JP2006170490A

JP2006170490A - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP2006170490A
Application number: JP2004361176A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Nishimura; 智之西村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止すると共に、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることのできる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】キャピラリーチューブ１０のサクションパイプ６との熱交換後蒸発器に配管されるまでの長さ（非熱交長）が６００ｍｍ以上を確保した可燃性冷媒を使用しているもので、キャピラリーチューブの非熱交長１１部とサクションパイプの非熱交長部６ａとが、蒸発器配管されるまで非並行に配管され、点接触部１２ａ以外発生しないものであり、キャピラリーチューブ１０内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止すると共に、熱交換ばらつきをなくし冷却性能を安定させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はキャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止すると共に、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることのできる冷蔵庫に関するものである。

一般的に冷蔵庫は、キャピラリーチューブとサクションパイプとの熱交換後、蒸発器に配管されるまでの長さ（非熱交長）を十分に確保しておらず、また非熱交長部の配管余剰部はサクションパイプと並行になるよう形状を形成固定しており、キャピラリーチューブの中を熱交換によって状態を変えながら通過してくる循環冷媒が、近接する蒸発器によって冷却されたサクションパイプによって冷却され再凝縮してスラグ流を形成しキャピラリーチューブ出口部で破裂異音を伴って蒸発する共に、キャピラリーチューブとサクションパイプの接触ばらつきによってシステム温度が変化して冷却性能も安定しないという欠点を有していた（例えば、特許文献１参照。）。

図６（ａ）は特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の冷却システム回路図、（ｂ）は同冷蔵庫の蒸発器前後のシステム配管斜視図を示すものである。図６に示すように、圧縮機１によって圧縮された冷媒が凝縮器２、ドライヤー３を凝縮させて通過、キャピラリーチューブ４で減圧してジョイントキャピラリー（接続管）８を介して蒸発器５で蒸発し、サクションパイプ６で圧縮機１に帰るという冷却システムにおいて、キャピラリーチューブ４とサクションパイプ６とは熱交換代７（熱交長）を設けてある。

また、構造設計上やむをえず非熱交余剰キャピラリーチューブ９が発生した場合は、曲げ冶具の共用化など作業性優先でサクションパイプ６の曲げと同時に曲げられるため、サクションパイプ６と近接して配管設置されている。
特開平１１−２４７４号公報

しかしながら、冷蔵庫において上記のような構成では、キャピラリーチューブとサクションパイプとの熱交長部が終わってから蒸発器に入るまでの長さである非熱交長が短いため、キャピラリーチューブを流れて循環する冷媒の状態が不安定になりスラグ流が発生してキャピラリーチューブ出口部で冷媒破裂異音が生じてしまう。また、非熱交余剰キャピラリーチューブがサクションパイプと近接して配管されていると、組立ばらつきによって接触・非接触が発生して熱交換量にもばらつきが生じ、冷却性能にもばらつきが発生するという課題を有していた。

本発明は上記課題を解決するもので、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止すると共に、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることのできる冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、圧縮機と、凝縮器と、ドライヤーと、キャピラリーチューブと、蒸発器と、サクションパイプとで構成された冷却システムにおいて、可燃性冷媒を用いるとともに、前記キャピラリーチューブの前記サクションパイプとの熱交換後、蒸発器に配管されるまでの長さ（非熱交長）を６００ｍｍ以上確保したものである。

これによって、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を蒸発器に入るまでに安定させることができ、キャピラリーチューブ内の冷媒スラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止することができる。

本発明の冷蔵庫は、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止し、静音化を図った冷蔵庫を提供することができる。また、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることができる。

請求項１に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、ドライヤーと、キャピラリーチューブと、蒸発器と、サクションパイプとで構成された冷却システムにおいて、可燃性冷媒を用いるとともに、前記キャピラリーチューブの前記サクションパイプとの熱交換後、蒸発器に配管されるまでの長さ（非熱交長）を６００ｍｍ以上確保したものであり、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を蒸発器に入るまでに安定させることができ、キャピラリーチューブ内の冷媒スラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、サクションパイプとの熱交換終端からキャピラリーチューブが蒸発器に配管されるまで、前記キャピラリーチューブは前記サクションパイプと離間して配置するものであり、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止することができる。また、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、蒸発器内のシステム圧力が０．０２３ＭＰａ以上を維持するものであり、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止することができる。また、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、キャピラリーチューブの減圧量を０．７５ＭＰａ以下に設定したものであり、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止することができる。また、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、除霜後のシステム圧力高低差が最大０．５ＭＰａ以上に設定したものであり、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止することができる。また、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の蒸発器前後のシステム配管斜視図、図２（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の非熱交長部冷媒挙動図、図３〜図５は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の検証試験結果グラフである。

図１において、冷媒１３は圧縮機および凝縮器で圧縮・液化した後、キャピラリーチューブ１０で減圧されて、ジョイントキャピラリー（接続管）８を介して蒸発器５で蒸発して、その後、圧縮機に戻るためのサクションパイプ６を流れていくという冷却システムにおいて、キャピラリーチューブ１０とサクションパイプ６とは、はんだ付けされて熱交換する熱交換代７（熱交長）を設けた上で、設置スペースの制約を受けて折り曲げて配管してある。熱交換後、蒸発器５に配管されるまでのキャピラリーチューブ長さ１１（非熱交長）は６００ｍｍ以上確保するとともに、サクションパイプの非熱交長部６ａと接触しないように離間して配置している。このとき、折り曲げて配管したキャピラリーチューブ１０は一部をループ形状１２に形成し、組立ばらつきでサクションパイプに近接したとしても点接触に抑えるような構成としている。

図２（ａ）は非熱交長が短いＬ１時の熱交換代（熱交長）部とそれ以降の冷媒循環挙動と（ｂ）は非熱交長が長いＬ２時の熱交換代（熱交長）部とそれ以降の冷媒循環挙動とを表示している。

図３〜図５は検証確認した試験結果で、図３は圧縮機起動時の非熱交長と異音発生頻度との関係のグラフであり、図４は圧縮機起動時の蒸発器内システム最低圧力とキャピラリーチューブの減圧量との関係のグラフであり、図５は除霜後のシステム圧力差と冷媒封入量との関係のグラフである。

以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用を説明する。

まず、図２を用いてキャピラリーチューブ出口部での冷媒破裂異音の発生メカニズムについて説明する。

キャピラリーチューブ４の中を冷媒１３が通過してくる間に、サクションパイプ６と一定長さ接触させて熱交換させる熱交換代７（熱交長）を設けているが、蒸発器に配管されるまでの長さＬ１（非熱交長）が６００ｍｍを下回ると、蒸発器までの距離が近いため流れてくる極低温冷媒１３ｆによってサクションパイプ非熱交長部６ａは冷却され、熱交換代終端部７ａではキャピラリーチューブ４を流れる冷媒１３ａを過冷却することとなる。過冷却された冷媒１３ｃは再凝縮をして気液交互流のスラグ流１３ｄを形成、短い非熱交長Ｌ１の間では状態の安定することなくスラグ流のままキャピラリーチューブ出口４ａから噴射し、気液冷媒通過の急激な圧力変動により破裂異音が発生することとなる。

そこで長い非熱交長Ｌ２を６００ｍｍ以上確保すると、蒸発器までの距離が長くなるため流れてくる冷媒１３ｇの温度は上昇しておりサクションパイプ６は冷却されているが、熱交換代終端部７ｂではキャピラリーチューブ１０を流れる冷媒１３ａを過冷却することなく熱交換が終了するため、冷媒１３ｂは徐々に気体（ガス）化していき、長い非熱交長Ｌ２の間で冷媒１３ｅの状態は安定し気体冷媒としてキャピラリーチューブ出口１０ａから噴射し、安定冷媒通過で圧力変動も少なく破裂異音は発生しない。

検証試験結果（図３）から判るように、破裂異音の発生有無の境界はキャピラリーチューブの非熱交長が６００ｍｍの時であり、６００ｍｍ以下の場合は２次曲線的に破裂異音が増加するという結果が得られている。

また、検証試験結果（図４）から判るように、圧縮機が起動すると蒸発器内のシステム圧力は瞬時に低下し、キャピラリーチューブから冷媒が供給され始める圧縮機の起動後１から２分後に最低圧力となる、その後冷媒循環が安定するにつれて蒸発器内の圧力も安定してくるのが一般的蒸発器内システム圧力挙動であるが、破裂異音の発生有無の境界は圧縮機の起動後の最低圧力が０．０２３ＭＰａの時であり、０．０２３ＭＰａ以下になると蒸発器内のシステム圧力が極低圧となり過ぎて、キャピラリーチューブの出口から冷媒を吸い出すようになり破裂異音が発生し出すことが確認されている。このとき、キャピラリーチューブの減圧量は０．７５ＭＰａの時であり、減圧量０．７５以上の場合は冷媒循環量が減少しすぎてキャピラリーチューブから冷媒が供給され始めるまでに時間がかかり、蒸発器内のシステム圧力が極低圧となる落込みが大きくなってキャピラリーチューブの出口から冷媒を吸い出すようになり破裂異音が発生し出すことが確認されている。なお、ここで言う減圧量とは、キャピラリーチューブの抵抗値を示す指標で、減圧量０．７５ＭＰａは流量で表すと０．６ＭＰａの圧力をかけたとき、３．５Ｌ／分の流量を得るものに相当する。

また、検証試験結果（図５）から判るように、蒸発器内のシステム（低圧側）圧力と圧縮機吐出部のシステム（高圧側）圧力の差は安定運転での圧縮機起動時よりも除霜後の圧縮機起動時の方が大きくなるが、破裂異音の発生有無の境界はシステム圧力差が０．５ＭＰａの時であり、０．５ＭＰａ以上になると蒸発器内のシステム圧力が極低圧になることもなく、キャピラリーチューブの出口から冷媒を吸い出すような破裂異音も発生しない。そして、０．５ＭＰａ以下になると冷媒の循環量が不足傾向となる夏場や多量の食品保存時などの高負荷時には封入冷媒量不足による冷却不良になることが確認されている。

キャピラリーチューブ１０を流れる冷媒は、熱交換代７（熱交長）でサクションパイプ６と熱交換した後、ジョイントキャピラリー（接続管）８を介して蒸発器５で蒸発するが、キャピラリーチューブ非熱交長１１を６００ｍｍ以上確保してあり、またキャピラリーチューブ１０を蒸発器内のシステム圧力が如何なる場合も０．０２３ＭＰａ以上になるよう、また減圧量が０．７５ＭＰａ以下になるよう、また除霜後のシステム圧力高低差が０．５ＭＰａ以上になるよう設計してあるため、キャピラリーチューブ非熱交長１１部内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制して冷媒破裂異音の発生を防止することができる。

また、サクションパイプ６との熱交換終端からキャピラリーチューブ１２が蒸発器５に配管されるまで、キャピラリーチューブ１０はサクションパイプ６と離間して配置しているので、サクションパイプ非熱交長部６ａと組立ばらつきで接触したとしても点接触部１２ａ以外発生しないため、キャピラリーチューブ非熱交長１１部内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制して冷媒破裂異音の発生を防止すると共に、熱交換ばらつきをなくし冷却性能を安定させることができる。

なお、キャピラリーチューブ非熱交長１１は長いほど冷媒破裂異音の発生を防止できるが、コスト面、あるいは収納スペース面からは短く設定すべきであり、上記要素を加味した上で６００ｍｍ程度が最適である。

また、冷媒破裂異音の発生防止にはキャピラリーチューブ１０の内径より大きいジョイントキャピラリー（接続管）８により低減される要素もあり、キャピラリーチューブ非熱交長１１の６００ｍｍの設定はジョイントキャピラリー（接続管）８に接続するまでの長さに設定してもよい。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、キャピラリーチューブ内の冷媒循環状態を安定させてスラグ流形成を抑制し、冷媒破裂異音の発生を防止すると共に、熱交換ばらつきをなくすことで冷却性能を安定させることができるので、冷蔵機器全般としても適用できる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の蒸発器前後のシステム配管斜視図（ａ）同実施の形態の冷蔵庫の非熱交長が短い時の非熱交長部冷媒挙動図（ｂ）同実施の形態の冷蔵庫の非熱交長が長い時の非熱交長部冷媒挙動図同実施の形態の冷蔵庫の圧縮機起動時の非熱交長と異音発生頻度との関係のグラフ同実施の形態の冷蔵庫の圧縮機起動時の蒸発器内システム最低圧力とキャピラリーチューブの減圧量との関係のグラフ同実施の形態の冷蔵庫の除霜後のシステム圧力差と冷媒封入量との関係のグラフ（ａ）従来の冷蔵庫の冷却システム回路図（ｂ）従来の冷蔵庫の蒸発器前後のシステム配管斜視図

符号の説明

４，１０キャピラリーチューブ
５蒸発器
６サクションパイプ
６ａサクションパイプ非熱交長部
７熱交換代（熱交長）
８ジョイントキャピラリー（接続管）
１１キャピラリーチューブ非熱交長
１２非熱交余剰キャピラリー
１２ａ点接触部

Claims

圧縮機と、凝縮器と、ドライヤーと、キャピラリーチューブと、蒸発器と、サクションパイプとで構成された冷却システムにおいて、可燃性冷媒を用いるとともに、前記キャピラリーチューブの前記サクションパイプとの熱交換後、蒸発器に配管されるまでの長さ（非熱交長）を６００ｍｍ以上確保したことを特徴とする冷蔵庫。
サクションパイプとの熱交換終端からキャピラリーチューブが蒸発器に配管されるまで、前記キャピラリーチューブは前記サクションパイプと離間して配置することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
蒸発器内のシステム圧力が０．０２３ＭＰａ以上を維持することを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
キャピラリーチューブの減圧量を０．７５ＭＰａ以下に設定した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。
除霜後のシステム圧力高低差が最大０．５ＭＰａ以上に設定したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。