JP2007278683A - 流路切り替え弁及びこれを備えた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の出口を開放状態に維持しながら複数の出口に流体が均一に分配されるようにした流路切り替え弁及びこれを備えた冷蔵庫を提供する。
【解決手段】入口と複数の出口とを有するハウジングと、複数の出口を開閉する開閉部材と、開閉部材を動作させる駆動装置と、を備える流路切り替え弁において、複数の出口を入口よりも低い位置に形成する。また、ハウジング内に液体が溜まるように、ハウジングの底部に回収部を凹設し、この回収部に複数の出口を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、流路切り替え弁及びこれを備えた冷蔵庫に係り、より詳細には、複数の出口へ流体を均一に分配できる流路切り替え弁及びこれを備えた冷蔵庫に関する。

一般に、流路切り替え弁は、冷凍機器や空調機器などにおいて流路を切り替えるか、開閉するのに主として用いられる。例えば、複数の蒸発器を備える冷蔵庫においては、いずれか一の蒸発器に冷媒を選択的に供給しなければならない、または、全ての蒸発器に冷媒を供給しなければならない時に上記流路切り替え弁が用いられる。

例えば、特許文献１には、冷蔵庫で用いられる流路切り替え弁が開示されている。この流路切り替え弁は、密閉ケースと、密閉ケースの下側に結合された弁座板とを備えている。弁座板は、一側に、冷媒が流入する入口が形成されており、他側に、冷媒が排出される第１出口と第２出口が形成されている。また、第１及び第２出口側には、ステップモーターの動作によって回転しながら両出口を開閉する弁体が設置されている。したがって、この流路切り替え弁は、弁体の回転によって両出口のいずれか一つを開く、両出口を全部開く、あるいは、両出口を全部閉じることができる。

しかしながら、このような流路切り替え弁は、第１出口と第２出口の両方を開き両出口側に冷媒が流れるようにする場合、両出口のいずれか一方に冷媒が偏る現象が生じ、両出口への冷媒分配が均一でないという欠点があった。この現象は、入口の高さと両出口の高さが略同一で、一部の液体冷媒が弁座板の内面に沿って入口から出口側へ流れながら一方に偏ることに起因する。

なお、この現象は、流路切り替え弁が装着に際して少しでも傾き、両出口の高さに差が生じると、一層深刻化する。

そこで、両出口に冷媒が均一に流れるようにすべく、一定の周期で第１出口と第２出口を交互に開閉することによって、両出口に流れる冷媒の平均流量を互いに同一にさせる工夫があった。しかしながら、この方式では、第１出口と第２出口を交互に開閉するために、ステップモーターが継続して動作しなければならず、大きいエネルギー損失及びステップモーターの短寿命化を招くという問題があった。
大韓民国公開特許公報２００４−４０６３号

本発明は、上記問題点を解決するためのもので、その目的は、複数の出口を開放状態に維持しながらも、複数の出口に流体が均一に分配されるようにする流路切り替え弁及びこれを備えた冷蔵庫を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る流路切り替え弁は、入口及び複数の出口を有するハウジングと、前記複数の出口を開閉する開閉部材と、前記開閉部材を動作させる駆動装置と、を備え、前記複数の出口が、前記入口よりも低い位置に形成されることを特徴とする。

また、前記ハウジングは、液体が溜まるように、前記入口よりも低い方向に凹設された回収部を備え、前記複数の出口は、前記回収部に形成されることを特徴とする。

また、前記開閉部材は、前記回収部に進入し、回転によって前記複数の出口に密着するか、離隔する閉鎖部を備え、前記駆動装置は、前記開閉部材を正方向及び逆方向に回転させるステップモーターを備えることを特徴とする。

前記開閉部材は略円錐形状であり、前記閉鎖部は、前記開閉部材の外面から突出して前記回収部の内面に密着し、前記複数の出口間の距離よりも長い回転方向への長さと、前記出口の直径よりも大きい上下幅を有することを特徴とする。

前記複数の出口は、同じ高さで相互近接して配置されることを特徴とする。

前記ハウジングの内面は、前記入口から前記出口に流体が流下するように傾斜して形成されたことを特徴とする。

前記ハウジングは、下部が開放されたケーシングと、前記ケーシングの開放された下部を閉鎖する弁板と、を備え、前記入口と前記複数の出口が前記弁板に形成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る冷蔵庫は、複数の貯蔵室と、前記各貯蔵室を冷却させる複数の蒸発器と、前記複数の蒸発器への冷媒供給を制御する流路切り替え弁と、を備え、前記流路切り替え弁は、入口及び複数の出口を有するハウジングと、前記複数の出口を開閉する開閉部材と、前記開閉部材を動作させる駆動装置と、を備えてなり、前記複数の出口が、前記入口よりも低い位置に形成されていることを特徴とする。

本発明による流路切り替え弁は、複数の出口が入口よりも低い位置に形成され、内部の液状流体が出口に流れて集まるため、複数の出口への流体の分配が均一になるという効果が得られる。

また、本発明によれば、入口よりも低い位置に回収部を備え、複数の出口が回収部に形成されるため、内部の流体が回収部に溜まってから複数の出口に分配され、複数の出口への流体の分配が均一になるという効果が得られる。

また、本発明は、回収部が円錐形状であるため、複数の出口に流体が容易に導かれるという効果がある。

また、本発明は、複数の出口を開放した状態で開閉部材を停止状態に維持する場合にも、流体の均等分配が可能なため、従来に比べてモーターの制御を単純化でき、モーターの長寿命化が実現できるという効果がある。

以下、本発明の好適な実施例について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明による流路切り替え弁を備えた冷蔵庫は、図１に示すように、相互に区画された第１貯蔵室１及び第２貯蔵室２と、第１貯蔵室１及び第２貯蔵室２を冷却させるための冷却装置とを備える。

冷却装置は、第１貯蔵室１と第２貯蔵室２をそれぞれ冷却させる第１蒸発器３と第２蒸発器４、両蒸発器３，４を通過した冷媒を圧縮する圧縮器５、圧縮器５を通過した冷媒を凝縮する凝縮器６、及び凝縮器６を通過した冷媒を第１蒸発器３及び第２蒸発器４のいずれか一方または両方に供給するように流路を切り替える流路切り替え弁２０を備え、さらに、流路切り替え弁２０と第１蒸発器３間の第１配管７に設置された第１毛細管９、及び流路切り替え弁２０と第２蒸発器４間の第２配管８に設置された第２毛細管１０を備える。

このような冷却装置は、流路切り替え弁２０の動作によって、第１蒸発器３及び第２蒸発器４のいずれか一方に冷媒を供給することによって、両貯蔵室１，２のいずれか一方のみを冷却させる、あるいは、第１及び第２蒸発器３，４の両方に冷媒を供給することによって貯蔵室１，２の両方を冷却させる。

図２は、本発明の第１実施形態による流路切り替え弁を示す図である。流路切り替え弁２０は、下部が開放された円筒形のケーシング２１と、ケーシング２１の下側開放部に結合された弁板２２とを有するハウジングを備える。したがって、ハウジングの内部には、密閉された流路切り替え空間２３が形成される。また、弁板２２は、図２乃至図４Ａに示すように、一側に、流路切り替え空間２３へ冷媒が流入する入口２５が形成され、他側に、冷媒が流出される第１出口２６及び第２出口２７が形成される。第１出口２６及び第２出口２７には、第１蒸発器３及び第２蒸発器４へ冷媒を導く第１配管７及び第２配管８がそれぞれ連結される。

また、流路切り替え弁２０は、回転自在に設置され、第１出口２６と第２出口２７のうち少なく一方が開くか閉じるようにする開閉部材３０と、開閉部材３０を正方向及び逆方向に回転させるステップモーター４０と、を備え、さらに、ステップモーター４０の回転を減速させて開閉部材３０に伝達するために流路切り替え室２３内に設置された駆動ギア５１及び被動ギア５２を備える。

ステップモーター４０は、ケーシング２１内部に回転自在に設置された回転子４１と、ケーシング２１の外側に設置されたコイル組立体４２と、を備える。回転子４１を支持する軸４３は、上部がケーシング２１の上部に回転自在に支持され、下部が弁板２２に回転自在に支持される。このようなステップモーター４０は、冷蔵庫制御部（図示せず）によってコイル組立体４２に電源が印加されると、回転子４１を回転させることによって開閉部材３０を動作させる。

駆動ギア５１は、ステップモーター４０の軸４３に結合され、被動ギア５２は、第１及び第２出口２６，２７を開閉する開閉部材３０と一体に形成される。そして、被動ギア５２と一体化した開閉部材３０は、弁板２２に固定された軸２９に回転自在に支持される。駆動ギア５１は、被動ギア５２よりも小さいものが採用され、これにより、開閉部材３０を減速回転させる。

開閉部材３０が設置される弁板２２の内面には、図２に示すように、流路切り替え室２３中の液体冷媒が集まるように、回収部６０が凹設される。そして、第１出口２６及び第２出口２７は、回収部６０に形成される。好ましくは、第１及び第２出口２６，２７は、入口２５よりも低い位置に配置され、入口２５から両出口２６，２７へ冷媒が容易に流れるようにする。しかしながら、両出口２６，２７が、入口２５よりも高い位置に配置される回収部６０から冷媒を受けるようになっている場合は、これら出口２６，２７も同様に、入口２５よりも高い位置に配置されることができる。

また、液体状の冷媒が回収部６０に溜まってから両出口２６，２７に流れるようにし、両出口２６，２７への冷媒分配を均一にさせることができる。

回収部６０は、冷媒が容易に溜まるように円錐形状に形成され、回収部６０に設置される開閉部材３０も、図５に示すように、円錐形状に形成される。

また、円錐形状を有する開閉部材３０の外面は、図５に示すように、回収部６０の内面と離隔状態を維持し、また、開閉部材３０の回転によって、第１及び第２出口２６，２７に密着または離隔されることによって第１及び第２出口２６，２７を開閉する閉鎖部３２が設けられる。この閉鎖部３２は、図４Ａ及び図５に示すように、開閉部材３０の外面から突出して回収部６０の内面に密着し、また、両出口２６，２７間の距離よりも長い回転方向への長さを有する。また、閉鎖部３２は、出口２６，２７の直径よりも大きい上下幅を有する。これは、開閉部材３０の回転によって、閉鎖部３２が第１及び第２出口２６，２７のうち少なくとも一つを閉鎖するか、両出口２６，２７とも開放するようにしたものである。

回収部６０は、様々な形状及び大きさにすることができ、また、入口よりも高い位置に配置されても良い。なお、回収部６０は、必ずしも弁板２２に形成されなくても良く、この場合では、弁板２２は平坦な面を有するようになり、出口２６，２７は、上述した構造と類似する閉鎖部３２に対応して弁板２２の平坦な面上に形成される。この場合、出口が流路切り替え空間２３の底部に形成されるため、冷媒は均一に分配される。

したがって、流路切り替え弁２０は、図４Ａに示すように、最初の状態において閉鎖部３２が第１出口２６と第２出口２７を閉鎖するように位置することによって、両出口２６，２７への冷媒流れを遮断でき、図４Ｂに示すように、閉鎖部３２が第１出口２６は開放し、第２出口２７は閉鎖するように、開閉部材３０が回転することによって、第１出口２６にのみ冷媒が流れるようにすることができる。また、図４Ｃに示すように、閉鎖部３２が第１及び第２出口２６，２７の両方とも開放するように、開閉部材３０が回転することによって、第１及び第２出口２６，２７の両方へ冷媒が流れるようにすることができ、図４Ｄに示すように、閉鎖部３２が第１出口２６は閉鎖し、第２出口２７は開放するように、開閉部材３０が回転することによって、第２出口２７にのみ冷媒が流れるようにすることができる。

本実施例において、両出口２６，２７の位置は入口２５よりも低い位置に位置し、よって、図４Ｃに示すように、第１出口２６及び第２出口２７の両方とも開放される場合に、弁板２２内面に沿って流れる液体状の冷媒が、両出口２６，２７に容易に導かれることができる。したがって、本発明によれば、両出口２６，２７を開放する時、ステップモーター４０が停止状態を維持しながら両出口２６，２７へ均一に冷媒を分配可能になる。

特に、本発明によれば、液体状の冷媒が回収部６０に溜まってから両出口２６，２７に流れるため、両出口２６，２７への冷媒分配がより均一になる。冷媒の均一な分配のためには、第１出口２６と第２出口２７が、同じ高さで相互に近接して配置されることが好ましい。

一方、以上の実施例では、出口が二つである流路切り替え弁２０について説明したが、本発明は、このような構成に限定されるものではない。本発明の流路切り替え弁は、蒸発器が３個以上である冷蔵庫などに適用されうるように、出口を３個またはそれ以上にすることもできる。すなわち、回収部に３個以上の出口が形成され、各出口が開閉部材の動作によって開閉されるように構成しても良い。

図６及び図７は、本発明の第２実施形態による流路切り替え弁を示す図である。本実施形態では、弁板２２に形成される回収部６００が円筒形状に形成され、複数の出口２６０，２７０が回収部６００の底に形成される。開閉部材３００もまた、円筒形状に形成され、開閉部材３００の下端には、図７に示すように、回転によって複数の出口２６０，２７０を開閉できるように回収部６００の底と密着する閉鎖部３１０と回収部６００の底と離隔する離隔部３２０が設けられる。それ以外の構成は、第１実施形態と同一である。この第２実施形態は、複数の出口２６０，２７０が入口２５よりも低い位置に位置し、且つ、複数の出口２６０，２７０から排出される液冷媒が、回収部６００に溜まるため、複数の出口２６０，２７０に冷媒が均一に分配される。

図８は、本発明の第３実施形態による流路切り替え弁を示す図である。本実施形態においては、入口２５から両出口２６，２７へ冷媒が容易に流れるように、弁板２２の内面２２０が所定角度θで傾斜して形成される。それ以外の構成は、第１実施形態と同一である。したがって、第３実施形態によれば、入口２５から両出口２６，２７へ流れる液冷媒が回収部６０に容易に集まるため、より均一な冷媒分配が可能になる。

本発明による流路切り替え弁が適用された冷蔵庫の冷却装置を示す図である。 本発明の第１実施例による流路切り替え弁を示す断面図である。 本発明の第１実施例による流路切り替え弁の入口と第１及び第２出口を示す図である。 図２のＩＶ−ＩＶ’線に沿った断面図で、第１及び第２出口の開閉状態を示す図である。 図２のＩＶ−ＩＶ’線に沿った断面図で、第１及び第２出口の開閉状態を示す図である。 図２のＩＶ−ＩＶ’線に沿った断面図で、第１及び第２出口の開閉状態を示す図である。 図２のＩＶ−ＩＶ’線に沿った断面図で、第１及び第２出口の開閉状態を示す図である。 本発明の第１実施例による流路切り替え弁の開閉部材を示す斜視図である。 本発明の第２実施例による流路切り替え弁を示す断面図である。 本発明の第２実施例による流路切り替え弁の開閉部材を示す斜視図である。 本発明の第３実施例による流路切り替え弁を示す断面図である。

符号の説明

２０ 流路切り替え弁
２１ ケーシング
２２ 弁板
２３ 流路切り替え空間
２５ 入口
２６，２６０ 第１出口
２７，２７０ 第２出口
３０ 開閉部材
３２ 閉鎖部
４０ ステップモーター
４１ 回転子
４２ コイル組立体
５１ 駆動ギア
５２ 被動ギア
６０，６００ 回収部

Claims (21)

1. 入口及び複数の出口を有するハウジングと、
   前記複数の出口を開閉する開閉部材と、
   前記開閉部材を動作させる駆動装置と、
   を備えた流路切り替え弁であって、
   前記複数の出口が、前記入口よりも低い位置に形成されていることを特徴とする、流路切り替え弁。
2. 前記ハウジングは、液体が溜まるように、前記入口よりも低い方向に凹設された回収部を備え、前記複数の出口は、前記回収部に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の流路切り替え弁。
3. 前記開閉部材は、前記回収部に進入し、回転によって前記複数の出口に密着するか、離隔する閉鎖部を備え、
   前記駆動装置は、前記開閉部材を正方向及び逆方向に回転させるステップモーターを備えることを特徴とする、請求項２に記載の流路切り替え弁。
4. 前記入口から前記出口に流体が流れるように、前記ハウジングの内面が傾斜して形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の流路切り替え弁。
5. 複数の貯蔵室と、
   前記各貯蔵室を冷却させる複数の蒸発器と、
   前記複数の蒸発器への冷媒供給を制御する流路切り替え弁と、を備える冷蔵庫であって、
   前記流路切り替え弁は、
   入口と複数の出口を有するハウジングと、
   前記複数の出口を開閉する開閉部材と、
   前記開閉部材を動作させる駆動装置と、
   を備えてなり、
   前記複数の出口が、前記入口よりも低い位置に形成されていることを特徴とする、冷蔵庫。
6. 前記ハウジングは、液体が溜まるように、前記入口よりも低い方向に凹設された回収部を備え、前記複数の出口が、前記回収部に形成されたことを特徴とする、請求項５に記載の冷蔵庫。
7. 前記開閉部材は、前記回収部に進入し、回転によって前記複数の出口に密着するか、離隔する閉鎖部を備え、
   前記駆動装置は、前記開閉部材を正方向及び逆方向に回転させるステップモーターを備えることを特徴とする、請求項６に記載の冷蔵庫。
8. 前記回収部と前記開閉部材は略円錐形状であり、
   前記閉鎖部は、前記開閉部材の外面から突出して前記回収部の内面に密着し、前記複数の出口間の距離よりも長い回転方向への長さと、前記出口の直径よりも大きい上下幅を有することを特徴とする、請求項７に記載の冷蔵庫。
9. 前記ハウジングは、下部が開放されたケーシングと、前記ケーシングの開放された下部を閉鎖する弁板と、を備え、
   前記入口と前記複数の出口が前記弁板に形成されたことを特徴とする、請求項５に記載の冷蔵庫。
10. 入口と複数の出口を有するハウジングと、
    前記複数の出口を開閉する開閉部材と、
    前記開閉部材を動作させる駆動装置と、
    を備えた流路切り替え弁であって、
    前記ハウジングは、冷媒が溜まるようにする回収部を備え、前記複数の出口は、前記回収部に形成されたことを特徴とする、流路切り替え弁。
11. 前記複数の出口が、前記入口よりも低い位置に形成されたことを特徴とする、請求項１０に記載の流路切り替え弁。
12. 前記開閉部材は、前記回収部に進入し、回転によって前記複数の出口に密着するか、離隔する閉鎖部を備え、
    前記駆動装置は、前記開閉部材を正方向及び逆方向に回転させるステップモーターを備えることを特徴とする、請求項１１に記載の流路切り替え弁。
13. 前記回収部は、円錐形状に形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の流路切り替え弁。
14. 前記回収部は、円筒形に形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の流路切り替え弁。
15. 前記回収部は、前記ハウジングの底部に凹設されることを特徴とする、請求項１０に記載の流路切り替え弁。
16. 前記開閉部材は、前記複数の出口を選択的に開放または閉鎖可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の流路切り替え弁。
17. 前記開閉部材は、前記複数の出口を全て開放または閉鎖可能であることを特徴とする、請求項１６に記載の流路切り替え弁。
18. 前記ハウジングの底部が傾斜していることを特徴とする、請求項１０に記載の流路切り替え弁。
19. 前記開閉部材が、前記出口を閉鎖する閉鎖部を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の流路切り替え弁。
20. 前記閉鎖部が、前記出口間の距離よりも大きい回転方向への長さを有することを特徴とする、請求項１９に記載の流路切り替え弁。
21. 前記閉鎖部が、前記出口の直径よりも大きい幅を有することを特徴とする、請求項２０に記載の流路切り替え弁。
    

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