JP6873252B2 - 熱交換器、空気調和装置の室外機及び空気調和装置 - Google Patents
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Description
<空気調和装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。図1に示すように、空気調和装置100は、室外機101と室内機102とを備え、冷媒配管103を用いて接続された室外機101と室内機102とに冷媒を循環させる。
まず、暖房運転の場合には、圧縮機104により圧縮された気体状態の冷媒が、四方弁105を通って室内熱交換器107に流れる。気体状態の冷媒は、室内熱交換器107の室内空気と熱交換することにより気体状態から凝縮して液状態となる。このとき、熱交換により空調対象室の室内空気が冷媒から熱を奪って暖められる。液状態となった冷媒は、膨張弁106を通って室外熱交換器1に流れる。液状態の冷媒は、室外熱交換器1の周囲の外気と熱交換することにより液状態から蒸発して気体状態となる。このとき、熱交換により冷媒が外気を冷やして暖められる。そして、気体状態となった冷媒は、再び圧縮機104に流れる。
図2は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器としての室外熱交換器1を示す正面図である。図2に示す室外熱交換器1は、パラレルフロー型熱交換器である。
図3は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器としての室外熱交換器1を図2のA部を拡大して示す拡大図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器としての室外熱交換器1を図3のB−B断面で示す断面図である。
図3、図4に示すように、室外熱交換器1では、扁平管3の内部とヘッダ4の内部とを冷媒が流れる。扁平管3あるいはヘッダ4に腐食により孔が開くと、開いた孔から冷媒が漏れる。これにより、暖房能力又は冷房能力の低下のおそれがある。特に、扁平管3は、一台の室外熱交換器1に大量に使用されることと、冷媒が流れている間に熱交換を行うために高い熱伝導性を求められることと、の理由により、ヘッダ4に比べて肉厚が薄い場合が多く、冷媒漏れのリスクが高い。
基本の防食方法では、フィン2とヘッダ4とは、扁平管3よりも酸化還元電位が卑である材料により構成される。フィン2とヘッダ4とは、扁平管3よりも電位的に卑であるため、扁平管3より優先的に腐食する。その結果、フィン2とヘッダ4との配置されている周辺領域では、扁平管3の腐食が抑制される。ただし、この防食方法が作用するためには、水滴が扁平管3に付着する際に、扁平管3とフィン2又はヘッダ4とに渡って水滴が付着するという水滴の付着形態が必要になる。水滴が扁平管3の上に孤立した島状に付着し、フィン2又はヘッダ4に接触しない場合には、この防食方法は成立せず、扁平管3の腐食が進んでしまう可能性がある。特に、実施の形態1で伝熱管として用いる扁平管は、上面に平坦面を有する扁平形状であるから上面に水が溜まり易い。このため、この防食方法が成立しない可能性がある。
上記基本の防食方法での腐食リスクに対し、特許文献1記載の構造では、フィン及び伝熱管よりも低電位の金属で構成された部材と、防食を施したい伝熱管と、が、互いに接触せず、あるいは、水を介して接続し難い構造である部分をほとんどの領域で有する。そのため、両者が接触した部分又は水を介して接続する部分といったごく一部の伝熱管のみの防食しかできない。また、特許文献1記載の構造では、腐食を引き起こす要因の1つである伝熱管への水の浸入が抑制できない。また、特許文献1記載の構造では、防食部材がフィン及び伝熱管を防食し続けることにより、防食部材が腐食しきってしまうと、フィン及び伝熱管が腐食して冷媒の漏れにつながる可能性がある。また、特許文献1記載の構造の空気調和装置が一度市場に販売されてしまうと、防食部材の交換が困難であるという課題がある。
そこで、図3、図4に示すように、室外熱交換器1は、扁平管3のうちフィン2を挿通する領域から延長される延長部3aに電気的に接触し、扁平管3よりも酸化還元電位が卑である材料により構成される接触部11を有する優先腐食部材10を備える。また、優先腐食部材10は、接触部11を扁平管3に固定する固定部12を有する。
接触部11は、延長部3aにて扁平管3の外周のうち少なくとも上部に電気的に接触及び導通する。実施の形態1では、接触部11は、延長部3aにて扁平管3の一部を除いた大部分の上部に電気的に接触及び導通する。接触部11は、電気的に接触する扁平管3に対して間隙を介して上方にて隣接する隣接伝熱管である、隣接する扁平管3とは離間する。
固定部12は、扁平管3の上方に水平に延びた接触部11の端部から接触部11よりも下方に延びて接触部11に付着した水を下方へ案内する。固定部12は、多数の扁平管3のうち少なくとも2つ以上の扁平管3に電気的にそれぞれ接触する多数の接触部11を固定する。すなわち、上下方向に延びる棒状の固定部12に対し、多数の接触部11が櫛歯状に並列して配置される。
優先腐食部材10は、冷媒の流れる扁平管3よりも優先的に腐食するため、上記基本の防食方法に重複し、扁平管3の延長部3aでの腐食も抑制できる。また、優先腐食部材10は、扁平管3の少なくとも上部を覆うため、扁平管3の平坦な上面に水が溜まらず、扁平管3に水が付着することを防止する。さらに、優先腐食部材10は、上方の隣接する扁平管3とは離間するので、優先腐食部材10が上方の隣接する扁平管3と接触して上方の隣接する扁平管3の下側に水を浸入させて溜めることがなく、接触部11が上側から早期に腐食しない。
室外熱交換器1は、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金といった材料などで構成される。以下では特に、室外熱交換器1の材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた場合について説明する。
優先腐食部材10は、室外熱交換器1を構成する全ての扁平管3のうちのそれぞれの延長部3aに設置される必要はない。扁平管3の場所によって特に腐食し易い場所などがあれば、その一部の延長部3aだけに設置されてよい。特に腐食し易い場所の具体例を挙げると、たとえば、室外熱交換器1の下部の一部である。室外熱交換器1の下部は、水分が滞留し易く、腐食が促進され易いためである。
優先腐食部材10の固定部12は、扁平管3に接触してもよいし、接触しなくてもよい。一方、優先腐食部材10の複数の接触部11は、全ての接触部11が扁平管3に接触することが望ましい。しかし、何らかの理由で接触部11全て又は一部が扁平管3と接触しない状態であってもよい。接触部11が扁平管3に接触しない場合であっても、水滴が接触部11と扁平管3に渡って存在すれば、接触部11による扁平管3への防食の機能が働くため、扁平管3の腐食が抑制される。
優先腐食部材10の接触部11は、図4では、板面を水平方向とした矩形形状で表している。しかし、接触部11は、矩形形状に限定されず、たとえば多角形形状、円形形状などでもよい。接触部11の厚さは、扁平管3の腐食を抑制したい期間から適宜選択すればよい。
図5は、本発明の実施の形態1に係る熱交換器としての室外熱交換器1と分離させる優先腐食部材10を示す説明図である。図5に示すように、優先腐食部材10は、扁平管3に対して着脱自在である。この場合には、優先腐食部材10は、室外熱交換器1の製造工程において、室外熱交換器1に事前に装着できる。また、優先腐食部材10は、空気調和装置100として市場投入された後などにおいて、室外熱交換器1に後付けで装着できる。加えて、優先腐食部材10は、室外熱交換器1から取り外しできる。このため、使用耐久後の室外熱交換器1において、腐食が進んだ優先腐食部材10を取り外し、新品の優先腐食部材10を装着するように優先腐食部材10が交換できる。
図6は、本発明の実施の形態1の変形例1に係る熱交換器としての室外熱交換器1を図3のB−B断面で示す断面図である。なお、変形例1では、実施の形態1と同様な事項については説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。
図7は、本発明の実施の形態1の変形例2に係る熱交換器としての室外熱交換器1を図3のB−B断面で示す断面図である。なお、変形例2では、実施の形態1と同様な事項については説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。
実施の形態1によれば、熱交換器である室外熱交換器1は、フィン2を備える。室外熱交換器1は、フィン2に接触して冷媒を流通させる多数の伝熱管である扁平管3を備える。室外熱交換器1は、優先腐食部材10を備える。優先腐食部材10は、伝熱管である扁平管3のうちフィン2を接触させる領域から延長される延長部3aに電気的に接触し、伝熱管である扁平管3よりも酸化還元電位が卑である材料により構成される接触部11を有する。優先腐食部材10は、接触部11を伝熱管である扁平管3に固定する固定部12を有する。接触部11は、延長部3aにて伝熱管である扁平管3の外周のうち少なくとも上部に電気的に接触し、電気的に接触する伝熱管である扁平管3に対して間隙を介して上方に隣接する隣接伝熱管である扁平管3とは離間する。
<優先腐食部材10>
図8は、本発明の実施の形態2に係る熱交換器としての室外熱交換器1を示す拡大図である。なお、実施の形態2では、実施の形態1と同様な事項については説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。
実施の形態2によれば、固定部12は、接触部11を伝熱管である扁平管3に付勢する付勢部13を有する。
<優先腐食部材10>
図9は、本発明の実施の形態3に係る熱交換器としての室外熱交換器1及び挟持状態の優先腐食部材10を示す断面図である。なお、実施の形態3では、実施の形態1と同様な事項については説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。
図10は、本発明の実施の形態3の変形例3に係る熱交換器としての室外熱交換器1及び挟持状態の優先腐食部材10を示す断面図である。なお、変形例3では、実施の形態3と同様な事項については説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。
実施の形態3によれば、接触部11と固定部12とは、一体化され、接触部11が電気的に接触する伝熱管である扁平管3を接触部11と固定部12とによって挟む。
本発明に係る実施の形態1〜3は、冷媒管として扁平管3を用いた室外熱交換器1について説明した。しかし、本発明は、扁平管3を用いた室外熱交換器1に限るものではない。伝熱管を用いた熱交換器であってよい。そして、フィン2同士が疎にしか存在していない部分の冷媒管の延長部、フィン2が存在していない部分の冷媒管の延長部などに優先腐食部材10が装着されてもよい。伝熱管としての冷媒管は、形状に特に関係が無く、円管形状の冷媒管、楕円形状の冷媒管、多角形形状の冷媒管、凹凸のある冷媒管など、あらゆる伝熱管を用いることができる。また、実施の形態1〜3に記載のヘッダ4を有する構成に限られず、パラレルフロー型ではない冷媒が直列に流れるタイプの熱交換器、積層ヘッダを有する熱交換器、種々の熱交換器などの形態に用いることができる。
Claims (13)
- 並列配置される一対のヘッダと、
前記一対のヘッダ相互間に架設され、前記ヘッダの軸方向に沿って間隔をおいて平行に設けられる多数の伝熱管と、
隣り合う前記伝熱管相互間に設けられる複数のフィンと、
を備える熱交換器であって、
前記伝熱管のうち前記フィンを接触させる領域から前記ヘッダまでの間に延長される延長部に電気的に接触し、前記伝熱管よりも酸化還元電位が卑である材料により構成される接触部と、
前記接触部を前記伝熱管に固定する固定部と、
を有する優先腐食部材を備え、
前記接触部は、前記延長部にて前記伝熱管の外周のうち少なくとも上部に電気的に接触し、電気的に接触する前記伝熱管に対して間隙を介して上方に隣接する隣接伝熱管とは離間し、
前記固定部は、多数の前記伝熱管のうち少なくとも2つ以上の前記伝熱管に電気的にそれぞれ接触する多数の前記接触部を固定する熱交換器。 - 並列配置される一対のヘッダと、
前記一対のヘッダ相互間に架設され、前記ヘッダの軸方向に沿って間隔をおいて平行に設けられる多数の伝熱管と、
隣り合う前記伝熱管相互間に設けられる複数のフィンと、
を備える熱交換器であって、
前記伝熱管のうち前記フィンを接触させる領域から前記ヘッダまでの間に延長される延長部に電気的に接触し、前記伝熱管よりも酸化還元電位が卑である材料により構成される接触部と、
前記接触部を前記伝熱管に固定する固定部と、
を有する優先腐食部材を備え、
前記接触部は、前記延長部にて前記伝熱管の外周のうち少なくとも上部に電気的に接触し、電気的に接触する前記伝熱管に対して間隙を介して上方に隣接する隣接伝熱管とは離間し、
前記接触部と前記固定部とは、一体化され、前記接触部が電気的に接触する前記伝熱管を前記接触部と前記固定部とによって挟む熱交換器。 - 並列配置される一対のヘッダと、
前記一対のヘッダ相互間に架設され、前記ヘッダの軸方向に沿って間隔をおいて平行に設けられる多数の伝熱管と、
隣り合う前記伝熱管相互間に設けられる複数のフィンと、
を備える熱交換器であって、
前記伝熱管のうち前記フィンを接触させる領域から前記ヘッダまでの間に延長される延長部に電気的に接触し、前記伝熱管よりも酸化還元電位が卑である材料により構成される接触部と、
前記接触部を前記伝熱管に固定する固定部と、
を有する優先腐食部材を備え、
前記接触部は、前記延長部にて前記伝熱管の外周のうち少なくとも上部に電気的に接触し、電気的に接触する前記伝熱管に対して間隙を介して上方に隣接する隣接伝熱管とは離間し、
前記接触部は、前記伝熱管に電気的に接触する側とは反対側に、下方に傾斜して前記接触部に付着した水を下方へ案内する傾斜面を有する熱交換器。 - 前記優先腐食部材は、前記伝熱管に対して着脱自在である請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱交換器。
- 前記固定部は、前記接触部よりも下方に延びて前記接触部に付着した水を下方へ案内する請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱交換器。
- 前記固定部は、前記接触部を前記伝熱管に付勢する付勢部を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱交換器。
- 前記固定部は、前記接触部が電気的に接触する前記伝熱管に対して間隙を介して隣接する隣接伝熱管と接触する隣接接触部を有し、
前記付勢部は、前記接触部と前記隣接接触部との間に介在する請求項6に記載の熱交換器。 - 前記隣接接触部は、前記隣接伝熱管よりも酸化還元電位が卑である材料により構成される請求項7に記載の熱交換器。
- 前記フィンは、前記伝熱管よりも酸化還元電位が卑である材料により構成される請求項1〜8のいずれか1項に記載の熱交換器。
- 前記ヘッダは、多数の前記伝熱管の端部にて、多数の前記伝熱管のそれぞれに形成される多数の冷媒流路を集合させ、
前記ヘッダは、前記伝熱管よりも酸化還元電位が卑である材料を含んで構成される請求項1〜9のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記伝熱管は、上面に平坦面を有する扁平管である請求項1〜10のいずれか1項に記載の熱交換器。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の熱交換器を備える空気調和装置の室外機。
- 請求項12に記載の空気調和装置の室外機を備える空気調和装置。
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