WO2022085267A1 - 熱交換システム及び熱交換システムを備える応用機器 - Google Patents

熱交換システム及び熱交換システムを備える応用機器 Download PDF

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WO2022085267A1
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heat exchange
fins
exchange system
additive
supply member
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大輝 梅本
智史 大城
知子 谷
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchange system and an applied device equipped with a heat exchange system, and particularly to a technique for improving the heat exchange efficiency of the heat exchange system.
  • a heat exchange system mounted on an air conditioner or the like is provided with, for example, a heat exchanger having a plurality of fins, and heat is exchanged between air and a heat medium circulating inside via the plurality of fins.
  • the heat exchange efficiency of the heat exchanger is lowered due to the influence of the specific heat, thermal conductivity, latent heat, sensible heat, etc. of the moisture.
  • the gap between the fins is closed by the water. As a result, the flow of air in the heat exchanger is obstructed and the heat exchange efficiency is lowered.
  • Patent Document 1 a hydrophilic film containing a hydrophilic resin and a silicone resin is formed on the surface of the fins of the heat exchanger, and the moisture adhering to the fins is quickly discharged and the fins are formed.
  • a method of imparting antifouling property is disclosed.
  • the present disclosure provides an application device including a heat exchange system and a heat exchange system that can obtain excellent heat exchange efficiency for a relatively long period from the initial stage of driving even if water adheres to the fins of the heat exchanger during driving.
  • the purpose is to do.
  • the heat exchange system includes a heat exchanger and a supply member.
  • the heat exchanger has a plurality of fins that come into contact with air containing moisture, and cools the air by exchanging heat between the refrigerant flowing inside and the air through the fins.
  • the supply member supplies the moisture adhering to the fins due to the cooling of the heat exchanger with an additive that reduces the contact angle with respect to the fins.
  • the applied device includes the above-mentioned heat exchange system.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure and the applied equipment according to one aspect of the present disclosure are excellent in heat exchange for a relatively long period from the initial stage of driving even if water adheres to the fins of the heat exchanger during driving. Efficiency can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an indoor unit of the applied device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view showing how the additive is supplied from the supply member of FIG. 1 to the water adhering to the fins.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the internal structure of the supply member of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the applied device according to the second embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram showing a state in which water adheres to the fins of a heat exchanger in a conventional refrigerating apparatus.
  • FIG. 5B is a diagram showing a state in which water adhering to the fins of a heat exchanger in a conventional refrigerating device is melted and a state in which water remains in the fins.
  • FIG. 5C is a diagram showing how frost accumulates on the fins of a heat exchanger in a conventional refrigerating apparatus.
  • FIG. 6A is a diagram showing a state in which water adheres to the fins of the heat exchanger in the application device of the second embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram showing how water slides down from the fins of the heat exchanger in the application device of the second embodiment.
  • FIG. 6C is a diagram showing fins of a defrosted heat exchanger in the application device of the second embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the operation cycle time of each of the applied devices of Example 4 and Comparative Example 4 and the heating capacity in the test results of Test 5.
  • FIG. 6A is a diagram showing a state in which water adheres to the fins of the heat exchanger in the application device of the second embodiment.
  • FIG. 6B is a diagram showing how water slides down from the fins of the heat exchanger in the application device of the second embodiment.
  • FIG. 6C is
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of defrosting times and the defrosting time of each of the applied devices of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 in the test results of Test 6.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of defrosting times and the cooling time of each of the applied devices of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 in the test results of Test 6.
  • FIG. 10 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Example 5 before defrosting.
  • FIG. 11 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Example 5 after defrosting.
  • FIG. 12 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Comparative Example 6 before defrosting.
  • FIG. 13 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Comparative Example 6 after defrosting.
  • FIG. 10 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Example 5 before defrosting.
  • FIG. 11 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Example 5 after defrosting.
  • FIG. 14 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Comparative Example 7 before defrosting.
  • FIG. 15 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Comparative Example 7 after defrosting.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the operating time of each applied device of Example 5 and Comparative Example 6 and the freezing room temperature in the test results of Test 6.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the number of defrosting times of each of the applied devices of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 and the freezing room temperature in the test results of Test 6.
  • the heat exchange system includes a heat exchanger and a supply member.
  • the heat exchanger has a plurality of fins that come into contact with air containing moisture, and cools the air by exchanging heat between the refrigerant flowing inside and the air through the fins.
  • the supply member supplies the moisture adhering to the fins due to the cooling of the heat exchanger with an additive that reduces the contact angle with respect to the fins.
  • the heat exchange system when water adheres to the fins of the heat exchanger when the air is exchanged for heat with the refrigerant and cooled, it is supplied from the supply member.
  • the contact angle of moisture with respect to fins is reduced by the additive.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can thin the water film formed on the surface of the fin.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can easily discharge water from the surface of the fins.
  • the heat exchange efficiency is lowered by the moisture adhering to the fins, and the air flow in the heat exchanger is obstructed by the moisture adhering to the surface of the fins to generate heat. It is prevented that the heat exchange efficiency of the exchange system is lowered. Further, since a thin water film is formed on the surface of the fin, even if impurities in the air adhere to the fin, the impurities are quickly discharged together with the water film, and the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can be used. The fins can be kept clean.
  • the heat exchange system can obtain excellent heat exchange efficiency for a relatively long period of time even when moisture or dirt adheres to the fins of the heat exchanger during driving.
  • the additive may be supplied from the supply member to the water adhering to the fins by free fall.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can automatically and efficiently add additives from the supply member to the fins by utilizing gravity, and the structure of the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can be obtained. Can be simplified.
  • the supply member may be arranged so as to be in contact with the fins.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can easily supply the additive to the moisture adhering to the fins from the supply member.
  • a plurality of fins are arranged so as to extend in the vertical direction and line up in the crossing direction intersecting the vertical direction, and the supply member is elongated in the crossing direction. Yes, it may be arranged so as to be in contact with the end faces of a plurality of fins.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can easily supply the moisture adhering to the plurality of fins by diffusing the additive from the supply member along the surface extending in the vertical direction of each fin.
  • the supply member may be detachably arranged with respect to the heat exchanger.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can improve the maintainability of the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure, and the supply member can be easily replaced as needed. Therefore, the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can maintain stable heat exchange efficiency for a relatively long period of time.
  • the supply member is a state in which a plurality of carriers supporting the additive and the plurality of carriers are dispersed, and the additive is transferred from the carrier to the outside of the supply member. It may include a support that supports it so that it can be released to.
  • the heat exchange system supports the additive by a plurality of dispersed carriers, whereby the additive is widely applied to the water adhering to the fins from each carrier. Can be easily supplied. Further, the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure supports the carriers by supporting the plurality of carriers so that the additive can be discharged from the plurality of carriers to the outside of the supply member by the support. , Additives can be stably supplied from the supply member to the fins.
  • the carrier may be a porous granular material.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can hold abundant additives in the pores of the carrier and allow the additives to be gradually released from the supply member to the fins. Therefore, the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can supply an additive to the moisture adhering to the fins for a relatively long period of time from the initial drive of the heat exchange system according to the present disclosure.
  • the additive may be a surfactant.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can easily reduce the contact angle of the moisture adhering to the fins.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can improve the degree of freedom in designing the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure by using, for example, an existing surfactant as an additive.
  • the additive may be dissolved, dispersed, or diffused with respect to the water adhering to the fins.
  • the heat exchange system according to one aspect of the present disclosure can quickly distribute the additive from the supply member to the moisture adhering to the fins.
  • the applied device according to one aspect of the present disclosure includes any of the above heat exchange systems.
  • the applied device according to one aspect of the present disclosure can obtain excellent heat exchange efficiency for a relatively long period of time even when moisture or dirt adheres to the fins of the heat exchanger during driving.
  • the applied device is an air conditioner provided with an indoor unit, and a heat exchange system may be mounted on the indoor unit.
  • the applied device is an air conditioner provided with an outdoor unit, provided with a defrosting mechanism for removing frost adhering to the heat exchanger, and a heat exchange system is mounted on the outdoor unit. May be good.
  • the applied device may be a freezing device provided with a defrosting mechanism for removing frost adhering to the heat exchanger and refrigerating or freezing the object.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the indoor unit 10 of the application device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view showing how the additive is supplied from the supply member 4 of FIG. 1 to the water adhering to the fin 5.
  • the application device 1 shown in FIG. 1 is, for example, an air conditioner including an indoor unit 10 and an outdoor unit (not shown). This air conditioner functions as a cooling device in this embodiment.
  • the application device 1 includes a heat exchange system 2.
  • the heat exchange system 2 is mounted on the indoor unit 10.
  • the refrigerant circulates between the indoor unit 10 and the outdoor unit.
  • the heat exchange system 2 exchanges heat between the air in the room and the refrigerant.
  • the heat exchange system 2 has a plurality of fins 5 that come into contact with air containing water, and has a heat exchanger (evaporator) 3 in which a refrigerant flows inside, and a contact angle with respect to the fins 5 to the water adhering to the fins 5. It is provided with a plurality of supply members 4 for supplying an additive that reduces the amount of water.
  • the heat exchanger 3 cools the indoor air by exchanging heat between the refrigerant circulating inside and the indoor air via the fins 5.
  • the plurality of fins 5 extend in the vertical direction and are arranged so as to be arranged at intervals in the crossing direction (here, the horizontal direction) intersecting in the vertical direction.
  • the fin 5 contains a metal material (aluminum or the like) having excellent thermal conductivity, but the material of the fin 5 is not limited to this.
  • the plurality of fins 5 are in contact with the distribution pipe 6 through which the refrigerant of the heat exchanger 3 flows.
  • the supply member 4 supplies an additive that reduces the contact angle with respect to the fin 5 to the moisture adhering to the fin 5 when the air in the room is cooled. As a result, as will be described later, the supply member 4 can thin the water film formed on the surface of the fin 5.
  • the supply member 4 is arranged so as to be in contact with the fin 5, and the additive of the supply member 4 is supplied by free fall to the water adhering to the fin 5 from the supply member 4.
  • the supply member 4 slowly releases the additive to the water adhering to the fin 5 so as to continue supplying the additive for a predetermined period (for example, about several years). When the supply member 4 comes into contact with water, the additive is released to the outside while dispersing the additive in water.
  • the supply member 4 has a long shape in the cross-sectional direction and is arranged so as to be in contact with the end faces of the plurality of fins 5.
  • the supply member 4 is formed in a strip shape, and is arranged so that the longitudinal direction is along the arrangement direction of the plurality of fins 5.
  • the supply member 4 is detachably arranged with respect to the heat exchanger 3. That is, the supply member 4 can be replaced with respect to the heat exchanger 3 at a predetermined timing.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment includes a plurality of supply members 4 arranged apart from each other.
  • One supply member 4 is in contact with the end face of each fin 5 while extending in the thickness direction of the plurality of fins 5 of the heat exchanger 3.
  • the heat exchanger 3 has a plurality of blocks 3a to 3c arranged so as to be bent from each other in the circumferential direction of the columnar fan 11 of the indoor unit 10.
  • the plurality of supply members 4 are arranged so as to overlap each of the blocks 3a to 3c.
  • each supply member 4 supplies the additive to the water adhering to the plurality of fins 5 of each block 3a to 3c.
  • at least one supply member 4 is arranged between the filter 7 of the indoor unit 10 and the heat exchanger 3.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the internal structure of the supply member 4 of FIG.
  • the supply member 4 discharges the additive from the carrier 40 to the outside of the supply member 4 in a state where the plurality of carriers 40 carrying the additive and the plurality of carriers 40 are dispersed. It contains a support 41 that supports as much as possible.
  • the carrier 40 of this embodiment is a porous granular material.
  • the outer diameter of this granular material can be appropriately set, and can be set to a value of, for example, several ⁇ m.
  • the pore volume can be set to a value of several mL / g
  • the pore diameter can be set to a value of a dozen nm
  • the specific surface area can be set to a value of several hundred m 2 / g.
  • the particle size, specific surface area, and pore diameter of the granules are set to values suitable for sustained release of the additive required for, for example, the supply member 4.
  • the carrier 40 of the present embodiment contains an inorganic component.
  • the carrier 40 is made of porous glass containing glass such as amorphous silica.
  • the material of the carrier 40 at least one of porous glass, activated carbon, zeolite, and porous concrete can be exemplified.
  • the support 41 of the present embodiment contains a water-insoluble component.
  • This water-insoluble component is, for example, a water-insoluble resin.
  • the water-insoluble resin for example, at least one of polyethylene, polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and acrylic-modified polyethylene (for example, "Aklift” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) can be exemplified.
  • the support 41 is filled in the gaps between the plurality of carriers 40.
  • the plurality of carriers 40 are supported by the support 41 in a state of being in contact with or separated from each other.
  • the additive is supplied from the carrier 40 located on the surface layer of the supply member 4 and elutes into water.
  • the concentration of the additive on the carrier 40 on the surface layer decreases.
  • the additive moves from the carrier 40 located inside the supply member 4 toward the carrier 40 located on the surface layer of the supply member 4, and the concentration of the additive on the carrier 40 on the surface layer increases.
  • the additive of the carrier 40 on the surface layer elutes into water. By repeating this, the additive is supplied from the supply member 4 to the external water.
  • This additive can be appropriately selected as long as it reduces the contact angle with respect to the fin 5 with respect to the moisture adhering to the fin 5.
  • the additive include a surfactant.
  • surfactant refers to a compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group in its molecular structure.
  • examples of the surfactant include fatty acid salts, N-acylsulfosin salts, N-acylglutamates, alkylbenzene sulfonates, malic acid amides, alkane sulfonates, alkyl sulfates, and polys in the case of anionic surfactants.
  • Examples thereof include oxyethylene alkyl ether sulfate, ⁇ -olefin sulfonate, N-acyl-N-methyltaur phosphate, N-sulfo fatty acid ester, and alkyl phosphate.
  • examples thereof include alkyltrimethylammonium salt, alkylbenzalconium chloride, fatty acid amide propyl cation, fatty acid amide butylguanidine, and dialkyldimethylammonium salt.
  • amphoteric surfactant examples include alkyldimethylacetate betaine, fatty acid amide propyl betaine, alkyldimethylhydroxysulfobetaine, amide amino acid salt, alkylamine oxide, and alkylimidazolinium betaine.
  • nonionic surfactants fatty acid glycerin ester, fatty acid sorbitan ester, fatty acid sucrose ester, alkyl polyglucoside, polyoxyethylene propylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, poly.
  • examples thereof include oxyalkylene alkyl ether-based surfactants such as oxyethylene polyoxypropylene glycol.
  • the surfactant is not limited to this, and can be suitably selected according to the intended use and the environment.
  • the supply member 4 includes a support 41 of 20% by weight or more and 50% by weight or less, a carrier 40 of 10% by weight or more and 30% by weight or less (a porous granular material before carrying an additive). Contains a composition formed from the balance. Additives are contained in this balance.
  • the composition ratio of the supply member 4 is not limited to this.
  • the additive when the additive is supplied to the water adhering to a plurality of fins 5, the contact angle is satisfactorily reduced and a wide range of each fin 5 is provided.
  • the additive can be diffused over a large area.
  • the additive include a water-soluble organic solvent as well as a surfactant.
  • the organic solvent include alcohols, ketones, esters, ethers and the like. Of these, for example, lower alcohols are suitable. Examples of the lower alcohol include ethanol, propanol, isopropyl alcohol, butanol and the like.
  • the additive of the present embodiment dissolves, disperses, or diffuses with respect to the water adhering to the fin 5. Thereby, for example, the additive can be quickly distributed from the supply member 4 to the water adhering to the fin 5 even in the direction intersecting the vertical direction.
  • a carrier 40 (a porous granular material before carrying an additive), a support 41, and an additive are heat-kneaded to form a strand.
  • the section is injection-molded to obtain a supply member 4 having a desired shape.
  • the shape of the supply member 4 can be easily set according to, for example, the shape of the heat exchanger 3.
  • the material of the carrier 40 has strength that can withstand the kneading and is in the temperature range at the time of injection molding. Those having heat resistance of are suitable.
  • the material of the support 41 and the additive those having heat resistance in the temperature range at the time of injection molding are suitable.
  • the shape of the supply member 4 is not limited to a long shape, and may be a spherical shape such as an ellipsoid or a rectangular parallelepiped.
  • the columnar supply member 4 is arranged at the top of the heat exchanger 3 so as to be along the longitudinal direction in the arrangement direction of the plurality of fins 5. By doing so, the additive can be efficiently diffused over a wide area of each fin 5.
  • the supply member 4 may contain other components.
  • the component include surfactants, esters, salts, defoamers, viscosity regulators, fragrances, colorants, pH regulators, antioxidants, and inorganic substances such as talc and silica, which are different from the additives. At least one of, but is not limited to, can be exemplified. Further, the number of supply members 4 included in the heat exchange system 2 is not limited.
  • a low-temperature refrigerant supplied from a compressor of the outdoor unit circulates in the heat exchanger 3 of the indoor unit 10.
  • the air in the room comes into contact with the plurality of fins 5 of the heat exchanger 3.
  • the air in the room is cooled by exchanging heat with the refrigerant flowing inside the heat exchanger 3 via the plurality of fins 5.
  • This cooled air is discharged from the indoor unit 10 into the room. Since the air in the room contains water, when the fins 5 cooled by the refrigerant come into contact with the air in the room, the water adheres to the fins 5.
  • the refrigerant used for heat exchange is sent from the indoor unit 10 to the outdoor unit. This refrigerant is heat-exchanged with the outside air by the condenser of the outdoor unit, condensed, compressed by the compressor, and supplied to the indoor unit 10 again.
  • the water adhering to the fins in the conventional heat exchange system aggregates into water droplets, for example.
  • the heat exchange efficiency of the heat exchanger in the conventional heat exchange system is lowered due to the influence of the specific heat, heat conductivity, latent heat, or sensible heat of water.
  • the gaps between the fins are closed by the water droplets, and the air flow in the heat exchanger in the conventional heat exchange system is obstructed to improve the heat exchange efficiency. descend.
  • the heat exchange efficiency is also lowered by the adhesion of impurities in the air to the fins in the conventional heat exchange system and the contamination of the fins.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment includes a heat exchanger 3 and a supply member 4.
  • the heat exchanger 3 has a plurality of fins 5 that come into contact with air containing moisture, and cools the air by exchanging heat between the refrigerant flowing inside and the air via the fins 5.
  • the supply member 4 supplies an additive that reduces the contact angle with respect to the fin 5 to the moisture adhering to the fin 5 due to the cooling of the heat exchanger 3.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment when water adheres to the fins 5 of the heat exchanger 3 when the air is exchanged for heat with the refrigerant and cooled, the addition is supplied from the supply member 4.
  • the contact angle of water with respect to the fin 5 is reduced by the agent.
  • the wettability of the surface of the fin 5 is improved, and the water film formed on the surface of the fin 5 can be thinned.
  • the surface tension of the water is reduced (in other words, the surface energy of the water is reduced), the water can be easily discharged from the surface of the fin 5.
  • the heat exchange efficiency of the heat exchange system 2 may decrease due to the moisture adhering to the fins 5, or the air flow in the heat exchanger 3 may be obstructed by the moisture adhering to the fins 5 and the heat exchange efficiency may decrease. Is prevented. Further, by forming a thin water film on the fin 5, even if impurities in the air adhere to the fin 5, the impurities are quickly discharged together with the water film, and the fin 5 can be maintained in a clean state.
  • the additive is supplied from the supply member 4 to the water adhering to the fin 5 for a predetermined period (for example, about several years).
  • the heat exchange system 2 can supply the additive to the water adhering to the fin 5 by the supply member 4. Therefore, the heat exchange system 2 can save the trouble of supplying the additive.
  • the supply member 4 is replaceable with respect to the heat exchanger 3. Therefore, even if water or dirt adheres to the fins 5 of the heat exchanger 3 during driving, the heat exchange system 2 has a relatively long period (at least several years) from the initial driving of the heat exchange system 2 and is a supply member. If 4 is replaced, excellent heat exchange efficiency can be obtained for a longer period of time).
  • the additive is supplied from the supply member 4 to the water adhering to the fins 5 by free fall.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment can automatically and efficiently add the additive from the supply member 4 to the fins 5 by utilizing gravity, and can simplify the structure of the heat exchange system 2.
  • the supply member 4 is arranged so as to be in contact with the fins 5.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment can easily supply the additive to the moisture adhering to the fins 5 from the supply member 4.
  • the plurality of fins 5 extend in the vertical direction and are arranged so as to be lined up in the crossing direction intersecting the vertical direction, and the supply member 4 is elongated in the crossing direction. Yes, they are arranged so as to come into contact with the end faces of the plurality of fins 5.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment can easily supply the moisture adhering to the plurality of fins 5 by diffusing the additive from the supply member 4 along the surface extending in the vertical direction of each fin 5. ..
  • the supply member 4 is detachably arranged with respect to the heat exchanger 3.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment can improve the maintainability of the heat exchange system 2, and the supply member 4 can be easily replaced as needed. Therefore, the heat exchange system 2 of the present embodiment can maintain stable heat exchange efficiency for a relatively long period of time.
  • the supply member 4 transfers the additive from the carrier 40 in a state where the plurality of carriers 40 carrying the additive and the plurality of carriers 40 are dispersed. It includes a support 41 that supports the supply member 4 so that it can be discharged to the outside.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment by supporting the additive by a plurality of dispersed carriers 40, a wide range of water adhering to the fins 5 from each carrier 40 is dealt with. It is possible to easily supply additives. Further, the heat exchange system 2 of the present embodiment supports the carrier 40 by supporting the plurality of carriers 40 so that the additive can be discharged from each carrier 40 to the outside of the supply member 4 by the support 41. However, the additive can be stably supplied from the supply member 4 to the fins 5.
  • the carrier 40 is a porous granular material.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment holds an abundant additive in the hole of the carrier 40, and the additive is gradually released from the supply member 4 to the fin 5 and adheres to the fin 5.
  • Additives can be supplied to the water for a relatively long period of time from the initial stage of driving the heat exchange system 2.
  • the additive is a surfactant.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment can easily reduce the contact angle of the moisture adhering to the fins 5.
  • the degree of freedom in designing the heat exchange system 2 can be improved.
  • the additive circulated on the surface of the fin 5 is received by the drain pans 8 and 9 provided in the indoor unit 10.
  • the heat exchange system 2 of the present embodiment for example, additives are satisfactorily prevented from adhering to unnecessary parts of the applied device 1.
  • the air conditioner may be a heating device or may also serve as a heating device.
  • the heat exchange system 2 may be mounted on the outdoor unit.
  • the air conditioner is not limited to the configuration including the indoor unit 10 and the outdoor unit, and may be, for example, a spot air conditioner or a car air conditioner.
  • the applied device 1 is not limited to the air conditioner, and may be, for example, a refrigerating device, a freezing device, a drying device, or the like.
  • the application of the heat exchange system 2 may be any application of cooling the air by exchanging heat between the refrigerant flowing inside the heat exchanger 3 and the air via the fins 5 of the heat exchanger 3.
  • the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the application device 101 according to the second embodiment.
  • 5A to 5C are diagrams schematically showing the fins of the heat exchanger before and after defrosting (defrosting) in the conventional refrigerating apparatus and their surroundings.
  • 6A to 6C are diagrams schematically showing the state of the fin 5 of the heat exchanger 3 before and after defrosting in the application device 101 of the second embodiment and its surroundings.
  • the applied device 101 shown in FIG. 4 is a freezing device that refrigerates or freezes an object.
  • the applied device 101 includes a refrigerating chamber 102, a freezing chamber 103, a vegetable compartment 104, a heat exchanger 3, and a defrosting mechanism 105 for removing frost adhering to the heat exchanger 3.
  • the defrosting method of the defrosting mechanism 105 is a heater method.
  • the defrosting method of the defrosting mechanism 105 is not limited to this, and may be any other known method such as a hot gas method, a watering method, and an off-cycle method.
  • the frost is melted by the defrosting operation of the defrosting mechanism 105, and a plurality of water droplets are generated on the fins 5 (FIG. 6A). ).
  • the water content of the water droplets adhering to the fin 5 is modified by the additive supplied by the supply member 4.
  • a plurality of adjacent water droplets are bonded to each other due to their hydrophilicity and slide down on the surface of the fin 5 due to their own weight.
  • frost is removed from the fins 5 (FIG. 6B).
  • most of the water is discharged from the fin 5.
  • the applied device 101 even if the defrosting operation and the recooling operation are repeatedly performed, the accumulation of frost on the surface of the fin 5 is prevented (FIG. 6C). Therefore, in the application device 101, an excellent heat exchange rate can be obtained over a long period of time. Therefore, the application device 1 can improve the power saving property as a whole. Further, by preventing the cumulative accumulation of frost on the surface of the fin 5, the applied equipment 101 can reduce the amount of defrosting to be defrosted in one defrosting operation. As a result, in the application device 101, the defrosting time is shortened.
  • the application device 101 can also suppress a temperature rise of the object in the refrigerator to be refrigerated or frozen. Further, since the application device 101 can reduce the frequency of the defrosting operation, the above-mentioned effect can be further enhanced.
  • the applied device according to this modification is an air conditioner provided with an outdoor unit.
  • This application device is driven as a heating device.
  • Examples of the applied equipment driven as this heating device include a heat pump type water heater, a heat pump type hot water heating device, a hot water heating device using hot water supply, and a heat pump type heating device dedicated to an electric vehicle (EV).
  • EV electric vehicle
  • the applied device according to this modification includes, for example, a defrosting mechanism 105 for removing frost adhering to the heat exchanger 3.
  • the heat exchange system 2 having the heat exchanger 3 of the application device according to the modified example is mounted on the outdoor unit. Even with the application device of this modification having such a configuration, the same effect as that of the application device 101 can be obtained.
  • the frost adhering to the heat exchanger 3 in the outdoor unit may be derived from snow.
  • Test 1 was performed using the application device according to Example 1 of the present disclosure and the application device of Comparative Example 1.
  • the applied device of the first embodiment basically has the same configuration as the applied device 1 which is the air conditioner according to the first embodiment, and is a commercially available dehumidifier (“AR-” manufactured by SUGGEST Co., Ltd. 30HC ”) and a supply member 4.
  • AR- commercially available dehumidifier
  • the heat exchange system 2 and the condenser are arranged in the same housing, and the air that has passed through the heat exchanger 3 (evaporator) is further passed through the condenser and discharged to the outside of the housing. ..
  • the length is horizontal so as to be in contact with the end face of each fin 5 on the upper part of a plurality of fins 5 which are arranged so as to extend in the vertical direction and are arranged in the crossing direction which intersects the vertical direction.
  • Three strip-shaped supply members 4 extending in the direction are arranged apart from each other.
  • a dumbbell-shaped supply member 4 in which the width dimension of both ends is larger than the width dimension of the central portion in the longitudinal direction is used in a plan view.
  • the applied equipment of Comparative Example 1 is the same as that of the applied equipment of Example 1 except that a dummy plate is used instead of the supply member 4.
  • Test 1 the application equipment of Example 1 and the application equipment of Comparative Example 1 were driven under the conditions of room temperature of 27 ° C. and relative humidity (RH) of 45%, and the application of Example 1 was performed up to 100 minutes after the start of driving. The performance difference between the device and the applied device of Comparative Example 1 was confirmed.
  • the temperature T1 of the air near the introduction port for introducing the air into the heat exchanger 3 and the air immediately after passing through the heat exchanger 3 are compared with the application device of the comparative example 1. It was confirmed that the temperature difference from the temperature T2 was large. That is, in the application equipment of Example 1, it was confirmed that the air was appropriately heat-exchanged with the refrigerant by the heat exchanger 3.
  • Test 2 was performed using the application device according to Example 2 of the present disclosure and the application device of Comparative Example 2.
  • the applied device of the second embodiment basically has the same configuration as the applied device 1 which is the air conditioner according to the first embodiment, and is a commercially available spot air conditioner ("JA-" manufactured by Haier Co., Ltd. SPH25J ") and a supply member 4 are provided.
  • spot air conditioner the heat exchange system 2 and the condenser are arranged in the same housing, and the air that has passed through the heat exchanger (evaporator) 3 and the air that has passed through the condenser are separately discharged. be.
  • the applied equipment of Comparative Example 2 is the same as that of the applied equipment of Example 2 except that the supply member 4 is not used.
  • Test 2 the application equipment of Example 2 and the application equipment of Comparative Example 2 were driven, and the performance difference between the application equipment of Example 2 and the application equipment of Comparative Example 2 was confirmed.
  • the power consumption is reduced as the humidity increases in the range of 10 ° C. or higher and 35 ° C. or lower under the condition that the suction wind speed is set to 1 m / S. rice field. Further, in the applied device of Example 2, it was confirmed that the power consumption was reduced as the suction wind speed became lower in the range of the suction wind speed of 4 m / s or less. Further, in the applied device of Example 2, it was confirmed that the dehumidifying amount increases as the environmental absolute humidity increases in the range of 30.0 g / m 3 or less as compared with the applied device of Comparative Example 2. rice field.
  • the relative humidity value of the air outlet is lower in the application device of Example 2 than in the application device of Comparative Example 2, and the air discharged from the outlet is low. It was confirmed that the temperature was also low. From this, it was found that the applied equipment of Example 2 had stable dehumidifying performance and cooling function in this test range.
  • Test 3 was carried out using a mixture of the additive supplied from the supply member 4 and water (Examples 3A and 3B) and water (Comparative Example 3).
  • Example 3A contains the additive at a concentration of 100 ppm
  • Example 3B contains the additive at a concentration of 1000 ppm.
  • a mixture of the additives of Examples 3A and 3B and water and water of Comparative Example 3 were spread on the surface of the drain pan of the air conditioner, respectively, and the amount of residual water on the surface of the drain pan after a certain period of time was confirmed. rice field.
  • Example 3B As a result, it was confirmed that the amount of residual water in all of Examples 3A and 3B was suppressed to about half or less as compared with Comparative Example 3. Further, it was confirmed that the amount of residual water in Example 3B was smaller than that in Example 3A. From this, it was found that when the supply member 4 is used, a thin water film is formed by bringing the additive into contact with water, and the water can be removed from the adhering surface at an early stage. Therefore, when the supply member 4 is applied to the heat exchanger 3, it is considered that it is possible to prevent water from remaining on the fins 5 and to suppress the generation of mold or the like on the surface of the fins 5.
  • Test 4 was performed using the applied device according to Example 8 of the present disclosure.
  • the application device of the eighth embodiment is a large-scale air conditioner, and includes a heat exchange system 2 mounted on an indoor unit of the large-scale air conditioner. From the heat exchanger 3 having the plurality of fins 5 of the heat exchange system 2 of the embodiment 8, a substantially rectangular parallelepiped section (with the plurality of fins 5) having a predetermined size (length 17.5 cm, width 9.5 cm, thickness 9 mm). (Including the distribution pipe 6) was cut out. The initial weight of this section was measured by a scale with the section suspended. Then, using a dropper, a mixed solution in which a predetermined concentration of the additive was mixed with water was supplied to the sections. As an additive, "Emargen LS-106" manufactured by Kao Corporation, which is a nonionic surfactant containing a polyoxyalkylene alkyl ether, was used.
  • Table 1 shows the test results. Table 1 shows the measured values of the water retention amount of the sections measured twice for the mixed solution of each additive concentration, the average water retention amount which is the average value of the two measured values, and when the additive concentration is 0. The water retention ratio B / A of the water retention average value B when the additive concentration with respect to the water retention average value A is each concentration is shown.
  • the water retention amount of the fin 5 can be reduced to about 60% or less even if the additive concentration of the water supplied with the additive (the above mixed solution) is several tens of ppm. rice field.
  • Test 5 was performed using the application device according to Example 4 of the present disclosure and the application device of Comparative Example 4.
  • the application device of the fourth embodiment has the same configuration as the application device driven as a heating device according to the modified example of the second embodiment.
  • the outdoor unit of the application device of the fourth embodiment has a plurality of heat exchangers 3 arranged in the vertical (vertical) direction and the horizontal direction in the installed state.
  • the heat exchanger 3 located outside the outdoor unit is surrounded by a part of the side surface of the heat exchanger 3.
  • a plurality of long supply members 4 are arranged so that their lengths are horizontal.
  • the application device of Comparative Example 4 is the same as the application device of Example 4 except that the supply member 4 is not provided.
  • Example 4 the relationship between the low-temperature heating capacity (kW) conforming to JIS C 9612: 2013 and the operation cycle time was investigated for each of the applied devices of Example 4 and Comparative Example 4.
  • This operation cycle time is a combination of the time required for the temperature to rise to the target temperature (20 ° C.) in the room (heating time) and the time required for defrosting (defrosting time).
  • the outdoor dry-bulb temperature was 2 ° C
  • the outdoor wet-bulb temperature was 1 ° C
  • the indoor dry-bulb temperature was 20 ° C
  • the indoor wet-bulb temperature was 14.5 ° C.
  • each defrosting mechanism of Example 4 and Comparative Example 4 is used when the piping temperature of each heat exchanger of Example 4 and Comparative Example 4 becomes equal to or lower than the reference temperature. It was set to work.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the operation cycle time and the heating capacity of each of the applied devices of Example 4 and Comparative Example 4 in the test result of Test 5.
  • the heating capacity was slightly improved (about 1%) as compared with the application device of Comparative Example 4.
  • the time until frost adheres to the fin 5 of the heat exchanger 3 after the start of the heating operation is shorter than that of Comparative Example 4, and the capacity decrease gradient after the peak of the heating capacity is large. It was a big result.
  • the application equipment of Example 4 had a shorter defrosting time than the application equipment of Comparative Example 4.
  • Test 6 was performed using the application equipment according to Example 5 of the present disclosure and the application equipments of Comparative Examples 6 and 7.
  • the applied device of the fifth embodiment has the same configuration as the applied device 101 which is the refrigerating device according to the second embodiment.
  • a plurality of columnar feeding members 4 whose lengths extend in the horizontal direction are arranged.
  • the application device of Comparative Example 6 is the same as the application device of Example 5 except that the supply member 4 is not provided.
  • the applied equipment of Comparative Example 7 is the same as that of Comparative Example 6 except that a hydrophilic film is arranged on the fins of the heat exchanger of Comparative Example 7.
  • a refrigerator "NR-F606WPX” manufactured by Panasonic Corporation was used as a base configuration for each of the applied devices of Examples 5 and Comparative Examples 6 and 7.
  • the applied devices of Examples 5 and Comparative Examples 6 and 7 were placed in a test room with an air conditioning temperature of 25 ° C. and no humidity control (about 20 RH%).
  • a set of test items containing one paper waste ("Kim Towel” manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd.) and 200 mL of pure water was prepared in a metal tray.
  • frost adheres to the heat exchangers of Examples 5 and Comparative Examples 6 and 7 due to the pure water in the metal tray, so that the applied equipment of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 are charged.
  • Moisture load was applied.
  • the defrosting operation is started every 13 hours, and the defrosting operation is performed when the ambient temperature at a predetermined position of each of the heat exchangers of Examples 5 and Comparative Examples 6 and 7 reaches 10 ° C. during the defrosting operation.
  • the applied devices of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 were set so as to be completed.
  • Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 each have different load levels (“low degree”, “medium degree 1”, “high degree”, and “medium degree 2”). It was driven in the same order for a certain period of time.
  • Table 2 shows the setting contents of each load level. Table 2 shows the types of loads, an opening / closing load indicating the degree of opening / closing of the door, and an internal load indicating the number of test articles to be arranged. Specifically, as shown in Table 2, in the "low degree”, a total of 3 sets of test articles are used, of which 2 sets of test articles are used in the refrigerator compartment (similar to the refrigerator compartment 102). Was placed, and a set of test articles was placed in the vegetable compartment (similar to the vegetable compartment 104).
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of defrosting times and the defrosting time of each of the applied devices of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 in the test results of Test 6.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of defrosting times and the cooling time of each of the applied devices of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 in the test results of Test 6.
  • “medium part 1" indicates “medium part 1”
  • “medium part 2" indicates “medium part 2”.
  • the applied device of the fifth embodiment is after defrosting regardless of whether the load level is "low degree", “medium degree 1", or "medium degree 2". It was found that the recooling time can be maintained at almost the initial value.
  • each of the applied devices of Comparative Examples 6 and 7 has the same degree of defrosting as the number of times of defrosting (elapsed operation time of each of the applied devices of Comparative Examples 6 and 7). The amount of frost accumulated on each heat exchanger increased. Therefore, as compared with the application equipment of Example 5, both the defrosting time and the recooling time after defrosting are increased in each of the application equipments of Comparative Examples 6 and 7.
  • the applied equipment of Example 5 reduced the power consumption during the defrosting time by 38.1% as compared with the applied equipment of Comparative Example 6. It was confirmed that it could be done. Further, in this case, the applied equipment of Example 5 has a power consumption of the entire operation (starting, stable, immediately before defrosting operation, during defrosting operation, and after defrosting) as compared with the applied equipment of Comparative Example 6. It was confirmed that the total power consumption during the recooling period) can be reduced by 12%.
  • FIG. 10 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger 3 of Example 5 before defrosting.
  • FIG. 11 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger 3 of Example 5 after defrosting.
  • FIG. 12 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Comparative Example 6 before defrosting.
  • FIG. 13 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Comparative Example 6 after defrosting.
  • FIG. 14 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Comparative Example 7 before defrosting.
  • FIG. 15 is a diagram showing a photograph of the heat exchanger of Comparative Example 7 after defrosting. 11 and 13 and 15 show the heat exchanges of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7 immediately after the 17th defrosting operation is performed after the start of operation of the applied devices of Example 5 and Comparative Examples 6 and 7, respectively. Shows the state of the vessel.
  • the defrosting operation is performed regardless of whether the load level is "low degree”, “medium degree 1", or “medium degree 2". It was confirmed that almost all the frost adhering to the heat exchanger 3 was defrosted. Further, in the application device of Example 5, no frost bridge formed so as to connect the adjacent fins 5 was confirmed regardless of the load level described above. As shown in FIGS. 12 and 13, in the applied equipment of Comparative Example 6, a considerable amount of water droplet-like frost remains on the fins of Comparative Example 6 even after the defrosting operation, and the frost is accumulated cumulatively. It turned out.
  • the reason why the application device of Example 5 has a high defrosting effect is that the additive supplied by the supply member 4 modifies the water adhering to the fin 5. That is, in the applied device of the fifth embodiment, the water adhering to the fin 5 is modified by coming into contact with the additive, and the water slides down from the fin 5 to promote drainage (drainage).
  • the water content can be easily removed by the action of the hydrophilic film arranged on the surface of the fin of Comparative Example 7, the water content itself is not modified. Therefore, it is considered that the water content does not easily slip off the fins of Comparative Example 7 in the portion of the applied device of Comparative Example 7 where the fins do not have a hydrophilic film.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the operating time of each applied device of Example 5 and Comparative Example 6 and the freezing room temperature in the test result of Test 6.
  • FIG. 16 shows the comparison result between the application device of Example 5 and the application device of Comparative Example 6 when the load level is “high”. As shown in FIG. 16, even if the load level of the applied device of Example 5 is "high”, the temperature inside the refrigerator is more stable than that of the applied device of Comparative Example 6, and the defrosting operation is in progress. It was confirmed that the temperature rise of the freezing chamber (similar to the freezing chamber 103) was 4.4 ° C. at the maximum. On the other hand, under the same conditions, it was confirmed that the temperature rise of the applied device of Comparative Example 6 reached 11.1 ° C. at the maximum.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the number of defrosting times of each of the applied devices of Examples 5 and Comparative Examples 6 and 7 and the freezing room temperature in the test results of Test 6. As shown in FIG. 17, even when the load level is changed between "low degree”, “medium degree 1", “high degree”, and “medium degree 2", the application device of Example 5 is still available. It was confirmed that the temperature change in the freezer during the defrosting operation can be suppressed as compared with the applied devices of Comparative Examples 6 and 7. It is considered that the applied equipment of Example 5 can maintain the temperature in the refrigerator stably and improve the refrigerating quality and the freezing quality.
  • the present disclosure is not limited to each of the above embodiments, and the configuration and method thereof may be changed, added, or deleted without departing from the spirit of the present disclosure.
  • the additive supplied by the supply member 4 may contain a plurality of components as long as it reduces the contact angle with respect to the fin 5.
  • the additive activates, for example, a first component having a function of reducing the contact angle of water with respect to the fin 5 and a function of the first component so as to reduce the contact angle. It may contain a second component to cause.
  • the arrangement method thereof is not limited. Therefore, for example, the supply member 4 and the fin 5 may be arranged apart from each other. In this case, the additive of the supply member 4 may be dropped onto the water adhering to the fin 5, or the additive may be supplied through a member separate from the supply member 4.

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Abstract

本開示の第１実施形態に係る熱交換システム（２）は、熱交換器（３）と、供給部材（４）と、を備える。ここで、熱交換器（３）は、水分を含有する空気と接触する複数のフィン（５）を有し、内部を流通する冷媒と空気との間で、フィン（５）を介して熱交換することで空気の冷却を行う。また、供給部材（４）は、熱交換器（３）の冷却によりフィン（５）に付着した水分に、フィン（５）に対する接触角を減少させる添加剤を供給する。

Description

熱交換システム及び熱交換システムを備える応用機器
　本開示は、熱交換システム及び熱交換システムを備える応用機器に関し、特に熱交換システムの熱交換効率を向上させる技術に関する。
　空調装置等に搭載される熱交換システムは、例えば、複数のフィンを有する熱交換器を備え、複数のフィンを介して、空気と、内部を流通する熱媒体との間で熱交換する。熱交換システムの駆動時において、フィンが熱交換により冷却されると、空気がフィンと接触することで空気中の水分が凝集し、フィンに水分が付着することがある。フィンに水分が付着すると、水分の比熱、熱伝導率、潜熱、又は顕熱等の影響により、熱交換器の熱交換効率が低下する。また、複数のフィンに水分が付着すると、フィン同士の間隙が水分により閉塞される。これにより、熱交換器内の空気の流通が阻害されて熱交換効率が低下する。
　そこで、例えば特許文献１には、熱交換器のフィンの表面に、親水性樹脂と、シリコーン樹脂とを含有する親水性膜を形成し、フィンに付着した水分を速やかに排出すると共に、フィンに防汚性を付与する方法が開示されている。
特開２０１４－２９２４８号公報
　しかしながら、特許文献１の方法では、親水性膜の親水性がシリコーン樹脂の撥油性により低下し易い。また当該方法では、防汚性を十分に得ることが難しく、フィンに汚れが付着し、親水性膜の親水性が低下する。これにより、特許文献１の方法では、熱交換器の熱交換効率が低下する。
　そこで本開示は、駆動中に熱交換器のフィンに水分が付着した場合でも、駆動初期から比較的長期間にわたり優れた熱交換効率が得られる熱交換システム及び熱交換システムを備える応用機器を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る熱交換システムは、熱交換器と、供給部材と、を備える。熱交換器は、水分を含有する空気と接触する複数のフィンを有し、内部を流通する冷媒と空気との間で、フィンを介して熱交換することで空気の冷却を行う。供給部材は、熱交換器の冷却によりフィンに付着した水分に、フィンに対する接触角を減少させる添加剤を供給する。
　また、本開示の一態様に係る応用機器は、上記した熱交換システムを備える。
　本開示の一態様に係る熱交換システム及び本開示の一態様に係る応用機器は、駆動中に熱交換器のフィンに水分が付着した場合でも、駆動初期から比較的長期間にわたり優れた熱交換効率を得ることができる。
図１は、第１実施形態に係る応用機器の室内機の構成を示す斜視図である。 図２は、図１の供給部材からフィンに付着した水分に添加剤が供給される様子を示す拡大模式図である。 図３は、図１の供給部材の内部構造を示す拡大図である。 図４は、第２実施形態に係る応用機器の概略構成を示す模式図である。 図５Ａは、従来の冷凍装置における熱交換器のフィンに水分が付着した様子を示す図である。 図５Ｂは、従来の冷凍装置における熱交換器のフィンに付着した水が溶解する様子と、フィンに水分が残留する様子とを示す図である。 図５Ｃは、従来の冷凍装置における熱交換器のフィンに霜が堆積する様子を示す図である。 図６Ａは、第２実施形態の応用機器における熱交換器のフィンに水分が付着した様子を示す図である。 図６Ｂは、第２実施形態の応用機器における熱交換器のフィンから水が滑落する様子を示す図である。 図６Ｃは、第２実施形態の応用機器における、除霜された熱交換器のフィンを示す図である。 図７は、試験５の試験結果における実施例４及び比較例４の各応用機器の動作サイクル時間と暖房能力との関係を示すグラフである。 図８は、試験６の試験結果における実施例５及び比較例６、７の各応用機器の除霜回数と除霜時間との関係を示すグラフである。 図９は、試験６の試験結果における実施例５及び比較例６、７の各応用機器の除霜回数と冷却時間との関係を示すグラフである。 図１０は、除霜前における実施例５の熱交換器の写真を示す図である。 図１１は、除霜後における実施例５の熱交換器の写真を示す図である。 図１２は、除霜前における比較例６の熱交換器の写真を示す図である。 図１３は、除霜後における比較例６の熱交換器の写真を示す図である。 図１４は、除霜前における比較例７の熱交換器の写真を示す図である。 図１５は、除霜後における比較例７の熱交換器の写真を示す図である。 図１６は、試験６の試験結果における実施例５及び比較例６の各応用機器の運転時間と冷凍室温度との関係を示すグラフである。 図１７は、試験６の試験結果における実施例５及び比較例６、７の各応用機器の除霜回数と冷凍室温度との関係を示すグラフである。
　本開示の一態様に係る熱交換システムは、熱交換器と、供給部材と、を備える。熱交換器は、水分を含有する空気と接触する複数のフィンを有し、内部を流通する冷媒と空気との間で、フィンを介して熱交換することで空気の冷却を行う。供給部材は、熱交換器の冷却によりフィンに付着した水分に、フィンに対する接触角を減少させる添加剤を供給する。
　上記構成によれば、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、空気を冷媒との間で熱交換して冷却する際に熱交換器のフィンに水分が付着すると、供給部材から供給される添加剤より、水分のフィンに対する接触角が減少する。これにより、フィンの表面の濡れ性が向上し、本開示の一態様に係る熱交換システムは、フィンの表面に形成される水膜を薄くできる。また、水分の表面張力が低下するため、本開示の一態様に係る熱交換システムは、フィンの表面から水分を排出し易くできる。その結果、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、フィンに付着した水分により熱交換効率が低下したり、フィンの表面に付着した水分により熱交換器内の空気の流通が阻害されて熱交換システムの熱交換効率が低下したりすることが防止される。また、フィンの表面に薄い水膜が形成されることで、フィンに空気中の不純物が付着した場合でも、不純物が水膜と共に速やかに排出され、本開示の一態様に係る熱交換システムは、フィンを清浄な状態に維持できる。
　また、これらの効果は、フィンに付着した水分に対し、添加剤が供給部材により供給されることで持続する。また本開示の一態様に係る熱交換システムは、フィンに付着した水分に対し、添加剤を供給部材により供給できるため、添加剤を供給する手間を省略できる。従って、本開示の一態様に係る熱交換システムは、駆動中に熱交換器のフィンに水分や汚れが付着した場合でも、比較的長期間にわたり優れた熱交換効率を得ることができる。
　また、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、供給部材から、フィンに付着した水分に、添加剤が自由落下により供給されてもよい。これにより、本開示の一態様に係る熱交換システムは、重力を利用して供給部材からフィンに添加剤を自動的に効率よく添加できると共に、本開示の一態様に係る熱交換システムの構造を簡素化できる。
　また、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、供給部材が、フィンと接触するように配置されていてもよい。これにより、本開示の一態様に係る熱交換システムは、フィンに付着した水分に、供給部材から添加剤を供給し易くできる。
　また、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、複数のフィンが、鉛直方向に延びると共に、鉛直方向に交差する交差方向に並ぶように配置され、供給部材は、交差方向に長尺状であり、複数のフィンの端面と接触するように配置されていてもよい。これにより、本開示の一態様に係る熱交換システムは、複数のフィンに付着した水分に対し、供給部材から添加剤を各フィンの鉛直方向に延びる表面に沿って拡散させて供給し易くできる。
　また、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、供給部材が、熱交換器に対して着脱自在に配置されていてもよい。これにより、本開示の一態様に係る熱交換システムは、本開示の一態様に係る熱交換システムのメンテナンス性を向上でき、必要に応じて供給部材を容易に交換できる。よって、本開示の一態様に係る熱交換システムは、比較的長期間にわたり安定した熱交換効率を維持できる。
　また、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、供給部材は、添加剤を担持する複数の担持体と、複数の担持体を分散させた状態で、添加剤を担持体から供給部材の外部へ放出可能に支持する支持体とを含んでいてもよい。
　上記構成によれば、本開示の一態様に係る熱交換システムは、分散された複数の担持体により添加剤を担持することで、各担持体からフィンに付着した水分に対して広範囲に添加剤を供給し易くできる。また、本開示の一態様に係る熱交換システムは、支持体により、添加剤を複数の担持体から供給部材の外部へ放出可能に複数の担持体を支持することで、担持体を支持しながら、供給部材からフィンに対して添加剤を安定して供給できる。
　また、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、担持体は、多孔質の粒状物であってもよい。これにより、本開示の一態様に係る熱交換システムは、担持体の孔内に豊富な添加剤を保持させて、供給部材からフィンに対して添加剤を徐放させることができる。従って、本開示の一態様に係る熱交換システムは、フィンに付着した水分に添加剤を本開示の一態様に係る熱交換システムの駆動初期から比較的長期間にわたり供給できる。
　また、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、添加剤は、界面活性剤であってもよい。これにより、本開示の一態様に係る熱交換システムは、フィンに付着した水分の接触角を良好に減少させ易くできる。また、本開示の一態様に係る熱交換システムは、添加剤として例えば既存の界面活性剤を利用することで、本開示の一態様に係る熱交換システムの設計自由度を向上できる。
　また、本開示の一態様に係る熱交換システムでは、添加剤は、フィンに付着した水分に対して、溶解、分散、又は拡散してもよい。これにより、本開示の一態様に係る熱交換システムは、フィンに付着した水分に対して、供給部材から添加剤を迅速に行き渡らせることができる。
　本開示の一態様に係る応用機器は、上記したいずれかの熱交換システムを備える。本開示の一態様に係る応用機器は、駆動中に熱交換器のフィンに水分や汚れが付着した場合でも、比較的長期間にわたり優れた熱交換効率を得ることができる。
　また、本開示の一態様に係る応用機器は、室内機を備える空調装置であり、熱交換システムが、室内機に搭載されていてもよい。
　また、本開示の一態様に係る応用機器は、室外機を備える空調装置であり、熱交換器に付着した霜を除去する除霜機構を備え、熱交換システムが、室外機に搭載されていてもよい。
　また、本開示の一態様に係る応用機器は、熱交換器に付着した霜を除去する除霜機構を備え、対象物を冷蔵又は冷凍する冷凍装置であってもよい。
　以下、図面を参照して各実施形態を説明する。
　（第１実施形態）
　［熱交換システム及び応用機器］
　図１は、第１実施形態に係る応用機器１の室内機１０の構成を示す斜視図である。図２は、図１の供給部材４からフィン５に付着した水分に添加剤が供給される様子を示す拡大模式図である。図１に示される応用機器１は、一例として、室内機１０と、不図示の室外機とを備える空調装置である。この空調装置は、本実施形態では冷房装置として機能する。応用機器１は、熱交換システム２を備える。この熱交換システム２は、室内機１０に搭載されている。
　応用機器１では、室内機１０と室外機との間を冷媒が循環する。熱交換システム２は、室内の空気と冷媒との間で熱交換する。熱交換システム２は、水分を含有する空気と接触する複数のフィン５を有し、内部を冷媒が流通する熱交換器（エバポレータ）３と、フィン５に付着した水分に、フィン５に対する接触角を減少させる添加剤を供給する複数の供給部材４とを備える。
　空調装置が冷房装置として駆動される際、熱交換器３は、内部を流通する冷媒と室内の空気との間でフィン５を介して熱交換することで、室内の空気を冷却する。複数のフィン５は、一例として鉛直方向に延びると共に、鉛直方向に交差する交差方向（ここでは水平方向）に間隔をあけて並ぶように配置されている。フィン５は、一例として熱伝導性に優れる金属材料（アルミニウム等）を含有するが、フィン５の材質はこれに限定されない。複数のフィン５は、熱交換器３の冷媒が流通する流通管６と接触している。
　供給部材４は、室内の空気が冷却される際にフィン５に付着した水分に、フィン５に対する接触角を減少させる添加剤を供給する。これにより後述するように、供給部材４は、フィン５の表面に形成される水膜を薄くできる。本実施形態では、供給部材４はフィン５に接触するように配置されており、供給部材４からフィン５に付着した水分に対し、供給部材４の添加剤が自由落下により供給される。供給部材４は、フィン５に付着した水分に、所定期間（例えば数年程度）にわたり添加剤を供給し続けるように添加剤を徐放する。供給部材４は、水分と接触することにより、水中に添加剤を分散させながら添加剤を外部に放出する。
　図１及び２に示すように、一例として、供給部材４は前記交差方向に長尺状であり、複数のフィン５の端面と接触するように配置されている。供給部材４は、短冊状に形成され、複数のフィン５の配列方向に長手方向が沿うようにして配置されている。供給部材４は、熱交換器３に対して着脱自在に配置されている。即ち供給部材４は、所定のタイミングで熱交換器３に対して交換可能である。
　本実施形態の熱交換システム２は、互いに離隔して配置された複数の供給部材４を備える。１つの供給部材４は、熱交換器３の複数のフィン５の厚み方向に延びながら各フィン５の端面と接触している。図１に示すように、熱交換器３は、一例として、室内機１０が有する円柱状のファン１１の周方向に互いに折れ曲がって配置された複数のブロック３ａ～３ｃを有する。複数の供給部材４は、各ブロック３ａ～３ｃと重なるように配置されている。これにより各供給部材４は、各ブロック３ａ～３ｃの複数のフィン５に付着した水分に対して添加剤を供給する。本実施形態では、室内機１０が有するフィルター７と熱交換器３との間に、少なくとも１つの供給部材４が配置されている。
　図３は、図１の供給部材４の内部構造を示す拡大図である。図３に示すように、供給部材４は、添加剤を担持する複数の担持体４０と、複数の担持体４０を分散させた状態で、添加剤を担持体４０から供給部材４の外部へ放出可能に支持する支持体４１とを含有する。
　本実施形態の担持体４０は、多孔質の粒状物である。この粒状物の外径は、適宜設定可能であり、例えば数μｍの値に設定できる。また一例として、この粒状物は、細孔容積を数ｍＬ／ｇの値、細孔径を十数ｎｍの値、比表面積を数百ｍ２／ｇの値にそれぞれ設定できる。粒状物の粒径、比表面積、細孔径は、例えば供給部材４に要求される添加剤の徐放性に適した値に設定される。多孔質の粒状物により担持体４０を構成することで、例えば担持体４０の内部に豊富な添加剤を担持させることができる。本実施形態の担持体４０は、無機成分を含有する。一例として、担持体４０は、アモルファスシリカ等のガラスを含有する多孔質ガラスで構成されている。担持体４０の材質としては、多孔質ガラス、活性炭、ゼオライト、ポーラスコンクリートのうちの少なくともいずれかが例示できる。
　本実施形態の支持体４１は、水不溶性成分を含有する。この水不溶性成分は、一例として水不溶性樹脂である。この水不溶性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及び、アクリル変性ポリエチレン（例えば住友化学（株）製「アクリフト」）のうちの少なくともいずれかが例示できる。
　供給部材４では、複数の担持体４０の間隙に支持体４１が充填されている。これにより、複数の担持体４０は、互いに接触し又は離間した状態で、支持体４１に支持されている。供給部材４が水と接触すると、例えば、供給部材４の表層に位置する担持体４０から添加剤が供給されて水に溶出する。これにより、表層の担持体４０の添加剤の濃度が低下する。その後、供給部材４の内部に位置する担持体４０から供給部材４の表層に位置する担持体４０に向けて添加剤が移動し、表層の担持体４０の添加剤の濃度が上昇する。この表層の担持体４０の添加剤が、水に溶出する。この繰り返しにより、供給部材４から外部の水へ添加剤が供給される。
　この添加剤は、フィン５に付着した水分に対し、フィン５に対する接触角を減少させるものであれば、適宜選択可能である。添加剤としては、例えば界面活性剤が例示できる。ここで言う界面活性剤とは、親水基と疎水基とを分子構造に有する化合物を指す。界面活性剤としては、例えばアニオン系界面活性剤であれば、脂肪酸塩、Ｎ－アシルサルコシン塩、Ｎ－アシルグルタミン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、リンゴ酸アミド、アルカンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、αオレフィンスルホン酸塩、Ｎ－アシル－Ｎ－メチルタウリン酸塩、Ｎ－スルホ脂肪酸エステル、アルキルリン酸等が例示できる。また、カチオン系界面活性剤であれば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、塩化アルキルベンザルコニウム、脂肪酸アミドプロピルカチオン、脂肪酸アミドブチルグアニジン、ジアルキルジメチルアンモニウム塩等が例示できる。また、両性界面活性剤であれば、アルキルジメチル酢酸ベタイン、脂肪酸アミドプロピルベタイン、アルキルジメチルヒドロキシスルホベタイン、アミドアミノ酸塩、アルキルアミンオキシド、アルキルイミダゾリニウムベタイン等が例示できる。また、非イオン性界面活性剤であれば、脂肪酸グリセリンエステル、脂肪酸ソルビタンエステル、脂肪酸ショ糖エステル、アルキルポリグルコシド、ポリオキシエチレンプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等のオキシアルキレンアルキルエーテル系界面活性剤が例示できる。界面活性剤はこれに限定されず、使用対象や環境に応じて好適に選択することができる。
　供給部材４は、一例として、２０重量％以上５０重量％以下の支持体４１と、１０重量％以上３０重量％以下の担持体４０（添加剤を担持する前の多孔質の粒状物）と、残部から形成される組成物とを含有する。添加剤は、この残部が含有している。供給部材４の組成比率は、これに限定されない。
　図２に示すように、添加剤として界面活性剤を用いることで、複数のフィン５に付着した水分に対して添加剤を供給した場合、前記接触角を良好に低減させ、各フィン５の広範囲な面積にわたって添加剤を拡散させることができる。添加剤としては、界面活性剤の他、水溶性の有機溶剤等も例示できる。有機溶剤としてはアルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類等が挙げられる。このうち例えば、低級アルコールが好適である。低級アルコールとしては、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等が例示できる。
　本実施形態の添加剤は、フィン５に付着した水分に対して、溶解、分散、又は拡散する。これにより、例えば鉛直方向と交差する方向においても、フィン５に付着した水分に対して、供給部材４から添加剤を迅速に行き渡らせることができる。
　次に、供給部材４の製造方法を例示する。一例として、まず、担持体４０（添加剤を担持する前の多孔質の粒状物）、支持体４１、及び添加剤を加熱混錬してストランドが形成される。次に、このストランドを所定寸法に切断した後、切片を射出成形することで、所望形状の供給部材４が得られる。供給部材４を射出成形により製造すれば、例えば熱交換器３の形状等に合わせて供給部材４の形状が容易に設定できる。このように、材料を加熱混錬し且つ射出成形して供給部材４を製造する場合、担持体４０の材質としては、混錬に耐えうる強度を有し、且つ、射出成形時の温度域での耐熱性を有するものが好適である。また支持体４１及び添加剤の材質としては、前記射出成形時の温度域での耐熱性を有するものが好適である。
　供給部材４の形状は、長尺状に限定されず、例えば楕円球等の球状や直方体等でもよい。単一又は少量の供給部材４を室内機１０に配置する場合、例えば、円柱状の供給部材４を、複数のフィン５の配列方向に長手方向が沿うように、熱交換器３の頂部に配置することで、各フィン５の広範囲な面積にわたって添加剤を効率よく拡散させることができる。
　供給部材４は、その他の成分を含んでいてもよい。当該成分としては、例えば、前記添加剤とは別の界面活性剤、エステル、塩類、消泡剤、粘度調整剤、香料、着色料、ｐＨ調整剤、酸化防止剤、タルクやシリカ等の無機物のうちの少なくとも１つを例示できるが、これに限定されない。また、熱交換システム２が備える供給部材４の数は限定されない。
　応用機器１が冷房装置として駆動される際、例えば、室外機が有するコンプレッサーより供給される低温の冷媒が、室内機１０の熱交換器３内を流通する。室内の空気は、熱交換器３の複数のフィン５と接触する。これにより室内の空気は、複数のフィン５を介して、熱交換器３の内部を流通する冷媒との間で熱交換されて冷却される。この冷却された空気は、室内機１０から室内に排出される。室内の空気は水分を含有しているため、冷媒により冷却されたフィン５が室内の空気に触れることで、フィン５に水分が付着する。熱交換に用いられた冷媒は、室内機１０から室外機に送られる。この冷媒は、室外機が有するコンデンサにより、外気との間で熱交換されて凝縮された後、コンプレッサーにより圧縮され、再び室内機１０に供給される。
　ここで従来の熱交換システムにおけるフィンに付着した水分は、例えば凝集して水滴となる。従来の熱交換システムにおけるフィンに水滴が付着すると、水の比熱、熱伝導率、潜熱、又は顕熱等の影響により、従来の熱交換システムにおける熱交換器の熱交換効率が低下する。また、従来の熱交換システムにおける複数のフィンに水滴が付着すると、このフィン同士の間隙が水滴により閉塞され、従来の熱交換システムにおける熱交換器内の空気の流通が阻害されて熱交換効率が低下する。また、従来の熱交換システムにおけるフィンに空気中の不純物が付着してこのフィンが汚れることによっても熱交換効率が低下する。
　これに対して本実施形態の熱交換システム２は、熱交換器３と、供給部材４と、を備える。熱交換器３は、水分を含有する空気と接触する複数のフィン５を有し、内部を流通する冷媒と空気との間で、フィン５を介して熱交換することで空気の冷却を行う。供給部材４は、熱交換器３の冷却によりフィン５に付着した水分に、フィン５に対する接触角を減少させる添加剤を供給する。
　この構成により、本実施形態の熱交換システム２では、空気を冷媒との間で熱交換して冷却する際に熱交換器３のフィン５に水分が付着すると、供給部材４から供給される添加剤より、水分のフィン５に対する接触角が減少する。これにより、フィン５の表面の濡れ性が向上し、フィン５の表面に形成される水膜を薄くできる。また、水分の表面張力が低下する（言い換えると水分の表面エネルギーが低下する）ため、フィン５の表面から水分を排出し易くできる。その結果、フィン５に付着した水分により熱交換システム２の熱交換効率が低下したり、フィン５に付着した水分により熱交換器３内の空気の流通が阻害されて熱交換効率が低下したりすることが防止される。また、フィン５に薄い水膜が形成されることで、フィン５に空気中の不純物が付着した場合でも、不純物が水膜と共に速やかに排出され、フィン５を清浄な状態に維持できる。
　また、これらの効果は、フィン５に付着した水分に対し、添加剤が供給部材４により供給されることで持続する。上記のように、供給部材４からフィン５に付着した水分に、所定期間（例えば数年程度）にわたり添加剤が供給される。また熱交換システム２は、フィン５に付着した水分に対し、添加剤を供給部材４により供給できる。このため、熱交換システム２は、添加剤を供給する手間を省略できる。そして、上記のように、供給部材４は、熱交換器３に対して交換可能である。従って、熱交換システム２は、駆動中に熱交換器３のフィン５に水分や汚れが付着した場合でも、熱交換システム２の駆動初期から比較的長期間（少なくとも数年程度であり、供給部材４を交換すれば更に長期間）にわたり優れた熱交換効率を得ることができる。
　また本実施形態の熱交換システム２では、供給部材４から、フィン５に付着した水分に、添加剤が自由落下により供給される。これにより、本実施形態の熱交換システム２は、重力を利用して供給部材４からフィン５に添加剤を自動的に効率よく添加できると共に、熱交換システム２の構造を簡素化できる。
　また本実施形態の熱交換システム２では、供給部材４が、フィン５と接触するように配置されている。これにより、本実施形態の熱交換システム２は、フィン５に付着した水分に、供給部材４から添加剤を供給し易くできる。
　また本実施形態の熱交換システム２では、複数のフィン５が、鉛直方向に延びると共に、鉛直方向に交差する交差方向に並ぶように配置され、供給部材４は、前記交差方向に長尺状であり、複数のフィン５の端面と接触するように配置されている。これにより、本実施形態の熱交換システム２は、複数のフィン５に付着した水分に対し、供給部材４から添加剤を各フィン５の鉛直方向に延びる表面に沿って拡散させて供給し易くできる。
　また本実施形態の熱交換システム２では、供給部材４が、熱交換器３に対して着脱自在に配置されている。これにより、本実施形態の熱交換システム２は、熱交換システム２のメンテナンス性を向上でき、必要に応じて供給部材４を容易に交換できる。よって、本実施形態の熱交換システム２は、比較的長期間にわたり安定した熱交換効率を維持できる。
　また本実施形態の熱交換システム２では、供給部材４は、一例として、添加剤を担持する複数の担持体４０と、複数の担持体４０を分散させた状態で、添加剤を担持体４０から供給部材４の外部へ放出可能に支持する支持体４１とを含んでいる。
　上記構成によれば、本実施形態の熱交換システム２は、分散された複数の担持体４０により添加剤を担持することで、各担持体４０から、フィン５に付着した水分に対して広範囲に添加剤を供給し易くできる。また本実施形態の熱交換システム２は、支持体４１により、添加剤を各担持体４０から供給部材４の外部へ放出可能に複数の担持体４０を支持することで、担持体４０を支持しながら、供給部材４からフィン５に対して添加剤を安定して供給できる。
　また本実施形態の熱交換システム２では、担持体４０は、多孔質の粒状物である。これにより、本実施形態の熱交換システム２は、担持体４０の孔内に豊富な添加剤を保持させて、供給部材４からフィン５に対して添加剤を徐放させ、フィン５に付着した水分に添加剤を熱交換システム２の駆動初期から比較的長期間にわたり供給できる。
　また本実施形態の熱交換システム２では、添加剤は、界面活性剤である。これにより、本実施形態の熱交換システム２は、フィン５に付着した水分の接触角を良好に減少させ易くできる。また、本実施形態の熱交換システム２は、添加剤として例えば既存の界面活性剤を利用することで、熱交換システム２の設計自由度を向上できる。
　また図１に示すように、本実施形態の熱交換システム２では、フィン５の表面を流通した添加剤は、室内機１０が備えるドレンパン８、９に受け止められる。これにより、本実施形態の熱交換システム２では、例えば添加剤が応用機器１の不要な箇所に付着することが良好に防止される。
　なお、熱交換システム２を備える応用機器１が空調装置である場合、空調装置は、暖房装置であってもよいし、暖房装置を兼ねていてもよい。空調装置が暖房装置として駆動される場合、熱交換システム２は、室外機に搭載されていてもよい。また空調装置は、室内機１０及び室外機を備える構成に限定されず、例えば、スポットエアコンやカーエアコンでもよい。また応用機器１は、空調装置に限定されず、例えば冷蔵装置、冷凍装置、乾燥装置等であってもよい。熱交換システム２の用途は、熱交換器３の内部を流通する冷媒と空気とを熱交換器３のフィン５を介して熱交換させて、空気を冷却する用途であればよい。以下、第２実施形態について、第１実施形態との差異を中心に説明する。
　（第２実施形態）
　図４は、第２実施形態に係る応用機器１０１の概略構成を示す模式図である。図５Ａ～図５Ｃは、従来の冷凍装置における除霜（デフロスト）前後の熱交換器のフィンとその周辺の様子を模式的に示す図である。図６Ａ～図６Ｃは、第２実施形態の応用機器１０１における除霜前後の熱交換器３のフィン５とその周辺の様子を模式的に示す図である。図４に示す応用機器１０１は、対象物を冷蔵又は冷凍する冷凍装置である。応用機器１０１は、冷蔵室１０２、冷凍室１０３、野菜室１０４、熱交換器３、及び、熱交換器３に付着した霜を除去する除霜機構１０５を備える。除霜機構１０５の除霜方法は、一例として、ヒータ方式である。除霜機構１０５の除霜方法は、これに限定されず、ホットガス方式、散水方式、オフサイクル方式等、その他の公知の方法のいずれかでもよい。
　図５Ａ～図５Ｃに示すように、従来の冷凍装置における熱交換器のフィンが氷点下まで冷却されて過冷却状態を経過し、過冷却状態が開放されると、従来の冷凍装置のフィンに付着した水分（結露水）が凍結する。これにより、従来の冷凍装置のフィンに霜が付着する（図５Ａ）。この従来の冷凍装置のフィンへの霜の付着が繰り返されると、霜が堆積することになる。霜が堆積することで、熱交換効率が低下する。そのため、この状態で従来の冷凍装置の除霜機構を作動させることで、従来の冷凍装置のフィンに付着した霜が融解して除去される。しかしながら、従来の冷凍装置における除霜機構の通常の除霜運転では、完全に除霜することは難しく、従来の冷凍装置のフィンには若干の水分（霜や水滴）が残留する（図５Ｂ）。従来の冷凍装置のフィンに水分が残留した状態で、除霜運転後に冷凍装置が庫内を設定温度まで再冷却する再冷却運転を行うと、水分が再凍結されて、従来の冷凍装置のフィンの表面に氷として残留する。この残留分をベースに更なる霜の付着が起こるため、従来の冷凍装置では、累積的に霜が堆積する（図５Ｃ）。これにより、従来の冷凍装置における熱交換器の正常な熱交換が妨げられ、従来の冷凍装置の熱交換率が低下する。
　図６Ａ～図６Ｃに示すように、これに対して第２実施形態の応用機器１０１では、除霜機構１０５の除霜運転により、霜が融解してフィン５に複数の水滴が生じる（図６Ａ）。応用機器１０１では、フィン５に付着した水滴の水分は、供給部材４により供給される添加剤により改質される。複数の隣接する水滴は、互いの親水性により結合し、自重によりフィン５の表面を滑落する。これにより、応用機器１０１では、フィン５から霜が除去される（図６Ｂ）。その結果、応用機器１０１では、フィン５からほとんどの水分が排出される。これにより、応用機器１０１では、除霜運転と再冷却運転とを繰り返し行っても、フィン５の表面に累積的に霜が堆積することが防止される（図６Ｃ）。よって、応用機器１０１では、長期間にわたって優れた熱交換率が得られる。このため、応用機器１は全体として省電力性を向上できる。また、フィン５の表面に対する累積的な霜の堆積が防止されることにより、応用機器１０１は、１回の除霜運転で除霜すべき除霜量を低減できる。これにより、応用機器１０１では、除霜時間が短縮される。また、応用機器１０１では、除霜のために必要な熱量が抑制されることで、除霜運転中における庫内温度の上昇も比較的抑制される。このため、応用機器１０１は、冷蔵又は冷凍される庫内の対象物の温度上昇も抑制できる。また、応用機器１０１は、除霜運転の頻度を低減することもできるため、前述の効果を更に高めることができる。
　次に、本実施形態の変形例を説明する。本変形例に係る応用機器は、室外機を備える空調装置である。この応用機器は、暖房装置として駆動される。この暖房装置として駆動される応用機器としては、ヒートポンプ式の給湯器、ヒートポンプ式の温水暖房装置、給湯による温水暖房装置、及び、電気自動車（ＥＶ）専用のヒートポンプ式暖房装置が例示できるが、これに限定されない。この変形例に係る応用機器は、例えば、熱交換器３に付着した霜を除去する除霜機構１０５を備える。変形例に係る応用機器の熱交換器３を有する熱交換システム２は、室外機に搭載されている。このような構成を有する本変形例の応用機器でも、応用機器１０１と同様の効果が得られる。なお、室外機において熱交換器３に付着する霜は、雪に由来するものであってもよい。
　（確認試験）
　［試験１］
　試験１は、本開示の実施例１に係る応用機器と、比較例１の応用機器とを用いて行われた。実施例１の応用機器は、基本的には、第１実施形態に係る空調装置である応用機器１と同様の構成を有するものであり、市販品の除湿機（ＳＵＧＧＥＳＴ（株）製「ＡＲ－３０ＨＣ」）と、供給部材４とを備えるものである。この市販品の除湿機は、熱交換システム２とコンデンサとが同一筐体内に配置され、熱交換器３（エバポレータ）を通過した空気が更にコンデンサを通過して筐体外に排出される構成である。
　この実施例１の応用機器では、鉛直方向に延びると共に鉛直方向に交差する交差方向に並ぶように配置された複数のフィン５の上部に、各フィン５の端面と接触するように、長手が水平方向に延びる短冊状の３つの供給部材４が互いに離隔して配置されている。また実施例１の応用機器では、平面視において、両端部の幅寸法が長手方向中央部の幅寸法よりも大きいダンベル型形状の供給部材４が用いられている。
　また比較例１の応用機器は、供給部材４の代わりにダミーの板体を用いたこと以外は実施例１の応用機器と同様のものである。試験１では、室温２７℃、相対湿度（ＲＨ）４５％の条件下で実施例１の応用機器及び比較例１の応用機器が駆動され、駆動開始後１００分経過前までの実施例１の応用機器と比較例１の応用機器の性能差の確認が行われた。
　その結果、実施例１の応用機器では、比較例１の応用機器に比べて、熱交換器３に空気を導入する導入口付近の空気の温度Ｔ１と、熱交換器３を通過した直後の空気の温度Ｔ２との温度差が大きいことが確認された。すなわち、実施例１の応用機器は、熱交換器３により、空気が冷媒との間で適切に熱交換されることが確認された。
　［試験２］
　試験２は、本開示の実施例２に係る応用機器と、比較例２の応用機器とを用いて行われた。実施例２の応用機器は、基本的には、第１実施形態に係る空調装置である応用機器１と同様の構成を有するものであり、市販品のスポットエアコン（ハイアール（株）製「ＪＡ－ＳＰＨ２５Ｊ」）と、供給部材４とを備えるものである。この市販品のスポットエアコンは、熱交換システム２とコンデンサとが同一筐体内に配置され、熱交換器（エバポレータ）３を通過した空気と、コンデンサを通過した空気とが個別に排出される構成である。実施例２の応用機器では、機器側面に配置されて熱交換器３に空気を導入する導入口に、長手が水平方向に延びる円柱状の４つの供給部材４が互いに離隔して配置されている。また比較例２の応用機器は、供給部材４を用いないこと以外は実施例２の応用機器と同様のものである。試験２では、実施例２の応用機器及び比較例２の応用機器を駆動させ、実施例２の応用機器と比較例２の応用機器の性能差の確認が行われた。
　その結果、実施例２の応用機器では、吸い込み風速を１ｍ／Ｓに設定した条件下で、気温が１０℃以上３５℃以下の範囲において、高湿度になるほど消費電力が低減されることが確認された。また実施例２の応用機器では、吸い込み風速４ｍ／ｓ以下の範囲において、吸い込み風速が低風速になるほど消費電力が低減されることが確認された。また実施例２の応用機器では、環境絶対湿度が３０．０ｇ／ｍ３以下の範囲において、環境絶対湿度が増加するほど、比較例２の応用機器に比べて除湿量が増大することが確認された。また、気温２７度で湿度７０％の環境下において、実施例２の応用機器では、比較例２の応用機器に比べて、空気の吹出口の相対湿度値が低く、吹出口から排出される空気の温度も低いことが確認された。これにより実施例２の応用機器は、本試験範囲において安定した除湿性能及び冷却機能を有することが分かった。
　［試験３］
　試験３は、供給部材４から供給される添加剤と水とを混合したもの（実施例３Ａ、３Ｂ）と、水（比較例３）とを用いて行われた。実施例３Ａは、添加剤を濃度１００ｐｐｍで含有し、実施例３Ｂは、添加剤を濃度１０００ｐｐｍで含有する。実施例３Ａ、３Ｂの添加剤と水とを混合したものと比較例３の水とを、それぞれ空調装置のドレンパンの表面に展開し、一定時間経過後のドレンパン表面の残水量の確認が行われた。
　その結果、実施例３Ａ、３Ｂのいずれも、比較例３に比べて残水量が半分以下程度に抑制されたことが確認された。また実施例３Ｂは、実施例３Ａよりも残水量が少ないことが確認された。これにより、供給部材４を用いた場合、添加剤を水分と接触させることで薄い水膜を形成し、水分をその付着面から早期に除去できることが分かった。よって、供給部材４を熱交換器３に適用した場合、フィン５に水分が残留することを防止でき、フィン５の表面にカビ等が発生することを抑制できると考えられる。
　［試験４］
　次に、試験４は、本開示の実施例８に係る応用機器を用いて行われた。実施例８の応用機器は、大型空調装置であり、この大型空調装置の室内機に搭載された熱交換システム２を備えるものである。この実施例８の熱交換システム２の複数のフィン５を有する熱交換器３から、所定サイズ（縦１７．５ｃｍ、横９．５ｃｍ、厚み９ｍｍ）の略直方体状の切片（複数のフィン５と流通管６とを含む）が切り出された。この切片の初期重量が、切片を吊るした状態で秤により測定された。その後、スポイトを用いて、所定濃度の添加剤を水に混合した混合液が、切片に供給された。添加剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含有する非イオン性界面活性剤である花王（株）製「エマルゲンＬＳ－１０６」が用いられた。
　切片から混合液が垂れ始め、切片に供給した混合液量が飽和した時点から更に３分間放置した後、切片の重量が測定され、その測定重量と前記初期重量との差により、切片の保水量が測定された。表１は、試験結果を示すものである。表１には、各添加剤濃度の混合液について２度ずつ測定した切片の保水量の測定値、前記２つの測定値の平均値である保水量平均値、並びに、添加剤濃度が０のときの保水量平均値Ａに対する添加剤濃度が各濃度のときの保水量平均値Ｂの保水量比率Ｂ／Ａが示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、本試験範囲では、添加剤を供給された水（上記混合液）の添加剤濃度が数十ｐｐｍでも、フィン５の保水量をほぼ６割以下まで減少できることが確認された。
　［試験５］
　試験５は、本開示の実施例４に係る応用機器と、比較例４の応用機器とを用いて行われた。実施例４の応用機器は、第２実施形態の変形例に係る、暖房装置として駆動される応用機器と同様の構成を有するものである。この実施例４の応用機器の室外機は、設置状態において、上下（鉛直）方向と水平方向とに配置された複数の熱交換器３を有する。実施例４の応用機器では、水平方向に配置された複数の熱交換器３のうち、当該室外機の外側に位置する熱交換器３に対し、熱交換器３の側面の一部を囲むように、複数の長尺状の供給部材４が、長手を水平にして配置されている。また、比較例４の応用機器は、供給部材４を備えないこと以外は実施例４の応用機器と同様のものである。
　試験５では、実施例４及び比較例４の各応用機器について、ＪＩＳ　Ｃ　９６１２：２０１３に準拠する低温暖房能力（ｋＷ）と、動作サイクル時間との関係が調べられた。この動作サイクル時間は、室内の目標温度（２０℃）までの温度上昇に要する時間（暖房時間）と除霜に要する時間（除霜時間）との組み合わせである。試験時において、室外の乾球温度は２℃、湿外の湿球温度は１℃、室内の乾球温度は２０℃、室内の湿球温度は１４.５℃であった。実施例４及び比較例４の各応用機器は、実施例４及び比較例４の各熱交換器の配管温度が基準温度以下となった場合に実施例４及び比較例４の各除霜機構が作動するように設定された。
　図７は、試験５の試験結果における実施例４及び比較例４の各応用機器の動作サイクル時間と暖房能力との関係を示すグラフである。図７に示すように、実施例４の応用機器では、比較例４の応用機器に比べて、暖房能力の若干（約１％）の向上がみられた。また実施例４の応用機器では、比較例４に比べて、暖房運転開始後に熱交換器３のフィン５に霜が付着するまでの時間が短く、且つ、暖房能力のピーク後の能力低下勾配が大きい結果となった。しかしながら実施例４の応用機器は、比較例４の応用機器に比べて、除霜時間が短縮化された。これにより、動作サイクル時間全体での運転率は、実施例４の応用機器が比較例４の応用機器よりも高いことが確認された。具体的に本試験では、実施例４の応用機器が、比較例４の応用機器に比べて、当該運転効率が約３％以上向上することが確認された。また実施例４の応用機器は、比較例４の応用機器に比べて、除霜中の暖房運転の停止時間が２５％低減されることが確認された。これにより実施例４の応用機器は、除霜運転中に暖房が停止し寒く感じる時間を低減できることが分かった。
　［試験６］
　試験６は、本開示の実施例５に係る応用機器と、比較例６、７の各応用機器とを用いて行われた。実施例５の応用機器は、第２実施形態に係る冷凍装置である応用機器１０１と同様の構成を有するものである。実施例５の応用機器では、長手が水平方向に延びる円柱状の複数の供給部材４が配置されている。また、比較例６の応用機器は、供給部材４を備えないこと以外は実施例５の応用機器と同様のものである。また、比較例７の応用機器は、比較例７の熱交換器のフィンに親水性膜を配置したこと以外は比較例６と同様のものである。実施例５及び比較例６、７の各応用機器の元となる構成として、パナソニック（株）製冷蔵庫「ＮＲーＦ６０６ＷＰＸ」が用いられた。そして実施例５及び比較例６、７の各応用機器は、空調温度２５℃設定、湿度制御なし（約２０ＲＨ％）の試験室内に載置された。
　金属製のトレー内に、紙製ウエス（日本製紙クレシア（株）製「キムタオル」）１枚と、純水２００ｍＬとを入れた試験用物品が複数セット準備された。この試験用物品を用い、金属トレー内の純水により実施例５及び比較例６、７の各熱交換器に霜が付着するように、実施例５及び比較例６、７の各応用機器に水分負荷が掛けられた。また、１３時間おきに除霜運転が開始され、除霜運転中に実施例５及び比較例６、７の各熱交換器の所定位置の周辺温度が１０℃に達したときに除霜運転を終了するように実施例５及び比較例６、７の各応用機器が設定された。
　また実施例５及び比較例６、７の各応用機器は、異なる負荷レベル（「低程度」、「中程度その１」、「高程度」、及び「中程度その２」）の負荷を、各一定期間、同順に掛けて駆動された。表２は、各負荷レベルの設定内容を示すものである。表２には、負荷の種類として、扉の開閉の程度を示す開閉負荷、並びに、配置する試験物品数を示す内部負荷が示されている。具体的には、表２に示すように、「低程度」では、合計３セットの試験用物品が用いられ、その内、冷蔵室（冷蔵室１０２と同様のもの）に２セットの試験用物品が配置され、野菜室（野菜室１０４と同様のもの）に１セットの試験用物品が配置された。また、「中程度その１」、「高程度」、及び「中程度その２」では、合計５セットの試験用物品が用いられ、その内、冷蔵室に４セットの試験用物品が配置され、野菜室に１セットの試験用物品が配置された。表２に示すように、「中程度その２」は、試験用物品数が「低程度」よりも多い点で「低程度」よりも負荷が大きく、且つ、扉の開閉負荷がない点で「中程度その１」よりも負荷が小さい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図８は、試験６の試験結果における実施例５及び比較例６、７の各応用機器の除霜回数と除霜時間との関係を示すグラフである。図９は、試験６の試験結果における実施例５及び比較例６、７の各応用機器の除霜回数と冷却時間との関係を示すグラフである。図中の「中その１」は「中程度その１」、「中その２」は「中程度その２」を示す。図８に示すように、実施例５の応用機器は、比較例６及び７の各応用機器に比べて、全ての負荷レベルにおいて、除霜時間が短縮されることが確認された。また除霜時間は、実施例５の応用機器、比較例７の応用機器、及び比較例６の応用機器の順に長くなることが確認された。また図９に示すように、実施例５の応用機器は、負荷レベルが「低程度」、「中程度その１」、及び、「中程度その２」のいずれである場合も、除霜後の再冷却時間をほぼ初期値のままで維持できることが分かった。図８及び９に示すように、比較例６及び７の各応用機器は、除霜回数の増加（比較例６及び７の各応用機器の運転時間の経過）に伴い、比較例６及び７の各熱交換器に付着して残留する霜の堆積量が増加した。そのため、実施例５の応用機器に比べて、比較例６及び７の各応用機器では、除霜時間及び除霜後の再冷却時間の両方が増大する結果となった。
　また別の試験によれば、負荷レベルが「低程度」の場合、実施例５の応用機器は、比較例６の応用機器に比べて、除霜時間中の消費電力量を３８．１％低減できることが確認された。またこの場合、実施例５の応用機器は、比較例６の応用機器に比べて、運転全体の消費電力量（起動時、安定時、除霜運転直前、除霜運転中、及び、除霜後の再冷却期間の合計の消費電力量）を１２％低減できることが確認された。
　ここで図１０は、除霜前における実施例５の熱交換器３の写真を示す図である。図１１は、除霜後における実施例５の熱交換器３の写真を示す図である。図１２は、除霜前における比較例６の熱交換器の写真を示す図である。図１３は、除霜後における比較例６の熱交換器の写真を示す図である。図１４は、除霜前における比較例７の熱交換器の写真を示す図である。図１５は、除霜後における比較例７の熱交換器の写真を示す図である。図１１、１３、１５は、それぞれ実施例５及び比較例６、７の各応用機器の運転開始後、１７回目の除霜運転を行う直後の実施例５及び比較例６、７の各熱交換器の様子を示す。
　図１０及び１１に示すように、実施例５の応用機器では、負荷レベルが「低程度」、「中程度その１」、及び、「中程度その２」のいずれの場合でも、除霜運転によって熱交換器３に付着したほぼ全ての霜が除霜されることが確認された。また実施例５の応用機器では、負荷レベルが上記いずれの場合でも、隣接するフィン５同士を接続するように形成される霜のブリッジは確認されなかった。図１２及び１３に示すように、これに対して比較例６の応用機器では、除霜運転後も比較例６のフィンに相当量の水滴状の霜が残留し、霜が累積的に堆積することが分かった。また比較例６の応用機器では、比較例６の熱交換器の下側に前記ブリッジが形成されることが確認された。また図１４及び１５に示すように、比較例７の応用機器では、除霜運転により、ある程度の量の霜が除霜されることが確認された。しかしながら、比較例７の応用機器では、親水性膜が配置されていない比較例７の熱交換器のフィンの端部や端面、及び、比較例７の流通管の表面に、水滴状の霜の塊が局所的に残留することが確認された。
　このように実施例５の応用機器の除霜効果が高い理由としては、供給部材４により供給される添加剤により、フィン５に付着した水分が改質されることが考えられる。即ち実施例５の応用機器では、フィン５に付着した水分が添加剤と接触することで改質され、水分がフィン５から滑落して排水（液切れ）が促進される。これに対して比較例７の応用機器では、比較例７のフィンの表面に配置された親水性膜の作用により水分が多少除去し易くなるものの、水分自体は改質されていない。従って、比較例７の応用機器におけるフィンの親水性膜がない部分では、水分は比較例７のフィンから滑落しにくいものと考えられる。また比較例６の応用機器では、水分が添加剤により改質されず、比較例６のフィンの表面には親水性膜も配置されていないため、除霜前後にわたって、比較例６のフィンの表面に水分が比較的付着し易い状態になっていたものと考えられる。
　図１６は、試験６の試験結果における実施例５及び比較例６の各応用機器の運転時間と冷凍室温度との関係を示すグラフである。図１６は、負荷レベルが「高程度」における実施例５の応用機器と比較例６の応用機器との比較結果を示している。図１６に示すように、実施例５の応用機器は、負荷レベルが「高程度」であっても、比較例６の応用機器に比べて、庫内温度が安定しており、除霜運転中の冷凍室（冷凍室１０３と同様のもの）の温度上昇が最大でも４．４℃であったことが確認された。これに対し、同様の条件下では、比較例６の応用機器の温度上昇が、最大で１１．１℃に達したことが確認された。
　図１７は、試験６の試験結果における実施例５及び比較例６、７の各応用機器の除霜回数と冷凍室温度との関係を示すグラフである。図１７に示すように、負荷レベルを「低程度」、「中程度その１」、「高程度」、及び「中程度その２」の間で変化させた場合でも、実施例５の応用機器は、比較例６及び７の各応用機器に比べて、除霜運転中の冷凍庫内の温度変化を抑制できることが確認された。実施例５の応用機器は、冷蔵庫内の温度を安定に保ち、冷蔵品質及び冷凍品質を向上できると考えられる。
　本開示は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成及び方法を変更、追加、又は削除できる。供給部材４により供給される添加剤は、フィン５に対する接触角を減少させるものであればよく、複数成分を含有していてもよい。添加剤が複数成分を含有する場合、添加剤は、例えば、水分のフィン５に対する接触角を減少させる機能を有する第１成分と、前記接触角を減少させるように第１成分の機能を活性化させる第２成分とを含んでいてもよい。
　また供給部材４は、フィン５に付着した水分に、フィン５に対する接触角を減少させる添加剤を供給するものであれば、その配置方法は限定されない。このため、例えば供給部材４とフィン５とは離隔して配置されていてもよい。この場合、フィン５に付着した水分に対し、供給部材４の添加剤が滴下されてもよいし、供給部材４とは別個の部材を通じて添加剤が供給されてもよい。
　１　　応用機器
　２　　熱交換システム
　３　　熱交換器
　３ａ　　ブロック
　３ｂ　　ブロック
　３ｃ　　ブロック
　４　　供給部材
　５　　フィン
　６　　流通管
　７　　フィルター
　８　　ドレンパン
　９　　ドレンパン
　１０　　室内機
　１１　　ファン
　４０　　担持体
　４１　　支持体
　１０１　　応用機器
　１０２　　冷蔵室
　１０３　　冷凍室
　１０４　　野菜室
　１０５　　除霜機構

Claims (13)

  1. 　水分を含有する空気と接触する複数のフィンを有し、内部を流通する冷媒と前記空気との間で、前記フィンを介して熱交換することで前記空気の冷却を行う熱交換器と、
    　前記熱交換器の前記冷却により前記フィンに付着した水分に、前記フィンに対する接触角を減少させる添加剤を供給する供給部材と、を備える、
    熱交換システム。
  2. 　前記供給部材から、前記フィンに付着した水分に、前記添加剤が自由落下により供給される、
    請求項１に記載の熱交換システム。
  3. 　前記供給部材が、前記フィンと接触するように配置されている、
    請求項１又は２に記載の熱交換システム。
  4. 　前記複数のフィンが、鉛直方向に延びると共に、前記鉛直方向に交差する交差方向に並ぶように配置され、
    　前記供給部材は、前記交差方向に長尺状であり、前記複数のフィンの端面と接触するように配置されている、
    請求項３に記載の熱交換システム。
  5. 　前記供給部材が、前記熱交換器に対して着脱自在に配置されている、
    請求項１～４のいずれか１項に記載の熱交換システム。
  6. 　前記供給部材は、前記添加剤を担持する複数の担持体と、前記複数の担持体を分散させた状態で、前記添加剤を前記複数の担持体から前記供給部材の外部へ放出可能に支持する支持体とを含有する、
    請求項１～５のいずれか１項に記載の熱交換システム。
  7. 　前記複数の担持体は、多孔質の粒状物である、
    請求項６に記載の熱交換システム。
  8. 　前記添加剤は、界面活性剤である、
    請求項１～７のいずれか１項に記載の熱交換システム。
  9. 　前記添加剤は、前記フィンに付着した水分に対して、溶解、分散、又は拡散する、
    請求項１～８のいずれか１項に記載する熱交換システム。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載の熱交換システムを備える、
    応用機器。
  11. 　室内機を備える空調装置であり、
    　前記熱交換システムが、前記室内機に搭載されている、
    請求項１０に記載の応用機器。
  12. 　室外機を備える空調装置であり、
    　前記熱交換器に付着した霜を除去する除霜機構を備え、
    　前記熱交換システムが、前記室外機に搭載されている、
    請求項１０又は１１に記載の応用機器。
  13. 　前記熱交換器に付着した霜を除去する除霜機構を備え、対象物を冷蔵又は冷凍する冷凍装置である、
    請求項１０に記載の応用機器。
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