DE112016005810T5

DE112016005810T5 - Fluid-auf/zu-ventil und klimagerät zu dessen verwendung

Info

Publication number: DE112016005810T5
Application number: DE112016005810.1T
Authority: DE
Inventors: Masao Inui
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-09-13
Also published as: CN107208190B; CN107208190A; WO2017104127A1; JP2017110265A; MY191315A; JP6868761B2

Abstract

Ein Fluid-Auf/Zu-Ventil ist aus einer Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger gebildet und enthält Sn in einem Umfang von 0,8 % oder mehr, und das Fluid-Auf/Zu-Ventil ist in einem Kältemittelkreislauf im Hinblick auf dessen Verwendung für ein Klimagerät oder dergleichen angeordnet. Wenn das Fluid-Auf/Zu-Ventil zur Verwendung zwischen Kältemittelleitungen angeordnet wird, kann selbst in einer Umgebung, in welcher das Ventil einer Atmosphäre ausgesetzt ist, die einen hohen Ammoniakgehalt aufweist, und eine Temperatur über der Atmosphärentemperatur aufweist und so leicht mit dem Ammoniak in Reaktion tritt, die Spannungsrisskorrosion des Ventils verhindert werden und eine Umweltbelastung reduziert werden. Die Messinglegierung kann weiter Bi in einem Umfang von 1,6 % oder mehr enthalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluid-Auf/Zu-Ventil, wie beispielsweise ein Zweiwegeventil oder ein Dreiwegeventil, das zwischen bzw. in Kältemittelleitungen eines Kühlkreislaufs angeordnet ist, und im Besonderen ein Fluid-Auf/Zu-Ventil, welches imstande ist, eine Umweltbelastung zu reduzieren, sowie ein Klimagerät, bei dem das Fluid-Auf/Zu-Ventil Verwendung findet.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Im Allgemeinen ist eine Vorrichtung, welche einen Kühlkreislauf wie beispielsweise ein Klimagerät verwendet, derart ausgelegt, dass Kältemittelleitungen eine Verbindung zwischen einem Innengerät und einem Außengerät bilden, und schließt diese ein Dreiwegeventil mit einem Wartungsanschluss in den Kältemittelleitungen ein, so dass nach erfolgter Leitungsverbindung ein Entlüften und ein Kältemitteleinschluss erfolgen können. (siehe Patentliteratur 1).
7 veranschaulicht das in Patentliteratur 1 beschriebene Klimagerät. Das Klimagerät ist derart ausgelegt, dass die Kältemittelleitungen 103a, 103b eine Verbindung zwischen dem Außengerät 100 und dem Innengerät 101 bilden und das Zweiwegeventil 104 und das Dreiwegeventil 105 jeweils zwischen den Kältemittelleitungen 103a, 103b und Verbindungsteilen der Kältemittelleitungen 103a, 103b angeordnet sind. Nach dem Anschluss der Leitungen erfolgen dann das Entlüften und der Kältemitteleinschluss, indem der Wartungsanschluss 106 des Dreiwegeventils 105 geöffnet/geschlossen wird.
Liste der zitierten Dokumente
Patentliteratur
PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2009-250274
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein herkömmliches Klimagerät weist einen Vorteil auf, dass die Verwendung des Dreiwegeventils 105 ein Entlüften ohne Austreten von Kältemittel und einen Einbau unter Vermeidung einer Umweltbelastung infolge eines Kältemittelaustritts ermöglicht.
Da jedoch das Zweiwegeventil 104 und das Dreiwegeventil 105 komplexe Formen aufweisen und eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordern, bestehen diese Ventile auslegungsgemäß aus einem Material mit guter Verarbeitbarkeit und werden daher diese Ventile unter derzeitigen Umständen aus einer bleihaltigen Messinglegierung geformt bzw. gefertigt. Da die Messinglegierung vorzügliche Merkmale wie Korrosionsbeständigkeit, maschinelle Bearbeitbarkeit und mechanische Eigenschaften aufweist, eignet sich dieses Material für das komplexe, hochpräzise Fluid-Auf/Zu-Ventil. Die Messinglegierung enthält jedoch Blei, was insofern ein Problem darstellt, als ein Fluid-Auf/Zu-Ventil somit zu einem Bauteil wird, bei dem die Umweltbelastung groß ist.
Somit kann im Hinblick auf eine Beseitigung der Umweltbelastung das Fluid-Auf/Zu-Ventil zu einem Fluid-Auf/Zu-Ventil modifiziert werden, welches aus einer Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger besteht und somit als im Wesentlichen bleifrei bezeichnet werden kann.
Wenn jedoch das Fluid-Auf/Zu-Ventil ein bleifreies Fluid-Auf/Zu-Ventil ist, so tritt eine das Fluid-Auf/Zu-Ventil bildende Messinglegierung mit in einer Atmosphäre enthaltenem Ammoniak in Reaktion und führt zu einer Spannungsrisskorrosion.
Insbesondere neigt das Fluid-Auf/Zu-Ventil, wie etwa ein Zweiwegeventil oder ein Dreiwegeventil, das im Gebrauch zwischen Kältemittelleitungen angeordnet ist, deswegen zur Ausbildung einer Spannungsrisskorrosion, weil das Fluid-Auf/Zu-Ventil üblicherweise in einem Außengerät angeordnet ist und somit stets einer Atmosphäre ausgesetzt ist, und die Atmosphäre häufig mit Ammoniak in Kontakt gerät, der von den Exkrementen von kleinen Tieren wie beispielsweise einem Hund oder einer Katze herrührt.
Zusätzlich dazu ist das Fluid-Auf/Zu-Ventil, beispielsweise ein im Gebrauch zwischen Kältemittelleitungen angeordnetes Zweiwegeventil oder Dreiwegeventil, speziellen und rauen Einsatzbedingungen ausgesetzt, da eine Temperatur des Ventils aufgrund des im Inneren des Ventils strömenden Kältemittels sogar 60 °C erreichen kann, was beträchtlich mehr als die umgebende Atmosphärentemperatur ist, so dass sich die Empfindlichkeit des Ventils für eine Reaktion mit Ammoniak erhöht und es dadurch leicht zum Auftreten einer Spannungsrisskorrosion kommt.
In Anbetracht dieser Punkte zielt die vorliegende Erfindung daher darauf ab, ein bleifreies Fluid-Auf/Zu-Ventil zu verwenden und stellt ein im Wesentlichen bleifreies Fluid-Auf/Zu-Ventil, welches eine Spannungsrisskorrosion auf praktischer Ebene verhindert, sowie ein Klimagerät, bei dem das bleifreie Fluid-Auf/Zu-Ventil Verwendung findet, bereit.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluid-Auf/Zu-Ventil, welches aus einer Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger gebildet ist und Zinn (Sn) in einem Umfang von 0,8 % oder mehr enthält.
Wenn das Fluid-Auf/Zu-Ventil zum Gebrauch zwischen Kältemittelleitungen angeordnet wird, lässt sich die Spannungsrisskorrosion des Ventils selbst in der Umgebung verhindern, in welcher das Ventil einer Atmosphäre ausgesetzt ist, die einen hohen Ammoniakgehalt aufweist, und sich auf eine Temperatur erwärmt, die über der Atmosphärentemperatur liegt, so dass eine Reaktion mit dem Ammoniak leicht voranschreiten kann.
Wie weiter oben beschrieben worden ist, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Spannungsrisskorrosion des Fluid-Auf/Zu-Ventils zu verhindern und dabei gleichzeitig die Umweltbelastung zu reduzieren, und außerdem die Zuverlässigkeit des Fluid-Auf/Zu-Ventils und des Klimageräts, in dem das Fluid-Auf/Zu-Ventil Verwendung findet, zu verbessern.
Figurenliste

1 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm eines Klimagerätes gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine Vorderansicht, welche ein Erscheinungsbild eines Außengeräts des Klimageräts gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2B ist eine Seitenansicht, welche eine zum Teil durchbrochene Leitungsabdeckung des Außengeräts des Klimageräts gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine Schnittansicht, welche ein Dreiwegeventil des Klimageräts gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine auseinandergezogene Schnittansicht, welche das Dreiwegeventil des Klimageräts gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine Perspektivansicht, welche einen Testzustand eines Prüfkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6 ist eine Schnittansicht, welche ein Zweiwegeventil eines Klimageräts gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
7 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm eines herkömmlichen Klimagerätes.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei hier angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist.
ERSTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm eines Klimagerätes gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2A ist eine Vorderansicht, welche ein Erscheinungsbild eines Außengeräts des Klimageräts gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2B ist eine Seitenansicht, welche eine zum Teil durchbrochene Leitungsabdeckung des Außengeräts des Klimageräts gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 3 ist eine Schnittansicht, welche ein Dreiwegeventil des Klimageräts gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 4 ist eine auseinandergezogene Schnittansicht, welche das Dreiwegeventil des Klimageräts gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In 1 umfasst das Klimagerät gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform ein Außengerät 5. Das Außengerät 5 weist einen Kompressor 1 zum Komprimieren eines Kältemittels, ein Vierwegeventil 2 zum Umschalten eines Kältemittelkreislaufs während eines Kühl- und eines Heizbetriebs, einen Außen-Wärmetauscher 3 zum Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und der Außenluft, und einen Druckminderer 4 zur Druckentlastung eines Kältemittels. Das Klimagerät schließt weiter ein Innengerät 7 mit einem Innen-Wärmetauscher 6 zum Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und der Innenraumluft ein. Überdies schließt das Klimagerät Flüssigkeitsverbindungsleitungen 8 und Gasverbindungsleitungen 9 ein, welche jeweils eine Verbindung zwischen dem Innengerät 7 und dem Außengerät 5 bilden. Weiterhin wird das erste Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 in einer Leitung zwischen einer Anschlussöffnung zu der Gasverbindungsleitung 9 und dem Vierwegeventil 2 in dem Außengerät 5 angeordnet und wird ein zweites Fluid-Auf/Zu-Ventil 11 in einer Leitung zwischen einer zweiten Anschlussöffnung zu der Flüssigkeitsverbindungsleitung 8 und dem Druckminderer 4 in dem Außengerät 5 angeordnet.
Bei dem Klimagerät gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform werden weiter der Kompressor 1, das Vierwegeventil 2, der Außen-Wärmetauscher 3, der Druckminderer 4, das zweite Fluid-Auf/Zu-Ventil 11, die Flüssigkeitsverbindungsleitung 8, der Innen-Wärmetauscher 6, die Gasverbindungsleitung 9 und das erste Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 durch eine Leitung zu einem ringförmigen Ganzen kombiniert, um einen Kältemittelkreislauf zu konfigurieren.
Das erste Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 ist ein Dreiwegeventil, durch welches nach dem Verbinden der Leitungen die Entlüftung und der Kältemitteleinschluss erfolgt, und das zweite Fluid-Auf/Zu-Ventil 11 ist ein Zweiwegeventil. Das erste Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 und das zweite Fluid-Auf/Zu-Ventil 11 sind jeweils derart angeordnet, dass sie an einer Seitenfläche des Außengeräts 5 zugänglich sind, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Das erste Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 und das zweite Fluid-Auf/Zu-Ventil 11 sind beide durch eine Leitungsabdeckung 5a bedeckt und befinden sich vielfach in einer solchen Umgebung, dass beide Ventile in einer bodennahen Position oder dergleichen der Atmosphäre ausgesetzt sind. Das erste Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 und das zweite Fluid-Auf/Zu-Ventil 11 werden jeweils durch Formen einer Messinglegierung gebildet.
Des Weiteren wird als Kältemittel, das für den Kältemittelkreislauf eingesetzt wird, der das Klimagerät gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform darstellt, Tetrafluorpropen oder Trifluorpropen als eine Basiskomponente verwendet. Es kommt ein Hydrofluorolefin-Kältemittel mit geringer Umweltbelastung zum Einsatz. Ein solches Hydrofluorolefin-Kältemittel wird gebildet, indem zwei Komponenten oder drei Komponenten aus den Stoffen Difluormethan, Pentafluorethan und Tetrafluorethan miteinander vermischt werden, so dass ein globales Erwärmungspotential (GWP) bei 5 bis einschließlich 750, bevorzugt bei 350 oder weniger, besonders bevorzugt bei 150 oder weniger liegt. Im Spezifischen wird ein einzelnes Kältemittel aus Fluorkohlenwasserstoff-basierten (FKW-basierten) Kältemitteln, wie beispielsweise R32, oder werden Fluorwasserstoff-basierte Kältemittel mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung wie beispielsweise 2,3,3,3-Tetrafluorpropen (HFO-1234yf) verwendet, oder es wird ein Kältemittelgemisch, das diese Kältemittel als Hauptkomponenten enthält, verwendet.
Im Kühlbetrieb ist das Vierwegeventil 2 so geschaltet, dass eine Ausstoßseite des Kompressors 1 mit dem Außen-Wärmetauscher 3 kommuniziert. Folglich wird ein durch den Kompressor 1 komprimiertes Kältemittel zu einem Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel und wird als solches durch das Vierwegeventil 2 zu dem Außen-Wärmetauscher 3 gefördert. Dann wird das Kältemittel zwecks Wärmeableitung in dem Außen-Wärmetauscher 3 einem Wärmeaustausch mit der Außenluft unterzogen, wird dabei zu einem Hochdruck-Flüssigkeitskältemittel und wird als solches zu dem Druckminderer 4 gefördert. Das Hochdruck-Flüssigkältemittel wird in dem Druckminderer 4 druckentlastet, wird dabei zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Zweiphasenkältemittel und wird durch das zweite Fluid-Auf/Zu-Ventil 11 und die Flüssigkeitsverbindungsleitung 8 zu dem Innengerät 7 gefördert. In dem Innengerät 7 tritt das Kältemittel in den Innen-Wärmetauscher 6 ein, vollzieht einen Wärmeaustausch mit der Innenraumluft, um Wärme zu absorbieren, und wird dabei zu einem Niedertemperatur-Gaskältemittel verdampft. Dabei wird die Innenraumtemperatur abgekühlt, um das Innere eines Raums zu kühlen. Außerdem strömt das Kältemittel durch die Gasverbindungsleitung 9, wird zu dem Außengerät 5 zurückgeführt und wird durch das erste Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 und das Vierwegeventil 2 erneut dem Kompressor 1 zugeführt.
Im Wärmebetrieb ist das Vierwegeventil 2 so geschaltet, dass die Ausstoßseite des Kompressors 1 mit dem ersten Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 kommuniziert. Folglich wird ein durch den Kompressor 1 komprimiertes Kältemittel zu einem Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel und wird als solches durch das Vierwegeventil 2, das erste Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 und die Gasverbindungsleitung 9 zu dem Innengerät 7 gefördert. Das Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel tritt in den Innen-Wärmetauscher 6 ein, vollzieht in dem Innen-Wärmetauscher 6 einen Wärmeaustausch mit der Innenraumluft, um die abzukühlende Wärme abzuleiten, und wird dabei zu einem Hochdruck-Flüssigkeitskältemittel. Dabei wird die Innenraumtemperatur erwärmt, um das Innere eines Raums zu wärmen. Danach wird das Kältemittel durch die Flüssigkeitsverbindungsleitung 8 zu dem zweiten Fluid-Auf/Zu-Ventil 11 und zu dem Druckminderer 4 gefördert, wird in dem Druckminderer 4 zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Zweiphasenkältemittel druckentlastet, zu dem Außen-Wärmetauscher 3 gefördert, um einen Wärmeaustausch mit der Außenluft zu vollziehen und verdampft zu werden, und wird durch das Vierwegeventil 2 zu dem Kompressor 1 zurückgeführt.
In 3 und 4, auf welche nun Bezug genommen wird, wird eine Auslegung des ersten Fluid-Auf/Zu-Ventils 10, das eines der Fluid-Auf/Zu-Ventile ist, die für ein Klimagerät gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform verwendet werden, nachfolgend beschrieben.
Bei dem ersten Fluid-Auf/Zu-Ventil 10 handelt es sich um ein Dreiwegeventil und der Ventilgrundkörper 21 des Dreiwegeventils ist mit dem nach innen führenden Leitungsanschluss 22, dem nach außen führenden Leitungsanschluss 23, dem Wartungsanschluss 24 und der Ventilstangenaufnahme 26, in welche die Ventilstange 25 eingeschraubt wird, ausgestattet.
Die mit dem Innen-Wärmetauscher 6 verbundene Gasverbindungsleitung 9 ist über die Überwurfmutter 27 mit dem nach innen führenden Leitungsanschluss 22 verbunden. Die Kupferleitung 28 ist über ein Flussmittel mit dem nach außen führenden Leitungsanschluss 23 verlötet und die Leitung 29 (siehe Kältemittelkreislaufdiagramm aus 1) ist, vom Außen-Wärmetauscher 3 kommend, auf ähnliche Weise wie die Kupferleitung 28 verbunden.
In den Wartungsanschluss 24 wird der Ventileinsatz 30 eingesetzt und die Wartungskappe 31 wird darübergeschraubt. Der Wartungsanschluss 24 ist im Normalfall fest abgedichtet und zum Zeitpunkt des Einbaus des Klimageräts wird eine Vakuumentleerung über den Wartungsanschluss 24 durchgeführt.
Die Ventilstangenkappe 32 wird in die Ventilstangenaufnahme 26 eingeschraubt, um ein Eindringen von Staub von außen in die Ventilstangenaufnahme 26 zu verhindern. Die Ventilstange 25 in der Ventilstangenaufnahme 26 schließt als eine Einheit ein: ein Außengewindeteil 25a, eine Sechskantöffnung 25b für einen Sechskantschlüssel und ein Nutteil 25d zum Einsetzen eines O-Rings 25c, wie dies in 4 veranschaulicht ist. Der Außengewindeteil 25a der Ventilstange 25 wird in den Innengewindeteil 26a, der in der Ventilstangenaufnahme 26 vorgesehen ist, eingeschraubt, und die Ventilstange 25 wird vorwärts oder rückwärts bewegt, indem ein Sechskantschlüssel (nicht veranschaulicht) in die Sechskantöffnung 25b zur Aufnahme des Sechskantschlüssels eingesetzt und der Sechskantschlüssel gedreht wird, wodurch der Ventilsitz 23a des nach außen führenden Leitungsanschlusses geöffnet/geschlossen werden kann.
Der Ventilgrundkörper 21 eines Dreiwegeventils mit der oben beschriebenen Auslegung wird durch Formen einer dafür verwendeten, weiter oben beschriebenen Messinglegierung gebildet und als Messinglegierung kommt eine Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm zum Einsatz.
Bei der oben erwähnten bleifreien Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger, wie dies im Abschnitt TECHNISCHER HINERGRUND beschrieben ist, tritt eine das Fluid-Auf/Zu-Ventil bildende Messinglegierung mit in einer Atmosphäre enthaltenem Ammoniak in Reaktion und führt zu einer Spannungsrisskorrosion.
Somit wird bei der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform das Fluid-Auf/Zu-Ventil aus einer bleifreien Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger gebildet, welche Sn in einem Umfang von mehr als 0,220 % enthält und welche weiter Bismut bzw. Wismut (Bi) in einem Umfang von mehr als 1,320 % enthält.
Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse eines Tests auf ammoniakbedingte Spannungsrisskorrosion, welcher zur Bewertung der Spannungsrisskorrosion bei einem aus der bleifreien Messinglegierung gebildeten Dreiwegeventil durchgeführt wurde.
Bei dem Test wurde, wie in 5 veranschaulicht, eine Lüftungsplatte oberhalb eines Ammoniakwassers (14 %) in einem das Ammoniakwasser enthaltenden Exsikkator angeordnet, ein nachfolgend beschriebener Prüfkörper auf die Lüftungsplatte gelegt und wurde 72 Stunden stehen gelassen, um ihn einer Ammoniakatmosphäre auszusetzen. Anschließend wurde der Prüfkörper entnommen, mit einer Salpetersäurelösung gereinigt und einer visuellen Untersuchung unterzogen. Als Ergebnis dieser Untersuchung wird in einem „Bewertungs“-Kästchen in Tabelle 1 ein Prüfkörper ohne Rissbildung als „Gut“ und ein Prüfkörper mit Rissbildung als „Schlecht“ bezeichnet. Außerdem betrug eine Distanz t zwischen einer Oberfläche des Ammoniakwassers und der Lüftungsplatte ungefähr 100 mm und befand sich der Prüfkörper in einem Zustand des Nichtkontakts mit dem Ammoniakwasser.

Des Weiteren handelte es sich bei dem Prüfkörper um ein in 3 veranschaulichtes Dreiwegeventil, wobei die Abmessungen und die Anzugsmomente des nach innen führenden Leitungsanschlusses 22, des Wartungsanschlusses 24 und der Ventilstangenaufnahme 26 jeweils gemäß der Beschreibung in Tabelle 2 gestaltet sind. Tabelle 1

	Cu	Sn	Bi	Fe	Al	P	Si	Ni	Sb	Zn	Bewertung (Überwurfmutter)
Prüfkörper 1	59,500	0,220	2,120	0,100	-	0,004	-	-	0,002	Rest der Legierung	Schlecht
Prüfkörper 2	61,720	1,050	1,890	0,070	0,0012	0,059	-	-	0,004	Rest der Legierung	Gut
Prüfkörper 3	58,300	0,610	1,320	0,160	-	0,800	-	-	-	Rest der Legierung	Schlecht
Prüfkörper 4	58,900	0,700	-	0,007	-	0,021	-	0,009	-	Rest der Legierung	Schlecht

Tabelle 2

	Größe	Überwurfmutter	Ventilstangenkappe	Wartungsanschlusskappe
Nach innen führender Leitungsanschluss	∅ 6,35 mm (1/4-Zoll)	18,0 N·m	-	-
	7/16-20UNF	18,0 N·m	-	-
	∅ 9,53 mm (3/8-Zoll)	42,0 N·m	-	-
	5/8-18UNF	42,0 N·m	-	-
Ventilstangenaufnahme	Gegenseite 22 mm	-	17,0 N·m	-
Ventilstangenaufnahme	Gegenseite 19 mm	-	17,0 N·m	-
Wartungsanschluss	1/2-20UNF	-	-	11,0 N·m

Außerdem erfolgte die Auswertung der Spannungsrisskorrosion anhand der Ergebnisse des nach innen führenden Leitungsanschlusses 22 und der Überwurfmutter 27, da der nach innen führende Leitungsanschluss 22 und die Überwurfmutter 27, wo die Anzugsmomente jeweils groß waren, der rauesten Belastung ausgesetzt waren.
Aus den Testergebnissen geht hervor, dass beim Einsatz einer Messinglegierung, welche Sn in einem Umfang von 0,8 % oder mehr, was größer als 0,7 % ist, vorzugsweise in einem Umfang von 1,050 % oder mehr enthält, die Spannungsrisskorrosion verhindert werden kann, und zwar selbst wenn die bleifreie Messinglegierung mit einem auf 1000 ppm oder weniger eingestellten Bleigehalt verwendet wird.
Dadurch lässt sich eine Spannungsrisskorrosion selbst bei dem Fluid-Auf/Zu-Ventil, etwa einem Zweiwegeventil oder Dreiwegeventil, verhindern, welches zum Gebrauch zwischen Kältemittelleitungen angeordnet ist, das heißt, bei dem Fluid-Auf/Zu-Ventil, welches der Atmosphäre mit hohem Ammoniakgehalt ausgesetzt ist und eine Temperatur aufweist, die über der Atmosphärentemperatur liegt, so dass es leicht mit dem Ammoniak in Reaktion tritt.
Des Weiteren herrscht, wie in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht, ein von dem Kompressor komprimierter, hoher Kältemitteldruck bei dem Klimagerät, bei welchem ein einzelnes Kältemittel aus FKW-basierten Kältemitteln wie beispielsweise R32 verwendet wird, oder Fluorwasserstoff-basierte Kältemittel mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung wie beispielsweise HFO-1234yf verwendet werden, oder ein diese Kältemittel als Hauptkomponenten enthaltendes Kältemittel mit einem niedrigen globalen Erwärmungspotential verwendet wird. Daher kann, selbst wenn das Fluid-Auf/Zu-Ventil einer Kompressionsbelastung unterworfen ist, welche höher als eine Kompressionsbelastung bei einem Fluid-Auf/Zu-Ventil ist, das in einem Klimagerät zum Einsatz kommt, welches ein herkömmliches Kältemittel wie etwa 410A verwendet, die Spannungsrisskorrosion in einem hohen Ausmaß verhindert werden. Demgemäß kann die Umweltbelastung beträchtlich reduziert werden, indem das oben erwähnte Kältemittel mit einem niedrigen Erwärmungspotential verwendet wird und das aus der bleifreien Messinglegierung gefertigte Fluid-Auf/Zu-Ventil verwendet wird.
Zudem beträgt, da ein übermäßiger Gehalt an Sn zu Luftlöchern in dem Gussstück führt und so die spanende Bearbeitbarkeit oder die Dehnbarkeit beeinträchtigt, der Sn-Gehalt 2,5 % oder weniger und bevorzugt 2,0 % oder weniger (Sn: mehr als 0,220 % bis 2,5 %).
Überdies ist der Bi-Gehalt auf mehr als 1,320 % eingestellt und beträgt vorzugsweise 1,890 % oder mehr. Da das Bi das Merkmal aufweist, die maschinelle Bearbeitbarkeit zu verbessern, kann durch die Tatsache, dass Bi enthalten ist, die Verschlechterung der Verarbeitbarkeit, etwa beim Schneiden, die mit der Verwendung einer bleifreien Messinglegierung einhergeht, unterdrückt werden. Diese Eigenschaft ist bevorzugt, da diese Eigenschaft imstande ist, eine Produktivitätssteigerung bei einem Fluid-Auf/Zu-Ventil zu bewirken, das eine Mehrzahl von Anschlüssen und ein an den Innen-/Außenrändern der Anschlüsse ausgebildetes Schraubgewinde aufweist. Da ein übermäßiger Gehalt an Bi die Zugfestigkeit und die Dehnbarkeit beeinträchtigt, beträgt der Bi-Gehalt bevorzugt 2,120 % (Bi: mehr als 1,320 % bis weniger als 2,120 %).
Darüber hinaus liegt bei der in dem obigen Test verwendeten und in Tabelle 1 veranschaulichten, bleifreien Messinglegierung der Gehalt an Kupfer (Cu) bei 58,300 % - 61,720 %, der Gehalt an Sn bei 0,220 % - 1,050 %, der Gehalt an Bi bei mehr als 1,320 % und weniger als 2,120 % und besteht der Rest der Legierung aus Zink (Zn) und Verunreinigungen. Allerdings liegt der Cu-Gehalt vom Standpunkt der Verarbeitbarkeit oder dergleichen aus betrachtet bevorzugt bei mehr als 59,500 % bis 66,00 % (Cu: mehr als 59,500 % bis 66,00 %).
ZWEITE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ein anderes Beispiel eines Fluid-Öffnungsventils aus einer bleifreien Messinglegierung, bei welcher die Spannungsrisskorrosion unterdrückt wird, indem ein Bleigehalt auf 1000 ppm oder weniger eingestellt wird.
Die bleifreie Messinglegierung des Fluid-Auf/Zu-Ventils besteht aus einer Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger, welche Silizium (Si) enthält, bevorzugt Si in einem Umfang von 0,001 % oder mehr, besonders bevorzugt Si in einem Umfang von 3,060 % oder mehr.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse eines Tests auf ammoniakbedingte Spannungsrisskorrosion, welcher zur Bewertung der Spannungsrisskorrosion bei einem aus der bleifreien Messinglegierung gebildeten Dreiwegeventil durchgeführt wurde.
Bei dem Test wurde, ähnlich wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform, eine Lüftungsplatte in einem ein 14 %-iges Ammoniakwasser enthaltenden Exsikkator angeordnet und ein nachfolgend beschriebener Prüfkörper auf die Lüftungsplatte gelegt und wurde 72 Stunden stehen gelassen, um ihn einer Ammoniakatmosphäre auszusetzen. Anschließend wurde der Prüfkörper entnommen, mit einer Salpetersäurelösung gereinigt und einer visuellen Untersuchung unterzogen. Als Ergebnis dieser Untersuchung wird in einem „Bewertungs“-Kästchen in Tabelle 3 ein Prüfkörper ohne Rissbildung als „Gut“ bezeichnet und ein Prüfkörper mit Rissbildung als „Schlecht“ bezeichnet. Außerdem betrug eine Distanz t zwischen einer Oberfläche des Ammoniakwassers und der Lüftungsplatte ungefähr 100 mm und befand sich der Prüfkörper in einem Zustand des Nichtkontakts mit dem Ammoniakwasser.

Des Weiteren handelte es sich bei dem Prüfkörper um ein in 3 veranschaulichtes Dreiwegeventil, wobei die Abmessungen und die Anzugsmomente des nach innen führenden Leitungsanschlusses 22, des Wartungsanschlusses 24 und der Ventilstangenaufnahme 26 jeweils so gestaltet sind, wie dies in Tabelle 2 gezeigt ist, welche in der „Ersten Beispielhaften Ausführungsform“ beschrieben wird. Tabelle 3

	Cu	Si	Bi	Fe	Al	P	Sn	Ni	Sb	Zn	Bewertung (Überwurfmutter)
Prüfkörper 5	59,060	0,001	1,116	0,009	0,018	0,001	0,005	0,001	0,007	Rest der Legierung	Schlecht
Prüfkörper 6	75,170	3,060	-	0,017	-	0,093	0,025	0,006	-	Rest der Legierung	Gut

Außerdem erfolgte die Auswertung der Spannungsrisskorrosion auch bei dieser beispielhaften Ausführungsform anhand der Ergebnisse des nach innen führenden Leitungsanschlusses 22 und der Überwurfmutter 27, da der nach innen führende Leitungsanschluss 22 und die Überwurfmutter 27, wo die Anzugsmomente jeweils groß waren, der rauesten Belastung ausgesetzt waren.
Aus den Testergebnissen geht hervor, dass beim Einsatz einer Messinglegierung, welche Si in einem Umfang von 0,001 % oder mehr, besonders bevorzugt 3,060 % oder mehr, enthält, das Si die Beständigkeit gegenüber der Spannungsrisskorrosion verbessert und daher die Spannungsrisskorrosion verhindert werden kann, selbst wenn die bleifreie Messinglegierung mit einem auf 1000 ppm oder weniger eingestellten Bleigehalt verwendet wird. Das oben erwähnte Si verbessert die Beständigkeit gegenüber der Spannungsrisskorrosion und verbessert außerdem die maschinelle Bearbeitbarkeit. Sobald jedoch ein Si-Gehalt 4,0 % oder mehr beträgt, wird der zu dem Gehalt proportionale Effekt einer Verbesserung der maschinellen Verarbeitung nicht mehr erzielt, weswegen der Si-Gehalt bevorzugt weniger als 4,0 % beträgt. (Si: von 0,001 % bis weniger als 4,0 %).
Demgemäß lässt sich, ähnlich wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform, die Spannungsrisskorrosion selbst bei dem Fluid-Auf/Zu-Ventil verhindern, das zum Gebrauch zwischen Kältemittelleitungen angeordnet ist, das heißt, bei dem Fluid-Auf/Zu-Ventil, welches der Atmosphäre mit hohem Ammoniakgehalt ausgesetzt ist und eine Temperatur aufweist, die über der Atmosphärentemperatur liegt, so dass es leicht mit dem Ammoniak in Reaktion tritt.
Bei der in dem obigen Test verwendeten, bleifreien Messinglegierung liegt, wie aus Tabelle 3 hervorgeht, der Cu-Gehalt bei 59,060 % bis 75,170 %, der Si-Gehalt bei 0,001 % oder mehr (anders ausgedrückt, zumindest Si enthaltend) bis 3,060 % oder mehr, und besteht der Rest der Legierung aus Zn und Verunreinigungen. Falls der Si-Gehalt bei 3,060 % oder mehr liegt, beträgt der Cu-Gehalt bis zu 79 %, und bevorzugt bis zu 75,170 % (Cu: mehr als 59,060 % bis 79 %).
DRITTE BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM
6 veranschaulicht ein Fluid-Auf/Zu-Ventil gemäß einer dritten, beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wobei es sich bei dem Fluid-Auf/Zu-Ventil um ein Zweiwegeventil handelt. Das Zweiwegeventil schließt einen nach innen führenden Leitungsanschluss 42, einen nach außen führenden Leitungsanschluss 43 und eine Ventilstangenaufnahme 46 ein, in welche eine Ventilstange 45 eingeschraubt wird.
Die mit dem Innen-Wärmetauscher 6 verbundene Flüssigkeitsverbindungsleitung 8 ist über eine Überwurfmutter 47 mit dem nach innen führenden Leitungsanschluss 42 verbunden. Eine Kupferleitung (nicht veranschaulicht) ist über ein Flussmittel mit dem nach außen führenden Leitungsanschluss 43 verlötet und die Leitung 29a (siehe Kältemittelkreislaufdiagramm aus 1) ist, vom Außen-Wärmetauscher 3 kommend, auf ähnliche Weise wie die Kupferleitung verbunden.
Das Zweiwegeventil ist ebenfalls aus der in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebenen, bleifreien Messinglegierung ausgebildet, oder aus der in der zweiten beispielhaften Ausführungsform beschriebenen, bleifreien Messinglegierung ausgebildet.
Demzufolge entspricht das Fluid-Auf/Zu-Ventil gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform hinsichtlich ihrer Betriebsweise und ihrer Wirkungsweise der ersten beispielhaften Ausführungsform oder der zweiten beispielhaften Ausführungsform.
In der obigen Beschreibung sind zwar das Fluid-Auf/Zu-Ventil und das Klimagerät zu dessen erfindungsgemäßer Verwendung unter Bezugnahme auf die oben erwähnten, beispielhaften Ausführungsformen beschrieben worden, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Das heißt, die hier offenbarten, beispielhaften Ausführungsformen sind als Beispiele gedacht und sind nicht als Einschränkung der Erfindung auszulegen. Das heißt, der Umfang der Erfindung ist vielmehr durch die beiliegenden Ansprüche als durch die weiter oben gegebenen Beschreibungen definiert und sämtliche Abänderungen und Varianten, die in den Umfang der Ansprüche fallen, oder Äquivalente des Umfangs der Ansprüche darstellen, sollen daher in dem Umfang der Erfindung inbegriffen sein.
Es sei angemerkt, dass sich das oben erwähnte Klimagerät auf eine Einheit bezieht, die mit einem Kühlkreislauf ausgestattet ist, und es versteht sich von selbst, dass das Klimagerät ein herkömmliches Klimagerät und Einheiten wie etwa einen Entfeuchter und eine Wärmepumpenheizung einschließt.
Wie weiter oben beschrieben worden ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung das Fluid-Auf/Zu-Ventil aus einer Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger gebildet und enthält es Sn in einem Umfang von 0,8 % oder mehr.
Daher lässt sich, wenn das Fluid-Auf/Zu-Ventil zum Gebrauch zwischen Kältemittelleitungen angeordnet wird, die Spannungsrisskorrosion des Ventils selbst in der Umgebung verhindern, in welcher das Ventil der Atmosphäre ausgesetzt ist, die einen hohen Ammoniakgehalt aufweist, und sich auf eine Temperatur erwärmt, die über der Atmosphärentemperatur liegt, so dass es leicht mit dem Ammoniak in Reaktion treten kann.
Des Weiteren kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Fluid-Auf/Zu-Ventil aus der Messinglegierung gebildet sein, welche weiterhin Bi in einem Umfang von 1,6 % oder mehr enthält.
Folglich kann selbst bei Verwendung einer bleifreien Messinglegierung eine gute Verarbeitbarkeit beibehalten werden.
Des Weiteren kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Fluid-Auf/Zu-Ventil aus einer Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger gebildet sein und Si in einem Umfang von mehr als 0,001 % enthalten.
Daher lässt sich, wenn das Fluid-Auf/Zu-Ventil zum Gebrauch zwischen Kältemittelleitungen angeordnet wird, die Spannungsrisskorrosion des Ventils selbst in der Umgebung verhindern, in welcher das Ventil der Atmosphäre ausgesetzt ist, die einen hohen Ammoniakgehalt aufweist, und sich auf eine Temperatur erwärmt, die über der Atmosphärentemperatur liegt, so dass es leicht mit dem Ammoniak in Reaktion treten kann.
Des Weiteren kann es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein Klimagerät handeln, welches mit irgendwelchen von den weiter oben erwähnten Fluid-Auf/Zu-Ventilen ausgestattet ist.
Folglich kann die Spannungsrisskorrosion des Fluid-Auf/Zu-Ventils verhindert werden und kann die Umweltbelastung reduziert werden, ohne dadurch die Zuverlässigkeit des Fluid-Auf/Zu-Ventils und des Klimageräts zu verringern.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung kann ein Fluid-Auf/Zu-Ventil, das keine Spannungsrisskorrosion verursacht, obwohl es aus einer bleifreien Messinglegierung besteht, sowie ein Klimagerät, bei dem das Fluid-Auf/Zu-Ventil Verwendung findet, bereitstellen. Daher kann die vorliegende Erfindung die Umweltbelastung reduzieren, ohne die Zuverlässigkeit eines Geräts, wie etwa des Fluid-Auf/Zu-Ventils und des mit einem Kühlkreislauf ausgestatteten Klimageräts zu beeinträchtigen, und kann dabei für verschiedene Einheiten, einschließlich Kältemittelleitungen, verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1:: Kompressor
2:: Vierwegeventil
3:: Außen-Wärmetauscher
4:: Druckminderer
5, 100:: Außengerät
6:: Innen-Wärmetauscher
7, 101:: Innengerät
8:: Flüssigkeitsverbindungsleitung
9:: Gasverbindungsleitung
10:: erstes Fluid-Auf/Zu-Ventil (Fluid-Auf/Zu-Ventil)
11:: zweites Fluid-Auf/Zu-Ventil (Fluid-Auf/Zu-Ventil)
21:: Ventilgrundkörper
22, 42:: nach innen führender Leitungsanschluss
23, 43:: nach außen führender Leitungsanschluss
24, 106:: Wartungsanschluss
25, 45:: Ventilstange
26, 46:: Ventilstangenaufnahme
27, 47:: Überwurfmutter
28:: Kupferleitung
29, 29a:: Leitungen
30:: Ventileinsatz
31:: Wartungsanschlusskappe
32, 52:: Ventilstangenkappe

Claims

Fluid-Auf/Zu-Ventil enthaltend eine Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger, welche Zinn (Sn) in einem Umfang von 0,8 % oder mehr enthält.
Fluid-Auf/Zu-Ventil nach Anspruch 1, wobei die Messinglegierung weiterhin Bismut (Bi) in einem Umfang von 1,6 % oder mehr enthält.
Fluid-Auf/Zu-Ventil enthaltend eine Messinglegierung mit einem Bleigehalt von 1000 ppm oder weniger, welche Silizium (Si) enthält.
Klimagerät enthaltend: einen Kältemittelkreislauf; und das Fluid-Auf/Zu-Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fluid-Auf/Zu-Ventil in einem Kältemittelkreislauf vorgesehen ist.