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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6087269
(24)【登録日】2017年2月10日
(45)【発行日】2017年3月1日
(54)【発明の名称】空気調和機及び空気調和機用熱交換器の腐食診断方法
(51)【国際特許分類】
F25B 49/02 20060101AFI20170220BHJP
G01N 17/02 20060101ALI20170220BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20170220BHJP
F24F 1/22 20110101ALI20170220BHJP
【ＦＩ】
F25B49/02 570B
G01N17/02
F25B1/00 396A
F24F1/22
【請求項の数】2
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2013-253904(P2013-253904)
(22)【出願日】2013年12月9日
(65)【公開番号】特開2015-113991(P2015-113991A)
(43)【公開日】2015年6月22日
【審査請求日】2016年1月14日
(73)【特許権者】
【識別番号】399048917
【氏名又は名称】日立アプライアンス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】南谷 林太郎
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 重幸
(72)【発明者】
【氏名】野中 正之
(72)【発明者】
【氏名】坪江 宏明
(72)【発明者】
【氏名】大木 長斗司
【審査官】
柿沼 善一
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１０−２０３７２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−１０８８６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２３６５２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２４０４８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２５Ｂ ４９／０２
Ｆ２４Ｆ １／２２
Ｆ２５Ｂ １／００
Ｇ０１Ｎ １７／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱交換器を有する室外機を備えた空気調和機であって、室外機の任意の箇所の温度を測定する第１温度センサと、前記第１温度センサとほぼ同じ箇所の温度を検出する第２温度センサと、外気に露出して設けられた露出電極を有すると共に前記第２温度センサに並列接続された外部露出電極とを備える構成とし、
前記第１温度センサからの出力値と前記第２温度センサからの出力値の差が増加開始した時点を塩分が潮解開始する相対湿度とし、その潮解開始時点の温度と相対湿度から絶対湿度を求め、この絶対湿度と気温の変化から相対湿度の変化を算出し、この相対湿度と、この相対湿度の環境における前記第１温度センサと第２温度センサとの出力値の差に基づいて、前記熱交換器への塩分付着量を推定することを特徴とする空気調和機用熱交換器の腐食診断方法。
前記第１温度センサからの出力値と前記第２温度センサからの出力値の差が増加開始した時点を塩分が潮解開始する相対湿度とし、その潮解開始時点の温度と相対湿度から絶対湿度を求め、この絶対湿度と気温の変化から相対湿度の変化を算出し、この相対湿度と、この相対湿度の環境における前記第１温度センサと第２温度センサとの出力値の差に基づいて、前記熱交換器への塩分付着量を推定することを特徴とする空気調和機用熱交換器の腐食診断方法。
【請求項2】
請求項１に記載の空気調和機用熱交換器の腐食診断方法において、前記推定された塩分付着量と、前記熱交換器が置かれている「気温＞０℃、相対湿度＞８０％」の環境を満たす時間（濡れ時間）から、前記熱交換器の腐食レベルを診断することを特徴とする空気調和機用熱交換器の腐食診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルミニウム製の管を用いた熱交換器を備えている空気調和機及び空気調和機用熱交換器の腐食診断方法に関し、特にアルミニウム製の扁平管を用いた熱交換器を有するルームエアコンやパッケージエアコンなどの空気調和機に好適なものである。 なお、この明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は、アルミニウム及びその合金を含む意味で用いる。
【背景技術】
【0002】
現在、空気調和機に用いられている熱交換器としては、クロスフィンチューブ型熱交換器が多用されている。このクロスフィンチューブ型熱交換器は、短冊状のアルミニウム製フィンの所定位置に絞り付の穴部を設け、その中に銅製で円形の伝熱管（パイプ状伝熱管）を差込んだ後、この伝熱管を機械的に拡管することで製作されている。
【0003】
一方、低コスト、価格安定性、小型、軽量化などのため、伝熱管を、これまでの銅製の伝熱管に代えて、アルミニウム製の扁平管を用い、この扁平管とフィンとヘッダをロウ付けして製作するパラレルフロー型熱交換器が開発されている。特に、自動車用エアコンでは、燃費向上や居住空間の拡大のため、小型、軽量化できるアルミニウム製の熱交換器が採用されてきている。
【0004】
アルミニウムは、一般には表面に酸化皮膜のアルマイト層が自然に形成されることで、耐食性を確保している。しかし、塩化物イオンなど酸化皮膜を破壊する物質が存在すると、熱交換器を構成する扁平管の肉厚方向に局部的に進行する孔食が発生することが考えられる。扁平管で孔食が進行すると、扁平管に貫通穴を空けて、内部の高圧冷媒を漏洩させてしまう可能性がある。前述したクロスフィンチューブ型熱交換器では、アルミニウム製フィンの腐食により銅製伝熱管の腐食は抑制されるが、前述したパラレルフロー型熱交換器ではフィンも扁平管もアルミニウム製であるため、クロスフィンチューブ型熱交換器に比べて伝熱管が腐食され易い。
【0005】
空気調和機は、海岸近くの大気中に塩分の多い地域や、高温高湿の地域などで使用されることもある。この場合、特に、空気調和機を構成する室外機用の熱交換器は、大気中に塩分の多い場所や高温高湿の場所など腐食の観点から厳しい屋外条件の場所に設置されることになる。
【0006】
また、空気調和機では、一般に、フロン系冷媒が用いられている。例えば、フロンＲ４１０Ａは、ルームエアコンに多く用いられているが、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が約２０００と比較的高い。近年、採用が進められているＲ３２は、Ｒ４１０Ａに比べて地球温暖化係数が約１／３である。しかし、Ｒ４１０Ａは不燃性であるのに対し、Ｒ３２は冷媒の燃焼区分が微燃性に分類される。このため、熱交換器の不具合による冷媒漏れは、エアコン動作の不具合のみでなく、環境問題など他要因にも影響を及ぼす。
【0007】
そこで、空気調和機の熱交換器がアルミニウムで製作される場合、冷媒漏れを防止するため、設定する空気調和機の耐用年数の間、高い腐食防止性（耐食性）、特に孔食を防止することが求められる。
【0008】
一方、腐食などが原因で冷媒が漏れた場合を想定して、特開平８−３２７１９５号公報（特許文献１）に記載のように、冷媒漏れを検出する検出器を設けることが提案されている。このように、冷媒漏れを検出する検出器（冷媒漏れセンサ）を設けることにより、空気調和機の運転中でも停止中でも直接冷媒の漏洩を検知できる。しかし、この特許文献１に記載のものでは、専用の冷媒漏れ測定装置が必要となり、高価なものになってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平８−３２７１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
空気調和機が、塩分の多い場所や高温高湿の場所など腐食の観点から厳しい屋外条件の場所に設置されることにより、塩分などの腐食物質が配管材料に付着して空気調和機用熱交換器の腐食が著しく促進されると、それによって熱交換器の寿命が決定されてしまい、熱交換器の寿命が短くなる。特に、海浜地区などの強腐食環境に設置された空気調和機が局所的に過酷な気象条件に曝された場合、熱交換器の寿命が短くなり易い。
【0011】
このような過酷な環境に設置される空気調和機用熱交換器における腐食による冷媒漏れ診断としては、上記特許文献１のように、冷媒漏れセンサを用いたものがあるが、上述したように、専用の冷媒漏れ測定装置が必要となり、高価なものになる課題がある。
【0012】
一般に、空気調和機は、その耐用年数の間、腐食に耐えるように設計され製作されており、局所的に過酷な気象条件などが原因となる腐食による孔食などの発生頻度は低いと考えられる。発生頻度が低い事象を対象とした冷媒漏れ測定装置などの腐食診断装置は低価格化することが課題となる。 また、上記特許文献１に記載のような冷媒漏れセンサを使用するものは、環境中の汚染物質により、冷媒漏れセンサが長期に渡り安定した検出性能を維持できない課題があり、更に、特許文献１に記載されたものでは、冷媒の漏れを未然に防止することもできないという課題もある。
【0013】
本発明の目的は、熱交換器の冷媒漏れにつながる腐食を事前に検知できると共に、長期に亘り安定した腐食検知を可能とし、しかも低コストで腐食診断を実現できる空気調和機及び空気調和機用熱交換器の腐食診断方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記目的を達成するため、本発明は、熱交換器を有する室外機を備えた空気調和機において、室外機の任意の箇所の温度を測定する第１温度センサと、前記第１温度センサとほぼ同じ箇所の温度を検出する第２温度センサと、外気に露出して設けられた露出電極を有すると共に前記第２温度センサに並列接続された外部露出電極とを備え、前記第１温度センサからの出力値と前記第２温度センサからの出力値の差に基づいて前記熱交換器への塩分付着量を推定するように構成していることを特徴とする。
【0015】
本発明の他の特徴は、熱交換器を有する室外機を備えた空気調和機であって、室外機の任意の箇所の温度を測定する第１温度センサと、前記第１温度センサとほぼ同じ箇所の温度を検出する第２温度センサと、外気に露出して設けられた露出電極を有すると共に前記第２温度センサに並列接続された外部露出電極とを備える構成とし、前記第１温度センサからの出力値と前記第２温度センサからの出力値の差が増加開始した時点を塩分が潮解開始する相対湿度とし、その潮解開始時点の温度と相対湿度から絶対湿度を求め、この絶対湿度と気温の変化から相対湿度の変化を算出し、この相対湿度と、この相対湿度の環境における前記第１温度センサと第２温度センサとの出力値の差に基づいて、前記熱交換器への塩分付着量を推定することを特徴とする空気調和機用熱交換器の腐食診断方法にある。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、熱交換器の冷媒漏れにつながる腐食を事前に検知できると共に、長期に亘り安定した腐食検知を可能とし、しかも低コストで腐食診断を実現できる空気調和機及び空気調和機用熱交換器の腐食診断方法を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の空気調和機の実施例１を説明する図で、空気調和機を構成する室外機の概略斜視図である。
【図7】本発明の実施例１における熱交換器の腐食診断装置を説明する構成図。
【図9】第１温度センサと第２温度センサの測定温度の温度差ΔＴの変化から、相対湿度が７５％になった時点を検出することを説明する線図。
【図10】大気環境中の気温、相対湿度、絶対湿度の関係を示す線図。
【図11】第１温度センサと第２温度センサの温度差ΔＴと相対湿度ＲＨから塩付着量を推定するための線図。
【図12】推定した塩分付着量と濡れ時間から腐食レベルを診断する説明図。
【図13】本発明の空気調和機の実施例２を説明する図で、空気調和機を構成する室外機の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の空気調和機及び空気調和機用熱交換器の腐食診断方法の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【実施例1】
【0019】
本発明の実施例１を図１〜図１２を用いて説明する。まず、本実施例１の空気調和機の構成を図１〜図７により説明する。
【0020】
図１は本実施例１の空気調和機を構成する室外機の概略斜視図である。
【0021】
図１において、室外機４０の内部には、冷凍サイクルを構成する熱交換器３０及び圧縮機５０等が設置されている。また、前記室外機４０の内部には前記熱交換器３０に通風するための送風ファンが設置されており、この送風ファン６０は軸流ファン（プロペラファン）で構成されている。
【0022】
前記熱交換器３０は、平行で且つ垂直方向に設置された左右一対で中空の２つの冷媒ヘッダ３１，３２と、これらの冷媒ヘッダ３１と３２の間に設けられ、冷媒ヘッダ３１と３２を連通させるように接続された複数の扁平管３３などにより構成されている。前記冷媒ヘッダ３１，３２及び扁平管３３は何れもアルミニウムで製作されている。
【0023】
複数の前記扁平管３３は、それぞれ上下方向（重力方向）に積層されると共に、それぞれの扁平管３３は水平方向に配置されている。また、上下方向に隣り合う前記扁平管３３の間には、所定の間隔（間隙）でアルミニウム製のフィン３４が多数設けられている。前記冷媒ヘッダ３１，３２、前記扁平管３３及び前記フィン３４は、一括して組み立てられた状態で炉に入れられ、ロウ付けされて一体化されている。なお、本実施例の空気調和機を構成する冷凍サイクルには、冷媒として、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い微燃性のＲ３２を使用している。但し、本発明は、冷媒に関してはＲ３２に限るものではない。
【0024】
上記熱交換器３０に使用されているフィン３４の構成を図２により説明する。図２は図１に示す熱交換器に使用されるフィン形状を説明する図で、短冊状ストレートフィンを採用した場合の熱交換器の正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【0025】
この図２に示すように、本実施例では、熱交換器３０に使用されているフィン３４が短冊状ストレートフィンで構成されている。このフィン３４は、アルミニウム製の短冊状ストレートフィンで構成され、このフィン３４には、（ｂ）図に示すように、矩形のプレート状の素材に、前記扁平管３３を挟み込むように挿入するためのスリット部３４ａと、このスリット部３４ａ間に形成され熱交換性能を向上させるための凹凸部３４ｂが設けられている。そして、このフィン３４は所定間隔を隔てて多数積層されるように並設され、これら多数のフィン３４の前記スリット部３４ａに、複数の前記扁平管３３が挿入されて構成されている。
【0026】
本実施例では、上記フィン３４を短冊状ストレートフィンで構成している例で説明したが、このフィン３４は短冊状ストレートフィンに限られるものではなく、図３に示すようなコルゲート状フィン３５で構成しても良い。
【0027】
即ち、図３は、図１に示す熱交換器１に使用される他のフィン形状を説明する図で、コルゲート状フィンを採用した場合の熱交換器の正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。この図３に示す例では、薄いアルミニウム板を波板状（コルゲート状）に折り曲げたフィン３５を扁平管３３の間に挿入配置して、ロウ付けして構成されている。また、このコルゲート状フィン３５には、（ｂ）図に示すように、微細なスリット３５ａが形成されており、熱交換性能を向上させている。
【0028】
このように、本実施例において、熱交換器３０を構成するフィンについては、図２に示す短冊状ストレートフィンや図３に示すコルゲート状フィンなど種々のフィン形状のものを採用することが可能である。なお、上記図２及び図３では、図１に示す冷媒ヘッダ３１，３２については省略して図示している。
【0029】
図１に示す熱交換器３０を冷凍サイクル（図示せず）における凝縮器として作用させる場合は、冷凍サイクルの冷媒ガス配管からガス状の冷媒が前記冷媒ヘッダ３１内に流入する。扁平管３３内で空気との熱交換で順次凝縮し、最終的に液化して冷媒ヘッダ３２に接続した冷凍サイクルの冷媒液配管へ流出する。
【0030】
前記熱交換器３０を蒸発器として作用させる場合は、逆に冷媒液配管から膨張弁通過後の低かわき度の気液二相冷媒が前記冷媒ヘッダ３２に流入し、扁平管３３内で順次蒸発してガス状になった冷媒が前記冷媒ヘッダ３１から冷媒ガス配管へと流出する。 前記フィン３４間に空気を流通させると共に、前記冷媒ヘッダ３１または３２から冷媒を前記扁平管３３内の流路に流すことにより、前記空気と冷媒との間で熱交換を行わせることができる。
【0031】
前記各扁平管３３の表面には、犠牲陽極層が設けられている。この犠牲陽極層は、冷媒流路（空間）部分を形成しているアルミニウム芯材よりも電位が卑な金属で形成して、犠牲防食の効果が得られるようにしている。即ち、アルミニウム製の扁平管３３は、通常押し出し成形で製造されるが、この押し出し成形後のアルミニウム製扁平管の表面に、亜鉛溶射し、前述したロウ付け時の熱で拡散させて亜鉛溶射の拡散層を形成する。或いは、扁平管３３に、別のアルミニウム層を後付したアルミクラッド層により形成するようにしても良い。
【0032】
本実施例では、アルミニウム製熱交換器の腐食の主要因となる塩分（塩化物イオン）の熱交換器３０への付着量を推定するため、腐食診断装置が設けられている。即ち、図１に示すように、前記室外機４０の内部には、第１温度センサ１０と、この第１温度センサ１０と周囲環境が同じ温度となる部分に設置された第２温度センサ２０が設けられている。また、前記第２温度センサ２０には、この第２温度センサ２０と並列に接続され且つ外気に露出して設けられた外部露出電極２１が備えられている。外部露出電極２１は、熱交換器を介して第１温度センサ１０、第２温度センサ２０と同じ温度環境に取付けられている。
【0033】
本実施例では、前記外部露出電極２１は、図１に示すように、最も腐食が進行し易い、熱交換器３０の中央付近の下部に設けられている。例えば、図２、図３に示すように、熱交換器３０の中央付近下部の扁平管３３とフィン３４または３５で囲まれた空間に設置すると良い。
【0034】
前記外部露出電極２１は、該露出電極に塩分が付着していない状態では抵抗が大きく電流が流れない構成となっており、前記露出電極に塩分が付着してその塩分が潮解すると抵抗が小さくなって電流が流れる構成となっている。前記第２温度センサ２０は通常は前記第１温度センサと同じ出力値（温度測定値）を示すが、前記外部露出電極２１に電流が流れると、前記第２温度センサ２０の出力値（温度測定値）が変化する構成となっている。即ち、温度センサは、温度に応じて変化する抵抗値を検出することにより温度を検出するものであるが、第２温度センサ２０には外部露出電極２１を並列接続しているので、前記外部露出電極２１に電流が流れてその抵抗値が小さくなると、前記第２温度センサ２０で検出される合成抵抗値は前記第１温度センサ１０で検出される抵抗値よりも小さくなる。従って、第１温度センサ１０で検出される温度測定値（周囲環境の温度）と第２温度センサ２０で検出される温度測定値（周囲環境の温度よりも小さな値を示す）との間に温度差（出力値の差）ΔＴが生じる。
【0035】
即ち、前記外部露出電極２１への塩分付着量が増加するほど、該外部露出電極２１における抵抗値は小さくなるので、前記温度差ΔＴは大きくなる。本実施例は、この原理を利用し、前記第１温度センサと前記第２温度センサの温度差ΔＴから塩分付着量を測定するものである。
【0036】
前記第１温度センサ１０と前記第２温度センサ２０の出力は、他の温度センサの出力と同様に、室外側制御部７０に伝達される。この室外側制御部７０内に取り込まれた第１温度センサ１０と第２温度センサ２０からの温度測定値（抵抗値）に基づいて、前記室外制御部７０では温度差ΔＴを求めると共に、前記外部露出電極２１に付着している塩分付着量、即ち室外機４０の熱交換器３０に付着している塩分付着量を推定することができる。なお、前記第１温度センサ１０と前記第２温度センサ２０は、空気調和機の温度検知用に通常用いられているキャン封止タイプのサーミスタセンサを用いると良い。
【0037】
日本国内で塩害が比較的多く、高温高湿と考える沖縄で数年間、住宅のベランダに室外機４０を設置して行ったフィールドモニタ試験の結果、塩化物イオンが多く付着して孔食が進行し易い部分は、熱交換器３０の上下方向の下方位置であること、また熱交換器３０の風速が大きくなる上下方向の中央付近及び左右方向の中央付近にも塩化物イオンは多く付着し易く、孔食が進行し易い部分であることがわかった。 従って、前述したように、外部露出電極２１は、腐食が最も進行し易い熱交換器３０の上下方向の下方位置、または熱交換器３０の風速が大きくなる上下方向の中央付近或いは左右方向の中央付近に取付けることが好ましい。
【0038】
次に、図４〜図６を用いて、前記第２温度センサ２０と並列に接続されている前記外部露出電極２１の構造の例を説明する。 図４は図１に示す第２温度センサ２０に並列接続される外部露出電極２１の一例を示す構造図である。この図４に示すように、外部露出電極２１は、絶縁基板２２上に露出電極２３が形成され、該露出電極２３端部の接続パッド２４でリード線２６に接続されている。また、前記リード線２６と前記接続パッド２４の接続部は被覆剤２５で被覆され、前記露出電極２３のみが露出する構造となっている。これにより、前記露出電極２３の部分に塩分が付着してその塩分が潮解すると、電気抵抗が小さくなって電流が流れる構成となっている。また、塩分付着量が多いほど電気抵抗はより小さくなるものを使用している。
【0039】
図５は図１に示す第２温度センサ２０に並列接続される外部露出電極２１の別の例を示す構造図である。この例では、絶縁基板２２として有機絶縁薄膜を使用したものであり、これにより、図５に示すように、外部露出電極２１を湾曲させた形状に変形させて使用することができるようにしたものである。なお、前記絶縁基板２２は有機絶縁薄膜に限らず、湾曲させることができる素材や構造のものであれば良い。外部露出電極２１を湾曲させることのできる構成にすることにより、熱交換器３０を構成するフィンとして、コルゲート状フィン３５を採用した場合に特に有効である。即ち、コルゲート状フィン３５はフィンが曲線形状に形成されているため、コルゲート状フィン間に外部露出電極２１を取付ける場合、該外部露出電極２１を湾曲させたり変形させることができれば、外部露出電極２１の取り付けをより容易に行うことができる。
なお、他の構成は上記図４で説明したものと同一であり、同一或いは相当する部分には同一符号を付して、それらの説明を省略する。
【0040】
図６は図１に示す第２温度センサ２０に並列接続される外部露出電極２１の更に別の例を示す構造図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 この図６に示す外部露出電極２１は、金属板をエポキシ樹脂で封止する構成としたものである。前記エポキシ樹脂は、絶縁基板２２´の役割を果たしている。２３´は露出電極であり、この露出電極２３´は、通常の樹脂封止半導体と同様に、モールド成形されているものである。なお、２４´は接続パッドであり、２５´は被覆材である。
【0041】
このように構成することにより、封止性に優れたものとすることができる。しかし、図５で説明した有機絶縁薄膜で構成した絶縁基板２２のように、薄膜化することは難しい。但し、直径数ｍｍの寸法で製作することは可能であり、短冊状ストレートフィン３４間やコルゲート状フィン３５間に挿入し、接着剤等で固定する構造とすることは可能である。
【0042】
なお、フィン間に外部露出電極２１を挿入できない場合には、熱交換器を構成するフィンの一部を型抜きした構造とし、この型抜きした部分に前記外部露出電極２１を挿入設置するようにしても良い。また、前記露出電極２３´の材料としては、塩化物イオンに耐え得る材質、例えば金、白金、チタン、カーボンなどを使用することが好ましい。
【0043】
次に、図７〜図１２により、本実施例１における空気調和機用熱交換器の腐食診断装置の構成と原理を説明する。 図１で説明した第１温度センサ１０、第２温度センサ２０及び外部露出電極２１は、図７に示すように、室外制御装置７０に接続されている。即ち、前記第１温度センサ１０は室外制御装置７０の端子７１ａと７１ｂに接続され、前記第２温度センサ２０と前記外部露出電極２１は室外制御装置７０の端子７１ｃと７１ｄに並列接続されている。
【0044】
前記第１温度センサ１０と前記第２温度センサ２０は、空気調和機の温度検知用に通常用いられているサーミスタセンサを使用している。このサーミスタセンサは温度により抵抗値が変化することを利用して温度を検出するもので、第１温度センサ１０と第２温度センサ２０は、それらが設置されている箇所の温度を計測する。
【0045】
前記第１温度センサ１０は、例えば室外機４０（図１参照）に通常設けられている温度センサ（熱交換器の入口側或いは出口側の温度を計測する温度センサ）と兼用可能であり、周囲温度が高温になるほど抵抗値Ｒ１が小さくなるサーミスタセンサを用いており、この抵抗値の変化を検出して温度値Ｔ１として出力するものである。
【0046】
前記第２温度センサ２０は前記第１温度センサ１０と同じ温度環境の部分、例えば、図１に示すように同じ箇所に設置することが不可欠である。前記外部露出電極２１は、上述した図４〜図６で説明したような外部露出電極を使用する。
【0047】
前記第２温度センサ２０には、外部露出電極２１が並列に接続されているため、外部露出電極２１の抵抗値Ｒ２Ｓが低下するに従い、第２温度センサ２０の抵抗値Ｒ２と外部露出電極２１の抵抗値Ｒ２Ｓとの合成抵抗値Ｒ２Ｔが低下する。即ち、前記室外側制御部７０で測定される第２温度センサ２０側の抵抗値が低下することになる。測定される抵抗値が小さいほど、第２温度センサ２０から出力される温度値Ｔ２は高い値となるので、前記第１温度センサ１０から出力される温度値Ｔ１よりも高い値を示すことになる。従って、前記外部露出電極２１の抵抗値が低下するほど、第１温度センサ１０から出力される温度値Ｔ１と第２温度センサ２０から出力される温度値Ｔ２との温度差ΔＴが大きくなる。
【0048】
前記外部露出電極２１は、外部環境に露出されているため、高湿でかつ飛来海塩が多い環境に長期間置かれることで、前記外部露出電極２１に付着する塩分量は増加し、この塩分が高湿度下で潮解すると、図７に示すように、高い塩分濃度の水膜１５が形成される。そして、前記水膜１５の塩分濃度が高いほど、外部露出電極２１の抵抗値は低下し、これに伴い前記第２温度センサ２０側の合成抵抗値Ｒ２Ｔも低下して、第２温度センサ２０から出力される温度値Ｔ２は高い値を示すようになる。この結果、前述したように、第１温度センサ１０から出力される温度値Ｔ１と第２温度センサ２０から出力される温度値Ｔ２との温度差ΔＴが大きくなる。
【0049】
本実施例の腐食診断装置は上述した原理を利用し、以下説明するように、熱交換器への塩分付着量を推定し、これに基づいて熱交換器の腐食の進行レベルを推定するものである。なお、熱交換器への塩分付着量の推定や熱交換器の腐食の進行レベルの推定は、前記室外制御装置７０で演算して、この室外制御装置７０から警報を発するように構成することができる。或いは、前記第１、第２温度センサ１０，２０での検出値を、ネットワーク７３を介して、遠隔管理地に設置された遠隔監視装置７２などに送信して、この遠隔監視装置７２で熱交換器への塩分付着量の推定や熱交換器の腐食の進行レベルの推定の演算を行い、この遠隔監視装置７２から警報を発するようにしても良い。
【0050】
次に、図８〜図１２を用いて、熱交換器への塩分付着量の推定、及び熱交換器の腐食の進行レベルの推定について説明する。 図８は、上記第２温度センサ２０で検出される合成抵抗値の出力結果の一例を示す線図で、この図８により、相対湿度ＲＨを変化させた時の第２温度センサ２０と外部露出電極２１の合成抵抗値Ｒ２Ｔの変化を説明する。
本実施例で用いているサーミスタセンサは、ＮＴＣサーミスタ(Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ)であり、このサーミスタは高温になるほど抵抗が減少する特性を有するものである。
【0051】
図７に示す外部露出電極２１にＮａＣｌ（塩分）が付着していない場合は、曲線ａで示すように、相対湿度ＲＨが変化しても前記合成抵抗値Ｒ２Ｔはほぼ一定値を示す。一方、前記外部露出電極２１の露出電極２３の部分にＮａＣｌが付着していると、曲線ｂや曲線ｃに示すように、前記合成抵抗値Ｒ２Ｔが低下する。前記曲線ｂは、露出電極２３にＮａＣｌが１．５ｍｇ／ｃｍ２付着している場合を示し、前記曲線ｃは、露出電極２３にＮａＣｌが１５ｍｇ／ｃｍ２付着している場合を示している。なお、環境温度（第１温度センサ１０で測定される温度）は２９℃としている。
【0052】
第１温度センサ１０の抵抗値Ｒ１や第２温度センサ２０の抵抗値Ｒ２は、温度センサ自体にＮａＣｌが付着しても前記抵抗値Ｒ１，Ｒ２が変動しない構成のものを使用している。このため、第１、第２温度センサの温度測定値（Ｒ１，Ｒ２の抵抗値）は相対湿度ＲＨには依存せず、相対湿度ＲＨが変化しても、環境温度が一定であれば一定値を示す。しかし、前記外部露出電極２１にＮａＣｌが付着し、且つ相対湿度ＲＨが高い場合、露出電極２３の抵抗値Ｒ２Ｓの低下により、第２温度センサ２０側の合成抵抗値Ｒ２Ｔも低下する。この結果、第２温度センサ２０側の温度出力値（温度測定値）Ｔ２は高い値を示す。
【0053】
図８に示すように、露出電極２１にＮａＣｌが付着しても、相対湿度ＲＨが低い場合には合成抵抗値Ｒ２Ｔの変動は小さい。飛来海塩の主成分であるＮａＣｌ（塩化ナトリウム）は、温度に依らずほぼ７５％の相対湿度で潮解し、急激に水膜１５（図７参照）が形成されることが知られている。
【0054】
相対湿度７５％以下では、露出電極２３に付着しているＮａＣｌは潮解せず、塩粒子として存在しており、露出電極２３間は絶縁状態にある。このため、第２温度センサ２０側の合成抵抗値Ｒ２Ｔは第２温度センサの抵抗値Ｒ２と同じになり、第１温度センサ１０から出力される温度値Ｔ１と第２温度センサ２０側から出力される温度値Ｔ２はほぼ同じ値となる。
【0055】
相対湿度が７５％以上になると、ＮａＣｌが潮解し、露出電極２３間に水膜１５が形成されるため、露出電極２３間の抵抗値Ｒ２Ｓは低下する。このため、第２温度センサ２０側の合成抵抗値Ｒ２Ｔも低下し、図８の曲線ｂや曲線ｃで示すように、相対湿度ＲＨが高いほど、また露出電極２３へのＮａＣｌの付着量が多いほど、合成抵抗値Ｒ２Ｔは小さくなることがわかる。
【0056】
このように、第１温度センサ１０から出力される温度値Ｔ１と第２温度センサ２０から出力される温度値Ｔ２との温度差ΔＴは、塩分付着量（例えば塩化ナトリウムの付着量）と相関があることがわかる。
【0057】
前記外部露出電極２１の電気抵抗Ｒ２Ｓに基づいて、塩分付着量を推定する場合、前記電気抵抗Ｒ２Ｓは、塩分付着量Ｗｓと相対湿度ＲＨの関数Ｒ２Ｓ＝ｆ（Ｗｓ，ＲＨ）となる。このため、実環境（腐食診断の対象となる実際の熱交換器が使用されている環境）でも相対湿度を求める必要がある。しかし、湿度センサは、塩分などを含む環境中の汚染物質の吸着により長期に渡って安定して測定することは困難であり、このため空気調和機には一般に湿度センサは設置されていない。
【0058】
そこで、環境中の相対湿度ＲＨを湿度センサを用いずに、外部露出電極２１の出力値を用いて推定できるように工夫した。以下、これを、図９及び図１０を用いて説明する。図９は第１温度センサ１０と第２温度センサ２０の測定温度の温度差ΔＴの変化から、相対湿度が７５％になった時点を検出することを説明する線図、図１０は大気環境中の気温、相対湿度、絶対湿度の関係を示す線図である。
【0059】
飛来海塩は塩化ナトリウムが主成分であり、ここでは、飛来海塩を便宜的に塩化ナトリウムとして説明する。前述したように、塩化ナトリウムは温度に依らず、ほぼ７５％の相対湿度で潮解し、急激に水膜が形成されることが知られている。上述した図８においても、相対湿度ＲＨが７５％付近から、第２温度センサ２０側の合成抵抗値Ｒ２Ｔが急激に低下していることからも明らかである。
【0060】
そこで、図９に示すように、実環境温度（例えば約３０℃）と時間の関係で、測定温度（合成抵抗値Ｒ２Ｔの値が小さくなるほど測定温度は高い値となる）が急激に増大したところが、塩化ナトリウムの潮解する相対湿度ＲＨが７５％（＝ＲＨｃ）となった時点と見なすことができる。即ち、図９のように、第１温度センサ１０と第２温度センサ２０の抵抗値（温度）が異なる値を示した時点の相対湿度は７５％であるとみなすことができ、またその時点の温度は第１温度センサ１０の出力値から求められた温度Ｔ１（＝Ｔ１´）となる。
【0061】
次に、この温度Ｔ１´と相対湿度７５％に基づいて、図１０から絶対湿度ＡＨを求めることができる。絶対湿度ＡＨは、一般にＤ. Ｓｏｎｎｔａｇの式（Ｚ. Ｍｅｔｅｏｒｏ１．， ７０, ３４０（１９９０））で求められる。図１０は、このＳｏｎｔａｇの式を用いて算出した大気環境中の気温（℃）、相対湿度（％）、絶対湿度ＡＨの関係を示す。ここで、対象とする３０℃、７５％ＲＨでの環境は、図１０から、絶対湿度ＡＨが２３ｇ／ｍ３であることがわかる。屋外環境では、通常、１日を通して絶対湿度は一定であり、気温と相対湿度が変化する。即ち、昼間は気温が高いので、相対湿度は低くなり、夜間は気温が低くなるので相対湿度は高くなる。このため、昼間から夜間に移行する時に相対湿度は高くなり、７５％を超えることが多い。図９から、相対湿度が７５％を超えた時点（塩分が潮解した時点）での温度（気温）Ｔ１´と前記相対湿度（７５％）から、図１０に基づき、その日の絶対湿度ＡＨを求めることができる。絶対湿度は一定であるという条件を仮定すれば、気温の時系列データを測定することにより、Ｓｏｎｔａｇの式または図１０から、逆に相対湿度の時系列データを算出することができる。
【0062】
図１１は第１温度センサ１０と第２温度センサ２０の温度差ΔＴと、図１０で算出された相対湿度ＲＨから塩分付着量を推定するための線図である。 図１１に示すように、第１温度センサ１０と第２温度センサ２０との温度差ΔＴと、算出された前記相対湿度ＲＨの関係から、塩分付着量Ｗｓを推定することができる。
【0063】
相対湿度が７５％以下では、塩化ナトリウムは潮解していないため、前記温度差ΔＴは検知できない。相対湿度が７５％以上になると、相対湿度ＲＨと塩分付着量に応じて前記温度差ΔＴが変化する。即ち、前記相対湿度ＲＨと塩分付着量Ｗｓが多くなるに従い、温度差ΔＴも大きくなる。
【0064】
図１１において、太実線は、対象とする実環境に置かれている室外機の熱交換器への塩分付着量の推定値Ｗｓである。点線Ｗｓ１,Ｗｓ２，Ｗｓ３は、それぞれ塩付着量を変えて温度差ΔＴと相対湿度ＲＨの関係を実験室で求めたものである。温度差ΔＴが安定する例えば８５％ＲＨでの温度差ΔＴを線形補間すれば、実環境に置かれている熱交換器への塩分付着量Ｗｓを推定することができる。 図１１から、例えば相対湿度が８５％で、温度差がΔＴ１であれば塩分付着量はＷｓ１、温度差がΔＴ２であれば塩分付着量はＷｓ２であることがわかる。
【0065】
図１２は推定した塩分付着量と濡れ時間から、当該熱交換器の腐食レベルを診断する説明図である。 アルミニウムの大気腐食は、塩分付着量と濡れ時間（ＩＳＯ９２２３Ｓｔａｎｄａｒｄ：気温＞０℃、湿度＞８０％を満たす時間)で整理することができる。塩分付着量が多いほど、また濡れ時間も長いほど、腐食レベルは、レベル１、レベル２、レベル３と進行し、レベル３になると腐食が進行して、熱交換器に貫通穴が生じる危険性が大となっていることを示す。このように、塩分付着量と濡れ時間との関係から熱交換器における腐食の進行程度、即ち腐食レベルを予め実験などにより求めて、図１１の線図を作成しておくことにより、実際に使用中の熱交換器における腐食レベルを、塩分付着量と濡れ時間を算出することにより、算出することができる。この算出した腐食レベルを、前記室外制御装置７０や遠隔監視装置７２、或いは空気調和機のリモコン（図示せず）などに表示することにより、腐食レベルを知ることができる。また、レベル３など予め決めた腐食レベルに達した場合には、図７に示すように、室外側制御部７０や遠隔監視装置７２などから警報を発するようにすれば、熱交換器に孔食などが発生することを未然に防止することが可能となる。
【実施例2】
【0066】
本発明の空気調和機の実施例２を図１３〜図１６を用いて説明する。図１３は本実施例２の空気調和機を構成する室外機の概略斜視図、図１４は図１３に示す第１温度センサを示す構造図、図１５は図１３に示す第２温度センサを示す構造図、図１６は図１３に示す第１温度センサと第２温度センサを一体化して構成した一体型センサの例を説明する構造図である。これらの図において、上記実施例１を説明する図面と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、上記実施例１と異なる部分を中心に説明し、同一部分についてはそれらの説明を省略する。
【0067】
本実施例２では、図１３に示すように、第１温度センサ１０は室外機４０を構成する熱交換器３０の中央下部に設けられている。また、第２温度センサ２０は、前記第１温度センサ１０とほぼ同じ温度となる箇所に設置されている。前記第１温度センサ１０はサーミスタセンサを備えると共に、塩分が付着しても温度測定値の変化が抑制される構造となっている。また、前記第２温度センサ２０は、サーミスタセンサを備えると共に、外気に露出して設けた外部露出電極２１も並列に接続して一体化したもので、前記外部露出電極に塩分が付着することにより温度測定値が変化する構造のものを使用している。
【0068】
そして、本実施例２においても、上述した実施例１と同様の原理で、前記第１温度センサ１０から得られた温度値Ｔ１と前記第２温度センサ２０から得られた温度値Ｔ２の温度差ΔＴから塩分付着量を推定すると共に、熱交換器の腐食レベル（腐食進行レベル）を診断するものである。
【0069】
なお、第１温度センサ１０及び第２温度センサ２０からの出力は、実施例１と同様に、室外側制御部７０に送られ、この室外側制御部７０内で、或いは遠隔監視装置７２（図７参照）に送信されて、第１温度センサ１０と第２温度センサ２０の温度差ΔＴから塩分付着量などが算出されるようになっている。
【0070】
また、本実施例２を採用する場合、前記第１温度センサ１０及び前記第２温度センサ２０を、例えば図１４〜図１６に示すような構成とする必要がある。
【0071】
図１４は図１３に示す第１温度センサ１０を示す構造図である。この第１温度センサ１０は、サーミスタセンサ１０´がチップサーミスタで構成されており、このチップサーミスタ１０´は絶縁基板２２上に設置されて被覆材２５により樹脂封止された構成となっている。なお、２４は接続パッド、２６はリード線である。このように構成することにより、第１温度センサ１０は、塩分が付着しても温度測定値の変化が抑制される構造となっている。また、サーミスタセンサ１０´としてチップサーミスタを採用することで、小型の温度センサを実現することが可能となる。
【0072】
図１５は図１３に示す第２温度センサ２０を示す構造図である。この第２温度センサ２０は外部露出電極２１を合体させて製作したものである。即ち、絶縁基板２２の下部にはサーミスタセンサ２０´として第１温度センサ１０と同様のチップサーミスタが設置され、このチップサーミスタ２０´は絶縁基板２２に被覆材２５により樹脂封止された構成となっている。また、前記絶縁基板２２の上部には外部露出電極２１の露出電極２３が設置されている。この露出電極２３と前記チップサーミスタ２０´は並列に接続されており、接続パッド２４の部分でリード線２６に接続されている。
【0073】
この図１５に示すように第２温度センサ２０を構成することにより、第１温度センサ１０と同様に、サーミスタセンサ２０´としてチップサーミスタを採用しているので温度センサ部を小型化することができ、また、外部露出電極２１も一体化しているので、第２温度センサ２０側の取付けも容易になる。
【0074】
この図１５に示すように第２温度センサ２０を構成することにより、第１温度センサ１０と同様に、サーミスタセンサ２０´としてチップサーミスタを採用しているので温度センサ部を小型化することができ、また、外部露出電極２１も一体化しているので、第２温度センサ２０側の取付けも容易になる。
【0075】
図１６は図１３に示す第１温度センサ１０と第２温度センサ２０を一体化した一体型温度センサ２７とした例を示す構造図である。 図１６に示すように、絶縁基板２２の下部には、第１温度センサ１０を構成するサーミスタセンサ（チップサーミスタ）１０´が設置されると共に、第２温度センサ２０を構成するサーミスタセンサ（チップサーミスタ）２０´も設置されている。これらサーミスタセンサ１０´，２０´は図１４や図１５に示すものと同様に、被覆材により樹脂封止された構成にすることが好ましい。前記サーミスタセンサ１０´は接続パッド２４の部分でリード線２６に接続されている。
【0076】
また、前記絶縁基板２２の上部には外部露出電極２１の露出電極２３が設置されている。この露出電極２３と前記チップサーミスタ２０´は並列に接続されており、接続パッド２４の部分でリード線２６に接続されている。露出電極２３は図６に示した露出電極２３´を用いてもよい。
【0077】
このように、第１温度センサ１０と第２温度センサ２０を一体化した一体型温度センサ２７とすることにより、腐食診断装置の構成を更に小型化することができ、短冊状ストレートフィンを採用した熱交換器だけではなく、コルゲート状フィンを採用した熱交換器にも容易に取り付けることが可能となる。
【0078】
以上説明した本実施例２によれば、フィールド試験で腐食の進行が特に速いことがわかった室外機４０の熱交換器３０における中央下部の温度を直接、前記第１、第２の温度センサ１０，２０により測定することができる。このため、前述した実施例１に比べてより精度の高い腐食診断装置を得ることができる。
【0079】
以上述べた本発明の各実施例によれば、空気調和機を構成するアルミニウム製熱交換器、特にパラレルフロー型熱交換器の腐食レベルを推定することが可能となり、腐食による冷媒漏れを事前に回避することが可能な空気調和機及び空気調和機用熱交換器の腐食診断装置を得ることができる。また、通常、室外機に元々設置されている温度センサを腐食診断装置の第１温度センサとして利用できるため、低コストで腐食診断装置を実現できる効果もある。
【0080】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、外部露出電極２１や実施例２における第１、第２温度センサ１０，２０は、必ずしも熱交換器３０の中央下部に設置することには限定されず、第１温度センサ１０、第２温度センサ２０、外部露出電極２１が同じ温度環境であれば、熱交換器の他の箇所や、室外機４０の内部や外部に設置するようにしても良い。また、上記実施例では、第１、第２温度センサ１０，２０からの出力値を温度値に変換して温度差を求め、この温度差に基づいて塩分付着量を推定するようにしているが、必ずしも出力値を温度値に変換する必要はなく、出力値（例えば検出された抵抗値）そのものを用いて出力値の差を求め、この差に基づいて塩分付着量を推定するようにしても良い。 更に、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【0081】
１０：第１温度センサ、１０´：サーミスタセンサ（チップサーミスタ）、１５：水膜、
２０：第２温度センサ、２０´：サーミスタセンサ（チップサーミスタ）、
２１：外気露出電極、２２，２２´：絶縁基板、２３，２３´：露出電極、
２４，２４´：接続パッド、２５，２５´：被覆材、２６：リード線、
２７：一体型温度センサ、２８：ケーブル、
３０：熱交換器、３１，３２：冷媒ヘッダ、３３：扁平管、
３４，３５：フィン（３４：短冊状ストレートフィン、３５：コルゲート状フィン）、
３４ａ：スリット部、３４ｂ：凹凸部、
４０：室外機、５０：圧縮機、６０：送風ファン、
７０：室外側制御部、７１（７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ）：端子、
７２：遠隔監視装置、７３：ネットワーク。