JP6058154B2 - 耐食性寿命診断部品、熱交換器、冷凍空調装置 - Google Patents
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Description
このように、熱交換器の設置される環境、及び製造不良などによって、熱交換器の腐食の原因及び腐食の進行速度が異なり、耐食性寿命の診断にあたっては不確定な要素が存在している。すなわち、利便性を損なわないようにしながら、精度よく耐食性寿命の診断を行いにくいという課題がある。
実施の形態.
図1は、実施の形態に係る耐食性寿命診断部品10を有する板材30の平面図である。図2は、図1に示す板材30から切り出した耐食性寿命診断部品10の平面図である。なお、図2(a)は耐食性寿命診断部品10の平面図であり、図2(b)は耐食性寿命診断部品10の断面図である。また、図1及び図2(a)では、板材30の一方の面を示している。
耐食性寿命診断部品10は、帯状に形成された複数の犠牲陽極層11が設けられている。すなわち、耐食性寿命診断部品10には、一方の端部側に形成された第1の犠牲陽極層11Aと、他方の端部側に形成された第2の犠牲陽極層11Bとが設けられている。そして、第1の犠牲陽極層11Aと第2の犠牲陽極層11Bとの間には、母材31が露出している部分である母材露出部31Aが設けられている。このように、耐食性寿命診断部品10の一方の面には、第1の犠牲陽極層11Aと第2の犠牲陽極層11Bとの間に、母材露出部31Aが位置している。なお、耐食性寿命診断部品10の他方の面の全面は、亜鉛の層を有する第3の犠牲陽極層11Cが形成されている。耐食性寿命診断部品10は、母材の他方の表面であって第3の犠牲陽極層11C側の面が、伝熱管1の外表面と当接するように伝熱管1に取り付けられている。
室外機200は、たとえば、縦長な外郭を有するものである。すなわち、室外機200は、図3に示すように、室外機200の前面側の外郭を構成する前面パネル51と、室外機200の上部に設けられるファンガード54と、室外機200の側面の外郭を構成するサイドパネル52とを有している。室外機200は、その外郭の側面及び背面に、内部に空気を取り込む空気吸込口59が設けられ、室外機200の上部に外部に空気を排気する空気吹出口55が設けられている。すなわち、室外機200は、サイドパネル52に形成され、空気を室外機200内に取り込むのに利用される空気吸込口59と、ファンガード54に形成され、室外機200内の空気を室外機200外に放出するのに利用される空気吹出口55とを有している。
熱交換器100は、自身に供給される冷媒と、自身を通過する空気とを熱交換させるものである。そして、熱交換器100は、冷房運転時には凝縮器(放熱器)として機能して冷媒を凝縮液化し、暖房運転時には蒸発器として機能し冷媒を蒸発気化させるものである。熱交換器100は、サイドパネル52の対向位置に設けられ、たとえば、サイドパネル52に固定されるものである。
ここで、本実施の形態において、熱交換器100は、上下方向に3段積層されたものとして説明しているが、それに限定されるものではなく、積層されていない態様であってもよい。
なお、本実施の形態では、熱交換器100が扁平形状を有する伝熱管1を備えた扁平管熱交換器である場合を例に示している。また、図6では、図5に示すフィン2に伝熱管1を接続した熱交換器100をU字状に曲げ加工し、その曲げ加工した熱交換器100を複数積み重ねた熱交換器150である。図6では、3つ重ね合わせた場合の熱交換器150の例を示している。
ここで、接着剤などを利用する方法も考えられるが、接着剤を利用すると、伝熱管1から耐食性寿命診断部品10への熱伝達が遅れ、耐食性寿命診断部品10及び伝熱管1の両方を同一の条件としにくくなってしまうことに留意が必要である。このため、接着剤などを用いる場合には、熱伝導による影響が大きくない範囲で用いることが好ましい。たとえば、耐食性寿命診断部品10の全面に接着剤を塗布するのではなく、周縁部にだけ塗布するなどにより、熱伝導による影響を抑制することができる。
ここで、本実施の形態でも、室外機200には、熱交換器150の背面の対向位置に図示省略の散水部が搭載されている。そこで、図6に示すように、耐食性寿命診断部品10を熱交換器150の背面側の部分T3に取り付けるとよい。すなわち、耐食性寿命診断部品10は、熱交換器150のうち、散水部から供給される水がかかる一定の拡がりを有する範囲(散水範囲W)の周縁部分W2に取り付けるとよい。なお、周縁部分とは、水のかかる範囲とかからない範囲との境目となる部分である。ここで、熱交換器150は熱交換器100が積み重ねられて構成されている。このため、上下の熱交換器100を支持する支持部材(図示省略)が熱交換器100に取り付けられている場合がある。そこで、耐食性寿命診断部品10を支持部材に取り付けて、散水範囲Wの周縁部分に耐食性寿命診断部品10が配置されるようにしてもよい。
ただし、後述する図13〜図16及び表1〜表3の試験及びその結果で説明するように、犠牲防食の有効範囲は犠牲陽極層11の端部から4〜6mmとなっており、一定範囲の開きを有している。このため、たとえば、±1mm程度の誤差が生じる可能性を加味して、伝熱管1の周方向の腐食進行度について判断する必要がある。
伝熱管1がアルミニウムで構成された実機(熱交換器100)に耐食性寿命診断部品10を装着した冷凍空調装置を設置後、定期的に(たとえば3年、5年、8年、10年、・・・)耐食性寿命診断部品10を回収し、腐食進行度を確認することで熱交換器100の耐食性寿命を診断(予測)することができる。たとえば、Aラインで腐食が確認されても、Bラインでは腐食が確認されなければ、熱交換器犠牲陽極層1Aは腐食しているものの、伝熱管1についてはまだ腐食していないと判断することができる。このときは、第1の期間に該当する。
たとえば、母材露出部31Aの腐食が腐食開始ラインLであるBラインに至っていれば、AラインからBラインに至るまでの腐食速度に基づいて、腐食がCラインに至るまでの時間である第1の期間を算出することができる。また、AラインからBラインに至るまでに要した時間に基づいて熱交換器母材露出部1Bの深さ方向への腐食速度を見積もれば、伝熱管1の厚みは既知の値であるため、いつごろ伝熱管1に貫通孔が形成されてしまうかを判断することができ、第2の期間を算出することができる。この算出した第1の期間及び第2の期間を合計することで熱交換器100の耐食性寿命を算出することができる。このように、耐食性寿命診断部品10を取り付け、腐食がどのラインにまで達しているかを確認し、一定の演算をすることで伝熱管1の耐食性寿命を精度よく算出することができるようになっている。
このため、亜鉛溶射が適切に実施されれば、熱交換器母材露出部1Bが2mmとなる場合もある。この場合の例では、母材露出部31Aの中心(Aラインの位置)から第1の犠牲陽極層11A及び第2の犠牲陽極層11Bから1mm(X/2)の位置が腐食開始ラインL(Eラインの位置)となる。
図13は、犠牲防食有効範囲を確認するための試験で使用したサンプルの説明図である。図14は、図13に示すサンプルの腐食深さ測定点を示す図である。図15は、犠牲陽極層11’の有効範囲についての説明図である。図16は、犠牲陽極層11’が腐食されることで犠牲陽極層11’が後退した様子を示した図である。図13〜図16を参照して、耐食性寿命診断部品10に係るサンプルに対して実施した試験及び結果について説明する。
以上より、x=−8〜4mmでは一切母材の腐食が見られなかった。また、x=6mmではNo.1および3にて母材の腐食が進行していた。すなわち、サンプルの犠牲陽極層11’との界面から4〜6mm以内の箇所では、母材の腐食が進行しなかったことから、図15に示す通り犠牲防食は犠牲陽極層11’の端面より4〜6mm以内で作用すると考えられる。
960hではx=−4mmまで犠牲陽極層11’が残存していた。また、x=2mmでは、4mmの母材腐食が見られた。
2160hではx=−8mmまで犠牲陽極層11’が残存していた。また、x=−2mmで3mmの母材腐食が見られた。
以上より、犠牲陽極層11’の端面と母材腐食の箇所は、4〜6mm以上の距離を保ちつつ腐食が進行すると考えられる。すなわち、図16に示すように、腐食の進行とともに犠牲陽極層11’と母材露出部31A’の界面が左側に後退し、これに伴い母材露出部31A’の腐食進行領域38も界面後退と同じ距離だけ拡大したと考えられる。
図17は、実施の形態に係る耐食性寿命診断部品10の変形例(耐食性寿命診断部品90)である。耐食性寿命診断部品10では、母材露出部31Aの両端に犠牲陽極層11を形成した例について説明したが、図17に示すように、片側にのみ犠牲陽極層91を形成したものであっても、耐食性寿命診断部品10と同様の効果を得ることができる。すなわち、耐食性寿命診断部品10の犠牲陽極層11と同様に、犠牲陽極層91の端面から防食される距離は4〜6mmで変わらない。したがって、母材露出部92の片側にのみ犠牲陽極層91を形成した耐食性寿命診断部品90においても、腐食深さ測定点数は半減するが、耐食性寿命についての診断をすることができる。
本実施の形態に係る耐食性寿命診断部品10は、耐食性寿命診断部品10を熱交換器100に取り付け、腐食がどのラインにまで達しているかを確認し、一定の演算をすることで伝熱管1の耐食性寿命を精度よく算出することができるものである。
また、本実施の形態に係る耐食性寿命診断部品10は、熱交換器100が設置される環境に基づいて熱交換器100の腐食の原因及び腐食の進行速度が異なることを考慮し、熱交換器100の予め設定された箇所に簡便に設置することができるものである。たとえば、耐食性寿命診断部品10は、コンパクトな板状部材であり、散水部から供給される水がかかる一定の拡がりを有する範囲(散水範囲W)の周縁部分(部分T3)に取り付けることもできるし、伝熱管1の中でもフィン2が配置されていない部分(部分T1及び部分T2)に取り付けることもできる。このため、耐食性寿命の診断にあたっては不確定な要素が存在していたとしても、利便性が損なわれることを抑制しながら、精度よく耐食性寿命を診断することができるようになっている。
Claims (13)
- アルミニウムで構成された伝熱管を備え、前記伝熱管の外表面に亜鉛で構成される熱交換器犠牲陽極層が形成されている熱交換器に、取り付けられる耐食性寿命診断部品であって、
表面にアルミニウム層を有する板状の母材と、
前記母材に形成され、亜鉛で構成された犠牲陽極層と、
を有し、
前記母材の表面は、
前記アルミニウム層が露出している母材露出部を有している
ことを特徴とする耐食性寿命診断部品。 - 前記犠牲陽極層は、
前記母材の表面に、帯状に複数形成されており、
前記母材は、
複数の前記犠牲陽極層の間に前記母材露出部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の耐食性寿命診断部品。 - 前記母材露出部は幅が8〜12mmである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の耐食性寿命診断部品。 - 前記犠牲陽極層は幅が5mm以上である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の耐食性寿命診断部品。 - 前記母材は、
一方の面に前記犠牲陽極層及び前記母材露出部が形成され、
他方の面の全面に亜鉛で構成された全面犠牲陽極層が形成されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の耐食性寿命診断部品。 - 前記犠牲陽極層は前記母材に接合されたクラッド板から構成されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の耐食性寿命診断部品。 - 前記犠牲陽極層は、
亜鉛溶射、又は亜鉛含有塗装により形成された
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の耐食性寿命診断部品。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の耐食性寿命診断部品と、
切欠が一定のピッチで複数形成された平板状の複数のフィンと、
前記フィンの前記切欠に取り付けられる直線部、及び両端側に前記直線部が接続され、曲げ加工が施されたヘアピン部を有し、アルミニウムで構成された伝熱管と、
を備え、
前記伝熱管の外表面には、
亜鉛で構成された熱交換器犠牲陽極層が形成されている
ことを特徴とする熱交換器。 - 前記耐食性寿命診断部品の前記犠牲陽極層は、
前記伝熱管の前記熱交換器犠牲陽極層の厚みを含む、予め設定された範囲の厚みである
ことを特徴とする請求項8に記載の熱交換器。 - 前記耐食性寿命診断部品は、
前記フィンからはずれた位置であって前記直線部の端部側に取り付けられている
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の熱交換器。 - 前記耐食性寿命診断部品は、
前記母材の他方の表面と前記伝熱管の外表面とが当接するように前記伝熱管に取り付けられている
ことを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の熱交換器。 - 請求項8〜11のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた
ことを特徴とする冷凍空調装置。 - 前記熱交換器に散水する散水部を備え、
前記耐食性寿命診断部品は、
前記熱交換器のうち前記散水部の散水範囲の周縁部分に取り付けられた
ことを特徴とする請求項12に記載の冷凍空調装置。
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