunt pipe
5c Shunt pipe
6a Refrigerant shut-off mechanism
6b Refrigerant shut-off mechanism
6c Refrigerant shut-off mechanism
11 Upper refrigerant passage
12 Intermediate refrigerant passage
13 Lower refrigerant passage
21-29 Refrigerant passage
31 Upper refrigerant passage group
32 Intermediate refrigerant passage group
33 Lower refrigerant passage group

Claims (7)

モル熱容量が6JK−1mol−1〜7JK−1mol−1であって導電性を有する物質を主成分とする表面部分Aと、撥水性バインダー樹脂およびポリテトラフルオロエチレン粒子を主成分とする表面部分Bとを空気との熱交換面が備えているフィン、及び複数の冷媒通路を有する対空気用熱交換器からなる蒸発器と、
冷媒を複数の冷媒通路に分流する分流器と、
蒸発器に形成されている冷媒流通路と分流器とを接続する複数の分流管と、
各分流管に設けられた冷媒遮断機構とを備え、
蒸発器が着霜した場合に、一部の冷媒遮断機構を閉鎖し、所定時間後にこの遮断機構を開放するとともに順次他の冷媒遮断機構を閉鎖するように切り換えることにより除霜を行うことを特徴とする熱交換装置。
Surface portion A having a molar heat capacity of 6JK −1 mol −1 to 7JK −1 mol −1 and having a conductive material as a main component, and a surface having water repellent binder resin and polytetrafluoroethylene particles as main components An evaporator comprising a fin having a heat exchange surface with air for part B and an air-to-air heat exchanger having a plurality of refrigerant passages;
A shunt for diverting the refrigerant into a plurality of refrigerant passages;
A plurality of shunt pipes connecting the refrigerant flow passage formed in the evaporator and the shunt;
A refrigerant shut-off mechanism provided in each shunt pipe,
When the evaporator is frosted, a part of the refrigerant shut-off mechanism is closed, and after a predetermined time, the shut-off mechanism is opened and the defrosting is performed by switching so that the other refrigerant shut-off mechanisms are sequentially closed. Heat exchange device.
モル熱容量が6JKMolar heat capacity is 6JK −1-1 molmol −1-1 〜7JK~ 7JK −1-1 molmol −1-1 であって導電性を有する前記物質がカーボンブラックであることを特徴とする請求項1に記載の熱交換装置。The heat exchange apparatus according to claim 1, wherein the substance having conductivity is carbon black. 前記撥水性バインダー樹脂がフッ素樹脂であり、ポリテトラフルオロエチレン粒子は重量平均分子量が500〜200,000、平均粒子径が0.1μm以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換装置。3. The water repellent binder resin is a fluororesin, and the polytetrafluoroethylene particles have a weight average molecular weight of 500 to 200,000 and an average particle diameter of 0.1 [mu] m or more. The heat exchange apparatus as described. 前記分流管は、蒸発器に形成されている各冷媒通路それぞれに接続されるように、前記冷媒通路数に対応する数とされている請求項1〜3の何れか1項記載の熱交換装置。The heat exchange device according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of the branch pipes is a number corresponding to the number of refrigerant passages so as to be connected to the respective refrigerant passages formed in the evaporator. . 前記分流管は、蒸発器に形成されている複数の冷媒通路を複数の冷媒通路群に纏め、これら冷媒通路群毎に1本の分流管が接続されている請求項1〜3の何れか1項記載の熱交換装置。4. The flow dividing pipe according to claim 1, wherein a plurality of refrigerant passages formed in the evaporator are grouped into a plurality of refrigerant passage groups, and one branch pipe is connected to each refrigerant passage group. The heat exchange device according to item. 前記冷媒遮断機構は電磁開閉弁又は電動弁からなる請求項1〜5の何れか1項記載の熱交換装置。The heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, wherein the refrigerant shut-off mechanism comprises an electromagnetic on-off valve or an electric valve. 請求項1〜6の何れか1項記載の熱交換装置を用いた冷凍装置。A refrigeration apparatus using the heat exchange apparatus according to any one of claims 1 to 6.
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