JP2018115818A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルを構成する配管に異種金属接続部分を有するものにあって、接続部分の強度を確保しながら、管の厚みの薄肉化を図る。
【解決手段】実施形態の冷蔵庫は、断熱箱体に冷凍サイクルを組み込んでなるものであって、前記冷凍サイクルの配管の一部には、アルミパイプと銅パイプとの異種金属接続部分が存在し、前記異種金属接続部分は、共晶溶接による接合部とされている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、冷蔵庫に関する。

例えば家庭用の冷蔵庫においては、一般に、断熱箱体に冷凍サイクルを組込んで構成される。前記冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、絞り装置、冷却器（蒸発器）、アキュームレータを、冷媒配管により順に閉ループに接続して構成されている（例えば、特許文献１参照）。

この場合、アキュームレータの出口側の配管（接続管）には、アルミ製のパイプが用いられ、圧縮機の戻り口に接続されるサクションパイプに銅製のパイプが用いられている。そのため、それらの接続部では、アルミパイプと銅パイプという異種の金属パイプを接続する必要があるが、その接続には、パイプの端部同士を突き合わせ、大電流を流して溶接する、フラッシュバット溶接が採用されていた。

特開２０１２−１１２６２３号公報

ところで、上記のような冷凍サイクルにおけるアルミパイプと銅パイプとを接続する場合、接合部における必要な接続強度を確保するために、アルミパイプ及び銅パイプの双方において、比較的管の厚み（肉厚）寸法の大きいもの、例えば肉厚が１．２〜１．２５ｍｍのものが用いられている。これに対し、冷凍サイクルを構成するパイプの厚みをできるだけ薄くして、軽量化やコストダウンを図ることが望まれるが、単純にパイプの肉厚を薄くしただけでは、接続部分等における強度低下や腐食(ガルバニック腐食)の発生の問題があった。

そこで、冷凍サイクルを構成する配管に異種金属接続部分を有するものにあって、接続部分の強度を確保しながら、管の厚みの薄肉化を図ることができる冷蔵庫を提供する。

実施形態の冷蔵庫は、断熱箱体に冷凍サイクルを組み込んでなるものであって、前記冷凍サイクルの配管の一部には、アルミパイプと銅パイプとの異種金属接続部分が存在し、前記異種金属接続部分は、共晶溶接による接合部とされている。

一実施形態を示すもので、冷蔵庫の全体構成を概略的に示す縦断側面図 冷却器及びアキュームレータを示す正面図 アキュームレータ部分の斜視図 共晶接合時の様子を示す断面図 接合部部分の被覆の様子を示す断面図

以下、家庭用の冷蔵庫に適用した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における冷蔵庫１の全体構成を概略的に示している。この冷蔵庫１は、前面が開口した縦長矩形箱状の断熱箱体２内に、複数の貯蔵室を設けて構成される。前記断熱箱体２は、鋼板製の外箱とプラスチック製の内箱との間に断熱材を収容して構成されている。前記貯蔵室として、具体的には、断熱箱体２内には、上段から順に、冷蔵室３、野菜室４、第２冷凍室（切替室）５、冷凍室６が設けられている。尚、図示はしないが、断熱箱体２のうち前記第２冷凍室５が設けられる部分は左右２室に仕切られており、右側に第２冷凍室５が設けられ、左側に製氷室が設けられている。

前記冷蔵室３及び野菜室４は、いずれも冷蔵温度帯（例えば１〜４℃）の貯蔵室であり、それらの間は、プラスチック製の仕切壁７により上下に仕切られている。前記冷蔵室３の前面部には、ヒンジ開閉式の断熱扉８が設けられ、前記野菜室４の前面には引出し式の断熱扉９が設けられる。この断熱扉９の背面部には、貯蔵容器１０が連結されている。前記冷蔵室３内は、棚板１１により上下に複数段に区切られると共に、その最下部（前記仕切壁７の上部）にチルド室１２が設けられている。

また、前記第２冷凍室５及び冷凍室６（並びに製氷室）は、いずれも冷凍温度帯（例えば−１０〜−２０℃）の貯蔵室であり、前記野菜室４と第２冷凍室５（及び製氷室）との間は、断熱仕切壁１３により上下に仕切られている。第２冷凍室５の前面部には、引出し式の断熱扉１４が設けられており、その断熱扉１４の背面部に貯蔵容器１５が連結されている。冷凍室６の前面部にも、引出し式の断熱扉１６が設けられ、その背面部に上下二段に貯蔵容器１７が連結されている。

断熱箱体２には、全体として詳しく図示はしないが、冷凍サイクルが組込まれている。ここでは、前記冷蔵室３及び野菜室４を冷却するための冷蔵室用の冷却器２０と、前記第２冷凍室５及び冷凍室６（並びに製氷室）を冷却するための冷凍室用の冷却器２１との２つの冷却器（蒸発器）を備える。断熱箱体２の下端部背面側には、機械室２２が設けられ、詳しく図示はしないが、この機械室２２内に、冷凍サイクルを構成する圧縮機２３及び凝縮器（図示せず）等が配設されていると共に、それらを冷却するための冷却ファンや除霜水蒸発皿２４等が配設されている。冷蔵庫本体１の背面下部寄り部分には、全体を制御するマイコン等を実装した制御装置２５が設けられている。

前記冷凍サイクルは、周知のように、前記圧縮機２３と、凝縮器と、減圧手段たる膨張弁と、前記冷却器２０、２１とを、冷媒配管により閉ループ状に接続して構成されている。冷凍サイクルの内部には、所要量の冷媒が封入され、冷媒配管を循環する。前記冷却器２０、２１は、例えば並列に設けられ、図示しない切替弁によって冷媒の流通が切替えられるようになっている。また、後述するように、各冷却器２０、２１の出口部には、アキュームレータ２６（図２、図３参照）が設けられて、冷媒はアキュームレータ２６を通して圧縮機２３に戻される。

断熱箱体２内の背壁部のうち下部側（冷凍室６の後部）には、冷凍室用の冷却器室２７が設けられている。この冷却器室２７内には、下部に位置して前記冷却器２１やアキュームレータ２６（図２、図３参照）等が配設されていると共に、上部に位置して冷凍用送風ファン２８が配設されている。前記冷却器２１には、除霜用のパイプヒータ２９（図２参照）が添設されている。また、冷却器室２７の前面の上部には、冷気吹出口３０が設けられ、下端部には、戻り口３１が設けられている。

これにて、図１に白抜きの矢印で示すように、冷凍用送風ファン２８が駆動されると、冷却器２１により生成された冷気が、前記冷気吹出口３０から第２冷凍室５（及び製氷室）並びに冷凍室６内に供給された後、前記戻り口３１から冷凍室用冷却器室２７内に戻されるといった循環を行うようになっている。

断熱箱体２の背壁部には、上部側（チルド室１２の後部）に位置して、前記冷蔵室用の冷却器２０が配設された冷蔵室用の冷却器室３２が設けられていると共に、その上部に連続して吹出しダクト３３が上方に延びて設けられている。更に、冷却器室３２の下部（野菜室４の後部）に位置して、上端が前記冷却器室３２に連なる送風ダクト３４が設けられ、この送風ダクト３４内ず１に冷蔵用送風ファン３５が設けられている。

これにて、図１に白抜きの矢印で示すように、冷蔵用送風ファン３５が駆動されると、冷却器２０により生成された冷気が、吹出しダクト３３を通って複数個の吹出口３３ａから冷蔵室３に供給され、さらに野菜室４に供給される。そして、野菜室４内の空気が、送風ダクト３４に設けられた吸込口３４ａから送風ダクト３４内に吸込まれ、冷蔵室用の冷却器室３２内に戻されるといった循環を行うようになっている。

ここで、前記冷凍室用の冷却器２１及びその周辺の構成について、図２から図４も参照して以下述べる。図２に示すように、冷却器２１は、図で左右の両端板３６、３６間において、例えばアルミニウム製の長尺なアルミパイプ３７を、左右方向に延びるように蛇行状に配置すると共に、前記アルミパイプ３７に例えばアルミニウム製の多数枚の冷却フィン３８を添着させて構成されている。

この冷却器２１は、全体的に見て、図で左右方向に横長な直方体形状に構成されており、図で右上部分に入口側の連結管３９、図で左下部分に出口側の連結管４０が配されている。尚、前記アルミパイプ３７は、例えば、厚み寸法が０．５２ｍｍのものが使用されている。また、上記したように、この冷却器２１には、除霜用の長尺なパイプヒータ２９が、冷却器２１の外面を蛇行状に這わせるようにして添設されている。図示はしないが、冷却器２１の下方には、除霜水を受ける水受皿が設けられ、この水受皿内の除霜水は、前記蒸発皿２４に流れるようになっている。

そして、図２に示すように、冷却器２１の左側部には、冷却器２１を通過した冷媒の気液分離を行い、内部に液体冷媒を溜めて気体冷媒のみを圧縮機２３に戻すための、周知構成のアキュームレータ２６が設けられている。図３にも示すように、このアキュームレータ２６は、例えばアルミニウムからなり、下端部に入口部２６ａを有すると共に、上端部に出口部２６ｂを有し、内部に入口部２６ａから上方に延びるインナーパイプ(図示せず)を有するほぼ円筒状に構成されている。また、アキュームレータ２６の上端部の出口部２６ｂには、出口側接続管４１の基端部（下端部）が溶接（ロウ付け）により接続されている。

この出口側接続管４１は、アルミパイプからなり、アキュームレータ２６の出口部２６ｂから上方に延びた後、Ｒ状に湾曲して図で右方に延びるように構成されている。ちなみに、本実施形態では、出口側接続管４１は、外形寸法が６．３５ｍｍ、厚み寸法が０．６ｍｍとされている。また、出口側接続管４１の湾曲部分の曲率半径は、Ｒ３０以上とされている。尚、アキュームレータ２６の下端の入口部２６ａには、前記連結管４０の先端部が溶接(ロウ付け)により接続されている。

さて、図２、図３に示すように、前記出口側接続管４１の先端側は、前記圧縮機２３の冷媒入口につながる配管としての、サクションパイプ４２に接続される。このサクションパイプ４２は、銅パイプからなり、本実施形態では、外形寸法が６．３５ｍｍ、厚み寸法が０．６ｍｍとされている。従って、アルミパイプからなる出口側接続管４１と、銅パイプからなるサクションパイプ４２との接続部分が、冷凍サイクルの配管の一部に存在する異種金属接続部分となる。

このとき、図４及び図５にも示すように、出口側接続管４１とサクションパイプ４２との異種金属接続部分は、共晶溶接による接合部４３とされている。図４は、共晶溶接の様子を示しており、共晶溶接は、アルミパイプからなる出口側接続管４１と銅パイプからなるサクションパイプ４２の先端同士を一定長さ嵌合させ、誘導加熱により接合部を発熱させ、比較的低温で溶接（ロウ付け）する方法である。より具体的には、サクションパイプ４２の先端部４２ａが先細り状のテーパ形状とされ、その先端部４２ａを出口側接続管４１の接続端部に差込んだ状態、つまりアルミパイプを外側とした状態で接合がなされる。嵌合部分の差込み長さ寸法ａは、例えば９〜１０ｍｍ程度とされている。

尚、詳しく図示はしないが、サクションパイプ４２は、断熱箱体２の背面側の壁を貫通するように機械室２２まで延び、その基端部が、圧縮機２３に接続されている。本実施形態では、サクションパイプ４２のうち、庫内側（冷却器室２７内）に出ている部分の出代長さ寸法よりも、出口側接続管４１の長さ寸法の方が短く構成されている。言い換えると、サクションパイプ４２の出代長さ寸法が、出口側接続管４１の長さ寸法よりも大きく構成されている。

本実施形態では、図５に示すように、出口側接続管４１とサクションパイプ４２との共晶溶接による接合部４３部分に対し、接合部４３の両側の一定の長さ（数ｃｍ〜１０ｃｍ程度）の範囲で、防蝕用（防水用）の塗料４４が塗布される。さらに、接合部４３を含むその両側部分の所定長さ範囲に渡って、ＰＶＣ等の合成樹脂製の熱収縮チューブ４５が被覆され、やはり防水が図られるようになっている。熱収縮チューブ４５は、予め径大な状態で接合部４３の両側部分に渡って被せられ、その後加熱されることにより出口側接続管４１及びサクションパイプ４２の外周に密着する。この熱収縮チューブ４５は、出口側接続管４１のＲ部の終端部から、接合部４３を経てサクションパイプ４２の先端部の一定長さ分部分にまで延びて設けられている。尚、図２、図３では、便宜上、熱収縮チューブ４５（及び塗料４４）の図示を省略している。

次に、本実施形態の冷蔵庫１の作用・効果について述べる。上記構成の冷蔵庫１においては、冷凍サイクルの配管の一部に設けられる、アルミパイプからなる出口側接続管４１と、銅パイプからなるサクションパイプ４２との異種金属の接続部分が共晶溶接による接合部４３とされる。ここで、従来のフラッシュバット溶接を用いて、銅パイプとアルミパイプとを突合せ接合する場合、両パイプの肉厚寸法が１．２ｍｍ以上ないと、良好な作業性や必要な強度を確保できなくなる事情があった。これに対し、本発明者らは、共晶溶接を用いることにより、アルミパイプと銅パイプとの接続部分の肉厚が比較的薄いものでも、接合強度や耐腐食性を確保しながら接合が可能であることを確認したのである。

従って、本実施形態によれば、冷凍サイクルを構成する配管に異種金属接続部分を有するものにあって、接合部４３部分の強度を確保しながら、パイプの厚みの薄肉化を図ることができるという優れた効果を奏する。ひいては、冷凍サイクルの軽量化、コストダウンを図ることができる。ちなみに、本実施形態では、例えば直径寸法が６．３５ｍｍのアルミパイプ製の出口側接続管４１及び銅パイプ製のサクションパイプ４２に関して、従来では、厚み寸法が、１．２〜１．２５ｍｍであったのに対し、厚み寸法を０．５〜０．９ｍｍの範囲、好ましくは０．６ｍｍ程度とすることができた。

また、本実施形態では、出口側接続管４１とサクションパイプ４２との接合部４３部分に対し、接合部４３の両側の一定の長さの範囲で、防蝕用の塗料４４を塗布すると共に、合成樹脂製の熱収縮チューブ４５を被覆するようにした。これにより、接合部４３に対する水分の接触を防止することができ、接合部４３における腐食(ガルバニック腐食)、ひいては穴あきの防止効果をより一層高めることができる。また、熱収縮チューブ４５の被覆により、接合部４３を含む出口側接続管４１及びサクションパイプ４２の所定長さ範囲における機械的強度も向上し、サクションパイプ４２の基端側の接続作業時における強度向上、作業性の向上を図ることができる。

特に本実施形態では、共晶溶接による接合部４３は、銅パイプ製のサクションパイプ４２の先端を先細り状のテーパ形状とし、その先端部をアルミパイプ製の出口側接続管４１の先端部に差込んだ状態として接合するようにした。これにより、共晶溶接を行う際の接合部４３の嵌合状態を容易に得ることができ、共晶溶接を良好に行うことができる。また、嵌合部分においてアルミパイプ（出口側接続管４１）を外側としたことにより、逆の場合つまり銅パイプ（サクションパイプ４２）側を外側にする場合に比べて、ガルバニック腐食の抑制の点で有利となる。尚、嵌合部分の差込み長さ寸法ａを、９〜１０ｍｍ程度としたことにより、共晶溶接を適切に行うことができた。

本実施形態では、冷却器２１を構成するアルミパイプ３７を、例えば厚み寸法が、０．５〜０．６ｍｍ程度（０．５２ｍｍ）まで薄肉化したものを採用したので、冷却器２１自体の軽量化やコストダウンが図られている。そして、出口側接続管４１とサクションパイプ４２との接合部４３におけるパイプの厚み寸法を０．６ｍｍとし、冷却器２１のアルミパイプ３７の厚み寸法と同等又はそれ以上まで薄肉化することができた。但し、接合強度を確保するためには、冷却器２１のアルミパイプ３７の厚み寸法よりも、０．０５〜０．１ｍｍ程度厚くすることが望ましい。

さらに本実施形態では、異種金属接続部分として、アキュームレータ２６の出口側接続管４１と、圧縮機２３につながるサクションパイプ４２とを、共晶溶接により接続するにあたり、出口側接続管４１の長さを、サクションパイプ４２の庫内側（冷却器室２７内）の出代長さ寸法よりも短く構成した。ここで、出口側接続管４１を構成するアルミパイプは機械的強度が比較的弱いため、長く延びる部分を設けると、その部分において折曲りや潰れ、ひいては損傷が起こりやすい事情がある。

ところが、出口側接続管４１を、サクションパイプ４２の庫内側の出代長さ寸法よりも短く構成したことにより、出口側接続管４１をサクションパイプ４２の出代長さ寸法よりも長くした場合に比べて、出口側接続管４１における折曲りや潰れの発生を抑制することができる。これと共に、出口側接続管４１には、Ｒ状に湾曲した部分が設けられるが、その湾曲部の曲率半径を、Ｒ３０以上としたので、この部分でのつぶれの防止効果を得ることができる。

尚、上記した実施形態においては、異種金属接続部分として、アキュームレータ２６の出口側接続管４１と、サクションパイプ４２との接合を例に挙げたが、冷凍サイクルを構成する配管のうち、アルミパイプと銅パイプとを接続する接合部であれば、他の部分においても適用することができる。その他、パイプの厚み寸法等の具体的数値についても、一例を挙げたものに過ぎず、冷却器２１の構成、冷蔵庫の全体構成などについても様々な変更が可能である。

上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は冷蔵庫、２は断熱箱体、２１は冷却器、２２は機械室、２３は圧縮機、２６はアキュームレータ、２７は冷却器室、３６は端板、３７はアルミパイプ、３８は冷却フィン、４１は出口側接続管、４２はサクションパイプ、４３は接合部、４４は塗料、４５は熱収縮チューブを示す。

Claims (4)

1. 断熱箱体に冷凍サイクルを組み込んでなる冷蔵庫であって、
   前記冷凍サイクルの配管の一部には、アルミパイプと銅パイプとの異種金属接続部分が存在し、
   前記異種金属接続部分は、共晶溶接による接合部とされている冷蔵庫。
2. 前記共晶溶接による接合部は、前記銅パイプの先端が先細り状のテーパ形状とされ、その先端部が前記アルミパイプの接続端部に差込まれた状態で接合されている請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記冷凍サイクルには、アルミパイプを蛇行状に配置して構成された冷却器が含まれていると共に、
   前記共晶溶接による接合部のパイプの厚み寸法は、前記冷却器を構成するアルミパイプの厚み寸法と同等以上とされている請求項１又は２記載の冷蔵庫。
4. 前記異種金属接続部分のアルミパイプは、アキュームレータの出口側接続管であり、
   前記銅パイプは、圧縮機につながるサクションパイプであり、
   前記出口側接続管は、前記サクションパイプの庫内側の出代長さ寸法よりも短く構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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