(57)【要約】      （修正有）【課題】流体を流し始める際の流量を高精度に制御することのできる弁構造を提供する。【解決手段】流体を流出させる流出口３ａが２つ形成された弁座３と、弁座３に対して回転可能に設けられて流出口３ａの開度を調整する弁体４とを備えた弁構造において、弁体４が、回転することにより流出口３ａと重なり合う面積が変わる周方向に沿った流量制御溝４ｄを有し、流出口３ａの中心が、弁体４の回転により流出口３ａと重なり始める流量制御溝４ｄの先端部４ｂの回転軌跡から変位させた。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流出させる流出口が２つ形成された弁座と、前記弁座に対して移動可能に設けられて前記流出口の開度を調整する弁体とを備えた弁構造において、
前記弁体が、前記流出口から流出する流量を制御するための流量制御溝を有し、
前記流出口の中心が、前記弁体の移動により前記流出口と重なり始める前記流量制御溝の先端部の移動軌跡から変位している弁構造。
【請求項２】
前記弁体が、前記弁座に対して回転可能に設けられており、
前記流量制御溝が、前記弁体が回転することにより前記流出口と重なり合う面積が変わるように周方向に沿って形成されている請求項１記載の弁構造。
【請求項３】
前記流量制御溝の先端部に異物が流れ込んだ場合に、前記先端部が前記流出口と重なり合うことで、前記異物が前記流体とともに前記流出口から流出するように、前記流出口の中心を、前記流量制御溝の先端部の移動軌跡から変位させている請求項１又は２記載の弁構造。
【請求項４】
前記流量制御溝の前記先端部と前記流出口との重なり合う部分の幅寸法が、前記異物の大きさに基づいて設定されている請求項３記載の弁構造。
【請求項５】
前記流量制御溝が、先端部からその反対側の後端部に向かって幅寸法が大きくなる形状である請求項２乃至４のうち何れか一項に記載の弁構造。
【請求項６】
前記流量制御溝が、前記先端部から前記後端部に向かって幅寸法が一定の狭小部と、前記狭小部から前記後端部側に向かって幅寸法が大きくなる幅広部とを有している請求項５記載の弁構造。
【請求項７】
前記狭小幅が、前記先端部の回転軌跡と略平行に形成されている請求項６記載の弁構造。
【請求項８】
前記幅広部の外縁が、前記先端部の回転軌跡から外側に離れていく請求項６又は７記載の弁構造。
【請求項９】
前記幅広部の内縁が、前記先端部の回転軌跡に近づく又は前記先端部の回転軌跡と略平行である請求項６乃至８のうち何れか一項に記載の弁構造。
【請求項１０】
前記幅広部の外縁と内縁とが、前記先端部の回転軌跡に対して非対照である請求項６乃至９のうち何れか一項に記載の弁構造。
【請求項１１】
前記流量制御溝の先端部の回転軌跡が、前記流出口の中心よりも前記弁体の回転軸側を通過する請求項２乃至１０のうち何れか一項に記載の弁構造。
【請求項１２】
流量制御溝の先端の回転軌跡が、前記流出口の中心よりも前記弁体の回転軸側において前記流出口と重なり合うように、前記流出口が配置されている請求項２乃至１１のうち何れか一項に記載の弁構造。
【請求項１３】
前記弁体の回転角度に応じて、前記２つの流出口が同時に全開状態となる全開領域が形成されるように構成されている請求項２乃至１２のうち何れか一項に記載の弁構造。
【請求項１４】
前記弁体の回転角度に応じて、前記２つの流出口の一方に前記流量制御溝が重なり合っている間、他方が全閉状態となる流量可変領域と、前記２つの流出口が同時に全閉状態となる全閉領域とが形成されるように構成されている請求項１３記載の弁構造。
【請求項１５】
前記弁体が、前記流量制御溝の後端部から連続して形成され、前記流出口の全体と重なり合う第１全開用溝と、前記第１全開用溝とは別に前記流出口の全体と重なり合う第２全開用溝とを有し、
前記流量制御溝が、前記弁体の回転軸を中心とした６０度以内に形成されている請求項１４記載の弁構造。
【請求項１６】
流体を流出させる流出口が２つ形成された弁座と、前記弁座に対して回転可能に設けられて前記各流出口の開度を調整する弁体とを備えた弁構造において、
前記弁体が、回転することにより前記流出口と重なり合う面積が変わる周方向に沿った流量制御溝を有し、
前記弁体の回転角度に応じて、前記２つの流出口が同時に全開状態となる全開領域と、前記２つの流出口の一方に前記流量制御溝が重なり合っている間、他方が全閉状態となる流量可変領域とが形成されるように構成されている弁構造。
【請求項１７】
流体を流出させる第３流出口が形成された第２弁座と、前記第２弁座に対して回転可能に設けられるとともに前記弁体に連動して回転して前記流出口の開度を調整する第２弁体とを備え、
前記第２弁体が、回転することにより前記第３流出口と重なり合う面積が変わる周方向に沿った流量制御溝を有し、
前記第１弁体及び前記第２弁体の回転角度に応じて、前記弁座に形成された２つの流出口のうちの１つと前記第２弁体に形成された前記第３流出口とが同時に全開状態となる全開領域が形成されるように構成されている請求項２乃至１４のうち何れか一項に記載の弁構造。
【請求項１８】
前記弁体及び前記第２弁体の回転角度に応じて、前記３つの流出口のうちの１つに前記流量制御溝が重なり合っている間、残り２つが全閉状態となる流量可変領域と、前記３つの流出口が同時に全閉状態となる全閉領域とが形成されるように構成されている請求項１７記載の弁構造。
【請求項１９】
前記弁体及び前記第２弁体がそれぞれ、前記流量制御溝の後端部から連続して形成され、前記流出口の全体と重なり合う全開用溝を有し、
前記各流量制御溝が、それぞれ前記弁体又は前記第２弁体の回転軸を中心とした６０度以内に形成されている請求項１８記載の弁構造。
【請求項２０】
流体を流出させる第１流出口及び第２流出口が形成された第１弁座と、
前記第１弁座に対して回転可能に設けられて前記各流出口の開度を調整する第１弁体と、
流体を流出させる第３流出口が形成された第２弁座と、
前記第２弁座に対して回転可能に設けられるとともに前記第１弁体に連動して回転して前記第３流出口の開度を調整する第２弁体とを備えた弁構造において、
前記第１弁体が、回転することにより前記第１流出口及び前記第２流出口と重なり合う面積が変わる周方向に沿った流量制御溝を有し、
前記第２弁体が、回転することにより前記第３流出口と重なり合う面積が変わる周方向に沿った流量制御溝を有し、
前記第１弁体及び前記第２弁体の回転角度に応じて、前記第１流出口又は前記第２流出口の何れか１つと前記第３流出口とが同時に全開状態となる全開領域と、前記３つの流出口のうちの１つに前記流量制御溝が重なり合っている間、残り２つが全閉状態となる流量可変領域とが形成されるように構成されている弁構造。
【請求項２１】
圧縮機、凝縮器、減圧機構及び蒸発器を備える冷蔵庫であり、
前記減圧機構が、
前記凝縮器の出口側に設けられた膨張弁と、
前記膨張弁と前記蒸発器との間に設けられたキャピラリーチューブとを有している冷蔵庫。
【請求項２２】
前記膨張弁が、請求項１乃至２０のうち何れか一項に記載の弁構造を備えており、膨張弁内を通過する冷媒の低流量領域において、流量を緩やかに変化させることが可能である請求項２１記載の冷蔵庫。
【請求項２３】
前記蒸発器を複数備え、
前記キャピラリーチューブが、前記複数の蒸発器それぞれに対応して設けられている請求項２１又は２２記載の冷蔵庫。
【請求項２４】
前記蒸発器から前記圧縮機へと戻る冷媒と、前記膨張弁から前記キャピラリーチューブを介して前記蒸発器へと向かう冷媒とが熱交換するように構成されている請求項２１乃至２３のうち何れか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項２５】
前記蒸発器と前記圧縮機とを接続する戻り配管と、前記キャピラリーチューブとが熱的に接続されている請求項２４記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば冷凍冷蔵庫に用いられる弁構造及びこれを用いた冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の弁構造としては、特許文献１に示すように、冷媒を流出させる２つの流出口が形成された弁座と、この弁座に対して回転可能に設けられて各流出口を開閉する弁体とを備え、弁体が回転して一方又は他方の流出口を開くことにより、冷媒を冷蔵室用蒸発器又は冷凍室用蒸発器に選択的に送り込めるように構成されたものがある。
【０００３】
前記弁体には、各蒸発器に送り込む冷媒の冷媒流量を制御すべく、弁体が回転することにより流出口と重なり合う面積が変わる周方向に沿った流量制御溝が形成されている。この構成により、流出口が閉じている状態から弁体を回転させることで、流出口と流量制御溝との重なり合う面積が大きくなり、それに伴って冷媒流量を増加させることができる。
【０００４】
しかしながら、上述した弁構造は、流出口と重なり合い始める流量制御溝の先端部が流出口の中心を通過するように回転する構成であるため、冷媒を流し始める際に、流量制御溝の先端部が流出口に対して真正面から重なり始めることになる。
その結果、冷媒を流し始める際に、流出口と流量制御溝の先端部との重なり合う面積が大きく、冷媒流量が流出口に一挙に流れ込んでしまい、冷媒流量を高精度に制御することが難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１４５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本願発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、流体を流し始める際の流量を高精度に制御することのできる弁構造を提供することを主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明に係る弁構造は、流体を流出させる流出口が２つ形成された弁座と、前記弁座に対して移動可能に設けられて前記流出口の開度を調整する弁体とを備えた弁構造において、前記弁体が、前記流出口から流出する流量を制御するための流量制御溝を有し、前記流出口の中心が、前記弁体の移動により前記流出口と重なり始める前記流量制御溝の先端部の移動軌跡から変位していることを特徴とするものである。
なお、ここでいう先端部の移動軌跡とは、流量制御溝の先端の移動軌跡や、先端よりも後ろ側に位置する部分の移動軌跡などが含まれる概念である。
【０００８】
このように構成された弁構造であれば、流出口の中心が、流量制御溝の先端部の移動軌跡から変位しているので、流量制御溝と流出口とが重なり始める際に、流量制御溝の先端部が流出口に対して真正面からずれた角度で重なる。
これにより、冷媒を流し始める際に、流量制御溝の先端部と流出口との重なり合う面積を従来に比べて小さくすることができるので、冷媒流量を少しずつ増加させることができ、流体を流し始める際の流量を高精度に制御することが可能となる。
【０００９】
具体的な実施態様としては、前記弁体が、前記弁座に対して回転可能に設けられており、前記流量制御溝が、前記弁体が回転することにより前記流出口と重なり合う面積が変わるように周方向に沿って形成されている構成が挙げられる。
【００１０】
ところで、流出口の中心が流量制御溝の先端部の回転軌跡から大きく変位して、先端部と流出口との重なり合う面積が極めて小さくなると、先端部に異物が流れ込んだ場合に、その異物が流出口から流れ出ていかない。
そこで、前記流量制御溝の先端部に異物が流れ込んだ場合に、前記先端部が前記流出口と重なり合うことで、前記異物が前記流体とともに前記流出口から流出するように、前記流出口の中心を、前記流量制御溝の先端部の回転軌跡から変位させていることが好ましい。
このような構成であれば、仮に流量制御溝の先端部に異物が流れ込んだとしても、その異物を流体とともに流し出すことができる。
【００１１】
異物を確実に流し出すためには、前記流量制御溝の前記先端部と前記流出口との重なり合う部分の幅寸法が、前記異物の大きさに基づいて設定されていることが好ましい。
【００１２】
前記流量制御溝の具体的な形状としては、先端部からその反対側の後端部に向かって幅寸法が大きくなる形状が挙げられる。
【００１３】
ところで、流量制御溝や流出口の位置は、加工時や組み付け時のばらつきがあり、設計された位置（以下、基準位置という）に対して径方向外側或いは内側にずれることがある。
【００１４】
流出口が基準位置に対して径方向内側に位置ずれした場合、流出口が基準位置にある場合に比べて弁開度が大きく、且つ、冷媒が流れ始める回転角度が早くなる。これにより、冷媒を流し始める際に流量が一挙に増加することが懸念される。なお、流量制御溝が基準位置に対して径方向外側にずれした場合も同様の問題が生じる。
【００１５】
そこで、流出口が径方向内側に位置ずれすることや、流量制御溝が径方向外側に位置ずれすることに鑑みれば、前記流量制御溝が、前記先端部から前記後端部に向かって幅寸法が一定の狭小部と、前記狭小部から前記後端部側に向かって幅寸法が大きくなる幅広部とを有していることが好ましい。
このような構成であれば、上述した位置ずれにより流量制御溝と流出口との重なり合う面積が上限値（最大）となる場合でも、冷媒を流し始める際に流量が一挙に増加することを低減することができ、微小流量域において流量制御溝や流出口の加工時や組み付け時におけるばらつき影響を最小限にして流量制御することが可能となる。
【００１６】
流量制御溝と流出口との重なり合う面積が上限値（最大）となる場合でも、冷媒を流し始める際に流量が一挙に増加してしまうことを防ぐためには、前記狭小幅が、前記先端部の回転軌跡と略平行に形成されていることが好ましい。
【００１７】
前記幅広部の外縁が、前記先端部の回転軌跡から外側に離れていくことが好ましい。
幅広部の外縁をこのような形状にすることで、冷媒がある程度流れ始めた後、流量を徐々に増加させることができ、流量制御溝の全体が流出口を通過しきって流出口が全開となる際に、流量が急激に増加してしまうことを防ぐことができる。
【００１８】
一方、狭小部で発生する流路面積割合のばらつきを低減すべく、冷媒がある程度流れ始めた後、流量が一挙に増加することを防いで流量を徐々に増加させるためには、前記幅広部の内縁が、前記先端部の回転軌跡に近づく又は前記先端部の回転軌跡と略平行であることが好ましい。
【００１９】
具体的な実施態様としては、前記幅広部の外縁と内縁とが、前記先端部の回転軌跡に対して非対照である構成が挙げられる。
【００２０】
一方、流出口が径方向外側に位置ずれした場合、流出口が基準位置にある場合に比べて弁開度が小さく、且つ、冷媒が流れ始める回転角度が遅くなる。これにより、冷媒を流し始める際に、流量制御溝の先端部と流出口３ａとの重なり合う面積が小さくなり過ぎてしまい、冷媒を流し始める際に弁体を回転させても流量がなかなか増加しない。その結果、流出口が径方向外側にずれた場合には、流出口が基準位置にある場合と同一の回転角度では冷媒が流れずに不冷といったトラブルが生じる可能性があったり、不冷とまではいかないにしても消費電力量の増加といった基本性能が損なわれることが懸念される。なお、流量制御溝が基準位置に対して径方向内側に位置ずれした場合も同様の問題が生じる。
【００２１】
そこで、流出口が径方向外側に位置ずれすることや、流量制御溝が径方向内側に位置ずれすることに鑑みれば、前記流量制御溝の先端の回転軌跡が、前記流出口の中心よりも前記弁体の回転軸側において前記流出口と重なり合うように、前記流出口が配置されていることが好ましい。
このような構成であれば、流出口が径方向外側に位置ずれしたとしても、流量制御溝と流出口との重なり合う面積が下限値（最小）となる場合でも、重なり合う面積を確保することができる。これにより、流量制御溝の先端部と流出口との重なり合う面積が冷媒を流し始める際に小さくなり過ぎず、不冷といったトラブルや消費電力量の増加といった基本性能が損なわれることを防ぐことができる。
【００２２】
続いて、本発明に係る弁構造を三方弁として用いる場合、つまり弁構造に設けられた流入口から流入した流体を弁座に形成された２つの流出口から流出させる場合について説明する。なお、このような三方弁としては、上記の特許文献１に記載されたものが知られている。
【００２３】
本発明に係る弁構造を三方弁として例えば冷蔵室及び冷凍室を備えた冷凍冷蔵庫に用いる場合、前記弁体の回転角度に応じて、前記２つの流出口が同時に全開状態となる全開領域が形成されるように、弁構造を構成することが好ましい。
このような構成であれば、全開領域にして２つの流出口を全開状態にすることで、プルダウン時などの過負荷において、冷蔵室及び冷凍室の冷却速度を向上させることができる。
【００２４】
前記弁体の回転角度に応じて、前記２つの流出口の一方に前記流量制御溝が重なり合っている間、他方が全閉状態となる流量可変領域と、前記２つの流出口が同時に全閉状態となる全閉領域とが形成されるように、弁構造を構成することが好ましい。
このような構成であれば、流量可変領域にすることで冷蔵室及び冷凍室それぞれの冷却時における負荷に応じて冷媒を適切な流量に調整することができる。また、圧縮機の停止時には、全閉領域にすることで凝縮器側から高温冷媒が蒸発器へ流入してしまうこと防ぐことができ、圧縮機の停止時に冷媒流入によって各室の温度が上昇してしまうことを防ぐことができる。
【００２５】
上述した全開領域、流量可変領域、及び全閉領域を形成することのできる弁構造を製造するにあたって、例えば起点補正や位置認識を目的としたストッパ等によって弁体の回転範囲が３６０度未満に設定されたなかで弁構造を小型で且つ簡単なものにしようとすると、製造条件が限られてしまい上述した各領域を形成することは非常に難しい。このような中で本願発明者は、小型で且つ簡単な弁構造を用いて全開領域、流量可変領域及び全閉領域を形成すべく、鋭意検討を重ねた。
その結果、前記弁体が、前記流量制御溝の後端部から連続して形成され、前記流出口の全体と重なり合う第１全開用溝と、前記第１全開用溝とは別に前記流出口の全体と重なり合う第２全開用溝とを有し、前記流量制御溝が、前記弁体の回転軸を中心とした６０度以内に形成されているものであれば、小型で且つ簡単な三方弁たる弁構造を用いて全開領域、流量可変領域及び全閉領域を形成することができることを見出した。
【００２６】
次に、本発明に係る弁構造を四方弁として用いる場合を説明する。なお、四方弁としては、例えば特開２００４−２９３５７３号公報に記載されているように、上述した弁座及び弁体とは別に、３つ目の流出口が形成された第２弁座と、この第２弁座に対して回転可能に設けられた第２弁体とを備えたものが知られている。
【００２７】
このような四方弁は、例えば冷蔵室及び冷凍室のほかに変温室を備える冷凍冷蔵庫に用いられることが考えられる。
このような場合、本発明に係る弁構造は、流体を流出させる第３流出口が形成された第２弁座と、前記第２弁座に対して回転可能に設けられるとともに前記弁体に連動して回転して前記流出口の開度を調整する第２弁体とを備え、前記第２弁体が、回転することにより前記第３流出口と重なり合う面積が変わる周方向に沿った流量制御溝を有している。
そして、この弁構造は、前記第１弁体及び前記第２弁体の回転角度に応じて、前記弁座に形成された２つの流出口のうちの１つと前記第２弁体に形成された前記第３流出口とが同時に全開状態となる全開領域が形成されるように構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、上述した三方弁の場合と同様に、全開領域にして２つの流出口を全開状態にすることで、プルダウン時などの過負荷において、冷蔵室や冷凍室や変温室の冷却速度を向上させることができる。
【００２８】
前記弁体及び前記第２弁体の回転角度に応じて、前記３つの流出口のうちの１つに前記流量制御溝が重なり合っている間、残り２つが全閉状態となる流量可変領域と、前記３つの流出口が同時に全閉状態となる全閉領域とが形成されるように、弁構造を構成することが好ましい。
このような構成であれば、上述した三方弁と同様に、流量可変領域にすることで冷蔵室、冷凍室、及び変温室それぞれの冷却時における負荷に応じて冷媒を適切な流量に調整することができる。また、圧縮機の停止時には、全閉領域にすることで凝縮器側から高温冷媒が蒸発器へ流入してしまうこと防ぐことができ、圧縮機の停止時に冷媒流入によって各室の温度が上昇してしまうことを防ぐことができる。
【００２９】
全開領域、流量可変領域、及び全閉領域を形成することのできる弁構造を小型で且つ簡単なものにすることが非常に困難であることは上述した通りである。
そして、本願発明者が鋭意検討を重ねた結果、前記弁体及び前記第２弁体がそれぞれ、前記流量制御溝の後端部から連続して形成され、前記流出口の全体と重なり合う全開用溝を有し、前記各流量制御溝が、それぞれ前記弁体又は前記第２弁体の回転軸を中心とした６０度以内に形成されているものであれば、小型で且つ簡単な四方弁たる弁構造を用いて全開領域、流量可変領域及び全閉領域を形成することができることを見出した。
【００３０】
続いて、上述した三方弁ならびに四方弁等の切替弁を搭載した冷蔵庫に関して説明する。
【００３１】
従来の冷蔵庫としては例えば特開２０１１−１５８２５１号公報に記載されているように切替弁を機械室に配置し、切替弁と蒸発器を接続する減圧機構としてキャピラリーチューブを使用するのが一般的である。
【００３２】
この公報に記載された冷蔵庫では、キャピラリーチューブによる減圧では流量調整幅がないことから、管径の異なる複数のキャピラリーチューブを切替弁で切り替えることによって流量調整幅を拡大している。
【００３３】
また、従来の冷蔵庫としては、特開２０１３−２２１６２７号公報に記載されているようにキャピラリーチューブと蒸発器から圧縮機へと戻る戻り配管とをはんだ付けなどによって接続して熱交換を実施していることも一般的である。キャピラリーチューブと戻り配管とで熱交換を実施することで戻り配管を加熱することによる液戻り防止とキャピラリーチューブを冷却することによる冷凍能力増大の効果を得ることができる。
【００３４】
このような従来の冷蔵庫において複数のキャピラリーチューブを用いて流量調整幅を拡大する手段を複数の蒸発器からなる冷凍サイクルに適用する場合は、切替数が増えるために切替弁が複数必要となる場合があり、コストアップの懸念があること、また、キャピラリーチューブと戻り配管とを接続する場合には１つの戻り配管に接続できるキャピラリーチューブの本数は加工の上で限りがあるために、戻り配管と接続できないキャピラリーチューブができるために上述したような液戻り防止と冷凍能力増大効果を得ることができないといった問題点がある。
【００３５】
そこで本発明は、複数の蒸発器を切り替える冷凍サイクルにおいてそれぞれの流量調整幅を広くとるとともに、液戻り防止と冷凍能力増大効果を得ることを目的としたものである。
【００３６】
すなわち、本発明に係る冷蔵庫は、三方弁又は四方弁と蒸発器との間にキャピラリーチューブを設けたことを特徴とするものである。
このような構成であれば、上述した流量調整域を持つ三方弁や四方弁を冷蔵庫にて使用することで複数の蒸発器を切り替える冷凍サイクルにおいてそれぞれの流量調整幅を広くとることができる。
一方、機械室にて三方弁、四方弁のみによって冷媒の流量調整を実施すると三方弁および四方弁の出口における冷媒温度が蒸発温度とほぼ同じ温度となり、三方弁および四方弁と蒸発器とを接続する機械室から庫内へと向かう配管のうちの機械室部分にて結露が発生することが懸念される。
これに対して上述した構成であれば、三方弁、四方弁にて１次減圧、キャピラリーチューブにて２次減圧となるために三方弁、四方弁出口での温度を蒸発温度よりも高くすることができ、機械室部分での配管結露発生を抑えることができるとともに、上述したキャピラリーチューブと戻り配管との熱交換による液戻り防止と冷凍能力増大の効果も得ることができる。
【発明の効果】
【００３７】
このように構成した本発明によれば、冷媒などの流体を流し始める際に、流体を少しずつ増加させることができ、流体を流し始める際の流量を高精度に制御することが可能となる。
そのうえ、三方弁や四方弁として用いた場合に、小型で且つ簡単な構成で、全開領域や流量可変領域や全閉領域を形成することができ、例えば冷凍冷蔵庫に用いれば、冷却速度の向上、冷媒流量の適切な調整、圧縮機停止時における各室の温度上昇の防止、機械室内での配管の結露防止、キャピラリーチューブと戻り配管との熱交換による液戻り防止、冷凍能力増大などを図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態の冷凍冷蔵庫と冷媒回路との配置図。
【図２】同実施形態の冷凍冷蔵庫の冷媒回路を示す模式図。
【図３】同実施形態の弁構造の全体を上方から視た模式図。
【図４】同実施形態の弁構造の全体を下方から視た模式図。
【図５】同実施形態の弁座及び弁体を上方から視た模式図。
【図６】同実施形態の弁座及び弁体を下方から視た模式図。
【図７】同実施形態の弁座及び弁体を示す平面図。
【図８】同実施形態の流量制御溝を説明するための模式図。
【図９】同実施形態における弁構造の動作及び冷媒の流れを説明するための図。
【図１０】同実施形態における弁構造と従来の弁構造とを比較した実験データ。
【図１１】同実施形態における冷凍サイクルのモリエル線図。
【図１２】第２実施形態の冷凍冷蔵庫と冷媒回路との配置図。
【図１３】第２実施形態の冷凍冷蔵庫の冷媒回路を示す模式図。
【図１４】同実施形態の弁構造の全体を上方から視た模式図。
【図１５】同実施形態の弁構造の全体を下方から視た模式図。
【図１６】同実施形態の弁座及び弁体を上方から視た模式図。
【図１７】同実施形態の弁座及び弁体を下方から視た模式図。
【図１８】同実施形態の弁座及び弁体を示す平面図。
【図１９】同実施形態における弁構造の動作及び冷媒の流れを説明するための図。
【図２０】流出口の位置ずれを説明するための模式図。
【図２１】流出口の位置ずれに伴う弁開度の違いを説明するための模式図。
【図２２】第１実施形態及び第２実施形態における流量変化を示す図。
【図２３】第３実施形態における流出口及び流量制御溝を説明するための模式図。
【図２４】第３実施形態における流量変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
＜第１実施形態＞
まず始めに本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
第１実施形態に係る弁構造は、いわゆる四方弁として用いられるものである。
【００４０】
本実施形態に係る弁構造２０は、図１に示すように、例えば冷凍冷蔵庫１００に用いられるものである。なお、この弁構造２０は、冷凍冷蔵庫に限らず、流体を複数箇所に供給する流体回路に用いても構わない。
【００４１】
まず始めに、本実施形態の冷凍冷蔵庫１００について説明する。
冷凍冷蔵庫１００は、図１及び図２に示すように、冷蔵室１１、冷凍室１２及び変温室１３を有するものであり、また、図１に示すように機械室に備えた圧縮機２１と、圧縮機２１の吐出側に設けられた凝縮器２２と、凝縮器２２の出口側及び圧縮機２１の吸入側の間で各庫内に設けられた複数の蒸発器２３１〜２３３（以下、これらを区別する場合、冷蔵室用蒸発器２３１、冷凍室用蒸発器２３２、変温室用蒸発器２３３という）と、各蒸発器２３１〜２３３の入口側それぞれに設けられた複数の減圧手段２４１〜２４３（以下、これらを区別する場合、冷蔵室用減圧手段２４１、冷凍室用減圧手段２４２、変温室用減圧手段２４３という）とを有する冷媒回路２００を備えている。
【００４２】
ここでは、冷凍室用蒸発器２３２の入口側に変温室用蒸発器２３３が設けられており、冷凍室用蒸発器２３２の出口側には逆止弁２５が設けられている。なお、変温室用蒸発器２３３は、冷凍室用蒸発器２３２の出口側に設けられていても良いし、冷凍室用蒸発器２３２と並列に設けられていても良い。
【００４３】
冷蔵室用蒸発器２３１の入口側には冷蔵室用減圧手段として冷蔵用キャピラリーチューブ２４１が直列に設けられており、冷凍室用蒸発器２３２の入口側には冷凍室用減圧手段として冷凍用キャピラリーチューブ２４２が直列に設けられており、変温室用蒸発器２３３の入口側には変温室用減圧手段として変温用キャピラリーチューブ２４３が直列に設けられている。
これらのキャピラリーチューブ２４１〜２４３は互いに並列に設けられており、ここでは変温室用蒸発器２３３が冷凍室用蒸発器２３２の入口側に設けられていることから、変温室用蒸発器２３３及び冷凍室用蒸発器２３２の間と冷凍室用減圧手段２４２の出口側とを配管接続して、冷凍室用減圧手段２４２から流れ出た冷媒を変温室用蒸発器２３３に流すことなく冷凍室用蒸発器２３２に流すようにしている。
【００４４】
本実施形態の冷媒回路２００は、各蒸発器２３１、２３２、２３３の出口側と圧縮機の吸入側とを接続する戻り配管Ｌが、上述したキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３と熱的に接続されており、戻り配管Ｌを流れる低温冷媒とキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３を流れる高温冷媒との間で熱交換が行われるように構成されている。具体的には、戻り配管Ｌとキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３とを例えばはんだ付けなどにより接続している。
【００４５】
上述したキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３は、後述の弁構造２０を備えた膨張弁Ｖとともに、凝縮器２２から流出した高圧冷媒を低圧冷媒に変化させる減圧機構Ｚを構成している。
【００４６】
次に、弁構造２０について説明する。
【００４７】
弁構造２０は、複数の蒸発器２３１〜２３３のうち１つ又は複数に冷媒を流すためのものであり、図１、図２に示すように、機械室にて凝縮器２２の出口側とキャピラリーチューブ２４１〜２４３の入口側を接続する形で設けられている。
【００４８】
本実施形態の弁構造２０は、流入した冷媒を、３つの蒸発器２３１〜２３３のうちの１つ又は２つに流すためのいわゆる四方弁であり、各蒸発器２３１〜２３３に流す冷媒流量を調整可能に構成されている。
【００４９】
具体的にこの弁構造２０は、図３及び図４に示すように、少なくとも弁座３及び弁体４を備えたものであり、ここでは、弁体３を回転させる駆動機構５と、弁座３及び弁体４を収容するとともに冷媒が流入する冷媒流入空間Ｓが形成されたケーシング６とをさらに備えている。
【００５０】
駆動機構５は、ステータ５１１及びこのステータ５１１の内側に設けられたロータ５１２を備えるモータ５１と、前記ロータ５１２と連動して回転することでモータ５１の駆動力を出力する出力ギア５２とを有するものである。
【００５１】
ケーシング６は、図４に示すように、底面に開口が形成された中空のケーシング本体６１と、前記開口を閉塞してケーシング本体６１とともに前記冷媒流入空間Ｓを形成する蓋体６２とを有するものである。
【００５２】
ケーシング本体６１は、金属等から形成された例えば回転体形状をなすものであり、ここでは前記ロータ５１２を中空内に収容した状態で前記ステータ５１１の内側に配置される。
【００５３】
前記蓋体６２は、平板状をなし、冷媒流入空間Ｓと連通して冷媒流入空間Ｓに冷媒を流入させるための流入口６２１が形成されたものであり、ここでは例えば径寸法（直径）が３５ｍｍ以下の円板形状をなす。この流入口６２１は、流入管７によって凝縮器２２の出口側に接続されており、これにより凝縮器２２から流れ出た冷媒が冷媒流入空間Ｓに流れ込む。
【００５４】
弁座３は、図３〜図６に示すように、上述した蓋体６２に形成された貫通孔に隙間なく嵌め込まれるものであり、冷媒流入空間Ｓと連通して冷媒流入空間Ｓから冷媒を流出させるための流出口３ａが形成されている。また、この弁座３の中心には、後述する弁体４の回転軸Ｘが差し込まれる貫通孔３ｘが形成されている。
【００５５】
本実施形態の弁座３は、蓋体６２に簡単に取り付けられるようにすべく、上部３１を蓋体６２に形成された貫通孔と同じ大きさにしつつ、下部３２を上部３１よりも大きい形状にすることで、上部３１を蓋体６２の貫通孔に下方から嵌め込んだ際に、上部３１及び下部３２の間に形成された段部が蓋体６２の下面に当接するようにしてある。
【００５６】
具体的にこの弁座３は、径寸法（直径）が１６ｍｍ以下の円板状をなすものであり、この弁座３の上部３１を厚み方向に貫通させることで、その上面に例えば直径０．８ｍｍの流出口３ａを形成してある。
また、下部３２には、前記流出口３ａと連通するとともに、流出口３ａよりも径寸法の大きい流出管用孔３ｓが形成されており、この流出管用孔３ｓに流出管８が差し込まれるように構成されている。この流出管８によって、流出口３ａは蒸発器２３１〜２３３の入口側に接続され、流出口３ａを介して冷媒流入空間Ｓから流出した冷媒が何れか１つの蒸発器２３１〜２３３に流れ出る。
【００５７】
本実施形態の弁構造２０は、図３〜図６に示すように、２つの弁座３（以下、これらの弁座３を第１弁座３Ａ、第２弁座３Ｂという）を備えており、蓋体６２に形成された２つの貫通孔の一方に第１弁座３Ａが取り付けられ、他方に第２弁座３Ｂが取り付けられる。ここでは、第１弁座３Ａと第２弁座３Ｂとは、互いに同じ径寸法の円板状のものである。
【００５８】
第１弁座３Ａには、２つの流出口３ａ（以下、これらの流出口３ａを第１流出口３ａ１、第２流出口３ａ２という）が形成されている。本実施形態では、第１流出口３ａ１は、第１流出管８１によって冷蔵室用蒸発器２３１の入口側に接続されており、第２流出口３ａ２は、第２流出管８２によって冷凍室用蒸発器２３２の入口側に接続されている。
前記第１流出口３ａ１及び前記第２流出口３ａ２は、互いに同じ径寸法であり、第１弁座３Ａの中心周りに周方向に沿って配置されている。つまり、第１弁座３Ａの中心から第１流出口３ａ１の中心までの距離と、第１弁座３Ａの中心から第２流出口３ａ２の中心までの距離とを等距離にしてある。
【００５９】
第２弁座３Ｂには、１つの流出口３ａ（以下、この流出口３ａを第３流出口３ａ３という）が形成されている。本実施形態では、第３流出口３ａ３は、第３流出管８３によって変温室用蒸発器２３３の入口側に接続されている。
【００６０】
なお、第３流出口３ａ３は、第１流出口３ａ１及び第２流出口３ａ２と同じ径寸法であり、第２弁座３Ｂの中心から第３流出口３ａ３の中心までの距離は、第１弁座３Ａの中心から第１流出口３ａ１及び第２流出口３ａ２の中心までの距離と等距離にしてある。
【００６１】
弁体４は、弁座３に対して回転可能に設けられており、前記流出口３ａを全開状態及び全閉状態の間でその開度を調整するためのものであり、回転に伴って流出口３ａと重なり合う面積が変わる流量制御溝４ａが形成されている。
本実施形態では、第１弁座３Ａ及び第２弁座３Ｂそれぞれに対応して第１弁体４Ａ及び第２弁体４Ｂが設けられているが、ここでは第１弁体４Ａ及び第２弁体４Ｂは互いに同じ構成であるので、以下ではこれらを代表して第１弁体４Ａ（以下、単に弁体４という）について説明する。
【００６２】
この弁体４は、図３〜図６に示すように、弁座３の上側に設けられて弁座３の中心軸を中心として回転するものであり、ここでは回転軸Ｘが貫通する貫通孔４ｘが形成されている。この弁体４には、上述した出力ギア５２に噛み合う受動ギア９が取り付けられるようにしてあり、この受動ギア９に前記回転軸Ｘを設けてある。より詳細に説明すると、受動ギア９には複数の凸部９１が設けられており、弁体４の上面には前記凸部９１と係合する複数の凹部４ｙが形成されている。これにより、回転軸Ｘを貫通孔４ｘに差し込むとともに、凸部９１を凹部４ｙに係合させることで、弁体４が駆動機構５の駆動力によって受動ギア９と連動して回転する。
【００６３】
なお、本実施形態では、上述したように第１弁座３Ａ及び第２弁座３Ｂそれぞれに対応して第１弁体４Ａ及び第２弁体４Ｂが設けられており、第１弁体４Ａ及び第２弁体４Ｂそれぞれに設けられた２つの受動ギア９が共通の出力ギア５２に噛み合っている。これにより、第１弁体４Ａ及び第２弁体４Ｂは連動して回転する。
【００６４】
本実施形態の弁体４は、平板状の上部４１と、厚み方向に貫通して上述した流量制御溝４ａが形成された平板状の下部４２とから構成されている。上部４１は下部４２の全体と重なり合う例えば円板状のものであり、下部４２は円板に前記流量制御溝４ａを形成したものである。本実施形態の弁体４は、例えば径寸法が１２ｍｍ以下の円板状をなすものであり、流量制御溝４ａは周方向に沿って延びるように形成されている。
【００６５】
流量制御溝４ａは、図７に示すように、周方向に沿ってその幅寸法が変化するように形成されたものであり、ここでは弁体４の回転により流出口３ａと重なり始める先端部４ｂから、その反対側の後端部４ｃに向って幅寸法が徐々に大きくなるように形成してある。
この流量制御溝４ａは、先端部４ｂから後端部４ｃまでが弁体４の回転軸Ｘを中心とした６０度以内に収まるように構成されている。
【００６６】
先端部４ｂは、図８に示すように、先端４ｘの回転軌跡Ｐ上に位置する点Ｑを中心とした円の一部（ここでは半円部分）である。なお、流量制御溝４ａの先端４ｘは、弁体４の回転方向に沿った先端部４ｂの端である。
具体的にこの先端部４ｂは、幅寸法が０．２ｍｍ以上となる形状であり、本実施形態では直径０．２ｍｍ以上の円の半円部分を先端部４ｂとしている。なお、ここでいう幅寸法とは、先端４ｘの回転軌跡Ｐと垂直な方向に沿った寸法である。
【００６７】
また、図７に示すように、流量制御溝４ａの後端部４ｃのさらに後ろ側には、後端部４ｃと連続して形成され、流出口３ａの全体と重なり合う全開用溝４ｄが形成されている。この全開用溝４ｄは、後端部４ｃから弁体４の回転方向とは反対側に向って、弁体４の下部４２を周方向に沿って切り欠いて形成したものである。
【００６８】
そして、本実施形態では、図７及び図８に示すように、流出口３ａの中心Ｏを、流量制御溝４ａの先端部４ｂの回転軌跡から変位させている。
【００６９】
より詳細に説明すると、ここでは流出口３ａの中心Ｏを通り弁体４の回転軸Ｘを中心とする仮想円Ｚから、流量制御溝４ａの先端４ｘの回転軌跡Ｐを内側に変位させている。
【００７０】
ところで、本実施形態の冷凍冷蔵庫１００は、弁構造２０の上流側に設けられた図示しないフィルタを備えているが、フィルタのメッシュサイズよりも小さいコンタミ等の異物はフィルタを通過して冷媒とともに冷媒流入空間Ｓに流れ込む可能性がある。
そうすると、例えば図７に示す弁体４Ａにおいて、異物が流量制御溝４ａの先端部４ｂに入り込むと、弁体４の回転動作だけでは異物を掻き出すことができず、異物が流量制御溝４ａの先端部４ｂに堆積する恐れがある。
【００７１】
そこで、前記先端部４ｂに流入した異物が冷媒とともに流出口３ａから流れ出るように、前記先端部４ｂにおける前記流出口３ａとの重なり合う部分の幅寸法を設定してある。この幅寸法は、フィルタを通過した異物が流出口３ａから流れ出るようにすべく、フィルタのメッシュサイズに基づいて設定してあり、例えば想定される異物の大きさに鑑みて０．１ｍｍ以上にしている。
【００７２】
本実施形態では、少なくとも流量制御溝４ａの先端４ｘが流出口３ａと重なり合うようにしつつ、図８に示すように、先端部４ｂの半径ＯＬを０．１ｍｍ以上にすることで、先端部４ｂにおける流出口３ａと重なり合う部分の幅寸法が異物よりも大きくなるようにしている。
【００７３】
次に、弁構造２０の動作と冷媒の流れについて説明する。
【００７４】
本実施形態の弁構造２０は、図９に示すように、第１弁体４Ａ及び第２弁体４Ｂが連動して回転することにより、これらの第１弁体４Ａ及び第２弁体４Ｂの回転角度に応じて、全閉領域、全開領域、及び３つの流量可変領域が形成されるように構成されている。
【００７５】
全閉領域は、第１流出口３ａ１、第２流出口３ａ２、及び第３流出口３ａ３が同時に全閉状態となる領域である。
【００７６】
全開領域は、第１流出口３ａ１又は第２流出口３ａ２の何れか一方と第３流出口３ａ３とが同時に全開状態となる領域である。本実施形態の全開領域は、第１流出口３ａ１と第３流出口３ａ３とが同時に全開状態となる領域であり、言い換えれば、第１流出口３ａ１の全体に第１弁体４Ａの全開用溝４ｄが重なり合うとともに、第３流出口３ａ３の全体に第２弁体４Ｂの全開用溝４ｄが重なり合う領域である。
【００７７】
流量可変領域は、各流出口３ａ１〜３ａ３から流出する冷媒の流量を単独で調整可能な領域であり、言い換えれば、第１流出口３ａ１、第２流出口３ａ２、又は第３流出口３ａ３のうち何れか１つに流量制御溝４ａが重なり合うとともに、その他の２つが全閉状態となる領域である。この流量可変領域は、各流出口３ａ１〜３ａ３それぞれに対して設けられている。
なお、本実施形態の流量可変領域において、第１流出口３ａ１及び第２流出口３ａ２から流出する冷媒流量は徐々に増大し、第３流出口３ａ３から流出する冷媒流量は徐々に減少するように構成されている。
【００７８】
上述した全閉領域、全開領域、及び流量可変領域の他には、図９に示すように、第１流出口３ａ１、第２流出口３ａ２、又は第３流出口３ａ３のうち何れか１つが全開状態であり、その他の２つが全閉状態となる領域が設けられている。言い換えれば、この領域は、第１流出口３ａ１、第２流出口３ａ２、又は第３流出口３ａ３のうち何れか１つに全開用溝４ｄが重なり合うとともに、その他の２つが閉じられている領域である。
なお、第３流出口３ａ３に対して形成された流量可変領域と、第２流出口３ａ２に対して形成された流量可変領域との間には、余裕区間として、第１流出口３ａ１、第２流出口３ａ２、及び第３流出口３ａ３の全てが全閉状態となる領域が設けられている。
【００７９】
このように構成された本実施形態の冷凍冷蔵庫１００であれば、流出口３ａの中心Ｏを流量制御溝４ａの先端部４ｂの回転軌跡Ｐから変位させているので、弁体４を回転させることにより、流量制御溝４ａの先端部４ｂが流出口３ａに対して真正面からずれた方向から重なり始める。これにより、図１０の設計データから分かるように、冷媒を流し始める際に、流量制御溝４ａの先端部４ｂと流出口３ａとの重なり合う面積を従来に比べて小さくすることができる。その結果、冷媒を流し始める際に、冷媒流量を少しずつ増加させることができ、流体を流し始める際の流量を高精度に制御することが可能となる。
【００８０】
また、弁体４が回転して流量制御溝４ａの先端４ｘが流出口３ａと重なっている状態において、その重なっている部分の大きさを想定される異物よりも大きくしているので、流量制御溝４ａの先端部４ｂに異物が流れ込んだとしても、その異物を冷媒とともに流出口３ａから流し出すことができる。
【００８１】
さらに、３つの流出口３ａ１〜３ａ３を同時に全閉状態とする全閉領域にすることができるので、圧縮機２１の停止時に凝縮器２２側から高温冷媒が各蒸発器２３１〜２３３へ流入してしまうこと防ぐことができ、圧縮機２１の停止時に冷媒流入によって各室１１〜１３の温度が上昇してしまうことを防ぐことができる。
【００８２】
加えて、２つの流出口３ａ１と流出口３ａ３とを同時に全開状態とする全開領域にすることができるので、この全開状態において冷媒を冷蔵室１１、冷凍室１２、及び変温室１３の３室に供給することができ、プルダウン時などの過負荷において、各室の冷却速度を向上させることができる。
【００８３】
さらに加えて、３つの流出口３ａ１〜３ａ３それぞれに対して単独での流量調整が可能な流量可変領域にすることができるので、各室１１〜１３それぞれの冷却時における負荷に応じて冷媒を適切な流量に調整することができる。
【００８４】
図１１に本実施形態における冷凍回路のモリエル線図を示す。本実施形態では減圧機構Ｚが膨張弁Ｖとキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３とを有しているので、凝縮器２２から流出した冷媒を膨張弁Ｖ及びキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３を用いて段階的に減圧させることができる。
これにより、図１１に示すように膨張弁Ｖからキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３へ流れる冷媒を、蒸発器２３１、２３２、２３３に流入する前の冷媒よりも高温にすることができ、膨張弁Ｖ出口から庫内へと向かうキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３のうち機械室部分における配管結露を防止することができる。
【００８５】
さらに、冷媒戻り配管Ｌとキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３とを例えばはんだ付けなどにより熱的に接続しているので、蒸発器２３１、２３２、２３３から圧縮機２１へと戻る冷媒と、膨張弁Ｖからキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３を介して蒸発器へと向かう冷媒との間で熱交換が行われる。
これにより、蒸発器２３１、２３２、２３３で蒸発されなかった液冷媒を、冷媒戻り配管Ｌ内で加熱することによって圧縮機２１に戻る前に蒸発させることができ、圧縮機２１への液冷媒戻りを防ぐことができる。
そのうえ、図１１に示すようにキャピラリーチューブ２４１、２４２、２４３内の冷媒が減圧中に冷却されることで冷凍能力を高めることができ、冷凍サイクルの効率向上を図ることができる。
【００８６】
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について図面を参照して説明する。
第２実施形態に係る弁構造２０は、いわゆる三方弁として用いられるものである。また、第２実施形態における弁構造２０は、前記第１実施形態と同様に、膨張弁Ｖに備えさせてあり、この膨張弁Ｖとキャピラリーチューブ２４１、２４２とが、凝縮器２２からの高圧冷媒を低圧冷媒に変化させる減圧機構Ｚを構成している。
【００８７】
本実施形態に係る弁構造２０は、図１２及び図１３に示すように、例えば冷凍冷蔵庫１００に用いられるものである。本実施形態の冷凍冷蔵庫１００は、変温室、変温室用蒸発器、及び変温室用減圧手段を備えていない点で第１実施形態の冷凍冷蔵庫１００とは異なるが、その他の点では第１実施形態と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。
【００８８】
本実施形態の弁構造２０は、冷蔵室用蒸発器２３１又は冷凍室用蒸発器２３２の一方又は両方に冷媒を流すためのいわゆる三方弁であり、各蒸発器２３１、２３２に流す冷媒流量を調整可能に構成されている。
【００８９】
具体的にこの弁構造２０は、図１４及び図１５に示すように、少なくとも弁座３及び弁体４を備えたものであり、ここでは、弁体３を回転させる駆動機構５と、弁座３及び弁体４を収容するとともに冷媒が流入する冷媒流入空間が形成されたケーシング６とをさらに備えている。
駆動機構５及びケーシング６は、第１実施形態と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。
【００９０】
また、第１実施形態の弁構造２０は、２つの弁座３（第１弁座３Ａ及び第２弁座３Ｂ）と、これらの弁座３それぞれに対応して設けられた２つの弁体４（第１弁体４Ａ及び第２弁体４Ｂ）とを備えていたが、本実施形態の弁構造２０は、弁座３及び弁体４を１つずつ備えたものである。
【００９１】
本実施形態の弁座３は、第１実施形態の第１弁座３Ａと同様の構成であり、図１６に示すように、２つの流出口３ａ（以下、これらの流出口３ａを第１流出口３ａ１、第２流出口３ａ２という）が形成されている。本実施形態では、第１流出口３ａ１は、第１流出管８１によって冷蔵室用蒸発器２３１の入口側に接続されており、第２流出口３ａ２は、第２流出管８２によって冷凍室用蒸発器２３２の入口側に接続されている。なお、弁座３の寸法や、各流出口３ａ１、３ａ２の径寸法や、弁座３の中心から各流出口３ａ１、３ａ２の中心までの距離は、第１実施形態と同様であるが、弁構造２０の動作が異なるため、各流出口３ａ１、３ａ２の配置は第１実施形態とは異なる。
【００９２】
弁体４は、基本的には第１実施形態の弁体４と同様の構成である。すなわち、弁体４は、弁座３に対して回転可能に設けられており、前記流出口３ａを全開状態及び全閉状態の間でその開度を調整するものである。この弁体４には、図１７及び図１８に示すように、回転に伴って流出口３ａと重なり合う面積が変わる流量制御溝４ａや、流出口３ａの全体と重なり合う全開用溝４ｄ（以下、第１全開用溝４ｄともいう）が形成されている。
【００９３】
流量制御溝４ａは、第１実施形態と同様、先端部４ｂから後端部４ｃまでが弁体４の回転軸Ｘを中心とした６０度以内に収まるように構成されている。
【００９４】
一方、第１全開用溝４ｄは、１つの弁体４を用いて２つの流出口３ａ１と流出口３ａ２を同時に全開状態とすべく、第１実施形態よりも角度を広く構成してある。
【００９５】
なお、流出口３ａの中心Ｏを流量制御溝４ａの先端部４ｂの回転軌跡から変位させていることや、その先端部４ｂにおける流出口３ａと重なり合う部分の幅寸法を先端部４ｂに流入し得る異物の大きさに鑑みて設定してあることは、第１実施形態と同様である。
【００９６】
そして、本実施形態の弁体４は、図１７及び図１８に示すように、前記流量制御溝４ａ及び第１全開用溝４ｄとは別に、流出口３ａ１の全体と重なり合う第２全開用溝４ｆが形成されている点において、第１実施形態の弁体とは異なる。
【００９７】
第２全開用溝４ｆは、弁体４の下部４２を周方向に沿って切り欠いて形成されたものであり、第１全開用溝４ｄ及び流量制御溝４ａとは連続することなく設けられている。この第２全開用溝４ｆは、流出口３ａ１の全体と重なり合うように構成されている。
【００９８】
より詳細に説明すると、前記第２全開用溝４ｆは、第１全開用溝４ｄが一方の流出口３ａの全体と重なり合った場合に、他方の流出口３ａの全体と重なり合う位置に形成されている。
つまり、第１全開用溝４ｄ及び第２全開用溝４ｆの相対的な位置関係は、２つの流出口の相対的な位置関係に基づいて設計されており、ここでは第２全開用溝４ｆと第１全開用溝４ｄとの間で弁体４の回転軸Ｘを挟むようにしている。
【００９９】
次に、本実施形態の弁構造２０の動作と冷媒の流れについて説明する。
【０１００】
本実施形態の弁構造２０は、図１９に示すように、弁体４が回転することにより、この弁体４の回転角度に応じて、全閉領域、全開領域、及び２つの流量可変領域が形成されるように構成されている。
【０１０１】
全閉領域は、第１流出口３ａ１及び第２流出口３ａ２が同時に全閉状態となる領域である。
【０１０２】
全開領域は、第１流出口３ａ１及び第２流出口３ａ２が同時に全開状態となる領域であり、言い換えれば、第１流出口３ａ１の全体に第１全開用溝４ｄ又は第２全開用溝４ｆの一方が重なり合うとともに、第２流出口３ａ２の全体に第１全開用溝４ｄ又は第２全開用溝４ｆの他方が重なり合う領域である。
【０１０３】
流量可変領域は、各流出口３ａ１、３ａ２から流出する冷媒の流量を単独で調整可能な領域であり、言い換えれば、第１流出口３ａ１又は第２流出口３ａ２の一方に流量制御溝４ａが重なり合うとともに、他方が全閉状態となる領域である。この流量可変領域は、各流出口３ａ１、３ａ２それぞれに対して設けられている。
なお、本実施形態の流量可変領域において、第１流出口３ａ１及び第２流出口３ａ２から流出する冷媒流量は徐々に増大するように構成されている。
【０１０４】
上述した全閉領域、全開領域、及び流量可変領域の他には、図１６に示すように、第１流出口３ａ１又は第２流出口３ａ２の一方が全開状態であり、他方が全閉状態となる領域が設けられている。言い換えれば、この領域は、第１流出口３ａ１又は第２流出口３ａ２の一方に第２全開用溝４ｆが重なり合うことなく、他方に全開用溝４ｄが重なり合う領域であり、これは第１全開用溝４ｄと第２全開用溝４ｆとが形成されている角度差により得られる領域である。
【０１０５】
このように構成された本実施形態の冷凍冷蔵庫１００であれば、弁体４が、第１全開用溝４ｄとは別に、第２全開用溝４ｆが形成されており、第１全開用溝４ｄが一方の流出口３ａの全体と重なり合った場合に、第２全開用溝４ｆが他方の流出口３ａの全体と重なり合うように構成されているので、一対の弁座３及び弁体４を用いて、全閉状態及び流量可変領域のみならず、全開領域をも形成することができる。
【０１０６】
この結果、全開領域にすることで、冷蔵室用蒸発器２３１及び冷凍室用蒸発器２３２の両方に冷媒を流すことができ、プルダウン時などの過負荷における冷却速度を向上させることができる。
また、全閉領域にすることで、圧縮機２１の停止時に凝縮器２２側から高温冷媒が各蒸発器２３１、２３２へ流入してしまうこと防ぐことができ、圧縮機２１の停止時に冷媒流入により各室１１、１２の温度が上昇してしまうことを防ぐことができる。
さらに、流量可変領域にすることで、各室１１、１２それぞれの冷却時における負荷に応じて冷媒を適切な流量に調整することができる。
【０１０７】
加えて、流量制御溝４ａの先端部４ｂの回転軌跡が、流出口３ａの中心Ｏから変位しているので、弁体４を回転させることにより、流量制御溝４ａの先端部４ｂが流出口３ａに対して真正面からずれた方向から重なり始める。
これにより、冷媒を流し始める際に、流量制御溝４ａの先端部４ｂと流出口３ａとの重なり合う面積を従来に比べて小さくして、冷媒流量を少しずつ増加させることができ、流体を流し始める際の流量を高精度に制御することが可能となる。
これに対して、流量制御溝の先端部が流出口の中心を通過する従来の構成では、高精度に流量を調整することができないし、流量制御溝を用いることなく全開用溝によって流量を変えようとすると、精度が著しく低下するので流量を制御できるとはいえない。
【０１０８】
そのうえ、流量制御溝４ａの先端部４ｂにおける流出口３ａと重なり合う部分の幅寸法が、前記先端部４ｂに流入したコンタミ等の異物が冷媒とともに流出口３ａから流れ出るように設定しているので、流量制御溝４ａの先端部４ｂに異物が流れ込んだとしても、冷媒とともに流出口３ａから流し出すことができる。
【０１０９】
また、第１実施形態と同様に減圧機構Ｚとして膨張弁Ｖとキャピラリーチューブ２４１、２４２とを有していることで、凝縮器２２にて凝縮された液冷媒を膨張弁Ｖおよびキャピラリーチューブ２４１、２４２とで段階的に減圧することができる。
その作用効果も第１実施形態同様、図１１に示すように膨張弁Ｖから流出した冷媒の温度を蒸発温度よりも高くすることができるため、キャピラリーチューブ２４１、２４２のうち機械室部分での配管結露を防ぐことができる。
【０１１０】
また、第１実施形態同様にキャピラリーチューブ２４１、２４２と冷媒戻り配管Ｌとをたとえばはんだ付けなどによって熱的に接続しているので、蒸発器２３１、２３２から圧縮機へと戻る液冷媒を加熱することによる液戻り防止効果と膨張弁Ｖからキャピラリーチューブ２４１、２４２とを介して蒸発器２３１、２３２へと向かう冷媒を冷却することによる冷凍能力の増大効果とを得ることができる。
【０１１１】
さらに、弁体に設けた流体制御溝によって冷媒流量を制御しているので、冷媒流量によらず流入管７や複数の流出管８の管径を種々変更することができ、例えば複数の流出管８の管径を同一にしたり、流入管７と流出管８との管径を同一にしたりすることが可能となる。
【０１１２】
なお、本発明は第１実施形態及び第２実施形態に限られるものではない。
【０１１３】
例えば、第１実施形態では、流量制御溝の先端が流出口に重なるように、流量制御溝の先端の回転軌跡を、仮想円から変位させていたが、流量制御溝の先端を流出口に重ならせることなく、先端部における先端以外の一部が流出口に重なるようにしても良い。
【０１１４】
＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態について図面を参照して説明する。
第３実施形態に係る弁構造２０は、流出口３ａの位置が特徴的なので、この点について以下に詳述する。
【０１１５】
まず、第１実施形態や第２実施形態の流出口３ａは、図８に示すように、流量制御溝４ａの先端４ｘの回転軌跡Ｐが流出口３ａの外縁と接するように形成されている。
【０１１６】
ところが、流出口３ａの位置すなわち流出口３ａの中心Ｏの位置には、加工時や組み付け時のばらつきがあるので、図２０に示すように、例えば前記各実施形態における流出口３ａの中心Ｏを基準位置とした場合、実際の中心Ｏは基準位置に比べて径方向外側或いは径方向内側に僅かに（例えば０．１５ｍｍ）ずれることがある。
【０１１７】
このずれにより、図２１に示すように、流量制御溝４ａと流出口３ａとが重なり合う際の弁体４の弁開度（冷媒が流れ始める回転角度）に差が生じる。具体的には、流出口３ａが径方向外側にずれた場合には、流出口３ａが基準位置にある場合に比べて弁開度が小さく、且つ、冷媒が流れ始める回転角度が遅くなり、流出口３ａが径方向内側にずれた場合には、流出口３ａが基準位置にある場合に比べて弁開度が大きく、且つ、冷媒が流れ始める回転角度が早くなる。
【０１１８】
さらに、流出口３ａの中心Ｏが基準位置よりも径方向外側にずれた場合には、前記第１実施形態及び前記第２実施形態の構成であると、冷媒を流し始める際に、流量制御溝４ａの先端部４ｂと流出口３ａとの重なり合う面積が小さくなり過ぎてしまい、図２２に示すように、冷媒を流し始める際に弁体４を回転させても流量がなかなか増加しない。
【０１１９】
これらのことから、流出口３ａが径方向外側にずれた場合には、流出口３ａが基準位置にある場合と同一の回転角度では冷媒が流れずに不冷といったトラブルが生じる可能性があったり、不冷とまではいかないにしても消費電力量の増加といった基本性能が損なわれることが懸念される。
【０１２０】
そこで、本実施形態に係る弁構造２０は、図２３に示すように、基準位置の流出口３ａを前記各実施形態よりも径方向内側に配置した。より具体的には、流量制御溝４ａの先端４ｘの回転軌跡Ｐが、流出口３ａの中心Ｏよりも弁体４の回転軸Ｘ側において流出口３ａと重なり合うように、流出口３ａを配置してある。
【０１２１】
このように基準位置の流出口３ａを前記各実施形態よりも径方向内側に配置することで、図２４に示すように、仮に流出口３ａが径方向外側にずれたとしても、すなわち、流量制御溝４ａと流出口３ａとの重なり合う面積が下限値となる場合であっても、流量制御溝４ａの先端部４ｂと流出口３ａとの重なり合う面積が冷媒を流し始める際に小さくなり過ぎてしまうことを防ぐことができ、上述した不冷といったトラブルや消費電力量の増加といった基本性能が損なわれることを回避できる。
【０１２２】
一方、本実施形態の構成において、加工時や組み付け時のばらつきによって流出口３ａが径方向内側にずれた場合、流量制御溝４ａの先端部４ｂと流出口３ａとが重なり始めてからさらに弁体４を回転させていった時の重なり合う面積が、第１実施形態や第２実施形態の構成に比べて大きくなり、流量が一挙に増加してしまい、微小流量域における流量制御が難しくなる恐れがある。
【０１２３】
この点に鑑みて、本実施形態の流量制御溝４ａは、第１実施形態や第２実施形態とは異なる形状としてあり、具体的には図２３に示すように、先端部４ｂから後端部４ｃ側に向かって形成された狭小部４ｇと、狭小部４ｇから後端部４ｃ側に向かって形成された幅広部４ｈとを有している。
なお、流量制御溝４ａの形状が先端４ｘの回転軌跡Ｐに対して非対称である点や、先端部４ｂが部分円形状である点においては、第１実施形態や第２実施形態と共通している。
【０１２４】
狭小部４ｇは、幅広部４ｈよりも幅寸法が小さい形状であり、ここでは周方向に沿って幅寸法が変化しないように、すなわち周方向に沿って幅寸法が一定となるように形成されている。具体的にこの狭小部４ｇは、対向する一対の内縁４ｇ１が互いに平行であって、その幅寸法は部分円形状をなす先端部４ｂの直径と同じ寸法（例えば、加工可能な最小寸法）としてある。これらの内縁４ｇ１は、いずれも先端部４ｂの両端から接線方向に延びており、先端４ｘの回転軌跡Ｐとは平行である。
【０１２５】
幅広部４ｈは、周方向に沿ってその幅寸法が変化するように形成されており、具体的には後端部４ｃに向って幅寸法が徐々に大きくなる形状、言い換えれば狭小部４ｇから後端部４ｃに向かって末広がりな形状である。
より具体的には、幅広部４ｈの外縁４ｈ１は、先端４ｘの回転軌跡Ｐから外側に離れていくように形成されており、幅広部４ｈの内縁４ｈ２は、先端４ｘの回転軌跡Ｐに近づくように形成されている。これにより、幅広部４ｈの外縁４ｈ１と内縁４ｈ２とは、先端４ｘの回転軌跡Ｐに対して非対照である。なお、内縁４ｈ２は、先端４ｘの回転軌跡Ｐと平行であっても良い。
【０１２６】
このように、先端部４ｂから後端部４ｃ側に向かって形成された狭小部４ｇを、周方向に沿って幅寸法が一定となる形状にすることで、流出口３ａが径方向内側に位置ずれしたとしても、流量制御溝４ａの先端部４ｂと流出口３ａとが重なり始めてからさらに弁体４を回転させていった時の重なり合う面積の増大を抑えることができる。
これより、流量制御溝４ａと流出口３ａとの重なり合う面積が上限値となる場合であっても、冷媒を流し始める際に流量が一挙に増加することを防ぐことができ、微小流量域において流量制御溝４ａや流出口３ａの加工時や組み付け時のばらつき影響を最小にして流量制御することが可能となる。
【０１２７】
また、狭小幅４ｇが、先端４ｘの回転軌跡Ｐと平行に形成されているので、流量制御溝と４ａ流出口３ａとの重なり合う面積が上限値（最大）となる場合でも、冷媒を流し始める際に流量が一挙に増加してしまうことを防ぐことができる。
【０１２８】
さらに、幅広部４ｈの外縁４ｈ１が、先端４ｘの回転軌跡Ｐから外側に離れていくように形成されているので、冷媒がある程度流れ始めた後、流量を徐々に増加させることができ、流量制御溝４ａの全体が流出口３ａを通過しきって流出口３ａが全開となる際に、流量が急激に増加してしまうことを防ぐことができる。
【０１２９】
加えて、幅広部の内縁が、前記先端部の回転軌跡に近づくように形成されているので、冷媒がある程度流れ始めた後、流量が一挙に増加することを防いで流量を徐々に増加させることができ、狭小部で発生する流路面積割合のばらつきを低減できる。
【０１３０】
以上のように、本実施形態の弁構造２０であれば、図２４に示すように、流出口３ａが径方向外側に位置ずれしたとしても、冷媒を流し始める際における流量を確保することができるとともに、流出口３ａが径方向外側に位置ずれしたとしても、冷媒を流し始める際に流量が一挙に増大することを防ぐことができる。
【０１３１】
なお第３実施形態では、基準位置の流出口３ａを前記第１実施形態や前記第２実施形態よりも径方向内側に配置した態様を説明したが、基準位置の流量制御溝４ａを前記第１実施形態や前記第２実施形態よりも径方向外側に配置しても、第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１３２】
その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３３】
１００・・・冷凍冷蔵庫
２０  ・・・弁構造
３    ・・・弁座
３ａ  ・・・流出口
４    ・・・弁体
４ａ  ・・・流量制御溝
４ｂ  ・・・先端部
４ｘ  ・・・先端
Ｘ    ・・・回転軸
Ｐ    ・・・回転軌跡
Ｚ    ・・・仮想円
【図１】
2018112305.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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