JP2016205670A - 流体回路及び冷蔵庫 - Google Patents

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Abstract

【課題】流体回路の減圧機構の正常性の判定に2つの温度センサが必要であったが、温度センサの必要数を低減しつつ信頼性を向上させた流体回路を提供する。【解決手段】第一の減圧部54a及び第二の減圧部54bを択一的に使用可能な流体回路であって、冷却器7の温度を検知する温度検知部を利用して第二の減圧部の詰まりを検知し、詰まりを検知した場合、第一の減圧部を使用するモードに切換える。【選択図】図16

Description

本発明は、流体回路及び冷蔵庫に関する。
本発明の背景技術として、特許文献1が知られている。
特許文献1は、第1・第2の各減圧機構43a、43bの温度を検知する第1・第2温度センサ48、49と、第1・第2温度センサ48、49の温度により減圧機構43a、43bに冷媒が正常な流れかを検出する制御部とを開示している(要約)。
特開2014−234955号公報
特許文献1は、減圧機構43の正常性の判定に2つの温度センサ48,49が必要である。
上記事情に鑑みてなされた本発明は、第一の減圧部及び第二の減圧部を択一的に使用可能な流体回路であって、冷却器の温度を検知する温度検知部を利用して前記第二の減圧部の詰まりを検知し、該詰まりを検知した場合、前記第一の減圧部を使用するモードに切換えることを特徴とする。
第1実施形態の流体切換弁の外観を示す斜視図 図1のF−F断面図 ステータケースと弁ケースとを仮想的に取外して透視した第1実施形態の流体切換弁の斜視図 図1の(a)M方向矢視図上面図、(b)K−K断面図 第1実施形態の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 第1実施形態の開口及び弁体摺接面の正面図 第1実施形態の開口数が4つの流体切換弁の切換状態を示す図 第1実施形態の開口数が5つ乃至6つの流体切換弁の切換状態を示す図 第2実施形態の流体切換弁の開口の配置と弁体摺接面の形状を示す説明図 第2実施形態の流体切換弁の弁体の回動と開口の開閉状態とを示す説明図 第3実施形態の流体切換弁の開口の配置と弁体摺接面の形状を示す説明図 第3実施形態の流体切換弁の弁体の回動と開口の開閉状態とを示す説明図 第4実施形態の流体切換弁の開口の配置と弁体摺接面の形状を示す説明図 第4実施形態の流体切換弁の弁体の回動と開口の開閉状態とを示す説明図 第5実施形態の冷蔵庫の正面外観に流体回路の概要を付記した図 第5実施形態の流体回路の回路図 第5実施形態の流体回路の第1モードを示す図 第5実施形態の流体回路の第2モードを示す図 第5実施形態の流体回路の第3モードを示す図 第5実施形態の流体回路の第4モードを示す図 第5実施形態の流体回路の第5モードを示す図 第5実施形態の流体回路の第6モードを示す図 第5実施形態の流体回路の第7モードを示す図 第5実施形態の流体切換弁の各状態と流体回路の各モードの対応を示す図 第5実施形態の流体回路に対して、第1実施形態で説明した流体切換弁を適用した場合と、第4実施形態で説明した流体切換弁を適用した場合それぞれについて、実現するモードを示す図
以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、また、同様の説明は繰り返さない。
≪第1実施形態≫
本実施形態によれば、開口数に対する切換状態数の比を改善した流体切換弁を提供できる。特に、流体供給部に対して或る開口を開放させつつ、弁体溝を介して3通りの状態に切換ることができる。
<流体切換弁60の構成と動作>
流体切換弁60の構成と動作について説明する。まず、開口をN個有する流体切換弁60の一例として、N=4に相当する五方弁を説明する。
図1は、本実施形態の流体切換弁60の外観を示す斜視図である。図2は、図1のF−F断面図である。図3は、流体切換弁60からステータケース61と弁ケース66とを取外して透視したときの流体切換弁60の斜視図である。図4(a)は弁ケース66、弁体80、アイドラギヤ79を取外したときの図1のM矢視(正面視)図であり、図4(b)はK−K断面図である。図5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る。
[流体切換弁60の概要]
流体切換弁60の外装を成す筒形状のステータケース61の内部には、コイルを巻回した筒形状のステータ62が形成されている。ステータケース61には、外方に突出したコネクタケース63が形成されている。コネクタケース63内にはコネクタ65が設けられている。コネクタ65は、ステータ62のコイルからの配線を、外部の駆動回路に接続するコネクタピン64を有する。
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を駆動回路に接続してステータ62のコイルに通電すると、ステータ62に磁界が生じ、弁ケース66を介して磁界がロータ70のマグネットに加わり、ロータ70が弁体軸71の回りに回転する。このモータは、ステッピングモータとして構成できる。
有底筒形状の弁ケース66は弁体80を覆い、流体供給部の一例である流入口Aから供給される流体が流体切換弁60の外部に拡散することを抑制している。弁ケース66の上側は、ステータ62の内周部に嵌合している。図2中、弁ケース66の下側の開口端には、弁座プレート67が接合されている。
弁座プレート67は、互いに厚さが異なる3つの同心円状のプレートを有しており、第一の弁座プレート部67aと、第一の弁座プレート部67aよりも小径で厚い第二の弁座プレート部67bと、第一の弁座プレート部67aより大径で薄い第三の弁座プレート部67cとを一体として有している。
弁座プレート67には、流体が流通可能な流入管68及び4つの連通管69が接続している。第一の弁座プレート67aは流入口Aを有しており、第二の弁座プレート67bは4つの開口B_1,B_2,B_3,及びB_4を有している。流入口Aは、流入管68を流れる流体を弁ケース66内部に供給する。4つの開口B_1−B_4それぞれは、4つの連通管69b−69eそれぞれに流体を流通させる。流入口Aと開口B_1−B_4それぞれは、弁ケース66の内部に連通している。なお、弁体80と当接する弁座プレート67の部分は研磨仕上面90となっている。
弁体軸71はロータ70及び弁体80の回動中心である。ロータ70が回転すると、ロータ70に接続したロータピニオンギヤ75、弁体軸71、アイドラギヤ79、アイドラ軸78を介して回転力が弁体80に伝達される。これにより弁体80は弁座プレート67に対して相対的に回動する。弁座プレート67の中心位置には、弁体軸71が嵌合する有底のロータ軸穴72が形成されている。
ロータピニオンギヤ75の下端部の回転軸周囲に設けられた凸部であるロータ駆動部先端76は、弁体80の上面に載置されている。ロータピニオンギヤ75と弁体80とは、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を介して回転自在に配置されている。
弁体80には弁体ギヤ83の外周から突出したストッパ84が形成されている。弁体80が所定角度回動すると、ストッパ84がアイドラピニオンギヤ79a下側のアイドラストッパ79cに当接して、弁体80の回動を制限する。
なお、ストッパ84は、後記する流体切換弁60の各状態の切替動作に必要な角度より弁体80が大きく回動できるように設けられている。
[流入口A,開口B_1−B_4]
開口B_1−B_4は、弁体軸71からそれぞれ略等距離の位置に設けられている。開口B_1−B_4は、円周方向時計回りにB_1,B_2,B_3,B_4と順番に並んでおり、開口_1,B_4は円周方向に隣接している。また、各開口B_1−B_4は、弁体軸71を中心として略等角度で配されている。例えば、開口がN個の流体切換弁60は、弁体軸71を中心とする仮想の円に内接する正N角形のそれぞれの頂点に、各開口の一部が重なるように配されている。
なお、開口B_1−B_4のうち、開口B_1が流入口Aに最近接している。流入口Aは、開口B_1を挟んで弁体軸71の反対側に位置している。アイドラ軸78は、弁体軸71を挟んで流入口Aとは反対側に設けられている。また、各開口B_1−B_4の直径は、上記した頂点位置にそれぞれの一部が位置すれば特に制限されないが、互いに略等しくできる。
[弁体摺接面81]
図6は、開口B_1−B_4及び弁体摺接面81の正面図である。弁体80の一面である弁体摺接面81は、開口B_1−B_4が設けられた研磨仕上面90と接しながら、弁体軸71を中心として回動する。弁体80が弁座プレート67に対して相対的に回動することで、弁座プレート67に設けられた開口B_1−B_4を開閉できる。なお、流入口Aは、弁体80の回動に依らず、流体を弁ケース66内部に供給できる。
[流体流通部82]
弁体摺接面81には、流体流通部82が設けられている。流体流通部82は、弁体溝82a(第一の弁体溝),弁体溝82b(第二の弁体溝)、弁体凹部82cを有する。以下、弁体軸71(弁体軸穴85)から弁体凹部82cを観察したときに、反時計回り側にある弁体溝82を弁体溝82aと呼び、時計回り側にある弁体溝82を弁体溝82bと呼ぶ。
弁体溝82a,82bは弁体摺接面81に設けた溝であり、図6に例示するような弁体摺接面81の正面視において、2つ又は3つ以上の開口と重なったとき、これら開口間を流体が移動できるようにする。
円周方向に隣接する2つの開口それぞれは、弁体軸71を中心にして略θa=(360/N)°の角度を為している。ここではN=4の例を説明しているため、θa=90°である。
弁体溝82a,82bは、各開口B_1−B_4が位置する上記の仮想の円について、略θa離れた2点を繋ぐように設けることができる。例えば、各開口が位置する仮想の円について、図6で例示するように、略θa沿った円弧状に設けることができる。以下、このように弁体溝82a,82bが所定角度離れた仮想の円の2点を繋ぐことを、円弧の所定角度を「切り取る」とも表現する。なお、弁体溝82a,82bは、略θaより大きい範囲を切り取るように設けても良い。
弁体凹部82cは、弁体摺接面81の外周が、上記の仮想の円弧より径方向内側に近づいている部分である。弁体凹部82cは、弁体80の回動に応じて開口B_1−B_4をそれぞれ弁ケース66内部に露出させる。流入口Aから弁ケース66内部に供給される流体は、弁ケース66内部に露出した開口B_1−B_4に流入する。すなわち、弁体凹部82cは、露出した開口に対して流入口Aから供給した流体を流通させる。
ここで例示して説明している弁体80のうち、弁体凹部82cの円周方向の2つの端部それぞれと弁体軸71を通る2つの直線で挟まれ、かつ、弁体軸71を挟んで弁体凹部82cと反対側に位置する領域C(図6参照)に含まれる上記の仮想の円弧には、弁体摺接面81の一部が含まれている。すなわち、上記の領域Cに含まれる上記の仮想の円弧の少なくとも一部には、弁体溝82a,82bが設けられていない。
[開口の開放と閉塞]
以下、弁体溝82a,82bが2つ又は3つ以上の開口と重なっている状態、又は弁体凹部82cと開口が重なって弁ケース66内部に開口が露出した状態を、開口が開放していると呼ぶ。また、弁体溝82a,82bが1つ以下の開口と重なっている状態、又は開口が弁体摺接面81と重なっている状態を、開口が閉塞していると呼ぶ。
すなわち、開口が開放している状態とは、流体流通部82を介して、或る開口と他の開口又は流入口Aとの間で流体が流通可能な状態をいう。開口が閉塞している状態とは、弁体摺接面81や弁体溝82a,82bが、或る開口と他の開口又は流入口Aとの間の流体の流通を抑制している状態をいう。
適用する機器によって異なるが、後述する機器の一例である冷蔵庫では、弁体溝82a,82bが開口を同時に開放する個数は、合計2つが好ましい。すなわち、1つが弁体溝82a,82bに対する流入口となり、もう1つが流出口となるので、冷媒は弁体溝82a,82bを一様に通過する。3つ以上だと、例えば1つが流入口で2つが流出口とすれば、冷媒は2つの流出口から分割して流出するので、それぞれの流出口から流出する冷媒流量は減少するとともに、流出口に対応した流路抵抗の大小に応じて冷媒流量の配分が変化するので冷媒流量が一定にならない。
また、冷蔵庫の場合は同様に、弁体凹部82cが同時に開放する開口の個数は1つが好ましい。2つ以上だと、それぞれの開口に流れる冷媒流量が低減して冷却能力が減少するとともに、複数の開口のそれぞれに対応した流路抵抗の大小に応じて冷媒流量の配分が変化するので、冷却能力が安定して得られない。
ただし、冷蔵庫を含み、機器の設計に応じて、同時に3つ以上の開口を弁体溝82a,82bが開放させても良いし、同時に2つ以上の開口を弁体凹部82cが開放させても良い。
<流体切換弁60の状態数>
図7は、開口Bの個数Nが4の流体切換弁60の切換状態を示す図である。図6を参照しつつ説明した流体切換弁は、図7中、五方弁5−1に相当する。
図8は、開口Bの個数Nが5乃至6の流体切換弁60の切換状態を示す図である。図8においては、開口Bのうち、開口B_3を弁体凹部82cが開放している切換状態のみを示しており、他の(N−1)個の開口を弁体凹部82cが開放している場合については、開口の位置が異なるだけで図示の繰り返しになるため、これを回避している。上述した五方弁と同様に考えることで、当業者は理解できるものである。
弁体凹部82cは、開口それぞれについて、開口を流入口Aに開放させた状態で、弁体溝82a,82bが開放させる開口を3通りに切換えることができる。
ここで、図6で例示するように、或る開口B_iが弁体凹部82cで切り取られた円弧の中央に位置するときを、説明の便宜上、原点状態と呼ぶ。このとき、図8中では、六方弁6−3及び七方弁7−3を除いて、それぞれの弁体溝82a,82bは2つ未満の開口と重なっている。これが、この開口B_iに関する1つ目の切換状態である。
以下、弁体80の弁座プレート67に対する相対回動について、時計回りの回動を正、反時計回りの回動を負とする。また、弁体凹部82cが切り取る円弧の角度を2×θpとする。このとき、2×θp=θaが好ましいが、2×θp>θaでもよい。
原点状態から弁体80を+θp回動させると、弁体溝82a,82bの一方が2つの開口と重なる。これがこの開口B_iに関する2つ目の切換状態である。原点状態から弁体80を−θp回動させると、弁体溝82a,82bの他方が2つの開口と重なる。これがこの開口B_iに関する3つ目の切換状態である。
同様の切換状態をそれぞれの開口で実現できるため、例示した流体切換弁60のうち、五方弁5−1,5−2、六方弁6−1,6−2、七方弁7−1,7−2は、開口の個数Nの3倍の切換状態を実現できる。
一方、例示した流体切換弁60のうち、六方弁6−3と七方弁7−3は、2つの弁体溝82a,82bそれぞれが同時に2つの開口と重なるように設計したものである。この場合だと開口それぞれに対して2通りの切換状態を実現できる。すなわち、開口の個数Nの2倍の切換状態を実現できる。各切換状態では、弁体溝82a,82bの両者が開口を開放させている。
また、図7中、五方弁5−2で例示するように、弁体溝82を1つとしても同様に、開口の個数の3倍の切換状態を実現し得る。弁体溝82の長さが長いと、弁体溝82を流通する流体の圧力が弁体80を弁座プレート67から離そうとする力を発する。このため、弁体溝82は2本である方が、弁体溝82の長さを短くし易いため好ましい。
[第1実施形態のまとめ]
本実施形態によれば、一例として説明した五方弁と同様にして、弁体凹部82cが或る開口B_i(i=1,2,・・・,N)を流入口Aに開放させている状態で、弁体溝82a,82bによる開放状態を3通りに切換え可能にできる。すなわち、開口数(ポート数)の最大3倍の切換状態を実現可能な流体切換弁を提供できる。開口数は4つ(五方弁)又は5つ(六方弁)以上であれば特に制限されない。すなわち本実施形態によれば、実現可能な切換状態数が(3×N)通りの切換が可能な開口数N≧4個の(N+1)方弁を提供できる。なお、上述したように、切換状態数が(2×N)通りで、2つの弁体溝それぞれが同時に2つ(計4つ)の開口を開放できる流体切換弁も提供し得る。
≪第2実施形態≫
以下、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態の構成は、以下の点を除いて第1実施形態と同様にできる。
流体切換弁を適用する機器によっては、第1実施形態で説明した切換状態の全てを実現可能な流体切換弁を提供するより、一部の切換状態を省略可能な流体切換弁を提供することが好ましいことがある。本実施形態によれば、流体切換弁を機器等に適用する場合に、その用途や機能に応じた流体切換弁の設計方法及びこれを適用した流体切換弁の構造等が明らかになる。例えば、N個の開口B_i(i=1,2,・・・,N)のうち、1つ若しくは2つ又は3つ以上のiについて、開口B_iが弁体凹部82cによって流入口Aに開放している状態で、弁体溝82a,82bによる開放状態を3通りに切換え可能な流体切換弁60を提供できる。
本実施形態では、(N+1)方弁の一例として、N=4とした五方弁を説明する。本実施形態の流体切換弁60は、弁体80と弁座プレート67がステップ回動角度θpだけ相対的に回動するごとに切替状態が変化する。本実施形態では、θp=45゜の例を説明する。
[開口を配置する仮想の円周の複数化]
図9は、本実施形態の開口B_1−B_4の配置と弁体摺接面81の構造を示す弁体摺接面81の正面図である。説明を判り易くするために図9(a)では弁体摺接面81に、図9(b)では流体流通部82に、ハッチングを付与している。また、図9(b)には、弁体80と弁座プレート67とがステップ回動角度θpごとに相対的に回動した場合の、各開口B_1−B_4の位置を示している。さらに、図9(b)には、弁体軸71で互いに交わる仮想の直線を3本描いているが、隣接する2本の直線それぞれはθp=45°の角度を為している。
開口B_1,B_3は、弁体軸71から略等距離d2(外周直径)の位置に設けられている。開口B_2,B_4は、弁体軸71から略等距離d1(内周直径)の位置に設けられている。なお、d2>d1である。以下、弁体軸71を中心とする直径d2の円を外周円、直径d1の円を内周円と呼ぶ。また、θaはθpの略整数倍にできるが、略2倍又は略3倍が好ましい。
以下、説明の便利のため、図9(a)に示すように、弁体凹部82cが切り取る外周円の円弧の中央に開口B_3が位置する状態を原点状態(回動角度θ=0°)と呼ぶ。弁体凹部82cは、図9(b)に示すように、θ1=2×θp=90°に亘って外周円の円弧を切り取っている。
各開口B_1−B_N(N=4)は、円周方向に時計回りにB_1,B_2,B_3,B_4と順番に並んでおり、円周方向に隣接する開口が位置する円周は互いに異なる。本実施形態では、内周円上に位置する開口B_2,B_4のそれぞれに隣接する開口B_1,B_3は、内周円とは異なる円である外周円上に位置している。同様に、外周円上に位置する開口B_1,B_3のそれぞれに隣接する開口B_2,B_4は、外周円とは異なる円である内周円上に位置している。
[弁体溝82a,82b]
弁体溝82a,82bは、円周方向に隣接している2つの開口を開放して、流体の流通を可能にする。弁体溝82aが切り取る円弧の角度と、弁体溝82bが切り取る円弧の角度とは、それぞれθa以上である。例えば、図9(b)で例示するように、弁体溝82aの2つの端部はθ4=2×θp=θa以上離間しており、同様に、弁体溝82bの2つの端部はθ5=2×θp=θa以上離間している。
弁体溝82a,82bは、弁体摺接面81の正面視において弁体凹部82cの切り取る角度の中間及び弁体軸71を通る直線に対して互いに略対称な形状にできる。この直線は、図9中では、開口B_1と開口B_3とを通る仮想の直線で示している。ここで、弁体溝82a,82bが互いに「対称な形状である」とは、開口を配した仮想の2つの円周に重なる領域において対称であればよい。弁体凹部82cについても同様である。
弁体溝82aは、内周円について、角度θ4に亘って円弧を切り取る流通領域S3と、流通領域S3に繋がり、外周円の円周上まで延びる流通領域S4と、を有する。
流通領域S3は、θ4=θa=90°又はこれより大きく円弧を切り取る。また、流通領域S3は略円弧形状にできる。
流通領域S4は、流通領域S3の端部のうち、弁体凹部82cから離れた側に設けられている。流通領域S4は内周円又は外周円の径方向に略平行にできる。また、流通領域S4は径方向に(d2−d1)/2又はこれより長い長さである。
弁体溝82bは、内周円について、角度θ5に亘って円弧を切り取る流通領域S5と、流通領域S5に繋がり、外周円の円周上まで延びる流通領域S6と、を有する。
流通領域S5は、θ5=θa=90°又はこれより大きく円弧を切り取る。また、流通領域S5は略円弧形状にできる。
流通領域S6は、流通領域S5の端部のうち、弁体凹部82cから離れた側に設けられている。流通領域S6は内周円又は外周円の径方向に略平行にできる。また、流通領域S6は径方向に(d2−d1)/2又はこれより長い長さである。
なお、流通領域S4,S6が切り取る外周円の角度は後述するθ0と同様にでき、開口B_1,B_3の略全部と重なることができる角度であればよい。
[弁体凹部82c]
弁体80と弁座プレート69との相対的な回動により、弁体凹部82cとともに、流体が流通可能な流通領域S1,S2が弁体軸79のまわりを回動する。以下、弁体凹部82cが流通領域S1,S2を有すると表現する。弁体凹部82cは、弁体摺接面81の正面視において弁体凹部82cの中央及び弁体軸71を通る上記の直線に対して略対称な形状にできる。
弁体凹部82cは、外周円について、角度θ1=2×θpに亘って円弧を切り取る流通領域S1と、流通領域S1の中央側に位置して流通領域S1と繋がり、内周円について、角度θ0に亘って円弧を切り取る流通領域S2とを有する。流通領域S1は、切り取った外周円の円弧より径方向外側の領域を含んでいる。流通領域S2は、連通領域S1の切り取る外周円の円弧の角度の略中点を含むと好ましい。
流入口Aから供給される流体は、流通領域S1及び流通領域S2を流通できる。このため、流通領域S1,S2と重なることで開口B_iが弁ケース66内部に露出すると、この開口B_iが流入口Aに対して開放される。すなわち、流入口Aから供給される流体が、この開口に流入する。本明細書では、この状態を、開口が弁体凹部82cと重なるとも表現する。
本実施形態では、θ1=(2×θp)であるとしたが、これより大きくしても良い。また、θ0は0°より大かつθ1未満である。より具体的には、θ0の下限は、開口B_2,B_4の略全体と重なることができる角度であればよい。また、θ0<θ1とすることで、内周円上の開口B_2,B_4が弁体凹部82cから露出する角度範囲と、外周円上の開口B_1,B_3が弁体凹部82cから露出する角度範囲とを異ならせることができる。このため、内周円上の開口B_2,B_4について、弁体80を回動させたときに実現可能な弁体溝82a,82bによる切換状態数を減少させることができる。この点については別途後述する。これにより、流体切換弁60が適用される機器の用途に応じて、流体回路が実現するモードの一部を省略できる。
[流通領域の分布]
弁体凹部82cの流通領域S1,S2のうち、切り取る円弧の角度が大きい流通領域S1が位置する側の円周上には、弁体溝82a,82bが配置され、切り取る円弧の角度が小さい流通領域S4,S6のうち、流通領域S3,S5と繋がる端部とは異なる部分が位置している。
また、弁体凹部82cの流通領域S1,S2のうち、切り取る円弧の角度が小さい流通領域S2が位置する側の円周上には、弁体溝82a,82bが配置され、切り取る円弧の角度が大きい流通領域S3,S5が位置している。
[仕切部94]
弁体溝82a,82bそれぞれと弁体凹部82cの間には、弁体摺接面81の一部が存在する。これを仕切部94と呼ぶ。より具体的には、弁体溝82a,82bのそれぞれの、弁体凹部82c側の端部又は端部近傍の径方向外側には、流通領域S1の一部が存在している。この弁体溝82a,82bの部分と流通領域S1との径方向の間が仕切部94の一部である。また、弁体溝82a,82bのそれぞれの、弁体凹部82c側の端部の円周方向側には、流通領域S2が存在している。この弁体溝82a,82bの端部と流通領域S2との円周方向の間が仕切部94の他の一部である。
仕切部94により、弁体溝82aや弁体溝82bを流れる流体が、自らの圧力で仕切部94を越えて弁体凹部82cに漏れることを抑制できる。仕切部94の範囲を大きくすると、より効果的に流体の漏れを抑制できるので好ましい。
[開口の径方向の離間]
開口が配されている2円周の直径の差(d2−d1)は、開口B_1−B_4の直径よりも大きい。また、開口B_2,B_4の外周に接する仮想の円の直径よりも、開口B_1,B_3の内周に接する仮想の円の直径の方が大きくなるように各開口B_1−B_4は配置されている。このように開口B_1−B_4を配することで、内周円側の流通領域S2,S3及びS5が外周円側の開口B_1,B_3に重なることや、外周円側の流通領域S1,S4及びS6が内周円側の開口B_2,B_4に重なることを抑制できる。
[流体切換弁の状態数]
図10は、本実施形態の流体切換弁60が実現する8つの状態を示す図である。流体切換弁60は、上述の通り、内周円上の開口B_2,B_4が弁体凹部82cによって露出可能な角度範囲は小さいため、開口B_2,B_4それぞれを流入口Aに対して開放させる条件での切換状態が第1実施形態の3から1に減少して、一部消滅している。すなわち、流体切換弁60の一例である五方弁が実現する状態数は、12より4つ小さい。
以下、各状態における流入口Aと開口B_1−B_4の開放状態について、弁体凹部82cが開放する開口ごとに説明する。
((4)原点状態)
回動角度θ=0°の原点状態(第4状態)では、弁体凹部82cにより開口B_3が弁体80から露出して、弁ケース66内部に露出している。このため、流入口A、弁ケース66及び開口B_3を介して、流入管68及び連通管69dが連通し、流体が流通可能になる。開口B_1,B_2及びB_4は閉塞しており、他の開口及び流入口Aとは、互いに流体の流通を行わない。
このため、例えば流入管68及び連通管69dを含むサイクルを形成する流体回路を有する機器に流体切換弁60を適用すれば、この機器について1つのモードを実現できる。
((5)第5状態)
第5状態は、弁体80が弁座プレート69に対して、原点状態から略+θpだけ相対的に回動した状態である。すなわち、回動角度θは略+θp=45°である。
第5状態では、弁体凹部82cにより開口B_3が弁ケース66内部に露出している。また、開口B_1、B_4が弁体溝82bによって開放している。このため、連通管69b及び69eの間を流体が流通可能になる。
このため、例えば、連通管69dが連通管69b又は連通管69eの一方と接続し、かつ、他方が流入管68に接続した流体回路を持つ機器に流体切換弁60を適用すれば、この機器について1つのモードを実現できる。開口B_2は閉塞しており、他の開口及び流入口Aとは、互いに流体の流通を行わない。
((3)第3状態)
第3状態は、弁体80が弁座プレート69に対して、原点状態から略−θpだけ相対的に回動した状態である。
第3状態では、弁体凹部82cにより開口B_3が弁ケース66内部に露出している。また、開口B_1、B_2が弁体溝82aによって開放している。このため、連通管69b及び69cの間を流体が流通可能になる。
このため、例えば、連通管69dが連通管69b又は連通管69cの一方と接続し、かつ、他方が流入管68に接続した流体回路を持つ機器に流体切換弁60を適用すれば、この機器について1つのモードを実現できる。開口B_4は閉塞しており、他の開口及び流入口Aとは、互いに流体の流通を行わない。
((8)第8状態)
回動角度θが略+4×θp=−4×θp=180°の第8状態では、弁体凹部82cにより開口B_1が弁ケース66内部に露出している。開口B_2、B_3及びB_4は閉塞しており、他の開口及び流入口Aとは、互いに流体の流通を行わない。
((1)第1状態)
第1状態は、回動角度θが略−3×θp=−135°の状態である。
第1状態では、弁体凹部82cにより開口B_1が弁ケース66内部に露出している。また、開口B_2、B_3が弁体溝82bによって開放している。開口B_4は閉塞しており、他の開口及び流入口Aとは、互いに流体の流通を行わない。
((7)第7状態)
第7状態は、回動角度θが略+3×θp=+135°の状態である。
第7状態では、弁体凹部82cにより開口B_1が弁ケース66内部に露出している。また、開口B_3、B_4が弁体溝82aによって開放している。開口B_2は閉塞しており、他の開口及び流入口Aとは、互いに流体の流通を行わない。
((6)第6状態)
第6状態は、回動角度θが略+2×θp=+90°の状態である。
第6状態では、弁体凹部82cにより開口B_4が弁ケース66内部に露出している。開口_1、B_2及びB_3は閉塞しており、他の開口及び流入口Aとは、互いに流体の流通を行わない。
((2)第2状態)
第2状態は、回動角度θが略−2×θp=−90°の状態である。
第2状態では、弁体凹部82cにより開口B_2が弁ケース66内部に露出している。開口B_1、B_3及びB_4は閉塞しており、他の開口及び流入口Aとは、互いに流体の流通を行わない。
[各開口に対応した状態数]
上記で説明したように、本実施形態の流体切換弁60の開口B_1、B_3は、弁体凹部82cにより弁体80から露出した条件を満たしつつ、3通りに状態を切替え可能である。一方、開口B_2、B_4は、1通りの状態のみが実現可能である。以下、開口B_1、B_3のように、3通りの状態が可能な開口を非縮退口と、1通り又は2通りの状態が可能な開口を縮退口と呼ぶ。
本実施形態では、外周円上と内周円上にそれぞれ2つの開口を配しているため、非縮退口と縮退口が2つずつであるが、開口の位置や弁体溝82の形状を変更することで、任意に非縮退口と縮退口の個数を設定できる。
[状態の切換]
弁体80と弁座プレート69をθpずつ相対的に回動させることで、第1−第8状態を順番に切換え可能である。なお、回動は円周方向の移動であるため、第8状態と第1状態も互いに遷移可能である。但し、上述したストッパ84を利用して弁体80の回動角度範囲を制限すれば、何れかの2つの状態間の遷移を制限できる。これは、第1−第8状態の何れかを実現する必要がないときなどに採用すると好ましい。
[第2実施形態のまとめ]
本実施形態によれば、第1実施形態の流体切換弁の技術的思想を適用しつつ、一部の切換状態を省略可能な流体切換弁を提供できる。例えば、2つの開口B_1、B_3それぞれについて、流通領域S1、S2を介して流入口Aに対して開放させつつ、弁体溝82a、82bを介して開口同士の開閉状態を3通りに切換可能である。
流体切換弁60が有する開口の個数Nは、4以上であれば特に制限されないが、本実施形態のように偶数、特に好ましくは4にすると、内周円と外周円に交互に配することができる。また、このとき、構造の対称性が向上するため、設計を容易にできる。
流体切換弁60を適用する機器の用途などに応じて、1個、2個、3個又は4個以上若しくはN/2個以上又はN個の開口それぞれについて、流通領域S1、S2を介して流入口Aに対して開放させつつ、弁体溝82a、82bを介して開口同士の開閉状態を3通りに切換可能にしてもよい。また、同様に、1個、2個、3個又は4個以上若しくはN/2個以上又はN個の開口それぞれについて、流通領域S1、S2を介して流入口Aに対して開放させつつ、弁体溝82a、82bを介して開口同士の開閉状態を2通りに切換可能にしてもよい。
なお、開口を配する仮想の円周を3つ以上にしても良い。
≪第3実施形態≫
以下、本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態の構成は、以下の点を除いて第2実施形態と同様にできる。本実施形態によれば、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
図11は、本実施形態の開口B_1−B_4の配置と弁体摺接面81の構造を示す弁体摺接面81の正面図である。説明を判り易くするために図11(a)では弁体摺接面81に、図11(b)では流体流通部82に、ハッチングを付与している。また、図11(b)には、弁体80と弁座プレート71とがステップ回動角度θpごとに相対的に回動した場合の、各開口B_1−B_4の位置を示している。
本実施形態は、第2実施形態に対して、内周側の構成と外周側の構成とを交換した場合の一例に関する。すなわち、開口B_1、B_3は内周円上に位置し、開口B_2、B_4は外周円上に位置している。
流通領域S2、S3及びS5は外周円上を含む領域であり、流通領域S1、S4及びS6は内周円上を含む領域である。流通領域S2の角度範囲は0°より大で、かつ、流通領域S1の角度範囲θ1未満である。
図12は、本実施形態の流体切換弁60が実現する8つの状態を示す図である。各状態における流入口A及び開口B_1−B_4の開放状態は、第2実施形態で説明したものと同様である。
[第2実施形態と第3実施形態との比較]
第3実施形態によっても、第2実施形態と同様に、一部の切換状態を省略可能な流体切換弁60を提供できる。但し、第3実施形態における流体切換弁60は、円弧の切り取り角度が小さい流通領域S2が外周円側に位置し、流通領域S2と繋がっている流通領域S1が内周円側に位置している。このため、第2実施形態に比して、内周円側にある流通領域S1への流体に対する流通抵抗が大きくなる。このため、弁体凹部82cが切り取る円弧の角度は、内周円側よりも外周円側の方が大きいと好ましい。
≪第4実施形態≫
以下、本発明の第4実施形態を説明する。本実施形態の構成は、以下の点を除いて第2実施形態と同様にできる。本実施形態の流体切換弁60は、θp=θ2又はθ3=(θa−θp)の相対回動毎に状態が切換る。
図13は、本実施形態の開口B_1−B_4の配置と弁体摺接面81の構造を示す弁体摺接面81の正面図である。説明を判り易くするために図13(a)では弁体摺接面81に、図13(b)では流体流通部82に、ハッチングを付与している。また、図13(b)には、弁体80と弁座プレート71とがステップ回動角度θp=θ2又はθ3ごとに相対的に回動した場合の、各開口B_1−B_4の位置を示している。図13(b)には、弁体軸71で互いに交わる仮想の直線がθpごとに引かれている。本実施形態では、θpを、θa=90°の半分より小さい1/3の略30°としている。
本実施形態の流通領域S4、S6は、弁体溝82a、82bそれぞれが設けられている角度範囲を増加させる方向に延在している。より具体的には、流通領域S4、S6の端部のうち、流通領域S3、S5と繋がる端部同士の離間角度θ8より、流通領域S3、S5と繋がる端部とは異なる端部同士の離間角度θ6の方が小さい。
これにより、流通領域S4、S6によっても、弁体溝82a、82bの角度範囲の一部を担わせることができる。例えば第2実施形態では、流通領域S3、S5のそれぞれが内周円をθa切り取ることで、弁体溝82a、82bの角度範囲θaのすべてを確保していた。しかし、本実施形態のように構成すると、流通領域S3、S5が切り取る円弧の角度を小さくできる。本実施形態では、流通領域S3、S5が内周円を2×θp=60°<θaに亘って切り取り、流通領域S4、S6が、それより小さいθp=30°に亘って、内周円と外周円の間の領域に設けられている。
上記のようにしたことで、θ6を略2×θp=60°にできる。すなわち、弁座プレート69と弁体80とを原点状態から+方向又は−方向にθpだけ相対的に回動させることで、弁体溝82a、82bと開口B_1を重ねることができる。また、流通領域S3、S5の弁体凹部82c側の端部を、弁体凹部82cから遠方に位置させることができる。このため、仕切部94の範囲を拡大させ、弁体溝82a、82bそれぞれと弁体凹部82cとの間を流体が乗り越えることを効果的に抑制できる。
なお、本実施形態の流通領域S1の角度範囲θ1は、2×θp=60°以上にできる。
[状態の切換]
図14は、本実施形態の流体切換弁60が実現する8つの状態を示す図である。外周円側の開口B_1、B_3については、弁座プレート69と弁体80とをθpずつ相対的に回動させることで3通りの状態を切替えることができる。すなわち、同一の開口を弁体凹部82cに重ねる第3、4、5状態間や、第7、8、1状態間の遷移はθpの回動で可能である。
一方、開口同士の離間角度はθa=90゜≒3×θpであり、流通領域S2に対しては、時計回り及び反時計回り方向にθpの範囲で流通領域S1が設けられているため、弁体凹部82cに重ねる開口を変化させる第1、2、3状態間の遷移や第5、6、7状態間の遷移には、θ3=(θa−θp)≒2×θp≒60°の回動が必要である。
≪第5実施形態≫
以下、本発明の第5実施形態を説明する。本実施形態は、流体切換弁60を適用した機器の一例である冷蔵庫1に関する。本実施形態によれば、機器に適したモード数を持つ流体回路と、この流体回路を備えた機器を提供できる。本実施形態では、一例として、第4実施形態で説明した流体切換弁を適用した冷蔵庫1を説明する。
[冷蔵庫1の概要]
図15は、冷蔵庫1の正面外観に流体回路の概要を付記した図である。冷蔵庫1は、上方から、冷蔵室2と、左右に並べた製氷室3及び上段冷凍室4と、下段冷凍室5と、野菜室6と、を有している。冷蔵庫1の各扉2a、2b、3a、4a、5a、6aは、冷蔵庫前面の開口を開閉する。各扉を開くと、温かい外気が冷蔵庫1の前面の開口周縁部と接触するため、開口周縁に結露が生じるおそれがある。このため、高温の冷媒を通過させる結露抑制配管17が開口周縁部の一部又は全部に埋設されている。
[流体回路の構成]
図16は、冷蔵庫1が備える流体回路(冷凍サイクル)の回路図である。冷蔵庫1は、流体として冷媒を用いた冷凍サイクルを駆動している。冷凍サイクルは、流体切換弁60に加えて、圧縮機51、凝縮器52、結露抑制配管17、減圧部54、凝縮器7、配管55、56、57を有している。なお、冷媒は、例えばイソブタンを採用できる。
流入口Aには、流入口A側から順に、配管55、凝縮器52、圧縮機51、冷却器7が接続されている。冷媒は、圧縮機51で高温高圧となって凝縮器52と配管55を流れて流入口Aに到達する。
開口B_1、B_3には、それぞれ結露抑制配管17の一端及び他端が接続している。
開口B_2には第一の減圧部54aの一端が接続し、開口B_4には第二の減圧部54bの一端が接続している。第一の減圧部54a及び第二の減圧部54bの他端は、それぞれ合流部89で接続している。第一の減圧部54a又は第二の減圧部54bを通過した冷媒は、合流部89を通過した後、冷却器7に流入し、圧縮機51に戻る。第一の減圧部54aと第二の減圧部54bでは、通過する冷媒の減圧量が異なる。例えば、2つの減圧部54としてキャピラリーチューブを採用し、その径を異なるものにできる。
上記のように構成した流体回路では、開口B_2、B_4が冷媒を流体切換弁60の下流に流して流入口Aに送り、開口B_1、B_3が冷媒を流体切換弁60の他の開口に流す。以下、冷媒を流体切換弁60の下流に流す開口を送流口と呼び、他の開口に流す開口を還流口と呼ぶ。1つの送流口及び流入口Aを含むサイクルを形成するように流体切換弁60の状態を切り替えたり、さらに偶数個の還流口を含むサイクルを形成するように流体切換弁60の状態を切替えることで、機器にさまざまなモードを実現させることができる。
また、結露防止配管17や減圧部54のように、流体が供給されることで流体の温度や圧力等を変化させたり、機器に対して何らかの機能を発揮させたりするものを機能部と呼ぶ。結露抑制配管17や減圧部54は、機能部の一例である。
図16で例示するように、互いに繋がっている2つの還流口の一方が弁体溝82a又は弁体溝82bと重なり、他方が凹部82cと重なる状態が存在するように設計されている。ここで、本実施形態のように送流口と還流口とを交互に配すると、上記のような状態が出現しやすいため好ましい。
また、非縮退口である開口B_1、B_3を還流口に設定し、縮退口である開口B_2、B_4を送流口に設定している。状態数の多い非縮退口を還流口に設定することで、2つの還流口の間に設けられた機能部を選択して流体を供給し易くなる。これにより、流体切換弁60の各状態に対して、機器の各モードを重複しないように対応づけやすくなり、モード数を増加できる。
[流体回路のモード]
流体切換弁60の切換状態に応じた流体回路のモードについて説明する。図17乃至図23は、それぞれ順に、冷蔵庫1の流体回路のモードである第1モード乃至第7モード時の、冷媒の流路を示す図である。図24は、流体切換弁60の状態と流体回路のモードとの対応を示す図である。本実施形態では、7つのモードを実行する機器を説明する。なお、図示の便宜上、開口Bの位置関係が実際の位置関係と異なるものになっている。具体的には、図17乃至23では、開口Bを反時計回りにB_1、B_3、B_4、B_2の順で記載しているが、実際には図24に例示するように、反時計回りにB_1、B_4、B_3、B_2の順である。
[各モードに共通の事項]
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、流体切換弁60の流入口Aに流入する。冷媒は各モードに応じて流通した後、送流口である開口B_2、又はB_4によって流体切換弁60の外部に流れる。さらに冷媒は、減圧部54によって断熱膨張して低温低圧となり、合流部89に至る。その後、冷媒は冷却器7に流入し、周囲空気と熱交換して圧縮機51に戻る。以下、各モードについて説明する。
[各モードの概要]
第1モードは、結露抑制配管17及び第一の減圧部54aに冷媒を流通させる。冷媒は、図示するようにL1、L2の経路を流れて、開口B_1側から結露防止配管17を通過する。これを第一の結露抑制モードと呼ぶ。
第2モードは、第一の減圧部54aに冷媒を流通させる。冷媒は、図示するようにL3の経路を流れて、結露防止配管17には送り出されない。これを第一のバイパスモードと呼ぶ。
第3モードは、結露抑制配管17及び第一の減圧部54aに冷媒を流通させる。冷媒は、図示するようにL4、L5の経路を流れて、開口B_3側から結露防止配管17を通過する。これを第二の結露抑制モードと呼ぶ。
第4モードは、送流口である開口B_2、B_4をともに閉塞し、冷媒の流通を遮断している。本実施形態ではこのとき、圧縮機51を停止させる。これを停止モードと呼ぶ。送流口である開口B_2、B_4が閉塞されているため、凝縮器52、冷媒結露抑制配管17や配管55、56の比較的高温な冷媒が冷却器7に流れ込み、冷却器7の温度を上昇させることを抑制できる。
第5モードは、結露抑制配管17及び第二の減圧部54bに冷媒を流通させる。冷媒は、図示するようにL4、L6の経路を流れて、開口B_3側から結露防止配管17を通過する。これを第三の結露抑制モードと呼ぶ。
第6モードは、第二の減圧部54bに冷媒を流通させる。冷媒は、図示するようにL7の経路を流れて、結露防止配管17には送り出されない。これを第二のバイパスモードと呼ぶ。
第7モードは、結露抑制配管17及び第二の減圧部54bに冷媒を流通させる。冷媒は、図示するようにL1、L8の経路を流れて、開口B_1側から結露防止配管17を通過する。これを第四の結露抑制モードと呼ぶ。
第8状態に相当するモードは、第4モードと同様の停止モードである。第8状態に相当するモードを実行可能にしても良いが、本実施形態では、ストッパ84を用いて第8状態に対応するモードへの遷移を抑制している。
[結露防止配管17を流れる冷媒の向き]
結露抑制配管17には凝縮器52を経由した後の高温の冷媒が流れるが、冷蔵庫本体前面16の開口周縁部を加熱する間に温度が低下する。すなわち、結露抑制配管17を流れる冷媒は、その上流側が高温で下流側が低温の温度分布となる。開口周縁部の結露を効果的に抑制するには、最も低温となる下流側を、外気の露点温度よりも高温に保つ必要がある。このとき、結露防止配管17に流す冷媒の向きを変更できないと、下流側の結露を抑制しようとすれば、上流側の温度は露点温度よりも比較的高くなるため、庫内に進入する熱量が増加し、省エネ性の向上が困難になる。
本実施形態によれば、結露防止配管17に流す冷媒の向きを変更できるため、結露防止配管17の上流側と下流側との温度差を低減して、省エネ性を向上できる。
[2つの減圧部]
冷蔵庫1内に新たな食品を追加するべく使用者が扉を開閉すると、食品とともに暖かい外気も冷蔵庫1内に侵入する。食品の保存性の観点から、庫内を短時間に冷却する強運転の実行が望まれる。このときには減圧部54による圧力降下は小さい方が望ましく、弱い絞りがよい。
一方、扉の開閉が少ない場合は、冷蔵庫1の内部に侵入する熱量は少ない。この熱量と釣り合わせることで足りる定常運転(弱運転)時は、圧縮機51を低速で運転しつつ強い絞りに冷媒を流すことが望ましい。例えば第一の減圧部54aを強運転に適した弱い(内径の太い)絞り、第二の減圧部54bを定常運転に適した強い(内径の細い)絞りとすれば、強運転と定常運転とのそれぞれに適した圧力降下が得られるので、省エネルギ性能を高くできる。
[モードの配列]
第1モードから第3モードにおいては、送流口は開口B_2である。すなわち、冷媒は第一の減圧部54aを経由する。一方、第5モードから第7モードにおいては、送流口は開口B_4である。すなわち、冷媒は第二の減圧部54bを経由する。
冷蔵庫1は、強運転及び通常運転によって使用に適する圧力降下量が異なる。本実施形態では、同一の減圧部54に対応するそれぞれ3つのモードが隣接しているため、モードの切換制御を簡潔にできる。
また、結露抑制配管17を経由し、冷媒流れの向きが互いに逆である第1モード及び第3モードの間には、バイパスモードである第2モードが位置し、同様に、第5モード及び第7モードの間には、バイパスモードである第6モードが位置している。このため、結露抑制配管17を経由する冷媒流れを切替える際、その間に第2モードや第6モードを実行し易い。バイパスモードを実行せずに、急激に流れの向きを反転させると、冷媒流れの慣性負荷による悪影響が懸念される。本実施形態によれば、このような負荷を抑制できる。
[流体切換弁の設計によるモード省略]
図25は、(a)冷蔵庫1の冷媒回路に対して、第1実施形態で説明した流体切換弁を適用した場合と、(b)第4実施形態で説明した流体切換弁を適用した場合それぞれについて、実現するモードを示す図である。
図25において、開口B_1−B_4、各機能部、弁体溝82a、82bについては状態(0)のみ符号を図示する。
本実施形態では、N=4の五方弁において、3×N=12通りが可能な流体切換弁60ではなく、その内8通りのみが可能な流体切換弁60を用いた。これにより、上述したようなモードの配列になり、冷蔵庫1として好ましいモード制御が可能になった。
一方、本実施形態の流体回路について12通りが可能な流体切換弁60を適用した場合を検討する。このとき、上述した8つの状態に加えて、図25(a)で示すように、例えばモード1、2の間に新たな漏1モードが出現する。この漏1モードは、流入口Aからの冷媒を減圧部54aに送流すると同時に、結露抑制配管17から減圧部54bにも流通させている。すると、結露抑制配管17中の高温冷媒が図示破線矢印の経路を経由して冷却器7に流出し、冷却器7が温度上昇するので、冷蔵庫1においてこのモードが出現することは好ましくない。その他の新たに出現するモードも同様である。
本実施形態は、上述のような構成を適用することで、これらの好ましくないモードを省略可能にしている。これにより、各モードの切換の過程では、結露抑制配管17が接続される2つの還流口それぞれの閉塞を維持できる。このように、流体切換弁60を適用する機器に、より適した設計を可能にしている。
[減圧部の詰まり]
冷媒中に含まれる水分、圧縮機51や流体切換弁60の動作によって生じる摩耗粉のような異物が冷凍サイクルを循環することがある。強い絞りである第二の減圧部54bは細く、比較的異物が詰まり易い。例えば冷却器の温度を温度センサによって監視して、第5モードから第7モードの何れかで運転しているにも関わらず冷却器7の温度が低下しない場合には、第二の減圧部54bが詰まっている可能性がある。冷蔵庫1がこれを検知した場合には、第一の減圧部54aを用いる第1モードから第4モードのみを用いた運転を行うことにすれば、冷蔵庫1の冷却運転が停止することを抑制できる。
[チョーク運転]
第4モードでは、開口B_2及び開口B_4が流入口Aに開放しておらず、冷媒回路は閉塞されている。そのため、この状態で圧縮機51を運転すると、圧縮機51の下流側(流入口A側)の圧力が上昇し、圧縮機51の上流側(冷却器7側)の圧力が低下するが、冷媒は流れない。よって、圧縮機51が空転する、所謂チョーク状態となり、好ましくない。
本実施形態によれば、第4モードは、使用する減圧部54が異なる第3モードと第5モードの間に位置している。結露防止配管17への冷媒流れの反転は所定の時間毎に行うことが望ましい一方、使用する減圧部54は、冷蔵庫の庫内状況の変動に追随することが望ましい。第4モードを挟んで同一の減圧部を用いるモードが位置すると、頻繁に圧縮機を停止する必要が生じるおそれがある。本実施形態のモード配置によれば、チョーク運転の発生を抑制できる。
[本実施形態のまとめ]
本実施形態によれば、弁体凹部82cにより露出する(開になる)開口のうち2つについて、弁座プレート69と弁体80とを相対的に回動させることで、流体回路を3通りに切換可能な流体切換弁60を用いた機器を提供できる。すなわち、開口のうち2つは、非縮退口である。これにより、流体切換弁60として例えば五方弁を採用すると、8つの状態を実現可能になる。また、この流体切換弁60を適用した冷蔵庫1について、7つのモードを実現可能になる。
≪まとめ≫
以上、本発明の様々な実施形態を述べたが、本発明の範囲内で様々な修正と変更が可能である。すなわち、本発明の具体的形態は、発明の趣旨を変更しない範囲において適宜、任意に変更可能である。
本発明の流体切換弁を適用する機器は冷蔵庫に限られず、流体回路を有する種々公知の機器に適用できる。例えば空調機や油圧機にも適用可能である。
[他の技術的思想]
本願は、以下の技術的思想を包含する。
(付記1)
流体供給部と、
N個の開口を有する弁座と、
弁体軸を中心としてこの弁座に対して相対的に回動可能で、上記弁座に対して弁体摺接面が接する弁体と、を備える流体切換弁であって、
Nは、4又は4より大きい自然数であり、
上記弁体は、
2つの上記開口同士を開放可能な弁体溝と、
上記開口を上記流体供給部に対して開放可能な流通領域を形成する弁体凹部と、を有し、
上記相対的な回動に応じて、上記流体供給部に対する前記開口の開閉、並びに前記開口同士の開閉を切換可能で、
上記弁体凹部が前記第1の開口を開放する状態aと、
上記弁体凹部が前記第2の開口を開放する状態bと、
を実行可能で、
上記状態aを維持しながら、上記第2から第Nの開口のうち何れか2つが上記弁体溝により開放する状態cと、
上記状態aを維持しながら、上記第3状態で上記弁体溝により開放する2つの上記開口の一方又は両方と異なり、かつ、上記第1の開口と異なる2つの開口が上記弁体溝により開放する状態dと、
上記状態bを維持しながら、上記第1、上記第3から第Nの開口のうち何れか2つが上記弁体溝により開放する状態eと、
上記状態bを維持しながら、上記状態eで上記弁体溝により開放する2つの上記開口の一方又は両方と異なり、かつ、上記第2の開口と異なる2つの開口が上記弁体溝により開放する状態fと、
を実行可能であることを特徴とする流体切換弁。
付記1によれば、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
(付記2)
流体供給部と、
N個の開口を有する弁座と、
弁体軸を中心としてこの弁座に対して相対的に回動可能で、上記弁座に対して弁体摺接面が接する弁体と、を備える流体切換弁であって、
Nは、5又は5より大きい自然数であり、
上記弁体は、
2つの上記開口同士をそれぞれ開放可能な2つの弁体溝と、
上記開口を上記流体供給部に対して開放可能な流通領域を形成する弁体凹部と、を有し、
上記相対的な回動に応じて、上記流体供給部に対する前記開口の開閉、並びに前記開口同士の開閉を切換可能で、
上記2つの弁体溝は、同時に2つずつの上記開口を開放可能であり、
上記弁体凹部が前記第1の開口を開放する状態gと、
上記弁体凹部が前記第2の開口を開放する状態hと、
を実行可能で、
上記状態gを維持しながら、上記第2から第Nの開口のうち、何れか2つが上記弁体溝の一方を介して開放し、上記第2から第Nの開口のうち、これら2つの開口を除く別の2つの開口が上記弁体溝の他方を介して開放する状態iと、
上記状態hを維持しながら、上記第1、上記第3から第Nの開口のうち何れか2つが上記弁体溝の一方を介して開放し、上記第1、上記第3から第Nの開口のうち、これら2つの開口を除く別の2つの開口が上記弁体溝の他方を介して開放する状態jと、
を実行可能であることを特徴とする流体切換弁。
付記2によれば、切換状態数が(2×N)通りで、2つの弁体溝それぞれが同時に2つ(計4つ)の開口を開放できる流体切換弁を提供できる。
1 冷蔵庫
7 冷却器
17 結露抑制配管
51 圧縮機
52 凝縮器
54 減圧部
60 流体切換弁
66 弁ケース(ケース)
67 弁座プレート(弁座)
67a 第一の弁座プレート(弁座)
67b 第二の弁座プレート(弁座)
68 流入管
69 連通管(第1連通管、第2連通管、第3連通管、第4連通管)
69b 連通管(第1連通管)
69c 連通管(第2連通管)
69d 連通管(第3連通管)
69e 連通管(第4連通管)
71 弁体軸
80 弁体
81 弁体摺接面
82 流体流通部
82a 弁体溝(第一の弁体溝)
82b 弁体溝(第二の弁体溝)
82c 弁体凹部
86 板バネ(付勢手段)
89 合流部
90 研磨仕上面
94 仕切部
A 流入口(流体供給部)
B_1 開口(第一の開口)
B_2 開口(第二の開口)
B_3 開口(第三の開口)
B_4 開口(第四の開口)

Claims (2)

  1. 第一の減圧部及び第二の減圧部を択一的に使用可能な流体回路であって、
    冷却器の温度を検知する温度検知部を利用して前記第二の減圧部の詰まりを検知し、該詰まりを検知した場合、前記第一の減圧部を使用するモードに切換えることを特徴とする流体回路。
  2. 請求項1に記載の流体回路と、
    流体供給部に吐出側が接続した圧縮機と、
    開口周縁部に設けた結露抑制配管と、を備える冷蔵庫であって、
    前記第二の減圧部は、前記第一の減圧部より細径であり、
    前記第二の減圧部の詰まりを検知した場合、
    前記結露抑制配管の一方側から前記冷媒を供給した後、前記第一の減圧部に前記冷媒を供給する第1モードと、
    前記第一の減圧部に前記冷媒を供給する第2モードと、
    前記結露抑制配管の他方側から前記冷媒を供給した後、前記第一の減圧部に前記冷媒を供給する第3モードと、
    圧縮機を停止する第4モードと、を実行することを特徴とする冷蔵庫。
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