JP3345450B2 - 冷媒流れ切換装置及び冷蔵庫 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【関連出願の表示】本出願は、本出願人に譲渡された米
国特許出願番号第０７／６１２２９０号「冷凍システム
及びそれに用いる冷媒流れ制御装置」（１９９０年１１
月９日出願）に関連している。

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に冷凍システムに
関し、特に、複数の蒸発器と１つの圧縮機ユニットとを
含んでおり、複数の蒸発器から圧縮機ユニットに冷媒を
搬送する圧力制御された自動切換弁を有している冷凍シ
ステムに関する。

【０００３】

【従来の技術】代表的な冷凍システムでは、冷媒が閉回
路内を連続的に循環する。ここで、用語「回路」は物理
的な装置を、用語「サイクル」は回路の動作、例えば冷
凍回路における冷媒サイクルを意味する。又、用語「冷
媒」は液体、蒸気及び／又は気体状態における冷媒を意
味する。閉回路の構成要素に応じて、冷媒は温度／圧力
変化を受ける。冷媒の温度／圧力変化の結果、エネルギ
の伝達が起こる。冷凍システムの代表的な構成要素とし
ては、例えば、圧縮機、凝縮器、蒸発器、制御弁、及び
接続管が挙げられる。いくつかの周知の冷凍システムに
関する詳細は、マクグロウ・ヒル・ブック・カンパニ
イ、第８版１９７９年、ボウマイスタ等著「機械工学標
準ハンドブック」（Baumeister et al., Standard Hand
book for Mechanical Engineers, McGraw Hill Book Co
mpany, Eighth Edition, 1979 ）、１９−６頁以降に記
載されている。

【０００４】エネルギ効率は、冷凍システムを実現する
上での重要な因子の１つである。特に、理想的な冷凍シ
ステムは理想的な冷凍効果で動作する。しかしながら、
現実には、実際の冷凍システムが動作する際の冷凍効果
は、理想的な冷凍効果より低い。エネルギ効率の向上を
達成するには、代表的には、より高価でより効率のよい
冷凍システムの構成要素を用いたり、冷凍すべき区域に
隣接して余分な絶縁部を追加したり、又は他の高価な付
加物を設けたりする。従って、冷凍システムのエネルギ
効率を上げると、そのシステムのコストも上昇すること
になるのが常である。このため、冷凍システムの効率を
上げ、その結果としてのシステムのコスト上昇を最小限
に抑えることが望ましい。

【０００５】冷凍システムを利用する装置によっては、
２つ以上の区域を冷凍する必要があり、少なくとも１つ
の区域を他の区域より強く冷凍する必要がある。冷凍室
と生鮮食品室とを含んでいる家庭用冷蔵庫が、このよう
な装置の代表的な例である。冷凍室を−１０°Ｆ〜＋１
５°Ｆに維持し、生鮮食品室を＋３３°Ｆ〜＋４７°Ｆ
に維持することが好ましい。

【０００６】このような温度要求に応えるために、代表
的な冷凍システムは、家庭用冷蔵庫内に配置された蒸発
器と結合している圧縮機を含んでいる。ここで、用語
「結合」及び「連結」は、互換性のある用語として用い
ている。２つの構成要素を結合又は連結するというと
き、これはこれらの２つの構成要素を直接又は間接に何
らかの態様で冷媒流れ関係にリンクすることを意味す
る。結合又は連結された構成要素の間に１つ又は複数の
他の構成要素を介在させることができる。例えば、圧力
センサ又は膨張装置のような他の構成要素が、圧縮機と
蒸発器とのリンクに連結又は結合されても、圧縮機と蒸
発器とは依然として結合又は連結されている。

【０００７】代表的な家庭用冷蔵庫の冷凍システムにつ
いて更に説明すると、蒸発器を−１０°Ｆ程度（実際に
は約−３０°Ｆ〜０°Ｆの範囲を用いるのが代表的）に
維持し、蒸発器のコイルに空気を吹き付ける。蒸発器で
冷却された空気の流れを、例えば障壁（バリヤ）によっ
て制御する。蒸発器で冷却された空気の第１の部分を冷
凍室に送り、蒸発器で冷却された空気の第２の部分を生
鮮食品室に送る。生鮮食品室を冷却するためには、−１
０°Ｆ程度で動作している蒸発器からの蒸発器で冷却さ
れた空気を利用するのではなく、例えば＋２５°Ｆ程度
（又は約＋１５°Ｆ〜＋３２°Ｆの範囲）で動作してい
る蒸発器を用いることができる。従って、家庭用冷蔵庫
に用いる代表的な冷凍システムは、冷凍室には適当であ
るが、生鮮食品室に必要な温度より低い温度で蒸発器を
動作させることにより、冷凍効果を達成している。

【０００８】周知のように、冷蔵庫において蒸発器を−
１０°Ｆ程度に維持するのに必要なエネルギは、蒸発器
を＋２５°Ｆ程度に維持するのに必要なエネルギより大
きい。従って、代表的な家庭用冷蔵庫は、生鮮食品室を
冷却するのに、必要量以上のエネルギを用い、低いエネ
ルギ効率で動作する。上述した家庭用冷蔵庫の例は、例
示の目的で説明したにすぎない。家庭用冷蔵庫以外の多
くの装置に、蒸発器が実際に動作する必要がある温度よ
り低い温度で動作する蒸発器を含んでいる冷凍システム
が用いられている。

【０００９】動作時のエネルギ消費を節減した冷凍シス
テムが、本出願人に譲渡された米国特許番号第４９１０
９７２号及び同第４９１８９４２号に記載されている。
これらの特許されたシステムは、少なくとも２つの蒸発
器と、複数の圧縮機又は複数の段を有している１つの圧
縮機とを用いている。例えば、家庭用冷蔵庫用の複式
（二重）蒸発器回路において、第１の蒸発器は＋２５°
Ｆで動作し、第２の蒸発器は−１０°Ｆで動作する。第
１の蒸発器で冷却された空気を生鮮食品室で用い、第２
の蒸発器で冷却された空気を冷凍室で用いる。家庭用冷
蔵庫に二重蒸発器冷凍システムを用いると、エネルギ効
率が増加する。生鮮食品室用の蒸発器を−１０°Ｆで動
作させるのではなく、第１の蒸発器を生鮮食品室に必要
な温度（例えば＋２５°Ｆ）で動作させることにより、
エネルギを保存する。上述の特許されたシステムの他の
特徴によっても、エネルギ効率の向上が促進される。

【００１０】米国特許番号第４９１０９７２号及び同第
４９１８９４２号に記載された冷凍システムでは、複数
の蒸発器を駆動するために、複数の圧縮機又は複数の段
を有している１つの圧縮機を用いている。複数の圧縮機
又は複数の段を有している１つの圧縮機を用いると、冷
凍システムのコストは、少なくとも初期においては、１
つの蒸発器と１つの単段圧縮機とを用いている冷凍シス
テムのコストより高くなる。従って、複数の蒸発器を用
いることによりエネルギ効率の改良を達成すると共に、
複数の圧縮機又は複数の段を有している１つの圧縮機を
用いることに伴うコストの上昇をなくさないまでも、最
小限に抑えることが望ましい。

【００１１】

【発明の概要】本発明は、冷凍システムにおいて冷媒を
高圧蒸発器手段又は低圧蒸発器手段のいずれかから圧縮
機手段に交互に運ぶ冷媒流れ切換装置を提供する。切換
装置は、第１の流れコントローラと、第２の流れコント
ローラとを備えている。第１の流れコントローラは、高
圧蒸発器手段と圧縮機手段との間に冷媒流れ関係に配置
されており、膨張可能なエンクロージャ手段と付勢手段
とを含んでいる。膨張可能なエンクロージャ手段は高圧
蒸発器手段からの圧力に応答して、第１のバイアス手段
によって発揮される力に抗して第１の位置から第２の位
置に移動する。付勢手段は、膨張可能なエンクロージャ
手段が第１の位置にあるときに高圧蒸発器手段から圧縮
機手段への冷媒の流れを阻止すると共に、膨張可能なエ
ンクロージャ手段が第２の位置にあるときに高圧蒸発器
手段から圧縮機手段への冷媒の流れを許す。第２の流れ
コントローラは、低圧蒸発器手段と圧縮機手段との間に
冷媒流れ関係に配置されており、第１の流れコントロー
ラが高圧蒸発器手段から圧縮機手段への冷媒の流れを阻
止するときにのみ、低圧蒸発器手段から圧縮機手段への
冷媒の流れを許す。

【００１２】本発明は、圧縮機手段と、圧縮機手段から
排出された冷媒を受け取るように連結されている凝縮器
手段と、生鮮食品室と、凝縮器手段から排出された冷媒
の少なくとも一部を受け取るように連結されており、生
鮮食品室を冷却する第１の蒸発器手段と、冷凍室と、凝
縮器手段から排出された冷媒の少なくとも一部を受け取
るように連結されており、冷凍室を冷却する第２の蒸発
器手段と、冷媒を高圧（第１の）蒸発器手段又は低圧
（第２の）蒸発器手段のいずれかから圧縮機手段に交互
に運ぶ上述の冷媒流れ切換装置とを備えた冷蔵庫も提供
する。

【００１３】本発明は、それぞれ所望の冷凍温度で動作
する複数の蒸発器を用いることにより、エネルギ効率の
上昇を達成する。更に、一実施例では、複数の圧縮機又
は複数段を有している１つの圧縮機ではなくて、１つの
単段圧縮機を用いることにより、エネルギ効率の上昇に
伴うコストの上昇を最小限に抑える。

【００１４】

【実施例】本発明は、以下に説明するように、冷凍シス
テム、特に家庭用冷凍冷蔵庫に利用するのがもっとも適
当であると考えられる。しかしながら、本発明は、多数
の空調ユニットの制御のような他の冷凍の用途にも利用
できる。従って、ここで用いる用語「冷凍システム」
は、冷蔵庫／冷凍機のみでなく、多数の他の冷凍用途の
形式をも指す。

【００１５】さて図面を参照すると、図１は本発明によ
る冷媒流れ切換（スイッチング）装置（１つ又は複数）
１０２と、圧縮機ユニット１０４とを含んでいるシステ
ム１００のブロック図である。図示のように、複数の入
力１〜入力Ｎが切換装置１０２に供給される。切換装置
１０２へのこれらの入力は、代表的には冷媒である。例
えば、冷媒配管が切換装置１０２に結合されているか、
又は切換装置１０２と一体に形成されており、入力冷媒
を供給する。冷媒流れ切換装置１０２の実施例に関する
詳細は後で、特に図３〜図６、図７及び図８を参照して
説明する。

【００１６】切換装置１０２からの出力は圧縮機ユニッ
ト１０４に入力として供給される。圧縮機ユニット１０
４は冷媒を圧縮する手段、例えば単段圧縮機、複数段を
有している圧縮機又は複数の圧縮機を備えており、出力
として圧縮された冷媒を送り出す。１つの単段圧縮機を
用いた本発明の実施例が最も有効と考えられる。図２は
本発明の好適な形態による冷凍システム２００を示す。
冷凍システム２００は圧縮機ユニット２０２と、圧縮機
ユニット２０２に結合されている凝縮器２０４とを含ん
でいる。毛細管（キャピラリチューブ）２０６が凝縮器
２０４の出口に結合されており、第１の蒸発器（高圧蒸
発器ともいう）２０８が毛細管２０６の出口に結合され
ている。第１の蒸発器（高圧蒸発器）２０８の出口は相
分離器２１０の入口に結合されている。相分離器２１０
は、相分離器２１０の入口付近に配置されているスクリ
ーン２１２と、ガス又は蒸気収容部２１４と、液体収容
部２１６とを含んでいる。本明細書では、場合により蒸
気収容部２１４といったり、単に蒸気部２１４といった
りするが、相分離器２１０のこの部分には内部にガス及
び／又は蒸気が存在していると理解されたい。蒸気部２
１４は冷媒流れ切換装置２１８に結合されており、冷媒
流れ切換装置２１８に高圧冷媒を第１の入力として供給
する。具体的には、配管２２０の吸込み口が、蒸気部２
１４から液体収容部２１６へ通過する液体冷媒が配管２
２０の吸込み口に入らないように、蒸気部２１４に配置
されている。液体収容部２１６の出口は膨張装置２２
２、例えば膨張弁又は毛細管に結合されている。膨張装
置２２２をスロットルということもある。第２の蒸発器
（低圧蒸発器ともいう）２２４が膨張装置２２２の出口
に結合されており、第２の蒸発器２２４の出口は冷媒流
れ切換装置２１８に結合されており、冷媒流れ切換装置
２１８に低圧冷媒を第２の入力として供給する。

【００１７】好ましくは使用者が調節できるサーモスタ
ット２２７は、「電力入力」で示す外部電源からの電流
を受け取る。サーモスタット２２７は圧縮機ユニット２
０２に接続されている。冷却が必要なとき、サーモスタ
ット２２７は出力信号を出し、圧縮機ユニット２０２を
付勢する。例えば、家庭用冷蔵庫では、サーモスタット
２２７を冷凍室に配置することが好ましい。

【００１８】毛細管２０６は、相分離器蒸気部２１４を
冷媒流れ切換装置２１８に連結している配管２２０と熱
接触している。毛細管２０６は、第２の蒸発器２２４を
冷媒流れ切換装置２１８に結合している配管２３０とも
熱接触している。熱接触は例えば、毛細管２０６の外面
と配管２２０及び２３０の外面の一部とを一緒に並べて
ハンダ付けすることにより達成される。熱伝達関係の線
図的表示として、図２では、毛細管２０６を配管２２０
及び２３０の周りに巻いたものとして図示してある。熱
伝達は向流（カウンタフロー）関係で行われる。即ち、
毛細管２０６に流れる冷媒は、配管２２０及び２３０に
流れる冷媒の流れとは反対の方向に進む。当業界で周知
のように、両者の流れが同じ方向に進む熱交換配置では
なく、向流熱交換配置を用いると、熱交換効率が上昇す
る。

【００１９】動作時には、例えば、第１の蒸発器２０８
には約＋２５°Ｆの温度の冷媒が入っている。第２の蒸
発器２２４には約−１０°Ｆの温度の冷媒が入ってい
る。膨張装置２２２は、第２の蒸発器２２４の出口にほ
んのわずか過熱された蒸気流れを与えるように調節され
る。膨張装置２２２として、適当な内腔寸法及び長さを
有する毛細管（図示せず）又は膨張弁を用いることがで
きる。

【００２０】切換装置２１８は、蒸発器２０８及び２２
４のそれぞれから圧縮機ユニット２０２への冷媒の流れ
を制御する。冷凍が必要になると、サーモスタット２２
７が圧縮機ユニット２０２を付勢する。冷媒流れ切換装
置２１８が配管２３０と配管２３２とを連通させる構成
になっていれば、第２の蒸発器２２４からの蒸気が冷媒
流れ切換装置２１８を通って圧縮機ユニット２０２に入
る。又、冷媒流れ切換装置２１８が配管２２０と配管２
３２とを連通させる構成になっていれば、相分離器２１
０からの蒸気が冷媒流れ切換装置２１８を通って圧縮機
ユニット２０２に入る。表記の便宜上、冷媒流れ切換装
置２１８が配管２３０と配管２３２と（又は同様の配置
の配管同士）を流れ連通させる構成になっているとき、
この状態を今後、「状態１」という。又、切換装置２１
８が配管２２０と配管２３２と（又は同様の配置の配管
同士）を流れ連通させる構成になっているとき、この状
態を今後、「状態２」という。

【００２１】例示の動作において、冷媒Ｒ−１２（ジク
ロロジフルオロメタン）を用いる場合、配管２３０内に
は約２０ｐｓｉａ（pound per square inch absolute）
の冷媒が、配管２２０内には約４０ｐｓｉａの冷媒が入
っている。圧縮機ユニット２０２への入口圧力は、切換
装置２１８が「状態１」のときに約２０ｐｓｉａであ
り、切換装置２１８が「状態２」のときに約４０ｐｓｉ
ａである。

【００２２】「状態１」から「状態２」へ移行する際に
は、配管２３０と配管２３２との間の流れ連通を「オ
フ」に切り換えて、第２の蒸発器２２４からの冷媒の流
れを止め、配管２２０と配管２３２との間の流れ連通を
「オン」に切り換えて、冷媒が第１の蒸発器２０８から
流れるのを許す。「状態２」から「状態１」へ移行する
際には、配管２２０と配管２３２との間の流れ連通を
「オフ」に切り換えるので、相分離器２１０からの液体
冷媒が第２の蒸発器２２４に流れ始める一方、わずかな
冷媒が以前より遅い速度ではあるが第１の蒸発器２０８
に流れ続ける。

【００２３】更に詳しくは、サーモスタット２２７が圧
縮機ユニット２０２を付勢するとき、例えば冷凍室の温
度が所定の設定温度より上昇したときに、圧縮機ユニッ
ト２０２から吐出された高温高圧ガスを凝縮器２０４で
凝縮する。毛細管２０６は、凝縮器２０４から出てくる
液体をある程度サブクーリングする寸法とすることが好
ましい。サブクーリングは、所定の流体をその飽和温度
以下に冷却することとして定義される。流体をその飽和
温度以下にサブクーリングすることにより、冷凍システ
ムによって一層多量の熱量ＢＴＵ（British Thermal Un
it）を除去することができる。毛細管２０６は通常、長
さの固定された小径の管である。毛細管２０６の管径に
より、毛細管の長さの前後で大きな圧力降下が生じ、冷
媒の圧力をその飽和圧力に下げる。毛細管２０６内で冷
媒の一部が蒸発し、そして冷媒の少なくとも一部が第１
の蒸発器２０８内で蒸発し、蒸気に変わる。毛細管２０
６は冷媒の流れを計量規制し、凝縮器２０４と第１の蒸
発器２０８との間に圧力差を維持する。

【００２４】凝縮器２０４からの暖かい凝縮液体が入る
毛細管２０６の外面と、相分離器２１０からの配管２２
０の外面とが直接接触しているため、低温の配管２２０
は暖められ、毛細管２０６は冷やされる。毛細管２０６
からの加熱がないと、この好適な実施例において、「状
態１」及び「状態２」それぞれにおける配管２２０及び
２３０の温度は、それぞれ約−１０°Ｆ及び＋２５°Ｆ
である。更に、毛細管２０６からの加熱がないと、常温
の空気からの湿気は配管２２０及び２３０の上に凝縮す
る。このように凝縮した湿気は滴下し、水漏れ問題を引
き起こす。毛細管２０６による配管加熱により、配管２
２０及び２３０を十分に暖めて湿気凝縮を回避すると共
に、第１の蒸発器２０８に流れる毛細管２０６内の冷媒
を冷却する。配管２２０及び２３０内の冷媒の加温はシ
ステム効率を悪くするが、毛細管２０６内の冷媒の冷却
により得られる有利な効果の方が、このようなシステム
効率の損失よりはるかに大きい。

【００２５】第１の蒸発器２０８での液体冷媒の膨張に
より、液体冷媒の一部が蒸発する。第１の蒸発器２０８
から出てくる液相及び気相の冷媒は次に、相分離器２１
０に入る。液体冷媒は相分離器２１０の液体収容部２１
６に溜り、蒸気冷媒は蒸気部２１４に溜る。配管２２０
を通して蒸気が蒸気部２１４から切換装置２１８に送ら
れる。相分離器２１０からの蒸気は通常、約＋２５°Ｆ
である。

【００２６】サーモスタット２２７が圧縮機ユニット２
０２を付勢しているとき、そして切換装置２１８が「状
態１」にあるとき、相分離器２１０の液体収容部２１６
からの液体は、スロットル２２２を通って第２の蒸発器
２２４に流れ、蒸発する。従って、スロットル２２２か
ら第２の蒸発器２２４に入る冷媒の温度及び圧力は著し
く下がり、残っている液体の冷媒はすべて第２の蒸発器
２２４で蒸発し、そして更に、第２の蒸発器２２４を約
−１０°Ｆに冷却する。前述したように、切換装置２１
８が「状態１」にあるとき、冷媒は、ゆっくりした速度
ではあるが、第１の蒸発器２０８を流れる。代表的に
は、相分離器２１０の液体冷媒を所望のレベルに維持す
るのに十分な装填量の冷媒をシステム２００に供給す
る。

【００２７】切換装置２１８が「状態１」にあるときの
圧縮機ユニット２０２の入口での圧力は、冷媒が−１０
°Ｆで２相平衡にあるときの圧力により決められる。切
換装置２１８が「状態２」にあるときの圧縮機ユニット
２０２の入口での圧力は、＋２５°Ｆでの冷媒の飽和圧
力により決められる。凝縮器２０４の温度は、それが凝
縮器として機能するためには、凝縮器２０４の周囲温度
より高くなければならない。凝縮器２０４内の冷媒は、
例えば＋１０５°Ｆである。もちろん、凝縮器２０４内
の冷媒の圧力は、選択した冷媒に依存する。

【００２８】圧縮機ユニット２０２は、圧縮機、即ち圧
縮した冷媒出力を与える機構であればどのような形式で
もよい。例えば圧縮機ユニット２０２は、単段圧縮機、
複数の圧縮機、複数段を有している圧縮機、又はこのよ
うな圧縮機の組み合わせである。圧縮機ユニット２０２
は、例えば回転型圧縮機又は往復動型圧縮機である。２
つの異なる圧力のガスを交互に圧縮しているので、入口
室の容量の小さい圧縮機が好ましい。例えば、１立方イ
ンチの入口室容量を有しており、これを圧縮機１回転当
たり０．２８立方インチに圧縮する回転圧縮機が適切で
ある。もしも大きな入口室を有する圧縮機を用いると、
高圧冷媒が圧縮機へ流れるのを停止する時間と、圧縮機
入口圧力を、より低圧の冷媒の圧縮を開始するのに十分
な圧力に下げる時間との間に大きな遅れが生じる。大き
な入口室を用いると、システム効率も低下する。

【００２９】図３、図４、図５及び図６に、冷媒流れ切
換装置２１８の好適な実施例を詳細に示す。具体的に
は、切換装置２１８は、配管２２０、２３０及び２３２
と一体に形成されているものとして示してある。しかし
ながら、切換装置２１８に入口配管及び出口配管を設
け、これらの配管を溶接、ハンダ付け、又は機械的継手
等の接合方法により、配管２２０、２３０及び２３２に
それぞれ結合してもよい。

【００３０】第１の流れコントローラ２２６は、少なく
とも部分的に配管２２０内に配置されているものとして
示してある。図３において、第１の流れコントローラ２
２６は閉止位置にあり、冷媒が配管２２０から配管２３
２に流れることができない、即ち「状態１」にあるとし
て示してある。図４において、第１の流れコントローラ
２２６は開放位置にあり、冷媒が配管２２０から配管２
３２に流れることができる、即ち「状態２」にあるとし
て示してある。第１の流れコントローラ２２６は室２３
１を備えており、室２３１に配管２２０及び２３２が取
り付けられている。

【００３１】第１の流れコントローラ２２６は更に、付
勢手段２３３を含んでいる。付勢手段２３３は、膨張可
能なエンクロージャ手段２２９、好ましくは室２３１内
に配置されているベローズ２５２を有している。ベロー
ズ２５２は配管２２０からの冷媒の少なくとも一部を通
路２３９を通して受け取るよう、密封関係に取り付けら
れている。当業者には明らかなように、他の適当な膨張
可能なエンクロージャ手段、例えば室２３１の底部に密
封関係で取り付けられた可撓性膜を用いてもよい。

【００３２】付勢手段２３３は、ベローズ２５２が図３
に示す第１の位置（「状態１」）にあるとき、例えば図
２に示す第１の蒸発器２０８のような高圧蒸発器手段か
ら、例えば図２に示す圧縮機ユニット２０２のような圧
縮機手段に冷媒が流れるのを阻止すると共に、ベローズ
２５２が図４に示す第２の位置（「状態２」）にあると
き、図２に示す第１の蒸発器２０８から圧縮機ユニット
２０２に冷媒が流れるのを許す。

【００３３】図３に示すように、第１の流れコントロー
ラ２２６が「状態１」にあるとき、ベローズ２５２は第
１のバイアス手段、例えばセンタリング筒２７２内に配
置されている圧縮ばね２６６が発揮する力により圧縮さ
れる。圧縮ばね２６６の一定の下向き力は、圧力調節ノ
ブ２６８によって調節することができる。圧力調節ノブ
２６８は、圧縮ばね２６６の上方に配置されている圧力
板２７０に連結されていると共に、室２３１にねじ込ま
れている。圧縮ばね２６６は、圧縮機ユニット２０２が
動作していないときに、冷媒が圧縮機ユニット２０２か
ら第１の蒸発器２０８に逆流することも防止する。室２
３１の開口２７４は、大気圧にある空気、又は好ましく
は配管２３０からの低圧冷媒のいずれかに連通してお
り、ベローズ２５２が第１の位置と第２の位置との間で
往復移動するとき、空気又は低圧冷媒が「呼吸」するよ
うに室２３１に対して出入りすることができる。当業者
には明らかなように、圧縮ばね２６６の代わりに、圧力
調節用流体を開口２７４を介して室２３１に導入しても
よい。この場合、室２３１内の流体の体積を増減するこ
とにより、流体圧力を調節できる。

【００３４】付勢手段２３３は更に、ゲート部材２３４
を備えている。ゲート部材２３４は好ましくは、一対の
ほぼ平坦な平行ブレード２４０Ａ及び２４０Ｂを備えて
おり、平行ブレード２４０Ａ及び２４０Ｂは各々、オリ
フィス２３６Ａ及び２３６Ｂをその中に有している。図
５及び図６にゲート部材２３４の細部を示す。ブレード
２４０Ａ及び２４０Ｂのオリフィス２３６Ａ及び２３６
Ｂは、冷媒の流れに対して滑らかな通路を与えるように
心合わせされていることが好ましい。ゲート部材２３４
は、配管２３２及び２２０にそれぞれ設けられている２
つのほぼ平行な面２３８Ａ及び２３８Ｂの間に配置され
ている。面２３８Ａ及び２３８Ｂの各々には、ポート２
３７Ａ及び２３７Ｂがそれぞれ設けられている。ポート
２３７Ａ及び２３７Ｂは、寸法及び形状がオリフィス２
３６Ａ及び２３６Ｂとほぼ同じであることが好ましく、
そうすれば、ゲート部材２３４が開放位置にあるとき
に、ブレード２４０Ａ及び２４０Ｂのオリフィス２３６
Ａ及び２３６Ｂが面２３８Ａ及び２３８Ｂのポート２３
７Ａ及び２３７Ｂと一致し、これにより、冷媒が流れる
のを許し、又、ゲート部材２３４が閉止位置にあるとき
に、オリフィス２３６Ａ及び２３６Ｂがポート２３７Ａ
及び２３７Ｂと一致せず、これにより、冷媒の流れを阻
止する。

【００３５】冷媒の漏れを阻止するために、各ブレード
２４０Ａ及び２４０Ｂを対応する面２３８Ａ及び２３８
Ｂに対して、第３のバイアス手段、例えば板ばね２４２
が発揮する力により押し付けることが好ましい。図６に
ブレード２４０の細部を示す。付勢手段２３３は更に、
往復部材２５４を備えている。往復部材２５４の第１の
端２５６は、ピン２５８によってゲート部材２３４に連
結されていることが好ましい。往復部材２５４の第２の
端２６０は、複数の第２のバイアス手段、例えばＵ形ト
グルばね２６２の第１のプロングに移動自在に係合され
ている。第２の端２６０はスロット付きの円板形状であ
ることが好ましく、これらのスロットにＵ形トグルばね
２６２の第１のプロングが引掛けられている。Ｕ形トグ
ルばね２６２の第２のプロングは、ベローズ２５２に固
着されているアンカ手段２６４に移動自在に係合されて
いる。アンカ手段２６４は円筒形であることが好まし
く、更に好ましくはリップを有しており、そのリップに
は好ましくは、直線関係にある２つのＵ形トグルばね２
６２の第２のプロングを係留するスロットが設けられて
いる。Ｕ形ばね２６２を所定の位置に係留したら、これ
らのばねは応力下におかれ、第１及び第２のプロングに
沿って外向きの力を発揮する。

【００３６】付勢手段２３３には、往復部材２５４の移
動を限定する手段、例えば移動限定ブラケット２５５及
び移動限定板２５７が設けられている。移動限定ブラケ
ット２５５及び移動限定板２５７は、ゲート部材２３４
の開放位置及び閉止位置にそれぞれ対応するストッパを
与える。図３及び図４に示すように構成するのではなく
て、第１の流れコントローラ２２６の室２３１を、例え
ばポリマー又は鋼等の材料の単一ブロックから構成する
ことも考えられる。室２３１を形成するのに、プラスチ
ック成形等、他の多くの技術も用いることができる。

【００３７】もちろん、第１の流れコントローラ２２６
として用いられる流れコントローラの位置及び形式は、
図３及び図４に示す位置及び形式は異なるものとしても
よい。例えば、第１の流れコントローラ２２６は配管２
２０の長さに沿ったどこに置いてもよい。しかしなが
ら、一方の冷媒流れから他方の冷媒流れに切り換える際
の遅れを最小限にするために、図３及び図４に示すよう
に、流れコントローラ２２６を配管２３２にできるだけ
近付けて配置して、流れコントローラ２２６と圧縮機ユ
ニット２０２との間の体積を最小にすることが望まし
い。

【００３８】切換装置２１８は第２の流れコントローラ
２２８を含んでおり、これは配管２３０に配置されてい
る逆止弁として示してある。図３は逆止弁２２８が開放
位置にあるものとして示してある。即ち、冷媒は配管２
３０と配管２３２との間を流れることができる。具体的
には、逆止弁２２８はボール２４４と、開口２４８を有
しているボール座２４６とを含んでいる。保持かご２５
０は、配管２３０内の圧力が配管２３２内の圧力より大
きいときに、ボール２４４が抜け出るのを防止する。配
管２３２内の冷媒の圧力によりボール２４４が座２４６
に押し入れられると、逆止弁２２８は閉じ、冷媒は配管
２３０と配管２３２との間に流れることができない。も
ちろん、第２の流れコントローラ２２８用の流れコント
ローラの位置及び形式は、図３に示す位置及び形式と異
なっていてもよい。例えば、第２の流れコントローラ２
２８を配管２２０の長さに沿ってどこに置いてもよい。
しかしながら、一方の冷媒流れから他方への切換時の遅
れを最小にするために、図３に示すように、流れコント
ローラ２２８を配管２３２にできるだけ近付けて配置し
て、流れコントローラ２２８と圧縮機ユニット２０２と
の間の体積を最小にすることが望ましい。

【００３９】動作時には、例えば、配管２３０には低
圧、例えば約２０ｐｓｉａの冷媒が流れ、配管２２０に
は高圧、例えば約４０ｐｓｉａの冷媒が流れる。面２３
８Ａの配管２３２側は、配管２３２内にある冷媒の圧力
に等しい圧力Ｐ１にある。圧力Ｐ１は、圧縮機ユニット
入口圧力ということもある。圧力Ｐ１は、この実施例で
は、どちらの流れコントローラが開いているかにより、
約４０ｐｓｉａから２０ｐｓｉａまでの値を交互にと
る。

【００４０】面２３８Ｂの配管２２０側は、配管２２０
から送られる高圧冷媒の圧力に等しい圧力Ｐ２にある。
圧力Ｐ２は、この実施例では、約４０ｐｓｉａ以上であ
る。第１の流れコントローラ２２６が閉（「状態１」）
のとき、第２の流れコントローラ２２８が開放位置にあ
り、圧縮ユニット２０２が第２の蒸発器２２４（低圧蒸
発器）からの冷媒の流れを受け取るので、圧力Ｐ１は２
０ｐｓｉａで安定する。同時に、４０ｐｓｉａの圧力Ｐ
２がベローズ２５２内に発生、増大し、ベローズ２５２
を図３に示す第１の位置から図４に示す第２の位置まで
押し始める。ベローズ２５２は、第１の位置から第２の
位置まで移動するにつれて、圧縮ばね２６６の一定な力
に抗してばね２６６を押圧する。第１の流れコントロー
ラ２２６の特定のばね、ベローズ及び第１のコントロー
ラ室寸法の選択は、所望の動作特性に合わせている。こ
の実施例において、図３に示す初期条件（「状態１」）
は、次の通りである。第２の流れコントローラ２２８は
開、ベローズ２５２は圧縮ばね２６６が発揮する力によ
り圧縮状態にあり、ブレード２４０Ａ及び２４０Ｂのオ
リフィス２３６Ａ及び２３６Ｂは、面２３８Ａ及び２３
８Ｂのポート２３７Ａ及び２３７Ｂとそれぞれ一直線に
並んでおらず、即ち、第１の流れコントローラ２２６は
閉で、ベローズ２５２は、圧縮ばね２６６が発揮する一
定の力に抗して膨張し始める。

【００４１】ベローズ２５２が膨張するにつれて、ベロ
ーズ２５２に固着されているアンカー手段２６４も第１
の位置から第２の位置に移動し始め、こうして、予備荷
重をかけられたＵ形ばね２６２に内向きの力を発揮し、
これにより、ばね２６２の応力を更に増す。その結果、
ベローズ２５２が膨張を続けるにつれて、互いに近接し
ている予備荷重をかけられたＵ形ばね２６２のループは
互いに離れ始める。Ｕ形ばね２６２の力が更に増すにつ
れて、往復部材２５４の第２の端２６０に係留されてい
るＵ形ばねの第２のプロングに沿って作用する鉛直な力
の成分も、面２３８Ａとブレード２４０Ａとの間、及び
面２３８Ｂとブレード２４０Ｂとの間にそれぞれ存在す
る摩擦力に打ち勝つまで、増加する。Ｕ形ばね２６２
は、ブレード２４０Ａ及び２４０Ｂを下向きにパチンと
押し込む（スナップ移動させる）ことにより、ばね２６
２内で増大した応力の一部をすぐに解放し、これによ
り、オリフィス２３６Ａ及び２３６Ｂを面２３８Ａ及び
２３８Ｂのポート２３７Ａ及び２３７Ｂとそれぞれ流体
連通関係に置く。その結果、第１のコントローラ２２６
が開き、高圧冷媒が配管２２０から配管２３２に流れ、
圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とがほぼ等しくなる。上述した配置
（「状態２」）が図４に示されている。

【００４２】このとき、配管２３２内の高圧（Ｐ２）の
ため、第２の流れコントローラ２２８が閉じる。具体的
には、高圧冷媒が逆止弁２２８に対して発揮する力は、
配管２３０からの低圧冷媒が発揮する力より大きい。従
って、ボール２４４はボール座２４６に押し入れられ、
Ｐ１がそれより高い圧力となるまで、そこに保持され
る。

【００４３】図４（「状態２」）において、オリフィス
２３６Ａ及び２３６Ｂ、並びにポート２３７Ａ及び２３
７Ｂが一直線に並んでいるので、ベローズ２５２内で増
大した圧力は第１の蒸発器２０８と等しい割合で降下す
る。その結果、圧縮ばね２６６が発揮する力は、配管２
２０からの高圧冷媒によって与えられる（減少する）圧
力を越え、そして、ベローズ２５２は圧縮ばね２６６の
力により圧縮され、一方これが原因で、予備荷重をかけ
られたＵ形ばねは互いに内向きに押され、これにより、
往復部材２５４に上向きの力を発揮し、往復部材２５４
を第２の位置（「状態２」）から第１の位置（「状態
１」）にスナップ移動させる。高圧冷媒が第１のコント
ローラ２２６に流れるのが止まると、第２のコントロー
ラ２２８が開き、配管２３０からの低圧冷媒が圧縮機ユ
ニット２０２に流れるのを許す。この時点で、切換装置
２１８はもう一度初期条件（「状態１」）に戻り、上述
のプロセスが繰り返される。この交番プロセスの各サイ
クルの時間は、初期には約５秒〜約６秒であり、そし
て、蒸発器２０８及び２２４の温度が低下するにつれ
て、各サイクルの時間は約２０秒〜約６０秒に伸びる。

【００４４】冷媒流れ切換装置２１８は、部分的に、高
圧冷媒と低圧冷媒との間の圧力差、又は高圧冷媒と大気
圧との間の圧力差を利用して、冷媒流れを制御する。切
換装置２１８は、流れコントローラを開閉するために電
力のような外部エネルギ源を必要としない点で自蔵式で
ある。従って、図３〜図６に示す好適な実施例は、冷媒
流れを制御するために外部エネルギ源を用いる必要をな
くしたい場合に、冷媒流れ制御ユニットとして特に有用
である。

【００４５】エネルギ効率とコストとが一番の関心事で
あるなら、図３及び図４の冷媒流れ切換装置２１８を有
している図２のシステム２００について、圧縮機ユニッ
ト２０２を単段圧縮機とすることが考えられる。それぞ
れ所望の冷凍温度で動作するように選択した複数の蒸発
器を用いることにより、エネルギ利用が改良される。更
に、複数の圧縮機又は複数段を有している圧縮機ではな
くて単段圧縮機を用いることにより、エネルギ効率の向
上に伴うコスト上昇が最小限に抑えられる。

【００４６】図２に示す冷凍システム２００は、同じ冷
却能力を有する単一蒸発器、単一圧縮機回路と比べて、
必要なエネルギ量が少ない。このような効率面での利点
が得られるのは、相対的に低温の蒸発器２２４から出て
いく蒸気の低い圧力からでなく、相対的に高温の蒸発器
２０８から出ていく蒸気を中間圧力から圧縮するためで
ある。相分離器２１０からの蒸気は冷凍室蒸発器２２４
からの蒸気より高圧にあるので、圧力比は、相分離器２
１０からの蒸気を所望の圧縮機出口圧力に圧縮する場合
の方が、冷凍室蒸発器２２４からの蒸気を圧縮する場合
より低い。従って、すべての冷媒を冷凍室出口圧力から
圧縮するとした場合より、必要な圧縮仕事は少ない。

【００４７】図７は生鮮食品室３０４と冷凍（フリー
ザ）室３０６とを形成している断熱壁３０２を含んでい
る家庭用冷蔵庫３００の概略ブロック図である。図７は
例示の目的で示したにすぎず、異なる温度での冷凍（冷
却）を必要とする実質的に分離した複数の室を有してい
る装置を具体的に示す。家庭用冷蔵庫では、生鮮食品室
３０４を約＋３３°Ｆ〜＋４７°Ｆに維持し、冷凍室３
０６を約−１０°Ｆ〜＋１５°Ｆに維持するのが代表的
である。

【００４８】本発明に従い、第１の蒸発器３０８（高圧
蒸発器）を生鮮食品室３０４内に配置し、第２の蒸発器
３１０（低圧蒸発器）を冷凍室３０６内に配置するもの
として示してある。本発明は、蒸発器の物理的配置を限
定するものではなく、図７に示す蒸発器の配置は例示の
目的に、そして理解を容易にするために提示したにすぎ
ない。蒸発器３０８及び３１０を家庭用冷蔵庫内のどこ
に配置しても、或いは冷蔵庫の外部に配置してもよく、
それぞれの蒸発器からの蒸発器冷却空気を配管、障壁等
を介して、対応する区画（室）へ案内すればよい。

【００４９】第１の蒸発器３０８及び第２の蒸発器３１
０は、圧縮機／凝縮器室３１６内に配置されている圧縮
機ユニット３１２及び凝縮器３１４によって駆動され
る。制御ノブ３１８が生鮮食品室３０４に配置されてお
り、温度センサ３２０が冷凍室３０６に配置されてい
る。制御ノブ３１８はリンク手段、例えば可撓性ケーブ
ルを介して、図３及び図４に示す冷媒流れ切換装置２１
８の第１の流れコントローラ２２６の圧縮ばね２６６が
圧力調節器２６８を介して発揮する力を調節する。区画
３０４内の温度は前述した圧力調節により制御すること
ができる。動作中に第１の蒸発器３０８に典型的に存在
する飽和条件（２相冷媒が液体及び蒸気状態で共存す
る）では、冷媒の所定の圧力が第１の蒸発器３０８内の
冷媒の固有の温度と関連しているからである。制御ノブ
３１８を検量（キャリブレイト）して、生鮮食品室３０
４に望ましい温度の等級を読み込むのがよい。温度セン
サ３２０は信号を圧縮機３１２に送り、ノブの設定に従
って圧縮機３１２を稼働又は停止する。代表的には、第
１の蒸発器３０８を約＋１５°Ｆ〜約＋３２°Ｆで動作
させ、第２の蒸発器３１０を約−３０°Ｆ〜約０°Ｆで
動作させて、生鮮食品室３０４を約＋３３°Ｆ〜＋４７
°Ｆに、冷凍室３０６を約−１０°Ｆ〜＋１５°Ｆにそ
れぞれ維持する。

【００５０】動作時において、例えば、内容積１９立方
フィートの代表的な家庭用冷蔵庫の制御ノブ３１８は、
本発明の冷媒流れ切換装置（図７に図示せず）に結合さ
れている。例えば、制御ノブ３１８を生鮮食品室３０４
内の温度３８°Ｆに設定すると、この設定は、図３及び
図４に示す第１の蒸発器３０８及び第１の流れコントロ
ーラ２２６における冷媒の温度約２５°Ｆ及び圧力約４
５ｐｓｉａに相当する。ベローズ２２９内の冷媒圧力が
４５ｐｓｉａを越えると、ベローズ２２９はゲート部材
２３４を、「状態１」に対応する閉止位置から「状態
２」に対応する開放位置に切り換え、これにより、高圧
冷媒を配管２２０から圧縮器ユニット３１２に運ぶ。圧
縮機ユニット３１２が第１の蒸発器３０８を排気するに
つれて、蒸発器３０８内に存在する冷媒の一部が沸騰
し、これにより、第１の蒸発器３０８内に存在する冷媒
の圧力及び温度を約３６ｐｓｉａ及び約２２°Ｆにそれ
ぞれ下げる。

【００５１】この時点で、圧縮ばね２６６はベローズ２
２９内の高圧冷媒の力に打ち勝ち、ベローズ２２９を第
２の位置から第１の位置に移動させ、これにより、圧縮
機ユニット３１２への高圧冷媒の流れを遮断する。代表
的な約２１秒のサイクルの間、前述した例示の冷蔵庫条
件下で、蒸発器３０８からの高圧冷媒を、装置２１８に
よって約５秒間圧縮機ユニット３１２に輸送し、そして
蒸発器３１０からの低圧冷媒を、装置２１８によって約
１６秒間圧縮機ユニット３１２に輸送する。尚、高圧冷
媒及び低圧冷媒間の圧縮機ユニット３１２への輸送時間
の割り当ては、第１の蒸発器３０８及び第２の蒸発器３
１０の冷却能力の関数である。前述した冷蔵庫用の第１
の蒸発器３０８及び第２の蒸発器３１０間の冷却能比
は、約３：１である。冷却能力比は、第１の蒸発器３０
８の熱除去容量（ＢＴＵ／時）を第２の蒸発器３１０の
熱除去容量（ＢＴＵ／時）で割った商（比）として定義
される。従って、上述の例では、第１の蒸発器３０８で
対応する室から熱を除去する速度が、第２の蒸発器３１
０で対応する室から熱を除去する速度の約３倍である。
装置２１８のサイクリングは、冷凍室３０６内のサーモ
スタット３２０の温度設定に達するまで続き、その温度
設定に達すると、圧縮機ユニット３１２は、サーモスタ
ット３２０からの次の要求信号が届くまで停止する。

【００５２】制御ノブ３１８及びセンサ３２０は使用者
が調節可能とすることが好ましく、そうすれば、システ
ムの使用者は、それぞれの蒸発器を付勢及び／又は滅勢
すべき温度又は温度範囲を選択することができる。この
ように、冷媒流れ切換装置の動作は使用者が調節可能で
ある。図７に示すように、例示の冷凍システムは、それ
ぞれ所望の冷凍温度で動作するように選択した２つの蒸
発器を含んでいる。複数の蒸発器を用いることによりエ
ネルギ使用量を軽減する。更に、一実施例では、圧縮機
ユニット３１２として、複数の圧縮機又は複数段を有し
ている圧縮機ではなく、単段圧縮機を用いることによ
り、エネルギ効率の向上に関連したコスト上昇を最小限
に抑える。

【００５３】図８はシステム内に３つ以上の蒸発器を有
している冷凍回路を具体的に示す。配管４０４は高圧冷
媒を高圧蒸発器（図示せず）から、本発明の第１の冷媒
流れ切換装置４１０の第１の流れコントローラ４１４に
運ぶ。高圧は例えば約６０ｐｓｉａである。配管４０６
は中圧冷媒を中圧蒸発器（図示せず）から、本発明の第
２の冷媒流れ切換装置４１２の第１の流れコントローラ
４１８に運ぶ。中圧は例えば約４０ｐｓｉａである。

【００５４】配管４０８は低圧冷媒を第２の切換装置４
１２の逆止弁４２０に運ぶ。低圧は例えば約２０ｐｓｉ
ａである。出力配管４１５は、配管４１９からの低圧冷
媒又は配管４１３からの中圧冷媒のいずれかを第１の流
れ切換装置４１０の逆止弁４１６に運ぶ。出力配管４０
２は、配管４０５からの高圧冷媒又は出力配管４０３か
らの出力のいずれかを冷凍システムの圧縮ユニット（図
示せず）に運ぶ。

【００５５】動作に当たっては、冷凍システム内の温度
は初期相の間、徐々に低下するので、第１の流れ切換装
置４１０は動作中（アクティブ）、第２の流れ切換装置
４１２は休止中である。高圧蒸発器の温度及び圧力が逆
止弁４１６が開くのを許すのに十分な程度に低下するま
で、出力配管４０３の高圧が、逆止弁４１６及び４２０
が開くのを阻止するからである。従って、初期段階の
間、切換装置４１０は冷媒流れを高圧冷媒と中圧冷媒と
の間で切り換える。温度が低下するにつれて、冷媒流れ
圧力も降下する。その結果、第１の切換装置４１０は次
第にアクティブでなくなり、第２の切換装置４１２はよ
りアクティブになる。即ち、配管４０２への冷媒流れを
配管４１３からの中圧冷媒と配管４１９からの低圧冷媒
との間で切り換える。

【００５６】尚、冷凍システムによっては、本発明によ
るエネルギ効率及びコスト低減のすべてがどうしても必
要なわけではない。従って、ここで説明した発明を改良
又は変更することができ、そのような改良又は変更例は
上述した実施例と比べて効率が変わったり、コストが増
加したりすることになる。例えば、複数の圧縮機或いは
複数段を有している圧縮機、又はこれらの組み合わせを
冷媒流れ制御手段と共に用いることができる。このよう
な改変例が可能であり、本発明の範囲内であると考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷媒流れ切換装置及び圧縮機ユニットを示すブ
ロック図である。

【図２】好適な実施例の冷媒流れ切換装置を用いた冷凍
システムの線図である。

【図３】図２の冷凍システムに含まれている冷媒流れ切
換装置を第１の位置（「状態１」）にて示す詳細図であ
る。

【図４】図２の冷凍システムに含まれている冷媒流れ切
換装置を第２の位置（「状態２」）にて示す詳細図であ
る。

【図５】好適な実施例の冷媒流れ切換装置の部分的立体
図である。

【図６】図２の冷媒流れ切換装置に用いるゲート部材の
部分的立体図である。

【図７】生鮮食品室蒸発器と冷凍室蒸発器とを有してい
る冷凍システムを組み込んだ家庭用冷蔵庫を示すブロッ
ク図である。

【図８】好適な実施例の冷媒流れ切換装置を組み込ん
だ、多数の蒸発器を有している冷凍システムを示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０２、２１８ 冷媒流れ切換装置 １０４、２０２、３１２ 圧縮機ユニット ２００ 冷凍システム ２０４、３１４ 凝縮器 ２０６ 毛細管 ２０８、３０８ 第１の蒸発器 ２１０ 相分離器 ２１４ 蒸気部 ２１６ 液体部 ２２０、２３０、２３２ 配管 ２２２ 膨張装置 ２２４、３１０ 第２の蒸発器 ２２６ 第１の流れコントローラ ２２７、３２０ サーモスタット ２２８ 第２の流れコントローラ ２２９ エンクロージャ手段 ２３１ 室 ２３３ 付勢手段 ２３４ ゲート部材 ２３６Ａ、２３６Ｂ オリフィス ２３７Ａ、２３７Ｂ ポート ２３８Ａ、２３８Ｂ 側面 ２４０Ａ、２４０Ｂ ブレード ２４４ ボール ２５２ ベローズ ２５４ 往復部材 ２６２ Ｕ形トグルばね ２６４ アンカ手段 ２６６ 圧縮ばね ２６８ 調節ノブ ３００ 冷蔵庫 ３０２ 断熱壁 ３０４ 生鮮食品室 ３０６ 冷凍室 ３１８ 制御ノブ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−88558（ＪＰ，Ａ) 米国特許2222707（ＵＳ，Ａ) 米国特許4771985（ＵＳ，Ａ) 米国特許4932219（ＵＳ，Ａ) 米国特許2182318（ＵＳ，Ａ) 英国特許654278（ＧＢ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 - 5/04 F25B 41/00 - 41/04 F25D 11/02

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧蒸発器手段または低圧力蒸発器手段
   の一方から冷凍システムの圧縮器手段へ冷却物を交互に
   運ぶ冷媒流れ切換装置において、 前記高圧蒸発器手段と前記低圧力蒸発器手段との間に配
   置された相分離器と、 前記相分離器と前記圧縮器手段との間に冷媒流れ関係に
   配置され、前記相分離器からの圧力に応答して第１の位
   置から第２の位置へ圧縮ばねにより発揮される力に抗し
   て移動するベローズ手段を含んでいる第１流れコントロ
   ーラと、 前記ベローズ手段が前記第１の位置にあるときに前記相
   分離器から前記圧縮手段への冷媒の流れを阻止すると共
   に、前記ベローズ手段が前記第２の位置にあるときに前
   記相分離器から前記圧縮器手段の冷媒流れを許す付勢手
   段と、 前記低圧力蒸発器手段と前記圧縮器手段との間に冷媒流
   れ関係に配置される第２の流れコントローラと、を備
   え、 前記第２の流れコントローラは、第１の流れコントロー
   ラが前記相分離器から前記圧縮器手段への冷媒の流れを
   防ぐときにのみ、前記低圧力蒸発器手段から前記圧縮器
   手段への冷媒の流れを許すための逆止弁を有する冷媒流
   れ切換装置。
2. 【請求項２】 前記付勢手段は、 前記高圧蒸発器手段及び前記圧縮機手段を連結している
   配管に配置されているゲート部材と、 該ゲート部材に連結されている第１の端を有しており、
   前記第１の位置と前記第２の位置との間で往復する往復
   部材と、 前記ベローズ手段に固着されているアンカ手段と、 前記往復部材の第２の端と移動自在に係合している第１
   のプロングと、前記アンカ手段と移動自在に係合してい
   る第２のプロングとを有しており、冷媒の流れを阻止す
   る閉止位置と冷媒の流れを許す開放位置との間で切り換
   えるべく前記ゲート部材をスナップ移動させる複数の第
   ２のバイアス手段と、 前記往復部材の移動を前記閉止位置及び前記開放位置に
   対応するストッパに限定する手段とを含んでいる請求項
   １に記載の冷媒流れ切換装置。
3. 【請求項３】 前記ゲート部材は更に、それぞれにオリ
   フィスが設けられている一対のほぼ平坦な平行ブレード
   を含んでいる請求項２に記載の冷媒流れ切換装置。
4. 【請求項４】 前記ゲート部材は２つのほぼ平行な面の
   間に配置されており、該面の各々は前記ブレードの前記
   オリフィスと実質的に同一なポートを有しており、前記
   ゲート部材が前記開放位置にあるときに前記ブレードの
   前記オリフィスと前記面の前記ポートとが並んでいると
   共に、前記ゲート部材が前記閉止位置にあるときに前記
   ブレードの前記オリフィスと前記面の前記ポートとがず
   れている請求項５に記載の冷媒流れ切換装置。
5. 【請求項５】 前記ブレードの各々は、第３のバイアス
   手段により発揮された力により前記面の各々に対して押
   し付けられている請求項４に記載の冷媒流れ切換装置。
6. 【請求項６】 前記ベローズ手段は、前記高圧蒸発器手
   段から冷媒の少なくとも一部を受け取るように前記第１
   の流れコントローラの室の底部に密封可能に取り付けら
   れている可撓性膜手段を含んでいる請求項１ないし請求
   項５のいずれか一項に記載の冷媒流れ切換装置。
7. 【請求項７】 前記第３のバイアス手段は板ばねである
   請求項５に記載の冷媒流れ切換装置。
8. 【請求項８】 前記複数の第２のバイアス手段は、前記
   第１のプロングと前記第２のプロングとを有している複
   数のＵ形トグルばねを含んでおり、前記第１のプロング
   と前記第２のプロングとは、前記ゲート部材の前記第２
   の端に設けられているスロットと前記アンカ手段とにそ
   れぞれ係留されている請求項２ないし請求項７のいずれ
   か一項に記載の冷媒流れ切換装置。
9. 【請求項９】 前記複数のＵ形トグルばねは、直線関係
   に配置されている２つの前記Ｕ形トグルばねである請求
   項８に記載の冷媒流れ切換装置。
10. 【請求項１０】 前記圧縮ばねにより発揮される力はユ
    ーザーが調節可能である請求項１ないし請求項９のいず
    れか一項に記載の冷媒流れ切換装置。
11. 【請求項１１】 前記圧縮ばねは、前記圧縮機手段が動
    作していないときに前記圧縮機手段からの冷媒の逆流を
    阻止する請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記
    載の冷媒流れ切換装置。
12. 【請求項１２】 圧縮機手段と、 該圧縮機手段から排出された冷媒を受け取るように連結
    されている凝縮器手段と、 生鮮食品室と、 前記凝縮器手段から排出された冷媒の少なくとも一部を
    受け取るように連結されており、前記生鮮食品室を冷却
    する第１の蒸発器手段と、 冷凍室と、 前記凝縮器手段から排出された冷媒の少なくとも一部を
    受け取るように連結されており、前記冷凍室を冷却する
    第２の蒸発器手段と、 請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載した冷
    媒流れ切換装置とを備えた冷蔵庫。
13. 【請求項１３】 前記生鮮食品室は前記冷凍室より高い
    温度に維持されている請求項１２に記載の冷蔵庫。
14. 【請求項１４】 前記第１の流れコントローラの動作は
    使用者により調節可能である請求項１２又は請求項１３
    に記載の冷蔵庫。
15. 【請求項１５】 前記第１の蒸発器手段は前記生鮮食品
    室を約０．５℃（＋３３°Ｆ）から約８．３℃（＋４７
    °Ｆ）までに維持するよう構成されており、前記第２の
    蒸発器手段は前記冷凍室を約−２４℃（−１０°Ｆ）か
    ら約−９．５℃（＋１５°Ｆ）までに維持するよう構成
    されている請求項１２、請求項１３又は請求項１４に記
    載の冷蔵庫。
16. 【請求項１６】 前記第１の蒸発器手段は約−９．５℃
    （＋１５°Ｆ）から約０℃（＋３２°Ｆ）まで動作し、
    前記第２の蒸発器手段は約−３４．４℃（−３０°Ｆ）
    から約−１７．８℃（０°Ｆ）まで動作する請求項１２
    ないし請求項１５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。