JP6523765B2 - 流体回路及び流体回路を備える機器 - Google Patents

Description

本発明は、流体回路及び流体回路を備える冷蔵庫に関する。

本発明の背景技術として、特許文献１，２が知られている。
特許文献１は、１つの流入口Ａ及び仮想の正多角形の頂点の何れかに配された４つの連通口（開口）Ｂ−Ｅの連通状態を５通りに切換可能な五方弁を開示している（００５９、００６１、図１７，２０，２２、要約等）。冷蔵庫が備える五方弁を含む冷媒回路は、開口周縁部に配された結露防止配管１７や減圧手段５４ａ，５４ｂ、圧縮機等を有している（００６０、００６５、図５−９）。

特許文献２は、放熱パイプ１７（凝縮器）→防露パイプ１８（結露抑制配管）の順で冷媒を流す第１の切換状態と、防露パイプ１８→放熱パイプ１７の順で冷媒を流す第２の切換状態とを開示している（００１４、図１、２）。

特開２０１４−２１１１８１号公報 特開２０１２−１７９２０号公報

流体切換弁は、さまざまな機器への適用が可能である。適用される機器によっては、少数個の流体切換弁で多くのモードを実現可能にしつつ、連通口を流れる流体の流れ方向を切換可能であると好ましい。例えば、冷蔵庫においては、複数の減圧部の使い分けを可能にしつつ、結露防止配管に供給する流体の流れる方向を切換可能であると、圧縮機の駆動状態に適した減圧手段５４を選択可能にしつつ、開口縁の結露抑制が可能になる。

特許文献１は、２つの減圧手段５４それぞれに繋がる連通口を備えつつ、結露防止配管１７に供給する冷媒の流れ方向を切換え可能な流体切換弁を開示しておらず、流体回路のモード数に改善の余地がある。

特許文献２は、減圧手段を２つ設けた場合にも、放熱パイプ１７と防露パイプ１８の切換を可能とする流体切換弁を開示しておらず、その場合の具体的な流体回路の構成も開示していない。また、特許文献２は、防露パイプ１８に流す冷媒の方向を変えようとすると、冷媒の流れについて、放熱パイプ１７と防露パイプ１８の順番も入れ替わる。このため、放熱パイプ１７が防露パイプ１８の上流側に位置する場合と下流側に位置する場合とが存在し、防露パイプ１８に流れる冷媒温度の変動が大きい。すなわち、結露の抑制に必要なだけの加熱量を得にくかったり、反対に、庫内への熱漏洩量を大きくするおそれがある。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、
圧縮機で圧縮された流体を供給する流体供給部と、
弁体及び弁座の相対回動によって、４つ以上の開口の前記流体供給部に対する開閉状態及び前記開口同士の開閉状態を切換える流体切換弁と、を備え、
前記開口の２つ以上は、配管を介して互いに繋がった還流口であり、
前記開口の他の２つ以上は、該流体切換弁の下流に流体を送る送流口であり、
前記流体切換弁は、前記還流口に流す流体の流れ方向を切換可能であり、
前記流体供給部を全ての前記送流口に対して閉塞するモードを基準として一方側に前記相対回動していくと、
前記送流口の少なくとも一つに前記流体供給部からの流体が流れるモード、及び、
該モードで流体が流れる送流口に前記配管を通過した流体が流れ、かつ前記配管の流体の流れ方向が互いに異なる２つのモードそれぞれに切換可能であり、
前記流体供給部を全ての前記送流口に対して閉塞するモードを基準として他方側に前記相対回動していくと、
前記送流口の少なくとも他の一つに前記流体供給部からの流体が流れるモード、及び、
該モードで流体が流れる送流口に前記配管を通過した流体が流れ、かつ前記配管の流体の流れ方向が互いに異なる２つのモードそれぞれに切換可能である流体回路である。
また、上記事情に鑑みてなされた第２の本発明は、
圧縮機で圧縮された流体を供給する流体供給部と、
弁体及び弁座の相対回動によって、４つ以上の開口の前記流体供給部に対する開閉状態及び前記開口同士の開閉状態を切換える流体切換弁と、を備え、
前記開口の２つ以上は、配管を介して互いに繋がった還流口であり、
前記開口の他の２つ以上は、該流体切換弁の下流に流体を送る送流口であり、
前記流体切換弁は、前記還流口に流す流体の流れ方向を切換可能であり、
前記流体供給部を全ての前記送流口に対して閉塞するモードを基準として一方側に前記相対回動していくと、
前記送流口の或る一つのみに前記流体供給部からの流体が流れるモード、及び、
該モードで流体が流れる送流口に前記配管を通過した流体が流れ、かつ前記配管の流体の流れ方向が互いに異なる２つのモードそれぞれに切換可能であり、
前記流体供給部を全ての前記送流口に対して閉塞するモードを基準として他方側に前記相対回動していくと、
前記送流口の他の一つのみに前記流体供給部からの流体が流れるモード、及び、
該モードで流体が流れる送流口に前記配管を通過した流体が流れ、かつ前記配管の流体の流れ方向が互いに異なる２つのモードそれぞれに切換可能である流体回路である。

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、同一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の各状態の切換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の一部には、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つ以上の場合、例えば１つが流入口で２つが流出口の場合は、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、冷却能力を安定して得るのが困難になる。

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に相当する五方弁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６０は、図７中、五方弁５−１に相当する。図７について、弁体凹部８２ｃによって露出している開口ごとに、弁体溝８２ａ，８２ｂが開放する開口の組合せが３通り存在するため、３つごとに区切って最上段に示す数値「１」−「４」として纏めている。

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。
まず、例示している弁のうち、五方弁５−１、六方弁６−１，６−２、七方弁７−１，７−２について説明する。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が開放させる開口の組合せを３通りに切換えることができる。

ここで、弁体凹部８２ｃの角度範囲の中央に、或る開口Ｂ＿ｉが重なっているとき（本実施形態では、弁体凹部８２ｃが切り取る円弧の中央に、或る開口Ｂ＿ｉが位置しているとき）を、説明の便宜上、原点状態と呼ぶ。原点状態としては、例えば、図６で例示する状態や、図７の最上段の数値「１」−「４」について、それぞれ順番に、「弁体角度」の行に示した角度−θａ、０、＋θａ、＋２θａに対応する状態、図８の最上段に示す角度０に対応する状態が挙げられる。これが、この開口Ｂ＿ｉに関する１つめの切換状態である。このとき、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。

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、θｐは、開口の角度範囲、例えば、弁体軸穴８５を通り開口Ｂ＿１に接する２本の直線が為す角度の１倍以上に設定できる。なお、θｐは、２×θｐ＝θａや、２×θｐ＞θａが成り立つ値にしてもよい。

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つめの切換状態である。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つめの切換状態である。
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、１つ目の切換状態のとき、それぞれの弁体溝８２ａ，８２ｂは２つの開口と重なる。２つめの切換状態、及び３つめの切換状態は、弁体溝８２ａ，８２ｂによる開口の開放組合せは同一であり、何れの開口も閉塞する。したがって、図８で例示しているように、六方弁６−３と七方弁７−３は、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。

また、例示した流体切換弁６０のうち、五方弁５−２は、弁体溝８２を１つとして、この弁体溝８２が略２×θａの角度範囲に亘って上記の仮想の円を切り取るようにしたものである。この場合も五方弁５−１等と同様に、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。また、弁体溝８２は２本である方が、後述する第２実施形態等で説明する構成を具備し易い。

［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通りに切換え可能で、開口の残部について、弁体溝８２ａ，８２ｂによる開放状態を２通り又は１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換状態が変化する。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（外周半径）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（内周半径）の位置に設けられている。なお、ｄ２＞ｄ１である。以下、弁体軸７１を中心とする半径ｄ２の円を外周円、半径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の切り取る角度を２等分し、かつ弁体軸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、角度θ４に亘って内周円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°又はこれより大きい円弧を切り取る。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）又はこれより長い長さである。

弁体溝８２ｂは、角度θ５に亘って内周円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°又はこれより大きい円弧を切り取る。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）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にできる。

［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、角度θ１＝２×θｐに亘って外周円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、角度θ０に亘って内周円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中央及び弁体軸穴８５を通る直線を一部に含むと好ましい。

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にできる。また、θ０の上限をθ１未満とすることで、内周円上の開口Ｂ＿２，Ｂ＿４が弁体凹部８２ｃに重なる角度範囲と、外周円上の開口Ｂ＿１，Ｂ＿３が弁体凹部８２ｃに重な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、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、流通領域Ｓ３，Ｓ５が位置している。すなわち、弁体溝８２ａ，８２ｂのうち、例えばθａ離れた円の２点を切り取る部分が位置している。

［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の一部が存在しており、弁体溝８２ａ，８２ｂ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Ｓ１との径方向の間又は流通領域Ｓ２との円周方向の間に位置する弁体摺接面８１が、仕切部９４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［２×（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に重なる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の組合せが第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、互いに流体の流通が抑制されている。

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、互いに流体の流通が抑制されている。

（（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、互いに流体の流通が抑制されている。

（（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、互いに流体の流通が抑制されている。

（（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、互いに流体の流通が抑制されている。

（（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、互いに流体の流通が抑制されている。

（（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が抑制されている。

（（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、互いに流体の流通が抑制されている。

［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通りに状態を切換え可能である。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。

なお、本実施形態の縮退口が実現する状態数は１であるが、弁体凹部８２ｃの角度を調整することで状態数を２にすることもできる。

［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。

一部の切換状態を省略することは、その他にも、円周方向に隣接する開口のうち、一部が為す角度を略θａ＝（３６０／Ｎ）°と異なる値にすることでも実現できる。例えば、θａより大きい値にすれば、弁体溝８２ａ，８２ｂがθａに亘る場合、一部の状態が実現できなくなることは明らかである。

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、内周円と外周円に開口を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（弁体凹部８２ｃに重なる）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を延在するように設けられている。

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、θ６＝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通りの状態を切換えることができる。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状態間の遷移は、θ３＝（θａ−θｐ）≒２×θｐ≒６０°の回動で可能である。

≪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流体回路を持つ冷蔵庫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、冷却器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の状態を切換えたり、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の状態を切換えることで、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、流体回路は、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円周方向に交互に配すると、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するモードを実現し易くなる。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１６乃至２３では、開口Ｂを時計回りにＢ＿１、Ｂ＿２、Ｂ＿４、Ｂ＿３の順で記載しているが、実際には図２４に例示するように、時計回りにＢ＿１、Ｂ＿２、Ｂ＿３、Ｂ＿４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の下流に流れる。さらに冷媒は、減圧部５４によって減圧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、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状態に対応するモードは、第４モードと同様の停止モードである。第８状態に対応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、強運転及び通常運転それぞれの実行中、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換える際、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、冷蔵庫１の冷媒回路に対して、（ａ）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）のみ符号を付している。
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漏２乃至漏４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に重なって露出する（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、次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該弁座に対して相対的に回動可能で、前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、
前記弁体は、
２つの前記開口同士を開放可能な弁体溝と、
１つの前記開口を前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、
前記相対的な回動に応じて、前記流体供給部に対する前記開口の開閉、及び前記開口同士の開閉を切換可能で、
前記Ｎ個の開口のうち、１若しくは２又は２より大きい個数の開口それぞれについて前記流通領域を介して前記流体供給部に対して該開口を開放しつつ、前記弁体溝を介した前記開口同士の開閉状態を３通り実行可能なことを特徴とする流体切換弁。

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 (7)

1. 圧縮機で圧縮された流体を供給する流体供給部と、
   弁体及び弁座の相対回動によって、４つ以上の開口の前記流体供給部に対する開閉状態及び前記開口同士の開閉状態を切換える流体切換弁と、を備え、
   前記開口の２つ以上は、配管を介して互いに繋がった還流口であり、
   前記開口の他の２つ以上は、該流体切換弁の下流に流体を送る送流口であり、
   前記流体切換弁は、前記還流口に流す流体の流れ方向を切換可能であり、
   前記流体供給部を全ての前記送流口に対して閉塞するモードを基準として一方側に前記相対回動していくと、
   前記送流口の少なくとも一つに前記流体供給部からの流体が流れるモード、及び、
   該モードで流体が流れる送流口に前記配管を通過した流体が流れ、かつ前記配管の流体の流れ方向が互いに異なる２つのモードそれぞれに切換可能であり、
   前記流体供給部を全ての前記送流口に対して閉塞するモードを基準として他方側に前記相対回動していくと、
   前記送流口の少なくとも他の一つに前記流体供給部からの流体が流れるモード、及び、
   該モードで流体が流れる送流口に前記配管を通過した流体が流れ、かつ前記配管の流体の流れ方向が互いに異なる２つのモードそれぞれに切換可能である流体回路。
2. 圧縮機で圧縮された流体を供給する流体供給部と、
   弁体及び弁座の相対回動によって、４つ以上の開口の前記流体供給部に対する開閉状態及び前記開口同士の開閉状態を切換える流体切換弁と、を備え、
   前記開口の２つ以上は、配管を介して互いに繋がった還流口であり、
   前記開口の他の２つ以上は、該流体切換弁の下流に流体を送る送流口であり、
   前記流体切換弁は、前記還流口に流す流体の流れ方向を切換可能であり、
   前記流体供給部を全ての前記送流口に対して閉塞するモードを基準として一方側に前記相対回動していくと、
   前記送流口の或る一つのみに前記流体供給部からの流体が流れるモード、及び、
   該モードで流体が流れる送流口に前記配管を通過した流体が流れ、かつ前記配管の流体の流れ方向が互いに異なる２つのモードそれぞれに切換可能であり、
   前記流体供給部を全ての前記送流口に対して閉塞するモードを基準として他方側に前記相対回動していくと、
   前記送流口の他の一つのみに前記流体供給部からの流体が流れるモード、及び、
   該モードで流体が流れる送流口に前記配管を通過した流体が流れ、かつ前記配管の流体の流れ方向が互いに異なる２つのモードそれぞれに切換可能である流体回路。
3. 前記流体切換弁は、配管を介して互いに繋がった２つの前記還流口の少なくとも一方を前記送流口の何れかに開放するとともに他方の還流口を前記流体供給部からの流体に対して閉塞する漏モードが不能に構成された請求項１又は２に記載の流体回路。
4. 前記流体切換弁は、
   前記開口を前記流体供給部に対して開放させる流通領域を形成する弁体凹部を有し、
   該弁体凹部に対して周方向の一方側と他方側とにそれぞれ配され、前記開口同士を開放させる弁体溝を２つ有する請求項１乃至３何れか一項に記載の流体回路。
5. 前記流体切換弁は、弁体軸周りに互いに相対回動する弁座及び弁体を有し、
   前記開口はそれぞれ、前記弁体軸周りに（３６０／（前記開口の個数））°の間隔で配されている請求項１乃至４何れか一項に記載の流体回路。
6. 前記流体切換弁は、
   弁体軸周りに互いに相対回動する弁座及び弁体を有し、
   前記還流口の一方に前記流体を供給した後、前記２つの送流口の一方に前記流体を供給する第１モードと、
   前記２つの送流口の一方に前記流体を供給する第２モードと、
   前記還流口の他方に前記流体を供給した後、前記２つの送流口の一方に前記流体を供給する第３モードと、
   前記送流口の全てを閉塞する第４モードと、
   前記還流口の他方に前記流体を供給した後、前記２つの送流口の他方に前記流体を供給する第５モードと、
   前記２つの送流口の他方に前記流体を供給する第６モードと、
   前記還流口の一方に前記流体を供給した後、前記２つの送流口の他方に前記流体を供給する第７モードと、を該流体切換弁１つで実行可能であり、
   前記弁座及び前記弁体を一方側に前記相対回動させることで、前記第１モードから前記第２モードを経て前記第３モードへ、前記第５モードから前記第６モードを経て前記第７モードへ、それぞれ切換可能で、
   前記弁座及び前記弁体を他方側に前記相対回動させることで、前記第３モードから前記第２モードを経て前記第１モードへ、前記第７モードから前記第６モードを経て前記第５モードへ、それぞれ切換可能で、
   前記第１モード及び前記第２モード、
   前記第２モード及び前記第３モード、
   前記第５モード及び前記第６モード、並びに、
   前記第６モード及び前記第７モード、間の切換では、前記弁座及び前記弁体を何れの方向に前記相対回動させても、前記還流口の両方の閉塞を実質的に維持したまま切換可能である請求項１乃至５何れか一項に記載の流体回路。
7. 請求項１乃至６何れか一項に記載の流体回路を備える機器。

Images