JP4307933B2 - 熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関する。より詳しくは、圧縮機によって加圧された高温高圧または低温低圧の冷媒が流れる冷蔵庫の熱交換器において、冷媒管とヘッダー（ｈｅａｄｅｒ）との接合部位において発生される冷媒の流出または外気の流入を防ぐための熱交換器の冷媒漏れ防止構造に関する。但し、本発明の熱交換器の適用分野が冷蔵庫に限定されるのではない。

冷蔵庫は、圧縮器、凝縮器、膨張弁、蒸発器の順でなされるシステム過程中において所定の熱が蒸発器で吸収され、それより多い熱が凝縮器を介して外部に放熱されるような構成となっている。特に、前記凝縮器および蒸発器は、熱を吸収または放熱するなどの、熱を交換する熱交換器の機能を果たす。

従来、冷蔵庫の熱交換器は、冷媒が流入または流出される一対の金属冷媒管と、前記金属冷媒管の両端が固定されるヘッダーと、前記金属冷媒管の外周に多数形成されるフィンとを備え、冷媒の熱交換を行った。特に、前記フィンおよび冷媒管は、冷媒管の拡管によって結合される方式を採用し、金属間に所定の間隔が存在するのが一般的である。

しかし、かかる金属製の構造によって、従来、金属を材質とする熱交換器では、冷蔵庫のオン／オフ時に金属間の接触位置において騒音が発生され、使用者の生活を妨害するなどの問題点があった。かかる問題点を改善するため、近年、プラスチックを材質とするプラスチック製の熱交換器が主に使用されている。

図５は、従来のプラスチック熱交換器を示すもので、フィン−冷媒管−除霜管が一体化したトライチューブ(Tri-tube)型熱交換器を説明する図である。

同図に示したように、従来、プラスチック熱交換器は、プラスチック製の冷媒管、フィンおよび除霜管が結合形成されるフィン管群１１８と、該フィン管群１１８の両端に形成される管群ヘッダー１２０と、前記管群ヘッダー１２０の端部に延設される左側ヘッダータンク１２４および右側ヘッダータンク１２６とを備えている。特に、前記フィン管群１１８は、少なくとも冷媒管とフィンとが一体に形成される管路の群れを意味する。

かかるプラスチック熱交換器の形成方法、特にフィン管群１１８とヘッダー１２０との接合方法は、米国特許出願第０９／９５４，０５６号に記載されており、以下、簡単に説明する。
未説明符号の１３０、１３２は、冷媒の流入管と流出管である。

図６は、フィン管群１１８と管群ヘッダー１２０との結合を説明する図である。

同図に示されたように、フィン管群１１８と管群ヘッダー１２０との結合方法は、まず、フィン管群１１８を形成するステップと、前記プラスチック製のフィン管群１１８の両側端に管群ヘッダー１２０を二重射出で形成する射出ステップと、前記プラスチック製の管群ヘッダー１２０間の空間に熱融着治具１３６を支え、前記フィン管群１１８の上端中央に熱溶融成形金型１３４が形成された熱融着器１２８で加熱加圧してフィン管群１１８とヘッダー１２０とがより堅固に一体化して熱融着されるステップと、からなる。

特に、前記熱融着成形金型１３４は、逆三角形状であり、フィン管群１１８の端部が拡管されながら強く融着されるようにする。
未説明の符号１４０は、電源線である。

かかる接合方法で多数のフィン管群１１８の両側にヘッダー１２０が熱融着されることによって、従来、金属で構成される従来の熱交換器の問題点である、冷蔵庫のオン／オフ時に発生する異常騒音をなくすことができる。

また、特に、熱融着でフィン管群１１８とヘッダー１２０とを接合しているため、これによるプラスチック製の熱交換器１１２の製作が容易になると共に、前記熱交換器１１２の製造原価を低減することができるというメリットがある。

一方、上記の接合方法で構成された従来の熱交換器１１２が蒸発器として使用される場合は、大気圧と近似した気圧（０．９〜１気圧）の冷媒が流入されるため、圧力差による冷媒の漏れや流入が発生しない。

しかし、従来の熱交換器１１２が凝縮器として使用される場合は、圧縮器によって加熱加圧された高温高圧（９〜１０気圧）の冷媒が流入される。

従って、前記冷媒の高圧によって熱融着で接合されたフィン管群１１８とヘッダー１２０との間が離隔され、その隙間から冷媒が漏れるという問題点がある。

また、上記のように熱交換器１１２において冷媒漏れが発生した場合は、設定された冷凍サイクルの凝縮器１１２および全体冷凍サイクルの冷媒圧を維持することができなくなる。かかる冷媒圧の減少によって、冷蔵庫の冷凍サイクルの円滑な動作ができなくなって冷蔵庫の設定温度に符合する冷気の吐き出しができなくなる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、フィン管群と管群ヘッダーとの融着が堅固に施され、冷媒の漏れを効果的に防止することのできる熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法を提供することにある。

本発明に係る熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法は、フィン管群の両端部の外周に冷媒漏れ防止溝を形成するステップと、前記フィン管群の端部に管群ヘッダーが二重射出されるステップと、前記管群ヘッダーが二重射出された後、前記フィン管群と前記管群ヘッダーとが所定の治具および加熱源によって熱融着されるステップを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法は、管群ヘッダーの形成中に、冷媒漏れ防止溝に射出液が入って、冷媒漏れ防止突起が形成されることを特徴とする。

上記の冷媒漏れ防止構造の形成方法で、熱交換器において発生し得る冷媒の漏れが効果的に抑制される効果が得られる。

以下に説明するように、本発明によれば、熱交換器のフィン管群と管群ヘッダーとの間において僅かずつ流出される冷媒漏れを防止する効果が得られる。

また、熱交換器の耐圧強度を一層高めることができ、冷凍サイクルに設定される冷媒圧が高くなるとしても、これに好適に対応し得る効果を奏する。

以下、添付の図面を参照して本発明の具体的な実施例を説明する。
図１は、本発明に係る熱交換器の分解斜視図および詳細図を示すものである。

同図に示したように、本発明の熱交換器２１２の冷媒漏れ防止構造は、フィン管群２１８の両端部に設けられる冷媒漏れ防止溝２１５と、管群ヘッダー２２０が二重射出される過程において冷媒漏れ防止溝２１５に射出液が挿入されて形成される冷媒漏れ防止突起２２１とを含む。

例えば、前記冷媒漏れ防止溝２１５は、フィン管群２１８の管路中において高圧の冷媒管２１４の外周に設けられる。具体的には、前記冷媒漏れ防止溝２１５は、フィン管群２１８の外周に螺旋状に形成される。

なお、前記冷媒漏れ防止溝２１５は、少なくともフィン管群２１８中において冷媒管２１４に形成されることが好ましい。

また、二重射出される過程によって前記冷媒漏れ防止突起２２１は、前記冷媒漏れ防止溝２１５と同じ形状となる。

かかる構成を採用する熱交換器の冷媒漏れ防止構造の動作を詳しく説明する。圧縮器から加圧された冷媒が熱交換器２１２内に流入される時、高圧によって熱融着で接合された熱交換器２１２のフィン管群２１８とヘッダー２２０との融着面には高圧の冷媒圧が加えられる。

これを抑制するため、高圧の冷媒が流入される前記熱交換器２１２の冷媒管２１４の両端部の外周に螺旋状の冷媒漏れ防止溝２１５を形成させ、このように冷媒漏れ防止溝２１５が形成されたフィン管群２１８に管群ヘッダー２２０を二重射出させ、前記フィン管群２１８の両端に前記管群ヘッダー２２０が固定される。

また、前記フィン管群２１８の両端外周に形成された冷媒漏れ防止溝２１５には、前記管群ヘッダー２２０の二重射出時に射出液が冷媒漏れ防止溝２１５内に流入し冷却されて形成される冷媒漏れ防止突起２２１が設けられる。

前記冷媒漏れ防止溝２１５と冷媒漏れ防止突起２２１とは、同じ形状をなす。即ち、前記冷媒漏れ防止溝２１５と対応する前記フィン管群ヘッダー２２０の所定の位置には、フィン管群２１８と二重射出で一体に成形された冷媒漏れ防止突起２２１とが対応して係合された状態で形成される。

かかる冷媒漏れ防止溝２１５と冷媒漏れ防止突起２２１との対応係合によって、高圧の冷媒がフィン管群２１８と管群ヘッダー２２０との接着面で漏れるとしても、冷媒漏れ防止溝２１５と冷媒漏れ防止突起２２１との凸凹形状による強い係合力によって冷媒の外部への漏れが防止される。

言い換えると、フィン管群２１８と管群ヘッダー２２０との接合を堅くて且つ信頼性に優れた接合にし、また、冷媒の漏れ経路を複雑化することで、冷媒の漏れを効果的に抑制することができる。

図２は、本発明に係る熱交換器の形成方法を説明するフローチャートである。

同図に示されたように、フィン管群２１８と管群ヘッダー２２０との結合方法は、フィン管群２１８、特に高圧の冷媒が流れる冷媒管２１４の端部の外周に冷媒漏れ防止溝２１５を形成するステップ（Ｓｔ１０１）と、フィン管群２１８の端部に管群ヘッダー２２０が二重射出されるステップ（Ｓｔ１０２）と、フィン管群２１８と管群ヘッダー２２０とが所定の治具および加熱源によって熱融着されるステップ（Ｓｔ１０３）とが含まれる。

前記熱融着ステップ（Ｓｔ１０３）は、従来の方法と同様であり得るため、具体的な説明は省略する。

かかる過程で、冷媒漏れ防止溝２１５と冷媒漏れ防止突起２２１とが形成される方式でフィン管群２１８と管群ヘッダー２２０とが結合されることによって、冷媒の漏れが効果的に予防される。

図３は、本発明の他の実施例を説明する図である。

同図に示されたように、前記冷媒漏れ防止溝２１６は、独立した環状に形成され、前記フィン管群２１８中の冷媒管２１４の両端外壁に多数形成される。また、かかる環状の冷媒漏れ防止溝２１６が適用される場合は、冷媒漏れ防止突起２２１も二重射出される過程で環状に形成される。

かかる冷媒漏れ防止溝２１５、２１６の形状は、前述の螺旋状、円形状などに限定されず、多数個が繰り返して形成されることで、同じ機能を果たすこともできる。また、当業者であれば、類似する機能を果たす更なる形態の装置が容易に提案できる。

図４は、本発明の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の作用を説明する図である。

同図に示したように、圧縮器で高温高圧（９〜１０気圧）に加圧された冷媒が冷蔵庫の冷凍サイクルを介して外気と熱交換されて凝縮される熱交換器２１２に流入される。そうすると、前記冷媒の高圧によって前記熱交換器２１２を構成しているフィン管群２１８と管群ヘッダー２２０との間の面にも高圧が加えられる。

しかし、本発明の冷媒漏れ防止溝２１５とフィン管群２２０の二重射出と同時に形成された冷媒漏れ防止突起２２１とによって、前記フィン管群２１８と管群ヘッダー２２０とは堅固に結合され、冷媒漏れの発生を防止する。

もし高圧によって冷媒が漏れたとしても、漏れた冷媒は、複雑な経路および多方向に加えられている接着力によって漏れが継続されないため、冷媒漏れが防止され得る。結局、冷媒の循環システム内において冷媒の圧力を適正の圧力に維持できるため、冷蔵庫の動作において信頼性を与えることができる。

未説明の２２４、２２６は、左・右側のヘッダータンクであり、２３０は、冷媒の流入管である。

かかる構成の本発明に係る熱交換器の冷媒漏れ防止構造は、前述のような圧縮機で高温高圧（９〜１０気圧）に加圧された冷媒が外気との熱交換によって凝縮作用が行われる凝縮器に適用され得る。また、蒸発器にも適用され、冷媒の漏れおよび外気の入り込みを抑えることができる。

本発明に係る熱交換器の特徴的な構造および形成方法を説明する図である。 本発明に係る熱交換器の形成過程を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施例を説明する図である。 本発明に係る熱交換器の作用を説明する図である。 従来のプラスチック製の熱交換器を説明する図である。 従来のプラスチック製の熱交換器の形成方法を説明する図である。

符号の説明

２１２…熱交換器
２１４…冷媒管
２１５、２１６…漏れ防止溝
２１８…フィン管群
２２０…管群ヘッダー
２２１…漏れ防止突起

Claims (9)

1. フィン管群の両端部の外周に冷媒漏れ防止溝を形成するステップと、
   前記フィン管群の端部に管群ヘッダーが二重射出されるステップと、
   前記管群ヘッダーが二重射出された後、前記フィン管群と前記管群ヘッダーとが所定の治具および加熱源によって熱融着されるステップを含むことを特徴とする熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。
2. 前記冷媒漏れ防止溝は、冷媒管の外周に形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。
3. 前記管群ヘッダーの形成中に、前記冷媒漏れ防止溝に射出液が入って、冷媒漏れ防止突起が形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。
4. 前記熱交換器は、冷蔵庫の凝縮器であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。
5. 前記冷媒漏れ防止溝は、螺旋状であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。
6. 前記冷媒漏れ防止溝は、円形状であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。
7. 前記冷媒漏れ防止溝は、同じ形状が繰り返して形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。
8. 前記冷媒漏れ防止溝は、フィン管群において冷媒管の外周に形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。
9. 前記冷媒漏れ防止溝は、冷媒管に形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の冷媒漏れ防止構造の形成方法。

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