(57)【要約】  【課題】サクションパイプ自体が銅などの金属材料で構成され、熱伝導性に優れるため、近年の断熱材薄化の限界を極めていくと、内箱や背板に接触しやすくなり、結露が発生しやすくなるため、これを改善する。  【解決手段】本発明の冷凍システム機器は、圧縮機１１２と、凝縮器１１６と、減圧装置と、蒸発器１０９を配管で直列に接続した冷媒サイクル１１８を備えた冷凍システム機器において、蒸発器１０９と圧縮機１１２との接続配管であるサクションパイプ１２０の少なくとも一部がガスバリア製樹脂からなることで、サクションパイプ１２０の断熱性が増し、断熱材が薄化しても、結露の防止が可能となる。さらに、樹脂がガスバリア製を有することで、冷媒のリークもなく、高い信頼性を有することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器を配管で直列に接続した冷媒サイクルを備えた冷凍システム機器において、前記蒸発器と前記圧縮機との接続配管であるサクションパイプの少なくとも一部がガスバリア製樹脂からなることを特徴とする冷凍システム機器。
【請求項２】
ガスバリア製樹脂がエチレン−ポリビニルアルコール共重合体からなることを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム機器。
【請求項３】
ガスバリア製樹脂がエチレン−ポリビニルアルコール共重合体層を含む多層構成であることを特徴とする請求項２に記載の冷凍システム機器。
【請求項４】
ガスバリア製樹脂の外殻に補強層を有することを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の冷凍システム機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルによる結露防止を目的とした冷凍システム機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷凍システム機器、例えば冷蔵庫は地球環境保護の観点から更なる省エネルギー化が進むとともに、小さく置けて大きく使える、いわば省スペースで大容量、さらにその使い勝手や収納性の向上が求められている。省スペース化の一環として、断熱壁を薄くし、さらに、真空断熱材を用いることや、背伸びしても届かない無効スペースである最上段の貯蔵室の天面後方に圧縮機を設置することで大容量化を行っている。
【０００３】
一方で、断熱材が薄化することで、断熱材中に埋設されているサクションパイプは、内箱もしくは背板に接触する可能性がまし、接触面の結露の発生を防止することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら従来の冷蔵庫について説明する。図３は従来例の冷蔵庫の断面図である。図４は図３中のＡ−Ａ線断面図である。
【０００５】
図３に示す如く、冷凍室１の背面に収納された冷却器４は、あらかじめ溶接されたサクションパイプ５を有し、内箱６と背板７の空間に充填される断熱材８の中に埋設されて圧縮機９に配管されている。またサクションパイプ５にはキャピラリチューブ１０が半田付けにより熱交換を行う様固着されている。一方外箱１１と背板７は図４に示す如く、両端に突起部１２を形成したコの字状の形状を有している。さらに、外箱背板カバー１３には、凝縮器１４をアルミ箔等１５で固着され背板７の突起部１２に螺子１６で固定される。
【０００６】
このときに、背板７と外箱背板カバー１３との間に存在する空間部１７は凝縮器１４の放熱された空気の通風ダクトが構成される。外箱天面部１８には、空間部１７を通過した空気を上方に放出されるグリル１９が螺子２０で、背板７と外箱背板カバー１３の空間部１７には外箱背板カバー１３のペコツキ防止用のスペーサ２１が、断熱材発泡前に背板７の中央部に、上下方向の位置において均等なピッチで螺子２２で取りつけられる。
【０００７】
このスペーサ２１は、断熱材８側に突出して、サクションパイプ５を保持しうる爪部２３が形成されている。背板７は、サクションパイプ５を断熱材８内に設置するための透孔２４を設け、サクションパイプ５をパネルボトム２５の透孔２６へ導くと共にスペーサ２１の爪部２３にサクションパイプ５を保持させ透孔２４には弾性を有する樹脂等からなるキャップ２７を嵌合させ、断熱材発泡の工程へと向かう。
【特許文献１】特開平５−３２２４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記従来の構成では、冷蔵庫の大容量化において、コンデンサパイプは冷蔵庫側面や天面、また機械室内、底面等に設置する、断熱材内に埋め込まれる等し、背面の空間部は無効なスペースであり、スペーサの係止爪を用いて固定すること困難である。また、サクションパイプ自体が銅などの金属材料で構成され、熱伝導性に優れるため、近年の断熱材薄化の限界を極めていくと、内箱や背板に接触しやすくなり、結露問題が発生しやすくなる。また、サクションパイプに断熱フォームを巻くことで、対応することも可能であるが、工数とコストがかかる問題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、断熱フォームを巻くことなく、かつ、サクションパイプを固定するためのスペーサ係止爪を用いずに、結露を防止可能な冷蔵庫を代表とする冷凍システム機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍システム機器は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器を配管で直列に接続した冷媒サイクルを備えた冷凍システム機器において、前記蒸発器と前記圧縮機との接続配管であるサクションパイプの少なくとも一部がガスバリア製樹脂からなることを特徴としたものである。
【００１１】
これによって、サクションパイプが銅などの金属よりも熱伝導率が低い樹脂配管を用いることで、サクションパイプの断熱性が増し、断熱材が薄化しても、結露の防止が可能となる。さらに、樹脂がガスバリア製を有することで、冷媒のリークもなく、高い信頼性を有することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の冷凍システム機器は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器を配管で直列に接続した冷媒サイクルを備えた冷凍システム機器において、前記蒸発器と前記圧縮機との接続配管であるサクションパイプの少なくとも一部がガスバリア製樹脂からなることで、サクションパイプの断熱性が増し、断熱材が薄化しても、結露の防止が可能となる。さらに、樹脂がガスバリア製を有することで、冷媒のリークもなく、高い信頼性を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
請求項１に記載の冷凍システム機器は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器を配管で直列に接続した冷媒サイクルを備えた冷蔵庫において、前記蒸発器と前記圧縮機との接続配管であるサクションパイプの少なくとも一部がガスバリア製樹脂からなることを特徴とする冷凍システム機器であって、サクションパイプが銅などの金属よりも熱伝導率が低い樹脂配管を用いることで、サクションパイプの断熱性が増し、断熱材が薄化しても、結露の防止が可能となる。さらに、樹脂がガスバリア製を有することで、冷媒のリークもなく、高い信頼性を有することができる。
【００１４】
サクションパイプは減圧装置（キャピラリーチューブ）や凝縮器を構成するコンデンサパイプと接触させ、冷却効率を向上させることがあるが、そのような箇所は従来の金属性パイプでも構わず、ガスバリア性樹脂はサクションパイプが単独で配管されている箇所が好ましい。
【００１５】
また、冷媒サイクルにおける凝縮器や蒸発器は高い熱交換率が必要なため金属材料の方が冷却効率の面からは好ましいが、ガスバリア性樹脂からなるパイプを用いても構わない。
【００１６】
また、金属配管と樹脂配管を接合する箇所が存在するが、接合方法を特に限定することはなく、物理的にかみ合わせや、かしめ、はめ込み、ネジ締めによるシール等の物理的手段や、エポキシ系接着剤等のガスバリア性・強度に優れた接着剤を用いることや、樹脂コーティングおよびこれらの複合であっても構わない。
【００１７】
また、ガスバリア性樹脂は特に限定するものではないが、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンフルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアクリル酸系樹脂からなる群から一つ以上を用いることが好ましい。
【００１８】
また、冷凍システム機器とは、家庭用冷蔵庫のみならず業務用冷蔵庫、自動販売機、その他の冷却機器を備えた貯蔵庫の冷凍サイクル構成を有する機器のことである。
【００１９】
請求項２に記載の冷蔵庫は、請求項１に記載のガスバリア製樹脂がエチレン−ポリビニルアルコール共重合体からなることを特徴とする冷凍システム機器であって、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体は樹脂材料の中でも非常にガスバリア性を有し、サクションパイプとして優れるとともに、塩素等のハロゲン成分を用いておらず、環境にも良い。また、パイプ形状への成形も容易に行える。
【００２０】
請求項３に記載の冷凍システム機器は、請求項２に記載のガスバリア製樹脂がエチレン−ポリビニルアルコール共重合体層を含む多層構成であることを特徴とする冷凍システム機器であって、多層構成とすることで、パイプの強度を向上させるとともに、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体が湿度が高くなるにつれ、ガスバリア性が低下することを防止することができる。
【００２１】
多層構成にする樹脂材料は特に限定するものではないが、外気の湿度を遮断するためにはオレフィン系樹脂が好ましく、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体よりも外側に多層化することが望ましい。
【００２２】
また、サクションパイプを外的衝撃から保護するために、耐衝撃性、耐屈曲性、耐傷性、引張強度等の機械的特性に優れる樹脂材料であるナイロン系の樹脂を、エチレン−ポリビニルアルコール共重合体よりも外側に多層化することが好ましい。さらに好ましくはナイロン―６、ナイロン―６．６、ＭＸＤナイロン等が優れ、特に指定するものではないが、芳香族系ナイロンを使用するとガスバリア性をより向上させることができる。
【００２３】
もちろんこれらの材料を３層以上複層化しても構わないし、密着させるために、接着層をさらに多層化しても構わない。
【００２４】
請求項４に記載の冷凍システム機器は、請求項１から３いずれか一項に記載のガスバリア製樹脂の外殻に補強層を有することを特徴とする冷凍システム機器であって、さらに耐圧製、耐衝撃性、信頼性を高めることができる。
【００２５】
補強層の補強手段について特に限定するものではないが、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ樹脂）用いたり、フィラメントワインディング法やテープワインディング法によって樹脂を含む補強繊維糸の巻層を形成したりすることができる。
【００２６】
補強繊維糸としては、炭素繊維糸やガラス繊維糸、有機高弾性率繊維（たとえばポリアラミド繊維）等の高強度、高弾性率繊維糸の少なくとも１種を用いることができる。これらの補強繊維糸は、屈曲による応力集中を小さくし、ボイドの発生を少なくすることができるという意味で、開繊性に優れる無撚繊維糸であるのが好ましい。そして、そのような補強繊維糸のなかでも、比強度、比弾性率に優れ、ワインディング時における糸切れや毛羽の発生がほとんどなく、生産性の向上はもとより、糸の継目や毛羽の混入による強度特性の低下や耐衝撃性能の低下を防止できるようになる、炭素繊維糸が好ましい。
【００２７】
また、樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリ―４―メチルペンテン―１樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２８】
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が、背景技術の従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。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。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略断面図を示すものである。また、図２は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の背面から見た正面図である。
【００３０】
冷蔵庫本体１０１には、比較的高温の区画である冷蔵室１０２が上方部に、比較的低温の区画である冷凍室１０４が下方部に配設されており、所謂ボトムフリーザーの形態を有している。冷蔵室１０２および冷凍室１０４は例えばウレタンのような断熱材で周囲と断熱して構成されている。また、食品等の収納物の出し入れは図示しない断熱ドアを介して行われる。
【００３１】
冷蔵室１０２は冷蔵保存のために通常１〜５℃で設定されているが、保鮮性向上のため若干低めの温度、例えば−３〜０℃で設定されることもあり、収納物によって、使用者が自由に上記のような温度設定を切り替えることを可能としている場合もある。また、ワインや根野菜等の保鮮のために、例えば１０℃前後の若干高めの温度設定とする場合もある。
【００３２】
冷凍室１０４は冷凍保存のために通常−２２〜−１８℃で設定されているが、保鮮性向上のためより低温の温度、例えば−３０〜−２５℃で設定されることもある。
【００３３】
冷蔵庫本体１０１の上面に機械室１１１が構成されており、機械室１１１の底面は第一の天面部１１３と、冷蔵庫外箱の背面１１４側の第一の天面部１１３より低い位置に設けた第二の天面部１１５とで段差状に構成されている。凝縮器１１６は第一の天面部１１３の上方空間部に、圧縮機１１２は第二の天面部１１５の上方空間部に配設されており、凝縮器１１６と圧縮機１１２とを覆う樹脂製のカバーである機械室カバー１１７がビス等で冷蔵庫本体１０１に固定されている。
【００３４】
ここで、蒸発器１０９は冷凍室１０４の後方に配置されているので、圧縮機１１２と蒸発器１０９の高さ方向の関係は、冷蔵庫本体１０１の天面の一部に圧縮機１１２が配置され下部近傍の一部に蒸発器１０９が配置される関係となり、蒸発器１０９から圧縮機１１２への冷凍サイクル内での冷媒の帰還経路は高さ方向に相当な立ち上がり距離を有する関係となっている。
【００３５】
冷凍サイクル１１８は、圧縮機１１２と凝縮器１１６と減圧器であるキャピラリー１１９と蒸発器１０９とを順に備えた一連の冷媒流路から形成されており、蒸発器１０９と圧縮機１１２はサクションパイプ１２０で配管接続されている。
【００３６】
この圧縮機１１２はピストンがシリンダ内を往復動することで冷媒の圧縮を行う往復動型圧縮機である。
【００３７】
また、機械室１１１の区画は第一の天面部１１３と第二の天面部１１５と機械室カバー１１７とで構成されている。
【００３８】
なお、冷蔵庫本体１０１には、三方弁や切替弁を用いる冷凍サイクル１１８の場合は、それらの機能部品が機械室１１１内に配設されている場合もある。
【００３９】
また、本実施の形態では冷凍サイクル１１８を構成する減圧器をキャピラリー１１９としたが、パルスモーターで駆動する冷媒の流量を自由に制御できる電子膨張弁としてある場合もある。
【００４０】
以上のように構成された冷蔵庫において、以下その動作、作用を説明する。
【００４１】
圧縮機１１２の動作により吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器１１６にて冷蔵庫本体１０１の上方の空気と熱交換して放熱するとともに凝縮液化し、キャピラリー１１９に至る。その後、キャピラリー１１９でサクションパイプ１２０と熱交換しながら減圧されて蒸発器１０９に至る。
【００４２】
冷却用ファン（図示せず）の作用により、蒸発器１０９内の冷媒の蒸発作用により比較的低温となった冷気は冷蔵室１０２と冷凍室１０４に流入し、それぞれの部屋の冷却が行われる。蒸発器１０９内で、庫内の空気と熱交換した冷媒はその後サクションパイプ１２０を通り、冷凍機油とともに圧縮機１１２へと吸い込まれる。
【００４３】
このように冷凍サイクル１１８において、サクションパイプ１２０は蒸発器１０９の直後に設置されるため、低温の冷媒が流れている。そのため、冷蔵庫外箱背面１１４や冷蔵室１０２の内箱に接したり、近接すると結露の要因となる。そのため、サクションパイプ１２０をガスバリア性樹脂で形成されることで、サクションパイプ１２０自体が金属材料に比べ断熱性を有するため、結露を防止することができる。
【００４４】
また、冷凍サイクル１１８において蒸発器１０９内の冷媒のエンタルピーを増大する目的で、サクションパイプ１２０とキャピラリー１１９は例えば半田等により所定の距離を接触させ、熱交換させた構成としている。その際、キャピラリー１１９とサクションパイプ１２０との接触部分は金属配管とし、それ以外のサクションパイプ１２０は樹脂配管とすることが好ましい。
【００４５】
また、冷凍サイクル１１８は運転中においては蒸発器１０９およびサクションパイプ１２０は負圧となっているが、運転が停止し、冷媒圧力がバランスしている際は正圧となるためガスバリア性及び強度が必要となる。
【００４６】
また、冷媒は通常、環境的配慮から炭化水素冷媒であるイソブタンが用いられる（冷凍機油は鉱油）が、結露防止効果としてはフロン類を冷媒に用いた場合でも同様の効果は得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる冷凍システム機器は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器を配管で直列に接続した冷媒サイクルを備えた冷蔵庫において、前記蒸発器と前記圧縮機との接続配管であるサクションパイプの少なくとも一部がガスバリア製樹脂とすることで、サクションパイプの断熱性が増し、断熱材が薄化しても、結露の防止が可能となり、さらに、樹脂がガスバリア製を有することで、冷媒のリークもなく、高い信頼性を有することができ、家庭用冷蔵庫のみならず業務用冷蔵庫、自動販売機、その他の冷却機器を備えた貯蔵庫の冷凍サイクル構成として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の概略断面図
【図２】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の背面から見た正面図
【図３】従来の冷蔵庫の断面図
【図４】図３の従来の冷蔵庫Ａ−Ａ線における断面図
【符号の説明】
【００４９】
１０１  冷蔵庫本体
１０２  冷蔵室
１０４  冷凍室
１０９  蒸発器
１１１  機械室
１１２  圧縮機
１１３  第一の天面部
１１４  冷蔵庫外箱背面
１１５  第二の天面部
１１６  凝縮器
１１７  機械室カバー
１１８  冷凍サイクル
１１９  キャピラリー
１２０  サクションパイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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