JP2020186887A

JP2020186887A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2020186887A
Application number: JP2019093399A
Authority: JP
Inventors: 治森; Osamu Mori
Original assignee: Aqua KK
Current assignee: Aqua KK
Priority date: 2019-05-17
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2020-11-19
Also published as: CN113874666A; EP3971495A4; EP3971495A1; WO2020233419A1

Abstract

【課題】製品のコストダウンを図りつつ、サクションパイプとキャピラリーチューブとの接合作業が容易であると共に、双方の内部に流通する冷媒間の熱交換効率を向上させる冷蔵庫を提供する。【解決手段】冷蔵庫は、径方向内側に窪み且つ長さ方向に沿って形成される凹部１７１を備えるアルミニウム製のサクションパイプ１７と、キャピラリーチューブ１５とを含む冷媒回路１０を備え、キャピラリーチューブ１５は、凹部１７１に嵌め込まれることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。

一般に冷蔵庫は、凝縮器、キャピラリーチューブ、蒸発器、サクションパイプの順に圧縮機から吐出された冷媒を流通させ、サクションパイプから再び圧縮機に戻す構造の冷媒回路を備える。

蒸発器内の冷媒は、冷蔵庫内の熱を奪い気化する。しかしながら、蒸発器内の冷媒が十分気化しない場合、液状の冷媒が、蒸発器からサクションパイプに流入する事態が生ずる。サクションパイプは、圧縮機とも接続されており、何らの対策を施さなければ、液状（質量の重い）冷媒が圧縮機に戻ることとなり、圧縮機の故障の要因ともなり得る。

この事態を防ぐため、サクションパイプの外表面とキャピラリーチューブの外表面とを熱接触させる構造が採用される。キャピラリーチューブ内を通過する冷媒は比較的高温であるところ、サクションパイプとキャピラリーチューブとが熱接触することで、各々を通過する冷媒間での熱交換が行われる。その結果、サクションパイプ内の冷媒は気化し、気化された冷媒が圧縮機に流入することから、圧縮機に液体が流入することを防ぐことができる。

ところで、これまで銅製のサクションパイプが多く用いられていたが、製品のコストダウンを図る観点から、より安価なアルミニウム製のサクションパイプを備えた冷蔵庫用の冷媒回路が開発されている。アルミニウム製のサクションパイプを備える冷媒回路が、下記特許文献１に開示されている。

特開２０１３−９２２８７号公報

特許文献１に開示の技術は、アルミニウム製のサクションパイプと、アルミニウム合金製のキャピラリーチューブを含み、サクションパイプとキャピラリーチューブが溶融状態で接合される構造の冷媒回路及びこの冷媒回路を備える冷蔵庫に関する。

しかしながら、特許文献１に係る冷媒回路のサクションパイプとキャピラリーチューブとは、レーザー溶接機から照射されるレーザー光によって接合される。また、サクションパイプとキャピラリーチューブとを接合するにあたり、双方の圧接状態を形成するため押圧ローラを用いる。

そのため、特許文献１に係る冷媒回路を製造するために専用の装置を導入しなければならない。また、これらの装置を操作してサクションパイプとキャピラリーチューブとを適切に接合するために、比較的長時間で難易度の高い作業を要する。従って、特許文献１に係る冷媒回路は、銅より安価なアルミニウム製のサクションパイプを用いるにも関わらず、生産コストが高いという課題を有する。

更に、特許文献１に係るサクションパイプとキャピラリーチューブとは、略線状の溶融接合部分を介してのみ熱接触する。そのため、形成される熱接触領域が局所的であることから、各々の内部に流通する冷媒同士の熱交換効率を向上させる余地がある。

これらの課題に鑑み、本発明は、製品のコストダウンを図りつつ、サクションパイプとキャピラリーチューブとの接合作業が容易であると共に、双方の内部に流通する冷媒間の熱交換効率を向上させる冷蔵庫の提供を目的とする。

前述した課題を解決するため、本発明に係る冷蔵庫は、
径方向内側に窪み且つ長さ方向に沿って形成される凹部を備えるアルミニウム製のサクションパイプと、
キャピラリーチューブと、
を含む冷媒回路を備え、
前記キャピラリーチューブは、前記凹部に嵌め込まれることを特徴とする。

また、本発明に係る冷蔵庫は、
前記凹部は、
前記サクションパイプの径方向内側に位置し、前記キャピラリーチューブを載せ置く底壁と、
前記底壁の第一側縁に連なって前記径方向外側に立ち上がり、前記キャピラリーチューブと接触する第一側壁と、
前記底壁の第二側縁に連なって前記径方向外側に立ち上がり、前記キャピラリーチューブと接触する第二側壁と、
を備え、
前記底壁は、断面視において、前記キャピラリーチューブ外表面の曲率に対応するよう湾曲し、前記キャピラリーチューブと面接触することを特徴とする。

更に、本発明に係る冷蔵庫は、
前記凹部と、前記凹部に嵌め込まれた前記キャピラリーチューブとを覆うように前記サクションパイプに取り付けられる補助熱交換部を更に備えることを特徴とする。

更に、本発明に係る冷蔵庫は、
前記キャピラリーチューブを嵌め込んだ前記サクションパイプを収容する熱収縮チューブを更に備え、
前記熱収縮チューブは、前記凹部に前記キャピラリーチューブを押圧することを特徴とする。

更に、本発明に係る冷蔵庫は、
前記キャピラリーチューブの最頂部は、前記凹部内に収まることを特徴とする。

本発明に係る冷蔵庫によれば、アルミニウム製のサクションパイプを用いることで製品のコストダウンを図ることができる。また、本発明によれば、サクションパイプに形成される凹部にキャピラリーチューブを嵌め込む構造を備えるため、サクションパイプとキャピラリーチューブとの接合作業を容易に行うことができ、且つサクションパイプとキャピラリーチューブとの熱接触を良好に保つことができる。これにより、サクションパイプ内に流通する冷媒とキャピラリーチューブ内に流通する冷媒との間で行われる熱伝達のロスを低減させることができる。

また、本発明に係る冷蔵庫によれば、キャピラリーチューブが、サクションパイプ凹部の底壁、第一側壁、及び第二側壁の夫々と接触し、且つ底壁と面接触するため、シンプルな構造でありながら、サクションパイプとキャピラリーチューブとの間で行われる熱伝達のロスを更に低減させることができる。

更に、本発明に係る冷蔵庫によれば、サクションパイプの凹部に嵌め込まれたキャピラリーチューブを覆う補助熱交換部がサクションパイプに取り付けられる構成であるため、サクションパイプ内に流通する冷媒とキャピラリーチューブ内に流通する冷媒との間で行われる熱伝達のロスを更に低減させることができる。

更に、本発明に係る冷蔵庫によれば、熱収縮チューブによってキャピラリーチューブが凹部側に押圧されるため、サクションパイプとキャピラリーチューブとの熱接触をより良好に保つことができる。これにより、サクションパイプ内に流通する冷媒とキャピラリーチューブ内に流通する冷媒との間で行われる熱伝達のロスを更に低減させることができる。

更に、本発明に係る冷蔵庫によれば、キャピラリーチューブの最頂部が前記凹部内に収まる構造のため、熱収縮チューブが前記最頂部を押圧することで生成され得る熱収縮チューブの隆起を防止することができる。これにより、キャピラリーチューブを嵌め込んだサクションパイプを熱収縮チューブに収める作業を簡便に行うことができると共に、より短径の熱収縮チューブを用いることができる。その結果、製品のコストダウンを図ることができる。

本実施形態に係る冷蔵庫の側面視垂直断面図。冷媒回路を図示した本実施形態に係る冷蔵庫の背面側斜視図（透視図）。サクションパイプとキャピラリーチューブとの熱接触領域の態様を説明する冷媒回路の部分斜視図。サクションパイプとキャピラリーチューブとの熱接触領域を説明する冷媒回路の垂直断面図。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る冷蔵庫１を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る冷蔵庫１を説明するにあたり、「上下」方向は、冷蔵庫１の高さ方向に対応し、「左右」方向は、冷蔵庫１の幅方向に対応し、「前後」方向は、冷蔵庫１の奥行き方向に対応する。

初めに、本実施形態に係る冷蔵庫１の全体構成に関して、図１を参照して説明する。ここで、図１は、冷蔵庫１の側面視垂直断面図である。図示されるように、本実施形態に係る冷蔵庫１は、冷蔵庫本体に相当する断熱箱体２を備える。断熱箱体２は、内部に食品等を貯蔵する複数の貯蔵室を備える。また、特に限定されないが、複数の貯蔵室の夫々は、上から順に冷蔵室３、冷凍室４に対応する。

断熱箱体２に設けられる各貯蔵室の前面は開口する。これら各開口を開閉可能に塞ぐよう、断熱扉Ｄ１，Ｄ２が設けられる。ここで、断熱扉Ｄ１は、例えば冷蔵庫の正面視右端の上下端部が回動可能に断熱箱体２に支持されて、冷蔵室３の前面開口部を塞ぐ。また、断熱扉Ｄ２は、断熱箱体２に対して前後方向に引出可能に配設され、冷凍室４の前面開口部を塞ぐ。

更に、断熱箱体２は、鋼板製の外箱２ａと、合成樹脂製の内箱２ｂと、外箱と内箱との間に形成された間隙内に充填される発泡ポリウレタン（ウレタンフォーム）製の断熱材２ｃを備える。断熱箱体２の内部には、断熱仕切壁（例えば、図１の付号６で示される部材）が配設される。この断熱仕切壁６によって、冷蔵室３と冷凍室４とが区画される。

また、冷蔵庫底方の背面側に設けられる機械室Ｍに、冷媒を圧縮する圧縮機１１が配設される。圧縮機１１は、冷媒回路１０（図２参照）を構成する要素の一つである。ここで、冷媒回路１０は、冷蔵庫１の貯蔵室内を冷却するための冷媒流通路である。図２を参照して、冷媒回路１０の構成を説明する。

図２は、冷媒回路１０を示した冷蔵庫１の背面側斜視図（透視図）である。図２に示されるように、冷媒回路１０は、圧縮機１１、凝縮器（クレストコンデンサ）１２、結露防止用のフレームパイプ１３、冷媒除湿用のドライヤ１４、キャピラリーチューブ１５、蒸発器１６、サクションパイプ１７を備える。

本実施形態における冷媒回路１０のこれらの構成要素は、前記の記載順に接続される。更に、サクションパイプ１７は、圧縮機１１と接続されており、これにより冷媒の循環路が形成される。なお、本実施形態におけるサクションパイプ１７は、銅より安価なアルミニウム製である。また、電食防止のため、サクションパイプ１７の外表面は、塗装されることが好ましい。なお、本実施形態に係るキャピラリーチューブ１５は銅製であるが、これに限定されない。

圧縮機１１で圧縮された冷媒は、凝縮器１２（例えば、冷蔵庫１の左右両側壁及び底壁に延在）に向けて吐出された後、凝縮器１２を流通し、凝縮器１２と接続するフレームパイプ１３（例えば、貯蔵室の前面開口の周縁等に延在）に流れる。更に冷媒は、ドライヤ１４、キャピラリーチューブ１５を経由して蒸発器１６に至り、続いてサクションパイプ１７を経由して圧縮機１１に戻る。

図２に示されるように、キャピラリーチューブ１５及びサクションパイプ１７は、冷蔵庫１の背面側に隣設して配管される。より詳しくは、領域ＨＣ１，ＨＣ２，ＨＣ３で熱接触する（以下、この領域を「熱接触領域」と言う。また、熱接触領域の長さを「熱交換長」と言う。）。これにより、キャピラリーチューブ１５内を流通する冷媒と、サクションパイプ１７内を流通する冷媒とが熱交換する結果、キャピラリーチューブ１５内の冷媒は降温される一方、サクションパイプ１７内の冷媒は昇温される。

双方の熱交換効率が高い程、サクションパイプ１７内の冷媒は、効率的に気化して圧縮機１１に戻される。そのため、サクションパイプ１７から圧縮機１１に液体の冷媒が戻されるなどの事態を防止し、圧縮機１１の損傷を有効に防ぐことができる。ただし、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との熱接触領域は、図示されるものに限られない。

次に、図３及び図４を参照して、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との熱接触領域の態様を説明する。図３は、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との熱接触領域を示す冷媒回路１０の部分斜視図である。また、図４は、その垂直断面図である。

図３及び図４に示されるように、サクションパイプ１７は、サクションパイプ１７の径方向内側に窪む凹部１７１を備える。また、凹部１７１の天面側は開口する。更に、図３に示されるように、凹部１７１は、サクションパイプ１７の長さ方向に沿って形成される。

本実施形態におけるキャピラリーチューブ１５は、凹部１７１に嵌め込まれる。本実施形態によれば、サクションパイプ１７の凹部１７１にキャピラリーチューブ１５を嵌め込む作業によって、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７とを熱接触させることができる。そのため、双方の接触（接合）作業を簡便に行うことができ、製品の生産コストを低減させることができる。

図４に示されるように、本実施形態に係る凹部１７１は、第一側壁１７１Ｓ１、第二側壁１７１Ｓ２、底壁１７１Ｂを備える。第一側壁１７１Ｓ１は、底壁１７１Ｂの第一側縁１７１Ｂ１に連なって径方向外側に立ち上がる。また、第一側壁１７１Ｓ１における立ち上がった先の端縁１７１Ｔ１は、サクションパイプ１７の断面円弧状本体部１７２（凹部１７１以外の部分）の一端縁１７２１と接合する。

同様に、第二側壁１７１Ｓ２は、底壁１７１Ｂの第二側縁１７１Ｂ２に連なって径方向外側に立ち上がる。また、第二側壁１７１Ｓ２における立ち上がった先の端縁１７１Ｔ２は、サクションパイプ１７の断面円弧状本体部１７２の他端縁１７２２と接合する。

更に、底壁１７１Ｂ、第一側壁１７１Ｓ１、第二側壁１７１Ｓ２の長さ方向は、サクションパイプ１７の長さ方向に沿って形成される。なお、説明の便宜上、底壁１７１Ｂ、第一側壁１７１Ｓ１、第二側壁１７１Ｓ２を別部材のように述べているが、これらは構造的に一体であってよい。

凹部１７１に嵌め込まれたキャピラリーチューブ１５は、凹部１７１の第一側壁１７１Ｓ１、第二側壁１７１Ｓ２の双方に接触すると共に、底壁１７１Ｂに載せ置かれる。このように、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７（凹部１７１）とを多箇所で接触させることができる。そのため、本実施形態によれば、双方の接合作業を簡便に行えることに加え、サクションパイプ１７の素材をアルミニウムに代替させても、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との熱接触を良好に保つことができる。

更に、図４に示されるように、底壁１７１Ｂは、キャピラリーチューブ外表面１５Ｓの曲率１５Ｒに対応するよう湾曲することが好ましい。底壁１７１Ｂは、このような湾曲構造を有することで、底壁１７１Ｂとキャピラリーチューブ１５とが面接触する。その結果、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との熱接触を更に良好に保つことができ、双方を流通する冷媒間の熱伝達ロスを大幅に低減させることができる。

なお、図示される第一側壁１７１Ｓ１及び第二側壁１７１Ｓ２は、双方とも略平板状であるが、底壁１７１Ｂのように、キャピラリーチューブ外表面１５Ｓの曲率に対応するよう湾曲し、キャピラリーチューブ１５と面接触する形態であってもよい。第一側壁１７１Ｓ１及び第二側壁１７１Ｓ２に関しても、このように湾曲させることで、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との熱接触を更に良好に保つことができる。

更に、図３及び図４に示されるように、冷媒回路１０におけるキャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との熱接触領域は、双方の熱交換効率を向上させるための補助熱交換部１８を更に備えることが好ましい。補助熱交換部１８は、凹部１７１に嵌め込まれたキャピラリーチューブ１５を覆うようにサクションパイプ１７に取り付けられる。

キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との間における熱交換を媒介可能なものであれば、補助熱交換部１８の種類は特に限定されるものではないが、低コストで相応の熱伝導率を有するアルミニウムテープであることが好ましい。また、補助熱交換部１８をアルミニウムテープとすれば、これを凹部１７１の端縁１７１Ｔ１から端縁１７１Ｔ２に掛け渡してサクションパイプ１７の外表面に貼付する簡便な作業でキャピラリーチューブ１５を固定できる点でも好ましい。

更に、図３及び図４に示されるように、冷媒回路１０は、キャピラリーチューブ１５を嵌め込んだサクションパイプ１７を収容する（サクションパイプ１７の外表面を覆う）熱収縮チューブ１９を備えることが好ましい。熱収縮チューブ１９にサクションパイプ１７が収容されることで、凹部１７１側に押圧された状態でキャピラリーチューブ１５を嵌め込むことができる。これにより、キャピラリーチューブ１５とサクションパイプ１７との熱接触を更に良好に保つことができる。

また、図４に示されるように、キャピラリーチューブ１５の最頂部１５Ｔが、サクションパイプ１７の凹部１７１内に収まる態様とすることが更に好ましい。本実施形態とは異なり、仮に、キャピラリーチューブ１５の最頂部１５Ｔが凹部１７１より外側に突出する態様の場合、その突出分だけ熱収縮チューブ１９の径を太くしなければならない。これに対して、本実施形態は、キャピラリーチューブ１５の最頂部１５Ｔが凹部１７１に収まるため、より短径の熱収縮チューブ１９によって、キャピラリーチューブ１５を嵌め込んだサクションパイプ１７を収容することができる。より短径の熱収縮チューブ１９を用いることができるため、更に製品のコストダウンを図ることができる。

図３及び図４に示される本実施形態によれば、凹部１７１が形成されていない管状のサクションパイプにキャピラリーチューブを単に載せ置き、これらに熱収縮チューブを巻着して双方を固定する従来の態様に比べて、熱交換長を約２０％短縮することができた（従来の態様の場合、熱交換長が約１８００ｍｍであったものが、本実施形態の場合、熱交換長が約１５００ｍｍまで短縮することができた。）。そのため、サクションパイプ等の金属製部材の使用量を削減できる結果、製品の更なるコストダウンを図ることができる。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明した。ただし、前述の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定する趣旨で記載されたものではない。本発明には、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るものを含み得る。また、本発明にはその等価物が含まれる。

１…冷蔵庫
１０…冷媒回路
１５…キャピラリーチューブ
１７…サクションパイプ
１７１…サクションパイプの凹部
１７１Ｂ…凹部の底壁
１７１Ｓ１…凹部の第一側壁
１７１Ｓ２…凹部の第二側壁
１８…補助熱交換部
１９…熱収縮チューブ

Claims

径方向内側に窪み且つ長さ方向に沿って形成される凹部を備えるアルミニウム製のサクションパイプと、
キャピラリーチューブと、
を含む冷媒回路を備え、
前記キャピラリーチューブは、前記凹部に嵌め込まれる、
ことを特徴とする冷蔵庫。
前記凹部は、
前記サクションパイプの径方向内側に位置し、前記キャピラリーチューブを載せ置く底壁と、
前記底壁の第一側縁に連なって前記径方向外側に立ち上がり、前記キャピラリーチューブと接触する第一側壁と、
前記底壁の第二側縁に連なって前記径方向外側に立ち上がり、前記キャピラリーチューブと接触する第二側壁と、
を備え、
前記底壁は、断面視において、前記キャピラリーチューブ外表面の曲率に対応するよう湾曲し、前記キャピラリーチューブと面接触する、
ことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
前記凹部と、前記凹部に嵌め込まれた前記キャピラリーチューブとを覆うように前記サクションパイプに取り付けられる補助熱交換部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
前記キャピラリーチューブを嵌め込んだ前記サクションパイプを収容する熱収縮チューブを更に備え、
前記熱収縮チューブは、前記凹部に前記キャピラリーチューブを押圧する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
前記キャピラリーチューブの最頂部は、前記凹部内に収まる、
ことを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。