WO2023228412A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2023228412A1
WO2023228412A1 PCT/JP2022/021759 JP2022021759W WO2023228412A1 WO 2023228412 A1 WO2023228412 A1 WO 2023228412A1 JP 2022021759 W JP2022021759 W JP 2022021759W WO 2023228412 A1 WO2023228412 A1 WO 2023228412A1
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WO
WIPO (PCT)
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heat exchanger
water
corrosion
coating layer
core material
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/021759
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
隆宏 秋月
善生 山野
仁隆 門脇
拓也 伊藤
Original Assignee
三菱電機株式会社
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 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2022/021759 priority Critical patent/WO2023228412A1/ja
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    • 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
    • F25B39/04—Condensers

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device that sprinkles water on a condenser.
  • Patent Document 1 discloses a heat exchanger including a heat exchanger tube having a core material having an aluminum layer on the surface and a sacrificial anode layer formed on the core material and made of zinc. Patent Document 1 attempts to suppress corrosion of the core material having an aluminum layer, even if water adheres to the surface of the heat exchanger tube after water sprinkling, only the sacrificial anode layer corrodes. be.
  • Patent Document 1 corrosion of the core material is suppressed by providing a sacrificial anode layer. If the condenser is a heat exchanger with corrugated fins, water will accumulate in the valleys of the corrugated fins due to water sprinkling, making it easier for water to be retained in the condenser than in a heat exchanger with plate fins. . If the amount of water held in the condenser increases, air resistance may occur and the performance of the condenser may deteriorate. Thus, even when a condenser having corrugated fins is used, it is desired to suppress corrosion of the core material.
  • the present disclosure solves the above-mentioned problems, and provides a refrigeration cycle device that can further suppress corrosion of the core material in a heat exchanger used as a condenser in the refrigeration cycle device. This is what we provide.
  • a refrigeration cycle device includes a condenser having a heat exchanger tube and corrugated fins, and a water sprinkler that sprinkles water on the condenser, and the heat exchanger tube includes a core material made of aluminum and a core material made of aluminum. It has a zinc sacrificial layer that is laminated, and an anticorrosion coating layer that is laminated on the zinc sacrificial layer and suppresses corrosion caused by water discharged by the water sprinkler.
  • the heat transfer tube has an aluminum core material, a zinc sacrificial layer, and an anticorrosive coating layer. Even if water adheres to the surface of the condenser after watering, the anticorrosion coating layer will first corrode. Even if the anticorrosive coating layer corrodes completely, the zinc sacrificial layer will corrode afterwards. Therefore, even when a condenser with corrugated fins is used, corrosion of the core material can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a refrigeration cycle device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an outdoor heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an outdoor heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water sprinkler device of a refrigeration cycle device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing heat exchanger tubes of the outdoor heat exchanger according to the first embodiment.
  • 3 is a graph showing the heat transfer performance of the heat transfer tube according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a table showing examples of coating of heat exchanger tubes according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing an initial state of corrosion in a zinc sacrificial layer.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a late stage of corrosion in a zinc sacrificial layer. It is a graph showing zinc concentration in a zinc sacrificial layer. It is a graph showing the results of a water spray corrosion test on a zinc sacrificial layer.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the initial state of corrosion in the anticorrosion coating layer. It is a schematic diagram which shows the state of the corrosion prevention coating layer in the latter stage of corrosion.
  • 3 is a graph showing the corrosion performance of the heat exchanger tube according to the first embodiment. It is a graph showing the difference in the degree of corrosion progress depending on the presence or absence of an anticorrosion coating layer.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a refrigeration cycle device 100 according to the first embodiment.
  • the refrigeration cycle device 100 of the first embodiment is a heat pump chiller that performs air conditioning using cold and hot water.
  • the refrigeration cycle device 100 includes a heat source unit 1, an indoor unit 2, and a control device 3.
  • the heat source unit 1 of this embodiment has four refrigerant circuits.
  • the two refrigerant circuits form a group and share one water heat exchanger 60.
  • the heat source unit 1 of this embodiment has two groups of two refrigerant circuits.
  • the two water heat exchangers 60 are connected by piping in series, and cool or heat water, which is a heat medium, in two stages.
  • the refrigerant circuits of each system of the heat source unit 1 of this embodiment include a compressor 11, a four-way valve 12, an outdoor heat exchanger 13, an expansion valve 14, a water heat exchanger 60, and an accumulator 15. Connect the pipes to form a refrigerant circuit.
  • a refrigerant for example, a single refrigerant such as R-22 or R-134a, a pseudo-azeotropic mixed refrigerant such as R-410A or R-404A, or a non-azeotropic mixed refrigerant such as R-407C can be used. .
  • the compressor 11 compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the compressor 11 is driven via a compressor inverter drive device (not shown) or the like.
  • the compressor 11 can change the capacity of the compressor 11, which is the amount of refrigerant delivered per unit time, by arbitrarily changing the driving frequency based on instructions from the control device 3.
  • the four-way valve 12 serving as a flow path switching device switches the flow of the refrigerant depending on the operation to be performed based on instructions from the control device 3. For example, during cooling operation, the four-way valve 12 allows the high-temperature, high-pressure refrigerant discharged by the compressor 11 to flow into the outdoor heat exchanger 13. Further, during heating operation or the like, the high temperature and high pressure refrigerant discharged from the compressor 11 is made to flow into the water heat exchanger 60.
  • the outdoor heat exchanger 13 exchanges heat between the refrigerant and external air.
  • the outdoor heat exchanger 13 functions as an evaporator during a heating operation to heat water (heating operation), and exchanges heat between the low-pressure refrigerant flowing from the expansion valve 14 side and air, and evaporates the refrigerant.
  • a cooling operation in which water is cooled, it functions as a condenser, exchanges heat between the high-pressure refrigerant flowing from the compressor 11 side and air, and condenses and liquefies the refrigerant.
  • a water sprinkler device 5 is attached to the outdoor heat exchanger 13.
  • the water sprinkler 5 sprinkles water on the outdoor heat exchanger 13 when the outdoor heat exchanger 13 functions as a condenser.
  • the outdoor heat exchanger 13 and the water sprinkler 5 will be described in detail later.
  • the outdoor fan 16 sends air to the outdoor heat exchanger 13 to promote heat exchange between the refrigerant and the air.
  • the outdoor fan 16 is driven via a fan inverter drive device (not shown) or the like.
  • the outdoor fan 16 can change the air volume by arbitrarily changing the driving frequency based on instructions from the control device 3.
  • the outdoor heat exchanger 13 and the outdoor fan 16 are shown in one-to-one correspondence, but this is not particularly limited.
  • the water heat exchanger 60 which serves as a heat medium heat exchanger, exchanges heat between water, which serves as a heat medium, and a refrigerant.
  • the water heat exchanger 60 serves as a flow path for two refrigerant circuits and a flow path for a heat medium circulation circuit. Therefore, they constitute a device constituting a refrigerant circuit and a device constituting a heat medium circulation circuit.
  • the water heat exchanger 60 functions as a condenser during heating operation, for example, and exchanges heat between the refrigerant flowing from the compressor 11 side and water, condensing the refrigerant and liquefying it or converting it into two-phase gas-liquid. , heat the water.
  • it functions as an evaporator, exchanges heat between the refrigerant flowing from the expansion valve 14 side and water, evaporates the refrigerant, and cools the water.
  • the expansion valve 14 which serves as a throttle device, adjusts the pressure of the refrigerant passing through the water heat exchanger 60, for example, by changing its opening degree.
  • the expansion valve 14 of this embodiment is an electronic expansion valve whose opening degree is changed based on instructions from the control device 3. However, it is not limited to this. For example, it may be a temperature-sensitive expansion valve that changes the degree of opening based on the temperature of the refrigerant.
  • the accumulators 15 are each provided on the suction side of the compressor 11, and store surplus refrigerant in the refrigerant circuit.
  • the pump 80 is one of the devices that constitute the heat medium circulation circuit. In the heat medium circulation circuit, the pump 80 sucks water, applies pressure, sends it out, and circulates it. Further, the pump inverter drive device (not shown) can change the capacity of the pump 80 by arbitrarily changing the drive frequency based on instructions from the control device 3.
  • the indoor unit 2 is a unit that sends conditioned air to the indoor space that is the object of air conditioning.
  • each indoor unit 2 of this embodiment includes an indoor heat exchanger 21, an indoor flow rate adjustment device 22, and an indoor fan 23.
  • the indoor heat exchanger 21 and the indoor flow rate adjustment device 22 are devices that constitute a heat medium circulation circuit.
  • FIG. 1 shows a refrigeration cycle apparatus 100 having two indoor units 2, the number of indoor units 2 may be one or three or more.
  • the indoor flow rate adjustment device 22 is composed of, for example, a two-way valve that can control the opening degree (opening area) of the valve.
  • the indoor flow rate adjustment device 22 controls the flow rate of water flowing into and out of the indoor heat exchanger 21 by adjusting the degree of opening. Then, the indoor flow rate adjustment device 22 adjusts the amount of water to be passed through the indoor heat exchanger 21 based on the temperature of the water flowing into the indoor unit 2 and the temperature of the water flowing out, so that the indoor heat exchanger 21 To enable heat exchange using the amount of heat according to the indoor heat load.
  • the indoor flow rate adjustment device 22 when the indoor heat exchanger 21 does not need to exchange heat with the heat load, such as when the indoor heat exchanger 21 is stopped or the thermostat is turned off, the indoor flow rate adjustment device 22 fully closes the valve and The supply can be stopped so that water does not flow into or out of the exchanger 21.
  • the indoor flow rate adjustment device 22 is installed in the pipe on the water outflow side of the indoor heat exchanger 21, but the invention is not limited thereto.
  • the indoor flow rate adjustment device 22 may be installed on the water inflow side of the indoor heat exchanger 21.
  • the indoor heat exchanger 21 is a fin-tube heat exchanger that exchanges heat between indoor air in the indoor space supplied from the indoor fan 23 and water.
  • water that is colder than air passes through the heat transfer tubes 131 of the indoor heat exchanger 21, thereby cooling the indoor space.
  • water warmer than air passes through the heat transfer tubes 131 of the indoor heat exchanger 21, heating the indoor space.
  • the indoor fan 23 generates a flow of air that passes through the indoor heat exchanger 21 and returns to the indoor space.
  • the control device 3 controls the operation of the entire refrigeration cycle device 100.
  • the control device 3 is composed of a computer including a memory that stores data and programs necessary for control, and a CPU that executes the programs, dedicated hardware such as ASIC or FPGA, or both.
  • the control device 3 controls each part of the refrigeration cycle device 100 based on information detected by a temperature sensor or a pressure sensor included in the refrigeration cycle device 100 and instructions from a remote controller (not shown). Specifically, the control device 3 controls the driving frequency of the compressor 11, the rotational speed of the outdoor fan 16 and the indoor fan 23, the switching of the four-way valve 12, the opening degree of the expansion valve 14, the driving frequency of the pump 80, and the indoor flow rate adjustment.
  • the opening degree of the device 22, the water sprinkling of the water sprinkler device 5, etc. are controlled.
  • control device 3 is provided separately from the heat source unit 1 and the indoor unit 2 in FIG. 1, it may be mounted on the heat source unit 1 or the indoor unit 2.
  • the heat source unit 1 and the indoor unit 2 may each be provided with the control device 3 and may be connected to each other in a wireless or wired communicable manner to transmit and receive various data and the like.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the outdoor heat exchanger 13 according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the outdoor heat exchanger 13 according to the first embodiment.
  • the outdoor heat exchanger 13 of this embodiment is a parallel flow heat exchanger (PFC heat exchanger).
  • the outdoor heat exchanger 13 includes a heat exchange section 130 including a plurality of heat transfer tubes 131 and a plurality of fins 132, first headers 133a, 133b, and 133c, second headers 134a and 134b, and connection pipes 135a and 135b. It is equipped with In FIGS. 3 and 4, in order to simplify the drawings, only a part of the heat exchanger tubes 131 and the fins 132 are shown, and illustration of the whole is omitted.
  • the heat exchanger tube 131 is a flat tube with a plurality of flow paths formed inside. Each heat exchanger tube 131 is arranged to extend between first headers 133a, 133b, and 133c and second headers 134a and 134b. Moreover, each heat exchanger tube 131 is arranged at intervals from each other in a direction orthogonal to the stretching direction.
  • the extending direction of each heat exchanger tube 131 may be referred to as a first direction or a horizontal direction
  • the direction orthogonal to the extending direction of each heat exchanger tube 131 may be referred to as a second direction or a vertical direction.
  • a direction perpendicular to the horizontal direction and the vertical direction is sometimes referred to as the depth direction.
  • the fins 132 are corrugated fins bent into a wave shape. Each fin 132 is arranged to extend between first headers 133a, 133b, and 133c and second headers 134a and 134b. Further, each fin 132 is arranged between two adjacent heat exchanger tubes 131 of the plurality of heat exchanger tubes 131, and the two adjacent heat exchanger tubes 131 are connected by the fins 132.
  • the first headers 133a, 133b, and 133c are connected to one end of the plurality of heat exchanger tubes 131 in the extending direction, and the second headers 134a and 134b are connected to the other end of the plurality of heat exchanger tubes 131 in the extending direction.
  • the first headers 133a, 133b, and 133c and the second headers 134a and 134b have the function of distributing the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 13 to the plurality of heat transfer tubes 131, and combining the refrigerant that has flowed through the plurality of heat transfer tubes 131. It has the function of
  • One end of the connecting pipe 135a is connected to the first header 133a, and the other end is connected to the four-way valve 12.
  • One end of the connecting pipe 135b is connected to the first header 133c, and the other end is connected to the expansion valve 14.
  • FIG. 3 shows four flow paths P1 to P4 of the heat exchange section 130 when the outdoor heat exchanger 13 functions as a condenser.
  • the refrigerant discharged from the compressor 11 passes through the four-way valve 12 and flows into the first header 133a from the connection pipe 135a.
  • the refrigerant that has flowed into the first header 133a flows into the second header 134a through the flow path P1 formed by the plurality of heat transfer tubes 131 connected to the first header 133a.
  • the refrigerant that has flowed into the second header 134a flows into the first header 133b through a flow path P2 formed by a plurality of heat transfer tubes 131 connected between the second header 134a and the first header 133b.
  • the refrigerant that has flowed into the first header 133b flows into the second header 134b through a flow path P3 formed by a plurality of heat transfer tubes 131 connected between the first header 133b and the second header 134b.
  • the refrigerant that has flowed into the second header 134b flows into the first header 133c through a flow path P4 formed by a plurality of heat transfer tubes 131 connected between the second header 134b and the first header 133c.
  • the refrigerant that has flowed into the first header 133c flows out to the expansion valve 14 through the connection pipe 135b.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the water sprinkler device 5 of the refrigeration cycle device 100 according to the first embodiment.
  • the outdoor heat exchanger 13 is also shown for explanation.
  • the water sprinkler device 5 is attached to a casing or the like that holds the outdoor heat exchanger 13.
  • the water sprinkler device 5 and the outdoor heat exchanger 13 are arranged at intervals in the depth direction.
  • the water sprinkler 5 includes a first pipe 50a, a second pipe 50b, and connection pipes 52 connected to the first pipe 50a and the second pipe 50b, respectively.
  • the first pipe 50a and the second pipe 50b are independent from each other, and one end of the first pipe 50a and the second pipe 50b is connected to a connecting pipe 52, respectively.
  • the connecting pipe 52 is connected to a water pipe or the like, and water flowing from the connecting pipe 52 is supplied to the first pipe 50a and the second pipe 50b, respectively.
  • the connection pipe 52 is provided with a valve that adjusts the flow rate of water, and by controlling the valve by the control device 3, the start and stop of watering by the watering device 5 and the amount of watering are controlled.
  • the first pipe 50a and the second pipe 50b are arranged to face each other.
  • the first pipe 50a is disposed to extend in the vertical direction outside one horizontal end of the heat exchange section 130.
  • the second pipe 50b is disposed to extend in the vertical direction outside the other end of the heat exchange section 130 in the horizontal direction.
  • one horizontal end side of the heat exchange section 130 will be referred to as a "first header side”
  • the other horizontal end side of the heat exchange section 130 will be referred to as a "second header side”.
  • a plurality of first nozzles 51a are provided in the first pipe 50a.
  • five first nozzles 51a are provided in the first pipe 50a, but the number of first nozzles 51a may be four or less or six or more.
  • Each first nozzle 51a is a hollow conical nozzle that sprays atomized water at a spray angle of 60 degrees, for example.
  • the first nozzles 51a are arranged at intervals in the vertical direction, and spray water onto the flow paths P1 to P4 of the heat exchanger 130 from the first header side toward the second header side. In other words, each first nozzle 51a sprays water from one end of the outdoor heat exchanger 13 in the horizontal direction toward the center of the outdoor heat exchanger 13.
  • a plurality of second nozzles 51b are provided in the second pipe 50b.
  • the second pipe 50b is provided with five second nozzles 51b, but the number of second nozzles 51b may be four or less or six or more.
  • Each second nozzle 51b is a hollow conical nozzle that sprays atomized water at a spray angle of 60°, for example.
  • the second nozzles 51b are arranged at intervals in the vertical direction, and spray water horizontally from the second header side toward the first header side onto the flow paths P1 to P4 of the heat exchange section 130. In other words, each second nozzle 51b sprays water from the other end of the outdoor heat exchanger 13 in the horizontal direction toward the center of the outdoor heat exchanger 13.
  • Each second nozzle 51b is arranged to face the first nozzle 51a, and the vertical position of each second nozzle 51b is the same as the vertical position of each first nozzle 51a.
  • the droplet diameter of water sprayed from each first nozzle 51a and each second nozzle 51b in the water sprinkling device 5 of this embodiment is 160 ⁇ m or less, preferably 110 ⁇ m or less.
  • the amount of water sprinkled per unit area by each first nozzle 51a and each second nozzle 51b in the water sprinkler 5 is 1.2 ⁇ 0.2L/(min ⁇ m 2 ), in other words, 1.0L/( min ⁇ m 2 ) or more and 1.4 L/(min ⁇ m 2 ) or less.
  • the amount of water sprinkled when the amount of water sprinkled is increased, the amount of water retained increases, resulting in air resistance, which may deteriorate the performance of the outdoor heat exchanger 13.
  • the diameter of the water droplets sprayed from each nozzle of the water sprinkler 5 to 160 ⁇ m or less, preferably 110 ⁇ m or less, the amount of water retained in the outdoor heat exchanger 13 is minimized, and the outdoor heat Deterioration in the performance of the exchanger 13 can be suppressed.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the heat exchanger tubes 131 of the outdoor heat exchanger 13 according to the first embodiment.
  • the heat transfer tubes 131 of the outdoor heat exchanger 13 will be explained in detail.
  • the heat exchanger tube 131 includes a core material 201, a zinc sacrificial layer 202, and an anticorrosive coating layer 203.
  • the core material 201 is located at the innermost part of the heat exchanger tube 131 and is made of aluminum.
  • the zinc sacrificial layer 202 is laminated on the core material 201 and is made of zinc.
  • the zinc sacrificial layer 202 suppresses corrosion of the core material 201 located inside by sacrificing the core material 201 and corroding when water adheres to the surface of the heat exchanger tube 131 .
  • the thickness of the zinc sacrificial layer 202 is from several ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • FIG. 6 is a graph showing the heat transfer performance of the heat transfer tube 131 according to the first embodiment.
  • the anticorrosive coating layer 203 is laminated on the zinc sacrificial layer 202 and suppresses corrosion caused by water discharged by the water spray device 5.
  • the thickness of the anticorrosion coating layer 203 is 0.05 ⁇ m to 80 ⁇ m, particularly preferably 0.3 ⁇ m to 80 ⁇ m. Assuming that the heat transfer performance of the heat transfer tube 131 without the anticorrosion coating layer 203 is 100%, as shown in FIG. 6, the thicker the anticorrosion coating layer 203, the lower the heat transfer performance of the heat transfer tube 131.
  • the heat transfer performance of the heat transfer tube 131 only needs to decrease by about 2%. Therefore, the upper limit of the thickness of the anticorrosive coating layer 203 is preferably 80 ⁇ m.
  • FIG. 7 is a table showing examples of coating the heat exchanger tubes 131 according to the first embodiment.
  • the anticorrosive coating layer 203 is coated by, for example, three coating treatments: (1) trivalent chromate treatment, (2) polyurethane coating, and (3) electrodeposition coating.
  • the maximum coating film thickness ( ⁇ m) is 0.3 ⁇ m (minimum 0.05 ⁇ m), and there is almost no decrease in heat transfer performance (%) (0%).
  • the maximum coating film thickness ( ⁇ m) is 40 ⁇ m, and the rate of decrease in heat transfer performance (%) is less than 1%.
  • (3) In electrodeposition coating the maximum coating film thickness ( ⁇ m) is 140 ⁇ m, and the heat transfer performance reduction rate (%) is 3% to 8%.
  • trivalent chromate treatment is the cheapest, followed by (3) electrodeposition painting, and (2) polyurethane painting is the most expensive.
  • the anticorrosive coating layer 203 is treated with trivalent chromate, there is almost no rate of decrease in heat transfer performance, and it is inexpensive.
  • trivalent chromate treatment has the effect of improving water spray corrosion resistance by about 20% under general air conditioning conditions.
  • the lower limit of the thickness of the anticorrosive coating layer 203 is 0.05 ⁇ m, which is the minimum film thickness in trivalent chromate treatment.
  • the lower limit of the thickness of the anticorrosive coating layer 203 is preferably 0.3 ⁇ m.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the early stage of corrosion in the zinc sacrificial layer 202
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the late stage of corrosion in the zinc sacrificial layer 202.
  • the corrosion prevention mechanism of the zinc sacrificial layer 202 will be explained.
  • FIGS. 8 and 9 illustrate a case where the anticorrosive coating layer 203 is not formed.
  • a corrosion factor 300 such as seawater adheres to the heat exchanger tube 131
  • zinc ions (Zn 2+ ) are converted to the corrosion factor 300 from the zinc sacrificial layer 202 on the surface.
  • the aluminum core material 201 is not exposed and the core material 201 is protected.
  • the zinc sacrificial layer 202 becomes thin due to elution of zinc ions (Zn 2+ ).
  • the zinc ions (Zn 2+ ) in the zinc sacrificial layer 202 Elute preferentially. Therefore, the core material 201 is protected. In this way, even if part of the zinc sacrificial layer 202 disappears and the core material 201 is exposed, corrosion of the core material 201 can be suppressed.
  • FIG. 10 is a graph showing the zinc concentration in the zinc sacrificial layer 202
  • FIG. 11 is a graph showing the results of a water spray corrosion test on the zinc sacrificial layer 202.
  • the horizontal axis indicates the distance in the depth direction from the surface of the heat exchanger tube 131
  • the vertical axis indicates the zinc concentration.
  • the zinc concentration of the zinc sacrificial layer 202 is highest on the surface side and decreases as it approaches the core material 201.
  • the horizontal axis indicates elapsed time (h)
  • the vertical axis indicates the depth of corrosion progression from the surface of the heat exchanger tube 131.
  • the zinc concentration of the zinc sacrificial layer 202 is highest on the surface side and decreases as it approaches the core material 201. Therefore, as shown in FIG. 11, at the initial stage of corrosion, the corrosion progresses relatively quickly because the zinc concentration on the surface of the zinc sacrificial layer 202 is high. On the other hand, in the latter stage of corrosion, the zinc concentration in the zinc sacrificial layer 202 becomes low, so that corrosion progresses slowly. In this way, in the case of zinc spraying, the zinc concentration on the surface of the zinc sacrificial layer 202 is high and decreases as it approaches the core material 201. Therefore, the rate of disappearance of the zinc sacrificial layer 202 at the initial stage of corrosion is rapid, and the zinc concentration decreases as time progresses. It becomes more gradual.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the early stage of corrosion in the anticorrosive coating layer 203
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the late stage of corrosion in the anticorrosive coating layer 203.
  • the anticorrosion mechanism of the anticorrosive coating layer 203 will be explained. 12 and 13 illustrate the case where the zinc sacrificial layer 202 is not formed.
  • FIG. 12 at the initial stage of corrosion in the anticorrosive coating layer 203, even if a corrosive factor 300 such as seawater adheres to the heat exchanger tube 131, a part of the anticorrosive coating layer 203 on the surface disappears. However, since the core material 201 is not exposed, the core material 201 is protected. As shown in FIG.
  • the anticorrosion coating layer 203 becomes thinner.
  • the anticorrosive coating layer 203 has no sacrificial corrosion protection function, so the core material Corrosion of 201 progresses.
  • the zinc sacrificial layer 202 is suitable as the layer in contact with the surface of the core material 201, rather than the anticorrosive coating layer 203. Note that the rate of corrosion in the anticorrosive coating layer 203 is relatively slow because it is not dependent on the zinc concentration or the like as in the zinc sacrificial layer 202.
  • FIG. 14 is a graph showing the corrosion performance of the heat exchanger tube 131 according to the first embodiment.
  • the corrosion performance of the heat exchanger tube 131 will be explained.
  • the horizontal axis indicates time (h), and the vertical axis indicates the depth of corrosion progression from the surface of the heat exchanger tube 131.
  • the anticorrosive coating layer 203 located on the outermost side of the heat exchanger tube 131.
  • the anticorrosive coating layer 203 can withstand corrosion for about two to three years after the start of operation.
  • FIG. 15 is a graph showing the difference in the degree of corrosion progress depending on the presence or absence of the anticorrosive coating layer 203.
  • the horizontal axis indicates elapsed time (h), and the vertical axis indicates the depth of corrosion progression from the surface of the heat exchanger tube 131.
  • the corrosion of the zinc sacrificial layer 202 progresses at the initial stage of corrosion.
  • the anti-corrosion coating layer 203 is present as in the first embodiment, the progress of corrosion of the zinc sacrificial layer 202 is suppressed by the anti-corrosion coating layer 203 at the initial stage of corrosion. Therefore, in the late stage of corrosion, there is a large difference in the progress of corrosion of the zinc sacrificial layer 202 between the case where the anticorrosive coating layer 203 is present and the case where the anticorrosive coating layer 203 is not present.
  • the heat exchanger tube 131 has an aluminum core material 201, a zinc sacrificial layer 202, and an anticorrosive coating layer 203. Even if water adheres to the surface of the condenser after water sprinkling, the anticorrosive coating layer 203 will corrode first. Even if the anticorrosive coating layer 203 is completely corroded, the zinc sacrificial layer 202 will be corroded afterwards. Therefore, even when a condenser having corrugated fins is used as in this embodiment, corrosion of the condenser 201 can be further suppressed than before.
  • the heat source unit 1 has a configuration having four refrigerant circuits, but is not limited to this, and may have three or less refrigerant circuits, or five or more refrigerant circuits. Furthermore, in the above embodiment, a case has been described in which the outdoor heat exchanger 13 has four channels P1 to P4, but the number of channels in the outdoor heat exchanger 13 may be three or less, or five or more. But that's fine.
  • 1 Heat source unit 2 Indoor unit, 3 Control device, 5, 5A, 5B Water sprinkler, 6 Housing, 11 Compressor, 12 Four-way valve, 13 Outdoor heat exchanger, 14 Expansion valve, 15 Accumulator, 16 Outdoor fan, 21 Indoor heat exchanger, 22 Indoor flow rate adjustment device, 23 Indoor fan, 50a First piping, 50b Second piping, 50c Third piping, 51a, 51a1, 51a2, 51a3 First nozzle, 51b, 51b1, 51b2, 51b3, 51b11 , 51b12, 51b13 Second nozzle, 51c Third nozzle, 52, 52a Connection piping, 60 Water heat exchanger, 80 Pump, 100 Refrigeration cycle device, 130 Heat exchange section, 131 Heat exchanger tube, 132 Fin, 133a, 133b, 133c First header, 134a, 134b Second header, 135a, 135b Connection piping, 201 Core material, 202 Zinc sacrificial layer, 203 Anticorrosion coating layer, 300 Corrosion factor.

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Abstract

冷凍サイクル装置は、伝熱管とコルゲートフィンとを有する凝縮器と、凝縮器に散水する散水装置と、を備え、伝熱管は、アルミニウム製の芯材と、芯材に積層される亜鉛犠牲層と、亜鉛犠牲層に積層され、散水装置によって放出された水を起因とする腐食を抑制する防食塗装層と、を有する。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、凝縮器に散水を行う冷凍サイクル装置に関するものである。
　冷凍サイクル装置において、外気温度が高い場合に、室外機が備える凝縮器に散水を行い、水の気化熱によって凝縮器を冷却することにより、冷媒の凝縮能力を向上させることが知られている。凝縮器に散水が行われると、水に起因する腐食が発生し、伝熱管に穴が開いて冷媒が漏れるおそれがある。このため、従来、散水が行われる凝縮器の伝熱管は、銅製であることが多い。これに対し、特許文献１には、表面にアルミニウム層を有する芯材と、芯材に形成されて亜鉛で構成された犠牲陽極層とを有する伝熱管を備える熱交換器が開示されている。特許文献１は、散水が行われたあとに伝熱管の表面に水が付着しても、犠牲陽極層が腐食するのみで、アルミニウム層を有する芯材が腐食することを抑制しようとするものである。
国際公開第２０１５／０６３９０３号
　上記のとおり、特許文献１では、犠牲陽極層が設けられることによって、芯材が腐食することを抑制している。ここで、凝縮器がコルゲートフィンを有する熱交換器の場合、散水により波形状のコルゲートフィンの谷間に水が溜まり、プレートフィンを有する熱交換器に比べて、凝縮器に水が保持され易くなる。凝縮器の保持水量が多くなると、空気抵抗となり凝縮器の性能が低下するおそれがある。このように、コルゲートフィンを有する凝縮器が使用された場合にも、芯材の腐食を抑制することが望まれている。
　本開示は、上記のような課題を解決するものであり、冷凍サイクル装置に於いて凝縮器として利用される熱交換器における芯材の腐食を従来よりも更に抑制することができる冷凍サイクル装置を提供するものである。
　本開示に係る冷凍サイクル装置は、伝熱管とコルゲートフィンとを有する凝縮器と、前記凝縮器に散水する散水装置と、を備え、前記伝熱管は、アルミニウム製の芯材と、前記芯材に積層される亜鉛犠牲層と、前記亜鉛犠牲層に積層され、前記散水装置によって放出された水を起因とする腐食を抑制する防食塗装層と、を有する。
　本開示の冷凍サイクル装置によれば、伝熱管が、アルミニウム製の芯材と、亜鉛犠牲層と、防食塗装層とを有する。散水が行われたあとに凝縮器の表面に水が付着しても、先ず防食塗装層が腐食する。仮に防食塗装層が腐食しきっても、その後亜鉛犠牲層が腐食する。従って、コルゲートフィンを有する凝縮器が使用された場合にも、芯材の腐食を抑制することができる。
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器の概略斜視図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器の概略構成図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の散水装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器の伝熱管を示す模式図である。 実施の形態１に係る伝熱管の伝熱性能を示すグラフである。 実施の形態１に係る伝熱管の塗装の事例を示す表である。 亜鉛犠牲層における腐食初期の状態を示す模式図である。 亜鉛犠牲層における腐食後期の状態を示す模式図である。 亜鉛犠牲層における亜鉛濃度を示すグラフである。 亜鉛犠牲層における散水腐食試験の結果を示すグラフである。 防食塗装層における腐食初期の状態を示す模式図である。 防食塗装層における腐食後期の状態を示す模式図である。 実施の形態１に係る伝熱管の腐食性能を示すグラフである。 防食塗装層の有無による腐食進行度の差分を示すグラフである。
　以下、図面に基づいて実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。更に、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
　実施の形態１．
（冷凍サイクル装置の構成）
　図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の概略構成図である。本実施の形態１の冷凍サイクル装置１００は、冷温水を用いて空調を行うヒートポンプチラーである。図１に示すように、冷凍サイクル装置１００は、熱源ユニット１と、室内ユニット２と、制御装置３とを備える。本実施の形態の熱源ユニット１は、４系統の冷媒回路を有する。そして、２系統の冷媒回路がグループとなって、１台の水熱交換器６０を共有する。本実施の形態の熱源ユニット１は、２系統の冷媒回路を２グループ有する。そして、２台の水熱交換器６０は直列に配管接続され、熱媒体である水を２段階で冷却又は加熱する。
　図１に示すように、本実施の形態の熱源ユニット１の各系統の冷媒回路は、それぞれ圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、水熱交換器６０及びアキュムレータ１５を配管接続し、冷媒回路を構成する。冷媒としては、例えば、Ｒ－２２、Ｒ－１３４ａなどの単一冷媒、Ｒ－４１０Ａ、Ｒ－４０４Ａなどの擬似共沸混合冷媒、又はＲ－４０７Ｃなどの非共沸混合冷媒を用いることができる。また、化学式内に二重結合を含む、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２などの地球温暖化係数が比較的小さいとされている冷媒又はその混合物、もしくはＣＯ２又はプロパンなどの自然冷媒などを用いることができる。
　圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機１１は、圧縮機インバータ駆動装置（図示せず）などを介して駆動される。圧縮機１１は、制御装置３からの指示に基づいて、駆動周波数を任意に変化させることにより、単位時間あたりの冷媒を送り出す量となる圧縮機１１の容量を変化させることができる。
　また、流路切替装置となる四方弁１２は、制御装置３からの指示に基づいて、実行する運転によって冷媒の流れを切り替える。例えば、冷房運転などのときには、四方弁１２は、圧縮機１１が吐出した高温高圧の冷媒が室外熱交換器１３に流入するようにする。また、暖房運転などのときには、圧縮機１１の吐出した高温高圧の冷媒が水熱交換器６０に流入するようにする。
　室外熱交換器１３は、冷媒と外部の空気との熱交換を行う。室外熱交換器１３は、水を加熱する加熱運転（暖房運転）において、蒸発器として機能し、膨張弁１４側から流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させる。また、水を冷却する冷却運転（冷房運転）においては、凝縮器として機能し、圧縮機１１側から流入した高圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させる。
　室外熱交換器１３には、散水装置５が取り付けられている。散水装置５は、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する場合に、室外熱交換器１３に水を散布する。室外熱交換器１３及び散水装置５については、後ほど詳述する。
　また、室外ファン１６は、室外熱交換器１３に空気を送り込み、冷媒と空気との熱交換を促す。ここで、室外ファン１６は、ファンインバータ駆動装置（図示せず）などを介して駆動される。室外ファン１６は、制御装置３からの指示に基づいて、駆動周波数を任意に変化させることにより、風量を変化させることができる。図１では、室外熱交換器１３と室外ファン１６とを１対１で対応させているが、特に限定するものではない。
　熱媒体熱交換器となる水熱交換器６０は、熱媒体となる水と冷媒との熱交換を行う。水熱交換器６０は、２系統の冷媒回路の流路及び熱媒体循環回路の流路となる。従って、冷媒回路を構成する機器及び熱媒体循環回路を構成する機器となる。水熱交換器６０は、例えば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、圧縮機１１側から流入した冷媒と水との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化又は気液二相化させ、水を加熱する。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、膨張弁１４側から流入した冷媒と水との熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させ、水を冷却する。
　絞り装置となる膨張弁１４は、例えば、開度を変化させることで、水熱交換器６０を通過する冷媒の圧力などを調整する。本実施の形態の膨張弁１４は、制御装置３からの指示に基づいて開度を変化させる電子式膨張弁で構成する。ただし、これに限定するものではない。例えば、冷媒の温度に基づいて開度を変化する感温式膨張弁などであってもよい。
　アキュムレータ１５は、それぞれ圧縮機１１の吸入側に設けられており、冷媒回路において余剰となる冷媒を貯留する。
　ポンプ８０は、熱媒体循環回路を構成する機器の１つである。ポンプ８０は、熱媒体循環回路において、水を吸引し、圧力を加えて送り出して循環させる。また、ポンプインバータ駆動装置（図示せず）は、制御装置３からの指示に基づいて、駆動周波数を任意に変化させることにより、ポンプ８０の容量を変化させることができる。
　室内ユニット２は、空気調和対象である室内空間に調和した空気を送るユニットである。図１に示すように、本実施の形態の各室内ユニット２は、室内熱交換器２１、室内流量調整装置２２及び室内ファン２３を有する。室内熱交換器２１及び室内流量調整装置２２は、熱媒体循環回路を構成する機器となる。図１は、２台の室内ユニット２を有する冷凍サイクル装置１００を示しているが、室内ユニット２の台数は、１台であってもよいし、３台以上であってもよい。
　室内流量調整装置２２は、例えば、弁の開度（開口面積）を制御することができる二方弁などで構成されている。室内流量調整装置２２は、開度を調整することで、室内熱交換器２１を流入出する水の流量を制御する。そして、室内流量調整装置２２は、室内ユニット２へ流入する水の温度及び流出する水の温度に基づいて、室内熱交換器２１を通過させる水の量を調整し、室内熱交換器２１が、室内の熱負荷に応じた熱量による熱交換を行えるようにする。ここで、室内流量調整装置２２は、停止又はサーモＯＦＦなどのときのように、室内熱交換器２１が熱負荷との熱交換をする必要がないときは、弁を全閉にして、室内熱交換器２１に水が流入出しないように供給を止めることができる。図１において、室内流量調整装置２２は、室内熱交換器２１の水流出側の配管に設置されているが、これに限定するものではない。例えば、室内流量調整装置２２が、室内熱交換器２１の水流入側に設置されてもよい。
　また、室内熱交換器２１は、室内ファン２３から供給される室内空間における室内空気と水との間で熱交換を行うフィンチューブ式熱交換器である。冷房運転時においては、室内熱交換器２１の伝熱管１３１に空気よりも冷たい水が通過し、室内空間が冷房される。一方、暖房運転時においては、室内熱交換器２１の伝熱管１３１に空気よりも暖かい水が通過し、室内空間が暖房される。室内ファン２３は、室内空間の空気を室内熱交換器２１に通過させ、室内空間に戻す空気の流れを生成する。
　制御装置３は、冷凍サイクル装置１００全体の動作を制御するものである。制御装置３は、制御に必要なデータ及びプログラムを記憶するメモリと、プログラムを実行するＣＰＵと、を備えるコンピュータ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡなどの専用のハードウェア、もしくはその両方で構成される。制御装置３は、冷凍サイクル装置１００が備える温度センサ又は圧力センサなどの検出情報、及びリモコン（図示せず）からの指示に基づいて、冷凍サイクル装置１００各部を制御する。具体的には、制御装置３は、圧縮機１１の駆動周波数、室外ファン１６及び室内ファン２３の回転数、四方弁１２の切り替え、膨張弁１４の開度、ポンプ８０の駆動周波数、室内流量調整装置２２の開度及び散水装置５の散水等を制御する。
　なお、図１では制御装置３は、熱源ユニット１及び室内ユニット２とは別に設けられているが、熱源ユニット１又は室内ユニット２に搭載されてもよい。もしくは、熱源ユニット１と室内ユニット２とが、それぞれ制御装置３を備え、互いに無線又は有線によって通信可能に接続され、各種データ等を送受信してもよい。
（室外熱交換器１３の構成）
　続いて、本実施の形態の室外熱交換器１３の構成について説明する。図２は、実施の形態１に係る室外熱交換器１３の概略斜視図であり、図３は、実施の形態１に係る室外熱交換器１３の概略構成図である。本実施の形態の室外熱交換器１３は、パラレルフロー型熱交換器（ＰＦＣ熱交換器）である。室外熱交換器１３は、複数の伝熱管１３１及び複数のフィン１３２からなる熱交換部１３０と、第１ヘッダ１３３ａ、１３３ｂ及び１３３ｃと、第２ヘッダ１３４ａ及び１３４ｂと、接続配管１３５ａ及び１３５ｂと、を備えている。図３及び図４においては、図面の簡略化のため、伝熱管１３１とフィン１３２については一部のみを示し、全体の図示は省略している。
　伝熱管１３１は、内部に複数の流路が形成された扁平管である。各伝熱管１３１は、第１ヘッダ１３３ａ、１３３ｂ及び１３３ｃと、第２ヘッダ１３４ａ及び１３４ｂとの間に延伸して配置されている。また、各伝熱管１３１は、延伸方向と直交する方向に互いに間隔をあけて配置されている。なお、以降の説明において、各伝熱管１３１の延伸方向を第１方向又は水平方向といい、各伝熱管１３１の延伸方向に直交する方向を第２方向又は垂直方向ということがある。また、水平方向及び垂直方向に直交する方向を奥行方向ということがある。
　フィン１３２は、波形に折り曲げられたコルゲートフィンである。各フィン１３２は、第１ヘッダ１３３ａ、１３３ｂ及び１３３ｃと、第２ヘッダ１３４ａ及び１３４ｂとの間に延伸して配置されている。また、各フィン１３２は、複数の伝熱管１３１の隣り合う２つの伝熱管１３１の間に配置され、隣り合う２つの伝熱管１３１はフィン１３２によって接続されている。
　第１ヘッダ１３３ａ、１３３ｂ及び１３３ｃは、複数の伝熱管１３１の延伸方向の一端に接続され、第２ヘッダ１３４ａ及び１３４ｂは、複数の伝熱管１３１の延伸方向の他端に接続されている。第１ヘッダ１３３ａ、１３３ｂ及び１３３ｃ、並びに第２ヘッダ１３４ａ及び１３４ｂは、室外熱交換器１３に流入する冷媒を複数の伝熱管１３１に分配する機能と、複数の伝熱管１３１を流れた冷媒を合流させる機能とを有している。
　接続配管１３５ａは、一端が第１ヘッダ１３３ａに接続され、他端が四方弁１２に接続されている。接続配管１３５ｂは、一端が第１ヘッダ１３３ｃに接続され、他端が膨張弁１４に接続されている。
　本実施の形態の室外熱交換器１３では、上記の構成により熱交換部１３０に複数の流路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４が形成される。図３では、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する場合の熱交換部１３０の４つの流路Ｐ１～Ｐ４を示している。図３に示すように、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する場合、圧縮機１１から吐出された冷媒が、四方弁１２を通って、接続配管１３５ａから第１ヘッダ１３３ａに流入する。そして、第１ヘッダ１３３ａに流入した冷媒は、第１ヘッダ１３３ａに接続された複数の伝熱管１３１によって形成される流路Ｐ１を通って第２ヘッダ１３４ａに流入する。
　第２ヘッダ１３４ａに流入した冷媒は、第２ヘッダ１３４ａと第１ヘッダ１３３ｂとの間に接続された複数の伝熱管１３１によって形成される流路Ｐ２を通って第１ヘッダ１３３ｂに流入する。第１ヘッダ１３３ｂに流入した冷媒は、第１ヘッダ１３３ｂと第２ヘッダ１３４ｂとの間に接続された複数の伝熱管１３１によって形成される流路Ｐ３を通って第２ヘッダ１３４ｂに流入する。第２ヘッダ１３４ｂに流入した冷媒は、第２ヘッダ１３４ｂと第１ヘッダ１３３ｃとの間に接続された複数の伝熱管１３１によって形成される流路Ｐ４を通って第１ヘッダ１３３ｃに流入する。第１ヘッダ１３３ｃに流入した冷媒は、接続配管１３５ｂを通って膨張弁１４へ流出される。
（散水装置５の構成）
　図４は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の散水装置５の概略構成図である。図４では、説明のため、室外熱交換器１３も示している。散水装置５は、室外熱交換器１３を保持する筐体等に取り付けられている。室外熱交換器１３の熱交換効率の低下を抑制するため、散水装置５と室外熱交換器１３とは、奥行方向に間隔を空けて配置される。
　図４に示すように、散水装置５は、第１配管５０ａと、第２配管５０ｂと、第１配管５０ａ及び第２配管５０ｂにそれぞれ接続される接続配管５２と、を備える。第１配管５０ａと第２配管５０ｂとは、互いに独立しており、第１配管５０ａ及び第２配管５０ｂの一端は、それぞれ接続配管５２に接続されている。接続配管５２は、水道管などに接続され、接続配管５２から流入した水が、第１配管５０ａ及び第２配管５０ｂにそれぞれ供給される。接続配管５２には、水の流量を調整する弁が設けられ、制御装置３によって弁が制御されることで散水装置５による散水の開始及び停止、及び散水量が制御される。
　第１配管５０ａと第２配管５０ｂは、互いに対向して配置されている。第１配管５０ａは、熱交換部１３０の水平方向の一端よりも外側において、垂直方向に延伸して配置されている。第２配管５０ｂは、熱交換部１３０の水平方向の他端よりも外側において、垂直方向に延伸して配置されている。なお、以降の説明において、熱交換部１３０の水平方向の一端側を「第１ヘッダ側」といい、熱交換部１３０の水平方向の他端側を「第２ヘッダ側」という。
　第１配管５０ａには、複数の第１ノズル５１ａが設けられている。図４の例では、第１配管５０ａに５つの第１ノズル５１ａが設けられているが、第１ノズル５１ａの数は、４つ以下又は６つ以上であってもよい。各第１ノズル５１ａは、例えば噴霧角度６０°で霧状の水を噴霧する中空円錐ノズルである。各第１ノズル５１ａは、垂直方向に間隔を空けて配置され、熱交換部１３０の流路Ｐ１～Ｐ４に対し、第１ヘッダ側から第２ヘッダ側に向けて水を散布する。言い換えると、各第１ノズル５１ａは、室外熱交換器１３の水平方向の一端側から室外熱交換器１３の中央に向かって散水する。
　第２配管５０ｂには、複数の第２ノズル５１ｂが設けられている。図４の例では、第２配管５０ｂには５つの第２ノズル５１ｂが設けられているが、第２ノズル５１ｂの数は、４つ以下又は６つ以上であってもよい。各第２ノズル５１ｂは、例えば噴霧角度６０°で霧状の水を噴霧する中空円錐ノズルである。各第２ノズル５１ｂは、垂直方向に間隔を空けて配置され、熱交換部１３０の流路Ｐ１～Ｐ４に対し、第２ヘッダ側から第１ヘッダ側に向けて横向きに水を散布する。言い換えると、各第２ノズル５１ｂは、室外熱交換器１３の水平方向の他端側から室外熱交換器１３の中央に向かって散水する。各第２ノズル５１ｂは、第１ノズル５１ａと対向して配置されており、各第２ノズル５１ｂの垂直方向の位置は、各第１ノズル５１ａの垂直方向の位置と同じである。
　また、本実施の形態の散水装置５における各第１ノズル５１ａ及び各第２ノズル５１ｂから散布される水の液滴径は、１６０μｍ以下であり、好ましくは、１１０μｍ以下である。更に、散水装置５における各第１ノズル５１ａ及び各第２ノズル５１ｂによる単位面積当たりの散水量は、１．２±０．２Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）であり、言い換えると１．０Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）以上１．４Ｌ／（ｍｉｎ・ｍ２）以下である。室外熱交換器１３がコルゲートフィンを有する場合、室外熱交換器１３に付着した水がコルゲートフィンの波形状の谷間に溜まり、室外熱交換器１３に水が保持され易くなる。その結果、散水量を増やした場合に水保持量が多くなり、空気抵抗となって室外熱交換器１３の性能が悪化するおそれがある。これに対し、散水装置５の各ノズルから散水される水の液滴径を１６０μｍ以下、好ましくは１１０μｍ以下とすることによって、室外熱交換器１３に保持される水の量を最小化し、室外熱交換器１３の性能の低下を抑制することができる。
（伝熱管１３１の構成）
　図５は、実施の形態１に係る室外熱交換器１３の伝熱管１３１を示す模式図である。次に、室外熱交換器１３の伝熱管１３１について詳細に説明する。図５に示すように、伝熱管１３１は、芯材２０１と、亜鉛犠牲層２０２と、防食塗装層２０３とを有している。芯材２０１は、伝熱管１３１の最内部に位置するものであり、アルミニウム製である。亜鉛犠牲層２０２は、芯材２０１に積層されるものであり、亜鉛からなる。亜鉛犠牲層２０２は、伝熱管１３１の表面に水が付着したときに、芯材２０１の犠牲となって腐食することによって、内側に位置する芯材２０１の腐食を抑制するものである。亜鉛犠牲層２０２の厚さは、数μｍ～１５０μｍである。
　図６は、実施の形態１に係る伝熱管１３１の伝熱性能を示すグラフである。防食塗装層２０３は、亜鉛犠牲層２０２に積層され、散水装置５によって放出された水を起因とする腐食を抑制するものである。防食塗装層２０３の厚さは、０．０５μｍ～８０μｍであり、特に０．３μｍ～８０μｍであることが好ましい。防食塗装層２０３がない伝熱管１３１の伝熱性能を１００％とした場合、図６に示すように、防食塗装層２０３の厚さが厚くなるほど、伝熱管１３１の伝熱性能は低下する。防食塗装層２０３の厚さが８０μｍの場合、伝熱管１３１の伝熱性能は２％程度の低下で済む。このため、防食塗装層２０３の厚さの上限値は８０μｍとするのがよい。
　図７は、実施の形態１に係る伝熱管１３１の塗装の事例を示す表である。防食塗装層２０３は、図７に示すように、（１）三価クロメート処理、（２）ポリウレタン塗装、（３）電着塗装といった例えば３つの塗装処理によって塗膜される。（１）三価クロメート処理において、最大塗装膜厚（μｍ）が０．３μｍ（最小０．０５μｍ）であり、伝熱性能低下率（％）がほぼない（０％）。（２）ポリウレタン塗装において、最大塗装膜厚（μｍ）が４０μｍであり、伝熱性能低下率（％）が１％に満たない。（３）電着塗装において、最大塗装膜厚（μｍ）が１４０μｍであり、伝熱性能低下率（％）が３％～８％である。
　塗装処理にかかる費用は、（１）三価クロメート処理が最も安価であり、次いで（３）電着塗装が安価であり、（２）ポリウレタン塗装が最も高価である。本実施の形態１では、防食塗装層２０３が三価クロメート処理であるため、伝熱性能低下率がほぼなく、しかも安価である。なお、三価クロメート処理は、一般的な空調条件において散水耐食性を２０％程度向上させる効果を有する。防食塗装層２０３の厚さの下限値は、三価クロメート処理における最小膜厚である０．０５μｍである。但し、防食性を十分に確保するために、防食塗装層２０３の厚さの下限値は、０．３μｍであることが好ましい。
　図８は、亜鉛犠牲層２０２における腐食初期の状態を示す模式図であり、図９は、亜鉛犠牲層２０２における腐食後期の状態を示す模式図である。ここで、亜鉛犠牲層２０２の防食メカニズムについて説明する。図８及び図９では、防食塗装層２０３が形成されていない場合について例示する。図８に示すように、亜鉛犠牲層２０２における腐食初期は、海水等の腐食因子３００が伝熱管１３１に付着しても、表面の亜鉛犠牲層２０２から亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）が腐食因子３００に移動する。このため、アルミニウム製の芯材２０１が露出せず、芯材２０１が保護される。図９に示すように、亜鉛犠牲層２０２における腐食後期は、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）の溶出によって亜鉛犠牲層２０２が薄くなる。この場合も、海水等の腐食因子３００が伝熱管１３１に付着し、亜鉛犠牲層２０２の一部が消失して芯材２０１が露出しても、亜鉛犠牲層２０２の亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）が優先して溶出する。このため、芯材２０１が保護される。このように、亜鉛犠牲層２０２の一部が消失して芯材２０１が露出しても、芯材２０１の腐食を抑制することができる。
　図１０は、亜鉛犠牲層２０２における亜鉛濃度を示すグラフであり、図１１は、亜鉛犠牲層２０２における散水腐食試験の結果を示すグラフである。図１０において、横軸は伝熱管１３１の表面からの深さ方向の距離を示し、縦軸は亜鉛濃度を示す。図１０に示すように、亜鉛犠牲層２０２の亜鉛濃度は、表面側が最も高く、芯材２０１に近づくほど減少する。図１１において、横軸は経過時間（ｈ）を示し、縦軸は伝熱管１３１の表面からの腐食進行深さを示す。上記のとおり、亜鉛犠牲層２０２の亜鉛濃度は、表面側が最も高く、芯材２０１に近づくほど減少する。このため、図１１に示すように、腐食初期は、亜鉛犠牲層２０２の表面の亜鉛濃度が高いため腐食の進行が比較的速い。一方、腐食後期は、亜鉛犠牲層２０２の亜鉛濃度が低くなるため腐食の進行が緩やかとなる。このように、亜鉛溶射の場合、亜鉛犠牲層２０２の表面の亜鉛濃度が高く芯材２０１に近づくほど減少するため、腐食初期の亜鉛犠牲層２０２の消失速度は、腐食初期が速く、時間の経過とともに緩やかになる。
　図１２は、防食塗装層２０３における腐食初期の状態を示す模式図であり、図１３は、防食塗装層２０３における腐食後期の状態を示す模式図である。次に、防食塗装層２０３の防食メカニズムについて説明する。図１２及び図１３では、亜鉛犠牲層２０２が形成されていない場合について例示する。図１２に示すように、防食塗装層２０３における腐食初期は、海水等の腐食因子３００が伝熱管１３１に付着しても、表面の防食塗装層２０３の一部が消失する。しかし、芯材２０１は露出しないため、芯材２０１が保護される。図１３に示すように、防食塗装層２０３における腐食後期は、防食塗装層２０３が薄くなる。この場合、海水等の腐食因子３００が伝熱管１３１に付着し、防食塗装層２０３の一部が消失して芯材２０１が露出すると、防食塗装層２０３には犠牲防食機能がないため、芯材２０１の腐食が進行する。このように、防食塗装層２０３の一部が消失して芯材２０１が露出すると、芯材２０１の腐食が進行する。このため、芯材２０１の表面に接する層としては、防食塗装層２０３ではなく亜鉛犠牲層２０２が適している。なお、防食塗装層２０３における腐食の進行速度は、亜鉛犠牲層２０２のように亜鉛濃度等の依存性がないため、比較的緩やかである。
　図１４は、実施の形態１に係る伝熱管１３１の腐食性能を示すグラフである。次に、伝熱管１３１の腐食性能について説明する。図１４において、横軸は時間（ｈ）を示し、縦軸は伝熱管１３１の表面からの腐食進行深さを示す。図１４に示すように、室外熱交換器１３が運用されると、散水によって伝熱管１３１の表面に残った水に起因して伝熱管１３１の表面に腐食が発生する。腐食は、伝熱管１３１の最外側に位置する防食塗装層２０３から進行する。防食塗装層２０３は、運用開始から２年～３年ほどは腐食に耐えられる。運用開始から２年～３年ほど経過すると、腐食が防食塗装層２０３を貫通し、亜鉛犠牲層２０２に至る。ここで、運用開始から２年～３年の間、防食塗装層２０３が腐食の進行を抑えているため、製品耐用年数が経過しても、腐食の進行は亜鉛犠牲層２０２を貫通することがない。このため、腐食の進行が芯材２０１に到達することが抑制される。
　図１５は、防食塗装層２０３の有無による腐食進行度の差分を示すグラフである。図１５において、横軸は経過時間（ｈ）を示し、縦軸は伝熱管１３１の表面からの腐食進行深さを示す。図１５に示すように、防食塗装層２０３がない場合、腐食初期に亜鉛犠牲層２０２の腐食が進行する。これに対し、本実施の形態１のように、防食塗装層２０３がある場合、腐食初期に防食塗装層２０３によって亜鉛犠牲層２０２の腐食の進行が抑制される。このため、腐食後期には、防食塗装層２０３がある場合と防食塗装層２０３がない場合とで、亜鉛犠牲層２０２の腐食進行に大きな差が生じる。
　本実施の形態によれば、伝熱管１３１が、アルミニウム製の芯材２０１と、亜鉛犠牲層２０２と、防食塗装層２０３とを有する。散水が行われたあとに凝縮器の表面に水が付着しても、先ず防食塗装層２０３が腐食する。仮に防食塗装層２０３が腐食しきっても、その後亜鉛犠牲層２０２が腐食する。従って、本実施の形態のように、コルゲートフィンを有する凝縮器が使用された場合にも、２０１の腐食を従来よりも更に抑制することができる。
　また、上記実施の形態では、熱源ユニット１が４系統の冷媒回路を有する構成としたが、これに限定されず、３系統以下、又は５系統以上の冷媒回路を有してもよい。更に、上記実施の形態では、室外熱交換器１３が４つの流路Ｐ１～Ｐ４を有する場合について説明したが、室外熱交換器１３の流路の数は３つ以下でもよいし、５つ以上でもよい。
　１　熱源ユニット、２　室内ユニット、３　制御装置、５、５Ａ、５Ｂ　散水装置、６　筐体、１１　圧縮機、１２　四方弁、１３　室外熱交換器、１４　膨張弁、１５　アキュムレータ、１６　室外ファン、２１　室内熱交換器、２２　室内流量調整装置、２３　室内ファン、５０ａ　第１配管、５０ｂ　第２配管、５０ｃ　第３配管、５１ａ、５１ａ１、５１ａ２、５１ａ３　第１ノズル、５１ｂ、５１ｂ１、５１ｂ２、５１ｂ３、５１ｂ１１、５１ｂ１２、５１ｂ１３　第２ノズル、５１ｃ　第３ノズル、５２、５２ａ　接続配管、６０　水熱交換器、８０　ポンプ、１００　冷凍サイクル装置、１３０　熱交換部、１３１　伝熱管、１３２　フィン、１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ　第１ヘッダ、１３４ａ、１３４ｂ　第２ヘッダ、１３５ａ、１３５ｂ　接続配管、２０１　芯材、２０２　亜鉛犠牲層、２０３　防食塗装層、３００　腐食因子。

Claims (4)

  1. 　伝熱管とコルゲートフィンとを有する凝縮器と、
    　前記凝縮器に散水する散水装置と、を備え、
    　前記伝熱管は、
    　アルミニウム製の芯材と、
    　前記芯材に積層される亜鉛犠牲層と、
    　前記亜鉛犠牲層に積層され、前記散水装置によって放出された水を起因とする腐食を抑制する防食塗装層と、を有する
    　冷凍サイクル装置。
  2. 　前記防食塗装層の厚さは、０．０５μｍ～８０μｍである
    　請求項１記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記防食塗装層の厚さは、０．３μｍ～８０μｍである
    　請求項２記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記防食塗装層は、三価クロメート処理が施されたものである
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
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