(57)【要約】【要  約】【課  題】    冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が高くても、高圧側の冷媒配管の接続部における亀裂の発生を極力防止する。【解決手段】  冷蔵庫（１）は、コンプレッサ（１１）から、放熱器（１３）、膨張部（２１，３１，４１，４２）、蒸発器（６，７）が順次冷媒配管（５１，５１ａ〜５１ｄ）で接続されて再びコンプレッサに戻る冷凍サイクルを具備し、この冷凍サイクルの蒸発器により庫内（３）を冷却する。そして、冷凍サイクルの高圧側（すなわち、コンプレッサから膨張部まで）の冷媒配管の接続部は、一方の冷媒配管の端部を縮径し、この縮径した端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサから、放熱器、膨張部、蒸発器が順次冷媒配管で接続されて再びコンプレッサに戻る冷凍サイクルを具備し、この冷凍サイクルの蒸発器により庫内を冷却する冷蔵庫において、
前記冷凍サイクルの高圧側の冷媒配管の接続部は、一方の冷媒配管の端部を縮径し、この縮径した端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続されていることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記接続部で接続される両冷媒配管は略同一径であり、一方の冷媒配管の端部をその外径が他方の冷媒配管の内径より少し小さくなるように縮径し、この縮径した端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記接続部で接続される両冷媒配管は略同一径であり、一方の冷媒配管の端部をその外径が他方の冷媒配管の内径より大きくかつ他方の冷媒配管の外径よりも小さくなるように縮径するとともに、他方の冷媒配管の端部を拡径して、前記一方の冷媒配管の端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続されていることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記冷凍サイクルの低圧側の冷媒配管の接続部は、一方の冷媒配管の端部を拡径し、この拡径した端部に他方の冷媒配管の端部を挿入して接続されていることを特徴とする請求項１，２または３記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記冷凍サイクルの冷媒は、コンプレッサで圧縮されて高温・高圧のガス状冷媒となり、外気温が高い際に、前記放熱器で超臨界域で状態変化しながら空冷される冷媒であることを特徴とする請求項１，２，３または４記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記冷凍サイクルの冷媒がＣＯ２冷媒であることを特徴とする請求項５記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサから、放熱器、膨張部、蒸発器が順次冷媒配管で接続されて再びコンプレッサに戻る冷凍サイクルを具備し、この冷凍サイクルの蒸発器により庫内を冷却する冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷蔵庫（たとえば、特許文献１など参照）は、図５に図示するような冷凍サイクルを備えている。図５は従来の冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒回路図である。
コンプレッサ０１からの冷媒は凝縮器０２、三方切換弁０３に流れ、この三方切換弁０３で、冷媒の流れは冷蔵用蒸発器０６側または冷凍用蒸発器０７側に切り換えられる。そして、冷蔵用蒸発器０６側に流れた冷媒は、冷蔵用キャピラリーチューブ０１１を介して冷蔵用蒸発器０６に流れ、この冷蔵用蒸発器０６で冷蔵室などを冷却し、逆止弁０１２を介してコンプレッサ０１に戻っている。また、冷凍用蒸発器０７側に流れた冷媒は、冷凍用キャピラリーチューブ０１６を介して冷凍用蒸発器０７に流れ、この冷凍用蒸発器０７で冷凍室などを冷却し、逆止弁０１７を介してコンプレッサ０１に戻っている。これらの部品（０１，０２，０３，０６，０７，０１１，０１２，０１６，０１７) は、冷媒配管０２１で接続されている。
【０００３】
そして、冷媒配管０２１の接続部は、図４（ｃ）に図示する構造となっている。この図４において、矢印は冷媒の流れる方向を示している。図４（ｃ）において、上流側の冷媒配管０２１ａと下流側の冷媒配管０２１ｂとは略同一径であり、接続する際に、下流側の冷媒配管０２１ｂの端部を、その内径が上流側の冷媒配管０２１ａの外径よりも少し大きくなる（すなわち、上流側の冷媒配管０２１ａの端部が挿入可能な大きさになる）ように拡径し、この拡径された端部に、上流側の冷媒配管０２１ａの端部を挿入し、溶接０２２で接続している。
この様に配管の一方を拡径して接続するのは、縮径して接続すると流れ抵抗が増加し、冷凍サイクルの効率が大きく低下するからである。
そして、この様に構成されている従来の冷凍サイクルでは、冷媒として、Ｒ−１３４ａ、炭化水素系冷媒が用いられている。
【０００４】
ところで、地球温暖化防止のために、温暖化係数（ＧＷＰ）の高い冷媒から、温暖化係数の低い自然冷媒の使用が検討されている。この自然冷媒としては、二酸化炭素（ＣＯ２）がある。ＣＯ２冷媒は、温度約３１℃、圧力約７ＭＰａで臨界点に達する。したがって、外気温（この明細書では、「外気温」は、冷蔵庫の外側の空間の温度、すなわち、冷蔵庫の設置されている場所の室温を意味する）が約３１℃以上になると、放熱器（従来の凝縮器に相当する）において、ガス状冷媒が、超臨界域で状態変化しながら空冷されることになる。そのため、臨界点の温度の高いフロン系冷媒を使用した場合に比して、ＣＯ２冷媒を使用した場合には、冷凍サイクルの高圧側（すなわち、コンプレッサ０１の吐出口から膨張部であるキャピラリーチューブ０１１，０１６の入口まで）の圧力が高くなる。この様に、冷凍サイクルの高圧側の圧力を高くすると、高圧側の冷媒配管０２１の接続部の拡径した部分（すなわち、図４（ｃ）における下流側の冷媒配管０２１ｂのｘの部分）に亀裂が発生することがある。
【特許文献１】特開２００２−２８６３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力を高くすると、高圧側の冷媒配管の接続部の拡径した部分に亀裂が発生することがある点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷蔵庫（１）は、コンプレッサ（１１）から、放熱器（１３）、膨張部（２１，３１，４１，４２）、蒸発器（６，７）が順次冷媒配管（５１，５１ａ〜５１ｄ）で接続されて再びコンプレッサに戻る冷凍サイクルを具備し、この冷凍サイクルの蒸発器により庫内（３）を冷却する。そして、冷凍サイクルの高圧側（すなわち、コンプレッサから膨張部まで）の冷媒配管の接続部は、一方の冷媒配管の端部を縮径し、この縮径した端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続されていることを特徴としている。
【０００７】
また、接続部で接続される両冷媒配管は略同一径であり、一方の冷媒配管の端部をその外径が他方の冷媒配管の内径より少し小さくなるように縮径し、この縮径した端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続されていることがある。
【０００８】
さらに、接続部で接続される両冷媒配管は略同一径であり、一方の冷媒配管の端部をその外径が他方の冷媒配管の内径より大きくかつ他方の冷媒配管の外径よりも小さくなるように縮径するとともに、他方の冷媒配管の端部を拡径して、前記一方の冷媒配管の端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続されていることがある。
【０００９】
そして、冷凍サイクルの低圧側（すなわち、膨張部からコンプレッサまで）の冷媒配管の接続部は、一方の冷媒配管の端部を拡径し、この拡径した端部に他方の冷媒配管の端部を挿入して接続されていることがある。
【００１０】
また、冷凍サイクルの冷媒は、コンプレッサで圧縮されて高温・高圧のガス状冷媒となり、外気温が高い際に、前記放熱器で超臨界域で状態変化しながら空冷される冷媒であることがある。
さらに、冷凍サイクルの冷媒がＣＯ２冷媒であることがある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷凍サイクルの高圧側の冷媒配管の接続部は、一方の冷媒配管の端部を縮径し、この縮径した端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続されている。したがって、冷媒配管の接続部において、冷媒配管の端部が拡径されていないか、または、大きく拡径されることがない。その結果、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が高い場合にも、拡径部における亀裂を防止することができる。しかも、高圧側の冷媒圧力が高いので、冷媒配管を縮径しても、流れ抵抗の増加による冷凍サイクルの効率の低下は小さく実用上問題はない。
【００１２】
また、冷凍サイクルの低圧側の冷媒配管の接続部は、一方の冷媒配管の端部を拡径し、この拡径した端部に他方の冷媒配管の端部を挿入して接続されており、冷凍サイクルの全ての冷媒配管の接続部を縮径させる場合に比して、低圧側の冷媒配管の接続作業効率が向上する。
【００１３】
さらに、特に、外気温が高い際に、ＣＯ２冷媒などのガス状冷媒が超臨界域で状態変化しながら放熱器で空冷される冷媒圧力の高い冷蔵庫において、接続される冷媒配管の端部が縮径されているため、冷媒配管の接続部が、冷凍サイクルの高圧側の高い冷媒圧力に対抗できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が高くても、高圧側の冷媒配管の接続部における亀裂の発生を極力防止するという目的を、冷凍サイクルの高圧側の冷媒配管の接続部において、一方の冷媒配管の端部を縮径し、この縮径した端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続することで実現した。
【実施例】
【００１５】
次に、本発明における冷蔵庫の一実施例について、図１ないし図４を用いて説明する。図１は本発明における冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒回路図である。図２は図１の冷凍サイクルの P-h線図である。図３は冷蔵庫の概略の正面図である。図４は冷媒配管の接続部の断面図で、（ａ）が実施例の図、（ｂ）が変形例の図、（ｃ）が従来例の図である。
【００１６】
図３において、家庭用の冷蔵庫１は、その本体である外郭が断熱箱体２で構成されている。この断熱箱体２の内部空間（すなわち庫内）は、設定温度の異なる複数の貯蔵室３（この実施例では５室）に仕切られており、各貯蔵室３は冷蔵室３ａ、アイス室３ｂ、冷凍や冷蔵を選べるセレクト室３ｃ、冷凍室３ｄや野菜室３ｅなどになっている。また、断熱箱体２の前面開口は、断熱扉で開閉可能に閉じられている。そして、冷蔵室３ａは冷蔵室用蒸発器である第１蒸発器６で、また、アイス室３ｂ、セレクト室３ｃおよび冷凍室３ｄは冷凍室用蒸発器である第２蒸発器７で冷却される。野菜室３ｅは、冷凍室３ｄとの間の隔壁などを介して、冷凍室３ｄの冷気で間接的に冷却される。
【００１７】
そして、蒸発器６，７などは、図１に図示する冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルは冷媒として自然冷媒であるＣＯ２冷媒を使用している。コンプレッサ１１は二段圧縮式で、第１圧縮部１１ａおよび第２圧縮部１１ｂを具備し、第１圧縮部１１ａの吐出側は中間圧熱交換器１２を介して第２圧縮部１１ｂの吸込側に接続されている。このコンプレッサ１１は、第１圧縮部１１ａの吸込側から吸い込んだ気体状の冷媒を圧縮し、この冷媒を中間圧熱交換器１２で空冷し、さらに第２圧縮部１１ｂで圧縮する。そして、この圧縮した冷媒を、第２圧縮部１１ｂの吐出側から放熱器１３に吐出する。冷媒は放熱器１３で空冷され、デハイドレータ１４を介して三方切換弁１６に流れる。
【００１８】
この三方切換弁１６で、放熱器１３からの冷媒は第１蒸発器６への第１流路１７または第２蒸発器７への第２流路１８に切り換えられて流れる。三方切換弁１６は、放熱器１３からの流入流路１９を第１流路１７に接続する第１切換位置、放熱器１３からの流入流路１９を第２流路１８に接続する第２切換位置、および放熱器１３からの流入流路１９の流れを閉じる遮断位置の３位置をとることができる。
【００１９】
三方切換弁１６から第１流路１７に流れた冷媒は、第１蒸発器用膨張部である第１キャピラリーチューブ２１を流れて膨張して温度が低下し、第１蒸発器６に流入し、この第１蒸発器６で第１蒸発器６の周囲の空気と熱交換して第１の貯蔵室３（特に、冷蔵室３ａ）を冷却する。そして、第１蒸発器６から出た冷媒は、第１熱交換部２２で第１キャピラリーチューブ２１を流れる冷媒と熱交換を行い、冷却効率を向上させている。次いで、逆止弁２３を介してコンプレッサ１１の吸込口（すなわち、第１圧縮部１１ａの吸込側）に戻っている。
【００２０】
一方、三方切換弁１６から第２流路１８に流れた冷媒は、第２蒸発器用第１膨張部である第２キャピラリーチューブ３１を流れて膨張して温度が低下し、中間圧用気液分離器３２に流入する。この気液分離器３２で気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分けられる。
【００２１】
そして、気液分離器３２の気体状の冷媒は、気液分離器３２から流れ出て中間圧冷媒流路３６を通って、コンプレッサ１１の中間圧部１１ｃ（すなわち、第２圧縮部１１ｂの吸込側）に流れる。この気液分離器３２とコンプレッサ１１の中間圧部１１ｃを接続する中間圧冷媒流路３６には、逆流を防止する逆止弁３８が設けられている。
【００２２】
また、気液分離器３２の液体状の冷媒は、気液分離器３２から流れ出て第２蒸発器用第２膨張部である第３キャピラリーチューブ４１および電動膨張弁４２で膨張して温度が低下し、第２蒸発器７に流入する。この第２蒸発器７で、第２蒸発器７の周囲の空気と熱交換して第２の貯蔵室３（特に、アイス室３ｂ、セレクト室３ｃおよび冷凍室３ｄ）を冷却する。そして、第２蒸発器７から出た冷媒は、逆止弁４３を介して、再びコンプレッサ１１の吸込口に戻る。また、第２蒸発器７からコンプレッサ１１に流れる冷媒は、第２キャピラリーチューブ３１を流れる冷媒と第２熱交換部４４で熱交換を行い、冷却効率を向上させている。
【００２３】
そして、冷凍サイクルを構成するこれらの部品（６，７，１１，１２，１３，１４，１６，２１，２３，３１，３２，３８，４１，４２，４３）は、冷媒配管５１で接続されている。
【００２４】
この様に構成されている冷蔵庫１は、三方切換弁１６を切り換えることにより、第１蒸発器６または第２蒸発器７で貯蔵室３を冷却することができる。そして、外気温（冷蔵庫１の設置されている場所の温度）が臨界点（温度約３１℃）よりも高く、かつ、三方切換弁１６が第２流路１８（すなわち、第２蒸発器７）側に切り換わっている場合について、図２の P-h線図に基づいて、説明する。
【００２５】
コンプレッサ１１が稼働すると、ガス状の冷媒（ＣＯ２）はコンプレッサ１１の一段目（すなわち、第１圧縮部１１ａ）で圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、中間圧熱交換器１２において外気（冷蔵庫の設置されている部屋の空気）で空冷されて温度が低下し、コンプレッサ１１の二段目（すなわち、第２圧縮部１１ｂ）に戻る。
【００２６】
そして、冷媒はコンプレッサ１１の二段目でさらに圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となり、放熱器１３において空冷されて、超臨界域で状態変化しながら、冷媒の温度は外気温付近まで低下する。この外気温付近まで低下した冷媒は、第２キャピラリーチューブ３１を通って減圧され、温度が低下し、気液が混合した状態となって気液分離器３２に流入する。そして、この気液分離器３２で気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分離され、気体状の冷媒はコンプレッサ１１の中間圧部１１ｃに、一方、液体状の冷媒は、第３キャピラリーチューブ４１および電動膨張弁４２で膨張した後にコンプレッサ１１の吸込口（すなわち、第１圧縮部１１ａの吸込側）に流れる。この様にして、気液分離器３２を設けて、気液混合の冷媒を気体状の冷媒と液体状の冷媒とに分離し、液体状の冷媒をさらに膨張させることで、一段膨張の場合の冷却能力（図２のａ−ｂ）よりも大きな冷却能力（図２のｃ−ｂ）を得ることができる。
【００２７】
冷蔵庫はこの様に構成されているので、外気温が高い際には、放熱器１３において超臨界域で状態変化しており、コンプレッサ１１の吐出圧は約１０ＭＰａと高くなっている。
【００２８】
上記冷凍サイクルにおいて、コンプレッサ１１の吐出口から第１キャピラリーチューブ２１の入口および第２キャピラリーチューブ３１の入口までが高圧側で、一方、第１キャピラリーチューブ２１の出口および第２キャピラリーチューブ３１の出口からコンプレッサ１１までが低圧側である。なお、低圧側の冷媒回路の内、第２キャピラリーチューブ３１の出口からコンプレッサ１１の中間圧部１１ｃまでの冷媒回路は中間圧となっている。
【００２９】
前述のように、この冷蔵庫は、ＣＯ２冷媒が使用され、外気温が高い際には、放熱器１３において超臨界域で状態変化しており、コンプレッサ１１の回転数を上げて、その吐出圧を高くしている。このため、冷凍サイクルの高圧側の部分では、たとえば、約１０ＭＰａと高くなっており、この高圧が、冷媒配管５１の接続部に加わることになる。そして、従来の図４（ｃ）に図示する接続構造では、冷媒配管０２１ｂの拡径したｘの箇所で亀裂が発生することがある。
【００３０】
そこで、この実施例では、冷凍サイクルの高圧側の冷媒回路では、図４（ａ）に図示する冷媒配管の接続構造となっている。
図４（ａ）において、上流側の冷媒配管５１ａと下流側の冷媒配管５１ｂとは略同一径であり、上流側の冷媒配管５１ａの端部を縮径し、その外径が、下流側の冷媒配管５１ｂの内径よりも少し小さくする（すなわち、下流側の冷媒配管５１ｂの端部に挿入可能な大きさになる）。そして、この縮径された端部を、下流側の冷媒配管５１ｂに挿入し、溶接５２で接続している。
【００３１】
また、冷媒配管の接続構造の変形例について、図４（ｂ）を用いて説明する。
図４（ｂ）において、上流側の冷媒配管５１ｃと下流側の冷媒配管５１ｄとは略同一径であり、上流側の冷媒配管５１ｃの端部を縮径し、その外径が、下流側の冷媒配管５１ｄの外径よりも小さく、かつ、下流側の冷媒配管５１ｄの内径よりも大きくする。一方、下流側の冷媒配管５１ｄの端部は拡径し、その内径が、上流側の冷媒配管５１ｃの縮径された端部の外径よりも少し大きくする（すなわち、下流側の冷媒配管５１ｄの端部を上流側の冷媒配管５１ｃの端部が挿入可能な大きさにする）。そして、この縮径された上流側の冷媒配管５１ｃの端部を、下流側の冷媒配管５１ｄに挿入し、溶接５３で接続している。
【００３２】
この様に、冷媒配管５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ同士の接続部において、拡径を無くしたり、また、拡径の程度を小さくすることにより、亀裂の発生を減少させることができる。
【００３３】
なお、この実施例では、冷凍サイクルの低圧側（中間圧の部分を含む）では、従来の図４（ｃ）と同じ接続構造となっており、冷媒配管の端部を拡径する作業は、冷媒配管の端部を縮径する作業よりも容易に行うことができる。さらに、低圧側は、冷媒の流量が多く、縮径して冷媒配管の内側に突出部が形成されると、流れ抵抗となる。そして、この実施例では高圧側の冷媒配管と低圧側の冷媒配管とは、略同じ径で構成されている。
【００３４】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）実施例においては、コンプレッサは二段圧縮であるが、コンプレッサの形式や構造は適宜選択可能である。
（２）冷蔵庫の貯蔵室の形式、個数や配置は適宜変更可能である。たとえば、冷蔵室、冷凍室、氷温室、チルド、製氷室および野菜室などを適宜箇所に、適宜の個数配置することができる。また、蒸発器の個数や配置なども適宜選択可能である。
【００３５】
（３）第１蒸発器６側の冷媒回路を、第２蒸発器７側の冷媒回路と同様に、気液分離器３２が設けられている構造とすることができる。ただし、気液分離器は蒸発器の上側に配置する必要があり、配置スペースが大きくなるため、冷蔵庫がコンパクトになるように、冷凍側よりも設定温度の高い冷蔵側（すなわち、第１蒸発器６側）の冷媒回路には、気液分離器を設けないことが好ましい。
（４）上記実施例では、上流側の冷媒配管５１ａ，５１ｃの端部が縮径しているが、下流側の冷媒配管５１ｂ，５１ｄの端部が縮径することも可能である。
【００３６】
（５）冷媒は必ずしも、ＣＯ２冷媒に限定されるものではなく、高圧の冷媒であれば、他の種類の冷媒を用いることも可能である。
（６）冷凍サイクルの低圧側の冷媒配管の接続部において、冷媒配管の端部は必ずしも、拡径する必要はなく、縮径を行うことも可能である。ただし、作業効率などを考慮すると、冷凍サイクルの低圧側の冷媒配管の接続部では、縮径しないことが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
冷凍サイクルの高圧側の冷媒配管の接続部において、一方の冷媒配管の端部を縮径し、この縮径した端部を他方の冷媒配管の端部に挿入して接続しており、接続部における亀裂の発生を極力防止している。したがって、ＣＯ２冷媒などのガス状冷媒が、外気温の高い際などに、超臨界域で状態変化しながら放熱器で空冷されており、冷凍サイクルの冷媒の圧力が高く、それに対応して、冷凍サイクルの高圧側の冷媒配管の接続部の強度が要求される冷蔵庫に適用することが最適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は本発明における冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒回路図である。
【図２】図２は図１の冷凍サイクルの P-h線図である。
【図３】図３は冷蔵庫の概略の正面図である。
【図４】図４は冷媒配管の接続部の断面図で、（ａ）が実施例の図、（ｂ）が変形例の図、（ｃ）が従来例の図である。
【図５】図５は従来の冷蔵庫の冷凍サイクルの冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  冷蔵庫
３  貯蔵室（庫内）
６  第１蒸発器
７  第２蒸発器
１１  コンプレッサ
１３  放熱器
２１  第１キャピラリーチューブ（膨張部）
３１  第２キャピラリーチューブ（膨張部）
４１  第３キャピラリーチューブ（膨張部）
４２  膨張弁（膨張部）
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ  冷媒配管
【図１】
2006078065.tif 000003
【図２】
2006078065.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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