KR20140007971A - 열 교환기의 핀, 열 교환기 및 공기 조화 장치 - Google Patents

Abstract

열 교환기에 있어서의 통풍 저항의 증대 및 응축수의 비산을 억제하면서, 악취의 발생을 억제가능한 열 교환기의 핀, 열 교환기 및 공기 조화 장치를 제공한다. 공기 조화 장치(1)의 실내 열 교환기(41)의 핀(5)이며, 알루미늄 기재(8)와, 친수층(6)과, 알루미늄 기재(8)와 친수층(6) 사이에 설치되는 내식층(7)을 구비하고 있다. 친수층 (6)의 표면에 있어서의 물에 대한 접촉각은, 50도 이하이며, 친수층(6)의 표면 1d㎡당 친수층(6) 내부의 함수량은, 400mg/d㎡ 이하이다.

Description

열 교환기의 핀, 열 교환기 및 공기 조화 장치{HEAT EXCHANGER FIN, HEAT EXCHANGER AND AIR-CONDITIONING DEVICE}

본 발명은, 열 교환기의 핀, 열 교환기 및 공기 조화 장치에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들면, 특허문헌 1(일본국 특허공개 2008-215757호 공보)에 기재된 공기 조화 장치와 같이, 냉방 운전이나 제습 운전을 행할 때에 열 교환기의 핀 표면에 부착되는 응축수가 효율적으로 흘러내리도록, 열 교환기의 핀 구성을 연구한 것이 제안되어 있다.

이 특허 문헌 1에 기재된 공기 조화 장치에서는, 열 교환기의 핀 표면에 부착된 응축수가, 운전 정지 상태에 있어서도 핀 표면에 오랫동안 잔존하고 있으면, 환경 부유물의 부착이나 균의 증식이 발생하여, 악취를 발생하는 것이 문제시되고 있다. 그리고, 이 문제를 해결하기 위해서, 응축수가 열 교환기의 핀 표면에 잔존하는 시간을 짧게할 목적으로, 핀 표면에 친수층을 형성시킬뿐만 아니라, 핀 형상으로서 응축수가 유지되기 어려운 형상을 채용하고 있다.

일본국 특허 공개 2008-215757호 공보

상기 특허문헌 1에 기재된 열 교환기의 핀 형상에 의하면, 핀 표면에 응축수가 유지되기 어렵기 때문에, 핀 표면에 있어서의 환경 부유물의 부착이나 균의 증식을 억제시킬 수 있어, 발생하는 악취를 저감시킨다.

이에 대하여, 냉방 운전 중이나 제습 운전중에, 공기 조화 장치의 압축기 및 실내 팬의 양쪽이 구동하고 있는 서모 온 상태로부터, 압축기가 정지하여 실내 팬이 계속하여 구동하고 있는 서모 오프 상태로 전환된 후(다시 서모 온 상태로 이행하기 전)에, 악취를 느끼는 경우가 많은 것을, 본원 발명자들은 찾아냈다.

이상의 지견에 의거하여, 공기 조화 장치로부터 발생하는 악취를 종래보다도 저감시킬 여지가 있다고 생각하여, 상기 특허문헌 1에서 검토되고 있는 것과 같은, 열 교환기의 핀 표면의 응축수에 대한 운전 정지 상태에서의 환경 부유물의 부착이나 균의 번식 등이라고 하는 원인과는 다른, 새로운 악취 발생 원인의 존재를 검토했다.

그리고, 이 점의 검토를 행한 결과, 발명자들은, 서모 오프 상태로 전환된 후에, 열 교환기의 핀의 표면으로부터 응축수가 증발한 상태에서 악취를 느끼는 경우가 많은 것으로부터, 여러가지 악취 성분 중에서도, 응축수보다도 증기압이 낮은 특정한 악취 성분(즉, 응축수보다도 뒤에 기화하는 경향이 있는 악취 성분)이 특히 악취를 느끼게 한다고 생각했다.

또한, 발명자들은, 예의 검토를 거듭한 결과, 이러한 악취를 느끼게 하는 특정한 악취 성분은, 열 교환기의 핀의 표면에 있어서의 응축수와 함께 존재하고 있는 악취 성분보다도, 오히려, 열 교환기의 핀의 친수층에 유지된 수분과 함께 존재하고 있는 악취 성분의 쪽이, 상기 서모 오프 상태로 전환된 후에 느끼는 악취로서는 문제인 것에 주목했다. 여기서, 본 발명자들은, 이 특정한 악취 성분의 열 교환기에 있어서의 유지량을 좌우하고 있는 핀의 구성이나 특성에 대하여 검토를 행한 바, 열 교환기의 핀의 친수층이 유지하고 있는 수분량(함수량)에 기인하여, 핀에 있어서의 특정한 악취 성분의 유지량이 변화되어 있는 것을 찾아냈다.

이에 따라, 발명자들은, 핀의 친수층에 있어서의 함수량을 적게 억제함으로써, 상기 서모 오프 상태로 전환된 후에 느끼는 악취에 대해서도 낮게 억제할 수 있는 것이 아닐까라고 생각했다.

그런데, 열 교환기의 핀의 친수층의 성질로서, 단순히, 함수량이 낮은 것을 채용한 경우에는, 핀의 표면에 있어서의 친수능도 동시에 저감해 버리므로, 열 교환기의 핀의 표면에서 응축수가 겉돌게 되어, 실내측을 향하는 응축수의 비산이 생기고, 핀들간의 통풍 저항이 증대함으로써 능력이 저하되어 버리게 된다.

본 발명은, 상술한 점을 감안하여, 다시 검토를 거듭함으로써 완성된 것이며, 본 발명의 과제는, 열 교환기에 있어서의 통풍 저항의 증대 및 응축수의 비산을 억제하면서, 악취의 발생을 억제가능한 열 교환기의 핀, 열 교환기 및 공기 조화 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제1 관점에 관련된 열 교환기의 핀은, 공기 조화 장치의 열 교환기 핀이며, 기재, 친수층, 및, 내식층을 구비하고 있다. 내식층은, 기재와 친수층의 사이에 설치되어 있다. 친수층의 표면에 있어서의 물에 대한 접촉각은 50도 이하이다. 친수층의 표면 1d㎡당 친수층 내부의 함수량은, 400mg/d㎡ 이하이다. 또한, 여기에서, 「함수량」이란, 핀의 하단을 1mm 이상 물에 침지한 상태에서의 중량을 초기 중량으로 하고, 소정 깊이의 물에 침지시켜 14시간 방치한 후, 초기 중량을 측정한 위치로 되돌렸을 때부터 30초후에 측정하는 중량의 초기 중량과의 차를 표면적으로 나누어 얻어지는 값이다. 또한, 「함수량」의 측정은, 분위기 온도 28℃의 환경 하에서 행하고, 측정에 이용하는 샘플은 80℃의 건조기에서 16시간 이상 건조시킨 것을 이용한다. 또한, 표면적은, 표면과 이면의 양면의 면적의 합계를 말하는 것으로 한다.

이 열 교환기의 핀에서는, 친수층에 있어서의 함수량과 유지되는 악취 성분의 양 사이의 상관 관계를 찾아낸 것에 의거하여, 친수층에 있어서의 함수량을 400mg/d㎡ 이하로 조정하여, 유지되는 악취 성분의 양을 저감시키는 것이 가능하다. 또한, 이 열 교환기의 핀에서는, 친수층에 있어서의 함수량을 낮게 억제한 경우에도, 그 친수층의 표면에 있어서의 물에 대한 접촉각을, 50도 이하로 유지시킴으로써, 열 교환기에 대한 통풍 저항의 증대 및 응축수의 비산을 억제시키는 것이 가능하다.

이상에 의해, 이 열 교환기의 핀에 의하면, 열 교환기에 있어서의 통풍 저항의 증대 및 응축수의 비산을 억제하면서, 악취의 발생을 억제시키는 것이 가능해진다.

본 발명의 제2 관점에 관련된 열 교환기의 핀은, 제1 관점에 관련된 열 교환기의 핀에 있어서, 친수층의 표면에 있어서의 물에 대한 접촉각은 30도 이하이다.

이 열 교환기의 핀에서는, 열 교환기의 핀들간에 있어서의 통풍 저항의 저감 및 응축수의 비산을 보다 확실하게 억제시킬 수 있다.

본 발명의 제3 관점에 관련된 열 교환기의 핀은, 제1 관점 또는 제2 관점에 관련된 열 교환기의 핀에 있어서, 친수층의 막 두께는 0.1㎛ 이상이다. 또한, 여기서의 친수층의 막 두께로는, 도포 건조 후의 막 두께인 것이 바람직하다.

이 열 교환기의 핀에서는, 친수층의 표면에 있어서의 친수 능력을 보다 확실하게 확보하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제4 관점에 관련된 열 교환기의 핀은, 제1 관점부터 제3 관점 중 어느 하나에 관련된 열 교환기의 핀에 있어서, 친수층은, 카르본산기, 술폰산기, 하이드록시기, 아미드기 및 에테르 결합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 친수성의 관능기를 가지는 단량체로 구성되는 중합체, 상기 단량체를 포함하여 구성되는 공중합체, 또는, 상기 중합체와 상기 공중합체의 혼합물 중 어느 하나를 도막 형성 성분으로서 함유한다.

본 발명의 제5 관점에 관련된 열 교환기는, 제1 관점부터 제4 관점 중 어느 하나에 관련된 열 교환기의 핀을 구비하고 있다.

본 발명의 제6 관점에 관련된 공기 조화 장치는, 제5 관점에 관련된 열 교환기, 열 교환기에 대하여 공기 흐름을 보내는 팬, 압축기, 및, 제어부를 구비하고 있다. 제어부는, 압축기의 구동을 정지시킨 상태에서 팬을 구동시키는 서모 오프 운전 제어를 행한다.

이 공기 조화 장치는, 열 교환기의 핀의 표면에 응축수가 잔존하고 있는 상태에서 서모 오프 운전 제어가 행해지는 경우라도, 발생하는 악취 성분의 양을 적게 억제할 수 있다.

본 발명의 제1 관점, 제4 관점, 제5 관점에 관련된 열 교환기의 핀에서는, 열 교환기에 있어서의 통풍 저항의 증대 및 응축수의 비산을 억제하면서, 악취의 발생을 억제시키는 것이 가능해진다.

본 발명의 제2 관점에 관련된 열 교환기의 핀에서는, 열 교환기의 핀들간에 있어서의 통풍 저항의 저감 및 응축수의 비산을 보다 확실하게 억제시킬 수 있다.

본 발명의 제3 관점에 관련된 열 교환기의 핀에서는, 친수층의 표면에 있어서의 친수능을 보다 확실하게 확보하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제6 관점에 관련된 공기 조화 장치에서는, 열 교환기의 핀의 표면에 응축수가 잔존하고 있는 상태에서 서모 오프 운전 제어가 행해지는 경우에도, 발생하는 악취 성분의 양을 적게 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에 관련된 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 핀의 구성예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 핀의 다른 구성예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 핀의 아세트산 함유량에 대한 악취 강도 및 악취 센서의 적분치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 악취 센서의 적분치와 관능 평가의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 6은 핀의 함수량에 대한 핀의 악취 성분 함유율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 핀의 함수량에 대한 악취 센서의 적분치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예 및 비교예의 각각에 있어서의 함수량과 악취 센서의 적분치를 나타내는 표이다.
도 9는 실시예 및 비교예의 각각에 있어서의 함수량과 접촉각을 나타내는 표이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 일실시 형태로서의 공기 조화 장치(1)를 설명한다.

도 1에, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(10)를 나타내는 냉매 회로도를 도시한다.

(1) 공기 조화 장치(1)의 개략 구성

공기 조화 장치(1)는, 열원측 장치로서의 실외기(2)와, 이용측 장치로서의 실내기(4)가 냉매 배관에 의해 접속되어, 이용측 장치가 배치된 공간의 공기 조화를 행한다. 이 공기 조화 장치(1)는, 냉매 회로(10), 각종 센서 및 제어부(70)를 가지고 있다.

냉매 회로(10)는, 압축기(21), 사방 전환 밸브(22), 실외 열 교환기(23), 실외 전자 팽창 밸브(24), 어큐뮬레이터(25), 실외 팬(26), 실내 열 교환기(41), 및, 실내 팬(42) 등을 구비하고 있고, 이들이 접속되어 구성되어 있다. 또한, 압축기(21), 사방 전환 밸브(22), 실외 열 교환기(23), 실외 전자 팽창 밸브(24), 어큐뮬레이터(25), 및, 실외 팬(26)은, 실외기(2) 내에 수용되어 있고, 실내 열 교환기(41) 및 실내 팬(42)은, 실내기(4) 내에 수용되어 있다. 이 실내 팬(42)은, 후술하는 제어부(70)에 의해 그 풍량이 복수 단계로 조절되는데, 그 경우의 최대 풍량은 40∼45㎥/s이며, 최저 풍량은 15∼20㎥/s이다. 또한, 실내 열 교환기(41)의 상세 구성에 대해서는 후술한다.

사방 전환 밸브(22)는, 냉방 운전 사이클과 난방 운전 사이클을 전환 가능하다. 도 1에서는, 냉방 운전을 행할 때의 접속 상태를 실선으로 표시하고, 난방 운전을 행할 때의 접속 상태를 점선으로 표시하고 있다. 난방 운전시에는, 실내 열 교환기(41)가 냉매의 냉각기로서, 실외 열 교환기(23)가 냉매의 가열기로서 기능한다. 냉방 운전시에는, 실외 열 교환기(23)가 냉매의 냉각기로서, 실내 열 교환기(41)가 냉매의 가열기로서 기능한다.

또한, 실내기(4) 내에는, 실내 온도 센서(43)가 설치되어 있다. 이 실내 온도 센서(43)는, 실내 공기의 흡입구측에 배치되고, 실내기(4)가 실내로부터 들어와, 실내 열 교환기(41)를 통과하기 전의 온도(즉, 실내 온도)를 검출한다.

제어부(70)는, 실외기(2) 내에 배치되는 기기를 제어하는 실외 제어부(72), 실내기(4) 내에 배치되어 있는 기기를 제어하는 실내 제어부(74), 사용자로부터의 각종 설정 입력을 접수하거나 각종 표시 출력을 행하거나 하는 컨트롤러(71), 및, 각종 센서가, 통신선(70a)에 의해 접속됨으로써 구성되어 있다. 이 제어부(70)는, 공기 조화 장치(1)를 대상으로 한 다양한 제어를 행한다.

이 제어부(70)는, 컨트롤러(71)를 통하여 사용자로부터, 냉방 운전, 난방 운전, 제습 운전의 선택을 접수한다. 여기에서, 제습 운전에서는, 제어부(70)는, 사방 전환 밸브(22)를 냉방 운전 사이클과 동일한 접속 상태로 하고, 실내 팬(42)을 간헐적으로 구동시킨다. 냉방 운전에서, 제어부(70)는, 컨트롤러(71)에 입력된 설정 온도에 의거하는 소정 조건을 만족할때까지는, 압축기(21) 및 실내 팬(42)의 양쪽을 계속 구동시키는 서모 온 상태로 하고, 소정 조건을 만족한 후부터 다시 소정 조건을 만족하지 않게 될 때까지의 동안은 압축기(21)가 정지한 상태에서 실내 팬(42)이 계속하여 구동하는 서모 오프 상태가 되도록, 제어를 행한다.

(2) 실내 열 교환기(41)의 구성

실내 열 교환기(41)는, 판두께 방향으로 소정의 핀 피치로 복수매 배치된 핀(5)군이, 내부를 냉매가 흐르는 전열관에 의해 관통되어 구성된, 소위 핀 튜브식 열 교환기이다. 여기서, 핀(5)의 1장당 판 두께는, 예를 들면, 80∼120㎛인 것이 바람직하다. 또한, 핀 피치는, 예를 들면, 1.0∼2.5mm인 것이 바람직하다.

(3) 핀(5)의 구성

실내 열 교환기(41)의 핀(5)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 알루미늄 기재(8), 내식층(7), 및 친수층(6)을 가지고 있다.

알루미늄 기재(8)는, 열 교환 효율을 올리기 위해서 열 전도성이 양호한 금속으로서 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 알루미늄 기재(8)는, 순수한 알루미늄으로 구성되어 있어도 되고, 알루미늄 합금으로 구성되어 있어도 된다.

내식층(7)은, 알루미늄 기재(8)와 친수층(6)의 사이에 설치되고, 수지 내식층(7a)과, 크롬산염 처리층(7b)을 가지고 있다. 이 중, 크롬산염 처리층(7b)은, 알루미늄 기재(8)의 표면에 대하여 크롬산염 처리를 실시함으로써 형성된 내식성을 가지는 층이다. 수지 내식층(7a)은, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 및, 페놀 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상에 의해 구성된, 내식성을 가지는 층이다. 또한, 알루미늄 기재(8) 및 친수층(6)과의 밀착성을 양호하게 하기 쉬운 관점에서, 열 경화성인 에폭시 수지가 바람직하다.

또한, 이 수지 내식층(7a)은, 사용 환경이나 용도에 따라서 적절히 생략되어도 되고, 예를 들면, 도 3에 도시하는 핀(205)과 같이, 알루미늄 기재(208)를 보호하는 크롬산염 처리층(내식층)(207)의 표면에 친수층(206)이 설치된 구성으로 해도 된다.

친수층(6)은, 실내 열 교환기(41)의 핀(5)의 표층을 구성하고 있다. 이하에, 본 발명의 친수층의 상세를 기술한다.

(4) 친수층의 구성

친수층은, 표면에 있어서의 물에 대한 접촉각이 50도 이하이며, 또한, 친수층의 표면 1d㎡당 친수층 내부의 함수량이 400mg/d㎡ 이하이다.

친수층의 표면에 있어서의 물에 대한 접촉각으로는, 50도 이하이면 특별히 한정되지 않지만, 열 교환기를 통과하는 공기에 대한 통풍 저항을 보다 작게 억제하는 것, 및, 실내에의 응축수의 비산을 억제시키는 관점에서, 40도 이하인 것이 바람직하고, 30도 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 여기에서의 접촉각은, 「JIS R 3257 기판 유리 표면의 젖음성 시험 방법」에 나타낸 방법에 따라서 측정되는 값이다.

친수층의 함수량이란, 친수층의 표면 1d㎡에 대응하는 두께 부분(표면과 내식층 사이의 부분)에 유지시키는 것이 가능한 수분의 중량이며, 충분히 건조해 있는 핀에 대하여, 상온 하에서, 핀의 하단을 1mm 이상 물에 담근 상태에서의 중량을 초기 중량으로 하고, 소정 깊이의 물에 침지시켜 14시간 방치한 후, 초기 중량을 측정한 위치로 되돌렸을 때부터 30초 후에 측정하는 중량의 초기 중량과의 차이를 표면적으로 나누어 얻어지는 값을 말한다(이하, 간단히, 「함수량」이라고 한다). 또한, 「함수량」의 측정은, 분위기 온도 28℃의 상온 환경 하에서 행하고, 측정에 이용하는 샘플은 80℃의 건조기에서 16시간이상 건조시킨 것을 이용한다. 또한, 표면적은, 표면과 이면의 양면의 면적의 합계를 말하는 것으로 한다. 친수층의 함수량의 상한치는, 400mg/d㎡ 이하이면 특별히 한정되지 않지만, 유지되는 악취 성분을 저감시키는 관점에서, 300mg/d㎡ 이하인 것이 바람직하고, 240mg/d㎡ 이하인 것이 보다 바람직하고, 180mg/d㎡ 이하인 것이 가장 바람직하다. 친수층의 함수량의 하한치는, 특별히 한정되지 않지만, 친수층의 함수량을 지나치게 낮춘 경우에는 친수층 표면의 친수능의 저하를 쉽게 야기하는 경향이 있으므로, 60mg/d㎡ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 친수층의 상기 접촉각과 함수량의 조합은, 상기 조건을 만족하는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 접촉각이 5∼40도이며 또한 함수량이 60∼240mg/dm2인 것이 바람직하고, 접촉각이 5∼30도이며 또한 함수량이 90∼210mg/dm2인 것이 보다 바람직하다.

친수층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 친수성을 충분히 확보하기 위해서는, 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 친수층의 막 두께의 상한에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 핀들 사이의 공간을 확보하여 통풍 저항을 작게 억제함으로써 열 교환 능력을 충분히 발휘시키는 관점에서는, 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.

친수층의 재질은, 상기 함수량과 접촉각의 조건을 구비하는 것이면 특별히 한정되지 않지만, (i) 카르본산기, 술폰산기, 하이드록시기, 아미드기 및 에테르 결합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 친수성의 관능기를 가지는 단량체로 구성되는 중합체, (ii) 상기 단량체를 포함하여 구성되는 공중합체, 또는, (iii) 상기 중합체와 상기 공중합체의 혼합물 중 어느 하나를 도막 형성 성분으로서 함유할 수 있다. 또한, 이들 관능기는, 친수층에 부여하는 친수성의 정도를 조절하기 위해서 적절히 선택될 수 있다. 이 중, 카르본산기 및/또는 술폰산기에 대해서는, 일부 또는 전부가 알칼리 금속염이어도 된다. 이 알칼리 금속염으로는, 리튬염, 나트륨염, 칼륨염 등을 들 수 있고, 그 중에서도 나트륨염이 바람직하다. 또한, 상기 (i)∼(iii)의 중합체 혹은 공중합체를 함유하는 수지로는, 구체적으로는, 폴리비닐알코올계 수지(폴리비닐알코올과 그 유도체), 폴리아크릴아미드계 수지(폴리아크릴아미드와 그 유도체), 폴리아크릴산계 수지(폴리아크릴산과 그 유도체), 셀룰로오스계 수지(예를 들면, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 카르복시디메틸셀룰로오스계 암모늄), 폴리에틸렌글리콜계 수지(예를 들면, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드) 등을 들 수 있다. 이 (i)∼(iii)의 수지로는, 예를 들면, 수분 산성 실리카(코로이달 실리카), 알칼리규산염(물유리) 등을 포함하고 있어도 된다.

(5) 실내 열 교환기(41)의 핀(5)의 제조

상술한 실내 열 교환기(41)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다.

예를 들면, 준비한 알루미늄 기재에 대하여 크롬산염 처리를 실시하여 건조시키고, 그 후, 크롬산염 처리가 된 표면에 수지 내식층을 구성하는 수지를 도포하여, 건조시키고, 다시 친수층을 구성하는 수지를 도포하여 건조시킴으로써 핀을 얻을 수 있다. 여기에서의 건조 공정에서는, 가열에 의해 건조시켜도 된다.

또한, 상술의 알루미늄 기재는, 미리, 전열관을 관통시키기 위한 개구가 복수 형성되어 있어도 된다. 또한, 복수의 개구는, 친수층이 형성된 후에 설치하도록 해도 된다.

이와같이 하여 얻어진 핀은, 판 두께 방향으로 복수매 늘어서고, 상기 개구 부분에 대하여 전열관이 삽입되고, 그 상태에서 전열관이 확관 처리됨으로써, 복수의 핀과 전열관이 일체화되어, 열 교환기가 얻어진다.

이상과 같이 하여 얻어진 열 교환기를, 냉동 사이클의 이용측 열 교환기로서 집어넣음으로써, 상술한 실내 열 교환기(41)를 얻을 수 있다.

(6) 동작

상술한 바와 같이, 냉방 운전이나 제습 운전이 행해지고 있는 상태에서, 제어부(70)가, 압축기(21) 및 실내 팬(42)의 양쪽을 계속 구동시키는 서모 온 상태로 하면, 실내 열 교환기(41)의 전열관 내부에는 식은 냉매가 흐르게 된다. 이에 따라, 핀(5)도 냉각되어, 핀(5)의 표면을 흐르는 공기 중의 수분이 응축하여, 응축수로 되어 핀(5)표면에 부착된 상태가 된다. 핀(5) 표면은, 상기 친수층(6)의 친수능을 가지고 있으므로, 응축수는 액적이 되지 않고, 표면에 스며든 상태가 되어, 조화 공기의 흐름과 함께 실내측으로 비산하지 않는다. 또한, 상기 친수층(6)의 친수능에 의해, 응축수가 표면 상에서 넓어져 존재하고 있으므로, 핀(6)들간의 공간을 좁히지 않고, 통풍 저항의 증대를 억제하여, 열 교환 능력을 충분히 확보하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 친수층(6)은, 함수량이 낮게 조정되어 있으므로, 내부에 있어서 유지하는 응축수의 양이 적게 억제되어 있다. 또한, 서모 온 상태에 있어서, 핀(5)의 표면에 유지할 수 없게 된 응축수는, 핀(5)의 표면을 타고, 도시하지 않은 드레인 팬까지 낙하하고, 배수 경로를 따라 배수 처리된다. 여기에서, 악취 성분이 용해된 응축수의 대부분이 폐수 처리되게 된다.

여기에서, 서모 온 상태가 잠시동안 계속된 후, 실내 환경에 대하여 소정 조건을 만족한 상태가 되면, 제어부(70)는, 다시 소정 조건을 만족하지 않는 상태로 될 때까지 동안, 압축기(21)의 운전을 정지시킨 상태에서, 실내 팬(42)이 계속 구동되는 서모 오프 상태로 한다. 여기에서는, 실내 열 교환기(41)의 핀(5) 표면의 응축수는, 일부가 드레인 팬으로부터 배수 경로를 따라 배수 처리되고, 다른 일부는 기화된다. 그 후, 핀(5)의 친수층(6)의 표면이 건조한 상태가 되면, 계속하여, 핀(5)의 친수층(6)의 내부가 건조하기 시작되는데, 이 친수층(6)의 내부에 유지되어 있는 수분은 적게 억제되어 있다. 이 때문에, 친수층(6)의 내부에 유지된 수분에 용해되어 있는 악취 성분의 양도 적게 억제되어 있으므로, 서모 오프 상태에서 실내 열 교환기(41)로부터 실내를 향해서 송출되는 악취 성분의 양에 대해서도, 충분히 저감시키는 것이 가능하도록 되어 있다.

(7) 핀의 예

이하, 상기 실시 형태에 채용가능한 열 교환기의 핀의 예에 대하여, 구체적으로 검토한 결과를 기술한다.

(7-1) 샘플에 대하여

후술하는 바와 같이 실시예 1∼3, 비교예 1∼4에 대응하는 각 샘플의 핀을 준비하고, 각 샘플로부터 생길 수 있는 악취의 정도를 비교했다. 또한, 준비한 샘플은, 친수층의 표면을 친수화시키기 위한 플라즈마 처리나 산화제 처리의 정도를 조절하면서, 친수층 내부를 소수화(疎水化)시키기 위한 가열의 정도나 가교제의 배합량이나 종류를 조절함으로써, 성질이 상이한 샘플을 준비했다.

(7-2) 평가 대상으로 하는 악취 성분에 대하여

문제가 되는 악취 성분은, 친수층의 내부에 응축수와 함께 유지될 가능성이 있으므로, 수용성인 것을 조건으로 했다. 또한, 핀의 친수층 표면의 응축수가 휘발한 후에 발생하는 악취 성분이 문제시되어 있으므로, 공기 조화 장치의 열 교환기의 사용 온도 상황 하에 있어서, 물보다도 휘발하기 어려운 성질을 가지는 것을 조건으로 했다. 여기서, 종래부터, 해당 기술 분야에 있어서 악취 성분의 대표예로서, 공기질에 포함되는 대상으로서 보고되어 있는 지방산을 대상으로 하는 것으로 했다. 또한, 시험에서는, 관능 평가를 수반하므로, 인체에 대한 영향 정도가 비교적 작은 대상인 것도 조건으로 했다. 또한, 사용하는 악취 센서의 검출 한도와의 관계에서, 통상의 인간이 감지 가능한 인식 역치(무슨 악취인지 인식 가능한 최소의 자극량) 정도의 저농도여도, 악취 센서가 검지가능한 것도 조건으로 했다.

이상의 각 조건을 만족하는 악취 성분으로서, 여기에서는, 아세트산을 채용했다.

또한, 아세트산의 20℃에서의 증기압은, 물의 동 조건 하에서의 증기압 2.3kPa보다도 낮은, 1.5kPa이다. 또한, 이번에 이용한 악취 센서에서는, 아세트산의 인식 역치(0.006ppm)의 농도여도, 충분히 검지 가능한 것이다.

(7-3) 실험 방법에 대하여

모델로 하는 핀을 이용하여 각 실시예 및 비교예의 열 교환기를 구성하고, 25±0.5℃의 온도에서 또한 70±5%의 상대 습도의 조건 하에 배치하면서, 전열관에 상당하는 부분에는 냉매 대신에 냉각수를 흐르게 함으로써 실험을 행했다. 냉각수로는, 8℃의 냉수를 이용했다. 또한, 여기에서 구성한 열 교환기의 모델은, 핀 피치가 1.2mm 간격이고, 판 두께 방향으로 합계 250∼270mm가 되도록 늘어선 핀 군에 대하여, 관 직경이 φ6∼8mm이고 2열의 합계 유효 길이가 400mm인 전열관을 관통시킴으로써 구성했다.

여기에서, 송풍기는, 열 교환기의 상류측에 배치하고, 핀간을 공기 흐름이 통과하는 배치 관계로 했다. 또한, 열 교환기에 공급하는 풍속은, 1.5m/s로 했다.

악취 센서는, 열 교환기를 통과하여, 열 교환기의 하류측 0.1m의 위치를 흐르는 공기를 대상으로 하여 측정했다. 여기에서, 악취 센서는, 신코스모스전기 주식회사 제의 상품명: 포터블형 냄새 센서 XP-329 III R을 이용했다.

또한, 관능 시험에서는, 악취 센서와 동일한 위치에 있어서의 인간의 후각에 의한 감지를 채용했다.

각 열 교환기는, 시험에 이용하기 전에, 5wt% 농도의 아세트산 수용액으로 채워진 풀에 2시간 침지시킨 후, 열 교환기의 핀 표면에 잔존하는 아세트산 수용액을 제거하기 위해서, 순수로 채워진 풀에 2회 침지시켰다. 이에 따라, 열 교환기의 핀의 표면에 남은 아세트산 수용액이 실질적으로 제거되어, 핀의 친수층 내부에 유지되어 있는 아세트산만을 평가할 수 있는 상황으로 했다.

상기 아세트산의 부착 작업을 마친 열 교환기는, 실제의 냉동 사이클에서 이용된 경우의 서모 온 운전의 상황을 재현시키기 위해서, 송풍기에 의한 공기 흐름의 공급을 하면서, 전열관에 냉각수(8℃)를 흐르게 하고, 이를, 핀 표면에 발생한 응축수가 적하하는 상태가 될 때까지 계속했다.

핀으로부터 응축수가 적하하면, 실제의 냉동 사이클에서 이용된 경우의 서모 오프 운전의 상황을 재현시키기 위해서, 송풍기에 의한 공기 흐름의 공급을 계속하면서, 전열관에 흐르는 냉각수를 멈추게 했다. 악취 센서 및 관능 시험은, 이 전열관에 흐르는 냉각수가 멈춰진 시점 이후부터 행했다. 악취 센서의 측정 종료는, 악취 센서의 검지값이 0으로 된 시점으로 했다. 또한, 관능 시험도 마찬가지로, 인간이 악취를 느끼지 않게 될 때까지로 했다.

(7-4) 각 값의 상관 관계의 확인

또한, 실시예 및 비교예의 시험을 행하기 전에, 친수층에 유지되는 아세트산의 양과 실제로 측정되는 악취 사이에 상관 관계가 있는 것을 확인하기 위해서, 아세트산 함유량이 상이한 샘플을 복수 준비했다. 구체적으로는, 열 교환기를 침지시키는 풀 내의 아세트산의 농도를 샘플마다 변화시킴으로써, 친수층에 유지되는 악취 성분량(잔존 아세트산량)이 상이한 샘플을 준비했다. 그 후, 이들 샘플을 이용하여 상기 실험을 행하고, 악취 센서로 검지되는 악취 성분의 적분값(악취를 검지하기 시작하고 나서부터 악취를 검지하지 않게 될 때까지의 합계량), 및, 악취 강도를 평가했다. 이 악취 강도란, 일반적인 냄새의 평가 수법인 6단계 악취 강도 표시법(0: 무취, 1: 냄새의 존재를 안다, 2: 어떤 냄새인지 알 수 있는 약한 냄새, 3: 편안히 감지할 수 있는 냄새, 4: 강한 냄새, 5: 강렬한 냄새)을 따라서 수치화된 것이다. 여기에서, 열 교환기의 핀의 샘플 1g이 함유하고 있는 아세트산 중량은 GC-MS를 이용하여 측정했다. 이상과 같이 하여 파악된 각 샘플의 핀 1g당의 아세트산 함유량에 대한 악취 강도 및 악취 센서의 검지값(상기 악취 센서의 측정값으로서 화면 표시되는 악취 지수)의 관계를, 도 4에 도시한다. 이 도 4의 그래프에 의하면, 핀 1g당의 아세트산 함유량에 대한 악취 강도의 관계, 및, 핀 1g당의 아세트산 함유량에 대한 악취 센서의 검지값의 관계가，모두 비례 관계에 있는 것이 확인되었다. 이상에 의해, 핀의 친수층이 유지하고 있는 아세트산량과, 인간이 감지하는 악취 강도의 상관 관계의 존재가 나타났다.

또한, 이번에는, 어디까지나 인간이 감지하는 악취 성분의 저감화가 목적이므로, 인간이 실제로 감지하는 악취의 정도를 측정하는 것이 바람직하지만, 평가의 객관성을 유지하기 위해서, 상기의 악취 센서를 이용했다. 여기에서, 종류가 상이한 샘플을 대상으로 하여, 관능 평가와 악취 센서에 의한 측정의 양쪽을 동시에 행하여 얻어진 결과를, 도 5의 그래프로 표시한다. 이 도 5의 그래프로 나타나는 바와 같이, 관능 평가의 적분치와, 악취 센서를 이용하여 측정된 악취 성분의 적분치의 사이에는, 비례 관계가 성립하고 있고, 이번에 이용한 악취 센서에 의한 검지값에 의해 인간이 감지하는 악취가 객관적으로 나타나 있는 것이 확인되었다.

또한, 열 교환기의 핀의 친수층의 표면 1d㎡에 대응하는 두께 부분(표면과 내식층 사이의 부분)에 유지시키는 것이 가능한 수분의 중량과, 열 교환기의 핀 1g에 있어서의 아세트산 함유량의 상관 관계를 조사한 결과를, 도 6의 그래프에 나타낸다. 여기에서, 핀의 함수량은, 충분히 건조되어 있는 핀에 대하여, 상온 하에서, 핀의 하단을 1mm 이상 물에 담근 상태에서의 중량을 초기 중량으로 하고, 소정 깊이의 물에 침지시켜 14시간 방치한 후, 초기 중량을 측정한 위치로 되돌렸을 때부터 30초 후에 측정하는 중량의 초기 중량과의 차이를 표면적으로 나누어 얻어지는 값으로 했다. 또한, 「함수량」의 측정은, 분위기 온도 28℃의 상온 환경 하에서 행하고, 측정에 이용하는 샘플은 80℃의 건조기에서 16시간 이상 건조시킨 것을 이용했다. 또한, 표면적은, 표면과 이면의 양면의 면적의 합계로 했다. 또한, 열 교환기의 핀 샘플 1g이 함유하고 있는 아세트산 중량은, GC-MS를 이용하여 측정했다. 이상의 도 6의 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 핀의 함수량과 핀의 아세트산 함유량의 사이에는, 비례 관계가 성립하고 있는 것이 확인되었다. 이에 따라, 핀의 함수량이 많으면, 핀이 함유하는 아세트산 중량도 증대하게 된다고 할 수 있다.

이상과 같이, 도 4, 도 5, 도 6에 있어서 확인된 관계로부터, 열 교환기의 핀의 함수량이 많은 경우에는, 악취 성분으로서의 아세트산의 함유율이 높아지고, 악취 센서에 의한 검지값이 높아짐과 더불어, 인간이 느끼는 악취 강도가 증대한다고 할 수 있다.

이상의 관계를 근거로 하여, 인간이 느끼는 악취를 효과적으로 저감했다고 할 수 있는 경우의 악취 성분의 농도 조건에 대응하는 악취 센서의 적분치를 특정한 바, 악취 센서의 적분치가 4000이하인 것이 필요해지는 것을 알았다. 그리고, 도 7의 핀의 함수량과 악취 센서의 적분치의 관계를 나타낸 그래프에 의하면, 이 악취 성분의 조건을 충족하는 열 교환기의 핀의 친수층에 있어서의 함수량의 조건은, 400mg/d㎡ 이하인 것을 알았다.

실시예

실시예 및 비교예의 샘플로는, 이하의 조건의 것을 준비했다.

(실시예 1)

실시예 1로서, 친수층의 함수량이 155mg/d㎡인 샘플을 준비했다.

(실시예 2)

실시예 2로서, 친수층의 함수량이 190mg/d㎡인 샘플을 준비했다.

(실시예 3)

실시예 3으로서, 친수층의 함수량이 120mg/d㎡인 샘플을 준비했다.

(비교예 1)

비교예 1로서, 친수층의 함수량이 1300mg/d㎡인 샘플(스미토모경금속사 제, 상품명:CC430)을 준비했다.

(비교예 2)

비교예 2로서, 친수층의 함수량이 850mg/d㎡인 샘플(스미토모경금속사 제, 상품명:CC431)을 준비했다.

(비교예 3)

비교예 3으로서, 친수층의 함수량이 480mg/d㎡인 샘플(고베제강사 제, 상품명:KS130B)을 준비했다.

(비교예 4)

비교예 4로서, 친수층의 함수량이 120mg/d㎡인 샘플을 준비했다.

도 8에, 각 실시예 1∼3 및 비교예 1∼4에 있어서의 함수량 및 악취 센서의 적분치를 나타낸다. 이상의 도 8에 나타낸 결과에 의하면, 비교예 1∼3에서는, 함수량이 많기 때문에 악취 성분이 문제가 되고, 실시예 1∼3 및 비교예 4에서는 함수량을 적게 억제할 수 있으므로, 악취 성분의 문제를 해소할 수 있는 것을 알았다.

또한, 친수층의 성질에 대하여, 열 교환기로서 이용한 경우에 통풍 저항을 낮게 억제할 수 있고, 응축수의 비산을 억제가능한 접촉각을 검토하기 위해서, 상기 실시예 1∼3 및 비교 예 1∼4의 각각에 대하여, 접촉각을 측정했다.

실시예 1의 샘플의 친수층의 표면에 있어서의 접촉각은 15도였다.

실시예 2의 샘플의 친수층의 표면에 있어서의 접촉각은 27도였다.

실시예 3의 샘플의 친수층의 표면에 있어서의 접촉각은 13도였다.

비교예 1의 샘플의 친수층의 표면에 있어서의 접촉각은 20도였다.

비교예 2의 샘플의 친수층의 표면에 있어서의 접촉각은 11.4도였다.

비교예 3의 샘플의 친수층의 표면에 있어서의 접촉각은 40도였다.

비교예 4의 샘플의 친수층의 표면에 있어서의 접촉각은 77도였다.

여기에서, 열 교환기로서의 통풍 저항을 작게 억제하고, 또한, 응축수의 비산을 억제할 수 있는 친수층 표면의 물에 대한 접촉각은 50도 이하인 것으로 했다. 이 접촉각의 값은, 이하의 통풍 저항 A와 통풍 저항 B의 통풍 저항비(통풍 저항 B/통풍 저항 A)가, 1.54이하가 되는 조건을 만족하는 접촉각으로서 결정했다. 이 통풍 저항 A는, 핀 피치가 1.2mm 간격인 열 교환기 모델에 대하여, 열 교환기의 전면에 있어서의 풍속 조건을 1.5m/s로 하고, 핀의 친수층 표면이 건조해 있는 상태에서 건구 온도 21℃, 습구 온도 15℃의 환경 하에 배치하고, 전열관 내부를 통과하는 냉매 온도가 50℃인 상태에서 2시간 운전했을 때의 통풍 저항의 값이다. 또한, 통풍 저항 B는, 열 교환기의 전면에 있어서의 풍속 조건을 1.5m/s로 하고, 핀의 친수층 표면이 건조되어 있는 상태에서 건구 온도 27℃, 습구 온도 19.5℃의 환경 하에 배치하고, 전열관 내부를 통과하는 냉매 온도가 5℃인 상태에서 8시간 운전하여 핀 표면에 응축수가 생긴 상태에서의 통풍 저항의 값이다. 또한, 상기 조건의 모델에 응축수를 발생시키고, 국소 풍속이 2.5m/s 이상의 공기 흐름을 공급한 경우에 응축수의 비산이 확인된 접촉각은 90도이며, 큰 값이었기 때문에, 본 발명에 있어서의 열 교환기의 핀의 친수층 표면에 있어서의 접촉각은 50도 이하인 것을 조건으로 했다.

이상의 각 실시예 및 비교예의 값에 의거하여, 도 9에, 각 실시예 1∼3 및 비교예 1∼4에 있어서의 함수량과 접촉각의 관계를 나타낸다. 이 도 9에 나타낸 결과에 의하면, 실시예 1∼3 및 비교예 1∼3에서는 접촉각이 모두 50도 이하이며, 조건을 만족하고 있다. 그런데, 비교예 4에 대해서는, 함수량에 대해서는 400mg/d㎡ 이하이며 양호하지만, 접촉각이 50도 이상으로 되어 있으므로, 조건을 만족하지 않는 것을 알았다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명의 열 교환기의 핀, 열 교환기, 및 공기 조화 장치는, 핀 표면에 응축수가 부착된 경우에도, 통풍 저항의 증대나 물의 비산을 억제할 수 있어, 악취의 발생을 저감할 수 있으므로, 적어도 냉방 운전이나 제습 운전이 행해지는 공기 조화 장치에 있어서 이용된 경우에 특히 유용하다.

1 : 공기 조화 장치 5 : 핀(열 교환기의 핀)
6 : 친수층 7 : 내식층
8 : 알루미늄 기재(기재) 41 : 실내 열 교환기(열 교환기)

Claims (6)

1. 공기 조화 장치(1)의 열 교환기(41)의 핀(5)으로서,
   기재(8)와,
   친수층(6)과,
   상기 기재와 상기 친수층의 사이에 설치되는 내식층(7)을 구비하고,
   상기 친수층의 표면에 있어서의 물에 대한 접촉각은 50도 이하이며,
   상기 친수층의 표면 1d㎡당 친수층 내부의 함수량은, 400mg/d㎡ 이하인, 열 교환기의 핀(5).
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 친수층의 표면에 있어서의 물에 대한 접촉각은 30도 이하인, 열 교환기의 핀.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 친수층의 막 두께는 0.1㎛ 이상인, 열 교환기의 핀.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 친수층은,
   카르본산기, 술폰산기, 하이드록시기, 아미드기 및 에테르 결합으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 친수성의 관능기를 가지는 단량체로 구성되는 중합체,
   상기 단량체를 포함하여 구성되는 공중합체, 또는,
   상기 중합체와 상기 공중합체의 혼합물 중 어느 하나를 도막 형성 성분으로서 함유하는, 열 교환기의 핀.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 열 교환기의 핀을 구비한, 열 교환기(41).
6. 청구항 5에 기재된 열 교환기와,
   상기 열 교환기에 대하여 공기 흐름을 보내는 팬과,
   압축기와,
   상기 압축기의 구동을 정지시킨 상태에서 상기 팬을 구동시키는 서모 오프 운전 제어를 행하는 제어부를 구비한, 공기 조화 장치(1).

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