(57)【要約】【課題】安価で耐圧特性と耐食特性が優れる冷媒配管を備え、安価で耐久性ある冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】本冷凍サイクル装置は圧縮機、第１の熱交換器、減圧装置、第２の熱交換器を冷媒配管により連通してなる冷凍サイクル装置において、冷媒配管の少なくとも一部をニッケルの含有量が０．６％以下であるフェライト系ステンレス溶接管で形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、第１の熱交換器、減圧装置、第２の熱交換器を冷媒配管により連通してなる冷凍サイクル装置において、前記冷媒配管の少なくとも一部をＮｉ含有量が０．６ｍａｓｓ％以下であるフェライト系ステンレス溶接管で形成したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記ステンレス溶接管は、Ｃｒ含有量が１９．００−２１．００ｍａｓｓ％であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記ステンレス溶接管は肉厚が管外径の５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機やヒートポンプ式給湯機等に用いる冷凍サイクル装置に係り、特に冷媒配管の材質を改良した冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機やヒートポンプ式給湯機等に用いる冷凍サイクル装置の冷媒配管は、加工性が良く、熱伝導性の良い銅管が使用されていた。
【０００３】
しかしながら、冷凍サイクル装置の冷媒としてＲ４１０Ａや二酸化炭素等の高圧冷媒が用いられるようになったことから、ロー付け等の熱により加熱部分の材料強度が低下したり、あるいは、価格が高騰している銅管に替わる配管の採用が検討されている。
【０００４】
従来、冷媒配管などとして、オーステナイト系ステンレスのＳＵＳ３０４が用いられているが、曲げ加工、拡管加工、フレア加工等によって、配管に応力が生じ、Ｒ４１０Ａや二酸化炭素等の高圧冷媒を流す冷媒配管として用いると、加工時の残留応力に起因する応力腐食により、冷媒配管に割れ等が発生するおそれがある。
【０００５】
なお、特許文献１には、冷媒配管が一般的なアルミニウム、ステンレス、銅、それらを含む合金の内の少なくとも１種からなるＣＯ２冷媒回路が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４１３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、安価で耐圧特性と耐食特性が優れる冷媒配管を備え、安価で耐久性ある冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するため、本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、第１の熱交換器、減圧装置、第２の熱交換器を冷媒配管により連通してなる冷凍サイクル装置において、前記冷媒配管の少なくとも一部をニッケルの含有量が０．６ｍａｓｓ％以下であるフェライト系ステンレス溶接管で形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、安価で耐圧特性と耐食特性が優れる冷媒配管を備え、安価で耐久性ある冷凍サイクル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る冷凍サイクル装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷凍サイクル図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、例えば空気調和装置に組み込まれて使用され、圧縮機２、冷媒配管３、四方弁４、冷媒配管５、パックトバルブ６、冷媒配管７、第１の熱交換器としての室内熱交換器８、冷媒配管９、パックトバルブ１０、冷媒配管１１、電子膨張弁１２、第２の熱交換器としての室外熱交換器１３、冷媒配管１４、四方弁４、冷媒配管１５、圧縮機２に設けるアキュムレータ２ａを順次接続して形成する。
【００１２】
室内熱交換器８はフィンチューブ型の熱交換器であり、室内用送風ファン１６が近接して配され、室内熱交換器８および室内用送風ファン１６を、室内ユニット本体（図示せず）に収容して、室内ユニットを形成する。
【００１３】
一方、室外熱交換器１３はフィンチューブ型の熱交換器であり、室外用送風ファン１７が近接して配され、室外熱交換器１３および室外用送風ファン１７を含み、室内熱交換器８および室内用送風ファン１６を除く冷凍サイクル構成要素２−６、１０−１４を室外ユニット本体（図示せず）に収容して、室外ユニットを形成する。
【００１４】
上記冷凍サイクル構成要素のうち、室外ユニット本体に収容される冷媒配管、すなわち圧縮機２と四方弁４を接続する冷媒配管（吐出管）３、四方弁４とパックトバルブ６の間を接続する冷媒配管５、四方弁４と室外熱交換器１３を接続する冷媒配管１４、四方弁４と圧縮機２に設けるアキュムレータ２ａを接続する冷媒配管（吸込管）１５には、ステンレス溶接管を用いる。
【００１５】
この本発明の冷凍サイクル装置に用いるステンレス溶接管には、Ｎｉ含有量が０．６ｍａｓｓ％以下のフェライト系ステンレス（材）を用いる。
【００１６】
このフェライト系ステンレスとして、表１に示すような化学組成を有する本発明に最適なステンレス（以下、本ステンレスという。）、ＳＵＳ４３０およびＳＵＳ４３４などが挙げられる。
【００１７】
本ステンレスは、Ｎｉ含有量が０．６ｍａｓｓ％以下で、Ｃｒ含有量が１９．００−２１．００ｍａｓｓ％であるのが好ましい。Ｎｂ含有量が（Ｃ含有率＋Ｎ含有率）の１０倍以上でかつ０．０３−０．０８ｍａｓｓ％、Ｃｕ含有量が０．３−０．６ｍａｓｓ％であるのがより好ましい。
【表１】
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【００１８】
フェライト系ステンレスは、ＳＵＳ４３０（Ｃｒ＝１７％クロム、Ｃ＝０．１２％以下）で代表されるＣｒ系ステンレス鋼であり、熱処理によって硬化しないように、炭素量を低くしたものであり、特に本ステンレスはＣ含有量が０．０２％以下と少なく、加工硬化性が小さい。
【００１９】
また、フェライト系ステンレスの成分は、鉄−クロム系が基本であり、ＪＩＳ鋼種はクロム量１１〜３２％で、炭素量は０．１２％以下であり、耐食性を増すため、モリブデンを含むものもある。
【００２０】
また、フェライト系ステンレスは、Ｃｒを１３％以上含む鉄−クロム合金はフェライト組織となり、結晶構造は体心立方であり、ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレスに比べて錆びにくい特性を有し、Ｎｉ含有量が０．６ｍａｓｓ％以下とＮｉを多く含まない分、ＳＵＳ３０４および銅に比べて安価である。さらに、本ステンレスはＣｒ含有量が１９．００−２１．００ｍａｓｓ％であり、Ｃｒ含有量が多く、耐腐食性に優れる。
【００２１】
また、表２に示すように、フェライト系ステンレスはマルテンサイト系ステンレスに比べて、加工性は優れ、クロムの量を増やしたものは、耐食性に優れ、また、熱伝導率、線膨張係数、引張強さおよび伸びなどは、普通の低炭素鋼並みであり、ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系に比べて熱伝導率にもすぐれ、加工硬化性が小さい。
【表２】
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【００２２】
本発明の冷凍サイクル装置に用いるステンレス溶接管は本ステンレスを用い、肉厚が外径の５％以下になるよう円筒状に成形し、シーム溶接する。
【００２３】
これにより、銅管およびＳＵＳ３０４を用いたステンレス溶接管に比べて安価で、耐圧特性と耐食特性に優れた冷媒配管が得られ、また、肉厚が外径の５％以下にすることで、可撓性が向上し、曲げ加工などの加工時の取り扱いが容易になる。
【００２４】
本ステンレス溶接管同士あるいは本ステンレス溶接管と銅管の接合は、炎ロー付けまたは接着により行う。
【００２５】
本ステンレスは、銅よりも材料強度が強く、薄肉にしても耐圧強度を確保でき、銅に比べると１／２の肉厚で同一耐圧を得ることが可能である。
【００２６】
なお、冷媒配管７および冷媒配管９は、室内ユニットと室外ユニット間に設けられる接続配管であり、空気調和装置の据付時などに可撓性が必要であり、従来の脱酸銅管を用いてもよい。
【００２７】
次に、本ステンレスが応力腐食に優れることを説明する。
【００２８】
図２は表１に示す化学組成の本ステンレスとＳＵＳ３０４のＭｇＣｌ２溶液中の耐応力腐食割れ試験の結果を示す特性線図である。この特性はＭｇＣｌ２（塩化マグネシウム溶液）中での応力負荷に対する応力腐食割れの発生応力と時間の関係を示す。
【００２９】
負荷応力３００Ｎ／ｍｍ２の場合、ＳＵＳ３０４が約０．７時間で破断を生じるのに対して、本ステンレスは約７時間と１０倍の腐食強度を有し、負荷応力２５０Ｎ／ｍｍ２の場合、ＳＵＳ３０４が約１時間で破断を生じるのに対して、本ステンレスは約１０時間と１０倍の腐食強度を有する。
【００３０】
また、ＳＵＳ３０４は負荷応力２００Ｎ／ｍｍ２の場合、約３時間、負荷応力１５０Ｎ／ｍｍ２の場合、約５時間、負荷応力１００Ｎ／ｍｍ２の場合、約１０時間であるのに対して、本ステンレスは負荷応力約１９０Ｎ／ｍｍ２の場合、約５０時間、約１００時間、約７００時間といずれも、ＳＵＳ３０４の破断時間を大幅に上回り、大きな腐食強度を有することがわかる。
【００３１】
上記のことから、本ステンレス溶接管を用いることで、曲げ加工、拡管加工、フレア加工により発生する応力に対して、応力腐食の問題を解決できる。
【００３２】
本試験では、本ステンレスを用いたが、他にＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４を用いても同様の結果が得られる。
【００３３】
また、本ステンレス管は、ロー付けや溶接接合しても、銅のように加熱部分の材料強度低下が少なく、接合後の信頼性が高い。さらに、耐腐食に優れ、安価で信頼性に優れた冷媒配管を提供できる。
【００３４】
多くの熱交換器に用いる管は、ステンレス、アルミニウム、銅、鋼製であるが、本ステンレス管は、銅、アルミに対しての電食の発生が少なく、室内熱交換器、室外熱交換器をはじめ、いかなる熱交換器にも適用できる。
【００３５】
また、図３に示すように、室外熱交換器１３あるいは室内熱交換器のヘアピン状で複数枚の伝熱フィン１３ａと嵌合、貫通するＵ管１３ｂに本ステンレス管や鋼管を用いる場合、Ｕ管１３ｂを接続するリターンベンド１３ｃには、異種の銅管または、アルミニウム管を使うのが好ましい。これにより、リターンベンドのように直線部の短い管部品は、加工性のよい異種材を併用することにより、製造性を向上させることができて、熱交換器全体としての製造コストを低減できる。
【００３６】
上記のように、室外ユニット本体に収容される冷媒配管に本ステンレス溶接管を用いることで、本ステンレス溶接管が大気中の亜硫酸ガスなどに曝されても腐食がなく、耐久性がある。
【００３７】
本実施形態に係る冷凍サイクル装置によれば、安価で耐圧特性と耐食特性が優れる冷媒配管を備え、安価で耐久性ある冷凍サイクル装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷凍サイクル図。
【図２】本発明に用いるステンレスと従来のＳＵＳ３０４の応力腐食強度特性線図。
【図３】本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置に用いる室外熱交換器の概念図。
【符号の説明】
【００３９】
１…冷凍サイクル装置、２…圧縮機、３…冷媒配管、４…四方弁、５…冷媒配管、６…パックトバルブ、７…冷媒配管、８…室内熱交換器、９…冷媒配管、１０…パックトバルブ、１１…冷媒配管、１２…電子膨張弁、１３…室外熱交換器、１４…冷媒配管、１５…冷媒配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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