JP2001153492A - 電動式切換弁および冷凍サイクル装置および冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷蔵庫や冷凍・冷蔵庫の高性能化と省エネル
ギ化を図るために冷凍サイクル装置で使用される電動式
切換弁を提供すること。 【解決手段】 第２ポート用弁体２５、第３ポート用正
側弁体２６、第３ポート用負側弁体２７を使用し、その
各弁体がステッピングモータ３２によって線形駆動され
ることにより、その駆動量（リフト量）に応じて、第２
ポート１９全開；第３ポート１７全閉、第２ポート１９
全開；第３ポート１７絞り（部分開）、第２ポート１９
全開；第３ポート１７全開、第２ポート１９絞り（部分
開）；第３ポート１７絞り（部分開）、第２ポート１９
全閉；第３ポート１７全閉の各開閉状態を連続的に得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動式切換弁お
よび冷蔵庫等で使用される冷凍サイクル装置および冷凍
・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】年間を通して使用される家庭用冷凍・冷
蔵庫の多彩、緻密な作動・制御を可能にし、家庭用冷凍
・冷蔵庫の高性能化と省エネルギを両立する要求は、近
年、高まっている。

【０００３】従来の冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置
として、特開平１１−１３２５７７号公報には、圧縮機
の吐出側に凝縮器が接続され、その凝縮器の下流側に三
方弁の入口ポートが接続され、その三方弁の一方の出口
ポートに冷凍室用キャピラリチューブが、他方の出口ポ
ートに冷蔵室用キャピラリチューブが各々接続され、冷
凍室用キャピラリチューブおよび冷蔵室用キャピラリチ
ューブの下流側に冷凍室用蒸発器、冷蔵室用蒸発器、圧
縮機の吸入側が接続された冷凍サイクル装置が示されて
いる。

【０００４】上述の冷凍サイクル装置では、三方弁の切
換動作により、凝縮器の下流側が冷凍室用キャピラリチ
ューブと冷蔵室用キャピラリチューブの何れか一方に選
択的に接続され、冷凍室優先の運転モードと冷蔵室優先
の運転モードとを選択設定することができ、サイクル効
率を高めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
冷凍サイクル装置では、三方弁は、入口ポートを一方の
出口ポートにのみ接続する切換位置と、入口ポートを他
方の出口ポートにのみ接続する切換位置の２位置しか有
していないため、運転モードは、自ずと、凝縮器の下流
側を冷凍室用キャピラリチューブに接続した冷凍室優先
の運転モードと、凝縮器の冷蔵室用キャピラリチューブ
に接続した冷蔵室優先の運転モードにしか設定できず、
全閉や冷凍・冷蔵室両フル冷却や中間的な運転モード
等、種々の運転モードを得ることができず、冷凍・冷蔵
庫の高性能化と省エネルギを、より高度に両立すること
について、充分ではない。

【０００６】また、従来の冷蔵庫用の冷凍サイクル装置
は、圧縮機→凝縮器→キャピラリチューブ→蒸発器→圧
縮機による冷媒循環通路を構成され、圧縮機のオン・オ
フ制御、インバータ制御により冷却制御を行っているか
ら、起動時の冷媒遅れ、運転停止時の蒸発器に対する冷
媒の流入を避けることができず、熱損失により運転停止
時間が短くなり、冷蔵庫の高性能化と省エネルギ化を図
ることに限度がある。

【０００７】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、冷蔵庫や冷凍・冷蔵庫の高性能
化と省エネルギ化を図るために冷凍サイクル装置で使用
される電動式切換弁、および冷蔵庫や冷凍・冷蔵庫の高
性能化と省エネルギを両立することができる冷凍サイク
ル装置および冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明による電動式切換弁は、弁
室内に、前記弁室に対して常開の第１ポートと、第２ポ
ート用弁座部により画定された第２ポートと、一方の側
を第３ポート用正側弁座部により画定され他方の側を第
３ポート用負側弁座部により画定された両側弁座式の第
３ポートとを有する弁ハウジングと、前記弁室内に直線
移動可能に設けられ、前記第２ポート用弁座部に離接し
て前記第２ポートを開閉する第２ポート用弁体と、前記
弁室内に直線移動可能に設けられ前記第２ポート用弁体
と連動して前記第３ポート用正側弁座部に離接し、前記
第２ポート用弁体の移動方向と同一方向の移動により前
記第２ポート用弁体による前記第２ポートの開閉と相反
する関係にて前記第３ポートを開閉する第３ポート用正
側弁体と、前記第３ポートの外側に直線移動可能に設け
られ前記第３ポート用正側弁体と連動して前記第３ポー
ト用負側弁座部に離接し、前記第３ポート用正側弁体の
移動方向と同一方向の移動により前記第３ポート用正側
弁体による前記第３ポートの開閉と相反する関係にて前
記第３ポートを開閉する第３ポート用負側弁体と、前記
第２ポート用弁体を線形駆動する電動式アクチュエータ
とを有しているものである。

【０００９】また、上述の目的を達成するために、請求
項２に記載の発明による電動式切換弁は、ニードル弁室
内に、前記ニードル弁室の底部に弁座部により画定され
た第１ポートと、前記ニードル弁室に対して常開の第２
ポートと、前記ニードル弁室の側周面に開口した第３ポ
ートとを有する弁ハウジングと、前記ニードル弁室内に
直線移動可能に設けられ、前記弁座部に離接して前記第
２ポートを開閉する先端部と、前記ニードル弁室の内径
に略等しい外径で形成され前記第３ポートを開閉する軸
部と、を有するニードル弁体と、前記ニードル弁体を線
形駆動する電動式アクチュエータとを有しているもので
ある。

【００１０】また、上述の目的を達成するために、請求
項３に記載の発明による冷凍サイクル装置は、圧縮機の
吐出側からの冷媒を主凝縮器と副凝縮器とに選択的に供
給し、これら主凝縮器及び副凝縮器から蒸発器を経て前
記圧縮機の吸入側に環流させる冷凍サイクル装置におい
て、前記主凝縮器及び前記副凝縮器と前記蒸発器との間
に請求項１に記載の電動式切換弁が介設されており、前
記第２ポートに前記主凝縮器の下流側が接続されてお
り、前記第３ポートに前記副凝縮器の下流側が接続され
ており、前記第１ポートに前記蒸発器の上流側が接続さ
れているものである。

【００１１】また、上述の目的を達成するために、請求
項４に記載の発明による冷凍サイクル装置は、圧縮機の
吐出側からの冷媒を主凝縮器と副凝縮器とに選択的に供
給し、これら主凝縮器及び副凝縮器から蒸発器を経て前
記圧縮機の吸入側に環流させる冷凍サイクル装置におい
て、前記主凝縮器及び前記副凝縮器と前記蒸発器との間
に請求項２に記載の電動式切換弁が介設されており、前
記第２ポートに前記主凝縮器の下流側が接続されてお
り、前記第３ポートに前記副凝縮器の下流側が接続され
ており、前記第１ポートに前記蒸発器の上流側が接続さ
れているものである。

【００１２】また、請求項５に記載の発明による冷凍サ
イクル装置は、前記副凝縮器が前記主凝縮器の下流側よ
り分岐した冷媒通路に接続され、前記第１ポートと前記
蒸発器の上流側との間にキャピラリチューブが接続され
ているものである。

【００１３】また、上述の目的を達成するために、請求
項６に記載の発明による冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル
装置は、圧縮機の吐出側からの冷媒を凝縮器を経て冷凍
室用キャピラリチューブ乃至冷凍室用蒸発器と冷蔵室用
キャピラリチューブ乃至冷蔵室用蒸発器とに選択的に供
給し、これら冷凍室用キャピラリチューブ乃至冷凍室用
蒸発器及び冷蔵室用キャピラリチューブ乃至冷蔵室用蒸
発器から前記圧縮機の吸入側に環流させる冷凍・冷蔵庫
用の冷凍サイクル装置において、前記凝縮器と、前記冷
凍室用キャピラリチューブ及び前記冷蔵室用キャピラリ
チューブとの間に請求項１に記載の電動式切換弁が介設
されており、前記第１ポートに前記凝縮器の下流側が接
続されており、前記第２ポートに冷凍室用キャピラリチ
ューブの上流側が接続されており、前記第３ポートに冷
蔵室用キャピラリチューブの上流側が接続されているも
のである。

【００１４】また、上述の目的を達成するために、請求
項７に記載の発明による冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル
装置は、圧縮機の吐出側からの冷媒を凝縮器を経て冷凍
室用キャピラリチューブ乃至冷凍室用蒸発器と冷蔵室用
キャピラリチューブ乃至冷蔵室用蒸発器とに選択的に供
給し、これら冷凍室用キャピラリチューブ乃至冷凍室用
蒸発器及び冷蔵室用キャピラリチューブ乃至冷蔵室用蒸
発器から前記圧縮機の吸入側に環流させる冷凍・冷蔵庫
用の冷凍サイクル装置において、前記凝縮器と、前記冷
凍室用キャピラリチューブ及び前記冷蔵室用キャピラリ
チューブとの間に請求項２に記載の電動式切換弁が介設
されており、前記第１ポートに前記凝縮器の下流側が接
続されており、前記第２ポートに冷凍室用キャピラリチ
ューブの上流側が接続されており、前記第３ポートに冷
蔵室用キャピラリチューブの上流側が接続されているも
のである。

【００１５】請求項１に記載の発明による電動式切換弁
では、各弁体が電動式アクチュエータによって線形駆動
されることにより、その駆動量（リフト量）に応じて、
第２ポート全開；第３ポート全閉、第２ポート全開；第
３ポート絞り（部分開）、第２ポート全開；第３ポート
全開、第２ポート絞り（部分開）；第３ポート絞り（部
分開）、第２ポート全閉；第３ポート全閉の各開閉状態
が連続的に得られる。

【００１６】請求項２に記載の発明による電動式切換弁
では、ニードル弁体が電動式アクチュエータによって線
形駆動されることにより、その駆動量（リフト量）に応
じて、第２ポート全閉；第３ポート全閉、第２ポート絞
り（部分開）；第３ポート絞り全閉、第２ポート全開；
第３ポート絞り（部分開）、第２ポート全開；第３ポー
ト全開の各開閉状態が連続的に得られる。

【００１７】請求項３に記載の発明による冷凍サイクル
装置では、各弁体が電動式アクチュエータによって線形
駆動されることにより、大別して５個の運転モードが得
られ、運転条件に応じて主凝縮器と副凝縮器を流れる冷
媒流量を定量的に制御することができる。

【００１８】請求項４に記載の発明による冷凍サイクル
装置では、ニードル弁体が電動式アクチュエータによっ
て線形駆動されることにより、大別して４個の運転モー
ドが得られ、運転条件に応じて主凝縮器と副凝縮器を流
れる冷媒流量を定量的に制御することができる。

【００１９】請求項５に記載の発明による冷凍サイクル
装置では、副凝縮器が主凝縮器の下流側より分岐した冷
媒通路に接続され、電動式切換弁の第１ポートと前記蒸
発器との間にキャピラリチューブが接続され、簡易型の
冷蔵庫用の冷凍サイクル装置が構成される。

【００２０】請求項６に記載の発明による冷凍・冷蔵庫
用の冷凍サイクル装置では、各弁体が電動式アクチュエ
ータによって線形駆動されることにより、大別して５個
の運転モードが得られ、運転条件に応じて冷凍室用キャ
ピラリチューブ、冷凍室用蒸発器と冷蔵室用キャピラリ
チューブ、冷蔵室用蒸発器を流れる冷媒流量を定量的に
制御することができる。

【００２１】請求項７に記載の発明による冷凍・冷蔵庫
用の冷凍サイクル装置では、ニードル弁体が電動式アク
チュエータによって線形駆動されることにより、大別し
て４個の運転モードが得られ、運転条件に応じて冷凍室
用キャピラリチューブ、冷凍室用蒸発器と冷蔵室用キャ
ピラリチューブ、冷蔵室用蒸発器を流れる冷媒流量を定
量的に制御することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明によ
る冷凍サイクル装置の電動式切換弁の実施の形態１を示
している。この電動式切換弁は、全体を符号１０で示さ
れている。

【００２３】電動式切換弁１０はハウジング本体１１ａ
とハウジング本体１１ａに固定された内部ブロック１１
ｂとによる弁ハウジング１２を有しており、ハウジング
本体１１ａと内部ブロック１１ｂとが弁室１３を画定し
ている。

【００２４】ハウジング本体１１ａには、弁室１３の側
周面に開口して弁室１３に対して常開（常時連通）の第
１ポート（Ａポート）１４と、弁室１３の底面に開口す
る両側弁座式の第３ポート（Ｃポート）１７とが形成さ
れており、第３ポート１７は、その一方の側（上側）を
第３ポート用正側弁座部１５により画定され、且つ他方
の側（下側）を第３ポート用負側弁座部１６により画定
されている。また、内部ブロック１１ｂには第２ポート
用弁座部１８により画定された第２ポート（Ｂポート）
１９が形成されている。なお、第２ポート１９は、第３
ポート１７の上方位置にて第３ポート１７と同一軸線
（中心位置）上にあり、第３ポート用正側弁座部１５と
第２ポート用弁座部１８とは弁室１３内にて相対向して
いる。

【００２５】第１ポート１４にはＡ継手２０が、第３ポ
ート１７にはＣ継手２１が各々接続されている。第２ポ
ート１９は内部ブロック１１ｂに形成された通路２２お
よびハウジング本体１１ａに形成された通路２３を介し
てＢ継手２４と接続されている。

【００２６】弁室１３内にはボール弁体状の第２ポート
用弁体２５が直線移動可能（上下動可能）に設けられて
いる。第２ポート用弁体２５は、第２ポート用弁座部１
８に離接して第２ポート１９を開閉する。

【００２７】また、弁室１３内（第３ポート１７の内
側）にはニードル弁体状の第３ポート用正側弁体２６が
直線移動可能（上下動可能）に設けられている。第３ポ
ート用正側弁体２６は、上端を溶接等により第２ポート
用弁体２５と連結されて第２ポート用弁体２５と連動
し、第３ポート用正側弁座部１５に離接し、第２ポート
用弁体２５の移動方向と同一方向の移動により、第２ポ
ート用弁体２５による第２ポート１９の開閉と相反する
関係にて第３ポート１７を開閉する。ここで、相反する
関係とは、一方のポートの開度が増加すれば、他方のポ
ートの開度が減少することを云う。

【００２８】第３ポート１７の外側にはボール弁体状の
第３ポート用負側弁体２７が直線移動可能（上下動可
能）に設けられている。第３ポート用負側弁体２７は、
圧縮コイルばね２８によって第３ポート用正側弁体２６
の先端に設けられたデスタンスピン２９の先端に当接
し、第３ポート用正側弁体２６とはデスタンスピン２９
の軸長分だけ隔置されて第３ポート用正側弁体２６と連
動し、第３ポート用負側弁座部１６に離接し、第３ポー
ト用正側弁体２６の移動方向と同一方向の移動により第
３ポート用正側弁体２６による第３ポート１７の開閉と
相反する関係にて第３ポート１７を開閉する。ここで
も、相反する関係とは、一方のポートの開度が増加すれ
ば、他方のポートの開度が減少することを云う。

【００２９】弁室１３内には、第２ポート用弁体２５に
係合したばね受け部材３０と弁室１３の底部との間に、
第２ポート用弁体２５を閉弁方向（第３ポート用正側弁
体２６を開弁方向）に付勢する圧縮コイルばね３１が設
けられている。

【００３０】弁ハウジング１２にはステッピングモータ
３２が取り付けられている。ステッピングモータ３２
は、弁ハウジング１２に気密にろう付け固定された下蓋
３３と、下蓋３３上に気密に固着されたキャップ状のロ
ータケース３４と、ロータケース３４内に回転可能に設
けられマグネット３５がインサート成形により一体化さ
れたロータ３６と、ロータケース３４の外側に固定され
た円筒状のステータコイル３７とを有している。

【００３１】ロータ３６は雄ねじ部３８を有しており、
雄ねじ部３８はブロック部材１１ｂに形成された雌ねじ
部３９とねじ係合している。このねじ係合により、ロー
タ３６は回転に伴い軸線方向（上下方向）に線形移動す
る。ロータ３６にはセンタピン４０が貫通状態で固定さ
れている。センタピン４０は上側にてロータケース３４
側のガイド部材４１に摺動可能に係合している。センタ
ピン４０の下端には連結棒４２が固定されており、連結
棒４２は第２ポート用弁体２５に係合している。また、
ガイド部材４１とロータ３６との間にはバックラッシュ
除去用の圧縮コイルばね４３が設けられている。

【００３２】つぎに、上述の構成による電動式切換弁１
０の動作について説明する。上述のような構成により、
第２ポート用弁体２５と第３ポート用正側弁体２６と第
３ポート用負側弁体２７は上下方向に一体的に移動す
る。

【００３３】図１は第２ポート用弁体２５と第３ポート
用正側弁体２６と第３ポート用負側弁体２７とが最降下
位置にある状態を示しており、この状態では、第２ポー
ト１９が全開で、第３ポート用正側弁体２６が第３ポー
ト用正側弁座部１５に着座して第３ポート１７が全閉の
状態（第１の開閉状態）が得られる。

【００３４】上述の状態より、ステッピングモータ３２
によりロータ３６が回転されると、雄ねじ部３８と雌ね
じ部３９とのねじ係合により、ロータ３６、センタピン
４０、連結棒４２が上昇移動し、この上昇量（弁リフト
量）に応じて第２ポート用弁体２５と第３ポート用正側
弁体２６と第３ポート用負側弁体２７とが圧縮コイルば
ね２８、３１のばね力により上昇移動する。

【００３５】この上昇移動により、第３ポート用正側弁
体２６が第３ポート用正側弁座部１５より僅かに離間し
て、第２ポート１９は全開のまま、第３ポート１７が部
分開の絞り状態（第２の開閉状態）が得られる。これに
より、更に、上昇移動することにより、第２ポート１９
はなおも全開のまま、第３ポート用正側弁体２６が第３
ポート用正側弁座部１５より充分に離間し、第３ポート
１７も全開となる（第３の開閉状態）。

【００３６】更に、上昇移動することにより、第２ポー
ト用弁体２５が第２ポート用弁座部１８に接近し、第２
ポート１９が部分開の絞り状態が得られ、また、第３ポ
ート用負側弁体２７が第３ポート用負側弁座部１６に接
近し、第３ポート１７も部分開の絞り状態となる（第４
の開閉状態）。

【００３７】更に、上昇移動すると、第２ポート用弁体
２５が第２ポート用弁座部１８に着座して第２ポート１
９が全閉になり、また、第３ポート用負側弁体２７が第
３ポート用負側弁座部１６に着座して第３ポート１７も
全閉になる（第５の開閉状態）。

【００３８】なお、ロータ３６、センタピン４０、連結
棒４２は、ロータ３６の回転により、連続的に上昇移動
するから、上述の第１の状態〜第５の状態は連続的に得
られ、また、ロータ３６の逆回転によって、ロータ３
６、センタピン４０、連結棒４２が降下移動するから、
上述の第５の状態〜第１の状態が可逆的に連続して得ら
れる。

【００３９】図２は上述の電動式切換弁１０を組み込ま
れた冷蔵庫用の冷凍サイクル装置の一つの実施の形態を
示している。この冷凍サイクル装置は、圧縮機１０１
と、主凝縮器（放熱器）１０２と、副凝縮器（放熱器）
１０３と、キャピラリチューブ（ＣＴ）１０４と、蒸発
器１０５とを有している。

【００４０】圧縮機１０１の吐出側には冷媒通路１０６
によって主凝縮器１０２が接続され、主凝縮器１０２の
下流側（出口側）より分岐した冷媒通路１０７に副凝縮
器１０３が接続され、主凝縮器１０２は冷媒通路１０８
によって電動式切換弁１０のＢ継手２４、第２ポート
（Ｂポート）１９に接続され、副凝縮器１０３は冷媒通
路１０９によって電動式切換弁１０のＣ継手２１、第３
ポート（Ｃポート）１７に接続されている。電動式切換
弁１０の第１ポート（Ａポート）１４、Ａ継手２０に
は、キャピラリチューブ１０４、蒸発器１０５が順に接
続され、蒸発器１０５の出口側が冷媒通路１１０によっ
て圧縮機１０１の吸入側に接続されている。

【００４１】従って、電動式切換弁１０が第１の開閉状
態にある時には、主凝縮器１０２にのみ冷媒が流れる運
転モードが得られ、凝縮状態（低圧）にて選択運転で
き、圧縮機電力を低減できる。

【００４２】電動式切換弁１０が第２の開閉状態にある
時には、主凝縮器１０２に加えて副凝縮器１０３にも冷
媒が少し流れる運転モード（凝縮量調整運転モード）が
得られ、運転状態、負荷量に適した凝縮状態の制御運転
を行え、運転効率を改善できる。

【００４３】電動式切換弁１０が第３の開閉状態にある
時には、主凝縮器１０２と副凝縮器１０３の両方に冷媒
が全流量で流れる運転モード（全凝縮運転モード）が得
られ、起動時等の冷媒状態が不安定な場合に必要冷媒流
量を確保でき、冷媒遅れを無くして冷却効果を確保でき
る。

【００４４】電動式切換弁１０が第４の開閉状態にある
時には、主凝縮器１０２と副凝縮器１０３を流れる冷媒
の流量が制御される運転モード（凝縮量調整運転モー
ド）が得られ、凝縮負荷量と冷却負荷量とのバランスを
考慮した最適な運転・冷却性能を確保できる。

【００４５】電動式切換弁１０が第５の開閉状態にある
時には、主凝縮器１０２と副凝縮器１０３の両方に冷媒
が流れない運転モード（全閉停止モード）が得られ、運
転停止時に、高圧、高温の冷媒が蒸発器１０５へ流れる
ことが回避され、停止時間が延長される。

【００４６】上述のような多彩、緻密な作動・制御によ
り、冷蔵庫の高性能化と省エネルギを両立することがで
きる。

【００４７】図３は上述の電動式切換弁１０を組み込ま
れた冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置の一つの実施の
形態を示している。この冷凍サイクル装置は、圧縮機１
２１と、凝縮器（放熱器）１２２と、冷凍室用キャピラ
リチューブ（Ｃ．Ｔ．Ｆ）１２３と、冷蔵室用キャピラ
リチューブ（Ｃ．Ｔ．Ｒ）１２４と、冷凍室用蒸発器１
２５と、冷蔵室用蒸発器１２６とを有している。

【００４８】圧縮機１２１の吐出側には冷媒通路１２７
によって凝縮器１２２が接続され、凝縮器１２２の下流
側に冷媒通路１２８によって電動式切換弁１０のＡ継手
２０、第１ポート（Ａポート）１４が接続され、電動式
切換弁１０の第２ポート（Ｂポート）１９、Ｂ継手２４
に冷凍室用キャピラリチューブ１２３が接続され、電動
式切換弁１０の第３ポート（Ｃポート）に冷蔵室用キャ
ピラリチューブ１２４が接続され、冷蔵室用キャピラリ
チューブ１２４の下流側に、冷蔵室用蒸発器１２６、冷
媒通路１２９、冷凍室用蒸発器１２５、冷媒通路１３
０、圧縮機１２１の吸入側が順に接続されている。ま
た、冷凍室用キャピラリチューブ１２３の下流側は冷蔵
室用蒸発器１２６と冷凍室用蒸発器１２５との間の冷媒
通路１２９の中間部に接続されている。

【００４９】従って、電動式切換弁１０が第１の開閉状
態にある時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、
冷凍室用蒸発器１２５にのみ冷媒が流れ、冷凍室運転、
冷蔵室停止の運転モード（冷凍室優先冷却運転モード）
が得られる。

【００５０】電動式切換弁１０が第２の開閉状態にある
時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、冷凍室用
蒸発器１２５に加えて冷蔵室用キャピラリチューブ１２
４、冷蔵室用蒸発器１２６にも冷媒が少し流れる運転モ
ード（冷凍室優先冷却・冷蔵室絞り運転モード）が得ら
れ、冷蔵室負荷量低下時に合わせた冷媒流量の制御を行
うことができる。

【００５１】電動式切換弁１０が第３の開閉状態にある
時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、冷凍室用
蒸発器１２５と冷蔵室用キャピラリチューブ１２４、冷
蔵室用蒸発器１２６の両方に冷媒が全流量で流れる運転
モード（冷凍室＆冷蔵室全冷却運転モード）が得られ、
起動時を含み、冷凍室＆冷蔵室の蒸発負荷量のフル運転
によって冷却効果を確保できる。

【００５２】電動式切換弁１０が第４の開閉状態にある
時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、冷凍室用
蒸発器１２５を流れる冷媒の流量と、冷蔵室用キャピラ
リチューブ１２４、冷蔵室用蒸発器１２６を流れる冷媒
の流量が制御される運転モード（冷凍室＆冷蔵室冷媒流
量調整運転モード）が得られ、冷凍室＆冷蔵室の冷却負
荷量のバランスを考慮した最適な運転・冷却性能を確保
できる。

【００５３】電動式切換弁１０が第５の開閉状態にある
時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、冷凍室用
蒸発器１２５と冷蔵室用キャピラリチューブ１２４、冷
蔵室用蒸発器１２６の両方に冷媒が流れない運転モード
（全閉停止モード）が得られ、運転停止時に、高圧、高
温の冷媒が冷凍室用蒸発器１２５や冷蔵室用蒸発器１２
６へ流れることが回避され、停止時間が延長される。

【００５４】上述のような多彩、緻密な作動・制御によ
り、冷凍・冷蔵庫の高性能化と省エネルギを両立するこ
とができる。

【００５５】なお、この発明による冷凍・冷蔵庫用の冷
凍サイクル装置の冷媒回路構成は図３に示されているよ
うなものに限定されることはなく、冷凍室用キャピラリ
チューブ１２３と冷凍室用蒸発器１２５との直列回路
と、冷蔵室用キャピラリチューブ１２４と冷蔵室用蒸発
器１２６との直列回路とが互い並列に設けられたもので
あってもよく、これらの直列回路と凝縮器１２２との接
続を電動式切換弁１０により切り換えることもできる。
また、電動式切換弁１０の第２ポート（Ｂポート）１９
と、第３ポート（Ｃポート）１７の接続を冷凍室用キャ
ピラリチューブ１２３と冷蔵室用キャピラリチューブ１
２４とで逆にすることもできる。

【００５６】図４はこの発明による冷凍サイクル装置の
電動式切換弁の実施の形態２を示している。この電動式
切換弁は、全体を符号５０で示されている。

【００５７】電動式切換弁５０は弁ハウジング５１を有
しており、弁ハウジング５１がニードル弁室５２を画定
している。

【００５８】弁ハウジング５１には、ニードル弁室５２
の底面に開口して弁座部５３により画定された第１ポー
ト（Ａポート）５４と、ニードル弁室５２の側周面に開
口してニードル弁室５２に対して常開（常時連通）の第
２ポート（Ｂポート）５５と、ニードル弁室５２の側周
面に開口した第３ポート（Ｃポート）５６とが形成され
ている。

【００５９】第１ポート５４にはＡ継手５７が、第２ポ
ート５５にはＢ継手５８が、第３ポート５６にはＣ継手
５９が各々接続されている。

【００６０】弁室１３内にはニードル弁体６０が直線移
動可能（上下動可能）に設けられている。ニードル弁体
６０は、弁座部５３に離接して第２ポート５４を開閉す
る先端部（下端部）６０ａと、ニードル弁室５２の内径
に略等の外径を有して第３ポート５６を開閉する大径軸
部６０ｂとを有している。なお、ニードル弁体６０の先
端側はニードル弁室５２の内径より小さい外径の小径軸
部６０ｃとなっており、小径軸部６０ｃに対応する部分
に第２ポート５５が開口していることから、第２ポート
５５はニードル弁室５２に対して常開になっている。

【００６１】ニードル弁体６０の上端部にはばね受け部
材６１が係合しており、ばね受け部材６０と弁ハウジン
グ５１との間にはニードル弁体６０を上昇方向（弁座部
５３より離れる方向）に付勢する圧縮コイルばね６２が
設けられている。

【００６２】弁ハウジング５１にはステッピングモータ
６３が取り付けられている。ステッピングモータ６３
は、弁ハウジング５１に気密にろう付け固定された下蓋
６４と、下蓋６４上に気密に固着されたキャップ状のロ
ータケース６５と、ロータケース６５内に回転可能に設
けられマグネット６６がインサート成形により一体化さ
れたロータ６７と、ロータケース６５の外側に固定され
た円筒状のステータコイル６８とを有している。

【００６３】ロータ６７は雄ねじ部６９を有しており、
雄ねじ部６９は弁ハウジング６１に形成された雌ねじ部
７０とねじ係合している。このねじ係合により、ロータ
６７は回転に伴い軸線方向（上下方向）に線形移動す
る。ロータ６７にはセンタピン７１が貫通状態で固定さ
れている。センタピン７１は上側にてロータケース６５
側のガイド部材７２に摺動可能に係合している。センタ
ピン７１は下端にてボール７３を介してニードル弁体６
０と連結されている。また、ガイド部材７２とロータ６
７との間にはバックラッシュ除去用の圧縮コイルばね７
４が設けられている。

【００６４】つぎに、上述の構成による電動式切換弁５
０の動作について説明する。なお、以下の電動式切換弁
５０の動作説明で使用する第１の開閉状態〜第４の開閉
状態は、上述した実施の形態１における第１の開閉状態
〜第５の開閉状態とは別のものである。

【００６５】図４はニードル弁体６０が最降下位置にあ
る状態を示しており、この状態では、ニードル弁体６０
が先端部６０ａにて弁座部５３に着座して第１ポート５
４が全閉で、ニードル弁体６０が大径軸部６０ａにて第
３ポート５６を塞ぐ（全閉）状態（第１の開閉状態）が
得られる。

【００６６】上述の状態より、ステッピングモータ６３
によりロータ６７が回転されると、雄ねじ部６９と雌ね
じ部７０とのねじ係合により、ロータ６７、センタピン
７１が上昇移動し、この上昇量（弁リフト量）に応じて
ニードル弁体６０が圧縮コイルばね６２のばね力により
上昇移動する。

【００６７】この上昇移動により、ニードル弁体６０の
先端部６０ａが弁座部５３より僅かに離間して、第３ポ
ート５６が全閉のまま、第２ポート５４が部分開の絞り
状態（第２の開閉状態）が得られる。これにより、更
に、上昇移動することにより、大径軸部６０ｂが第３ポ
ート５６との整合位置より離れ、第２ポート５４に加え
て第３ポート５６も部分開の絞り状態（第３の開閉状
態）が得られる。

【００６８】更に、上昇移動することにより、ニードル
弁体６０の先端部６０ａが弁座部５３より充分離れ、ま
た大径軸部６０ｂも第３ポート５６より完全に離間し、
第２ポート５７と第３ポート５８の両方が全開となる
（第４の開閉状態）。

【００６９】なお、この場合も、ロータ６７、センタピ
ン７１は、ロータ６７の回転により、連続的に上昇移動
するから、上述の第１の状態〜第４の状態は連続的に得
られ、また、ロータ６７の逆回転によって、ロータ６
７、センタピン７１が降下移動するから、上述の第４の
状態〜第１の状態が可逆的に連続して得られる。

【００７０】上述の構成による電動式切換弁５０を図２
に示されている冷蔵庫用の冷凍サイクル装置に組み込む
ことができる。この場合には、電動式切換弁５０の第１
ポート（Ａポート）５４はキャピラリチューブ１０４、
蒸発器１０５と接続され、第２ポート（Ｂポート）５５
は主凝縮器１０２と接続され、第３ポート（Ｃポート）
５６は副凝縮器１０３と接続される。

【００７１】従って、電動式切換弁５０が第１の開閉状
態にある時には、主凝縮器１０２と副凝縮器１０３の両
方に冷媒が流れない運転モード（全閉停止モード）が得
られ、運転停止時に、高圧、高温の冷媒が蒸発器１０５
へ流れることが回避され、停止時間が延長される。

【００７２】電動式切換弁５０が第２の開閉状態にある
時には、主凝縮器１０２にのみ冷媒が少し流れる運転モ
ード（絞り運転モード）が得られ、負荷量の低下時に合
わせた冷媒流量を制御でき、インバータ制御により圧縮
機１０１の回転数を低下させて電力消費量を低減でき
る。

【００７３】電動式切換弁５０が第３の開閉状態にある
時には、電動式切換弁５０が第４の開閉状態にある時に
は、主凝縮器１０２と副凝縮器１０３を流れる冷媒の流
量が制御される運転モード（凝縮量調整運転モード）が
得られ、凝縮負荷量と冷却負荷量とのバランスを考慮し
た最適な運転・冷却性能を確保できる。

【００７４】電動式切換弁５０が第４の開閉状態にある
時には、主凝縮器１０２と副凝縮器１０３の両方に冷媒
が全流量で流れる運転モード（全凝縮運転モード）が得
られ、起動時等の冷媒状態が不安定な場合に必要冷媒流
量を確保でき、冷媒遅れを無くして冷却効果を確保でき
る。

【００７５】上述のような多彩、緻密な作動・制御によ
り、冷蔵庫の高性能化と省エネルギを両立することがで
きる。

【００７６】また、上述の構成による電動式切換弁５０
を図３に示されている冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装
置に組み込むことができる。この場合には、電動式切換
弁５０の第１ポート（Ａポート）５４は凝縮器１２２と
接続され、第２ポート（Ｂポート）５５は冷凍室用キャ
ピラリチューブ１２３と接続され、第３ポート（Ｃポー
ト）５６は冷蔵室用キャピラリチューブ１２４と接続さ
れる。

【００７７】従って、電動式切換弁５０が第１の開閉状
態にある時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、
冷凍室用蒸発器１２５と冷蔵室用キャピラリチューブ１
２４、冷蔵室用蒸発器１２６の両方に冷媒が流れない運
転モード（全閉停止モード）が得られ、運転停止時に、
高圧、高温の冷媒が冷凍室用蒸発器１２５や冷蔵室用蒸
発器１２６へ流れることが回避され、停止時間が延長さ
れる。

【００７８】電動式切換弁５０が第２の開閉状態にある
時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、冷凍室用
蒸発器１２５にのみ冷媒が少し流れる運転モード（冷凍
室絞り運転モード）が得られ、冷凍室の負荷量の低下時
に合わせた冷媒流量を制御でき、インバータ制御により
圧縮機１２１の回転数を低下させて電力消費量を低減で
きる。

【００７９】電動式切換弁５０が第３の開閉状態にある
時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、冷凍室用
蒸発器１２５を流れる冷媒の流量と、冷蔵室用キャピラ
リチューブ１２４、冷蔵室用蒸発器１２６を流れる冷媒
の流量が制御される運転モード（冷凍室＆冷蔵室冷媒流
量調整運転モード）が得られ、冷凍室＆冷蔵室の冷却負
荷量のバランスを考慮した最適な運転・冷却性能を確保
できる。

【００８０】電動式切換弁５０が第４の開閉状態にある
時には、冷凍室用キャピラリチューブ１２３、冷凍室用
蒸発器１２５と冷蔵室用キャピラリチューブ１２４、冷
蔵室用蒸発器１２６の両方に冷媒が全流量で流れる運転
モード（冷凍室＆冷蔵室全冷却運転モード）が得られ、
起動時を含み、冷凍室＆冷蔵室の蒸発負荷量のフル運転
によって冷却効果を確保できる。

【００８１】上述のような多彩、緻密な作動・制御によ
り、冷凍・冷蔵庫の高性能化と省エネルギを両立するこ
とができる。

【００８２】なお、この場合も、冷凍・冷蔵庫用の冷凍
サイクル装置の冷媒回路構成は図３に示されているよう
なものに限定されることはなく、冷凍室用キャピラリチ
ューブ１２３と冷凍室用蒸発器１２５との直列回路と、
冷蔵室用キャピラリチューブ１２４と冷蔵室用蒸発器１
２６との直列回路とが互い並列に設けられたものであっ
てもよく、これらの直列回路と凝縮器１２２との接続を
電動式切換弁５０により切り換えることもできる。ま
た、電動式切換弁５０の第２ポート（Ｂポート）５５
と、第３ポート（Ｃポート）５６の接続を冷凍室用キャ
ピラリチューブ１２３と冷蔵室用キャピラリチューブ１
２４とで逆にすることもできる。

【００８３】図５は図４に示されている電動式切換弁５
０の変形例を示している。この変形例では、ニードル弁
体６０の大径軸部６０ｂに絞り溝６０ｄが形成されてい
る。

【００８４】この場合には、第１の開閉状態で、第３ポ
ート５６を絞り状態にすることができる。

【００８５】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１に記載の発明による電動式切換弁によれば、各弁体が
電動式アクチュエータによって線形駆動されることによ
り、その駆動量（リフト量）に応じて、第２ポート全
開；第３ポート全閉、第２ポート全開；第３ポート絞り
（部分開）、第２ポート全開；第３ポート全開、第２ポ
ート絞り（部分開）；第３ポート絞り（部分開）、第２
ポート全閉；第３ポート全閉の各開閉状態が連続的に得
られるから、冷蔵庫用や冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル
装置での使用で、多彩、緻密な作動・制御を行え、冷蔵
庫等の高性能化と省エネルギを両立することが可能にな
る。

【００８６】また、請求項２に記載の発明による電動式
切換弁によれば、ニードル弁体が電動式アクチュエータ
によって線形駆動されることにより、その駆動量（リフ
ト量）に応じて、第２ポート全閉；第３ポート全閉、第
２ポート絞り（部分開）；第３ポート絞り全閉、第２ポ
ート全開；第３ポート絞り（部分開）、第２ポート全
開；第３ポート全開の各開閉状態が連続的に得られるか
ら、冷蔵庫用や冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置での
使用で、多彩、緻密な作動・制御を行え、冷蔵庫等の高
性能化と省エネルギを両立することが可能になる。

【００８７】請求項３に記載の発明による冷凍サイクル
装置によれば、各弁体が電動式アクチュエータによって
線形駆動されることにより、大別して５個の運転モード
が得られ、運転条件に応じて主凝縮器と副凝縮器を流れ
る冷媒流量を定量的に制御することができるから、多
彩、緻密な作動・制御が行われ、冷蔵庫等の高性能化と
省エネルギを両立することが可能になる。

【００８８】請求項４に記載の発明による冷凍サイクル
装置によれば、ニードル弁体が電動式アクチュエータに
よって線形駆動されることにより、大別して４個の運転
モードが得られ、運転条件に応じて主凝縮器と副凝縮器
を流れる冷媒流量を定量的に制御することができるか
ら、多彩、緻密な作動・制御が行われ、冷蔵庫等の高性
能化と省エネルギを両立することが可能になる。

【００８９】請求項５に記載の発明による冷凍サイクル
装置によれば、副凝縮器が主凝縮器の下流側より分岐し
た冷媒通路に接続され、電動式切換弁の第１ポートと前
記蒸発器との間にキャピラリチューブが接続され、簡易
型の冷蔵庫用の冷凍サイクル装置が構成され、冷蔵庫用
の冷凍サイクル装置において、多彩、緻密な作動・制御
が行われ、冷蔵庫の高性能化と省エネルギを両立するこ
とが可能になる。

【００９０】請求項６に記載の発明による冷凍・冷蔵庫
用の冷凍サイクル装置によれば、各弁体が電動式アクチ
ュエータによって線形駆動されることにより、大別して
５個の運転モードが得られ、運転条件に応じて冷凍室用
キャピラリチューブ、冷凍室用蒸発器と冷蔵室用キャピ
ラリチューブ、冷蔵室用蒸発器を流れる冷媒流量を定量
的に制御することができるから、冷凍・冷蔵庫用の冷凍
サイクル装置において、多彩、緻密な作動・制御が行わ
れ、冷凍・冷蔵庫の高性能化と省エネルギを両立するこ
とが可能になる。

【００９１】請求項７に記載の発明による冷凍サイクル
装置では、ニードル弁体が電動式アクチュエータによっ
て線形駆動されることにより、大別して４個の運転モー
ドが得られ、運転条件に応じて冷凍室用キャピラリチュ
ーブ、冷凍室用蒸発器と冷蔵室用キャピラリチューブ、
冷蔵室用蒸発器を流れる冷媒流量を定量的に制御するこ
とができるから、冷凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置に
おいて、多彩、緻密な作動・制御が行われ、冷凍・冷蔵
庫の高性能化と省エネルギを両立することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による冷凍サイクル装置の電動式切換
弁の実施の形態１を示す断面図である。

【図２】この発明による電動式切換弁を組み込まれた冷
蔵庫用の冷凍サイクル装置の一つの実施の形態を示す構
成図である。

【図３】この発明による電動式切換弁を組み込まれた冷
凍・冷蔵庫用の冷凍サイクル装置の一つの実施の形態を
示す構成図である。

【図４】この発明による冷凍サイクル装置の電動式切換
弁の実施の形態２を示す断面図である。

【図５】この発明による冷凍サイクル装置の電動式切換
弁の実施の形態２の変形例の要部を拡大して示す断面図
である。

【符号の説明】

１０，５０ 電動式切換弁 １２ 弁ハウジング １３ 弁室 １４，５４ 第１ポート（Ａポート） １５ 第３ポート用正側弁座部 １６ 第３ポート用負側弁座部 １７，５６ 第３ポート（Ｃポート） １８ 第２ポート用弁座部 １９，５５ 第２ポート（Ｂポート） ２５ 第２ポート用弁体 ２６ 第３ポート用正側弁体 ２７ 第３ポート用負側弁体 ３２，６３ ステッピングモータ ３８，６９ 雄ねじ部 ３９，７０ 雌ねじ部 ４０，７１ センタピン ５１ 弁ハウジング ５２ ニードル弁室 ５３ 弁座部 ６０ ニードル弁体 １０１，１２１ 圧縮機 １０２ 主凝縮器 １０３ 副凝縮器 １０４ キャピラリチューブ １０５ 蒸発器 １２２ 凝縮器 １２３ 冷凍室用キャピラリチューブ １２４ 冷蔵室用キャピラリチューブ １２５ 冷凍室用蒸発器 １２６ 冷蔵室用蒸発器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁室内に、前記弁室に対して常開の第１
   ポートと、第２ポート用弁座部により画定された第２ポ
   ートと、一方の側を第３ポート用正側弁座部により画定
   され他方の側を第３ポート用負側弁座部により画定され
   た両側弁座式の第３ポートとを有する弁ハウジングと、 前記弁室内に直線移動可能に設けられ、前記第２ポート
   用弁座部に離接して前記第２ポートを開閉する第２ポー
   ト用弁体と、 前記弁室内に直線移動可能に設けられ前記第２ポート用
   弁体と連動して前記第３ポート用正側弁座部に離接し、
   前記第２ポート用弁体の移動方向と同一方向の移動によ
   り前記第２ポート用弁体による前記第２ポートの開閉と
   相反する関係にて前記第３ポートを開閉する第３ポート
   用正側弁体と、 前記第３ポートの外側に直線移動可能に設けられ前記第
   ３ポート用正側弁体と連動して前記第３ポート用負側弁
   座部に離接し、前記第３ポート用正側弁体の移動方向と
   同一方向の移動により前記第３ポート用正側弁体による
   前記第３ポートの開閉と相反する関係にて前記第３ポー
   トを開閉する第３ポート用負側弁体と、 前記第２ポート用弁体を線形駆動する電動式アクチュエ
   ータと、 を有していることを特徴とする電動式切換弁。
2. 【請求項２】 ニードル弁室内に、前記ニードル弁室の
   底部に弁座部により画定された第１ポートと、前記ニー
   ドル弁室に対して常開の第２ポートと、前記ニードル弁
   室の側周面に開口した第３ポートとを有する弁ハウジン
   グと、 前記ニードル弁室内に直線移動可能に設けられ、前記弁
   座部に離接して前記第２ポートを開閉する先端部と、前
   記ニードル弁室の内径に略等しい外径で形成され前記第
   ３ポートを開閉する軸部と、を有するニードル弁体と、 前記ニードル弁体を線形駆動する電動式アクチュエータ
   と、 を有していることを特徴とする電動式切換弁。
3. 【請求項３】 圧縮機の吐出側からの冷媒を主凝縮器と
   副凝縮器とに選択的に供給し、これら主凝縮器及び副凝
   縮器から蒸発器を経て前記圧縮機の吸入側に環流させる
   冷凍サイクル装置において、 前記主凝縮器及び前記副凝縮器と前記蒸発器との間に請
   求項１に記載の電動式切換弁が介設されており、 前記第２ポートに前記主凝縮器の下流側が接続されてお
   り、 前記第３ポートに前記副凝縮器の下流側が接続されてお
   り、 前記第１ポートに前記蒸発器の上流側が接続されている
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
4. 【請求項４】 圧縮機の吐出側からの冷媒を主凝縮器と
   副凝縮器とに選択的に供給し、これら主凝縮器及び副凝
   縮器から蒸発器を経て前記圧縮機の吸入側に環流させる
   冷凍サイクル装置において、 前記主凝縮器及び前記副凝縮器と前記蒸発器との間に請
   求項２に記載の電動式切換弁が介設されており、 前記第２ポートに前記主凝縮器の下流側が接続されてお
   り、 前記第３ポートに前記副凝縮器の下流側が接続されてお
   り、 前記第１ポートに前記蒸発器の上流側が接続されている
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
5. 【請求項５】 前記副凝縮器は前記主凝縮器の下流側よ
   り分岐した冷媒通路に接続され、前記第１ポートと前記
   蒸発器の上流側との間にキャピラリチューブが接続され
   ていることを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍
   サイクル装置。
6. 【請求項６】 圧縮機の吐出側からの冷媒を凝縮器を経
   て冷凍室用キャピラリチューブ乃至冷凍室用蒸発器と冷
   蔵室用キャピラリチューブ乃至冷蔵室用蒸発器とに選択
   的に供給し、これら冷凍室用キャピラリチューブ乃至冷
   凍室用蒸発器及び冷蔵室用キャピラリチューブ乃至冷蔵
   室用蒸発器から前記圧縮機の吸入側に環流させる冷凍・
   冷蔵庫用の冷凍サイクル装置において、 前記凝縮器と、前記冷凍室用キャピラリチューブ及び前
   記冷蔵室用キャピラリチューブとの間に請求項１に記載
   の電動式切換弁が介設されており、 前記第１ポートに前記凝縮器の下流側が接続されてお
   り、 前記第２ポートに冷凍室用キャピラリチューブの上流側
   が接続されており、 前記第３ポートに冷蔵室用キャピラリチューブの上流側
   が接続されていることを特徴とする冷凍・冷蔵庫用の冷
   凍サイクル装置。
7. 【請求項７】 圧縮機の吐出側からの冷媒を凝縮器を経
   て冷凍室用キャピラリチューブ乃至冷凍室用蒸発器と冷
   蔵室用キャピラリチューブ乃至冷蔵室用蒸発器とに選択
   的に供給し、これら冷凍室用キャピラリチューブ乃至冷
   凍室用蒸発器及び冷蔵室用キャピラリチューブ乃至冷蔵
   室用蒸発器から前記圧縮機の吸入側に環流させる冷凍・
   冷蔵庫用の冷凍サイクル装置において、 前記凝縮器と、前記冷凍室用キャピラリチューブ及び前
   記冷蔵室用キャピラリチューブとの間に請求項２に記載
   の電動式切換弁が介設されており、 前記第１ポートに前記凝縮器の下流側が接続されてお
   り、 前記第２ポートに冷凍室用キャピラリチューブの上流側
   が接続されており、 前記第３ポートに冷蔵室用キャピラリチューブの上流側
   が接続されていることを特徴とする冷凍・冷蔵庫用の冷
   凍サイクル装置。