(57)【要約】【課題】冷媒の流量制御性能が向上した流量制御弁を提供する。【解決手段】弁体軸を回動軸として回動可能な弁体と、流出口を備える弁座プレートと、を備える流量制御弁であって、弁体は、弁座プレートに摺接する弁体摺接面を一方の面に有し、弁体摺接面は、第一の端部が弁体摺接面の空隙部に開口した開放端であり、弁体の回動によって、開放端から所定長さに亘って流出口と重なる円弧状溝を有しており、空隙部は、弁体の回動によって、流出口を露出可能である。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体軸を回動軸として回動可能な弁体と、流出口を備える弁座プレートと、を備える流量制御弁であって、
前記弁体は、前記弁座プレートに摺接する弁体摺接面を一方の面に有し、
前記弁体摺接面は、第一の端部が前記弁体摺接面の空隙部に開口した開放端であり、前記弁体の回動によって、前記開放端から所定長さに亘って前記流出口と重なる円弧状溝を有しており、
前記空隙部は、前記弁体の回動によって、前記流出口を露出可能であることを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記空隙部を、前記弁体摺接面の一部が凹形状となるように設け、
該空隙部は、前記弁体の回動によって、前記流出口の全部を露出可能であることを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記弁体の回動によって、前記弁体摺接面は前記流出口の全部を閉塞可能であり、
前記流出口の直径は、前記円弧状溝の溝幅より常に大きく、
前記円弧状溝の断面積は、前記第一の端部から所定長さに亘って増加せず、かつ少なくとも一度減少することを特徴とする請求項２に記載の流量制御弁。
【請求項４】
当該流量制御弁は、歯車機構を更に備え、
該歯車機構は、
前記弁体の前記弁体摺接面と異なる面に設けられた弁体ギヤと、
前記弁体ギヤと対向する位置に設けられたロータピニオンギヤと、
前記ロータピニオンギヤと噛合するアイドラ大歯車と、
前記弁体ギヤと噛合するアイドラピニオンと、を備え、
前記ロータピニオンギヤと、前記弁体ギヤとは、弁体軸を回動軸として回動可能であり、
前記アイドラ大歯車と、前記アイドラピニオンとは、アイドラ軸を回動軸として回動可能であり、
前記アイドラピニオンの歯数は、前記アイドラ大歯車の歯数より少ない歯車機構であって、
前記弁座プレートは流入口を更に備え、該流入口は、該流入口の平面視において前記アイドラギヤと重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の流量制御弁。
【請求項５】
請求項１乃至４何れか一項に記載の流量制御弁を備える機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量制御弁及び流量制御弁を備えた機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特許第４４６６８８８号公報（特許文献１）、特開２０００−３４６２２７号公報（特許文献２）、特開２００１−１２４４５３号公報（特許文献３）、特開２０００−３５２４７２号公報（特許文献４）がある。
【０００３】
特許文献１には、「外側にコイル組立体を有し内側にマグネットとロータとからなる弁体の回転手段を配設されたキャンと、該キャンの下端側に配設され円筒状の弁室を備えた弁本体組立体とを設けるとともに、該弁本体組立体が前記弁室に形成された弁座に穿設したポート部と該弁座を挟んで配設された流体入出口とを有し、前記弁体は前記弁室に内設された円形の本体部と該本体部の下面に形成され前記弁座に密接摺動可能な弁閉制御部とを備え、該弁閉制御部が前記ロータの回転角度に応じて前記ポート部を覆う面積を制御可能に構成された電動式膨張弁において、前記弁座の少なくとも前記弁閉制御部に摺接する面が薄い金属板で形成されるとともに、該薄い金属板に微小流量制御を行うための絞り溝が形成されていることを特徴とする電動膨張弁」が開示されている（請求項）。
【０００４】
特許文献２には、「筒状の密閉ケース１内挿されるロータと一体的に成形されるロータシャフト５の下端部に小さな歯車３を設け、一方、弁本体１２には前記歯車３と噛み合う歯車１２ｃを設けると共に弁座シート７と接する面側には弁体１２ｄを設けることにより、弁本体の１回転未満にて弁口の開度を制御するようにした電動膨張弁」が開示されている（要約）。
【０００５】
特許文献３には、「インバータ圧縮機と凝縮器、蒸発器とを備えた冷蔵庫において、前記凝縮器と前記蒸発器との間に、キャピラリー管と絞り調整可能な絞り弁とを直列に配置する。または前記凝縮器と前記蒸発器との間に、管径の異なる２本以上のキャピラリー管を切り替え可能に並列配置する」構成が開示されている（要約）。
【０００６】
特許文献４には、「弁口の開度を制御する弁体（１２ｂ）の形状を円板状とし、該弁体（１２ｂ）中心と弁口の距離を半径とし一端部を弁体の外周部に連通させるようにした円弧状の溝（１３）を切り、その溝（１３）が弁口（８）にかかっていない位置から、弁口より大きい最大幅深さの位置まで変化付けさせた」電動膨張弁が開示されている(請求項２)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４６６８８８号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６２２７号公報
【特許文献３】特開２００１−１２４４５３号公報
【特許文献４】特開２０００−３５２４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された構成では、弁閉制御部に摺接する面が薄い金属板で形成されるとともに、該薄い金属板に微小流量制御を行うための絞り溝が形成された構成なので、薄い金属板に精密な絞り溝を加工するのは加工工数がかかり、安価に構成することに限界がある。
【０００９】
次に、特許文献２に記載された構成では、ロータ下端の小さな歯車と弁本体の歯車とによって減速しているので、ロータから弁体までの減速は歯車の一段減速にすぎないので、減速比を大きくして分解能を高くすることや、弁体の回転駆動に要するトルクを増加するには限界がある。
【００１０】
次に、特許文献３に記載された構成では、キャピラリー管と絞り調整可能な絞り弁とを直列に配置することが記載されているが、絞り弁の絞り制御の好適な特性については記載されていない。
【００１１】
次に、特許文献４に記載された構成では、弁口８は溝１３が設けられた円盤状の弁体１２ｂの内側の範囲に設けられた構成なので、弁口８を全開とする際には、溝１３位置を弁口８位置と精度良く一致させなければならず、弁口８の全開位置における精度には限界がある。さらに、特許文献４に記載された構成では、全開制御時に弁口８が部分的に塞がれることなく確実に全開とするためには、溝１３の幅を狭くすることには限界があるので、溝１３の断面積を一定以上小さくすることが困難である。このため、溝１３による冷媒の圧力降下を大きくすることに限界があり、特に、小流量制御を行う際に課題がある。
【００１２】
上記課題に鑑みて本発明は、流量制御弁の流量制御性を向上することを目的の一つとする。また、弁体と弁座とのシール性が高い流量制御弁を提供することを目的の一つとする。さらに、流量制御弁の全開時の弁体回動誤差の影響を小さくすることを目的の一つとする。さらに、流量制御弁を備える機器を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するために、本発明は、弁体軸を回動軸として回動可能な弁体と、流出口を備える弁座プレートと、を備える流量制御弁であって、前記弁体は、前記弁座プレートに摺接する弁体摺接面を一方の面に有し、前記弁体摺接面は、第一の端部が前記弁体摺接面の空隙部に開口した開放端であり、前記弁体の回動によって、前記開放端から所定長さに亘って前記流出口と重なる円弧状溝を有しており、前記空隙部は、前記弁体の回動によって、前記流出口を露出可能であることを特徴とする流量制御弁である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷媒の流量制御性能が向上した流量制御弁を提供することができる。また、弁体と弁座との摺接面における冷媒のシール性が向上した流量制御弁を提供することができる。さらに、流量制御弁の全開時の弁体回動誤差の影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】各実施形態の流量制御弁を備える冷蔵庫を前方から見た正面外形図である。
【図２】冷蔵庫の庫内の構成を表す図１におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図３】冷蔵庫の庫内の構成を表す正面図である。
【図４】図２の要部拡大説明図である。
【図５】第一実施形態に係る流量制御弁を用いた冷媒経路を示す図である。
【図６】第一実施形態に係る流量制御弁の外観を示す斜視図である。
【図７】図６のＦ−Ｆ断面図である。
【図８】図６のＧ方向矢視図である。
【図９】流量制御弁の内部構成を示す斜視図であり、流量制御弁からステータケースと弁ケースとを仮想的に取り外して透視した斜視図である。
【図１０】ロータピニオンギヤとアイドラギヤと弁体の構成を示す斜視図である。
【図１１】第一実施形態に係る流量制御弁の全開状態における弁体摺接面に設けられた円弧状溝と流出口の配置関係を示す説明図である。
【図１２】第一実施形態に係る流量制御弁の流量制御状態における弁体と円弧状溝と流出口の配置関係を示す説明図である。
【図１３】第一実施形態に係る流量制御弁の流量制御状態における弁体と円弧状溝と流出口の配置関係を示す説明図である。
【図１４】第一実施形態に係る流量制御弁の閉止状態における弁体摺接面と円弧状溝と流出口の配置関係を示す説明図である。
【図１５】第一実施形態に係る流量制御弁の円弧状溝と流出口との関係を示す、円弧状溝に沿った弁体と弁座の模式断面図である。
【図１６】第一実施形態に係る流量制御弁の円弧状溝による圧力降下を説明する模式図である。
【図１７】第一実施形態に係る流量制御弁の弁体回動角度と流出口における圧力との関係を示すグラフである。
【図１８】第二実施形態に係る流量制御弁の流量制御状態における弁体と円弧状溝と流出口の配置関係を示す説明図である。
【図１９】第二実施形態に係る流量制御弁の円弧状溝と流出口との関係を示す、円弧状溝に沿った弁体と弁座の模式断面図である。
【図２０】第二実施形態に係る流量制御弁の円弧状溝による圧力降下を説明する模式図である。
【図２１】第二実施形態に係る流量制御弁の弁体回動角度と流出口における圧力との関係を示すグラフである。
【図２２】第三実施形態に係る流量制御弁の流量制御状態における弁体と円弧状溝と流出口の配置関係を示す説明図である。
【図２３】第三実施形態に係る流量制御弁の円弧状溝と流出口との関係を示す、円弧状溝に沿った弁体と弁座の模式断面図である。
【図２４】第三実施形態に係る流量制御弁の円弧状溝による圧力降下を説明する模式図である。
【図２５】第三実施形態に係る流量制御弁の弁体回動角度と圧力との関係を示すグラフである。
【図２６】第四実施形態に係る流量制御弁の流量制御状態における弁体と円弧状溝と流出口の配置関係を示す説明図である。
【図２７】第四実施形態に係る流量制御弁の円弧状溝と流出口との関係を示す、円弧状溝に沿った弁体と弁座の模式断面図である。
【図２８】第四実施形態に係る流量制御弁の弁体回動角度と流出口における圧力との関係を示すグラフである。
【図２９】第五実施形態に係る流量制御弁の流量制御状態における弁体と円弧状溝と流出口の配置関係を示す説明図である。
【図３０】第五実施形態に係る流量制御弁の円弧状溝と流出口との関係を示す、円弧状溝に沿った弁体と弁座の模式断面図である。
【図３１】第五実施形態に係る流量制御弁の弁体回動角度と流出口における圧力との関係を示すグラフである。
【図３２】第一実施形態から第五実施形態における流量制御弁の第二の弁座プレートと弁体と流出管の断面を示す拡大部分断面図である。
【図３３】第六実施形態に係る流量制御弁のＦ−Ｆ断面図である。
【図３４】第六実施形態に係るロータピニオンギヤとアイドラギヤと弁体の構成を示す斜視図である。
【図３５】第一実施形態における弁体摺接面の形状と円弧状溝と流出口の関係を示す説明図である。
【図３６】第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態に係る流量制御弁の弁体回動角度と圧力との関係を纏めて示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態の一例（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様の部分には同様の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１７】
≪第一実施形態≫
≪流量制御弁を用いる機器（冷蔵庫）の構成≫
まず、第一実施形態に係る流量制御弁６０（図６等参照）を説明する前に、第一実施形態に係る流量制御弁６０（図６等参照）を備える機器として、冷蔵庫を例に、図１から図４を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の冷蔵庫を前方から見た正面外形図である。図２は、冷蔵庫の庫内の構成を表す図１におけるＥ−Ｅ断面図である。図３は、冷蔵庫の庫内の構成を表す正面図である。図４は、図２の要部拡大説明図である。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態の冷蔵庫本体１は、上方から、冷蔵室２と、左右に並べた製氷室３および上段冷凍室４と、下段冷凍室５と、野菜室６と、を有している。なお、一例として、冷蔵室２および野菜室６は、およそ３から５℃の冷蔵温度帯の貯蔵室である。また、製氷室３、上段冷凍室４および下段冷凍室５は、およそ−１８℃の冷凍温度帯の貯蔵室である。
【００２０】
図１に示すように、冷蔵室２は、前方側に、左右に分割された観音開き（いわゆるフレンチ型）の冷蔵室扉２ａ、２ｂを備えている。また、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６は、それぞれ引き出し式の製氷室扉３ａ、上段冷凍室扉４ａ、下段冷凍室扉５ａ、野菜室扉６ａを備えている。なお、以下の説明において、冷蔵室扉２ａ、２ｂ、製氷室扉３ａ、上段冷凍室扉４ａ、下段冷凍室扉５ａ、野菜室扉６ａを、単に扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａと称する場合がある。
【００２１】
また、冷蔵庫本体１は、扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａの開閉状態をそれぞれ検知する扉センサ（図示せず）と、各扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａが開放していると判定された状態が所定時間（例えば、１分間以上）継続された場合に、使用者に報知するアラーム（図示せず）と、冷蔵室２の温度設定や上段冷凍室４や下段冷凍室５の温度設定をする温度設定器（図１の操作部および表示部を備えるコントロールパネル４０）等を備えている。
【００２２】
図２に示すように、冷蔵庫本体１の庫外と庫内は、内箱１０ａと外箱１０ｂとの間に発泡断熱材（発泡ポリウレタン）を充填することにより形成される断熱箱体１０により隔てられている。また、冷蔵庫本体１の断熱箱体１０は複数の真空断熱材１４を実装している。
【００２３】
庫内は、温度帯の異なる上下方向に配置された複数の貯蔵室が、断熱仕切壁１１ａ、１１ｂで断熱的に区画されている。即ち、上断熱仕切壁１１ａにより、冷蔵温度帯の貯蔵室である冷蔵室２と、冷凍温度帯の貯蔵室である上段冷凍室４および製氷室３（図１参照、図２中で製氷室３は図示されていない）とが隔てられている。また、下断熱仕切壁１１ｂにより、冷凍温度帯の貯蔵室である下段冷凍室５と、冷蔵温度帯の貯蔵室である野菜室６とが隔てられている。
【００２４】
図２に示すように、冷蔵室扉２ａ、２ｂの庫内側には複数の扉ポケット１３が備えられている。また、冷蔵室２は複数の棚１２により縦方向に複数の貯蔵スペースに区画されている。
【００２５】
また、上段冷凍室４、下段冷凍室５および野菜室６は、それぞれの貯蔵室の前方に備えられた扉４ａ、５ａ、６ａの後方に、収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂがそれぞれ設けられている。そして、扉４ａ、５ａ、６ａの図示しない取手部に手を掛けて手前側に引き出すことにより、収納容器４ｂ、５ｂ、６ｂが引き出せるようになっている。図１に示す製氷室３にも同様に、扉３ａの後方に、収納容器（図２中（３ｂ）で表示）が設けられ、扉３ａの図示しない取手部に手を掛けて手前側に引き出すことにより、収納容器３ｂが引き出せるようになっている。
【００２６】
図２に示すように、扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａは、周囲にドアパッキン１５が設けられており、各扉を閉じた際、冷蔵庫本体前面１６の開口周縁部と密着することで貯蔵空間（冷蔵室２、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５、野菜室６）内部を閉塞して密閉し、貯蔵空間から外部への冷気の漏れを防止している。
【００２７】
＜結露防止＞
ここで、冷蔵庫本体１の各扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａを開くと、外気が冷蔵庫本体前面１６の開口周縁部と接する。特に、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５内は氷点下の冷凍温度帯（例えば、−１８℃）であるため、扉３ａ、４ａ、５ａを開いた場合、冷蔵庫本体前面１６の開口周縁部に外気が触れて冷却されることで露点以下となり、冷蔵庫本体前面１６に結露しやすい状態となる。さらに、冷蔵庫本体前面１６に結露した状態で扉３ａ、４ａ、５ａを閉じると、ドアパッキン１５と冷蔵庫本体前面１６との間の水滴が氷点下に冷却され、凍結するおそれがある。
【００２８】
そこで、図２および図３に示すように、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５の開口周縁部には、後述する凝縮器５２を通過した後の冷媒を通過させる冷媒配管１７が埋設されている。ここで、冷媒配管１７を流れる冷媒の温度（後述する凝縮器５２を通過した後の冷媒の温度）は、庫外温度よりも高温であり、例えば、庫外温度が３０℃の際に３３℃程度となるようにしている。このため、冷媒配管１７は、冷蔵庫本体前面１６の開口周縁部を加熱して結露および凍結を防止する機能を有しており、以下の説明において「結露防止配管１７」と称する。
【００２９】
なお、本実施形態において、結露防止配管１７は、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５の開口周縁部に設ける構成としたが、冷蔵室２、野菜室６の開口周縁部に設ける構成であってもよく、同様に、結露防止の効果が得られる。
【００３０】
＜冷気循環＞
図２に示すように（適宜図３参照）、冷却器７は、下段冷凍室５の略背部に備えられた冷却器収納室８内に設けられている。冷却器７は、冷却器配管７ｄに多数のフィンが取り付けられて構成され、冷却器配管７ｄ内の冷媒と空気との間で熱交換することができるようになっている。
【００３１】
また、冷却器７の上方には、庫内送風機９（例えば、モータ駆動するファン。）が設けられている。冷却器７で熱交換して冷やされた空気（以下、冷却器７で熱交換した低温の空気を「冷気」という。）は、庫内送風機９によって冷蔵室送風ダクト２２、野菜室送風ダクト２５、製氷室送風ダクト２６ａ、上段冷凍室送風ダクト２６ｂおよび下段冷凍室送風ダクト２７を介して、冷蔵室２、野菜室６、製氷室３、上段冷凍室４および下段冷凍室５の各貯蔵室へ送られるようになっている。ちなみに、冷蔵室２、製氷室３、上段冷凍室４、下段冷凍室５および野菜室６への各送風ダクトは、図３に破線で示すように冷蔵庫本体１の各貯蔵室の背面側に設けられている。
【００３２】
冷却器７の冷気がどの貯蔵室へ送られるかは、冷蔵温度帯室冷気制御手段２０および冷凍温度帯室冷気制御手段２１により制御されるようになっている。
【００３３】
ここで、冷蔵温度帯室冷気制御手段２０は、独立した２つの開口部を備える所謂ツインダンパであり、第一の開口２０ａは冷蔵室送風ダクト２２への送風を制御し、第二の開口２０ｂは野菜室送風ダクト２５への送風を制御するようになっている。また、冷凍温度帯室冷気制御手段２１は、単独の開口部を備えたシングルダンパであり、製氷室送風ダクト２６ａ、上段冷凍室送風ダクト２６ｂおよび下段冷凍室送風ダクト２７への送風を制御するようになっている。
【００３４】
具体的には、冷蔵温度帯室冷気制御手段２０の第一の開口２０ａが開状態のとき、冷気は、冷蔵室上流ダクト２３（後述）および冷蔵室送風ダクト２２を経て、多段に設けられた吹出口２ｃから冷蔵室２に送られる。なお、冷蔵室２を冷却した冷気は、冷蔵室２の下部に設けられた戻り口２ｄから冷蔵室戻りダクト２４を経て、冷却器収納室８の側方下部から冷却器収納室８に流入し、冷却器７と熱交換するようになっている。
【００３５】
また、冷蔵温度帯室冷気制御手段２０の第二の開口２０ｂが開状態のとき、冷気は、冷蔵室上流ダクト２３（後述）および野菜室送風ダクト２５を経て、吹出口６ｃから野菜室６に送られる。なお、野菜室６を冷却した冷気は、戻り口６ｄを経て、冷却器収納室８の下部から冷却器収納室８に流入し、冷却器７と熱交換するようになっている。ちなみに、野菜室６を循環する風量は、冷蔵室２を循環する風量や後述する冷凍温度帯室を循環する風量に比べて少なくなっている。
【００３６】
冷凍温度帯室冷気制御手段２１が開状態のとき、冷気は、製氷室送風ダクト２６ａや上段冷凍室送風ダクト２６ｂを経て、吹出口３ｃ、４ｃからそれぞれ製氷室３、上段冷凍室４に送られる。また、下段冷凍室送風ダクト２７を経て、吹出口５ｃから下段冷凍室５に送られる。このように、冷凍温度帯室冷気制御手段２１は、後述する送風機カバー３１の上方に取り付けられ、製氷室３への送風を容易にしている。
【００３７】
なお、製氷室３に製氷室送風ダクト２６ａを介して送風された冷気および上段冷凍室４に上段冷凍室送風ダクト２６ｂを介して送風された冷気は、下段冷凍室５に下降する。そして、下段冷凍室５に下段冷凍室送風ダクト２７を介して送風された冷気とともに、下段冷凍室５の奥下方に設けられた冷凍室戻り口２８を介して、冷却器収納室８に流入し、冷却器７と熱交換するようになっている。
【００３８】
製氷室３、上段冷凍室４および下段冷凍室５を冷却した冷気は、下段冷凍室５の奥下方に設けられた冷凍室戻り口２８を介して、冷却器収納室８に戻る。ちなみに、冷凍室戻り口２８の横幅寸法は、冷却器７の幅寸法とほぼ等しい横幅である。
【００３９】
図４に示すように、吹出口３ｃ、４ｃ、５ｃが形成されている冷凍温度帯室背面仕切２９は、上段冷凍室４、製氷室３および下段冷凍室５と、冷却器収納室８との間を区画する。
【００４０】
庫内送風機９が取り付けられている送風機支持部３０は、冷却器収納室８と冷凍温度帯室背面仕切２９との間を区画する。
【００４１】
送風機カバー３１は、庫内送風機９の前面を覆うように配置されている。送風機カバー３１と冷凍温度帯室背面仕切２９との間には、庫内送風機９によって送風された冷気を吹出口３ｃ、４ｃ、５ｃに導くための、製氷室送風ダクト２６ａ、上段冷凍室送風ダクト２６ｂおよび下段冷凍室送風ダクト２７が形成されている。また、送風機カバー３１の上部には、吹出口３１ａが形成されており、この吹出口３１ａに冷凍温度帯室冷気制御手段２１が設けられている。
【００４２】
さらに、送風機カバー３１は、庫内送風機９によって送風された冷気を冷蔵温度帯室冷気制御手段２０側に送風する役目も果たしている。即ち、送風機カバー３１に設けられた冷凍温度帯室冷気制御手段２１側に流れない冷気は、図４に示すように、冷蔵室上流ダクト２３を経由して冷蔵温度帯室冷気制御手段２０側に導かれる。
【００４３】
また、送風機カバー３１は、庫内送風機９の前面に整流部３１ｂを備えている。整流部３１ｂは、吹き出す冷気が引き起こす乱流を整流して、騒音の発生を防止するようになっている。
【００４４】
そして、冷蔵温度帯室冷気制御手段２０および冷凍温度帯室冷気制御手段２１が開状態のとき、大部分の冷気が冷凍温度帯室冷気制御手段２１側に送られて、残りの他の冷気が冷蔵温度帯室冷気制御手段２０側に導かれるように各送風ダクト等が構成されている。これにより、温度帯の異なる貯蔵室である冷凍温度帯室（製氷室３、上段冷凍室４および下段冷凍室５）および冷蔵温度帯室（冷蔵室２および野菜室６）に、１つの冷却器７で冷気を供給することができるようになっている。
【００４５】
以上説明したように、冷蔵庫本体１の各貯蔵室へ送風する冷気の切り替えは、冷蔵温度帯室冷気制御手段２０および冷凍温度帯室冷気制御手段２１それぞれを適宜に開閉制御することにより行うことができるようになっている。
【００４６】
また、図４に示すように、冷却器７の下方には、除霜手段である除霜ヒータ３５が設置されており、除霜ヒータ３５の上方には、除霜水が除霜ヒータ３５に滴下することを防止するために、上部カバー３６が設けられている。
【００４７】
冷却器７およびその周辺の冷却器収納室８の壁に付着した霜の除霜（融解）によって生じた除霜水は、冷却器収納室８の下部に備えられた樋３２に流入した後に、排水管３３を介して機械室５０に配された蒸発皿３４に達し、後述する圧縮機５１や凝縮器５２の熱により蒸発させられ、冷蔵庫外に排出されるようになっている。
【００４８】
＜機械室＞
図３に示すように、断熱箱体１０の下部背面側には、機械室５０が設けられている。機械室５０には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機５１と、冷媒と空気とを熱交換させる凝縮器５２と、凝縮器５２における冷媒と空気の熱交換を促進させる庫外送風機５３と、減圧手段である細管５４と流量制御弁６０と、が配置されている。
【００４９】
なお、圧縮機５１、凝縮器５２、細管５４、および、流量制御弁６０は、冷却器７や結露防止配管１７と配管で接続され、冷媒が流通する冷媒経路（冷媒回路）が形成されるようになっている。なお、冷媒経路（冷媒回路）については、図５を用いて後述する。
【００５０】
＜センサ・制御系＞
図２に示すように、冷蔵庫本体１の天井壁上面側には、制御手段として、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、インターフェース回路等を搭載した制御手段である制御基板４１が配置されている。冷蔵庫には、庫外の温度環境（外気温度）を検知する外気温度センサ４２、庫外の湿度環境（外気湿度）を検知する外気湿度センサ４３、冷蔵室２の温度を検出する冷蔵室温度センサ４４、野菜室６の温度を検出する野菜室温度センサ４５、冷凍温度帯室（製氷室３、上段冷凍室４および下段冷凍室５）の温度を検出する冷凍室温度センサ４６、冷却器７の温度を検出する冷却器温度センサ４７等の温度センサが設けられ、検出した温度が制御基板４１に入力されるようになっている。また、制御基板４１は、扉２ａ、２ｂ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａの開閉状態をそれぞれ検知する扉センサ（図示せず）、冷蔵室扉２ａに設けたコントロールパネル４０（図１参照）と接続されている。
【００５１】
そして、制御基板４１は、前述のＲＯＭに予め搭載されたプログラムにより、圧縮機５１のＯＮ／ＯＦＦや運転速度の制御、冷蔵温度帯室冷気制御手段２０および冷凍温度帯室冷気制御手段２１を個別に駆動するそれぞれの駆動モータ（図示せず）の制御、庫内送風機９のＯＮ／ＯＦＦや運転速度の制御、庫外送風機５３のＯＮ／ＯＦＦや運転速度等の制御、扉開放状態を報知するアラーム（図示せず）のＯＮ／ＯＦＦ、流量制御弁６０の動作、等の制御を行うことにより、冷蔵庫全体の運転を制御することができるようになっている。
【００５２】
＜冷媒経路（冷媒回路）＞
次に、第一実施形態に係る流量制御弁６０（図６等参照）を備える冷蔵庫の冷媒経路（冷媒回路）について、図５を用いて説明する。
【００５３】
図５は、第一実施形態に係る流量制御弁６０を用いた冷媒経路を示す図である。
【００５４】
流量制御弁６０は、２つの接続管（図９等を用いて後述する流入管６８、流出管６９）を備え、１つの流入口Ａと、１つの流出口Ｂを備え、絞りを変化させることによって冷媒の流量を制御できる。流入口Ａと流出口Ｂはともに丸穴とすることが最も加工しやすい点から好ましいが、これに制限されず、例えば楕円形状の穴や多角形の穴としても良い。
【００５５】
図５に示すように、圧縮機５１の高圧側吐出口には凝縮器５２と、凝縮器５２の下流側に結露防止配管１７を経由して圧力降下手段であるキャピラリ管５４が接続され、流量制御弁６０の流入管６８を経由して流入口Ａに接続される第一冷媒配管５５と、流量制御弁６０の流出口Ｂから流出管６９を経由して冷却器７に接続され、冷却器７の下流側はキャピラリ管５４に接触しつつ固定することで熱交換を行い、さらにその下流側は圧縮機５１の低圧側吸入口に接続されている第二冷媒配管５６を備えている。
【００５６】
キャピラリ管５４と流量制御弁６０とは所謂絞りを構成しており、キャピラリ管５４は固定絞りであり、流量制御弁６０は可変絞りであって、それらを直列に配置することで全体として可変絞りを構成している。冷媒経路（冷媒回路）の冷媒としては、例えば、イソブタンを用いることができる。
【００５７】
図５に示すように、圧縮機５１により圧縮された高温高圧の冷媒は、凝縮器５２に流入し、凝縮器５２で空気（庫外空気）と熱交換することにより冷却される。凝縮器５２から流出した冷媒は、第一冷媒配管５５を経て、結露防止配管１７に流入する。
【００５８】
ここで、結露防止配管１７に流入した冷媒の温度（即ち、凝縮器５２から流出した冷媒の温度）は、庫外空気よりも高温であるため、結露防止配管１７に流入した冷媒は、冷蔵庫本体１の開口周縁部を加熱する。
【００５９】
そして、開口周縁部に放熱して結露防止配管１７に流入時よりも低温となった冷媒は、結露防止配管１７から流出して、第一冷媒配管５５の残部を経て、細管である減圧手段（キャピラリ管）５４を通過した後、断熱膨張して低温低圧となり、流入管６８から流量制御弁６０に流入する。流量制御弁６０を通過した後の冷媒は、流出管６９から流出して第二冷媒配管５６を経て蒸発器である冷却器７（冷却器配管７ａ）に流入する。冷却器７（冷却器配管７ａ）に流入した低温の冷媒は、冷却器７で周囲空気と熱交換したのち、冷却器７に流入時よりも高温となった冷媒は、減圧手段であるキャピラリ管５４との間で熱交換を行ってキャピラリ管５４を冷却した後、圧縮機５１に戻る。結露防止配管１７を通る冷媒温度は、冷蔵庫本体１が設置された外気温度よりも高くなるので、外気が高温高湿な場合であっても、冷蔵庫本体１の開口周縁部の結露を防止することができる。
【００６０】
近年、冷蔵庫１の省エネは急激に進んでおり、例えば断熱箱体１０に真空断熱材１４を実装することによって断熱性を向上させることで、箱体１０の壁面ないし扉２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａを経由して外気から侵入する熱量を低減している。
【００６１】
また、扉２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａの開閉や食品の追加などが行われない定常運転では、圧縮機５１を低速で運転することで循環する冷媒量を少量とし、冷却器７と冷蔵庫１内で熱交換される熱量と、外気から断熱箱体１０の壁面ないし扉２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、６ａを経由して冷蔵庫内に侵入する熱量とを等しくして、冷蔵庫内の温度を一定に保つことで冷却しすぎることの無いようにして省エネをはかっている。
【００６２】
今後、断熱箱体１０の断熱性をさらに向上して省エネを進めるには、定常運転の際に圧縮機５１をさらに低速で運転することで、さらに少量の熱量を安定的に熱交換して冷蔵庫内の温度を精度良く一定に制御することが求められる（定常運転）。
【００６３】
一方、扉を開閉すると、温かい外気が冷蔵庫内に侵入して冷蔵庫内の温度が上昇する。また、冷蔵庫内に新たな食品を追加した場合、それらの食品を室温から冷蔵室温度ないし冷凍室温度に冷却するまで熱量を奪う必要がある。これらの、外気の侵入によって冷蔵庫内に侵入する熱量や、追加した食品を冷却するために必要な熱量は、断熱箱体１０の断熱の度合いには無関係であり、外気の温度、扉を開いている時間の長短、追加した食品の量、などによって決まる。
【００６４】
このような場合には、冷蔵室や冷凍室の温度を短時間の間に冷却することが好ましく、圧縮機５１を高速で運転させて循環する冷媒量を多量とすることで冷却器の温度を下げる（強運転）。
【００６５】
今後、断熱性の向上によって定常運転に要する熱量がさらに低減されるのに比べ、強運転に要する熱量は低減しないので、定常運転と強運転の際の熱量の差ないし比率はさらに拡大する傾向にある。
【００６６】
次に、定常運転と強運転の際の圧縮機５１の運転速度と、絞りの強弱と、冷却器７の温度との関係について説明する。
【００６７】
一般的に高圧の冷媒が絞りを通過すれば圧力降下し、断熱膨張することで温度が下がる。絞りが強ければ圧力降下が大きいので温度降下は大きく、絞りが弱ければ圧力降下は小さいので温度降下は小さい。一方、冷蔵庫内を冷却しすぎないためには、定常運転であっても強運転であっても冷却器７の温度を所定の温度一定に制御することが望ましい。
【００６８】
ところで、定常運転においては圧縮機５１を低速で運転するため循環する冷媒量が少量なので、絞りを強くして圧力降下を大としないと冷却器７の温度が所定の温度まで低下しない。
【００６９】
一方、強運転においては圧縮機５１を高速で運転するため循環する冷媒量が多量なので、絞りを定常運転に合わせると絞りが強すぎ、圧力降下が過大で冷却器７の温度が下がりすぎる。また、絞りが強すぎる状態で圧縮機５１を運転すると冷媒流量が不足するために、冷却器７における熱交換によって冷媒の温度が上昇し、冷却器７の温度が上昇するとともに、圧縮機５１の低圧側吸入口における冷媒温度も上昇するので圧縮機５１の高圧側吐出口の温度が上昇し、圧縮機５１の信頼性が低下する、という問題がある。
【００７０】
したがって、強運転の場合は定常運転の場合と比べて絞りを弱くして圧力降下を小とすることが望ましい。すなわち、強運転では弱い絞り、定常運転では強い絞り、と運転条件に応じて絞りを可変とすることで、冷却器７の温度を所定の温度一定に制御し、冷蔵庫内を無駄に冷却しないことでさらなる省エネが実現できる。
【００７１】
なお、上記では冷蔵庫を例示して説明したが、各実施形態で説明する流量制御弁はこれに限られず、空調機、冷凍空調システム、その他の機器に搭載可能である。
【００７２】
先に説明したように、さらに省エネを向上させるには、定常運転の際に圧縮機５１をさらに低速で運転することで、さらに少量の熱量を安定的に熱交換して冷蔵庫内の温度を精度良く一定に保つことが求められる。このような状態を実現するには、定常運転においてはさらに強く絞りを絞るとともに、その絞りを冷却器７の温度に応じて高精度に制御することで、循環する冷媒量を適切に制御して、冷却器７の温度を高精度に一定に制御することが望ましい。
【００７３】
本実施形態における流量制御弁６０によれば、省エネに適した、小流量の冷媒を高精度に制御できる流量制御弁を提供できる。
【００７４】
≪流量制御弁６０≫
次に、第一実施形態に係る流量制御弁６０の構成と動作について、図６から図１７を用いて説明する。
【００７５】
図６は、第一実施形態に係る流量制御弁６０の外観を示す斜視図である。図７は、図６のＦ−Ｆ断面図である。図８は、図６のＧ方向矢視図である。図９は、流量制御弁６０の内部構成を示す斜視図であり、流量制御弁６０からステータケース６１と弁ケース６６とを仮想的に取り外して透視した斜視図である。図１０は、ロータピニオンギヤ７５とアイドラギヤ７９と弁体８０の構成を示す斜視図であり、ロータ７０から弁体８０に至るまでのギヤを用いた駆動力の伝達手段の構成を説明する。
【００７６】
図６から図７に示すように、略円筒形状のステータケース６１の内部には、コイルを設けたモータの固定子である略円筒形状のステータ６２が形成されている。また、ステータケース６１の一部は、外方に凸形状となるコネクタケース６３を形成しており、コネクタケース６３内には、ステータ６２からの配線を外部に接続するコネクタピン６４を有するコネクタ６５が設けられている。
【００７７】
弁ケース６６は、例えばステンレス材などの非磁性体金属で一体に形成されており、上端が閉じられて下端が開放した有底円筒形状である。弁ケース６６の上側は、ステータ６２の内周に嵌合し、弁ケース６６の下側は、直径が上側よりも拡大された開口端となっている。この開口端には、円形の弁座プレート６７が嵌合して、全周を溶接あるいはロウ付けによって密封接合されている。
【００７８】
図７および図８に示すように、弁座プレート６７は、弁座プレート６７の外周の外郭を構成する円盤形状の第一の弁座プレート６７ａと、第一の弁座プレート６７ａよりも直径が小さくかつ厚さが厚く、第一の弁座プレート６７ａの中心位置を内包する円盤形状の第二の弁座プレート６７ｂと、を互いにロウ付けによって接合部を密封するように接合している。
【００７９】
図７に示すように、第一の弁座プレート６７ａには、１つの流入管６８が、ロウ付けによって接合部を密封するように結合されて弁ケース６６内部と連通している。また、第二の弁座プレート６７ｂには、１つの流出管６９が、ロウ付けによって接合部を密封するように結合されて弁ケース６６内部と連通している。そして、図７および図８に示すように、流入管６８と流出管６９の一端は、弁座プレート６７の一面に弁ケース６６内側に向けて開口した流入口Ａ、流出口Ｂに接続している。
【００８０】
図７に示すように、ロータ７０は、マグネットを有するモータの回転子である。コネクタピン６４を駆動回路（図示せず）に接続して通電すると、ステータ６２に磁界が生じ、弁ケース６６を介して磁力をロータ７０に伝達してロータ７０を回動するモータを構成する。このようなモータの構成の一例は、一般的なステッピングモータであり詳細な説明は省略するが、一定の角度毎に回動するようになっている。
【００８１】
弁体軸７１は、ロータ７０の回動中心軸であるとともに、後述する弁体８０の回動中心軸である。弁体８０の流出管６９側には、第二の弁座プレート６７ｂに摺接する弁体摺接面８１が設けられている。
【００８２】
第一の弁座プレート６７ａと第二の弁座プレート６７ｂとは、同軸に配置されており、第一の弁座プレート６７ａと第二の弁座プレート６７ｂの中心位置には、弁体軸７１の嵌合孔であるロータ軸穴７２が第二の弁座プレート６７ｂを貫通しないよう形成されている。また、弁ケース６６上部の円筒有底部の略中央には、凹部であるロータ軸受７３が形成されている。弁体軸７１は、一端がロータ軸穴７２に嵌合して支持されるとともに、他端がロータ軸受７３と嵌合して支持される。
【００８３】
ここで、図８に示すように、流出口Ｂは、第二の弁座プレート６７ｂの弁体軸７１（ロータ軸穴７２）から距離Ｒの位置に設けられている。
なお、流出口Ｂの位置は、流入口Ａないしアイドラ軸７８に対しては本実施形態の位置関係に限られるものではない。
【００８４】
図７および図８に示すように、第一の弁座プレート６７ａにおいて、弁体軸７１（ロータ軸穴７２）に対して流入管６８（流入口Ａ）の反対側には、後述するアイドラギヤ７９の回動中心であるアイドラ軸７８の嵌合孔が形成されており、アイドラ軸７８の一端がロウ付けによって第一の弁座プレート６７ａに接合部を密封するように結合されている。なお、図７に示すように、アイドラ軸７８の他端は固定されておらず、所謂、片持ちの構造となっている。
【００８５】
ロータ７０は、ロータ駆動部７４に支持され、弁体軸７１を回動中心軸として、ロータ７０とロータ駆動部７４とが一体として回動するようになっている。また、ロータ駆動部７４の下側の一部にロータピニオンギヤ７５が形成されている。即ち、ロータ７０が回動すると、ロータ駆動部７４およびロータピニオンギヤ７５も一体として回動するようになっている。
【００８６】
次に、図７から図９および図３５を用いて、流入管６８と、第二の弁座プレート６７ｂないし弁体８０と、アイドラ軸７８ないしアイドラギヤ７９、との好適な配置関係について説明する。図７から図９に示すように、流入管６８は弁ケース６６内部に連通しており、弁ケース６６内部には流入口Ａから高速に冷媒が噴出する。冷媒は弁ケース６６内に流入した際には拡大されて流速は低下し、弁の回動位置に応じて、後述する円弧状溝８２を経由して、流出口Ｂから流出管６９へと流出される。ここで、流入口Ａから噴出する冷媒により生じる流体力がアイドラギヤ７９に作用すると、アイドラギヤ７９が浮上したり、あるいは振動して弁体８０に力が作用し、弁体８０の第二の弁座プレート６７ｂに対する押圧力が変化して封止性が低下したり冷媒流量が変動する恐れがある。
【００８７】
本実施形態では、弁ケース６６の中心軸と同軸に配置された弁体８０に対して、一方に流入口Ａを設け、弁体８０を挟んで他方にアイドラ軸７８ないしアイドラギヤ７９を設けた。このように配置したことにより、流入口Ａの近傍にアイドラギヤ７９を配置しないので、アイドラギヤ７９は弁ケース６６内に流入する冷媒による流体力を受けることがなく、アイドラギヤ７９が浮上したり振動することが抑制され、弁体８０の第二の弁座プレート６７ｂに対する押圧力が変化しないので安定した封止性と流量制御ができ、信頼性の高い流量制御弁６０を得ることができる。なお、流入口Ａとアイドラギヤ７９との位置関係は上記に限られず、流入口Ａの平面視において、アイドラギヤ７９と重ならなければ良い。
【００８８】
弁体８０は、一面を弁体摺接面８１（図１０参照）として弁座プレート６７と接しながら、弁体軸７１を中心として回動するようになっている。弁体８０が回動することで、弁座プレート６７に設けられた流出口Ｂを絞る構成である。また、弁体８０の弁座プレート６７と接する面である弁体摺接面８１（図１０参照）は、外周の一部を切り欠いた空隙部９３を備えた形状をなしており、第一の端部が前記空隙部９３に設けられた開放端８９であり、ケース６６内部に連通し、第二の端部は弁体摺接面８１の内部にある凹部であって、弁体軸穴８５を回動中心とした円弧形状をなす円弧状溝８２（図１０参照）が設けられている。円弧状溝８２の溝幅は、流出口Ｂの直径以下、好ましくは流出口Ｂの直径より小さい。
【００８９】
弁体摺接面８１の平面視における形状は、空隙部９３を備えていれば特に制限されず、図で例示する円形状の他、三角形、四角形等の多角形状、楕円、卵型、丸型多角形等の閉曲面形状、その他の形状を取り得て特に制限されない。また、弁体摺接面８１の空隙部９３は、流出口Ｂの略全部、好ましくは全部を弁体８０の回動可能範囲で露出できるように設けられている。
【００９０】
円弧状溝８２は弁体８０が回動した際に第二の弁座プレート６７ｂに開口した流出口Ｂの少なくとも一部と重なる位置に設けられ、弁体８０が回動すると開放端８９と流出口Ｂとは円弧状溝８２を経由して連通する構成である。また、弁体８０の弁座プレート６７から離れた側には、弁体ギヤ８３が設けられている。なお、本実施形態において、弁体８０の「回動」で移動可能な方向は一方向であってもそれ以上であっても良い。
【００９１】
弁体摺接面８１の好適な形状について、図３５を用いてさらに詳細に説明する。図３５は図１１と同じく弁体摺接面８１の平面視を示し、角度θ２の範囲は弁体摺接面８１であり、角度θ１の範囲は弁体摺接面８１の外周を切り欠いた空隙部９３となる。空隙部９３の一端に、円弧状溝８２の開口端８９が開口した構成である。角度θ１は、空隙部９３が流出口Ｂを完全に露出しうる範囲に設けられ、好ましくは弁体摺接面８１の角度誤差が生じた場合でも、開口端８９が弁体摺接面８１に覆われることなく流出口Ｂが全開される大きさである。かかる配置とすることにより、弁体８０の回動誤差が生じた場合でも、流出口Ｂは確実に全開となるので、全開時の冷媒流量を確保した流量制御弁を提供できる。空隙部９３は、流出口Ｂの全部を弁体８０の回動によって露出できれば特にその形状は限られず、本実施形態で例示するように、弁体摺接面の一部が凹形状となる態様でも良いが、これに限られず、冷媒を流出口Ｂに供給できる態様として弁体摺接面の一部に穴をあけた態様でも良い。しかし、弁体摺接面の一部に穴をあけた態様は、穴の外周部分に荷重がかかる場合応力が集中するため、弁体摺接面の外周近傍にできる穴の外周部分が他の部分に比べて破損しやすい。特に弁体を樹脂を用いて製造する場合は、穴の外周にウェルドライン（穴両側から樹脂が回りこんで先端同士が接してできる接合面）が発生し、成形後の強度も低くなるため、この観点から弁体摺接面の一部が凹形状の方が好ましい。さらに、弁座プレート６７と弁体８０との接触面積を小さくして、板バネ８６の付勢力とロータ７０の自重による押圧力を大きくして、シール性を向上させる観点からも、弁体摺接面の一部が凹形状の方が好ましい。なお、凹形状としては、型形成、切削加工による形成等、任意の公知の手法を用いて形成することができる。
【００９２】
角度θ３の範囲には円弧状溝８２が設けておらず、弁体８０が弁体軸７１のまわりに回動して流出口ＢがＢ’の位置になった場合は図１４と同じ全閉状態を示す。弁体摺接面８１の角度θ３の範囲は、流出口Ｂ’、および流出口Ｂ’の周囲に冷媒を封止するために必要な当接面を確保できるよう配置される。
【００９３】
ここで、θ１とθ３とをできるだけ小さくすればθ２を最大とすることができ、円弧状溝８２の長さが最大となる。その結果、流量制御に係る弁体８０の回動角度は最大となり、流量制御を高精度化できるので好適である。
【００９４】
図１０に示すように、ロータ駆動部７４に隣接して設けられたロータピニオンギヤ７５は、ロータピニオンギヤ７５の下端部の回動軸周囲に設けられた凸部であるロータ駆動部先端７６が弁体８０の上面に載置され、共通の中心軸である弁体軸７１のまわりにそれぞれロータ駆動軸穴７７と弁体軸穴８５を介して回動自在に配置されている。
【００９５】
図７および図９に示すように、弁ケース６６の上面内側に向けて放射状に腕を伸長した付勢手段である板バネ８６がロータ７０を支持し一体として回動するロータ駆動部７４の上面に配置され、板バネ８６の腕が弁ケース６６の上面内側から受ける弁体軸７１方向の反力をロータ駆動部７４、ロータピニオンギヤ７５を介して弁体８０に加え、弁体８０を弁座プレート６７に対して押圧する。また、弁体８０にはさらにロータ７０の自重も併せて加わる。
【００９６】
ここで、ロータ駆動部先端７６が弁体８０と接触する位置は、弁体軸７１の近傍であるため、弁体８０は回動軸近傍で弁座プレート６７に対して軸方向に押圧されるので、均一でバランスよく押圧されるようになっている。
【００９７】
さらに図３５に示すように、弁体摺接面８１の形状は、空隙部９３以外は弁体軸７１を中心とした半径Ｃの円弧であり、空隙部９３までの弁体軸７１からの距離はＡ（＜Ｃ）となる。ここで、弁体８０には、弁体軸７１部にロータピニオンギヤ７５を介して板バネ８６による弁体軸７１方向の反力とロータ７０の自重も併せて加わる。ここでＡ寸法が小であるほど弁体軸７１の位置は弁体摺接面８１の図心、すなわち面積の中心位置からずれるので、弁体軸７１に加わる板バネ８６の反力とロータ７０の自重とは弁体軸７１近傍のみにしか加わらず、弁体軸７１から遠い側にはわずかしか加わらないような偏った分布を示す。
【００９８】
一方、Ａ寸法を拡大すれば、弁体軸７１の位置は弁体摺接面８１の図心に近づくので、板バネ８６の反力とロータ７０の自重が弁体軸７１から遠い側にもより均一に加わるので、弁体摺接面８１と弁座プレート６７の当接が均一化して、確実な冷媒の封止ができ、高信頼の冷媒制御弁を提供できる。
【００９９】
弁体８０と第二の弁座プレート６７ｂの材料は特に制限されないが、摺接の際の冷媒シール性を高める観点から、例えば弁体８０はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）等の各種公知の樹脂によって製造することが好ましく、特にＰＰＳによって製造することが好ましい。また、第二の弁座プレート６７ｂは各種公知の金属、例えばステンレス鋼によって製造することができる。また、円弧状溝８２の加工精度の観点から、例えば弁体８０はＰＰＳ、ＰＯＭ等の各種公知の樹脂によって製造することが好ましく、特にＰＰＳ樹脂によって製造することが好ましい。
【０１００】
アイドラ軸７８にはアイドラ大歯車７９ｂとアイドラピニオン７９ａとを有するアイドラギヤ７９が回動自在に軸支されている。アイドラ大歯車７９ｂはロータピニオンギヤ７５と噛み合い、アイドラピニオン７９ａは弁体ギヤ８３と噛み合って減速する。ロータ７０からの回動トルクは、ロータピニオンギヤ７５、アイドラ大歯車７９ｂ、アイドラピニオン７９ａ、弁体ギヤ８３の順に２段階に減速（２段減速）しながら伝達される。
【０１０１】
ここで、ロータピニオンギヤ７５の歯数をＺ１、アイドラ大歯車７９ｂの歯数をＺ２、アイドラピニオン７９ａの歯数をＺ３、弁体ギヤ８３の歯数をＺ４とすれば、全てのギヤのモジュールが同一であれば、Ｚ１＋Ｚ２＝Ｚ３＋Ｚ４なる関係を満たせばロータピニオンギヤ７５とアイドラ大歯車７９ｂとの間の軸間距離と、アイドラピニオン７９ａと弁体ギヤ８３との間の軸間距離とは等しくなるので、ロータピニオンギヤ７５と弁体ギヤ８３とを同軸に配置することができる。例えば、Ｚ１＝１２、Ｚ２＝３４、Ｚ３＝１３、Ｚ４＝３３、とすれば、Ｚ１＋Ｚ２＝Ｚ３＋Ｚ４＝４６となるのでこの関係を満たすことができる。
【０１０２】
ちなみに、このときのロータ７０から弁体８０にいたるまでの減速比は、（Ｚ１×Ｚ３）／（Ｚ２×Ｚ４）となり、前記した例では（１２×１３）／（３４×３３）＝約１／７．２となる。即ち、弁体８０はロータ７０により生じるトルクの７．２倍のトルクで回動するので、回転トルクに余裕があり、弁体８０の回動動作を確実にすることができる。また、弁体８０の回動角度はロータ７０の回動角度の約１／７．２となるので、弁体８０の回動角度を精密に制御することができる。減速比を小さくするため、アイドラピニオン７９ａの歯数Ｚ３は、アイドラ大歯車７９ｂの歯数Ｚ２に比べて少なくする。
【０１０３】
すなわち、先に説明したようにロータ７０とステータ６２は一般的なステッピングモータなので所定の角度ごとに回動する構成であり、例えば１ステップが７．５゜毎に回動する構成である。減速比が約１／７．２゜であれば、ロータ７０を１ステップの７．５゜回動した際の弁体８０の回動角度は７．５／７．２＝１．０４゜／ステップとロータ７０の回動ステップ角度より小となって弁体８０を微小角度回動させることができ、高精度な弁体の制御が可能となる。
【０１０４】
すなわち、ロータピニオンギヤ７５からアイドラギヤ７９を介して弁体歯車８３まで２段階に減速する構成としたので、略円筒形状をなすケース６６の直径を拡大することなくロータ７０から弁体８０への減速比を大とすることができる。
【０１０５】
ここで、ケース６６の内部には高圧の冷媒が流入するため、ケース６６を大型化すると冷媒の圧力による荷重が増加し、ケース６６や弁座プレート６７に生じる応力が増加する。したがって、ケース６６を大型化するためにはケース６６や弁座プレート６７の肉厚を拡大したり、あるいは弁座プレート６７とケース６６との接続強度を増加するなどの強度向上が必要となるので、ケース６６は小型であることが望ましい。
【０１０６】
ここで、一例として本実施例と同等な約１／７．２の減速比をロータピニオンギヤ７５と弁体ギヤ８３とが直接噛み合った特許文献３に記載の構成で得ようとすれば、弁体ギヤ８３のギヤ歯数を２段減速の場合のＺ４＝３３からＺ４’＝８６に増加してＺ１／Ｚ４’＝１２／８６＝約１／７．２とする必要があり、弁体ギヤ８３の直径を歯数の比である８６／３３＝２．７６倍に大型化する必要が生じてケース６６の直径を拡大しなければならない。
【０１０７】
すなわち、本実施形態における流量制御弁は、小型化に向き、かつ弁体の回転トルクに余裕があって回動動作が確実であり、さらに回動角度を精密に制御できる流量制御弁を提供できる効果がある。
【０１０８】
また、図１０に示すように、弁体８０の一部は弁体ギヤ８３の外周よりも凸形状のストッパ８４が形成されており、弁体８０が時計まわりまたは反時計まわりに最大角度回動した際には、アイドラギヤ７９のアイドラピニオン７９ａよりも下側に突出した円筒状のアイドラストッパ７９ｃに当接して弁体ギヤ８３の回動角度を所定の角度範囲に制限するようになっている。
【０１０９】
なお、弁体ギヤ８３の回動角度は、後述する弁体８０の流量制御動作に必要な回動角度の範囲に加えて、所定の角度例えば８°程度の角度を余分に回動してから当接して回動を停止するよう構成されても良い。
【０１１０】
また、アイドラギヤ７９のアイドラ軸７８は、弁対８０側での片持ちの構造であるが、アイドラギヤ７９の軸方向の位置がロータ駆動部７４側にずれた場合、アイドラ大歯車７９ｂがロータ駆動部７４と当接してそれ以上移動することができないようになっている。これにより、アイドラギヤ７９が片持ちのアイドラ軸７８から脱落することを防止するようになっている。なお、アイドラ大歯車７９ｂの上面に円周状に突起部７９ｓを形成しても良く、ロータ駆動部７４に、円周状に突起部７４ｓが形成しても良い。このようにすると、突起部７９ｓが突起部７４ｓに当接してそれ以上移動することができないようになる際、接触面積が小さくなる点で好ましい。
【０１１１】
＜流量制御弁６０の動作＞
次に、弁体８０による流量制御動作の一実施形態について図１１から図１７を用いて説明する。なお、図１１から図１４において、説明のために弁座プレート６７と接する弁体摺接面８１にはハッチングを付加して図示している。
【０１１２】
なお、流量を制御する際には絞りを変化するので、当然ながら圧力も同時に変化する。したがって、以下の説明においては流量制御弁における圧力降下について主に説明する。圧力降下が大きければ流出口における圧力は低くなって流量は小であり、圧力降下が小であれば流出口における圧力は高くなって流量は大である。
【０１１３】
円弧状溝８２は弁体軸７１を中心とした円弧状をなして弁体摺接面８１に設けられ、第一の端部は弁体摺接面８１の端部に連通した開放端８９であってケース６６内部に連通している。
【０１１４】
本実施形態においては、円弧状溝８２の溝幅は図１１のような平面視において一定であり、深さは、弁体軸７１を中心とした円弧状溝８２の直径方向に沿った任意の断面において一定である。これより本実施形態においては、円弧状溝８２の断面積は一定である。ここで、円弧状溝８２の断面積は、断面積９０（図１５参照。）であり、これは、例えば図１１において、直径方向の断面で円弧状溝８２を観察したときの円弧状溝８２の面積として求めることができる。
円弧状溝８２の溝幅は流出口Ｂの直径より小であり、円弧状溝８２が配置された円の半径は、図１１のような平面視における弁体軸７１と流出口Ｂとの距離と略等しい。そして、例えば図１３に示すように、円弧状溝８２は、弁体軸を回動軸とする弁体摺接面８１の回動により、開放端８９から所定長さに亘って流出口Ｂの開口と重なるよう設けられている。断面積は流出口Ｂの開口面積より十分に小さく設定されており、溝に沿って流れる冷媒を絞ることができる。例えば流出口Ｂの開口面積を１ｍｍ2としたとき、円弧状溝８２の断面積は例えば流出口Ｂの開口面積の３％である０．０３ｍｍ2以上とすると好ましく、また、５０％である０．５ｍｍ2以下とすると好ましい。上記下限値未満とすると、絞りが強すぎるため好ましくなく、上記上限値超とすると、絞りの効果が小さくなって好ましくない。なお、第一実施形態では円弧状溝８２の溝幅、深さ及び半径Ｒを一定としたが、必ずしもこれに限られず、これらの一種類以上を少なくとも一回、変化させても良い。
断面積円弧状溝８２は、弁体軸７１を中心とする半径Ｒの円の一部を成す正確な円弧である必要はなく、弁体８０が回動した後述する流量制御範囲において、流出口Ｂの開口と重なる範囲にあればよい。なお、円弧状溝８２が流出口Ｂの開口と重ならない範囲に存在することを排除する趣旨では必ずしもなく、円弧状溝８２は、弁体摺接面８１の回動によって、開放端８９から所定長さに亘って流出口Ｂの開口と重なり、途中から重ならなくなっても良い。本実施形態では、例えば図１１ないし図１４に示すように、円弧状溝８２は、弁体摺接面８１の回動によって、開放端８９である第一の端部から、第二の端部までの長さに亘って流出口Ｂの開口と重なっているが、これに限られず、所望の流量制御特性を満たす長さに亘って重なれば、その後、第二の端部に至るまでのいずれかの位置において円弧状溝８２と流出口Ｂの開口との重なりがなくなるように円弧状溝８２が曲がっても良い。
【０１１５】
図１１においては流出口Ｂはケース６６内部に開放された開状態を示す。
【０１１６】
図１２は弁体８０が図１１に示す開位置から図示反時計方向に回動し、開放端８９が微小な角度だけ流出口Ｂの図示左端部から回動した状態であって、ケース６６内の冷媒は開放端８９で絞られて圧力降下した後、流出口Ｂに至るまでの微小な範囲すなわち弧長である距離Ｌ１（開放端８９から流出口Ｂに至るまでの円弧状溝８２の道のり。）の区間は円弧状溝８２を通過し、流出口Ｂを通って流出管６９に流出する。
【０１１７】
図１３はさらに図示反時計方向に所定角度回動し、ケース６６内の冷媒は開放端８９で絞られた後、流出口Ｂに至るまで弧長である距離Ｌ２の区間では円弧状溝８２を通過し、流出口Ｂを通って流出管６９に流出する。
なお、弧長とは、弁体摺接面８１の平面視において、開放端８９から、円弧状溝８２と流出口Ｂが重なる最初の位置までの円弧状溝８２の溝長さをいう（図１２乃至図１３参照。）。円弧状溝８２の総長さは、溝長さＬ３である。
【０１１８】
図１４はさらに図示反時計方向に回動し、流出口Ｂは円弧状溝８２の設けられていない範囲で弁体摺接面８１によって塞がれた状態であり、冷媒は流れない閉止状態を示す。
ここで、図１２から図１３に示すように、円弧状溝８２の一部が流出口Ｂ上にあって、冷媒が開放端８９から流出口Ｂまでの円弧状溝８２中を通過する状態が、冷媒が絞られて流量が調整できる流量制御領域となる。
【０１１９】
図１５により、流量制御領域における弁体摺接面８１と、円弧状溝８２と、開放端８９と、流出口Ｂと、冷媒の流れについて説明する。図１５は、円弧状溝８２に沿って弁体８０と第二の弁座プレート６７ｂと流出口Ｂの位置関係の概略を示す模式断面図であり、円弧に沿った円弧状溝８２の断面を展開して示す概略断面図である。
【０１２０】
図１５（ａ）は図１２と同様に円弧状溝８２が流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は微小な距離Ｌ１だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態、図１５（ｂ）は図１３と同様に円弧状溝８２が流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は弁体８０の回動に対応した弧長Ｌ２だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態を示す。
【０１２１】
さらに流出口Ｂの開放端８９に近接した側、すなわち図示左端部９２における円弧状溝８２の断面積９０の形状を模式的に示しており、図１５に示した一例では半径ｒ（ｒは不図示。）の半円形状であって、図１５（ａ）、図１５（ｂ）ともに断面積９０の形状は円弧に沿って同一である。円弧状溝８２の全長は弧長である距離Ｌ３となる。
【０１２２】
図１２ないし図１５（ａ）において、ケース６６内の冷媒は矢印のように縮流となって開放端８９に加速しつつ流入し、開放端８９は流出口Ｂからたかだか微小な距離Ｌ１の近傍にあるので、流入した冷媒は即座に流出口Ｂの左端部９２から流出口Ｂ内に減速しつつ拡散して流れる。微小な距離Ｌ１の間に断面積の小さい絞りを設けると、その上流と下流の間に圧力降下を生じて流量を制御できる。このように、流体の通過する断面積を急激に変化させることで圧力降下を実現する圧力降下部を、本明細書では第二の圧力降下部と呼ぶ。第二の圧力降下部としては、たとえばオリフィス等が挙げられる。
【０１２３】
図１３ないし図１５（ｂ）において、ケース６６内の冷媒は矢印のように縮流となって開放端８９に加速しつつ流入し、距離Ｌ２の間は円弧状溝８２内を流れた後、流出口Ｂの左端部９２から流出口Ｂ内に減速しつつ拡散して流れる。このような流れにおいては、前述の第二の圧力降下部による圧力降下に加えて、距離Ｌ２（最大で距離Ｌ３）の管路抵抗による圧力降下が加算される。本明細書では、このような管路抵抗による圧力降下を実現する圧力降下部を第一の圧力降下部と呼ぶ。第一の圧力降下部としては、例えば細管等が挙げられる。
第一の圧力降下部による圧力降下と第二の圧力降下部による圧力降下とによって流量を制御できる。
【０１２４】
図１２から図１３、図１５（ａ）、（ｂ）により説明した、ケース６６内から円弧状溝８２を経由して流出口Ｂに至るまでの冷媒の圧力分布について図１６により説明する。
【０１２５】
図１６（ａ）は図１５に示した、ケース６６内から円弧状溝８２を経由して流出口Ｂに至るまでの冷媒流れを示す模式図であり、左端がケース６６内、右端が流出口Ｂに相当し、それらを互いに連通する細管部が円弧状溝８２に相当する。図１６（ａ）は弁体８０の回動によって円弧状溝８２のうち冷媒が流れる長さが変化する構成を模式的に示したものであり、模式的には弁体８０の回動は流出口Ｂの部分が図示左右方向に移動することと等価であり、実線が図１３ないし図１５（ｂ）の状態に相当して円弧状溝８２の長さはＬ２であり、破線は図１２ないし図１５（ａ）と同様に流出口がＢ’の位置に移動して、開放端８９と流出口Ｂとの距離がＬ１に近接した状態を示している。
【０１２６】
図１６（ｂ）は図１６（ａ）の各部位における冷媒の圧力を示す模式図であり、横軸が開放端８９からの距離であって、縦軸が冷媒圧力を示す。
【０１２７】
図１６（ａ）において、矢印で示したごとくケース６６から縮流となって開放端８９から円弧状溝８２に流入した冷媒は、長さＬ２だけ円弧状溝８２の中を流れた後に拡散しつつ、流出口Ｂに流入する。
【０１２８】
図１６（ｂ）において、ケース６６内の冷媒圧力をＰ１とすれば、円弧状溝８２に流入した冷媒は円弧状溝８２の壁面から管路抵抗となる摩擦抵抗を受けるので、圧力は徐々に低下して長さＬ２（開放端８９から流出口Ｂに至るまでの円弧状溝８２の道のり）の間に圧力降下する（第一の圧力降下部）。この圧力低下の程度は円弧状溝８２の断面積の大小と、冷媒の流れる円弧状溝８２の長さによって異なり、円弧状溝８２の断面積が大きければ抵抗は少ないので圧力降下は少なく絞りは緩くなり、冷媒流量は増加する。一方、円弧状溝８２の断面積が小さければ抵抗が大きいので圧力降下が大きく絞りが強くなり、冷媒流量は減少する。
【０１２９】
ここで、本実施形態における円弧状溝８２は円弧に沿って断面積９０が一定なので、管路抵抗は長さに比例するので流出口Ｂに至るまでの円弧状溝８２の範囲での圧力降下は直線的となる。そして最後に、冷媒が円弧状溝８２終端から拡散しつつ流出口Ｂに流れるので、このとき拡散に伴って生じる渦によるエネルギ損失などで急激に圧力降下する（第二の圧力降下部）。
【０１３０】
ここで、図１５（ａ）に示すように開放端８９が流出口Ｂの近傍にあって円弧状溝８２の長さＬ２が微小距離Ｌ１の場合は、図１６（ａ）および図１６（ｂ）の破線にて示すように、開放端８９の近傍に流出口Ｂが位置するため、長さＬ１の範囲における管路抵抗による圧力降下ｐ１’は僅かである（第一の圧力降下部）。その後円弧状溝８２から拡散しつつ流出口Ｂに流れるので、このとき拡散に伴って生じる渦によるエネルギ損失などで急激に圧力降下し、圧力はｐ２’だけ低下する（第一の圧力降下部）。この圧力Ｐ２’は円弧状溝８２の長さＬ２が微小距離Ｌ１なので、円弧状溝８２の断面積９０の断面積に相当したオリフィスによる圧力降下と同等である。その結果、流出口Ｂにおける冷媒圧力Ｐ２’はＰ２’＝Ｐ１−（ｐ１’＋ｐ２’）≒Ｐ１−ｐ２’となる。すなわち、円弧状溝８２の長さＬ２が微小距離Ｌ１のとき、円弧状溝８２の通過による圧力降下は第二の圧力降下部による圧力降下ｐ２’に略等しい。
【０１３１】
一方、図１５（ｂ）に示すように開放端８９と流出口Ｂとの長さＬ２が微小距離Ｌ１より大きい場合は、図１６（ａ）および図１６（ｂ）の実線にて示すように、長さＬ２の範囲における管路抵抗によりｐ１の圧力降下が生じる（第一の圧力降下部）。その後円弧状溝８２から拡散しつつ流出口Ｂに流れるので、このとき拡散に伴って生じる渦によるエネルギ損失などで急激に圧力降下し、圧力はｐ２だけ低下する（第二の圧力降下部）。その結果、流出口Ｂにおける冷媒圧力Ｐ２はＰ２＝Ｐ１−（ｐ１＋ｐ２）となる。すなわち、円弧状溝８２の通過による圧力降下は第一の圧力降下部による圧力降下と第二の圧力降下部による圧力降下との合計に等しい。
断面積９０の断面積は円弧状溝８２において一様なので、第二の圧力降下部としての圧力降下は、円弧状溝８２の弧長として採用し得る例えば１５ｍｍ以下の範囲においては、弁体８０の回動による、開放端８９から流出口Ｂまでの円弧状溝８２の弧長の変化によらず一定となる。そして、円弧状溝８２の弧長によって第一の圧力降下部による圧力降下は可変であるから、冷媒圧力ないし冷媒流量を制御できる。
【０１３２】
本実施形態における第二の圧力降下部による圧力降下（ｐ２ないしｐ２’）と第一の圧力降下部による圧力降下（ｐ１ないしｐ１’）とを比較すると、円弧状溝８２の断面積９０を一定としたので、流出口Ｂの面積に対する円弧状溝８２の断面積を十分に小さくすれば、第二の圧力降下部による圧力降下（ｐ２ないしｐ２’）の方が第一の圧力降下部による圧力降下（ｐ１ないしｐ１’）よりも十分に大きくすることができる。したがって、図１２から図１３に示した流量制御領域において、流入口Ａと流出口Ｂとの間の圧力降下の大部分は円弧状溝８２の断面積９０の第二の圧力降下部による圧力降下（ｐ２ないしｐ２’）であり、第一実施形態においては円弧状溝８２の断面積９０の断面積は一様なので、ｐ２ないしｐ２’は流量制御領域においては略等しい（ｐ２≒ｐ２’）。
【０１３３】
弁体８０を回動させることによる第一の圧力降下部による圧力降下（ｐ１ないしｐ１’）は第二の圧力降下部による圧力降下（ｐ２≒ｐ２’）よりも微小に変化するので、流出口Ｂにおける冷媒圧力を大幅に変化させることはできないものの、第一の圧力降下部及び第二の圧力降下部によって圧力降下した時の冷媒の流出口Ｂでの圧力Ｐ２以上、殆ど第一の圧力降下部のみによって圧力降下した時の冷媒の流出口Ｂでの圧力Ｐ２’以下、の範囲で精度よく微調整することができる。
【０１３４】
すなわち、円弧状溝８２の断面積９０の断面積を適切に選択することによって第二の圧力降下部による圧力降下（ｐ２≒ｐ２’）を適切に設定して流出口Ｂの圧力を所望の圧力とすることができる。また、円弧状溝８２を一様断面の溝とすることで容易に微調整ができるので、制御精度の優れた流量制御弁を提供できる。
【０１３５】
以上説明した第一実施形態の流量制御弁６０の流量制御特性を図１７のグラフにより説明する。
図１７は第一実施形態に係る流量制御弁６０の弁体８０の回動角度と流出口Ｂにおける冷媒圧力との関係を示すグラフであって、横軸が弁体８０回動角度であり、縦軸が流出口Ｂにおける冷媒圧力を示す。
【０１３６】
グラフの左端は図１１に対応する開状態であって、流出口Ｂにおける冷媒圧力はケース内圧力Ｐ１に等しい。右端は図１４に対応する閉止状態であり、このときの冷媒圧力を０とする。
【０１３７】
開状態から弁体８０が回動して開放端８９が流出口Ｂの上面を徐々に移動して図１２の状態に至るまでは圧力は急激に低下する領域Ｃであり、図１２に示すように弁摺接面８１が開口端Ｂを覆って開放端８９がオリフィスとして作用して流出口Ｂの冷媒圧力がＰ２’まで低下してから以降は流量制御域となる。第一実施形態においては円弧状溝８２の断面積は一定なので、流量制御域における圧力降下ｐ１は冷媒の流れる円弧状溝８２の管路抵抗のみであり、圧力ｐ１だけ徐々に低下する。
【０１３８】
流量制御域における圧力降下の最大値は閉止直前の状態であり、その時の円弧状溝８２の長さＬ３に対応する冷媒圧力をＰ３とする。
【０１３９】
円弧状溝８２の開放端８９に対する他端は閉じているので、閉止状態に至る直前に流出口Ｂは急激に閉じられる、領域Ｄとなる。
【０１４０】
図１７に示すように、第一実施形態においては流量制御域における圧力の変化は少ないので、圧力をＰ３からＰ２’までのｄＰの範囲で精度良く微調整できる特性が得られる。
【０１４１】
ここで、円弧状溝８２の断面積を流出口Ｂに対して十分に小さくすることで、圧力降下を十分に大きくして冷媒の流量を微量に調整することができ、さらに流量ないし圧力を精度良く微調整することができる。
【０１４２】
＜作用・効果＞
本実施形態によれば、円弧状溝８２の第一の端部が開放端８９であるため、流出口Ｂの全開に対応する弁体８０の回動角度範囲が広く、例えばステップモータによる弁体８０の回動制御の精度が高くなくとも流出量の全開制御が容易に実現できる。
【０１４３】
また、本実施形態によれば、空隙部９３を設けているため制御の誤差によって半開状態となることがないので、流出口Ｂの全部を弁体摺接面８１から露出させる全開制御が容易である。このため、確実に全開とするに際して、上述の特許文献４のように溝幅を広くする必要がない。そして、上記の通り、円弧状溝８２の断面積を流出口Ｂの開口の面積と比べて小さく、例えば５０％以下で一定に設けることができる。このため、第一の圧力降下部及び第二の圧力降下部による圧力降下を大きくすることが容易であり、小流量制御を高精度に実現できる。
【０１４４】
また、本実施形態によれば、弁体摺接面が空隙部９３を備えるから、弁座プレート６７と弁体８０との接触面積が小さくなり、板バネ８６の付勢力とロータ７０の自重による押圧力が大きくなり、シール性が向上する。
【０１４５】
図１１から図１７により説明したように、第一実施形態に係る流量制御弁６０は、弁体８０を回動させることにより、流入管６８（流入口Ａ）と流出管６９ｂ（流出口Ｂ）との間で、流出口Ｂがケース６６内部に開放された開状態と、円弧状溝８２の一部が流出口Ｂ上にあって、冷媒が開放端８９から流出口Ｂまで円弧状溝８２中を通過する、冷媒が絞られて流量が調整できる流量制御領域と、流出口Ｂが弁体摺接面８１によって塞がれた状態であって冷媒は流れない閉止状態、とを切り替えることができる。
【０１４６】
またさらに、円弧状溝８２の断面積９０の断面積に相当する第二の圧力降下部による圧力降下と、円弧状溝８２を冷媒が流れることにより生じる第一の圧力降下部による圧力降下とを組み合わせることによって、所望の圧力降下を得られるとともに精度よく微調整することができる。
【０１４７】
またさらに、ロータピニオンギヤ７５からアイドラギヤ７９を介して弁体歯車８３まで２段階に減速する構成としたので、弁体８０を微小角度ずつ回転させることができ、冷媒の流量を小流量でも精度よく微調整できる冷媒流量調整弁６０を提供できる。また、この流量制御弁６０を備える機器（冷蔵庫）の実使用状態に即して、冷媒の流量制御が可能となる。
【０１４８】
第一実施形態に係る流量制御弁６０において、圧縮機５１からの高圧の冷媒が、第一冷媒配管５５（図５参照）、流入管６８（図７参照）、流入口Ａ（図８参照）を介して、弁ケース６６内の空間に流入するようになっている。このため、弁ケース６６内の弁体８０には、弁体８０を弁座プレート６７に押圧する方向の力が加わる。これにより、弁体摺接面８１と弁座プレート６７との間の密着性能が向上して、冷媒の漏洩を低減することができる。
【０１４９】
また、第一実施形態に係る流量制御弁６０において、ロータ７０およびロータ駆動部７４を回転させるロータピニオンギヤ７５を弁体８０の上に重ねて、ロータピニオンギヤ７５と弁体８０とを同軸に共通の回転軸である弁体軸７１のまわりに回動自在に配置し、弁体軸７１と別に設けたアイドラ軸７８のまわりにアイドラ大歯車７９ｂとアイドラピニオン７９ａとを一体で設けたアイドラギヤ７９を配置している。
【０１５０】
そして、ロータピニオンギヤ７５とアイドラ大歯車７９ｂとを噛み合わせて減速し、さらにアイドラピニオン７９ａと弁体ギヤ８３とを噛み合わせてさらに減速させるようになっている。これにより、ロータピニオンギヤ７５、アイドラギヤ７９、弁体ギヤ８３の３つのギヤを、弁体軸７１とアイドラ軸７８の２本の軸のまわりに配置することができるので、２枚のギヤの投影面積に３枚のギヤを配置でき、流量制御弁６０を小型化することができる。
【０１５１】
さらに、ロータピニオンギヤ７５から弁体ギヤ８３までは２段階の減速を行うので、減速比が大きくなり、弁体８０に伝達される回転トルクを大きくすることができるので、弁体８０の回動動作を確実にすることができる。
【０１５２】
また、弁体８０と弁座（第二の弁座プレート６７ｂ）との摩擦が増加しても回転トルクが不足することがないようになっているので、弁体８０に特段の低摩擦材料を用いる必要がなく、また、回転トルクの低いステータとロータの組み合わせであっても動作できるので、流量制御弁６０を低価格化することができる。
【０１５３】
またさらに、減速比が大きいのでロータ７０を１ステップ回動した場合の弁体８０の回動角度が小さくなるので、弁体８０を微小角度ずつ回転させることができ、高精度な冷媒流量制御が可能となる。
【０１５４】
また、図７に示すように、第一実施形態に係る流量制御弁６０において、ロータ７０（ロータ駆動部７４、ロータピニオンギヤ７５）と弁体８０とを共通の弁体軸７１で同軸に配置し、ロータ７０（ロータ駆動部７４、ロータピニオンギヤ７５）を弁体８０の上に載置して、板バネ８６でロータ７０（ロータ駆動部７４、ロータピニオンギヤ７５）を付勢するようになっている。
【０１５５】
これにより、弁体８０は、板バネ８６の付勢力とロータ７０（ロータ駆動部７４、ロータピニオンギヤ７５）の自重により、弁座（第二の弁座プレート６７ｂ）に対して付勢されるので、適度な押圧力とすることで、弁体摺接面８１において冷媒を確実に閉塞する押圧を得ることができ、高精度な冷媒流量制御が可能となる。なお、付勢手段としては、板バネ８６に限られず、種々の手段を採ることができる。例えば弁体軸７１自体に質量のある材料を使用したり、弁体軸７１に重りを取り付けたりしても良いし、弁体軸７１まわりに、弁体軸上端より突出するコイルバネを付しても良い。
【０１５６】
また、図７に示すように、第一実施形態に係る流量制御弁６０において、弁体８０を支持する弁体軸７１は、弁体８０と弁体摺接面８１で接する弁座（第二の弁座プレート６７ｂ）に設けられたロータ軸穴７２と、弁ケース６６の上端に設けられた凹部であるロータ軸受７３とで両端を支持される両持ち構造であり、弁体８０の支持剛性や精度が得やすく、弁体摺接面８１において冷媒を確実に閉塞することができる。
【０１５７】
加えて、弁体軸７１の周りをロータ７０（ロータ駆動部７４、ロータピニオンギヤ７５）が回転する構成であるため、ロータ軸穴７２やロータ軸受７３に高精度な軸受を設ける必要がなく、流量制御弁６０を低価格化することができる。
【０１５８】
加えて、ロータ７０（ロータ駆動部７４、ロータピニオンギヤ７５）と弁体８０を同軸とすることにより、弁体軸７１を長くすることができる。弁体軸７１を長くすることにより、ロータ軸穴７２やロータ軸受７３の加工誤差に対する弁体軸７１の傾きを小さくして、第二の弁座プレート６７ｂに対する弁体軸７１の直角度の精度を向上させることができるので、弁体８０の精度が得やすく、弁体摺接面８１において冷媒を確実に閉塞することができ、高精度な冷媒流量制御が可能となる。
【０１５９】
また、図７に示すように、第一実施形態に係る流量制御弁６０において、アイドラ軸７８は片持ち構造となっており、流量制御弁６０の組み立て性が向上する。なお、アイドラギヤ７９が、ロータ駆動部７４の方向に移動した場合でも、アイドラ大歯車７９ｂがロータ駆動部７４と当接するので、アイドラギヤ７９の脱落を防止することができるようになっている。また、ロータ駆動部７４に突起部７４ｓを形成し、アイドラギヤ７９に突起部７９ｓを形成することにより、接触面積を小さくすることが望ましい。
【０１６０】
≪第二実施形態≫
次に、第二実施形態に係る流量制御弁およびこれを備える機器について、図１８から図２１を用いて説明する。第一実施形態と同様の構成に関する説明は省略する。
【０１６１】
図１８（ａ）と図１８（ｂ）とは図６の矢印Ｇ方向から見た弁体８０の弁体摺接面８１と、第二実施形態における流出口Ｂと円弧状溝８２ａの関係を説明する図であって、図１２ないし図１３と同様に円弧状溝８２ａの一部が流出口Ｂ上にあって、冷媒が開放端８９から流出口Ｂまで円弧状溝８２ａの中を通過する、冷媒が絞られて流量が調整できる流量制御領域を図示している。
【０１６２】
図１９は、図１８に示した流量制御弁６０において円弧状溝８２ａに沿って弁体８０と第二の弁座プレート６７ｂと流出口Ｂの位置関係の概略を示す模式断面図であり、円弧に沿った円弧状溝８２ａの断面を展開して示す概略断面図である。
【０１６３】
弧長Ｌの円弧状溝８２ａの断面積９０ａ、９０ｂ形状は一定ではなく、円弧状溝８２ａに沿って連続的に変化するテーパ状をなしていることである。第二実施形態では、開放端８９において円弧状溝８２ａの断面積９０ａは最大となるよう配置されている。
【０１６４】
図１９（ａ）は図１５（ａ）と同様に円弧状溝８２ａが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は微小な距離Ｌ１だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態、図１９（ｂ）は図１５（ｂ）と同様に円弧状溝８２ａが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は弧長Ｌ２だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態を示す。なお、円弧状溝８２ａは弧長である距離Ｌ３の範囲に設けられる構成である。
【０１６５】
さらに弁体の回動角度に応じて、流出口Ｂの開放端８９に近接した側、すなわち図示左端部９２における円弧状溝８２ａの断面積９０ａないし９０ｂの形状を模式的に示している。図１９に示した例では、図１９（ａ）の断面積９０ａの断面積は半円形状であって、図１９（ｂ）の状態の断面積９０ｂよりも大きく、弁体８０の回動とともに断面積９０が変化する構成である。このように、第二実施形態では円弧状溝８２ａの溝幅及び／又は深さが変化して、断面積９０が一定でない構成としている。図１９に示した例では、円弧状溝８２ａの溝幅及び深さはテーパ状を実現するように変化している。
【０１６６】
またさらに、最も第二の弁座プレート６７ｂ側における円弧状溝８２ａの溝幅を流出口Ｂの開口直径より小とすることで、流出口Ｂの開口面積と比して円弧状溝８２ａの断面積を十分に小とすることが容易である。なお、円弧状溝８２ａは正確な円弧である必要はなく、弁体８０が回動した後述する流量制御範囲において、流出口Ｂの開口と重なる範囲にあればよい。
【０１６７】
図１８（ａ）ないし図１９（ａ）において、ケース６６内の冷媒は矢印のように縮流となって開放端８９に加速しつつ流入し、開放端８９は流出口Ｂからたかだか微小な距離Ｌ１の近傍にあるので、流入した冷媒は即座に流出口Ｂの左端部９２から流出口Ｂ内に減速しつつ拡散して流れる。このように微小な距離Ｌ１の間に断面積の小さい絞りを設けたものは所謂オリフィスなのであって、その上流と下流の間に圧力降下を生じて流量を制御できる（第二の圧力降下部）。第二実施形態においては円弧状溝８２ａはテーパ状なので、流出口Ｂの左端部９２における円弧状溝８２ａの断面積９０ａの断面積は最大となり、第二の圧力降下部としての圧力降下は小である。
【０１６８】
図１８（ｂ）ないし図１９（ｂ）において、弁体８０は図１８（ａ）、図１９（ａ）の位置より図示反時計方向に回動した位置であって、ケース６６内の冷媒は矢印のように縮流となって開放端８９に加速しつつ流入し、距離Ｌ２の間は円弧状溝８２ａ内を流れた後、流出口Ｂの左端部９２から流出口Ｂ内に減速しつつ拡散して流れる。第二実施形態においては円弧状溝８２ａはテーパ状であって断面積９０の面積が回動とともに連続的に変化するので、流出口Ｂの左端部９２における円弧状溝８２ａの断面積９０ｂの断面積は図１８（ａ）ないし図１９（ａ）の状態よりも小であり、第二の圧力降下部としての圧力降下は大となって絞りが強くなる。
【０１６９】
このような構成においては、前述の第二の圧力降下部としての圧力降下にさらに第一の圧力降下部による圧力降下が加算され、その合計の圧力降下によって流量ないし圧力を絞り制御できる。
【０１７０】
図１８から図１９により説明した、ケース６６内からテーパ状の円弧状溝８２ａを経由して流出口Ｂに至るまでの冷媒の圧力分布について説明する。
【０１７１】
図２０（ａ）は図１９に示した、ケース６６内から円弧状溝８２ａを経由して流出口Ｂに至るまでの冷媒流れを示す模式図であり、左端がケース６６内、右端が流出口Ｂに相当し、それらを互いに連通する細管部が円弧状溝８２ａに相当する。弁体８０の回動によって、円弧状溝８２ａの長さが変化する構成を模式的に示したものである。
【０１７２】
図２０（ａ）は弁体８０の回動によって円弧状溝８２ａのうち冷媒が流れる長さと断面積とが変化する構成を模式的に示したものであり、模式的には弁体８０の回動は流出口Ｂの部分が図示左右方向に移動することと等価であり、実線が図１８（ｂ）の状態に相当して円弧状溝８２ａの長さはＬ２であり、破線は図１８（ａ）と同様に連通口がＢ’の位置に移動して、開放端８９と流出口ＢとがＬ１に近接した状態を示している。
【０１７３】
図２０（ｂ）は図２０（ａ）の各部位における冷媒の圧力を示す模式図であり、横軸が開放端８９からの距離であって、縦軸が冷媒圧力を示す。
【０１７４】
図２０（ａ）において、矢印で示したごとくケース６６から縮流となって開放端８９からテーパ状の円弧状溝８２ａに流入した冷媒は、弁の回動角度に応じて長さＬ２だけ円弧状溝８２ａの中を流れた後に拡散しつつ、流出口Ｂに流入する。
【０１７５】
図２０（ｂ）において、ケース６６内の冷媒圧力をＰ１とすれば、円弧状溝８２ａに流入した冷媒は円弧状溝８２ａの壁面から管路抵抗となる摩擦抵抗を受けるので、圧力は徐々に低下する（第一の圧力降下部）。
【０１７６】
この圧力低下の程度は円弧状溝８２ａの断面積の大小と、冷媒の流れる円弧状溝８２ａの長さによって異なり、円弧状溝８２ａの断面積が大きければ抵抗は少ないので圧力降下は少なく絞りは緩くなり、冷媒流量は増加する。一方、円弧状溝８２ａの断面積が小さければ抵抗が大きいので圧力降下が大きく絞りが強くなり、冷媒流量は減少する。
【０１７７】
第二実施形態においては円弧状溝８２ａは先細のテーパ状なので、冷媒が通過する円弧状溝８２ａの長さが長くなるとともに断面積が減少するので、円弧状溝８２ａの長さ変化によって生じる圧力降下（ｐａ１及びｐａ１’）は第一実施形態と比べて大きい。そして、図２０（ｂ）に示すように、円弧状溝８２ａによる第一の圧力降下部（管路抵抗）に伴う圧力降下（ｐａ１及びｐａ１’）は直線的ではなく、流出口Ｂに近接するに伴って大きくなるような曲線的傾向をもつ。
【０１７８】
冷媒は円弧状溝８２ａから拡散しつつ流出口Ｂに流れるので、このとき拡散に伴って生じる渦によるエネルギ損失などで急激に圧力降下し、その結果流出口Ｂにおける冷媒圧力は低下する（第二の圧力降下部）。
【０１７９】
ここで、図１９（ａ）に示すように開放端８９が流出口Ｂの近傍にあって円弧状溝８２ａの長さＬ２（開放端８９から流出口Ｂに至るまでの円弧状溝８２の道のり）が微小距離Ｌ１の場合は、図２０（ａ）および図２０（ｂ）の破線にて示すように、開放端８９の近傍に流出口Ｂが位置するため、長さＬ１の範囲における管路抵抗による圧力降下ｐａ１’は僅かである（第一の圧力降下部）。その後円弧状溝８２ａから拡散しつつ流出口Ｂに流れるので、このとき拡散に伴って生じる渦によるエネルギ損失などで急激に圧力降下し、圧力はｐａ２’だけ低下する（第二の圧力降下部）。
【０１８０】
この圧力ｐａ２’は円弧状溝８２ａの長さＬ２が微小距離Ｌ１なので、円弧状溝８２ａの断面積９０ａの断面積に相当したオリフィスによる圧力降下と同等である（第二の圧力降下部）。その結果、流出口Ｂにおける冷媒圧力Ｐａ２’はＰａ２’＝Ｐ１−（ｐａ１’＋ｐａ２’）≒Ｐ１−ｐａ２’となる。第二実施形態においては、円弧状溝８２はテーパ溝であって開放端８９の面積が大なので、断面積９０ａの断面積に相当した第二の圧力降下部による圧力降下ｐａ２’は、円弧状溝８２ａの長さが微小でないＬ２の場合の圧力降下ｐａ２に比較して小さい。しかし、円弧状溝８２ａの長さＬ２が微小距離Ｌ１のとき、円弧状溝８２の通過による圧力降下は第二の圧力降下部による圧力降下ｐａ２’に略等しい。
【０１８１】
一方、図２０（ｂ）に示すように開放端８９と流出口Ｂとの長さＬ２が微小距離Ｌ１より大きい場合は、図２０（ａ）および図２０（ｂ）の実線にて示すように、長さＬ２の範囲における管路抵抗によりｐａ１の圧力降下が生じる（第一の圧力降下部）。その後円弧状溝８２ａから拡散しつつ流出口Ｂに流れるので、このとき拡散に伴って生じる渦によるエネルギ損失などで急激に圧力降下し、圧力はｐａ２だけ低下する（第二の圧力降下部）。その結果、流出口Ｂにおける冷媒圧力Ｐ２はＰ２＝Ｐ１−（ｐａ１＋ｐａ２）となる。すなわち、円弧状溝８２ａの通過による圧力降下は第一の圧力降下部による圧力降下と第二の圧力降下部による圧力降下との合計に等しい。
【０１８２】
すなわち、弁体８０の回動とともに断面積９０が連続的に変化するオリフィスとなるので第一実施形態と比べて弁体８０の回動に伴う圧力降下が大きくなり、第一実施形態と同様の効果が得られるとともに、第一実施形態よりも圧力ないし流量の絞り調整範囲の大きい流量制御弁６０を得ることができる。
【０１８３】
本実施形態における第二の圧力降下部による圧力降下（ｐａ２ないしｐａ２’）と第一の圧力降下部による圧力降下（ｐａ１ないしｐａ１’）とを比較すると、円弧状溝８２ａの断面積９０ａ、９０ｂが連続的に変化するテーパ溝としたので、流出口Ｂの面積に対する円弧状溝８２ａの断面積を十分に小さくすれば、第二の圧力降下部による圧力降下（ｐａ２’ないしｐａ２）を第一の圧力降下部による圧力降下（ｐａ１ないしｐａ１’）よりも十分に大きくすることができる。したがって、図１８に示した流量制御領域において、流入口Ａと流出口Ｂとの間の圧力降下は概ね円弧状溝８２の断面積９０ａ、９０ｂの第二の圧力降下部の圧力降下（ｐａ２’ないしｐａ２）である。
【０１８４】
先に述べたように第二実施形態においては円弧状溝８２ａの断面積９０の断面積はテーパに応じて変化するので、第二の圧力降下部の圧力降下（ｐａ２ないしｐａ２’）は弁体８０の回動に応じて変化するので、圧力降下の大きい第二の圧力降下部の圧力降下を第一実施形態と比べて制御できる。すなわち、第一の圧力降下部による圧力降下を最大とした時の流出口Ｂにおける冷媒圧力Ｐ２以上、第一の圧力降下部による圧力降下を最小とした時の流出口Ｂにおける冷媒圧力Ｐａ２’以下、の範囲で精度よく微調整することができるため、オリフィスによる圧力降下（ｐａ２ないしｐａ２’）を適切に設定し、管路抵抗による圧力降下（ｐａ１ないしｐａ１’）と協働して、圧力ないし流量の絞り調整範囲が大きく、かつ制御精度の優れた流量制御弁６０を得ることができる。
【０１８５】
以上説明した第二実施形態の流量制御弁６０の流量制御特性を図２１のグラフにより説明する。
【０１８６】
図２１は第二実施形態に係る流量制御弁６０の弁体８０回動角度と流出口Ｂにおける冷媒圧力との関係を示すグラフであって、横軸が弁体８０回動角度であり、縦軸が流出口Ｂにおける冷媒圧力を示す。
【０１８７】
グラフの左端は図１１に対応する開状態であって、流出口Ｂにおける冷媒圧力はケース内圧力Ｐ１に等しい。右端は図１４に対応する閉止状態であり冷媒圧力は０である。
【０１８８】
開状態から弁体８０が回動して開放端８９が流出口Ｂの上面を徐々に移動して図１８（ａ）の状態に至るまでは圧力は急激に低下する領域Ｅであり、図１８（ａ）に示すように弁摺接面８１が開口端Ｂを覆って開放端８９がオリフィスとして作用して流出口Ｂの圧力がＰａ２’まで低下してから以降は流量制御域となる。
【０１８９】
流量制御域における最大圧力Ｐａ２’は、第一実施形態と比べて円弧状溝８２ａの断面積を大とすると絞りが弱いので、図１７における圧力Ｐ２’より大となる。
【０１９０】
流量制御域における圧力降下は円弧溝８２ａの弧長である距離Ｌ３の際に最大となり、その時の流出口Ｂにおける圧力はＰ３となる。Ｐａ２からＰ３までの圧力降下はオリフィスの断面積変化による圧力降下に加えて円弧状溝８２ａを冷媒の流れる際の管路抵抗の合計となるので、流量制御域における圧力制御範囲ｄＰａは、ｄＰａ＝（Ｐａ２’−Ｐ３）となる。
【０１９１】
円弧状溝８２ａの開放端８９に対する他端は閉じているので、閉止状態に至る直前に流出口Ｂは急激に閉じられて圧力が降下する領域Ｆとなる。
【０１９２】
図２１に示すように、第二実施形態においては流量制御域における圧力の変化が大なので、流量調整範囲が大きい特性が得られる。
【０１９３】
＜作用・効果＞
本実施形態によっても、第一実施形態と同様の効果が得られる。
【０１９４】
また、円弧状溝８２ａを、断面積９０ａないし９０ｂの断面積が連続的に変化するテーパ形状としたので、第一の圧力降下部による圧力降下と、第二の圧力降下部による圧力降下とが、冷媒が円弧状溝８２を流れる距離に比例して、より大きくなるため、流量制御が可能な範囲が大きくなるという効果を奏する。
【０１９５】
≪第三実施形態≫
次に、第三実施形態に係る流量制御弁およびこれを備える機器について、図２２から図２５を用いて説明する。第一および第二実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【０１９６】
図２２（ａ）と図２２（ｂ）と図２２（ｃ）とは図６の矢印Ｇ方向から見た弁体８０の弁体摺接面８１と、第三実施形態における流出口Ｂと円弧状溝８２の関係を説明する図であって、第一の端部を開放端８９に接続された第一の円弧状溝８２ｃの第二の端部には、第一の円弧状溝８２ｃよりも断面積の小さい第二の円弧状溝８２ｄの第一の端部が接続部８２ｂを介して直列に接続され、第二の円弧状溝８２ｄの第二の端部は閉じられており、第一の円弧状溝８２ｃまたは第二の円弧状溝８２ｄのいずれかの一部が流出口Ｂ上にあって、冷媒が開放端８９から流出口Ｂまで円弧状溝８２ｃないし８２ｄを通過して、冷媒が絞られて流量ないし圧力が調整できる流量制御領域を図示している。第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの配置された範囲は弧長である距離Ｌ４の範囲であって、その範囲が流量制御領域となる。
【０１９７】
図２３は図１５ないし図１９と同様に、図２２に示した流量制御弁６０において円弧状溝８２に沿って弁体８０と第二の弁座プレート６７ｂと流出口Ｂの位置関係の概略を示す模式断面図であり、円弧に沿った第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの断面を展開して示す概略断面図である。
【０１９８】
図２３（ａ）は第一の円弧状溝８２ｃが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は微小な距離Ｌ１だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態、図２３（ｂ）は第一の円弧状溝８２ｃが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は弁体の回動に対応した弧長Ｌ２だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態で、第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの境である接続部８２ｂ近傍に流出口Ｂが位置した状態、図２３（ｃ）は弁体がさらに回動して第二の円弧状溝８２ｄが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は弁体の回動に対応した弧長Ｌ３だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態を示す。
【０１９９】
さらに弁体の回動角度に応じて、流出口Ｂの図示左端部９２における円弧状溝８２ａの断面積９０ｃないし９０ｄの形状を模式的に示しており、図２３に示した例では、図２３（ａ）ないし図２３（ｂ）の状態の断面積９０ｃの断面積の方が図２３（ｃ）の状態の断面積９０ｄよりも大きく、弁体８０の回動とともに接続部８２ｂを介して円弧状溝８２ｃの断面積が２段階に変化する構成である。なお、本実施形態に限られず、円弧状溝８２ｃの断面積が３段階以上に変化する構成であっても良い。
【０２００】
またさらに第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの溝幅を流出口Ｂの開口直径より小とすることで、流出口Ｂの開口面積と比して円弧状溝８２ｃの断面積を十分に小とすることが容易である。なお、第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄは正確な円弧である必要はなく、弁体８０が回動した後述する流量制御範囲において、流出口Ｂの開口と重なる範囲にあればよい。
【０２０１】
図２３（ａ）から図２３（ｂ）の状態に至るまでは第一の円弧状溝８２ｃの断面積は一様なので、第一実施形態における図１５（ａ）から図１５（ｂ）と同じく第一の円弧状溝８２ｃの断面積９０ｃの断面積の第二の圧力降下部による圧力降下と、第一の円弧状溝８２ｃの長さＬ１からＬ２に応じた第一の圧力降下（管路抵抗）が生じる。
【０２０２】
図２３（ｃ）に示した状態においては、第二の円弧状溝８２ｄの断面積９０ｄの第二の圧力降下部による圧力降下と、第一の円弧状溝８２ｃおよび第二の円弧状溝８２ｄの長さ合計Ｌ３に応じた第一の圧力降下（管路抵抗）が生じる。
【０２０３】
ここで、第一の円弧状溝８２ｃの断面積９０ｃと第二の円弧状溝８２ｄの断面積９０ｄの断面積は９０ｃ＞９０ｄとなるようにすれば、図２３（ｂ）の状態から図２３（ｃ）の状態に弁体８０が回動すると、接続部８２ｂが流出口Ｂをまたいで第二の圧力降下部としての圧力降下が増大して絞りが急激に強くなる構成である。
【０２０４】
このような構成においては、前述の第二の圧力降下部としての圧力降下にさらに第一の圧力降下（管路抵抗）による圧力降下が加算され、その合計の圧力降下によって流量ないし圧力を絞り制御できる。
【０２０５】
図２２から図２３により説明した、ケース６６内から断面積が２段階に変化する円弧状溝を経由して流出口Ｂに至るまでの冷媒の圧力分布について説明する。
【０２０６】
図２４（ａ）は図２３に示した、ケース６６内から第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄを経由して流出口Ｂに至るまでの冷媒流れを示す模式図であり、左端がケース６６内、右端が流出口Ｂに相当し、それらを互いに連通する、段差の設けられた細管部が第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄに相当する。弁体８０の回動によって、断面積が２段階に変化する円弧状溝８２ｃ、８２ｄを冷媒の流れる長さが変化する構成を模式的に示したものである。
【０２０７】
図２４（ａ）は弁体８０の回動によって第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄに冷媒が流れる長さが変化する構成を模式的に示したものであり、模式的には弁体８０の回動は流出口Ｂの部分が図示左右方向に移動することと等価であり、実線が図２３（ｃ）の状態に相当して第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの長さはＬ３であり、一点鎖線は図２３（ｂ）と同様に連通口がＢ”の位置に移動して第一の円弧状溝８２ｃの長さはＬ２であり、破線は図２３（ａ）と同様に連通口がＢ’の位置に移動して、開放端８９と流出口Ｂとが長さＬ１に近接した状態を示している。
【０２０８】
図２４（ｂ）は図２４（ａ）の各部位における冷媒の圧力を示す模式図であり、横軸が開放端８９からの距離であって、縦軸が冷媒圧力を示す。
【０２０９】
図２４（ａ）において、矢印で示したごとくケース６６から縮流となって開放端８９から断面積が２段階に変化する第一の円弧状溝８２ｃに流入した冷媒は、弁の回動角度に応じて長さＬ２ないしＬ３だけ第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの中を流れた後に拡散しつつ、流出口Ｂに流入する。
【０２１０】
図２４（ｂ）において、ケース６６内の冷媒圧力をＰ１とすれば、第一の円弧状溝８２ｃに流入した冷媒は第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの壁面から管路抵抗となる摩擦抵抗を受けるので、圧力は徐々に低下して長さＬ３の間に圧力ｐｂ１だけ低下する。円弧状溝は断面積が２段階に変化する構成であり、管路抵抗は接続部８２ｂの前後で急激に変化して長さＬ２より大なる範囲では増加するので、長さＬ２までの圧力降下ｐｂ１”と、長さＬ２からＬ３までの圧力降下ｐｂ３とを比較すると、長さあたりの圧力降下はｐｂ３＞ｐｂ１”なので、円弧状溝８２ｃ、８２ｄによる管路抵抗に伴う圧力降下（ｐｂ１”ないしｐｂ３）は直線的ではなく、接続部８２ｂを境に流出口Ｂに近接するに伴って大きくなるよう屈曲した２直線からなる。
【０２１１】
冷媒は第一の円弧状溝８２ｃないし第二の円弧状溝８２ｄから拡散しつつ流出口Ｂに流れるので、このとき拡散に伴って生じる渦によるエネルギ損失などで急激に圧力降下し、その結果流出口Ｂにおける冷媒圧力は低下する。
【０２１２】
ここで、図２２（ａ）に示すように開放端８９が流出口Ｂの近傍にあって第一の円弧状溝８２ｃの長さＬ２（開放端８９から流出口Ｂに至るまでの円弧状溝８２ｃの道のり）が微小距離Ｌ１の場合は、図２４（ａ）および図２４（ｂ）の破線にて示すように、開放端８９の近傍に流出口Ｂが位置するため、長さＬ１の範囲における管路抵抗による圧力降下ｐｂ１’は僅かであり、その後第一の円弧状溝８２ｃから拡散しつつ流出口Ｂに流れるので、このとき拡散に伴って生じる渦によるエネルギ損失などで急激に圧力降下し、圧力はｐｂ２’だけ低下する。この圧力ｐｂ２’は第一の円弧状溝８２ｃの長さＬ１が小なので、第一の円弧状溝８２ｃの断面積９０ｃの断面積に相当した第二の圧力降下部による圧力降下と同等である。その結果、流出口Ｂにおける冷媒圧力Ｐｂ２’はＰｂ２’＝Ｐ１−（ｐｂ１’＋ｐｂ２’）となる。第三実施形態においては円弧状溝の断面積は２段階に変化し、開放端８９の面積が最大なので、断面積９０ｃの断面積に相当した第二の圧力降下部による圧力降下ｐｂ２’は、断面積９０ｄの断面積に相当したオリフィスによる圧力降下ｐｂ２に比して小さい。
【０２１３】
図２３（ｂ）ないし図２４（ａ）および図２４（ｂ）の一点鎖線にて示すように、円弧状溝８２ｃの長さＬ２が微小距離Ｌ１より大きく、開放端８９から接続部８２ｂ始点までの距離より小さい場合は、流出口Ｂが断面積の変化する接続部８２ｂ近傍の位置（図２４（ａ）においてはＢ”の位置）では、管路抵抗による圧力降下はｐｂ１”となり、第二の圧力降下部による圧力降下ｐｂ２”は断面積９０ｃに相当した第二の圧力降下部による圧力降下ｐｂ２’と等しく、流出口Ｂにおける圧力Ｐｂ２”は、Ｐｂ２”＝Ｐ１−（ｐｂ１”＋ｐｂ２”）となる。
【０２１４】
一方、図２３（ｃ）ないし図２４（ａ）および図２４（ｂ）の実線にて示すように、第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの長さがＬ３（開放端８９から接続部８２ｂの終端までの距離より大きく、開放端８９から円弧状溝８２ｃと接続部８２ｂと円弧状溝８２ｄとの長さの和以下）の場合には、流出口Ｂの左端部９２における円弧状溝８２ｄの断面積９０ｄは接続部８２ｂを境に減少して絞りが強くなるので、断面積９０ｄに相当した第二の圧力降下部による圧力降下ｐｂ２はｐｂ２＞ｐｂ２’（≒ｐｂ２”）であり、流出口Ｂにおける圧力Ｐ２＝Ｐ１−（ｐｂ１＋ｐｂ２）となる。
【０２１５】
すなわち、弁体８０の回動とともに面積が２段階に変化するオリフィスとなるので、弁体８０の回動に伴う圧力降下の変化が大きく、圧力ないし流量の絞り調整範囲が２段階に変化する流量制御弁６０を得ることができる。
【０２１６】
またさらに第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの溝幅を流出口Ｂの開口直径より小とすることで、流出口Ｂの断面積と比して円弧状断面積を十分に小とすることが容易である。なお、第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄは正確な円弧である必要はなく、弁体８０が回動した後述する流量制御範囲において、流出口Ｂの開口と重なる範囲にあればよい。
【０２１７】
本実施形態におけるオリフィスによる圧力降下（ｐｂ２、ｐｂ２’ないしｐｂ２”）と第一の圧力降下部による圧力降下（ｐｂ１、ｐｂ１’ ないしｐｂ１”）とを比較すると、円弧状溝８２ｃ、８２ｄの断面積９０ｃ、９０ｄの断面積が２段階に変化する構成としたので、流出口Ｂの面積に対する円弧状溝８２の断面積を十分に小さくすれば、第二の圧力降下部による圧力降下（ｐｂ２、ｐｂ２’ないしｐｂ２”）を管路抵抗による圧力降下（ｐｂ１、ｐｂ１’ ないしｐｂ１”）よりも十分に大きくすることができる。
【０２１８】
したがって、図２４に示した流量制御領域において、流入口Ａと流出口Ｂとの間の圧力降下は概ね円弧状溝８２の断面積９０ｃ、９０ｄの第二の圧力降下部の圧力降下（ｐｂ２、ｐｂ２’ないしｐｂ２”）であり、第一の圧力降下部による圧力降下（ｐｂ１、ｐｂ１’ ないしｐｂ１”）は比較的小さい。第三実施形態においては弁体８０の回動によって円弧状溝８２の断面積９０ｃ、９０ｄの断面積が２段階に変化することで、弱い絞りと強い絞りとの間で冷媒の圧力ないし流量が段階的に変化する。それぞれの絞りの状態の近傍で弁体８０を微小に回動させることで第一の圧力降下部による圧力降下は第二の圧力降下部による圧力降下よりも微小に変化するので、弱い絞りと強い絞りの近傍で流出口Ｂにおける冷媒圧力を精度よく微調整することができる。
【０２１９】
すなわち、円弧状溝の断面積が２段階又はそれ以上に変化する構成とすることで、断面積９０ｃ、９０ｄを適切に選択できるようになり、第二の圧力降下部による圧力降下を適切に設定することができ、さらに第一の圧力降下部による圧力降下と協働して、圧力ないし流量を所望の値に設定できるとともに制御精度の優れた流量制御弁６０を得ることができる。
【０２２０】
以上説明した第三実施形態の流量制御弁６０の流量制御特性を図２５のグラフにより説明する。
図２５は第三実施形態に係る流量制御弁６０の弁体８０回動角度と流出口Ｂにおける冷媒圧力との関係を示すグラフであって、横軸が弁体８０の回動角度であり、縦軸が流出口Ｂにおける冷媒圧力を示す。
【０２２１】
グラフの左端は第一実施形態の図１１に対応する開状態であって、流出口Ｂにおける冷媒圧力はケース内圧力Ｐ１に等しい。右端は第一実施形態の図１４に対応する閉止状態であり冷媒圧力は０である。
【０２２２】
開状態から弁体８０が回動して開放端８９が流出口Ｂの上面を距離Ｌ１まで移動して図２２（ａ）の状態に至るまでは圧力は急激に低下する領域Ｇであり、図２２（ａ）に示すように弁摺接面８１が開口端Ｂを覆って開放端８９がオリフィスとして作用して流出口Ｂの圧力がＰｂ２’まで低下してから以降は第一の流量制御域となる。第一の円弧状溝８２ｃの断面積は一定なので、第一の流量制御域における圧力降下は冷媒の流れる第一の円弧状溝８２ｃの管路抵抗のみであり、圧力Ｐｂ２’からＰｂ２”まで徐々に低下する。
【０２２３】
接続部８２ｂが流出口Ｂの上を移動する範囲ではオリフィスの断面積が急激に減少するので圧力も急激に減少する領域Ｈとなり、図２２（ｃ）ないし図２３（ｃ）に示すように第二の円弧状溝８２ｄが流出口Ｂを全て覆うと、断面積９０ｄの断面積に相当するオリフィスとして作用して、図２５における第二の流量制御域となる。
【０２２４】
第二の円弧状溝８２ｄの断面積は一定なので、第二の流量制御域における圧力降下は冷媒の流れる第二の円弧状溝８２ｄの管路抵抗のみであり、オリフィスによる圧力降下よりも小さいので圧力は徐々に低下する。
【０２２５】
円弧状溝８２ｄの接続部８２ｂに対する他端は閉じているので、閉止状態に至る直前に流出口Ｂは急激に閉じられる、領域Ｊとなる。
【０２２６】
図２５に示すように、第三実施形態においては段階的に圧力の異なる第一の流量制御域と第二の流量制御域とを備え、それぞれの流量制御域の範囲内においては弁体の回動に対する圧力の変化は小さいので、第一の流量制御域と第二の流量制御域における冷媒圧力をそれぞれ第一の所望の圧力と第二の所望の圧力に設定すれば、弁体８０を微小に回動することでそれぞれの所望の圧力の近傍で圧力を微調整することができる。
【０２２７】
ここで、第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの断面積を流出口Ｂに対して十分に小さくすることで、圧力降下を十分に大きくして冷媒の流量を高精度に調整することができ、さらに流量ないし圧力を精度良く微調整することができるので、特に小流量の範囲で流量ないし圧力を精度よく微調整することができる。
【０２２８】
＜作用・効果＞
本実施形態によっても第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０２２９】
また、図２２から図２５により説明したように、第三実施形態に係る流量制御弁６０は、弁体８０を回動させることにより、流入管６８（流入口Ａ）は流出管６９ｂ（流出口Ｂ）との間で、流出口Ｂがケース６６内部に開放された開状態と、段階的に圧力の異なる第一の流量制御領域と、第二の流量制御領域と、流出口Ｂが弁体摺接面８１によって塞がれた状態であって冷媒は流れない閉止状態と、を切り替えることができる。
【０２３０】
またさらに、断面積が２段階以上に変化する第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄの断面積９０ｃないし９０ｄの断面積に相当するオリフィスによる圧力降下と、第一の円弧状溝８２ｃと第二の円弧状溝８２ｄを冷媒が流れることにより生じる管路抵抗による圧力降下とを組み合わせることによって、２段階以上の圧力降下を得られるとともにそれぞれの絞り状態を精度よく微調整することができる。
【０２３１】
第三実施形態においては断面積を２段階に変化する円弧状溝の例について説明したが、２段階に限定されるものではなく、例えば３段階や４段階と多段階に断面積を変化させる構成であっても同様な多段階の圧力降下が得られる。
【０２３２】
≪第四実施形態≫
次に、第四実施形態に係る流量制御弁およびこれを備える機器について、図２６から図２８を用いて説明する。第一乃至第三実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【０２３３】
図２６は図１８（ｂ）ないし図２２（ｃ）と同様に、図６の矢印Ｇ方向から見た弁体８０の弁体摺接面８１と、第四実施形態における流出口Ｂと円弧状溝８２の関係を説明する図であって、テーパ溝と一様断面溝とが直列に接続されている。本実施形態では、開放端８９側にテーパ溝を接続したが、これに限られず、開放端８９側に一様断面溝の一端を接続し、一様断面溝の他端にテーパ溝を接続しても良い。
【０２３４】
第一の円弧状溝８２ｅは、一端を開放端８９に接続され、他端を接続部８２ｇに接続されており、開放端８９側の断面積が接続部８２ｇ側の断面積より大なるテーパ溝であり、第二の円弧状溝８２ｆは、一端は接続部８２ｇに接続され他端は閉じられた一様断面の溝であり、接続部８２ｇにおいて第一の円弧状溝８２ｅと第二の円弧状溝８２ｆとは例えば段差なく接続された構成である。第一の円弧状溝８２ｅと第二の円弧状溝８２ｆの合計長さは弧長である距離Ｌ４の範囲であって、その範囲が流量制御領域となる。
【０２３５】
図２７は、図１５、図１９ないし図２３と同様に、図２６に示した流量制御弁６０において円弧状溝８２に沿って弁体８０と第二の弁座プレート６７ｂと流出口Ｂの位置関係の概略を示す模式断面図であり、円弧に沿った第一の円弧状溝８２ｅと第二の円弧状溝８２ｆの断面を展開して示す概略断面図である。
【０２３６】
図２７（ａ）は、第一の円弧状溝８２ｅが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は微小な距離Ｌ１だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態、図２７（ｂ）は、第二の円弧状溝８２ｆが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は弁体の回動に対応した弧長Ｌ３（開放端８９から第一の円弧状溝８２ｅの終端までの道のりより長い）だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態を示す。
【０２３７】
さらに弁体の回動角度に応じて、流出口Ｂの開放端８９に近接した側、すなわち図示左端部９２における第一の円弧状溝８２ｅないし第二の円弧状溝８２ｆの断面積９０ｅないし９０ｆの形状を模式的に示しており、図２７に示した例では半円形状であって、第一の円弧状溝８２ｅはテーパ溝なので開放端８９近傍の断面積９０ｅの断面積は最大であり、接続部８２ｇに近接して断面積が減少し、接続部８２ｇにおいては第二の円弧状溝８２ｆの断面積と等しく、第一の円弧状溝８２ｅと第二の円弧状溝８２ｆとは例えば段差なく接続される。
【０２３８】
第四実施形態の流量制御弁６０の流量制御特性を図２８のグラフにより説明する。図２８は第四実施形態に係る流量制御弁６０の弁体８０の回動角度と流出口Ｂにおける冷媒圧力との関係を示すグラフであって、横軸が弁体８０回動角度であり、縦軸が流出口Ｂにおける冷媒圧力を示す。
【０２３９】
グラフの左端は第一実施形態の図１１に対応する開状態であって、流出口Ｂにおける冷媒圧力はケース内圧力Ｐ１に等しい。右端は第一実施形態の図１４に対応する閉止状態であって冷媒圧力は０である。
【０２４０】
第四実施形態においては第一の円弧状溝８２ｅはテーパ溝なので、第一流量制御域での圧力降下は図２１に示したと同様に比較的大きく、第二の円弧状溝８２ｆは一様断面溝なので第二流量制御域での圧力降下は図１７に示したと同様に小さく、第一流量制御域と第二流量制御域との境界において、断面積は急激に変化しないので、弁体８０の回動角に対して圧力降下の勾配の異なる屈曲した絞り特性をもつ流量制御特性が得られる。
【０２４１】
またさらに第一の円弧状溝８２ｅと第二の円弧状溝８２ｆの溝幅を流出口Ｂの開口直径より小とすることで、流出口Ｂの開口面積と比して円弧状溝の断面積を十分に小とすることが容易である。なお、第一の円弧状溝８２ｄと第二の円弧状溝８２ｆは正確な円弧である必要はなく、弁体８０が回動した後述する流量制御範囲において、流出口Ｂの開口と重なる範囲にあればよい。
【０２４２】
開状態から弁体８０が回動して開放端８９が流出口Ｂの上面を距離Ｌ１まで移動して図２７（ａ）の状態に至るまでは圧力は急激に低下する領域Ｋであり、弁摺接面８１が開口端Ｂを覆って開放端８９が第二の圧力降下部として作用して流出口Ｂの圧力がＰｃ２’まで低下してから以降は第一の流量制御域となる。
【０２４３】
さらに第二の流量制御域を経て、円弧状溝８２ｄの接続部８２ｂに対する他端は閉じているので、閉止状態に至る直前に流出口Ｂは急激に閉じられる、領域Ｌとなる。
【０２４４】
このような流量制御特性を備えるので、第一の流量制御域では絞りが弱く、弁体８０の回動に伴う圧力の変化が大なので、比較的大きな流量範囲では圧力調整範囲が大きい特性が得られ、一方第二流量制御域では絞りが強く、弁体８０の回動にともなう圧力の変化が小なので、小流量の範囲では流量ないし圧力を精度よく微調整することができる。
【０２４５】
＜作用・効果＞
本実施形態によっても第一実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態の構成によれば、開放端８９側では第二の圧力降下部による圧力降下が比較的弱いことから、制御が可能な流量の上限が比較的高い。また、接続部８２ｇを通過した後は一様溝であるため、小流量においては、第二の圧力降下部の影響は増加せず一定であり、第一の圧力降下部による圧力降下が増加するだけであるから、高精度な制御が可能である。
【０２４６】
またさらに、第一の円弧状溝８２ｅと第二の円弧状溝８２ｆの断面積９０ｅ、９０ｆの断面積に相当する第二の圧力降下部による圧力降下と、第一の円弧状溝８２ｅと第二の円弧状溝８２ｆを冷媒が流れることにより生じる第一の圧力降下部による圧力降下とを組み合わせることによって、所望の圧力降下を得られるとともに精度よく微調整することができる。
【０２４７】
またさらに、ロータピニオンギヤ７５からアイドラギヤ７９を介して弁体歯車８３まで２段階に減速する構成としたので、弁体８０を微小角度ずつ回転させることができ、冷媒の流量が小流量でも精度よく微調整できる冷媒流量調整弁６０を提供できる。また、この流量制御弁６０を備える機器（冷蔵庫）の実使用状態に即して、冷媒の流量制御が可能となる。
【０２４８】
≪第五実施形態≫
次に、第五実施形態に係る流量制御弁およびこれを備える機器について、図２９から図３１を用いて説明する。第一乃至第四実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【０２４９】
図２９は図２６と同様に、図６の矢印Ｇ方向から見た弁体８０の弁体摺接面８１と、第五実施形態における流出口Ｂと円弧状溝８２の関係を説明する図であって、本実施形態における円弧状溝８２ｈは非線形テーパ溝を備える。  第５実施形態においては非線形テーパ溝としたので境界は存在しないのであるが、説明のために、円弧状溝の一端を開放端８９に接続し他端を変曲部８２ｋに接続した第一の円弧状溝８２ｈと、一端を変曲部８２ｋに接続し他端を閉じた第二の円弧状溝８２ｊとが変曲部８２ｋにおいて円弧状溝８２ｈの径の変化率が大きく異なる場合について説明する。第一の円弧状溝８２ｈと第二の円弧状溝８２ｊの合計長さは、弧長である距離Ｌ４の範囲であって、その範囲が流量制御領域となる。
【０２５０】
図３０は、図１５、図１９、図２３、図２７と同様に、図２９に示した流量制御弁６０において円弧状溝８２に沿って弁体８０と流出口Ｂの位置関係の概略を示す模式断面図であり、円弧に沿った第一の円弧状溝８２ｈと第二の円弧状溝８２ｊの断面を展開して示す概略断面図である。
【０２５１】
図３０（ａ）は、第一の円弧状溝８２ｈが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は微小な距離Ｌ１だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態、図３０（ｂ）は、第二の円弧状溝８２ｊが流出口Ｂ全体を覆い、開放端８９は弁体の回動に対応した弧長Ｌ３だけ流出口Ｂの図示左端部９２よりも突出した状態を示す。
【０２５２】
さらに弁体の回動角度に応じて、流出口Ｂの開放端８９に近接した側、すなわち図示左端部９２における第一の円弧状溝８２ｈないし第二の円弧状溝８２ｊの断面積９０ｇないし９０ｈの形状を模式的に示している。図３０に示した例では、第一の円弧状溝８２ｈは変曲部８２ｋに近接して断面積が比較的急激に減少するよう強いテーパが設けられ、変曲部８２ｋにおいて第二の円弧状溝８２ｊとは滑らかに連続的に接続して、変曲部８２ｋから閉じた他端にいたるまでは、他端に近接するにしたがって断面積が比較的緩やかに減少するよう弱いテーパを備える。なお、本実施形態の非線形テーパはこれに限られず、例えば、指数関数テーパ、放物線テーパ等であっても良い。
【０２５３】
第五実施形態の流量制御弁６０の流量制御特性を図３１のグラフにより説明する。
図３１は、第五実施形態に係る流量制御弁６０の弁体８０回動角度と流出口Ｂにおける冷媒圧力との関係を示すグラフであって、横軸が弁体８０回動角度であり、縦軸が流出口Ｂにおける冷媒圧力を示す。
【０２５４】
グラフの左端は第一実施形態の図１１に対応する開状態であって、流出口Ｂにおける冷媒圧力はケース内圧力Ｐ１に等しい。右端は第一実施形態の図１４に対応する閉止状態であって冷媒圧力は０である。
【０２５５】
第五実施形態においては第一の円弧状溝８２ｈと第二の円弧状溝８２ｊはともにテーパ溝であってなめらかに連続しており、例えば第一の円弧状溝８２ｈはテーパが強く、第二の円弧状溝８２ｊはテーパが弱いので、第一流量制御域での圧力降下は比較的大きく、第二流量制御域での圧力降下は比較的小さく、かつ第一の円弧状溝８２ｈと第二の円弧状溝８２ｊのテーパの度合いを適切に設けることで、弁体８０を回動するとともに絞りが強くなるような曲線的な圧力降下特性が得られる。
【０２５６】
またさらに第一の円弧状溝８２ｈと第二の円弧状溝８２ｊの溝幅を流出口Ｂの開口直径より小とすることで、流出口Ｂの開口面積と比して円弧状溝の断面積を十分に小とすることが容易である。なお、第一の円弧状溝８２ｈと第二の円弧状溝８２ｊは正確な円弧である必要はなく、弁体８０が回動した後述する流量制御範囲において、流出口Ｂの開口と重なる範囲にあればよい。
【０２５７】
開状態から弁体８０が回動して開放端８９が流出口Ｂの上面を距離Ｌ１まで移動して図３０（ａ）の状態に至るまでは圧力は急激に低下する領域Ｍであり、弁摺接面８１が開口端Ｂを覆って開放端８９が第二の圧力降下部として作用して流出口Ｂの圧力がＰｄ２’まで低下してから以降は第一の流量制御域となる。
【０２５８】
さらに第二の流量制御域を経て、円弧状溝８２ｄの接続部８２ｂに対する他端は閉じているので、閉止状態に至る直前に流出口Ｂは急激に閉じられる、領域Ｎとなる。なお、第一の流量制御域及び第二の流量制御域は本実施形態の説明のために便宜上設けたものであって、これらの境界部分において可制御性等が低くなるわけではない。
【０２５９】
このような流量制御特性を備えるので、第一の流量制御域では絞りが弱く、弁体８０の回動に伴う圧力の変化が大なので、比較的大きな流量範囲では圧力調整範囲が大きい特性が得られ、一方第二の流量制御域では絞りが強く、弁体８０の回動に伴う圧力の変化が小なので、流量の比較的小さな範囲では圧力調整範囲が小さいので、特に小流量の範囲で流量ないし圧力を精度よく微調整できる特性が得られる。
【０２６０】
＜作用・効果＞
本実施形態によっても第一実施形態と同様の効果を奏することができる。また、非線形テーパとすることで、設計者の目的に合わせて、流量の可制御範囲、制御精度等を調整することができる。
【０２６１】
第五実施形態に係る流量制御弁６０は、絞りが弱い比較的大きな流量範囲では圧力調整範囲が大きく、絞りが強い小流量の範囲では流量ないし圧力を精度よく微調整できるので、圧力ないし流量を広い範囲で調整しやすく、かつ高精度な流量制御が可能である。
【０２６２】
上記にて説明した第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態において、弁体回動角度と圧力の関係の相違を明らかに図示するために図３６にまとめて示す。第一実施形態を実線、第二実施形態を一点鎖線、第３実施形態を破線で図示しており、円弧状溝８２の形状を第一実施形態においては一様断面溝、第二実施形態においては開放端８９が広い先細のテーパ溝、第三実施形態においては途中で断面積が変化する二段溝、の流量制御特性をそれぞれ示す。図３６により明らかなように、円弧状溝８２の断面形状を適切に設定することにより、種々の流量制御特性が得られる、という効果がある。
≪弁座構造≫
次に、第一実施形態から第五実施形態に係る冷媒切替弁６０の弁座構造について、図３２を用いて更に説明する。図３２は、流量制御弁の第二の弁座プレート６７ｂと弁体８０と流出管６９の断面を示す拡大部分断面図である。
【０２６３】
図３２に示すように、第二の弁座プレート６７ｂの外周の第一の弁座プレート６７ａと嵌合する部分は、直径が縮小されて段差が設けられ、第一の弁座プレート６７ａと嵌合されて互いにロウ付けされて接合される。
【０２６４】
第二の弁座プレート６７ｂの中央には、貫通しない有底のロータ軸穴７２が穿設され、弁体軸７１を支持するようになっている。また、ロータ軸穴７２に隣接して、流出管６９の接続される連通孔８８（流出管穴８７）が開口されている。連通孔８８の図示上端面が流出口Ｂとなっている。ここで、連通孔８８（流出管穴８７）は、弁体８０が配置される側は、直径ｄ０（例えば、φ１ｍｍ程度）の連通孔８８が開口され、弁体８０が配置される側の反対側は、直径（直径ｄ１）が拡大（ｄ１＞ｄ０）されており、流出管６９が嵌合されてロウ付けされて接合される。
【０２６５】
この流出管６９の接続される連通孔８８は、弁体８０の弁体摺接面８１に設けられた円弧状溝８２に対応して配置するために、弁体軸７１に近接した、図１１にて説明した半径Ｒ（例えば、２−４ｍｍ程度）の位置に設ける必要がある。
【０２６６】
一方、流出管６９は冷媒配管として銅管を用いるのが一般的であり、流出管６９を嵌合してロウ付けする流出管穴８７は、連通孔８８の内径より太い直径ｄ１（例えば、φ３ｍｍ程度）であり、ロウ付けする際に第二の弁座プレート６７ｂに対して位置決めするために、ある程度の深さｔ２（例えば、２ｍｍ程度）が必要となる。
【０２６７】
ここで、第二の弁座プレート６７ｂの厚さをｔ０、有底のロータ軸穴７２の深さをｔ１、流出管６９を嵌合される深さをｔ２とすれば、ｔ０＞（ｔ１＋ｔ２）なる関係を満たせば、ロータ軸穴７２と流出管穴８７とが干渉して穴があいて流出管６９をロウ付けする際にロータ軸穴７２にロウが流れ込むことを防止でき、好適である。これは、例えば、ｔ０＝５ｍｍ、ｔ１＝ｔ２＝２ｍｍとして実現できる。
【０２６８】
なお、弁体軸７１は、有底のロータ軸穴７２に嵌合されて固定されるものであり、ロウ付けされないので、弁体軸７１と第二の弁座プレート６７ｂの接合部にロウが表面張力によって隅部にフィレット状にはみ出すことがなく、はみだしたロウによって弁体が第二の弁座プレート６７ｂへの密着を妨げられることがない、という効果がある。
【０２６９】
また、図６から図１０に示す弁ケース６６と第一の弁座プレート６７ａの外周とは、溶接、例えばＴＩＧ溶接（タングステン・不活性ガス溶接）やレーザ溶接によって密封される構成である。一方、弁体８０やアイドラギヤ７９は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）などの耐熱性樹脂で製作される。弁体８０の弁体摺接面８１は、わずかな熱変形が生じても冷媒を封止できなくなるおそれがあるので、弁体８０の温度上昇を抑制する構成が望ましい。
【０２７０】
本実施形態（第一から第五実施形態）に係る流量制御弁６０の構成では、弁体８０は、ロータ７０と同軸に配置され、弁座プレート６７（第一の弁座プレート６７ａ、第二の弁座プレート６７ｂ）の中心に設けられた弁体軸７１のまわりに回動するように配置される構成であり、溶接される外周からは最も遠い位置に配置される。
【０２７１】
これにより、溶接時の熱が最も伝わりにくく温度上昇しにくい位置に弁体８０が配置されているので、弁ケース６６と第一の弁座プレート６７ａの接合時における弁体８０の熱変形を防止するという効果がある。
【０２７２】
≪第六実施形態≫
次に、第六実施形態に係る流量制御弁およびこれを備える機器について、図３３から図３４を用いて説明する。第一乃至第五実施形態と同様の構成についての説明は省略する。
【０２７３】
本実施形態では、第二の弁座プレート６７ｂと弁体軸９１と弁体８０とはともにはロータ７０と同軸ではなく、ロータピニオンギヤ７５と弁体ギヤ８３とが噛合った一段減速の構成となっている。
【０２７４】
第一実施形態から第五実施形態の構成においてはロータピニオンから弁体ギヤまでが２段減速であることと比べ、第六実施形態においては１段減速なので減速比が小さいために弁体８０の駆動トルクが小であり、かつロータの１ステップあたりの弁体の回動角度が大なることである。本実施形態においても第一実施形態と同様の効果を奏することができる。また、使用する部品点数が少ないため、製造コストの点で好ましい。
【０２７５】
本発明は以下の態様を包含する。
【０２７６】
第一に、弁体軸を回動軸として回動可能な弁体と、流出口を備える弁座プレートと、を備える流量制御弁であって、前記弁体は、前記弁座プレートに摺接する弁体摺接面を一方の面に有し、前記弁体摺接面は、第一の端部が前記弁体摺接面の空隙部に開口した開放端であり、前記弁体の回動によって、前記開放端から所定長さに亘って前記流出口と重なる円弧状溝を有しており、前記空隙部は、前記弁体の回動によって、前記流出口を露出可能であることを特徴とする流量制御弁。
【０２７７】
このようにすることで、全開制御が容易であるため、円弧状溝の断面積を常に流出口Ｂの面積より常に小さくできるから、第一の圧力降下部及び第二の圧力降下部による圧力降下を大きくすることが容易であり、小流量制御を高精度に実現できる。また、弁体摺接面が空隙部を備えるから、弁座プレートと弁体との接触面積が小さくなり、押圧力が大きくなり、シール性が向上する。
【０２７８】
第二に、第一の構成に、さらに、前記空隙部を、前記弁体摺接面の一部が凹形状となるように設け、該空隙部は、前記弁体の回動によって、前記流出口の全部を露出可能であることを特徴とする。
【０２７９】
このようにすることで、第一の構成と同様の効果を奏することができる。さらに、空隙部に流入した冷媒による圧力が弁座プレートと弁体とのシールを阻害しないため、シール性がさらに向上する。
【０２８０】
第三に、第一又は第二の構成に、さらに、前記弁体の回動によって、前記弁体摺接面は前記流出口の全部を閉塞可能であり、前記流出口の直径は、前記円弧状溝の溝幅より常に大きく、前記円弧状溝の断面積は、前記第一の端部から所定長さに亘って増加せず、かつ少なくとも一度減少することを特徴とする。
【０２８１】
このようにすることで、第一又は第二の構成と同様の効果を奏することができる。さらに、流出口の全部を閉塞する全閉制御が可能であり、かつ、設計者の所望に応じた様々な流量制御を実現する流量制御弁を提供できる。
【０２８２】
第四に、第一乃至第三の構成に、さらに、当該流量制御弁は、歯車機構を更に備え、該歯車機構は、前記弁体の前記弁体摺接面と異なる面に設けられた弁体ギヤと、前記弁体ギヤと対向する位置に設けられたロータピニオンギヤと、前記ロータピニオンギヤと噛合するアイドラ大歯車と、前記弁体ギヤと噛合するアイドラピニオンと、を備え、前記ロータピニオンギヤと、前記弁体ギヤとは、弁体軸を回動軸として回動可能であり、前記アイドラ大歯車と、前記アイドラピニオンとは、アイドラ軸を回動軸として回動可能であり、前記アイドラピニオンの歯数は、前記アイドラ大歯車の歯数より少ない歯車機構であって、前記弁座プレートは流入口を更に備え、該流入口は、該流入口の平面視において前記アイドラギヤと重ならない位置に設けられていることを特徴とする。
【０２８３】
このようにすることで、第一乃至第三の構成と同様の効果を奏することができる。さらに、高精度なステッピングモータ制御が可能となり、かつ、流入冷媒による影響が低減された流量制御弁を提供できる。
【０２８４】
第五に、第一乃至第四何れかに記載の流量制御弁を備える機器。
【０２８５】
こうすることで、第一乃至第四の構成と同様の効果を奏する流量制御弁を備えた機器を提供できる。
【符号の説明】
【０２８６】
７          冷却器（蒸発器）
１７        結露防止配管（冷媒流通部）
５１        圧縮機
５２        凝縮器
５４        減圧手段
５５        第一冷媒配管
５６        第二冷媒配管
６０        流量制御弁
６１        ステータケース
６２        ステータ
６３        コネクタケース
６４        コネクタピン
６５        コネクタ
６６        弁ケース（ケース）
６７        弁座プレート（ケース）
６７ａ      第一の弁座プレート
６７ｂ      第二の弁座プレート（弁座）
６８        流入管
６９        流出管
７０        ロータ
７１        弁体軸
７２        ロータ軸穴
７３        ロータ軸受
７４        ロータ駆動部
７５        ロータピニオンギヤ
７６        ロータ駆動部先端
７７        ロータ駆動軸穴
７８        アイドラ軸
７９        アイドラギヤ
７９ａ      アイドラピニオン
７９ｂ      アイドラ大歯車
７９ｃ      アイドラストッパ
８０        弁体
８１        弁体摺接面
８２        円弧状溝
８３        弁体ギヤ
８４        ストッパ
８５        弁体軸穴
８６        板バネ（付勢手段）
８７        流出管穴
８８        連通孔
８９        開放端
９０        断面積
９１        弁体軸
９２        左端部
９３        空隙部
Ａ          流入口（流入管接続部）
Ｂ          流出口（流出管接続部）
【図１】
2015014294.tif 000003
【図２】
2015014294.tif 000004
【図３】
2015014294.tif 000005
【図４】
2015014294.tif 000006
【図５】
2015014294.tif 000007
【図６】
2015014294.tif 000008
【図７】
2015014294.tif 000009
【図８】
2015014294.tif 000010
【図９】
2015014294.tif 000011
【図１０】
2015014294.tif 000012
【図１１】
2015014294.tif 000013
【図１２】
2015014294.tif 000014
【図１３】
2015014294.tif 000015
【図１４】
2015014294.tif 000016
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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