JP2013221697A

JP2013221697A - 冷蔵庫

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Publication number: JP2013221697A
Application number: JP2012094097A
Authority: JP
Inventors: Terumasa Matsumoto; 輝政松本; Takuji Kayano; 卓史茅野; Makoto Kusama; 誠草間
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-28

Abstract

【課題】現行の部品を安価な材料に置き換え、銅製ドライヤとアルミ製キャピラリーチューブの接合部の品質、信頼性を維持し、トータルとして、品質、性能面で現行の製品と許容範囲内で遜色はなく、コストが大幅に削減された冷蔵庫を提供。
【解決手段】圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器、ドライヤ、キャピラリーチューブ、蒸発器、サクションパイプ、圧縮機に循環するように構成された冷凍サイクルを有し、アルミ製サクションパイプとアルミ製キャピラリーチューブが溶融状態で接合されて熱交換器を構成し、銅製のドライヤはキャピラリーチューブ挿入口がアルミ管と銅管が接合して構成されたジョイント配管に嵌入した状態で銅管と接合し、キャピラリーチューブは先端部分がジョイント配管を貫通しドライヤ内部に挿入された状態でアルミ管と接合している冷蔵庫。
【選択図】図４

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。詳しくは、コストダウンに大きく寄与する技術が搭載された冷凍サイクルを有する冷蔵庫に関する。
この明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウム及びアルミニウム合金を含むものとする。また、「銅」という用語には、純銅及び銅合金を含むものとする。また、「冷蔵庫」とは、冷凍サイクルを搭載し保冷機能を有するものをいい、例えば冷凍庫、保冷庫等を含む意味で用いている。

冷蔵庫は圧縮機から吐出された冷媒が、順次、凝縮器、キャピラリーチューブ、蒸発器、サクションパイプを通り、再び圧縮機に戻る冷凍サイクルを構成する。冷凍サイクル中を循環する冷媒中の水分を除去するために、凝縮器とキャピラリーチューブの間に銅製のドライヤを設けることが一般的である。

圧縮機で圧縮された冷媒は、高温高圧ガスとなって凝縮器に送られ、ここで放熱して液化される。凝縮器で液化された冷媒は、ドライヤを通ってキャピラリーチューブに流入する。キャピラリーチューブではサクションパイプと熱交換しながら減圧されて低温低圧の液冷媒となって蒸発器に至る。キャピラリーチューブから蒸発器に送られる液化された冷媒は、蒸発器にて気化されることにより周囲の熱を奪い取り冷気を生み出す。気化された冷媒はサクションパイプを通って圧縮機に戻り再び圧縮される。

このような冷凍サイクルにおいて、キャピラリーチューブを通る冷媒は比較的高温である。冷却性能を向上させるために、キャピラリーチューブから蒸発器に流入する冷媒の温度を低くすることが有効である。このために、比較的低温の冷媒が流れるサクションパイプをキャピラリーチューブと接触させる方法が知られている。すなわち、サクションパイプの冷媒とキャピラリーチューブの冷媒の間で熱交換させることで、キャピラリーチューブを流れる冷媒の温度を低下させるのである。このような冷凍サイクルの熱交換器としてのキャピラリーチューブとサクションパイプの接合方法としてはキャピラリーチューブとサクションパイプを並列に添わせた状態でハンダ付けするという方法が一般的である。

我が国を始め世界中で市販されている冷蔵庫に搭載されている冷凍サイクルの熱交換器は、銅製のサクションパイプと銅製のキャピラリーチューブが、それぞれの外表面が熱的に接触するようにハンダ付けにより一体的に接合したものである。例えば、特許文献１の段落００３６には、「キャピラリーと吸入配管は、概ね同等の長さの銅管であり、端部を残して、熱交換可能にはんだ付けされている、」との記載がある。銅製のサクションパイプと銅製のキャピラリーチューブは、熱交換性がよい、耐食性に優れる、ハンダ付けにより容易に一体的に接合することができる、などの理由により現在に至るまで実用に供されている。

特許文献２の段落００５７には、「アキュムレータと蒸発器及び吸入管やキャピラリと蒸発器の溶接接続は冷蔵庫本体に取り付けた後に作業を行う場合、溶接時間や溶接難易度から銅ロウ溶接が採用されていた。そのために、配管はアルミ蒸発器やアキュムレータを用いる場合に銅配管のジョイント配管を設けて、最終組立時には銅配管と銅配管とを銅ロウ溶接で接続する方法をとっていた。」との記載がある。

特許文献３は、アルミニウム管と銅管の接合方法に関するものであるが、アルミニウム管と銅管とをステンレス管を介して接合する技術が開示されている。アルミニウム管と銅管とをステンレス管を介して接合する接合方法であって、ステンレス管の両端は縮管加工され、ステンレス管の一端を銅管内に嵌挿配置して銅管とステンレス管とを炉中ろう付する第一ステップと、第一ステップの後に、ステンレス管の他端をアルミニウム管内に嵌挿配置してアルミニウム管とステンレス管とをアルミニウムろう付する第二ステップとからなる、というものである。ろう材としては、パラジウムろう材ＢＰｄ−４を使用する。

特許文献４は、第１のパイプと第２のパイプとを連結するパイプ連結ソケットに関するものである。第１のパイプと第２のパイプとの連結のために管状に形成され、第１のパイプの一端と第２のパイプの一端がそれぞれ挿入されて連結されるように、両端が拡管されて第１の拡管部と第２の拡管部をそれぞれ形成しているパイプ連結ソケットと、これを備えた空気調和機を提供する。これによれば、第２のパイプに連結のための構成を形成する必要がないため、第２のパイプを切断してその長さを自由に調節可能になる、というものである。

特開２０１１−４７５４８号公報特開２００９−２１６３３７号公報特開２０１２−６４５号公報特開２００８−２６７７８５号公報

製造業の世界では製品のコストダウンは永遠の課題である。コストダウンの手法としては、現行の部品をより安価な材料に置き換える、部品点数を削減する、などが一般的である。冷凍サイクルの熱交換器のコストダウンを実現することができれば、製品としての冷蔵庫のコストダウンが実現できる。製品としての冷蔵庫のコストダウンを実現するためには、熱交換器としての機能、品質は許容範囲内で現状のものと遜色のないことが求められる。また、熱交換器自体を改良することにより、冷凍サイクルシステムとしての構造を変更する、あるいは、冷蔵庫全体の構造の変更を余儀なくされるようなことは回避しなければならない。このためには、改良した熱交換器は、現行の熱交換器と実質的に同じ構造、すなわち、熱交換器を構成するサクションパイプとキャピラリーチューブの形状（パイプやチューブの内径、外径、長さ）が許容範囲内で同等であることが求められる。

本発明者等は、現行の部品をより安価な材料に置き換えるという観点からは、現行の冷凍サイクルの熱交換器の銅製サクションパイプ及び銅製キャピラリーチューブに換えて、サクションパイプ及びキャピラリーチューブの素材としてアルミニウム材を使用することができれば、現行の冷凍サイクルの熱交換器としての機能、品質が許容範囲内で遜色なく、また、現行の冷凍サイクルの熱交換器と実質的に同じ構造であり、且つ、コストダウンが可能な冷凍サイクルの熱交換器を提供することができるのではないかとの考えに基づき、次のような熱交換器を提案し特許出願している。これらの出願は公開されておらず公知技術ではない。
（１）キャピラリーチューブとサクションパイプは共にアルミニウム管であり、当該アルミニウム管からなるサクションパイプの外表面と当該アルミニウム管からなるキャピラリーチューブの外表面が両端部を残して所定の距離にわたって溶融状態で接合されて冷媒の熱交換を行う熱交換器。（ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／７３３３１）
（２）キャピラリーチューブとサクションパイプは共にアルミニウム管であり、前記アルミニウム管からなるサクションパイプは第一貫通孔及び当該第一貫通孔と一定の距離を隔てて第二貫通孔が当該サクションパイプの側壁に斜めに形成されており、前記アルミニウム管からなるキャピラリーチューブは後端部が前記第一貫通孔から出ており先端部が当該第一貫通孔から前記サクションパイプの内部を経由して前記第二貫通孔より出ている状態で当該サクションパイプの内部に配設されており、前記サクションパイプと前記キャピラリーチューブは前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔のところで接合されて当該第一貫通孔と当該第二貫通孔が塞がれて冷媒の熱交換を行う熱交換器。（特願２０１２−８５４９０）
キャピラリーチューブの冷媒入口にはドライヤが接続している。現在市販されている冷蔵庫のドライヤは殆どが銅製のドライヤである。熱交換器自体を改良することにより、冷凍サイクルシステムとしての構造を変更する、あるいは、冷蔵庫全体の構造の変更を余儀なくされるようなことは回避しなければならないという精神の下に、ドライヤとしては、銅製のドライヤを採用することが望ましい。

現在市販されている冷蔵庫は、銅製のキャピラリーチューブを使用しているのでキャピラリーチューブとドライヤの接合は全く問題がない。現行のキャピラリーチューブは、概ね、内径がφ０．６ｍｍ〜φ１．０ｍｍ程度、外径がφ１．８ｍｍ〜φ３．２ｍｍ程度、長さが１，７００〜５，０００ｍｍの細径管である。特に、外径がφ２ｍｍのキャピラリーチューブが多く使われている。キャピラリーチューブの冷媒出口はアルミニウム製の蒸発器に接続するが、冷媒音を緩和するなどのために、キャピラリーチューブと蒸発器の間にキャピラリーチューブよりも径の太い２次キャピラリーチューブが設けられている。銅製の２次キャピラリーチューブとアルミニウム製の蒸発器の接合は、特許文献２に記載があるように、蒸発器に設けられているアルミニウム管と銅管が接合して構成されるジョイント配管を介して、２次キャピラリーチューブの冷媒出口をジョイント配管の銅管に組立時に銅ロウ溶接などで接合している。

これに対して、外径がφ１．８ｍｍ〜φ３．２ｍｍ、特にφ２ｍｍのキャピラリーチューブとドライヤを接続するに適したアルミニウム管と銅管が接合して構成されるジョイント配管は汎用品として入手することは難しい。コストダウンを目的としているからには、汎用品として入手容易な部品が好ましいので、キャピラリーチューブとドライヤの接合においては、２次キャピラリーチューブと蒸発器を接合するようなやり方でアルミニウム管と銅管が接合して構成されるジョイント配管をそのまま使用することは難しい。

特許文献３は、アルミニウム管と銅管をステンレス管を介して接合するというものである。銅管とステンレス管の接続はパラジウムろう材を使用して炉中ろう付けするものであるが、組立時に行うキャピラリーチューブとドライヤの連結には適用できない。

特許文献４は、第一のパイプが銅、第二のパイプがアルミニウム管、パイプ連結ソケットがアルミニウムであり、その目的は第２のパイプを切断してその長さを自由に調節可能になるというものであり、組立時に行うキャピラリーチューブとドライヤの連結に適用できるものではない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、現行の部品をより安価な材料に置き換えることができ、且つ、高圧側である銅製のドライヤとアルミニウム管からなるキャピラリーチューブの連結部の品質、信頼性においては、現行の銅製のドライヤと銅管からなるキャピラリーチューブの接合部の品質、信頼性と許容範囲において遜色がなく、したがってトータルとして、品質、性能面においては現行の製品と許容範囲内で遜色はなく、コストが大幅に削減された冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の冷蔵庫は、
圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器、ドライヤ、キャピラリーチューブ、蒸発器、サクションパイプ及び前記圧縮機に順次循環するように構成された冷凍サイクルを有し、前記キャピラリーチューブと前記サクションパイプは共にアルミニウム管であり、当該アルミニウム管からなるサクションパイプの外表面と当該アルミニウム管からなるキャピラリーチューブの外表面が両端部を残して所定の距離にわたって溶融状態で接合されて前記冷媒の熱交換を行う熱交換器を構成し、
前記冷凍サイクルの高圧側であるドライヤは銅製のドライヤとし当該ドライヤは、当該ドライヤのキャピラリーチューブ挿入口が銅管とアルミニウム管が接合して構成され接合部分が防食処理されたジョイント配管の銅管側から当該ジョイント配管に嵌入した状態で、当該ジョイント配管の銅管と接合しており、
前記キャピラリーチューブは、当該キャピラリーチューブの前記冷媒の入口側の先端が前記ジョイント配管のアルミニウム管側から当該ジョイント配管を貫通し前記ドライヤの内部に挿入された状態で、当該ジョイント配管のアルミニウム管と接合している、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の冷蔵庫は、
圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器、ドライヤ、キャピラリーチューブ、蒸発器、サクションパイプ及び前記圧縮機に順次循環するように構成された冷凍サイクルを有し、
前記キャピラリーチューブと前記サクションパイプは共にアルミニウム管であり、前記アルミニウム管からなるサクションパイプは第一貫通孔及び当該第一貫通孔と一定の距離を隔てて第二貫通孔が当該サクションパイプの側壁に斜めに形成されており、前記アルミニウム管からなるキャピラリーチューブは後端部が前記第一貫通孔から出ており先端部が当該第一貫通孔から前記サクションパイプの内部を経由して前記第二貫通孔より出ている状態で当該サクションパイプの内部に配設されており、前記サクションパイプと前記キャピラリーチューブは前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔のところで接合されて当該第一貫通孔と当該第二貫通孔が塞がれて前記冷媒の熱交換を行う熱交換器を構成し、
前記冷凍サイクルの高圧側であるドライヤは銅製のドライヤとし当該ドライヤは、当該ドライヤのキャピラリーチューブ挿入口が銅管とアルミニウム管が接合して構成され接合部分が防食処理されたジョイント配管の銅管側から当該ジョイント配管に嵌入した状態で、当該ジョイント配管の銅管と接合しており、
前記キャピラリーチューブは、当該キャピラリーチューブの前記冷媒の入口側の先端が前記ジョイント配管のアルミニウム管側から当該ジョイント配管を貫通し前記ドライヤの内部に挿入された状態で、当該ジョイント配管のアルミニウム管と接合している、ことを特徴とする。

本発明によれば、現行の部品をより安価な材料に置き換えることができ、且つ、高圧側である銅製のドライヤとアルミニウム管からなるキャピラリーチューブの連結部の品質、信頼性においては、現行の銅製のドライヤと銅管からなるキャピラリーチューブの接合部の品質、信頼性と許容範囲において遜色がなく、したがってトータルとして、品質、性能面においては現行の製品と許容範囲内で遜色はなく、コストが大幅に削減された冷蔵庫を提供することができた。

本発明の実施の形態に係る冷凍サイクルの構成図本発明の実施の形態に係る熱交換器を説明する図本発明の別の実施の形態に係る熱交換器を説明する図本発明の実施の形態に係るジョイント配管を介した銅製のドライヤとアルミニウム管からなるキャピラリーチューブの接続状態を説明する図本発明の別の実施の形態に係るジョイント配管を介した銅製のドライヤとアルミニウム管からなるキャピラリーチューブの接続状態を説明する図

本明細書において、特に断りのない限り、サクションパイプはアルミニウム管からなるサクションパイプを意味し、キャピラリーチューブはアルミニウム管からなるキャピラリーチューブを意味する。また、ドライヤは銅製のドライヤを意味する。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクルの構成図である。図１に示す冷凍サイクルは、冷媒を吸入し吐出する圧縮機１０１と、一端が圧縮機１０１の冷媒吐出側に接続され他端がドライヤ１０３と接続する凝縮器１０２と、一端がドライヤ１０３と接続し他端が蒸発器１０５と接続するキャピラリーチューブ１０４と、蒸発器１０５の冷媒出口側に接続するアキュムレータ１０６と、一端がアキュムレータ１０６に接続され他端を圧縮機１０１の冷媒吸入側に接続したサクションパイプ１０７を備えている。本発明の冷蔵庫に使用する冷凍サイクルは基本的には、圧縮機１０１から吐出された冷媒を凝縮器１０２、ドライヤ１０３、キャピラリーチューブ１０４、蒸発器１０５、サクションパイプ１０７及び前記圧縮機１０１に順次循環するように構成されるが、蒸発器１０５とサクションパイプ１０７の間に蒸発した気体の冷媒と液体の冷媒とを分離し気体の冷媒を圧縮機１０１に向かわせる機能を備えるアキュムレータ１０６などを備えることができる。

圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、高温高圧ガスとなって凝縮器１０２に送られ、ここで放熱して液化される。液化された冷媒はドライヤ１０３において冷媒中の水分が除去される。ドライヤ１０３で水分が除去された高圧の冷媒は、キャピラリーチューブ１０４を通って減圧され、蒸発器１０５に送られる。蒸発器１０５で液化された冷媒が蒸発することに伴い周囲の熱を奪い、この結果周囲の空気を冷却する。蒸発した低温冷媒はサクションパイプ１０７を通って圧縮機１０１に戻り、再び圧縮される。

前記冷凍サイクルにおいて、本発明の実施の形態では、サクションパイプ１０７の外表面とキャピラリーチューブ１０４の外表面が両端部を残して所定の距離にわたって溶融状態で接合されて前記冷媒の熱交換を行う熱交換器１０８を構成する。また、本発明の別の実施の形態では、キャピラリーチューブ１０４はサクションパイプ１０７の内部に配設される構造となって熱交換器１０８を構成する。使用する冷媒としては、地球温暖化係数の小さいシクロペンタン、イソブタンなどの炭化水素系の冷媒が好ましい。

図２は、本発明の実施の形態に係る熱交換器（熱交換器Ａと称することもある。）を説明する図である。サクションパイプ１０７の外表面とキャピラリーチューブ１０４の外表面が両端部を残して所定の距離（図面ではｘからｙの範囲）にわたって溶融状態で接合されて冷媒の熱交換を行う熱交換器１０８を構成する。溶融状態で接合する方法としては、レーザービームの照射により溶融状態で接合することが好ましい。レーザービーム照射による接合方法についての詳細は、ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／７３３３１を参照することができる。

熱交換器１０８を構成するキャピラリーチューブ１０４とサクションパイプ１０７は、素材がアルミニウム材であるという点を除いては、形状、長さ、外径、内径などは現行の冷蔵庫に使用されている銅製のキャピラリーチューブと銅製のサクションパイプとほぼ同等のものである。キャピラリーチューブ１０４は、概ね、内径がφ０．６ｍｍ〜φ１．０ｍｍ程度、外径がφ１．８ｍｍ〜φ３．２ｍｍ程度の細径管であり、長さは冷蔵庫の大きさによって異なるが、概ね１，７００ｍｍ〜５，０００ｍｍ程度である。サクションパイプ１０７は、内径がφ４．５ｍｍ〜φ８．０ｍｍ程度、外径がφ６．０ｍｍ〜φ１０．０ｍｍ程度の丸管で構成され、長さが１，５００ｍｍ〜４，７００ｍｍである。

サクションパイプ１０７であるアルミニウム管の素材としては、純アルミニウムであってもアルミニウム合金であってもよいが、アルミニウム材の中で熱伝導度が最も高く、加工性、耐食性、溶接性などの優れるＪＩＳ１０００系アルミニウムが好ましい。ＪＩＳ１０００系アルミニウムとしては、Ａ１０５０、Ａ１０７０、Ａ１１００、Ａ１２００などである。径のより小さいキャピラリーチューブ１０４あるアルミニウム管の素材としては、純アルミニウムであってもアルミニウム合金であってもよいが、ＪＩＳ１０００系アルミニウムの有する加工性、耐食性を低下させることなく、強度を増加させ、且つ、熱伝導性、溶接性が良好なＪＩＳ３０００系アルミニウム合金が好ましい。ＪＩＳ３０００系合金から選ばれるアルミニウム合金としては、Ａ３００３、Ａ３００４、Ａ３１０３、Ａ３１０４などである。

サクションパイプ１０７とキャピラリーチューブ１０４が溶融状態で接合されている部分の長さ（図面ではｘからｙまでの長さ）は、キャピラリーチューブ１０４の長さの概ね５０〜８０％程度である。

図２で説明する上での便宜上、接合の開始点をｘ、接合の終点をｙとする。また、便宜上であるが、キャピラリーチューブ１０４の接合の開始点ｘより図面に向かって右側部分（接合されていない部分）をキャピラリーチューブの先端部１０４ａと称し、キャピラリーチューブ１０４の接合の終点ｙより図面に向かって左側部分（接合されていない部分）をキャピラリーチューブの後端部１０４ｂと称する。また、サクションパイプ１０７の接合の開始点ｘより図面に向かって右側部分（接合されていない部分）をサクションパイプの右端部１０７ａと称し、サクションパイプ１０７の接合の終点ｙより図面に向かって左側部分（接合されていない部分）をサクションパイプの左端部１０７ｂと称する。

キャピラリーチューブの先端部１０４ａの長さ及びキャピラリーチューブの後端部１０４ｂ並びにサクションパイプの右端部１０７ａの長さ及びサクションパイプの左端部１０７ｂの長さは、冷凍サイクルを構成する圧縮機１０１、凝縮器１０２、ドライヤ１０３、蒸発器１０５、アキュムレータ１０６、キャピラリーチューブ１０４とサクションパイプ１０７で構成される熱交換器１０８等の冷蔵庫内における配置関係、サクションパイプ１０７とキャピラリーチューブ１０４との熱交換に必要な長さ等を勘案して決めることができる。例えば、キャピラリーチューブの先端部１０４ａの長さは３００〜７００ｍｍ程度とし、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂの長さは３００〜７００ｍｍ程度とすることができる。また、サクションパイプの右端部１０７ａの長さは１５０ｍｍ〜２５０ｍｍ程度とし、サクションパイプの左端部１０７ｂの長さは４００ｍｍ〜６００ｍｍ程度とすることができる。

冷凍サイクルにおけるキャピラリーチューブの後端部１０４ｂを冷媒の入口側とすると、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂはドライヤ１０３に接続し、キャピラリーチューブの先端部１０４ａは蒸発器１０５に接続する。サクションパイプの右端部１０７ａは冷媒の入口側となりアキュムレータ１０６に接続し、サクションパイプの左端部１０７ｂは圧縮機１０１に接続する。冷媒の流れが対向流となっており、キャピラリーチューブ１０４の中を流れる比較的高温の冷媒が、サクションパイプ１０７の中を流れる比較的低温の冷媒により冷却されるので、冷却効率の向上が図られる。

図３は、本発明の別の実施の形態に係る熱交換器（熱交換器Ｂと称することもある。）を説明する図である。熱交換器１０８は、サクションパイプ１０７の内部にキャピラリーチューブ１０４が配設され、比較的高温の冷媒が流れるキャピラリーチューブ１０４がサクションパイプ１０７内を流れる比較的低温の冷媒によって直接冷却される構造となっている。熱交換器１０８は、キャピラリーチューブ１０４が第一貫通孔１０７ｈ１から入りサクションパイプ１０７の内部を経由して第二貫通孔１０７ｈ２より出ており、キャピラリーチューブの先端部１０４ａとキャピラリーチューブの後端部１０４ｂがサクションパイプ１０７の外部に出ている。第一貫通孔１０７ｈ１と第二貫通孔１０７ｈ２は、サクションパイプ１０７とキャピラリーチューブ１０４をアルミニウム−シリコン系ろう材でろう付けする、或いは、レーザー溶接などの溶接により接合する。符号Ｓは、サクションパイプ１０７とキャピラリーチューブ１０４が接合されている箇所を示す。このような熱交換器および熱交換器の製造方法の詳細については、特願２０１２−８５４９０を参照することができる。

第一貫通孔１０７ｈ１はキャピラリーチューブ１０４をサクションパイプ１０７に押し込む方向に斜めに形成されており、第二貫通孔１０７ｈ２はキャピラリーチューブ１０４がサクションパイプ１０７から外に出る方向に斜めに形成されている。第一貫通孔１０７ｈ１の斜めの程度は、キャピラリーチューブ１０４を第一貫通孔１０７ｈ１に押し込んだときにサクションパイプ１０７とキャピラリーチューブ１０４となす角度である。便宜上、図３において第一貫通孔１０７ｈ１より左端（図面に向かって左側）をサクションパイプの左端部１０７ｂ、第二貫通孔１０７ｈ２より右端（図面に向かって右側）をサクションパイプの右端部１０７ａという。サクションパイプの左端部１０７ｂとキャピラリーチューブの後端部１０４ｂとのなす角度をθ１とする。角度θ１は概ね４５°以下、好ましくは３０°以下である。下限は特に制限はないが５〜１０°程度である。第二貫通孔１０７ｈ２の斜めの程度は、キャピラリーチューブ１０４が第二貫通孔１０７ｈ２からサクションパイプ１０７の外部に出ているときのサクションパイプ１０７とのなす角度である。サクションパイプの右端部１０７ａとキャピラリーチューブの先端部１０４ａとのなす角度をθ２とする。角度θ２は概ね４５°以下、好ましくは３０°以下である。下限は特に制限はないが５〜１０°程度である。

第一貫通孔１０７ｈ１と第二貫通孔１０７ｈ２の距離は、サクションパイプ１０７の長さの概ね５０〜８５％、好ましくは６０〜８５％である。アルミニウム−シリコン系ろう材でろう付けし、第一貫通孔１０７ｈ１と第二貫通孔１０７ｈ２を塞ぐが、ろう付けに先立ち、アルミニウム材表面の酸化皮膜を除去し、溶融ろう材の濡れ性及び流動性を良くするためにフラックスを用いることができる。使用するフラックスは、ＣｅＦ系フラックス、塩化物系フラックス、非腐食性フッ化物系フラックスが使用できるが、非腐食性のフッ化物系フラックスを使用することが、ろう付け後の洗浄が不要になる等の利点があり好ましい。また、フラックスを含有するろう材を使用することもできる。

熱交換器Ｂにおいても、キャピラリーチューブ１０４及びサクションパイプ１０７は熱交換器Ａで説明したものと同じものが使用できる。また、熱交換器Ｂにおけるキャピラリーチューブの先端部１０４ａの長さ及びキャピラリーチューブの後端部１０４ｂの長さ並びにサクションパイプの右端部１０７ａの長さ及びサクションパイプの左端部１０７ｂの長さは、熱交換器Ａで説明したものと同じである。

図４は、本発明の実施の形態に係るジョイント配管を介した銅製のドライヤとアルミニウム管からなるキャピラリーチューブの接続状態を説明する図である。符号１０３はドライヤであり、ドライヤ１０３の内部にはモレキュラーシブスなどの乾燥剤Ｄが充填されている。ドライヤ１０３は、一端にキャピラリーチューブ挿入口１０３ａを有し、他端には図示しない凝縮器パイプ挿入口を有している。ドライヤ１０３は、キャピラリーチューブ挿入口１０３ａが銅管Ｊ１とアルミニウム管Ｊ２が接合して構成されるジョイント配管Ｊの銅管Ｊ１側から当該ジョイント配管Ｊに嵌入した状態で、当該ジョイント配管の銅管Ｊ１と接合している。ドライヤ１０３とジョイント配管Ｊの銅管Ｊ１の接合は、銅と銅の接合なのでりん銅ろうをろう材としたろう付けにより接合する。符号Ｓは、りん銅ろうでろう付けした箇所を指している。ジョイント配管Ｊは、銅管Ｊ１とアルミニウム管Ｊ２が接合している箇所が熱硬化性のエポキシ樹脂などの熱硬化性接着剤やポリエチレン熱収縮チューブなどの熱収縮チューブで防食処理Ａが施されている。

ジョイント配管Ｊは、アルミニウム管Ｊ２の端部が縮径していることが好ましい。図では、段付状に縮径加工されている。縮径加工されたアルミニウム管Ｊ２の端部の内径はキャピラリーチューブの外径φプラス０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度が好ましい。テーパ状に縮径加工されていてもよい。キャピラリーチューブ１０４は、キャピラリーチューブの冷媒入口側であるキャピラリーチューブの後端部１０４ｂの先端がジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２側からジョイント配管Ｊを貫通しドライヤ１０３の内部に挿入された状態で、ジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２と接合している。キャピラリーチューブ１０４とジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２の接合は、アルミニウムとアルミニウムの接合なのでアルミニウム−シリコン系ろう材でろう付けする。符号Ｂ１はアルミニウム−シリコン系ろう材でろう付けした箇所を指している。ろう付けに際しては、非腐食性のフッ化物系フラックスを使用することが好ましい。また、フラックスを含有するアルミニウム−シリコン系ろう材を使用することもできる。

図５は、本発明の別の実施の形態に係るジョイント配管を介した銅製のドライヤとアルミニウム管からなるキャピラリーチューブの接続状態を説明する図である。ドライヤ１０３とジョイント配管Ｊの接合は図４の説明と同じであるので省略する。ジョイント配管Ｊの図４との違いは、ジョイント配管Ｊはアルミニウム管Ｊ２の端部が縮径していないという点である。

キャピラリーチューブ１０４は、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂのジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２が接合する近傍の外周をアルミニウムパイプで覆った拡大外径部Ｐが形成されている。拡大外径部Ｐは、キャピラリーチューブ１０４よりも外径の大きいアルミニウムパイプをキャピラリーチューブの後端部１０４ｂにはめ込み、当該外径の大きいアルミニウムパイプの両端部をキャピラリーチューブ１０４にろう付けして固着する。ろう材としては、アルミニウム−シリコン系ろう材を用いる。符号Ｂ２はアルミニウム−シリコン系ろう材でろう付けした箇所を指している。ろう付けに際しては、非腐食性のフッ化物系フラックスを使用することが好ましい。また、フラックスを含有するアルミニウム−シリコン系ろう材を使用することもできる。拡大外径部Ｐの外径は、ジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２の内径φマイナス０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度が好ましい。

キャピラリーチューブの後端部１０４ｂに拡大外径部Ｐが形成されたキャピラリーチューブ１０４の拡大外径部Ｐは、キャピラリーチューブの冷媒入口側であるキャピラリーチューブの後端部１０４ｂの先端がジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２側からジョイント配管Ｊを貫通しドライヤ１０３の内部に挿入された状態で、ジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２と接合している。キャピラリーチューブの後端部１０４ｂに形成された拡大外径部Ｐとジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２の接合は、アルミニウムとアルミニウムの接合なのでアルミニウム−シリコン系ろう材でろう付けする。符号Ｂ１はアルミニウム−シリコン系ろう材でろう付けした箇所を指している。ろう付けに際しては、非腐食性のフッ化物系フラックスを使用することが好ましい。また、フラックスを含有するアルミニウム−シリコン系ろう材を使用することもできる。

ドライヤ１０３とジョイント配管Ｊの接合は、冷蔵庫の組立工程で行ってもよいし、ドライヤ１０３を冷蔵庫に据え付ける前にドライヤ１０３にジョイント配管Ｊが接合されていてもよいが、後者の方が好ましい。また、冷蔵庫の組立工程では、予めキャピラリーチューブの後端部１０４ｂに拡大外径部Ｐが形成された熱交換器１０８を準備する。ジョイント配管Ｊとキャピラリーチューブ１０４の接合は、冷蔵庫の組立工程の中では、予め冷蔵庫に据えつけられたドライヤ１０３に接合されたジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２とキャピラリーチューブ１０４を接合する方式が好ましい。すなわち、冷蔵庫の組立工程では、縮径されたアルミニウム管Ｊ２とキャピラリーチューブの後端部１０４ｂの接合（本発明の実施の形態に係るジョイント配管を介した銅製のドライヤとアルミニウム管からなるキャピラリーチューブの接続）と、アルミニウム管Ｊ２とキャピラリーチューブの後端部１０４ｂに形成された拡大外径部Ｐの接合（本発明の別の実施の形態に係るジョイント配管を介した銅製のドライヤとアルミニウム管からなるキャピラリーチューブの接続）といったアルミニウムとアルミニウムの接合とすることが好ましい。

ジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２とキャピラリーチューブ１０４の接合には、アルミニウム−シリコン系ろう材を使用するが、フラックスはろう付けする前に被接合面に塗布することが必要である。フラックスの作用によりろう材の濡れ性が良好となり、ろう材の隙間の充填性に優れる。しかし、フラックス塗布工程においてフラックスの塗りムラが発生するとろう付不良の原因となるため、フラックスを必要箇所に均一に塗布することが大事である。ジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２とキャピラリーチューブ１０４の接合は、冷蔵庫の組立工程の中で行うのが好ましい。フラックス入りろう材を使用することにより、均一に塗布する煩わしさから開放されるため、フラックス入りろう材を使用することが好ましい。ろう付け作業は、バーナーで５８０〜６２０℃の温度で行うことができる。真空中で行うとか窒素雰囲気で行うなどの必要はない。

熱交換器Ａを例にとって具体的に説明する。ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／７３３３１に準じて熱交換器Ａを製造する。

サクションパイプ１０７；Ａ１０７０、外径：φ６．４ｍｍ、内径：φ５ｍｍ、長さ：４６００ｍｍ、
キャピラリーチューブ１０４；Ａ３１０３、外径：φ２ｍｍ、内径：φ０．６ｍｍ、長さ：４９００ｍｍ
サクションパイプ１０７とキャピラリーチューブ１０４が溶融状態で接合している部分の長さ（接合の開始点ｘから接合の終点ｙまでの長さ）：３８３０ｍｍ、
キャピラリーチューブの先端部１０４ａの長さ：６５０ｍｍ、
キャピラリーチューブの後端部１０４ｂの長さ：４２０ｍｍ、
サクションパイプの右端部１０７ａの長さ：２２０ｍｍ、
サクションパイプの左端部１０７ｂの長さ：５５０ｍｍ、
冷蔵庫本体に据え付けられている圧縮機１０１の冷媒吐出口に接続する凝縮器１０２の冷媒出口パイプがドライヤ１０３の凝縮器パイプ挿入口に挿入されて接合している。ドライヤ１０３には、予めジョイント配管Ｊが接合される。キャピラリーチューブ挿入口１０３ａがジョイント配管Ｊの銅管Ｊ１側からジョイント配管Ｊに嵌入した状態で、ドライヤ１０３とジョイント配管の銅管Ｊ１をりん銅ろうでろう付けする。ジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２の端部は縮径している。縮径加工されたアルミニウム管Ｊ２の端部の内径は、２．２ｍｍとする。

圧縮機１０１の銅製の冷媒吸引口には、防食処理を施したアルミニウム−銅のジョイント配管がアルミニウム側をフリーにりん銅ろうでろう付け、或いは銅ろう溶接などで接合している。アルミニウム製の蒸発器１０５とアルミニウム製のアキュムレータ１０６は、予めアルミニウム−シリコン系ろう材による接合若しくはアルゴン溶接で接合されている。キャピラリーチューブの先端部１０４ａには、キャピラリーチューブ１０４よりも径の太い２次キャピラリーチューブを接合する。キャピラリーチューブ１０４と２次キャピラリーチューブの接合は、アルミニウム−シリコン系ろう材によるろう付けで行う。

図４、図５では、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂを冷媒の入口側と仮定し、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂをドライヤ１０３に接続している。よって、２次キャピラリーチューブと蒸発器１０５の冷媒入口をアルミニウム−シリコン系ろう材によるろう付け若しくはアルゴン溶接により接合する。サクションパイプの右端部１０７ａ（サクションパイプ１０７の冷媒入口側）とアキュムレータ１０６の冷媒出口をアルミニウム−シリコン系ろう材によるろう付け若しくはアルゴン溶接により接合する。このようにして、事前に、サクションパイプ１０７とキャピラリーチューブ１０４が溶融状態で接合されている熱交換器１０８並びに蒸発器１０５及びアキュムレータ１０６が一体化した熱交換ユニットが造られる。熱交換ユニットは、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂとサクションパイプの左端部１０７ｂがフリーになっている。

組立工程で、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂと冷蔵庫本体に取り付けられているドライヤ１０３に接合されているジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２が接合される。

キャピラリーチューブ１０４の冷媒の入口側の先端をジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２側からジョイント配管Ｊに挿入する。キャピラリーチューブ１０４の冷媒の入口側の先端は、ジョイント配管Ｊを貫通しキャピラリーチューブ挿入口１０３ａを通過して、ドライヤ１０３の内部に挿入される。ジョイント配管Ｊの縮径されたアルミニウム管Ｊ２とキャピラリーチューブの後端部１０４ｂは、ノコロックフラックス入りのアルミニウム−シリコン系ろう材を使用してバーナーで６００℃±１０℃の温度でろう付けする。サクションパイプの左端部１０７ｂは、圧縮機１０１の冷媒吸引口に接合されているアルミニウム−銅のジョイント配管にアルミニウム−シリコン系ろう材による接合若しくはアルゴン溶接で接合する。以上により、冷蔵庫本体への熱交換ユニットの取り付け作業が完了する。

上記に準じて熱交換器Ａを作製し、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂのジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２と接合する近傍の外周をアルミニウムパイプで覆った拡大外径部Ｐを形成する。長さ５０ｍｍ、外径５ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウムパイプをキャピラリーチューブの後端部１０４ｂに嵌め込み、アルミニウムパイプの両端部をノコロックフラックス入りのアルミニウム−シリコン系ろう材を使用してバーナーで６００℃±１０℃の温度でろう付けして固着して拡大外径部Ｐを形成する。上記と同様にして、事前に、サクションパイプ１０７とキャピラリーチューブ１０４が溶融状態で接合されている熱交換器１０８並びに蒸発器１０５及びアキュムレータ１０６が一体化した熱交換ユニットが造られる。

上記と同様にして、組立工程で、キャピラリーチューブの後端部１０４ｂに形成された拡大外径部Ｐと冷蔵庫本体に取り付けられているドライヤ１０３に接合されているジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２が接合される。ジョイント配管Ｊのアルミニウム管Ｊ２の外径は８ｍｍ、肉厚は１．４ｍｍである。拡大外径部Ｐとアルミニウム管Ｊ２は、ノコロックフラックス入りのアルミニウム−シリコン系ろう材をバーナーで６００℃±１０℃の温度でろう付けにより接合する。以下の作業は上記と同様であるので省略する。

本発明に係る冷蔵庫は、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫等に利用することができる。

１０１圧縮機
１０２凝縮器
１０３ドライヤ
１０３ａキャピラリーチューブ挿入口
１０４キャピラリーチューブ
１０４ａキャピラリーチューブの先端部
１０４ｂキャピラリーチューブの後端部
１０５蒸発器
１０７サクションパイプ
１０７ｈ１第一貫通孔
１０７ｈ２第二貫通孔
１０８熱交換器
Ｊジョイント配管
Ｊ１ジョイント配管の銅管
Ｊ２ジョイント配管のアルミニウム管

Claims

圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器、ドライヤ、キャピラリーチューブ、蒸発器、サクションパイプ及び前記圧縮機に順次循環するように構成された冷凍サイクルを有し、
前記キャピラリーチューブと前記サクションパイプは共にアルミニウム管であり、当該アルミニウム管からなるサクションパイプの外表面と当該アルミニウム管からなるキャピラリーチューブの外表面が両端部を残して所定の距離にわたって溶融状態で接合されて前記冷媒の熱交換を行う熱交換器を構成し、
前記冷凍サイクルの高圧側であるドライヤは銅製のドライヤとし当該ドライヤは、当該ドライヤのキャピラリーチューブ挿入口が銅管とアルミニウム管が接合して構成され接合部分が防食処理されたジョイント配管の銅管側から当該ジョイント配管に嵌入した状態で、当該ジョイント配管の銅管と接合しており、
前記キャピラリーチューブは、当該キャピラリーチューブの前記冷媒の入口側の先端が前記ジョイント配管のアルミニウム管側から当該ジョイント配管を貫通し前記ドライヤの内部に挿入された状態で、当該ジョイント配管のアルミニウム管と接合している、ことを特徴とする冷蔵庫。
圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器、ドライヤ、キャピラリーチューブ、蒸発器、サクションパイプ及び前記圧縮機に順次循環するように構成された冷凍サイクルを有し、
前記キャピラリーチューブと前記サクションパイプは共にアルミニウム管であり、前記アルミニウム管からなるサクションパイプは第一貫通孔及び当該第一貫通孔と一定の距離を隔てて第二貫通孔が当該サクションパイプの側壁に斜めに形成されており、前記アルミニウム管からなるキャピラリーチューブは後端部が前記第一貫通孔から出ており先端部が当該第一貫通孔から前記サクションパイプの内部を経由して前記第二貫通孔より出ている状態で当該サクションパイプの内部に配設されており、前記サクションパイプと前記キャピラリーチューブは前記第一貫通孔及び前記第二貫通孔のところで接合されて当該第一貫通孔と当該第二貫通孔が塞がれて前記冷媒の熱交換を行う熱交換器を構成し、
前記冷凍サイクルの高圧側であるドライヤは銅製のドライヤとし当該ドライヤは、当該ドライヤのキャピラリーチューブ挿入口が銅管とアルミニウム管が接合して構成され接合部分が防食処理されたジョイント配管の銅管側から当該ジョイント配管に嵌入した状態で、当該ジョイント配管の銅管と接合しており、
前記キャピラリーチューブは、当該キャピラリーチューブの前記冷媒の入口側の先端が前記ジョイント配管のアルミニウム管側から当該ジョイント配管を貫通し前記ドライヤの内部に挿入された状態で、当該ジョイント配管のアルミニウム管と接合している、ことを特徴とする冷蔵庫。