WO2023199597A1 - 熱交換システム及びこれを備える応用機器 - Google Patents

熱交換システム及びこれを備える応用機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2023199597A1
WO2023199597A1 PCT/JP2023/005751 JP2023005751W WO2023199597A1 WO 2023199597 A1 WO2023199597 A1 WO 2023199597A1 JP 2023005751 W JP2023005751 W JP 2023005751W WO 2023199597 A1 WO2023199597 A1 WO 2023199597A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat exchanger
additive
heat exchange
heat
exchange system
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/005751
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大輝 梅本
智史 大城
知子 谷
孝仁 中島
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2023199597A1 publication Critical patent/WO2023199597A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/14—Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units
    • F24F1/18—Heat exchangers specially adapted for separate outdoor units characterised by their shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F17/00—Removing ice or water from heat-exchange apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchange system and applied equipment equipped with the same, and particularly relates to a technique for preventing corrosion of a heat exchange system and obtaining excellent heat exchange efficiency.
  • the heat exchange system includes, for example, a heat exchanger that exchanges heat between air and a heat medium.
  • a heat exchanger that exchanges heat between air and a heat medium.
  • moisture in the air adheres to the surface of the heat exchanger.
  • Moisture may cool into frost or ice.
  • these substances will also be simply referred to as "moisture”.
  • the heat exchange efficiency of the heat exchange system decreases due to the effects of the specific heat, thermal conductivity, latent heat, sensible heat, etc. of the moisture. Furthermore, when moisture adheres to the plurality of fins included in the heat exchanger, the gaps between the fins are blocked by the moisture. This obstructs the flow of air between the fins and reduces the heat exchange efficiency of the heat exchange system.
  • Patent Document 1 discloses that by forming a resin film on the surface of the heat exchange mechanism, deterioration of the heat exchange mechanism due to contact with condensed water in which corrosive gases in the atmosphere are dissolved is suppressed.
  • Patent Document 2 discloses a corrosion inhibiting method in which a corrosion inhibitor is added to a water system such as cooling water that comes into contact with a copper-based member.
  • Patent Document 1 it is necessary to select the components of the resin film depending on the type of corrosive gas. Furthermore, the resin film may deteriorate over time, resulting in a decrease in heat exchange efficiency. Further, in the technique disclosed in Patent Document 2, it is necessary to select an appropriate corrosion inhibitor in advance depending on the object to be protected against corrosion.
  • the present disclosure prevents corrosion of the heat exchanger and promotes drainage from the heat exchanger with a relatively small workload.
  • the purpose is to obtain excellent heat exchange efficiency for a long period of time.
  • a heat exchange system includes a heat exchanger that cools the air by exchanging heat between air and a heat medium flowing therethrough; a supply member carrying an additive that reduces the contact angle of moisture with the surface;
  • the additive includes a nonionic surfactant, the additive is supplied from the supply member to the surface, and the moisture attached to the surface is mixed with the additive supplied to the surface.
  • concentration of the nonionic surfactant in the liquid is equal to or higher than the critical micelle concentration at 25°C.
  • the additive supplied from the supply member reduces the contact angle of moisture attached to the surface of the heat exchanger with the surface, thereby making the surface of the heat exchanger hydrophilic. Since the concentration of the nonionic surfactant in the mixed liquid is higher than the critical micelle concentration at 25°C, the surface tension of the mixed liquid on the surface of the heat exchanger decreases, causing the surface of the heat exchanger to become highly Becomes hydrophilic. Therefore, the wettability of the surface of the heat exchanger can be improved and the surface area of the water film can be increased. Therefore, the drying speed can be increased and moisture can be quickly discharged from the surface of the heat exchanger. As a result, corrosion of the heat exchange system and reduction in heat exchange efficiency due to moisture adhering to the surface of the heat exchanger can be prevented.
  • the surface tension of the mixed liquid on the surface of the heat exchanger is reduced, and the surface of the heat exchanger is made highly hydrophilic, which improves the ability of the heat exchanger surface to drain liquid, resulting in drying from the initial stage of drying.
  • the amount of water required can be reduced. Therefore, it is possible to prevent corrosion of the surface of the heat exchanger from proceeding due to, for example, oxygen diffusion in the water film due to moisture adhering to the surface of the heat exchanger for a long time.
  • the concentration of the nonionic surfactant in the mixed liquid may be in a range of 100 ppm or more. This makes it easy to set the concentration of the nonionic surfactant to a value equal to or higher than the critical micelle concentration.
  • the heat exchanger further includes a plurality of fins and a flow pipe that contacts the plurality of fins and allows the heat medium to flow, and at a surface position of the heat exchanger to which the additive is supplied, One or more of the lower ends of at least one of the plurality of fins and a gap between the fin collar portion, which is a contact portion of the fin with the flow pipe, and the flow pipe may be included.
  • the heat exchanger further includes a fixing member for fixing the supply member to the heat exchanger, and a drain pan for catching moisture falling from the surface, and the heat exchanger is provided at a surface position of the heat exchanger to which the additive is supplied.
  • the heat exchanger may include one or more of a contact position where the exchanger contacts the fixing member and a facing position where the heat exchanger faces the drain pan. Thereby, for example, corrosion at a relatively easily corroded portion of the surface of the heat exchanger can be effectively prevented.
  • the supply member includes a plurality of carriers that support the additive, and a support that supports the additive so that it can be released from the carrier to the outside of the supply member in a state where the plurality of carriers are dispersed. It may also include.
  • the carrier may be a porous granular material. This allows a rich amount of additive to be retained within the pores of the carrier, allowing the additive to be slowly released from the supply member to the surface of the heat exchanger, and allowing the additive to heat the water adhering to the surface of the heat exchanger. It can be supplied for a long period of time from the initial stage of operation of the exchange system.
  • the additive may be dissolved, dispersed, or diffused into the moisture attached to the surface. Thereby, the additive can be quickly distributed from the supply member to the moisture adhering to the surface of the heat exchanger.
  • An applied device includes any of the heat exchange systems described above.
  • This applied equipment may be a refrigeration device that refrigerates or freezes the object.
  • the applied equipment may be an air conditioner including an outdoor unit, and the heat exchanger and the supply member may be arranged in the outdoor unit.
  • FIG. 1 is a front view of an applied device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing how the additive is supplied from the supply member of FIG. 1 to the moisture adhering to the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the internal structure of the supply member of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the surface of a heat exchanger and its surroundings before and after conventional moisture removal.
  • FIG. 4(a) is a diagram showing how moisture adheres to the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 4(b) is a diagram showing how a thick water film is formed by moisture adhering to the surface of the heat exchanger, and how moisture remains on the fins.
  • FIG. 4(c) is a diagram showing how frost has accumulated on the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the surface of the heat exchanger and its surroundings before and after water removal in the first embodiment.
  • FIG. 5(a) is a diagram showing how moisture has adhered to the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 5(b) is a diagram showing how a thin water film is formed on the surface of the heat exchanger and water falls off (slides down).
  • FIG. 5(c) is a diagram showing the surface of the heat exchanger where water has been drained.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the application device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the application device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the surfactant concentration (ppm) and the contact angle (°) of water (mixture) in Test 1.
  • FIG. 8 is a photograph showing the appearance of the sample of Example 1 when the corrosion solution for Example was sprayed in Test 2.
  • FIG. 9 is a photograph showing the appearance of the sample of Comparative Example 1 when the corrosive solution for Comparative Example was sprayed in Test 2.
  • FIG. 10 is a photograph showing the state of corrosion of the sample of Example 1 in which the maximum corrosion depth was 93 ⁇ m in Test 2.
  • FIG. 11 is a photograph showing the state of corrosion of the sample of Comparative Example 1 in which the maximum corrosion depth was 373 ⁇ m in Test 2.
  • FIG. 1 is a front view of an applied device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing how the additive is supplied from the supply member 6 of FIG. 1 to the moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3.
  • the applied device 1 shown in FIG. 1 is, for example, a freezing device that refrigerates or freezes an object.
  • the applied equipment 1 includes a heat exchange system 2 and a housing 7. Inside the housing 7, a plurality of internal spaces S1 to S4 are provided.
  • the internal spaces S1 to S4 include, for example, a refrigerator compartment, a freezer compartment, and a vegetable compartment.
  • the heat exchange system 2 includes a heat exchanger (evaporator) 3, a defrosting mechanism 4, and a control unit 5.
  • the heat exchange system 2 also includes a compressor 11, a condenser 12, and a fan 14.
  • the heat exchange system 2 exchanges heat between the air in the interior spaces S1 to S4 and a heat medium to generate cold air.
  • the heat exchanger 3 comes into contact with air containing moisture in the interior spaces S1 to S4, and cools the air by exchanging heat with the heat medium flowing inside.
  • the heat exchanger 3 includes a plurality of fins 31 and a flow pipe 30 that contacts the plurality of fins 31 and allows a heat medium to flow therethrough.
  • the plurality of fins 31 cause the heat medium in the flow pipe 30 to exchange heat with the air.
  • the plurality of fins 31 extend in the vertical direction and are arranged at intervals in a cross direction (horizontal direction here) that intersects the vertical direction.
  • the fins 31 include, for example, a metal material (such as aluminum) with excellent thermal conductivity, but the material of the fins 31 is not limited thereto.
  • a plurality of fins 31 are fixed to the flow pipe 30 by a fixing method such as brazing or tube expansion.
  • the flow pipe 30 allows the heat medium to flow.
  • the plurality of fins 31 are thermally coupled to the flow pipe 30.
  • adjacent fins 31 have parallel surfaces.
  • the fin 31 has a fin collar portion 31c that is a contact portion of the fin 31 with the flow pipe 30.
  • the fin collar portion 31c improves the adhesion between the flow pipe 30 and the fins 31.
  • a part of the fin 31 is bent along the outer peripheral surface of the flow pipe 30. Thereby, the fin collar portion 31c comes into surface contact with the outer peripheral surface of the flow pipe 30.
  • the heat exchange system 2 also includes a fixing member 16 that fixes the supply member 6 to the heat exchanger 3 and a drain pan 17 that catches moisture falling from the surface of the heat exchanger 3.
  • the fixing member 16 includes, for example, a fastening member. Thereby, the supply member 6 is detachably fixed to the heat exchanger 3.
  • the fixing member 16 is not limited thereto, and may include an adhesive member, for example.
  • Drain pan 17 is arranged below heat exchanger 3. For example, the drain pan 17 is disposed to cover the lower part of all the fins 31 in order to appropriately catch moisture falling from each fin 31, but the drain pan 17 is not limited thereto.
  • the compressor 11 compresses the liquid heat medium that has passed through the heat exchanger 3.
  • the condenser 12 cools and liquefies the gaseous heat medium sent from the compressor 11, and distributes it to the heat exchanger 3.
  • the fan 14 circulates the air in the internal spaces S1 to S4 and the air around the heat exchanger 3.
  • the defrosting mechanism 4 defrosts the heat exchanger 3 by melting the frost attached to the surface thereof.
  • the defrosting target of the defrosting mechanism 4 includes frost and ice that adheres to the surface of the heat exchanger 3 as the heat exchange system 2 is driven, as well as applied equipment in the usage environment of the applied equipment 1 in a cold region, for example. This also includes frost and ice and snow that have entered the interior from the outside. Below, these are simply referred to as frost.
  • the defrosting mechanism 4 is of a heater type, for example, and includes a defrosting heater 13. During the defrosting operation of the applied equipment 1, the air around the heat exchanger 3 is heated by the defrosting heater 13, becomes warm air, and convects. This warm air comes into contact with the surface of the heat exchanger 3 to defrost it. Defrosting is also performed by radiation from the defrosting heater 13 or the like. When performing defrosting, the defrosting mechanism 4 of this embodiment adjusts the temperature of the surface of the heat exchanger 3 to a temperature equal to or higher than the melting point of moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3.
  • the type of defrosting mechanism 4 is not limited to the heater type, and may be any other known type such as a hot gas type, a water spray type, an off-cycle type, etc.
  • the heat exchange system 2 also includes a defrosting temperature detection section 15.
  • the defrosting temperature detection unit 15 detects whether the pipe temperature of the heat exchange system 2 (for example, the temperature of the flow pipe 30) has reached a predetermined temperature for terminating the defrosting operation of the defrosting mechanism 4.
  • the defrosting temperature detection section 15 includes, as an example, a known temperature sensor.
  • the control unit 5 individually controls the compressor 11, the defrosting heater 13, the fan 14, and the valve that adjusts the flow rate of the flow pipe 30.
  • the control unit 5 has a timer function, and uses this timer function to automatically drive the defrosting mechanism 4 every time the cooling operation time of the applied equipment 1 reaches a certain time (for example, 13 hours).
  • a detection signal from the defrosting temperature detection section 15 is input to the control section 5 .
  • the control unit 5 automatically stops driving the defrosting mechanism 4 based on the detection signal from the defrosting temperature detecting unit 15.
  • the control unit 5 of this embodiment is realized by a computer including a processor including a CPU, etc., and a recording medium including ROM, RAM, etc.
  • the recording medium includes a plurality of heat exchanger control programs for the CPU to control the valves, compressor 11, fan 14, etc., and a defrost control program for controlling the defrost mechanism 4 during defrosting operation. control program is stored.
  • the control unit 5 may control the pump.
  • the heat exchange system 2 includes at least one supply member 6.
  • the supply member 6 holds an additive that reduces the contact angle of moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3 with the surface.
  • the additive can thin the water film formed on the surface of the heat exchanger 3 by making it easier to spread.
  • the supply member 6 releases the additive to the outside while dispersing the additive in the water, for example, by coming into contact with moisture contained in the atmosphere. Thereby, the additive is supplied from the supply member 6 to the surface of the heat exchanger 3. At the time of this supply, the additive is supplied, for example, to the moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3 by free falling. This additive may be supplied at any timing. In the heat exchange system 2, the additive is gradually released so that the additive is supplied to the moisture attached to the surface of the heat exchanger 3 over a predetermined period (for example, about several years).
  • the supply member 6 is elongated, for example, and is arranged so as to be in contact with the surface of the heat exchanger 3 (for example, the end surface of each fin 31).
  • the supply member 6 of this embodiment is formed into a strip shape, and is arranged so that its longitudinal direction runs along the arrangement direction of the plurality of fins 31.
  • the supply member 6 is removably fixed to the heat exchange system 2 by the fixing member 16, so that it can be replaced at a predetermined timing.
  • the heat exchange system 2 of this embodiment includes a plurality of supply members 6 that are spaced apart from each other. One supply member 6 extends in the thickness direction of the plurality of fins 31 of the heat exchanger 3 and is in contact with the end surface of each fin 31.
  • the applied equipment 1 is a refrigeration device
  • the applied equipment 1 heat exchange system 2
  • the surface of the heat exchanger 3 is cooled to a sub-zero temperature by heat exchange with the heat medium.
  • the atmosphere of the supply member 6 is warmed by driving the defrosting mechanism 4 during the defrosting operation.
  • the additive in the supply member 6 comes into contact with the moisture. Thereby, in the heat exchange system 2, the additive can be supplied from the supply member 6 to the surface of the heat exchanger 3.
  • the supply member 6 may freeze while containing moisture in the air.
  • the atmosphere of the supply member 6 becomes hot and humid, and the water ice contained in the supply member 6 melts. Therefore, even if the supply member 6 freezes when the applied equipment 1 is driven, the additive can be supplied from the supply member 6 to the surface of the heat exchanger 3.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the internal structure of the supply member 6 of FIG.
  • the supply member 6 includes a plurality of carriers 60 carrying additives, and releases the additive from the carriers 60 to the outside of the supply member 6 in a state where the plurality of carriers 60 are dispersed. It also includes a support 61 that can be supported.
  • the carrier 60 of this embodiment is a porous granular material.
  • the outer diameter of this granule can be set as appropriate, and can be set to a value of several ⁇ m, for example. Further, as an example, this granular material can have a pore volume of several mL/g, a pore diameter of several tens of nanometers, and a specific surface area of several hundred m 2 /g.
  • the particle size, specific surface area, and pore diameter of the granular material are set to values suitable for, for example, the sustained release property of the additive required of the supply member 6.
  • by forming the carrier 60 with porous granules it is possible to carry a rich amount of additives inside the carrier 60.
  • the carrier 60 of this embodiment contains an inorganic component.
  • the carrier 60 is made of porous glass containing glass such as amorphous silica.
  • the material for the carrier 60 include at least one of porous glass, activated carbon, zeolite, and porous concrete.
  • the support 61 of this embodiment contains a water-insoluble component.
  • this water-insoluble component is a water-insoluble resin.
  • the water-insoluble resin include at least one of polyethylene, polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and acrylic modified polyethylene (for example, "Acrift” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).
  • the gaps between the plurality of carriers 60 are filled with supports 61.
  • the plurality of carriers 60 are supported by the supporter 61 in a state where they are in contact with each other or separated from each other.
  • the additive is supplied from the carrier 60 located on the surface layer of the supply member 6 and is eluted into the moisture.
  • the concentration of the additive in the surface carrier 60 is reduced.
  • the additive moves from the carrier 60 located inside the supply member 6 to the carrier 60 located on the surface layer of the supply member 6, and the concentration of the additive in the carrier 60 in the surface layer increases.
  • the additive in the surface layer of the carrier 60 is eluted into water again.
  • the additive is supplied from the supply member 6 to the external moisture.
  • the additive one that can reduce the contact angle with respect to the surface of the heat exchanger 3 with respect to moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3 can be appropriately selected.
  • the additive includes a surfactant.
  • the surfactant mentioned here is a nonionic surfactant. This surfactant has a hydrophilic group and a hydrophobic group in its molecular structure.
  • Nonionic surfactants include fatty acid glycerin ester, fatty acid sorbitan ester, fatty acid sucrose ester, alkyl polyglucoside, polyoxyethylene propylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene polyoxy Examples include oxyalkylene alkyl ether surfactants such as propylene glycol.
  • the surfactant is not limited to these, and can be suitably selected depending on the intended use, environment, etc.
  • the supply member 6 contains, for example, a composition formed from a support 61 of 20% by weight or more and 50% by weight or less, a carrier 60 of 10% by weight or more and 30% by weight or less, and the remainder. The remainder contains additives.
  • the composition ratio of the supply member 6 is not limited to this.
  • the contact angle is favorably reduced, and the additive is applied over a wide area of the surface of each heat exchanger 3. It can be diffused. This effect is further improved when the additive contains a nonionic surfactant.
  • the additive may also include a water-soluble organic solvent.
  • the organic solvent include alcohols, ketones, esters, and ethers. Among these, for example, lower alcohols are preferred. Examples of lower alcohols include ethanol, propanol, isopropyl alcohol, and butanol.
  • the additive of this embodiment dissolves, disperses, or diffuses into the moisture attached to the surface of the heat exchanger 3. Thereby, the additive can be quickly distributed from the supply member 6 to the moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3 even in a direction intersecting the vertical direction, for example. Further, as an example, the additive of this embodiment contains only a surfactant.
  • the concentration of the nonionic surfactant in the mixed liquid of the water adhering to the surface of the heat exchanger 3 and the additive supplied to the surface of the heat exchanger 3 is determined to be the critical micelle concentration at 25°C. (CMC: critical micelle concentration) or higher.
  • CMC critical micelle concentration
  • the critical micelle concentration herein refers to the concentration at which micelles are first formed in a solution.
  • the concentration of the nonionic surfactant in the mixed liquid is in a range of 100 ppm or more.
  • the concentration of the nonionic surfactant in the mixed liquid is adjusted to modify the mixed liquid and form a very thin water film suitable for drainage and drying on the surface of the heat exchanger 3. .
  • the heat exchanger 3 includes a plurality of fins 31 and a flow pipe 30. Furthermore, the fin 31 has a fin collar portion 31c. Therefore, at the surface position of the heat exchanger 3 to which the additive is supplied, at least one of the lower ends 31a of the plurality of fins 31 and one of the gaps G between the fin collar portion 31c and the flow pipe 30 are located. Contains the above.
  • the heat exchange system 2 of this embodiment also includes a fixing member 16 and a drain pan 17. Therefore, the surface position of the heat exchanger 3 to which the additive is supplied includes a contact position where the heat exchanger 3 contacts the fixing member 16 and a facing position 31b where the heat exchanger 3 faces the drain pan 17. Contains 1 or more. In this embodiment, a portion of the lower end 31a overlaps with the opposing position 31b.
  • the carrier 60, the support 61, and the additive are heated and kneaded to form a strand. After cutting this strand into a predetermined size, the cut pieces are injection molded to obtain a supply member 6 having a desired shape.
  • the shape and size of the supply member 6 can be easily set according to the internal space of the heat exchange system 2, such as the shape of the heat exchanger 3, for example.
  • the material of the carrier 60 must be strong enough to withstand the kneading and heat resistant in the temperature range during injection molding. It is preferable that the material has a certain property. Further, as materials for the support body 61 and additives, materials having heat resistance in the temperature range during injection molding are suitable.
  • the shape of the supply member 6 is not limited to an elongated shape, and may be, for example, a spherical shape such as an ellipsoid, a rectangular parallelepiped, or the like.
  • a spherical shape such as an ellipsoid, a rectangular parallelepiped, or the like.
  • the supply member 6 may contain other components.
  • Such components include, for example, surfactants other than the additives, esters, salts, antifoaming agents, viscosity modifiers, fragrances, colorants, pH adjusters, antioxidants, and inorganic substances such as talc and silica. At least one of them can be exemplified, but the invention is not limited thereto. Moreover, the number of supply members 6 with which the heat exchange system 2 is provided is not limited.
  • air from the internal spaces S1 to S4 is supplied around the heat exchanger 3 by the drive of the fan 14, and comes into contact with the plurality of fins 31.
  • the air around the heat exchanger 3 undergoes heat exchange with the heat medium flowing inside the heat exchanger 3 via the plurality of fins 31, and becomes cold air.
  • cool air is supplied to the interior spaces S1 to S4 and used for cooling objects.
  • the heat medium used for heat exchange is sent to the compressor 11 again after flowing through the flow pipe 30.
  • the air in the internal spaces S1 to S4 contains moisture.
  • Moisture adheres to the surface of the heat exchanger 3, which has been cooled by heat exchange between the air and the heat medium, when it comes into contact with the air.
  • This moisture condenses into water droplets.
  • the water droplets are further cooled by the heat exchanger 3, they freeze.
  • the frozen water droplets cumulatively adhere to the surface of the heat exchanger 3, thereby causing frost to adhere to the surface of the heat exchanger 3.
  • the additive comes into contact with moisture due to the atmosphere of the supply member 6 being in a high temperature and humid state or moisture adhering to the supply member 6.
  • the additive is supplied from the supply member 6 to the surface of the heat exchanger 3.
  • the additive reduces the contact angle of moisture on the surface of the heat exchanger 3.
  • the additive contains a nonionic surfactant, and the concentration of the nonionic surfactant in the mixed liquid is higher than the critical micelle concentration at 25°C, so that the surface tension of the mixed liquid ( In other words, the surface energy) is reduced, and the surface of the heat exchanger 3 is made highly hydrophilic.
  • the water drainage property of the surface of the heat exchanger 3 is improved, the water droplets easily fall off the surface of the heat exchanger 3 even if the water droplets are quite small. Therefore, for example, even if water droplets adhere to the fins 31, the water droplets can easily fall from the lower ends 31a of the fins 31. As a result, moisture is quickly discharged from the surface of the heat exchanger 3.
  • the control unit 5 determines that the cooling operation time of the applied equipment 1 has reached the predetermined time, the control unit 5 controls the defrosting mechanism 4 to start the defrosting operation.
  • the defrosting mechanism 4 uses a defrosting heater 13 to heat the air around the heat exchanger 3 and causes the heated air to convect within the housing 7.
  • frost on the surface of the heat exchanger 3 comes into contact with the heated air and melts.
  • the defrosting mechanism 4 melts frost on the surface of the heat exchanger 3 by, for example, radiation from the defrosting heater 13.
  • the amount of moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3 can be reduced. Therefore, even if a water film freezes on the surface of the heat exchanger 3, the water film is melted by driving the defrosting mechanism 4, and the water is quickly discharged from the surface of the heat exchanger 3.
  • the control unit 5 determines that the pipe temperature of the heat exchange system 2 has reached a predetermined temperature based on the detection signal from the defrosting temperature detection unit 15, the control unit 5 starts the defrosting operation.
  • the frost mechanism 4 is stopped.
  • the control unit 5 controls the valve, the compressor 11, the fan 14, etc. to start the recooling operation.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the surface of a conventional heat exchanger (here, a fin as an example) and its surroundings before and after moisture.
  • a conventional heat exchanger here, a fin as an example
  • moisture adheres to the surface ( Figure 4 (a)) .
  • This moisture may freeze into frost due to the atmosphere or a drop in temperature on the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the surface of the heat exchanger 3 (here, the fins 31 as an example) and its surroundings before and after moisture removal in the first embodiment.
  • a mixed liquid containing moisture and additives is generated on the surface of the heat exchanger 3. .
  • the water content in this liquid mixture is modified by the additive supplied by the supply member 6.
  • adjacent water droplets easily combine due to their hydrophilic properties and fall (slide down) on the surface of the fin 31 due to their own weight.
  • even minute water droplets easily fall down the surface of the fins 31 because the surface tension of the water is reduced by the additive.
  • the applied equipment 1 can obtain an excellent heat exchange rate for a long period of time while preventing corrosion on the surface of the heat exchanger 3. Therefore, the power saving performance of the entire application device 1 can be improved. Furthermore, by preventing cumulative accumulation of frost on the surface of the heat exchanger 3, the amount of defrost that should be defrosted in one defrosting operation can be reduced. This shortens the defrosting time. Moreover, by suppressing the amount of heat required for defrosting, the rise in temperature inside the refrigerator during defrosting operation is also relatively suppressed. Therefore, it is also possible to suppress the temperature rise of objects inside the refrigerator to be refrigerated or frozen. Moreover, the frequency of defrosting operation can be reduced.
  • the additive supplied from the supply member 6 reduces the contact angle of the moisture attached to the surface of the heat exchanger 3 with respect to the surface, and
  • the surface of the exchanger 3 is made hydrophilic. Since the concentration of the nonionic surfactant in the mixed liquid is higher than the critical micelle concentration at 25°C, the surface tension of the mixed liquid on the surface of the heat exchanger 3 decreases, and the surface of the heat exchanger 3 Highly hydrophilic. Therefore, the wettability of the surface of the heat exchanger 3 can be improved and the surface area of the water film can be increased. Therefore, the drying speed can be increased and moisture can be quickly discharged from the surface of the heat exchanger 3. As a result, corrosion of the heat exchange system 2 and a decrease in heat exchange efficiency due to moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3 can be prevented.
  • the surface tension of the mixed liquid on the surface of the heat exchanger 3 is reduced, and the surface of the heat exchanger 3 is made highly hydrophilic, which improves the ability of the surface of the heat exchanger 3 to drain liquid and dry it.
  • the amount of water that needs to be dried can be reduced from the beginning. Therefore, it is possible to prevent corrosion of the surface of the heat exchanger 3 from proceeding due to, for example, oxygen diffusion in the water film due to moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3 for a long time.
  • the concentration of the nonionic surfactant in the mixed liquid is in a range of 100 ppm or more. This makes it easy to set the concentration of the nonionic surfactant to a value equal to or higher than the critical micelle concentration.
  • the lower end 31a of at least one of the plurality of fins 31, the fin collar part 31c, and the flow pipe 30 are located at the surface position of the heat exchanger 3 to which the additive is supplied.
  • One or more of the gaps G are included.
  • the surface position of the heat exchanger 3 to which the additive is supplied includes a contact position where the heat exchanger 3 contacts the fixing member 16, and an opposing position 31b where the heat exchanger 3 faces the drain pan 17.
  • One or more of the following may be included. Thereby, for example, corrosion on the surface of the heat exchanger 3 that is relatively prone to corrosion can be effectively prevented.
  • the supply member 6 also includes a plurality of carriers 60 that support additives, and a support 61 that supports the additives so that they can be released from the carriers to the outside of the supply member 6 in a state where the plurality of carriers are dispersed. including.
  • the carrier 60 is a porous granular material.
  • an abundant amount of additive is retained in the pores of the carrier 60, and the additive is gradually released from the supply member 6 to the surface of the heat exchanger 3, and the moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3 is
  • the additive can be supplied for a long period of time from the beginning of operation of the heat exchange system 2.
  • the additive of this embodiment dissolves, disperses, or diffuses into the moisture attached to the surface of the heat exchanger 3. Thereby, the additive can be quickly distributed from the supply member 6 to the moisture adhering to the surface of the heat exchanger 3.
  • the heat exchanger 3 when the heat exchanger 3 is configured using copper tubes containing phosphorus, if stress is applied to the heat exchanger 3, the surface of the heat exchanger 3 may corrode and crack (stress corrosion cracking) may occur. be.
  • the heat exchanger 3 when the heat exchanger 3 is constructed using stainless steel pipes, if chloride gas comes into contact with the surface of the heat exchanger 3, the surface of the heat exchanger 3 may corrode and cause cracks (stress corrosion cracking). There is.
  • chloride gas or other corrosive gases may come into contact with the surface of the heat exchanger 3. be.
  • since corrosion of the surface of the heat exchanger 3 is prevented as described above, such cracking can also be prevented.
  • the second embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the application device 101 according to the second embodiment.
  • the applied equipment 101 according to this embodiment shown in FIG. 6 is an air conditioner and includes a heat exchange system 102. Further, the applied equipment 101 includes an indoor unit 120 and an outdoor unit 121.
  • the heat exchange system 102 includes an indoor heat exchanger 103 that exchanges heat between indoor air and a heat medium, an outdoor heat exchanger 106 that exchanges heat between outside air and a heat medium, and the above-mentioned heat exchanger added to the outdoor heat exchanger 106. It includes a supply member 6 that holds additives, a defrosting mechanism 104 that defrosts the outdoor heat exchanger 106, and a control unit 105.
  • the indoor unit 120 has an indoor heat exchanger 103.
  • the outdoor unit 121 includes an outdoor heat exchanger 106 , a supply member 6 , a defrosting mechanism 104 , and a control unit 105 .
  • the heat exchange system 102 also includes a defrost temperature detection unit 115 that detects whether the surface temperature of the outdoor heat exchanger 106 has reached the start temperature at which the defrost mechanism 104 starts defrosting operation. .
  • the heat exchange system 102 also includes a pressure reducer 107 that reduces the pressure of the heat medium discharged from the indoor heat exchanger 103 and a compressor 111 that pressurizes the heat medium discharged from the outdoor heat exchanger 106.
  • Heat exchangers 103 and 106 are connected by pipes R1 and R2. The heat medium circulates through the heat exchangers 103 and 106 through pipes R1 and R2.
  • the control unit 105 controls the defrosting mechanism 104.
  • the additive is supplied from the supply member 6 to the surface of the outdoor heat exchanger 106.
  • the defrosting mechanism 104 is configured by, for example, a compressor 111 and pipes R1 and R2.
  • the control unit 105 warms the heat exchanger 106 by temporarily operating the applied equipment 101 in a cooling operation.
  • the applied equipment 101 is a heating device that heats a room.
  • heat is exchanged between a high temperature, high pressure gaseous heat medium flowing inside the indoor heat exchanger 103 and low temperature indoor air. . This warms the indoor air.
  • the heat medium is discharged from the indoor heat exchanger 103 in a liquid state, and is sent to the outdoor unit 121 through the pipe R2.
  • the heat medium is depressurized by the pressure reducer 107 in the outdoor unit 121 and sent to the outdoor heat exchanger 106 .
  • the heat medium becomes gaseous through heat exchange with outside air in the outdoor heat exchanger 106 .
  • This heat exchange reduces the surface temperature of the outdoor heat exchanger 106.
  • the gaseous heat medium discharged from the outdoor heat exchanger 106 is compressed by the compressor 111 to a high temperature and high pressure state, and is sent to the indoor unit 120 through the pipe R1. Thereafter, the heat medium is used again for indoor heating.
  • the surface of the outdoor heat exchanger 106 cooled by the heat medium comes into contact with the outside air containing moisture, so that moisture adheres to the surface of the outdoor heat exchanger 106.
  • the outdoor heat exchanger 106 is cooled by exchanging heat between the outside air and the heat medium.
  • the moisture adhering to the surface of the heat exchanger 106 freezes.
  • frost adheres to the surface of the heat exchanger 106.
  • the amount of frost adhering to the surface of the heat exchanger 106 increases, and the detection signal of the defrosting temperature detecting section 115 causes the detected temperature of the defrosting temperature detecting section 115 to reach the threshold value.
  • the control unit 105 determines that the temperature has exceeded the limit, the control unit 105 controls the defrosting mechanism 104 to start defrosting operation similarly to the control unit 5.
  • the defrosting mechanism 104 warms the heat exchanger 106 when the applied equipment 101 is temporarily operated for cooling. As a result, the frost adhering to the heat exchanger 106 melts. Moreover, the frost adhering to the supply member 6 melts.
  • the additive is supplied from the supply member 6 to the surface of the outdoor heat exchanger 106 with moisture attached to the surface of the outdoor heat exchanger 106.
  • the contact angle of moisture with the surface of the outdoor heat exchanger 106 on the surface of the outdoor heat exchanger 106 is reduced, and the wettability of the surface of the outdoor heat exchanger 106 is improved.
  • drainage of moisture from the surface of the outdoor heat exchanger 106 is promoted, and the drainage effect is improved.
  • the applied equipment 101 driven as a heating device is not limited to a type that uses a heat medium.
  • the applied equipment 101 may be, for example, a heat pump type water heater, a heat pump type hot water heating device, a hot water heating device using hot water supply, a heat pump type heating device exclusively for electric vehicles (EVs), or the like.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the surfactant concentration (ppm) and the contact angle (°) of water (mixture) in Test 1.
  • the surface tension of a droplet usually has a correlation with the contact angle of the droplet, and it is considered that when the contact angle of the droplet is saturated, the surface tension is also saturated.
  • the concentration of the surfactant is considered to be equal to or higher than the critical micelle concentration.
  • the critical micelle concentration at 25°C is believed to be approximately 100 ppm.
  • Example 2 Next, the following method was used to confirm the corrosion-preventing effect exhibited by each of the above embodiments when the heat exchanger is placed under conditions where corrosion is promoted by adhesion of moisture.
  • Example 1 and Comparative Example 1 samples were used in which a portion of the heat exchanger of a refrigerator "NR-F606WPX" manufactured by Panasonic Corporation, which is an applied equipment, was cut out. Each sample has a plurality of flow tubes 30 and a plurality of fins 31. The flow pipe 30 and the fins 31 are made of aluminum.
  • a corrosive solution for a comparative example containing H 2 SO 4 ⁇ (5 ppm), HCl (5 ppm), HNO 3 (5 ppm), and CH 3 COOH (50 ppm) was prepared.
  • a corrosion solution for the example which further contained a nonionic surfactant (20,000 ppm).
  • a nonionic surfactant "Emulgen LS-106" manufactured by Kao Corporation was used.
  • Example 1 The sample of Example 1 was sprayed with the corrosion solution for Example, and the sample after spraying was held in a constant temperature bath at 50° C. for 20 minutes. This cycle of spraying and holding was repeated 500 times. Further, the sample of Comparative Example 1 was sprayed with the corrosion solution for Comparative Example, and the sample after spraying was held in a constant temperature bath at 50° C. for 20 minutes. This cycle of spraying and holding was repeated 500 times. This simulated a cycle between when dew condensed on the surface of the heat exchanger and when moisture on the surface of the heat exchanger dried, thereby promoting corrosion on the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 8 is a photograph showing the state of the sample of Example 1 when the corrosive solution for Example was sprayed in Test 2.
  • FIG. 9 is a photograph showing the appearance of the sample of Comparative Example 1 when the corrosive solution for Comparative Example was sprayed in Test 2.
  • FIG. 8 in the sample of Example 1, it was confirmed that a very thin and smooth water film was formed on the surface of the heat exchanger.
  • FIG. 9 on the other hand, in the sample of Comparative Example 1, it was confirmed that many large and thick water droplets were attached to the surface of the heat exchanger.
  • Example 1 Six different parts were cut out from each sample of Example 1 and Comparative Example 1 after completing the above test. Then, the corrosion formed so as to erode in the depth direction from the surface of each cutout piece (No. 1 to 6) of Example 1 and each cutout piece (No. 7 to 12) of Comparative Example 1 was examined. The degree of corrosion was confirmed and the maximum corrosion depth ( ⁇ m) was measured. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • FIG. 10 is a photograph showing the state of corrosion of the sample of Example 1 in which the maximum corrosion depth was 93 ⁇ m in Test 2.
  • FIG. 11 is a photograph showing the state of corrosion of the sample of Comparative Example 1 in which the maximum corrosion depth was 373 ⁇ m in Test 2. As shown in FIGS.
  • Example 2 As Example 2 and Comparative Example 2, a refrigerator “NR-F606WPX” manufactured by Panasonic Corporation, which is an applied device, was used.
  • Example 2 is an example in which the supply member 6 is fixed to the upper part of the heat exchanger of this application equipment.
  • Comparative Example 2 was prepared in which the supply member 6 was not attached to the heat exchanger of this application equipment.
  • An ACM sensor was attached to each heat exchanger of Example 2 and Comparative Example 2, and each applied equipment of Example 2 and Comparative Example 2 was operated for about two weeks, and the amount of water flowing into the heat exchanger while the applied equipment was running was Corrosion current was measured. The measurement results are shown in Table 4.
  • the concentration of the nonionic surfactant derived from the supply member 6 in the drain water discharged from the heat exchanger was in the range of 200 ppm or more and 500 ppm or less, and was 340 ppm on average. From this, it was confirmed that in Example 2, the concentration of the nonionic surfactant in the liquid mixture on the surface of the heat exchanger was higher than the critical micelle concentration at 25°C.
  • the numerical value expressed in the unit “mC/day” indicates the actual value of the amount of corrosion electricity flowing per day (in mC unit). Further, the numerical value expressed in the unit “ng/day” indicates the calculated value of the weight loss (ng) of the pure AL base material due to corrosion per day. Further, the numerical value expressed in the unit “ng/cm 2 day” indicates the calculated value of the amount of weight loss (ng) of the pure AL base material due to corrosion per unit area (cm 2 ) per day. Further, the numerical value expressed in the unit “ ⁇ g/cm 2 year” indicates the calculated value of the amount of weight loss ( ⁇ g) of the pure AL base material due to corrosion per unit area (cm 2 ) per year. Each of the above calculated values was calculated as the weight of AL equivalent to 1/3 of the amount of electricity from the ratio of AL ions to electrons when the AL atoms were ionized.
  • the corrosion rate due to moisture adhering to the surface of the heat exchanger can be suppressed to less than half (approximately 40% or less) compared to the applied equipment of Comparative Example 2.
  • the corrosion current measured in Test 3 is a corrosion current due to forced galvanic corrosion between the Ag member used in the ACM sensor and the Al member of the heat exchanger used in applied equipment. Therefore, it is assumed that the actual corrosion rate of the applied equipment is slower than the corrosion rate of the applied equipment in Test 3.
  • a heat exchanger that cools the air by exchanging heat between the air and a heat medium circulating therein; a supply member holding an additive that reduces the contact angle of moisture in the air attached to the surface of the heat exchanger with the surface;
  • the additive includes a nonionic surfactant,
  • the additive is supplied from the supply member to the surface,
  • a heat exchange system wherein the concentration of the nonionic surfactant in the liquid mixture of the water adhering to the surface and the additive supplied to the surface is a value equal to or higher than a critical micelle concentration at 25°C.
  • the heat exchanger further includes a plurality of fins and a flow pipe that contacts the plurality of fins and allows the heat medium to flow, At a surface position of the heat exchanger to which the additive is supplied, there is a space between the lower end of at least one of the plurality of fins and the fin collar that is the contact portion of the fin with the flow pipe and the flow pipe.
  • the heat exchange system according to item 1 or 2 comprising one or more of: a gap;
  • a fixing member fixing the supply member to the heat exchanger; Further comprising a drain pan that catches moisture falling from the surface, At least one of a contact position where the heat exchanger contacts the fixing member and a facing position where the heat exchanger faces the drain pan at a surface position of the heat exchanger to which the additive is supplied.
  • the heat exchange system according to any one of items 1 to 3, comprising:
  • the supply member includes a plurality of carriers that support the additive, and a support that supports the additive so that it can be released from the carrier to the outside of the supply member in a state where the plurality of carriers are dispersed.
  • the heat exchange system according to any one of items 1 to 4, comprising:
  • the additive supplied by the supply member 6 may contain multiple components.
  • the additive includes, for example, a first component having the function of reducing the contact angle of moisture with the surface of the heat exchanger, and a first component having the function of reducing the contact angle of moisture with respect to the surface of the heat exchanger. It may also contain a second component that activates the function.
  • the supply member 6 may be arranged so as to be able to supply the additive to the moisture attached to the surface of the heat exchanger. Therefore, for example, the supply member 6 and the surface of the heat exchanger may be placed apart from each other. In this case, the additive in the supply member 6 may be dripped onto the water adhering to the surface of the heat exchanger, or the additive may be supplied through a member separate from the supply member 6.
  • the applied equipment 1, 101 is not limited to a configuration in which the defrosting operation is started automatically, but may be configured to start the defrosting operation in response to a user's instruction, for example.
  • the control unit 5 may control the defrosting mechanism 4 to start the defrosting operation.
  • the heat exchange system 102 may also include, in the indoor unit 120, a supply member 6 that holds an additive that reduces the contact angle of moisture attached to the surface of the indoor heat exchanger 103 with the surface.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

熱交換システムは、空気と、内部を流通する熱媒体とを熱交換して空気を冷却する熱交換器と、熱交換器の表面に付着した空気中の水分の前記表面に対する接触角を減少させる添加剤を保持する供給部材とを備える。添加剤は、ノニオン系界面活性剤を含む。供給部材から前記表面に対し、添加剤が供給される。前記表面に付着した水分と、前記表面に供給された添加剤との混合液中のノニオン系界面活性剤の濃度が、２５℃における臨界ミセル濃度以上の値である。

Description

熱交換システム及びこれを備える応用機器
　本開示は、熱交換システム及びこれを備える応用機器に関し、特に熱交換システムの腐食防止を図ると共に優れた熱交換効率を得る技術に関する。
　熱交換システムは、例えば、空気と熱媒体との間で熱交換する熱交換器を備える。冷凍装置等に熱交換システムが用いられる場合、熱交換器が熱交換により冷却されると、空気中の水分が熱交換器の表面に付着する。水分は、冷却された霜や氷となる場合がある。以下、これらを含めて単に「水分」とも称する。
　熱交換器の表面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、熱交換システムの熱交換効率が低下する。また、熱交換器が有する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、フィン間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する。
　また、熱交換器の金属製の表面に水分が付着すると、熱交換器の表面が腐食する問題がある。この問題に対し、例えば特許文献１には、熱交換機構の表面に樹脂皮膜を形成することで、雰囲気中の腐食性ガスが溶解した結露水等との接触による熱交換機構の劣化を抑制すると共に、樹脂皮膜中にアルミニウムフレークを混在させることで熱交換効率低下の抑制を図る技術が開示されている。また特許文献２には、銅系部材と接触する冷却水等の水系に腐食防止剤を添加する腐食抑制方法が開示されている。
特開２００４－３６００６９号公報 特開２０１５－１９３８７６号公報
　しかしながら、特許文献１の技術では、腐食性ガスの種類に応じて樹脂皮膜の成分を選択する必要がある。また、時間経過により樹脂皮膜が劣化し、熱交換効率が低下する場合がある。また特許文献２の開示技術では、腐食防止対象に応じて適切な腐食抑制剤を予め選択する必要がある。
　そこで本開示は、熱交換システムにおいて、熱交換器の表面に水分が付着しても、比較的少ない作業負担で、熱交換器の腐食を防止すると共に熱交換器からの排水を促進することにより、優れた熱交換効率が長期間得られるように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、空気と、内部を流通する熱媒体とを熱交換して前記空気を冷却する熱交換器と、前記熱交換器の表面に付着した前記空気中の水分の前記表面に対する接触角を減少させる添加剤を保持する供給部材と、を備え、
　前記添加剤は、ノニオン系界面活性剤を含み、前記供給部材から前記表面に対し、前記添加剤が供給され、前記表面に付着した前記水分と、前記表面に供給された前記添加剤との混合液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が、２５℃における臨界ミセル濃度以上の値である。
　上記構成によれば、供給部材から供給される添加剤により、熱交換器の表面に付着した水分の前記表面に対する接触角が減少し、熱交換器の表面が親水化される。混合液中のノニオン系界面活性剤の濃度が、２５℃における臨界ミセル濃度以上の値であるため、熱交換器の表面上の混合液の表面張力が低下し、熱交換器の表面が高度に親水化される。よって、熱交換器の表面の濡れ性を向上させ、水膜の表面積を増大できる。このため、乾燥速度を速めて、熱交換器の表面から水分を速やかに排出できる。結果として、熱交換器の表面に付着した水分による熱交換システムの腐食、及び、熱交換効率の低下を防止できる。
　また、熱交換器の表面上の混合液の表面張力が低下し、熱交換器の表面が高度に親水化されることで、熱交換器の表面の液切れ性が向上し、乾燥初期から乾燥すべき水量を低減できる。このため、熱交換器の表面に水分が長時間付着することで、例えば水膜中の酸素拡散により熱交換器の表面の腐食が進行するのを防止できる。
　これらの諸効果は、熱交換器の表面に対して直接的な表面処理を行うことなく、熱交換器の表面に付着した水分を添加剤により改質することで得られる。よって例えば、熱交換器の表面に樹脂皮膜を形成し、樹脂皮膜を劣化前に交換したり、腐食防止対象毎に腐食防止剤を予め選択する必要がない。このため、熱交換システムにおいて、熱交換器の表面に水分が付着しても、比較的少ない作業負担で、熱交換器の腐食を防止すると共に熱交換器からの排水を促進することにより、優れた熱交換効率が長期間得られる。
　前記混合液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が、１００ｐｐｍ以上の範囲の値であってもよい。これにより、ノニオン系界面活性剤の濃度を前記臨界ミセル濃度以上の値に設定し易くできる。
　前記熱交換器は、複数のフィンと、前記複数のフィンと接触して前記熱媒体を流通させる流通管と、を更に有し、前記添加剤が供給される前記熱交換器の表面位置に、前記複数のフィンの少なくともいずれかの下端と、前記流通管に対する前記フィンの接触部であるフィンカラー部と前記流通管との間の隙間と、のうちの１以上が含まれていてもよい。また、前記熱交換器に前記供給部材を固定する固定部材と、前記表面から落下する水分を受け止めるドレンパンと、を更に備え、前記添加剤が供給される前記熱交換器の表面位置に、前記熱交換器が前記固定部材と接触する接触位置と、前記熱交換器が前記ドレンパンと対向する対向位置と、のうちの１以上が含まれていてもよい。これにより、例えば、熱交換器の表面のうち比較的腐食し易い箇所での腐食を良好に防止できる。
　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んでいてもよい。
　上記構成によれば、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、各担持体から熱交換器の表面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、供給部材から熱交換器の表面に対して添加剤を安定して供給できる。
　前記担持体は、多孔質の粒状物であってもよい。これにより、担持体の孔内に豊富な添加剤を保持させて、供給部材から熱交換器の表面に対して添加剤を徐放させ、熱交換器の表面に付着した水分に添加剤を熱交換システムの駆動初期から長期間にわたり供給できる。
　前記添加剤は、前記表面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、熱交換器の表面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。この応用機器は、対象物を冷蔵又は冷凍する冷凍装置であってもよい。また、この応用機器は、室外機を備える空調装置であり、前記熱交換器及び前記供給部材が、前記室外機に配置されていてもよい。
　本開示の各態様によれば、熱交換システムにおいて、熱交換器の表面に水分が付着しても、比較的少ない作業負担で、熱交換器の腐食を防止すると共に熱交換器からの排水を促進することにより、優れた熱交換効率を長期間得ることができる。
図１は、第１実施形態に係る応用機器の正面図である。 図２は、図１の供給部材から熱交換器の表面に付着した水分に添加剤が供給される様子を示す模式図である。 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、従来の水分除去前後における熱交換器の表面とその周辺の様子を模式的に示す図である。図４（ａ）は、熱交換器の表面に水分が付着した様子を示す図である。図４（ｂ）は、熱交換器の表面に付着した水分により厚い水膜が形成される様子と、フィンに水分が残留する様子を示す図である。図４（ｃ）は、熱交換器の表面に霜が堆積した様子を示す図である。 図５は、第１実施形態の水分除去前後における熱交換器の表面とその周辺の様子を模式的に示す図である。図５（ａ）は、熱交換器の表面に水分が付着した様子を示す図である。図５（ｂ）は、熱交換器の表面に薄い水膜が形成され、水分が転落（滑落）する様子を示す図である。図５（ｃ）は、排水された熱交換器の表面を示す図である。 図６は、第２実施形態に係る応用機器の模式図である。 図７は、試験１における界面活性剤濃度（ｐｐｍ）と水（混合液）の接触角（°）との関係を示すグラフである。 図８は、試験２において実施例用の腐食溶液を噴霧したときの実施例１のサンプルの様子を示す写真である。 図９は、試験２において比較例用の腐食溶液を噴霧したときの比較例１のサンプルの様子を示す写真である。 図１０は、試験２における最大浸食深さが９３μｍの実施例１のサンプルの腐食の様子を示す写真である。 図１１は、試験２における最大浸食深さが３７３μｍの比較例１のサンプルの腐食の様子を示す写真である。
　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）
　［応用機器及び熱交換システム］
　図１は、第１実施形態に係る応用機器１の正面図である。図２は、図１の供給部材６から熱交換器３の表面に付着した水分に添加剤が供給される様子を示す模式図である。図１に示される応用機器１は、一例として、対象物を冷蔵又は冷凍する冷凍装置である。応用機器１は、熱交換システム２と、筐体７とを備える。筐体７の内部には、複数の庫内スペースＳ１～Ｓ４が設けられている。庫内スペースＳ１～Ｓ４は、一例として、冷蔵室、冷凍室、及び野菜室を含む。熱交換システム２は、熱交換器（エバポレータ）３、除霜機構４、及び制御部５を備える。また熱交換システム２は、コンプレッサー１１、コンデンサー１２、及びファン１４を備える。
　熱交換システム２は、庫内スペースＳ１～Ｓ４内の空気を熱媒体との間で熱交換し、冷気を生成する。熱交換器３は、庫内スペースＳ１～Ｓ４内の水分を含有する空気と接触し、内部を流通する熱媒体と前記空気とを熱交換して前記空気を冷却する。熱交換器３は、複数のフィン３１と、複数のフィン３１と接触して熱媒体を流通させる流通管３０とを有する。複数のフィン３１は、流通管３０内の熱媒体を前記空気と熱交換させる。複数のフィン３１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３１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３１の材質はこれに限定されない。流通管３０には、複数のフィン３１が、ロウ付けや拡管等の固定方法により固定される。流通管３０は、熱媒体を流通させる。複数のフィン３１は、流通管３０と熱結合している。一例として、隣接するフィン３１は、平行な表面を有する。フィン３１は、流通管３０に対するフィン３１の接触部であるフィンカラー部３１ｃを有する。フィンカラー部３１ｃは、流通管３０とフィン３１との密着性を向上させる。一例として、フィンカラー部３１ｃは、フィン３１の一部を流通管３０の外周面に沿って折り曲げられている。これによりフィンカラー部３１ｃは、流通管３０の外周面と面接触する。
　また熱交換システム２は、熱交換器３に供給部材６を固定する固定部材１６と、熱交換器３の表面から落下する水分を受け止めるドレンパン１７とを有する。固定部材１６は、一例として、締結部材を含む。これにより、供給部材６は熱交換器３に対して着脱自在に固定される。固定部材１６はこれに限定されず、例え接着部材を含んでいてよい。ドレンパン１７は、熱交換器３の下方に配置される。ドレンパン１７は、一例として、各フィン３１から落下する水分を適切に受け止めるため、全てのフィン３１の下方を覆うように配置されているが、これに限定されない。
　コンプレッサー１１は、熱交換器３を通過した液体の熱媒体を圧縮する。コンデンサー１２は、コンプレッサー１１から送られる気体の熱媒体を冷却して液化し、熱交換器３へ流通させる。ファン１４は、庫内スペースＳ１～Ｓ４内の空気と熱交換器３の周辺の空気とを循環させる。
　除霜機構４は、熱交換器３の表面に付着した霜を融解することにより除霜する。除霜機構４の除霜対象には、熱交換システム２の駆動に伴って熱交換器３の表面に付着する霜や氷の他、例えば寒冷地での応用機器１の使用環境において、応用機器１の外部から内部に侵入した霜や氷雪も含まれる。以下では、これらを併せて単に霜と称する。
　除霜機構４は、一例としてヒーター方式であり、除霜ヒーター１３を有する。応用機器１の除霜運転では、熱交換器３の周囲の空気が、除霜ヒーター１３により暖められて暖気となり、対流する。この暖気が熱交換器３の表面と接触することで除霜がなされる。また、除霜ヒーター１３の輻射等によっても除霜がなされる。本実施形態の除霜機構４は、除霜を行う際、熱交換器３の表面に付着した水分の融点以上の温度に熱交換器３の表面の温度を調整する。除霜機構４の形式は、ヒーター方式に限定されず、ホットガス方式、散水方式、オフサイクル方式等、その他の公知の形式のいずれかでもよい。
　また熱交換システム２は、除霜温度検知部１５を有する。除霜温度検知部１５は、熱交換システム２の配管温度（例えば流通管３０の温度）が、除霜機構４の除霜運転を終了させるための所定温度に達したか否かを検知する。除霜温度検知部１５は、一例として公知の温度センサを含む。
　制御部５は、コンプレッサー１１、除霜ヒーター１３、ファン１４、及び、流通管３０の流量を調整するバルブを個別に制御する。制御部５は、一例として、タイマー機能を有し、このタイマー機能を用いて、応用機器１の冷却運転時間が一定時間（例えば１３時間）に達する毎に除霜機構４を自動で駆動させる。また制御部５には、除霜温度検知部１５の検知信号が入力される。制御部５は、一例として、除霜温度検知部１５の検知信号に基づき、除霜機構４を自動で駆動停止させる。本実施形態の制御部５は、ＣＰＵ等を含むプロセッサと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含む記録媒体とを備えたコンピュータにより実現される。前記記録媒体には、ＣＰＵが前記バルブ、コンプレッサー１１、ファン１４等を制御するための熱交換器制御プログラムと、除霜運転時に除霜機構４を制御するための除霜制御プログラムとを含む複数の制御プログラムが記憶されている。応用機器１が、熱交換器３の流通管３０内に熱媒体を流通させるためのポンプを備える場合、制御部５は、当該ポンプを制御してもよい。
　熱交換システム２は、少なくとも１つの供給部材６を備える。供給部材６は、熱交換器３の表面に付着した水分の前記表面に対する接触角を減少させる添加剤を保持する。添加剤は、熱交換器３の表面に形成される水膜を広がり易くすることで、水膜を薄くすることができる。供給部材６は、例えば雰囲気中に含まれる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。これにより、供給部材６から熱交換器３の表面に添加剤が供給される。この供給の際、添加剤は、一例として、熱交換器３の表面に付着した水分に対し、自由落下により供給される。この添加剤の供給は、いずれのタイミングで行われてもよい。熱交換システム２では、熱交換器３の表面に付着した水分に対し、所定期間（例えば数年程度）にわたり添加剤が供給されるように添加剤が徐放される。
　供給部材６は、一例として長尺状であり、熱交換器３の表面（例えば各フィン３１の端面）と接触するように配置されている。本実施形態の供給部材６は、短冊状に形成され、複数のフィン３１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６は、固定部材１６により、熱交換システム２に対して着脱自在に固定されることで、所定のタイミングで交換可能である。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６を備える。１つの供給部材６は、熱交換器３の複数のフィン３１の厚み方向に延びながら各フィン３１の端面と接触している。
　ここで応用機器１は、冷凍装置であるため、応用機器１（熱交換システム２）の駆動時には、熱交換器３の表面は熱媒体との熱交換により氷点下の温度まで冷却される。しかしながら応用機器１では、除霜運転時に除霜機構４を駆動させることで、供給部材６の雰囲気が暖められる。供給部材６の雰囲気が高温多湿状態となることや、供給部材６に水分が付着することで、供給部材６中の添加剤が水分と接触する。これにより熱交換システム２では、供給部材６から熱交換器３の表面に添加剤が供給可能となる。
　なお応用機器１の駆動時には、供給部材６は、空気中の水分を含んだ状態で凍結する場合がある。このような場合、応用機器１では、除霜運転時に除霜機構４を駆動させることで供給部材６の雰囲気が高温多湿状態となり、供給部材６に含まれる水分の氷が融解する。よって、応用機器１の駆動時に供給部材６が凍結する場合でも、供給部材６から熱交換器３の表面に添加剤が供給可能となる。
　［供給部材の具体例］
　図３は、図１の供給部材６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６は、添加剤を担持する複数の担持体６０と、複数の担持体６０を分散させた状態で、添加剤を担持体６０から供給部材６の外部へ放出可能に支持する支持体６１とを含有する。
　本実施形態の担持体６０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６に要求される添加剤の徐放性に適した値に設定される。一例として、多孔質の粒状物により担持体６０を構成することで、担持体６０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６０は、無機成分を含有する。一例として、担持体６０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６０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を例示できる。
　本実施形態の支持体６１は、水不溶性成分を含有する。一例として、この水不溶性成分は、水不溶性樹脂である。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を例示できる。
　供給部材６では、複数の担持体６０の間隙に支持体６１が充填される。これにより、複数の担持体６０は、互いに接触し又は離間した状態で、支持体６１に支持されている。供給部材６が水分と接触すると、例えば、供給部材６の表層に位置する担持体６０から添加剤が供給されて水分に溶出する。これにより、表層の担持体６０の添加剤の濃度が低下する。その後、供給部材６の内部に位置する担持体６０から供給部材６の表層に位置する担持体６０に向けて添加剤が移動し、表層の担持体６０の添加剤の濃度が上昇する。この表層の担持体６０の添加剤が、再び水分に溶出する。この繰り返しにより、供給部材６から外部の水分に添加剤が供給される。添加剤としては、熱交換器３の表面に付着した水分に対し、熱交換器３の表面に対する接触角を減少可能なものを適宜選択可能である。一例として、添加剤は界面活性剤を含む。ここで言う界面活性剤とは、ノニオン（非イオン）系界面活性剤である。この界面活性剤は、親水基と疎水基とを分子構造に有する。
　ノニオン性界面活性剤としては、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を例示できる。界面活性剤はこれに限定されず、使用対象や環境等に応じて好適に選択することができる。
　供給部材６は、一例として、２０重量％以上５０重量％以下の支持体６１と、１０重量％以上３０重量％以下の担持体６０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６の組成比率は、これに限定されない。
　添加剤は、複数の熱交換器３の表面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、各熱交換器３の表面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。この効果は、添加剤がノニオン系界面活性剤を含むことで更に向上する。添加剤は、界面活性剤の他に水溶性の有機溶剤等も含むことができる。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、熱交換器３の表面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、熱交換器３の表面に付着した水分に対して、供給部材６から添加剤を迅速に行き渡らせることができる。また一例として、本実施形態の添加剤は、界面活性剤のみを含有する。
　本実施形態では、熱交換器３の表面に付着した水分と、熱交換器３の表面に供給された添加剤との混合液中のノニオン系界面活性剤の濃度が、２５℃における臨界ミセル濃度（ CMC : critical micelle concentration ）以上の値である。ここで言う臨界ミセル濃度は、溶液中で最初にミセルが形成される濃度を表す。一例として、混合液中のノニオン系界面活性剤の濃度が、１００ｐｐｍ以上の範囲の値である。これにより、混合液中のノニオン系界面活性剤の濃度が、混合液を改質し、熱交換器３の表面において排水及び乾燥に適した非常に薄い水膜を形成できるように調整されている。
　また本実施形態では、構造的に水が溜まり易く、熱交換器３の表面が水分により比較的腐食し易い位置において、熱交換器３の表面に対して添加剤の供給を促すように図られている。具体例として本実施形態では、熱交換器３は、複数のフィン３１と、流通管３０とを有する。またフィン３１は、フィンカラー部３１ｃを有する。よって、添加剤が供給される熱交換器３の表面位置には、複数のフィン３１の少なくともいずれかの下端３１ａと、フィンカラー部３１ｃと流通管３０との間の隙間Ｇとのうちの１以上が含まれている。
　また本実施形態の熱交換システム２は、固定部材１６と、ドレンパン１７とを備える。よって、添加剤が供給される熱交換器３の表面位置には、熱交換器３が固定部材１６と接触する接触位置と、熱交換器３がドレンパン１７と対向する対向位置３１ｂとのうちの１以上が含まれている。本実施形態では、下端３１ａの一部は対向位置３１ｂと重なっている。
　次に供給部材６の製造方法を例示する。一例として、担持体６０、支持体６１、及び添加剤を加熱混練してストランドを形成する。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６が得られる。供給部材６を射出成形により製造すれば、例えば熱交換器３の形状な熱交換システム２の内部スペース等に合わせて供給部材６の形状やサイズを容易に設定できる。このように、材料を加熱混練し且つ射出成形して供給部材６を製造する場合、担持体６０の材質としては、混練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６１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６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。例えば、円柱状の供給部材６を、複数のフィン３１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、各熱交換器３の表面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６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６の数は限定されない。
　［熱交換システム及び応用機器の駆動］
　応用機器１の冷却運転時には、熱交換器３から排出されるガス状の熱媒体が、コンプレッサー１１により圧縮されて高温高圧状態となった後、コンデンサー１２に送られる。ガス状の熱媒体は、コンデンサー１２により冷却されて液体状の熱媒体となる。この液体状の熱媒体は、応用機器１が別途備えるキャピラリチューブを流通することにより低温低圧状態となった後、熱交換器３に供給される。
　また熱交換器３の周囲には、ファン１４の駆動により、庫内スペースＳ１～Ｓ４の空気が供給されて複数のフィン３１と接触する。これにより、熱交換器３の周囲の空気は、複数のフィン３１を介して、熱交換器３の内部を流通する熱媒体との間で熱交換されて冷気となる。ファン１４の駆動により、冷気は庫内スペースＳ１～Ｓ４に供給されて対象物の冷却に用いられる。熱交換に用いられた熱媒体は、流通管３０を流通した後、再びコンプレッサー１１に送られる。
　ここで庫内スペースＳ１～Ｓ４の空気は、水分を含有している。空気と熱媒体との熱交換により冷却された熱交換器３の表面は、当該空気と触れることで水分が付着する。この水分は、凝集して水滴となる。また水滴は、熱交換器３により更に冷却されると氷結する。氷結した水滴が累積的に熱交換器３の表面に付着することで、熱交換器３の表面に霜が付着する。
　従来、熱交換器の表面に水分が付着すると、熱交換器の表面が腐食する。また、水の比熱、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、フィン３１同士の間隙が水分により閉塞されると、熱交換器内の空気の流通が阻害されて熱交換器の熱交換効率が低下する。
　ここで本実施形態の熱交換システム２では、供給部材６の雰囲気が高温多湿状態となることや、供給部材６に水分が付着することで、添加剤が水分と接触する。これにより、供給部材６から熱交換器３の表面に添加剤が供給される。添加剤により、熱交換器３の表面に対する水分の接触角が減少する。熱交換システム２では、添加剤がノニオン系界面活性剤を含み、混合液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が、２５℃における臨界ミセル濃度以上の値であるため、混合液の表面張力（言い換えると表面エネルギー）が低下し、熱交換器３の表面が高度に親水化される。これにより、熱交換器３の濡れ性が向上して、水膜の表面積が増大して水分の乾燥速度が向上する。また、熱交換器３の表面の液切れ性が向上するため、水滴が相当に小さい場合でも、水滴が熱交換器３の表面から容易に転落する。よって、例えばフィン３１に水滴が付着しても、フィン３１の下端３１ａから水滴を容易に落下させることができる。その結果、熱交換器３の表面から水分が早期に排出される。
　また、熱交換器３の表面の濡れ性が向上することで、混合液の熱交換器３の表面に非常に薄い水膜が形成される。これにより、乾燥処理から熱交換器３の表面に付着する水分量が低減される。このため、熱交換器３の表面に水分が長時間付着して熱交換器３の表面が腐食したり、熱交換システム２の熱交換率が低下したりするのを防止できる。
　ここで一般に、金属表面に薄い水膜が形成される場合、雰囲気中の酸素成分が水膜へ拡散し、水膜中の拡散酸素量の増大によって金属表面の腐食が進行し易くなることも考えられる。しかしながら本実施形態では、熱交換器３の表面に薄い水膜が形成されても、熱交換器３の表面から水分が早期に排出されるため、熱交換器３の表面が濡れた状態が持続しにくく、このような腐食の進行を回避できる。言い換えると、熱交換器３の表面の腐食が進行する時間である濡れ時間を短縮できる。その結果、熱交換器３の表面の腐食を良好に防止できる。
　また、熱交換器３の表面に薄い水膜が形成されることで、熱交換器３の表面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、熱交換器３の表面を清浄な状態に維持できる。また、熱交換器３の周囲からの排水が促進されるため、熱交換システム２の内部での不要な湿度上昇を抑制できる。これにより、熱交換システム２の内部に腐食が生じ易い環境が形成されるのを抑制できる。
　応用機器１の冷却運転時間が所定時間に達したと制御部５が判定すると、制御部５は、除霜運転を開始させるように除霜機構４を制御する。除霜機構４は、一例として、除霜ヒーター１３により、熱交換器３の周囲の空気を加熱すると共に、筐体７の内部で加熱空気を対流させる。これにより、熱交換器３の表面の霜は、加熱空気と接触して融解する。また除霜機構４は、一例として、除霜ヒーター１３の輻射により、熱交換器３の表面の霜を融解する。ここで本実施形態では、上記したように、熱交換器３の表面に非常に薄い水膜が形成されることで、熱交換器３の表面に付着する水分量を低減できる。従って、熱交換器３の表面で水膜が凍結する場合でも、除霜機構４の駆動により水膜が融解し、熱交換器３の表面から水分が早期に排出されることとなる。
　除霜機構４による除霜運転が継続し、除霜温度検知部１５の検知信号により、熱交換システム２の配管温度が所定温度に達したと制御部５が判定すると、制御部５は、除霜機構４を停止させる。その後、制御部５は、再冷却運転を開始させるように、バルブ、コンプレッサー１１、ファン１４等を制御する。
　（添加剤の効果に関する詳細）
　図４は、従来の水分前後における熱交換器の表面（ここでは一例としてフィン）とその周辺の様子を模式的に示す図である。図４に示すように、従来の冷凍装置では、熱交換器の表面が空気と熱媒体との熱交換により冷却されると、表面に水分（結露水）が付着する（図４（ａ））。この水分は、雰囲気や、熱交換器の表面の温度低下により、凍結して霜となる場合がある。
　熱交換器の表面に水分が付着することで、多数の水滴や、厚い水膜が形成される。また、フィンの下端等の熱交換器の表面の下端には、水滴が溜まる（図４（ｂ））。このようにフィンに水分が付着した状態で、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氷として残留する。この氷の上に更なる霜の付着が起こるため、累積的に霜が堆積する（図４（ｃ））。これにより、熱交換器の正常な熱交換が妨げられ、冷凍装置の熱交換率が低下する。また、水分の付着により、熱交換器の表面が腐食する。
　図５は、第１実施形態の水分除去前後における熱交換器３の表面（ここでは一例としてフィン３１）とその周辺の様子を模式的に示す図である。図５に示すように、応用機器１では、熱交換器３の表面に水分が付着すると、（図５（ａ））、熱交換器３の表面に水分と添加剤とを含む混合液が生じる。この混合液中の水分は、供給部材６により供給される添加剤により改質される。また、隣接する水滴は、親水性により容易に結合し、自重によりフィン３１の表面を転落（滑落）する。また、微小な水滴であっても、添加剤により、水分の表面張力が低減されるため、フィン３１の表面を容易に転落する。これによりフィン３１の表面から効率よく排水される（図５（ｂ））。また、フィン３１の表面上の水分が添加剤により改質されて親水化され、フィン３１の表面に広く広がり、非常に薄い水膜が形成される。この水膜に対し、雰囲気の空気、及び、フィン３１の熱が伝熱され易くなる。その結果、排水効果が更に高められ、フィン３１からほとんどの水分が速やかに排出される（図５（ｃ））。
　これにより応用機器１では、熱交換器３の表面の腐食を防止しながら、長期間にわたって応用機器１の優れた熱交換率が得られる。このため、応用機器１の全体での省電力性を向上できる。また、熱交換器３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、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、除霜時間が短縮される。また、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、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、除霜運転の頻度を低減できる。
　以上説明したように、熱交換システム２及び応用機器１によれば、供給部材６から供給される添加剤により、熱交換器３の表面に付着した水分の前記表面に対する接触角が減少し、熱交換器３の表面が親水化される。混合液中のノニオン系界面活性剤の濃度が、２５℃における臨界ミセル濃度以上の値であるため、熱交換器３の表面上の混合液の表面張力が低下し、熱交換器３の表面が高度に親水化される。よって、熱交換器３の表面の濡れ性を向上させ、水膜の表面積を増大できる。このため、乾燥速度を速めて、熱交換器３の表面から水分を速やかに排出できる。結果として、熱交換器３の表面に付着した水分による熱交換システム２の腐食、及び、熱交換効率の低下を防止できる。
　また、熱交換器３の表面上の混合液の表面張力が低下し、熱交換器３の表面が高度に親水化されることで、熱交換器３の表面の液切れ性が向上し、乾燥初期から乾燥すべき水量を低減できる。このため、熱交換器３の表面に水分が長時間付着することで、例えば水膜中の酸素拡散により熱交換器３の表面の腐食が進行するのを防止できる。
　これらの諸効果は、熱交換器３の表面に対して直接的な表面処理を行うことなく、熱交換器３の表面に付着した水分を添加剤により改質することで得られる。よって例えば、熱交換器３の表面に樹脂皮膜を形成し、樹脂皮膜を劣化前に交換したり、腐食防止対象毎に腐食防止剤を予め選択したりする必要がない。このため、熱交換システム２において、熱交換器３の表面に水分が付着しても、比較的少ない作業負担で、熱交換器３の腐食を防止すると共に熱交換器３からの排水を促進することにより、優れた熱交換効率が長期間得られる。
　また本実施形態では、混合液中のノニオン系界面活性剤の濃度が、１００ｐｐｍ以上の範囲の値である。これにより、ノニオン系界面活性剤の濃度を前記臨界ミセル濃度以上の値に設定し易くできる。
　また一例として、熱交換システム２では、添加剤が供給される熱交換器３の表面位置に、複数のフィン３１の少なくともいずれかの下端３１ａと、フィンカラー部３１ｃと流通管３０との間の隙間Ｇとのうちの１以上が含まれている。また熱交換システム２では、添加剤が供給される熱交換器３の表面位置に、熱交換器３が固定部材１６と接触する接触位置と、熱交換器３がドレンパン１７と対向する対向位置３１ｂとのうちの１以上が含まれていてもよい。これにより、例えば、熱交換器３の表面のうち比較的腐食し易い箇所での腐食を良好に防止できる。
　また供給部材６は、添加剤を担持する複数の担持体６０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６の外部へ放出可能に支持する支持体６１とを含む。
　上記構成によれば、分散された複数の担持体６０により添加剤を担持することで、各担持体６０から熱交換器３の表面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。また支持体６１により、添加剤を複数の担持体６０から供給部材６の外部へ放出可能に複数の担持体６０を支持することで、担持体６０を支持しながら、供給部材６から熱交換器３の表面に対して添加剤を安定して供給できる。
　また一例として、担持体６０は、多孔質の粒状物である。これにより、担持体６０の孔内に豊富な添加剤を保持させて、供給部材６から熱交換器３の表面に対して添加剤を徐放させ、熱交換器３の表面に付着した水分に添加剤を熱交換システム２の駆動初期から長期間にわたり供給できる。
　また本実施形態の添加剤は、熱交換器３の表面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、熱交換器３の表面に付着した水分に対して、供給部材６から添加剤を迅速に行き渡らせることができる。
　なお、リンを含む銅管を用いて熱交換器３が構成される場合、熱交換器３に応力が掛かると、熱交換器３の表面が腐食して割れ（応力腐食割れ）を生じることがある。また、ステンレス管を用いて熱交換器３が構成される場合、熱交換器３の表面に塩化物ガスが接触すると、熱交換器３の表面が腐食して割れ（応力腐食割れ）を生じることがある。また熱交換システム２の内部において、空気の流れが生じ易い場所に熱交換器３が配置されている場合、塩化物ガスや、その他の腐食性ガスが熱交換器３の表面に接触する場合がある。これに対して本実施形態では、上記したように熱交換器３の表面の腐食が防止されるため、このような割れを防止することもできる。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６は、第２実施形態に係る応用機器１０１の模式図である。図６に示される本実施形態に係る応用機器１０１は、空調装置であり、熱交換システム１０２を備える。また応用機器１０１は、室内機１２０と室外機１２１とを備える。熱交換システム１０２は、室内空気と熱媒体とを熱交換する室内側熱交換器１０３、外気と熱媒体とを熱交換する室外側熱交換器１０６、室外側熱交換器１０６に添加される前記添加剤を保持する供給部材６、室外側熱交換器１０６を除霜する除霜機構１０４、及び、制御部１０５を備える。室内機１２０は、室内側熱交換器１０３を有する。室外機１２１は、室外側熱交換器１０６、供給部材６、除霜機構１０４、及び制御部１０５を有する。
　また熱交換システム１０２は、室外側熱交換器１０６の表面温度が、除霜機構１０４が除霜運転を開始する際の開始温度に達したか否かを検知する除霜温度検知部１１５を備える。また熱交換システム１０２は、室内側熱交換器１０３から排出される熱媒体を減圧する減圧器１０７と、室外側熱交換器１０６から排出される熱媒体を加圧するコンプレッサー１１１とを有する。熱交換器１０３、１０６は、配管Ｒ１、Ｒ２により接続される。熱媒体は、配管Ｒ１、Ｒ２を通じて、熱交換器１０３、１０６を循環する。制御部１０５は、除霜機構１０４を制御する。熱交換システム１０２では、供給部材６から室外側熱交換器１０６の表面に添加剤が供給される。ここで除霜機構１０４は、一例として、コンプレッサー１１１と配管Ｒ１、Ｒ２とにより構成される。制御部１０５は、一時的に応用機器１０１を冷房運転することにより、熱交換器１０６を暖める。
　一例として応用機器１０１は、室内を暖房する暖房装置である。応用機器１０１の暖房運転時には、例えば、室内側熱交換器１０３において、室内側熱交換器１０３の内部を流通する高温高圧状態のガス状の熱媒体と、低温の室内空気とが熱交換される。これにより、室内空気が暖められる。熱媒体は、室内側熱交換器１０３から液体状となって排出され、配管Ｒ２を通じて室外機１２１に送られる。熱媒体は、室外機１２１において、減圧器１０７により減圧され、室外側熱交換器１０６に送られる。熱媒体は、室外側熱交換器１０６において、外気との熱交換によりガス状となる。この熱交換により、室外側熱交換器１０６の表面温度が低下する。室外側熱交換器１０６から排出されたガス状の熱媒体は、コンプレッサー１１１により圧縮されて高温高圧状態となり、配管Ｒ１を通じて室内機１２０に送られる。その後、当該熱媒体は、再び室内の暖房に用いられる。
　ここで、熱媒体により冷却された室外側熱交換器１０６の表面が、水分を含有する外気に触れることで、室外側熱交換器１０６の表面に水分が付着する。応用機器１０１の暖房運転時には、室外側熱交換器１０６は、外気と熱媒体とを熱交換させることにより冷却される。これにより、熱交換器１０６の表面に付着した水分は氷結する。この氷結した水分が累積的に付着することで、熱交換器１０６の表面に霜が付着する。
　本実施形態の応用機器１０１の暖房運転時において、熱交換器１０６の表面の霜の付着量が増大し、除霜温度検知部１１５の検知信号により、除霜温度検知部１１５の検知温度が閾値を超えたと制御部１０５が判定すると、制御部１０５は、制御部５と同様に除霜運転を開始させるように除霜機構１０４を制御する。除霜機構１０４は、応用機器１０１が一時的に冷房運転されることにより、熱交換器１０６を暖める。これにより、熱交換器１０６に付着していた霜が融解する。また、供給部材６に付着していた霜が融解する。
　以上の構成を有する熱交換システム１０２及び応用機器１０１においても、熱交換システム２及び応用機器１と同様の効果が得られる。即ち、室外側熱交換器１０６の表面に水分が付着した状態で、供給部材６から室外側熱交換器１０６の表面に添加剤が供給される。これにより、室外側熱交換器１０６の表面で水分の室外側熱交換器１０６の表面に対する接触角が減少し、室外側熱交換器１０６の表面の濡れ性が向上する。その結果、室外側熱交換器１０６の表面からの水分の排出が促進され、排水効果が向上される。よって、水分による室外側熱交換器１０６の表面の腐食を防止できると共に、熱交換システム１０２の熱交換効率の低下を防止できる。また、供給部材６から室外側熱交換器１０６の表面に対して添加剤を徐放することで、長期にわたって供給部材６の添加剤の保持量を維持できる。その結果、熱交換システム１０２及び応用機器１０１において、室外側熱交換器１０６の表面の腐食を防止できると共に、長期間にわたり優れた熱交換効率が得られる。
　なお、暖房装置として駆動される応用機器１０１は、熱媒体を使用する形式に限定されない。応用機器１０１は、例えば、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等であってもよい。
　（確認試験）
　次に、本開示についての確認試験とその結果について以下に説明するが、本開示は以下の実施例の構成に限定されない。
　［試験１］
　以下の方法に基づき、ノニオン系界面活性剤の濃度と接触角との関係について調べた。まず、ノニオン系界面活性剤として、花王株式会社製「エマルゲンＬＳ－１０６」を用いた。この界面活性剤を含む水溶液を前記混合液に見立てて調整した。水溶液中の界面活性剤濃度を０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の範囲で変化させた。上記水溶液の液滴（５μＬ）を、無垢のアルミニウム板の表面に垂らし、接線法に基づいて接触角（°）を測定した。その結果を表１に示す。図７は、試験１における界面活性剤濃度（ｐｐｍ）と水（混合液）の接触角（°）との関係を示すグラフである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１及び図７に示されるように、界面活性剤濃度が０ｐｐｍから上昇するのに伴い、接触角は急激に減少する。その後、界面活性剤濃度がおよそ約１００ｐｐｍ以上の範囲の値に達すると、水接触角の減少幅が小さくなることが確認された。これにより、当該界面活性剤では、界面活性剤濃度が約１００ｐｐｍ以上の範囲になると、水溶液（混合液）の親水化の効果が飽和することが確認された。
　ここで通常、液滴の表面張力は、液滴の接触角と相関関係にあり、液滴の接触角が飽和する状態では、表面張力も飽和するものと考えられる。ここで、界面活性剤を含む溶液の表面張力が、界面活性剤の濃度により飽和する場合、界面活性剤の濃度は、臨界ミセル濃度以上の濃度になっていると考えられる。本試験で使用した界面活性剤の場合、２５℃における臨界ミセル濃度は、約１００ｐｐｍであると考えられる。
　［試験２］
　次に、以下の方法により、水分の付着により腐食が促進される条件下に熱交換器を配置した場合に上記各実施形態で奏される腐食防止効果を確認した。実施例１及び比較例１として、応用機器であるパナソニック（株）製冷蔵庫「ＮＲーＦ６０６ＷＰＸ」の熱交換器を一部切り出したサンプルを用いた。各サンプルは、複数の流通管３０と、複数のフィン３１とを有する。流通管３０及びフィン３１は、アルミニウム製である。次に、Ｈ２ＳＯ４ －（５ｐｐｍ）、ＨＣｌ（５ｐｐｍ）、ＨＮＯ３（５ｐｐｍ）、ＣＨ３ＣＯＯＨ（５０ｐｐｍ）を含む、比較例用の腐食溶液を準備した。また、前記比較例用の腐食溶液に対し、更にノニオン系界面活性剤（２００００ｐｐｍ）を含む実施例用の腐食溶液を準備した。このノニオン系界面活性剤としては、花王株式会社製「エマルゲンＬＳ－１０６」を用いた。
　実施例１のサンプルに実施例用の腐食溶液を噴霧し、噴霧後のサンプルを５０℃の恒温槽内で２０分間保持した。この噴霧と保持のサイクルを繰り返し５００回行った。また、比較例１のサンプルに比較例用の腐食溶液を噴霧し、噴霧後のサンプルを５０℃の恒温槽内で２０分間保持した。この噴霧と保持のサイクルを繰り返し５００回行った。これにより、熱交換器の表面が結露したときと、熱交換器の表面の水分が乾燥したときとのサイクルを模擬して行い、熱交換器の表面の腐食を促進させた。
　ここで図８は、試験２において実施例用の腐食溶液を噴霧したときの実施例１のサンプルの様子を示す写真である。図９は、試験２において比較例用の腐食溶液を噴霧したときの比較例１のサンプルの様子を示す写真である。図８に示すように、実施例１のサンプルでは、熱交換器の表面には、非常に薄く平滑な水膜が形成されることが確認された。図９に示すように、これに対して比較例１のサンプルでは、熱交換器の表面には、大きく且つ厚みのある多数の水滴が付着することが確認された。
　上記試験を終えた後の実施例１及び比較例１の各サンプルについて、異なる６カ所の部分を切り出した。そして、実施例１の各切出し片（Ｎｏ．１～６）、及び、比較例１の各切出し片（Ｎｏ．７～１２）の各表面から深さ方向に浸食するように形成された腐食の程度を確認し、最大腐食深さ（μｍ）を測定した。この結果を表２及び３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２に示すように、実施例１のサンプルでは、最大腐食深さは１１μｍ以上９３μｍ以下の範囲の値に抑制されることが確認された。表３に示すように、これに対して比較例１のサンプルでは、最大腐食深さは９６μｍ以上３７３μｍ以下の範囲の値に達することが確認された。ここで図１０は、試験２における最大浸食深さが９３μｍの実施例１のサンプルの腐食の様子を示す写真である。図１１は、試験２における最大浸食深さが３７３μｍの比較例１のサンプルの腐食の様子を示す写真である。図１０及び図１１に示すように、実施例１のサンプルは、比較例１のサンプルに比べて、腐食深さと共に腐食の広がりも抑制されることが確認された。具体的に実施例１のサンプルは、比較例１に比べて、腐食深さが１／４以下まで抑制されることが確認された。
　［試験３］
　次に、以下の方法により、第１実施形態に基づき、応用機器が冷凍装置（冷蔵庫）である場合において、水分の付着により腐食が促進される条件下に熱交換器を配置した場合に奏される腐食防止効果をＡＣＭ（Atmospheric Corrosion Monitor ）型腐食センサ（以下、ＡＣＭセンサとも称する。）を用いて確認した。ＡＣＭセンサとしては、株式会社シュリンクス製「Ａｌ－Ａｇ ＡＣＭセンサ」を用いた。
　実施例２及び比較例２として、応用機器であるパナソニック（株）製冷蔵庫「ＮＲ－Ｆ６０６ＷＰＸ」を用いた。この応用機器の熱交換器の上部に対して供給部材６を固定したものを実施例２とした。この応用機器の熱交換器に対して供給部材６を取り付けなかったものを比較例２とした。実施例２及び比較例２の各熱交換器に対してＡＣＭセンサを取り付け、実施例２及び比較例２の各応用機器を約２週間にわたり駆動させ、応用機器の駆動中に熱交換器に流れる腐食電流を測定した。この測定結果を表４に示す。
　試験３において、熱交換器から排出されるドレン水中の供給部材６由来のノニオン系界面活性剤の濃度は、２００ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下の範囲であり、平均すると３４０ｐｐｍであった。このことから、実施例２では、熱交換器の表面の混合液中のノニオン系界面活性剤の濃度は、２５℃における臨界ミセル濃度以上の値であったことを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４中、単位「mC/day」で表される数値は、１日当たりに流れる腐食電気量（mC単位）の実測値を示す。また単位「ng/day」で表される数値は、１日当たりの腐食による純ＡＬ基材の重量減少量（ng）の計算値を示す。また単位「ng/cm2day」で表される数値は、１日当たりの単位面積（cm2）の腐食による純ＡＬ基材の重量減少量（ng）の計算値を示す。また単位「μg/cm2 year」で表される数値は、１年当たりの単位面積（cm2）の腐食による純ＡＬ基材の重量減少量（μｇ）の計算値を示す。前記各計算値は、ＡＬ原子がイオン化したときのＡＬイオンと電子との比率から、電気量の１／３相当のＡＬの重量として計算した。
　表４に示されるように、実施例２の応用機器では、比較例２の応用機器に比べて、熱交換器の表面に付着した水分による腐食速度が半分以下（約４０％以下）に抑制できることが確認された。なお、試験３で測定される腐食電流は、ＡＣＭセンサに用いられるＡｇ部材と、応用機器に用いられる熱交換器のＡｌ部材との間の強制ガルバニック腐食による腐食電流である。このため、実際の応用機器の腐食速度は、試験３での応用機器の腐食速度よりも緩慢になるものと推測される。
（開示項目）
　以下の項目は、本開示の熱交換システム、及び、応用機器の好ましい形態の開示である。
［項目１］
　空気と、内部を流通する熱媒体とを熱交換して前記空気を冷却する熱交換器と、
　前記熱交換器の表面に付着した前記空気中の水分の前記表面に対する接触角を減少させる添加剤を保持する供給部材と、を備え、
　前記添加剤は、ノニオン系界面活性剤を含み、
　前記供給部材から前記表面に対し、前記添加剤が供給され、
　前記表面に付着した前記水分と、前記表面に供給された前記添加剤との混合液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が、２５℃における臨界ミセル濃度以上の値である、熱交換システム。
［項目２］
　前記混合液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が、１００ｐｐｍ以上の範囲の値である、項目１に記載の熱交換システム。
［項目３］
　前記熱交換器は、複数のフィンと、前記複数のフィンと接触して前記熱媒体を流通させる流通管と、を更に有し、
　前記添加剤が供給される前記熱交換器の表面位置に、前記複数のフィンの少なくともいずれかの下端と、前記流通管に対する前記フィンの接触部であるフィンカラー部と前記流通管との間の隙間と、のうちの１以上が含まれる、項目１又は２に記載の熱交換システム。
［項目４］
　前記熱交換器に前記供給部材を固定する固定部材と、
　前記表面から落下する水分を受け止めるドレンパンと、を更に備え、
　前記添加剤が供給される前記熱交換器の表面位置に、前記熱交換器が前記固定部材と接触する接触位置と、前記熱交換器が前記ドレンパンと対向する対向位置と、のうちの１以上が含まれる、項目１～３のいずれか１項に記載の熱交換システム。
［項目５］
　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、項目１～４のいずれか１項に記載の熱交換システム。
［項目６］
　前記担持体は、多孔質の粒状物である、項目５に記載の熱交換システム。
［項目７］
　前記添加剤は、前記表面に付着した水分に対して、溶解、分散、又は拡散する、項目１～６のいずれか１項に記載する熱交換システム。
［項目８］
　項目１～７のいずれかに記載の熱交換システムを備える、応用機器。
［項目９］
　対象物を冷蔵又は冷凍する冷凍装置である、項目８に記載の応用機器。
［項目１０］
　室外機を備える空調装置であり、
　前記熱交換器及び前記供給部材が、前記室外機に配置されている、項目８に記載の応用機器。
　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６により供給される添加剤は、複数の成分を含有していてもよい。添加剤が複数の成分を含有する場合、添加剤は、例えば、熱交換器の表面に対する水分の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６は、熱交換器の表面に付着した水分に添加剤を供給可能に配置されていればよい。このため、例えば供給部材６と熱交換器の表面とは離隔して配置されていてもよい。この場合、熱交換器の表面に付着した水分に対し、供給部材６の添加剤が滴下されてもよいし、供給部材６とは別個の部材を介して添加剤が供給されてもよい。
　応用機器１、１０１は、自動により除霜運転を開始する構成に限定されず、例えば、ユーザの指示により除霜運転を開始する構成であってもよい。この場合、応用機器１の有する入力部に対して、除霜運転指示の入力がユーザによりなされると、制御部５は、除霜運転を開始させるように除霜機構４を制御してもよい。また熱交換システム１０２は、室内機１２０において、室内側熱交換器１０３の表面に付着した水分の前記表面に対する接触角を減少させる添加剤を保持する供給部材６を備えていてよい。
　１、１０１　　応用機器
　２、１０２　　熱交換システム
　３　　熱交換器　
　６　　供給部材
　１６　　固定部材
　１７　　ドレンパン
　３１ｃ　　フィンカラー部
　６０　　担持体
　６１　　支持体
　１０３　　室内側熱交換器（熱交換器）
　１０６　　室外側熱交換器（熱交換器）
　１２１　　室外機
 

Claims (10)

  1. 　空気と、内部を流通する熱媒体とを熱交換して前記空気を冷却する熱交換器と、
    　前記熱交換器の表面に付着した前記空気中の水分の前記表面に対する接触角を減少させる添加剤を保持する供給部材と、を備え、
    　前記添加剤は、ノニオン系界面活性剤を含み、
    　前記供給部材から前記表面に対し、前記添加剤が供給され、
    　前記表面に付着した前記水分と、前記表面に供給された前記添加剤との混合液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が、２５℃における臨界ミセル濃度以上の値である、熱交換システム。
  2. 　前記混合液中の前記ノニオン系界面活性剤の濃度が、１００ｐｐｍ以上の範囲の値である、請求項１に記載の熱交換システム。
  3. 　前記熱交換器は、複数のフィンと、前記複数のフィンと接触して前記熱媒体を流通させる流通管と、を更に有し、
    　前記添加剤が供給される前記熱交換器の表面位置に、前記複数のフィンの少なくともいずれかの下端と、前記流通管に対する前記フィンの接触部であるフィンカラー部と前記流通管との間の隙間と、のうちの１以上が含まれる、請求項１又は２に記載の熱交換システム。
  4. 　前記熱交換器に前記供給部材を固定する固定部材と、
    　前記表面から落下する水分を受け止めるドレンパンと、を更に備え、
    　前記添加剤が供給される前記熱交換器の表面位置に、前記熱交換器が前記固定部材と接触する接触位置と、前記熱交換器が前記ドレンパンと対向する対向位置と、のうちの１以上が含まれる、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換システム。
  5. 　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１～４のいずれか１項に記載の熱交換システム。
  6. 　前記担持体は、多孔質の粒状物である、請求項５に記載の熱交換システム。
  7. 　前記添加剤は、前記表面に付着した水分に対して、溶解、分散、又は拡散する、請求項１～６のいずれか１項に記載する熱交換システム。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の熱交換システムを備える、応用機器。
  9. 　対象物を冷蔵又は冷凍する冷凍装置である、請求項８に記載の応用機器。
  10. 　室外機を備える空調装置であり、
    　前記熱交換器及び前記供給部材が、前記室外機に配置されている、請求項８に記載の応用機器。
PCT/JP2023/005751 2022-04-11 2023-02-17 熱交換システム及びこれを備える応用機器 WO2023199597A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022065225A JP2023155726A (ja) 2022-04-11 2022-04-11 熱交換システム及びこれを備える応用機器
JP2022-065225 2022-04-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023199597A1 true WO2023199597A1 (ja) 2023-10-19

Family

ID=88329219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/005751 WO2023199597A1 (ja) 2022-04-11 2023-02-17 熱交換システム及びこれを備える応用機器

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2023155726A (ja)
TW (1) TW202348949A (ja)
WO (1) WO2023199597A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006105541A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 空気調和装置およびその室外ユニット
WO2009116598A1 (ja) * 2008-03-19 2009-09-24 富士フイルム株式会社 親水性組成物
JP2014228221A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 三菱電機株式会社 空気調和機およびその室外機
JP2020133933A (ja) * 2019-02-14 2020-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 除霜装置およびこれを備えた冷蔵庫

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006105541A (ja) * 2004-10-07 2006-04-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 空気調和装置およびその室外ユニット
WO2009116598A1 (ja) * 2008-03-19 2009-09-24 富士フイルム株式会社 親水性組成物
JP2014228221A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 三菱電機株式会社 空気調和機およびその室外機
JP2020133933A (ja) * 2019-02-14 2020-08-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 除霜装置およびこれを備えた冷蔵庫

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TAKENAKA, YOSHIKO: "Dynamics of Dewetting on a Surface of Substrate. Oleoscience.", OLEOSCIENCE, JP, vol. 17, no. 1, 1 January 2017 (2017-01-01), JP , pages 15 - 20, XP009549612, ISSN: 2187-3461 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023155726A (ja) 2023-10-23
TW202348949A (zh) 2023-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Investigation of the possibility of frost release from a cold surface
Jhee et al. Effect of surface treatments on the frosting/defrosting behavior of a fin-tube heat exchanger
CN101113859B (zh) 冷柜蒸发器除霜方法及使用该方法的除霜装置
JP2006046694A (ja) 冷凍装置
CN101975439B (zh) 空调器除霜运行控制方法
KR100186665B1 (ko) 저온 쇼 케이스
JP4849086B2 (ja) 冷凍サイクル装置、冷凍・空調装置、給湯装置
WO2023199597A1 (ja) 熱交換システム及びこれを備える応用機器
KR100186666B1 (ko) 저온 쇼 케이스의 제상 장치
US20130031932A1 (en) Cross-fin type heat exchanger and refrigeration cycle apparatus including the same
EP4230947A1 (en) Heat exchange system, and practical apparatus comprising heat exchange system
JP5170290B2 (ja) 冷凍サイクル装置、冷凍・空調装置、給湯装置
CN101093129A (zh) 一种摄氏零下低温无霜冷风机
JP2006046695A (ja) 冷凍装置
WO2020166308A1 (ja) 除霜装置およびこれを備えた冷蔵庫
WO2023135924A1 (ja) 熱交換システム及びこれを備える応用機器
JP4618529B2 (ja) 氷蓄熱式空気調和装置
JP5397522B2 (ja) 冷凍サイクル装置、冷凍・空調装置、給湯装置
JP2022067041A (ja) 熱交換システム及び熱交換システムを備える応用機器
JP2005308247A (ja) 冷蔵庫
Li et al. Effect of surface wettability on dust removal characteristics during frosting cleaning process
JPH1073366A (ja) 冷却貯蔵庫
CN101424471A (zh) 冷却装置
CN217423675U (zh) 一种具有延迟化霜效果的换热器及制冷装置
JP6052494B2 (ja) 空気調和装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23788020

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1