JPH062968A - 冷媒流れ切換装置及び冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギ効率の上昇を達成することのできる
冷媒流れ切換装置及びこの切換装置を用いた冷蔵庫を提
供する。 【構成】 冷媒を高圧蒸発器又は低圧蒸発器のいずれか
から圧縮機に交互に運ぶ冷媒流れ切換装置２１８は、高
圧蒸発器からの高圧冷媒と低圧蒸発器からの低圧冷媒又
は大気圧との圧力差を利用して、高圧蒸発器から圧縮機
につながっている配管２２０に配置されている第１の流
れコントローラ２２６を開閉する。切換装置は、低圧蒸
発器から圧縮機につながっている配管２３０に配置され
ている第２の流れコントローラ２２８を含んでおり、第
２の流れコントローラは第１の流れコントローラが閉じ
ているときにのみ開く。第１の流れコントローラはピス
トン２５９を含んでおり、ピストンはピストンに向かい
合って配置されている圧縮ばね２６６が発揮する一定な
力に抗して、高圧蒸発器からの冷媒の圧力により第１の
位置から第２の位置に膨脹する。

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）及び同第０７／８２９８１４号「冷凍シス
テムに用いる圧力制御型切換弁」（１９９２年２月３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、複数の蒸発器がそれらから圧縮機ユニット
に冷媒を搬送するための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、より高価なより効率のよい
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
等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が、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、ゲート
部材手段と、第２のバイアス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。ゲート
部材手段は、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のバイアス手段は膨張
可能なエンクロージャ手段に連結されていると共に、第
２のバイアス手段には、ゲート部材手段を第１の位置と
第２の位置との間を交互にスナップ移動させるローラ手
段が装着されている。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最も適当で
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に関連して
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から吐出される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
が暖められ、毛細管２０６が冷やされる。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
室の容量が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、膨
張可能なエンクロージャ手段２２９、好ましくは室２３
１内に摺動自在に配置されているピストン２５９を備え
ている。ピストン２５９には、ピストンリング２６１の
ような密封手段が設けられており、ピストンリング２６
１は、配管２２０からの冷媒の少なくとも一部を通路２
３９を通して受け取っている。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又
はベローズを用いてもよい。

【００３２】第１の流れコントローラ２２６は更に、ね
じりばね２６２のような第２のバイアス手段を備えてい
る。ねじりばね２６２は、例えばねじりばね２６２のコ
イル部を貫通しているピストンシャフト２６４のような
アンカ手段を介して、膨張可能なエンクロージャ手段２
２９に連結されている。当業者には明らかなように、他
の適当な第２のバイアス手段、例えばピストン２５９の
スカート壁の穴に係留しているピボット耳のようなアン
カ手段を有しているＵ形板ばねを用いてもよい。ねじり
ばね２６２に一対のシャフト端を設けて、この一対のシ
ャフト端にローラ２４０のようなローラ手段を摺動自在
に取り付けることが好ましい。通常、ねじりばね２６２
の各シャフト端にロック手段、例えばロックナット（図
示せず）を設けて、ローラ２４０がシャフト端から抜け
落ちるのを防止する。ねじりばね２６２のシャフト端の
各々に、１つのローラ２４０を設けることが好ましい。

【００３３】第１の流れコントローラ２２６は更に、ゲ
ート部材手段２３３を備えている。ゲート部材手段２３
３は、ピストン２５９が図３に示す第１の位置（「状態
１」）にあるときに、例えば図２に示す第１の蒸発器２
０８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
のを防止すると共に、ピストン２５９が図４に示す第２
の位置（「状態２」）にあるときに、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許す。上述した第１の位置はストッ
パ２６０Ａに対応しており、ストッパ２６０Ａでピスト
ン２５９のスカートが停止し、又、第２の位置はストッ
パ２６０Ｂに対応しており、ストッパ２６０Ｂでピスト
ン２５９の冠部が停止する。

【００３４】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、ピストン２５９は第
１のバイアス手段、例えば圧縮ばね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、切換装
置２１８の動作中に圧縮ばね２６６を中心に位置させる
ように、圧力板２７０上のセンタリング筒２７２Ａ内
と、ピストン２５９上のセンタリング筒２７２Ｂ内とに
配置されていることが好ましい。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２３１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、ピストン２５９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２６
６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。

【００３５】ゲート部材手段２３３は更に、プレート部
材２３４を備えている。プレート部材２３４は、好まし
くは複数のオリフィス２３６を有している。特に、細長
い形状を有している２つのほぼ同じオリフィスが好適で
ある。これらの細長い形状のオリフィスは、プレート部
材２３４の移動距離を短くし、冷媒が効率よく通過する
のに十分な寸法の開口をプレート部材２３４に提供して
いる。図５及び図６にプレート部材２３４の詳細を示
す。図５及び図６では図示の便宜上、ピストン２５９を
省略してある。オリフィス２３６は好ましくは、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。プレート部材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２
３８Ｂの各々には、ポート２３７Ａ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２３６とほぼ同じであること
が好ましく、そうすれば、ゲート部材手段２３３が開放
位置にあるときに、プレート部材２３４のオリフィス２
３６は面２３８Ａ及び２３８Ｂのポート２３７Ａ及び２
３７Ｂと一致し、これにより、冷媒が流れるのを許し、
又、ゲート部材手段２３３が閉止位置にあるときに、オ
リフィス２３６はポート２３７Ａ及び２３７Ｂと一致せ
ず、これにより、冷媒の流れを阻止する。

【００３６】プレート部材２３４には更に、ローラスロ
ット２４２が設けられており、ローラスロット２４２に
ローラ２４０がころがりながら出入りする。ローラ２４
０がプレート部材２３４を乗り越えてプレート部材２３
４上のローラスロット２４２に入るのを容易にするよう
に、好ましくは、プレート部材２３４の前縁２４１は丸
められている。当業者には明らかなように、ローラ２４
０がプレート部材２３４を乗り越え易くするために、く
さび形状等、他の適当な形状の前縁２４１を用いてもよ
い。プレート部材２３４の移動は、例えば、移動限定ロ
ッド２５８を貫通している移動限定スロット２５６のよ
うな移動限定手段によって限定されている。移動限定ロ
ッド２５８は室２３１の壁に固定して取り付けられてい
る。図３及び図５は、第１の位置（「状態１」）に対応
しており、ローラ２４０がローラスロット２４２内にあ
ることを示し、図４及び図６は、第２の位置（「状態
２」）に対応しており、ローラ２４０がローラスロット
２４２外にあることを示す。

【００３７】プレート部材２３４を、移動限定スロット
２５６より下方で、二又に分け、一対のほぼ平行なブレ
ードとしてもよい。これらのブレードは、対応する面２
３８Ａ及び２３８Ｂの各々に、例えば板ばねのような第
３のバイアス手段が発揮する力により押し付けられてい
ることが好ましい。これらのほぼ平行なブレードを面２
３８Ａ及び２３８Ｂに押し付けて保持することは、冷媒
の漏れ防止に役立つ。

【００３８】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。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と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２２０の長
さに沿ったどこに配置してもよい。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２
０２との間の体積を最小にすることが望ましい。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２３０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２２
８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２５０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２３
２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２２８を配管２２
０の長さに沿ってどこに配置してもよい。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２２
８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と２０ｐｓｉａ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がピストン２５９によって囲まれている空間内に発
生、増大し、ピストン２５９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。ピストン２５
９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、
ピストン及び室寸法の選択は、所望の動作特性に合わせ
ている。

【００４１】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、ピストン２５９は圧縮ばね２６６が
発揮する力のせいで圧縮状態にあり、ねじりばね２６２
上のローラ２４０はプレート部材２３４のローラスロッ
ト２４２内に位置しており、プレート部材２３４のオリ
フィス２３６は、面２３８Ａ及び２３８Ｂのポート２３
７Ａ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、ピストン２
５９は、圧縮ばね２６６が発揮する一定な力に抗して膨
張（上昇）し始める。

【００４２】ピストン２５９が膨張（上昇）するにつれ
て、ピストン２５９のピストンシャフト２６４にはめら
れているねじりばね２６２も第１の位置から第２の位置
へ移動し始める。ねじりばね２６２上のローラ２４０が
ローラスロット２４２から抜け出してプレート部材２３
４上を転がり始めると、これらのローラ２４０はばね２
６２に外向きの力を発揮し、ばねのねじり応力を更に増
加する。ばね２６２の力が更に増すにつれて、ローラ２
４０に沿って作用する鉛直な力の成分も、面２３８Ａ及
び２３８Ｂとプレート部材２３４との間に存在する摩擦
力に打ち勝つまで、増加する。ばね２６２は、プレート
部材２３４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２６２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２３６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２
３２に流れ、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とがほぼ等しくなる。
上述した配置が図４（「状態２」）に示されている。

【００４３】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。

【００４４】図４（「状態２」）において、オリフィス
２３６、並びにポート２３７Ａ及び２３７Ｂが一直線に
並んでいるので、ピストン２５９によって囲まれている
空間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２２０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、ピストン２５９は圧
縮ばね２６６の力により圧縮され、一方これが原因で、
ねじりばね２６２上のローラ２４０は前縁２４１を乗り
越えて、最終的にローラスロット２４２にはまり込む
（スナップ移動する）。ローラ２４０がローラスロット
２４２にスナップ移動する際に、プレート部材２３４に
加わる上向きの力により、プレート部材２３４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２２
６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２０
２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２
０８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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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
内で温度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。ピストン２５９によって囲まれ
ている空間内の冷媒圧力が４５ｐｓｉａを越えると、ピ
ストン２５９はプレート部材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３６ｐｓｉ
ａ及び約２２°Ｆにそれぞれ下げる。

【００５２】この時点で、圧縮ばね２６６はピストン２
５９によって囲まれている空間内の高圧冷媒の力に打ち
勝ち、ピストン２５９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３
１２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３１０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３０８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３１０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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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が動作中（アクティブ）、第２の流れ切換装置
４１２が休止中である。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４２
０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が次
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。

【００５７】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】第１の位置（「状態１」）にある好適な実施例
の冷媒流れ切換装置の部分的立体図である。

【図６】第２の位置（「状態２」）にある好適な実施例
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 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 ２１８ 冷媒流れ切換装置 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 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 ゲート部材手段 ２３４ プレート部材 ２３６ オリフィス ２３７ ポート ２３８ 面 ２４０ ローラ ２４２ ローラスロット ２４４ ボール ２５６ 移動限定スロット ２５９ ピストン ２６２ ねじりばね ２６４ ピストンシャフト 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 ３２０ 温度センサ

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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であって、 前記高圧蒸発器手段からの圧力に応答して第１の位置か
   ら第２の位置へ第１のバイアス手段により発揮される力
   に抗して移動する膨張可能なエンクロージャ手段と、該
   膨張可能なエンクロージャ手段が前記第１の位置にある
   ときに前記高圧蒸発器手段から前記圧縮機手段への冷媒
   の流れを阻止すると共に、前記膨張可能なエンクロージ
   ャ手段が前記第２の位置にあるときに前記高圧蒸発器手
   段から前記圧縮機手段への冷媒の流れを許すゲート部材
   手段と、前記膨張可能なエンクロージャ手段に連結され
   ていると共にローラ手段が装着されており、前記ゲート
   部材手段を前記第１の位置と前記第２の位置との間で交
   互にスナップ移動させる第２のバイアス手段とを含んで
   おり、前記高圧蒸発器手段と前記圧縮機手段との間に冷
   媒流れ関係に配置されている第１の流れコントローラ
   と、 前記低圧蒸発器手段と前記圧縮機手段との間に冷媒流れ
   関係に配置されており、前記第１の流れコントローラが
   前記高圧蒸発器手段から前記圧縮機手段への冷媒の流れ
   を阻止するときにのみ、前記低圧蒸発器手段から前記圧
   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
   とを備えた冷媒流れ切換装置。
2. 【請求項２】 前記膨張可能なエンクロージャ手段は、
   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内に摺動自在
   に配置されているピストン手段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】 前記膨張可能なエンクロージャ手段は、
   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
   関係で取り付けられているベローズ手段を含んでいる請
   求項１に記載の冷媒流れ切換装置。
4. 【請求項４】 前記膨張可能なエンクロージャ手段は、
   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
   関係で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に記載の冷媒流れ切換装置。
5. 【請求項５】 前記ゲート部材手段は、前記高圧蒸発器
   手段と前記圧縮機手段とを連結している配管内に配置さ
   れている請求項１に記載の冷媒流れ切換装置。
6. 【請求項６】 前記ゲート部材手段は、 オリフィスが設けられているプレート部材と、 前記ゲート部材手段が開放位置と閉止位置とで入れ替わ
   る際に前記ローラ手段が出入りするローラスロットと、 前記プレート部材の移動を前記開放位置及び前記閉止位
   置に対応しているストッパの間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。
7. 【請求項７】 前記プレート部材は２つのほぼ平行な面
   の間に配置されており、該面の各々は前記プレート部材
   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、前記ゲート部材手段が前記開放位置にあるときに前
   記プレート部材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、前記ゲート部材手段が前記閉止
   位置にあるときに前記プレート部材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６に記載の冷
   媒流れ切換装置。
8. 【請求項８】 前記プレート部材の前記オリフィスと、
   前記面の前記ポートとは、前記開放位置と前記閉止位置
   との間での前記プレート部材の移動を小さくするよう細
   長い形状を有している請求項７に記載の冷媒流れ切換装
   置。
9. 【請求項９】 前記プレート部材は更に、一対のほぼ平
   坦な平行ブレードを含んでおり、前記ブレードの各々に
   前記オリフィスが設けられている請求項８に記載の冷媒
   流れ切換装置。
10. 【請求項１０】 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９に記載の冷媒流れ切換装
    置。
11. 【請求項１１】 前記第３のバイアス手段は板ばねであ
    る請求項１０に記載の冷媒流れ切換装置。
12. 【請求項１２】 前記第２のバイアス手段は、一対のシ
    ャフト端を有しているねじりばねを含んでおり、該一対
    のシャフト端に前記ローラ手段が摺動自在に装着されて
    いる請求項１に記載の冷媒流れ切換装置。
13. 【請求項１３】 前記ねじりばねは、前記膨張可能なエ
    ンクロージャ手段に配置されているアンカ手段に装着さ
    れている請求項１２に記載の冷媒流れ切換装置。
14. 【請求項１４】 前記第２の流れコントローラは逆止弁
    である請求項１に記載の冷媒流れ切換装置。
15. 【請求項１５】 前記第１のバイアス手段により発揮さ
    れる力は、使用者により調節可能である請求項１に記載
    の冷媒流れ切換装置。
16. 【請求項１６】 前記第１のバイアス手段は圧縮ばねで
    ある請求項１に記載の冷媒流れ切換装置。
17. 【請求項１７】 前記第１のバイアス手段は、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に記載の冷媒流れ切換装
    置。
18. 【請求項１８】 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であって、 前記高圧蒸発器手段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
    動するピストン手段と、該ピストン手段が前記第１の位
    置にあるときに前記高圧蒸発器手段から前記圧縮機手段
    への冷媒の流れを阻止すると共に、前記ピストン手段が
    前記第２の位置にあるときに前記高圧蒸発器手段から前
    記圧縮機手段への冷媒の流れを許すゲート部材手段と、
    前記ピストン手段に連結されていると共にローラ手段が
    装着されており、前記ゲート部材手段を前記第１の位置
    と前記第２の位置との間で交互にスナップ移動させるね
    じりばねとを含んでおり、前記高圧蒸発器手段と前記圧
    縮機手段との間に冷媒流れ関係に配置されている第１の
    流れコントローラと、 前記低圧蒸発器手段と前記圧縮機手段との間に冷媒流れ
    関係に配置されており、前記第１の流れコントローラが
    前記高圧蒸発器手段から前記圧縮機手段への冷媒の流れ
    を阻止するときにのみ、前記低圧蒸発器手段から前記圧
    縮機手段への冷媒の流れを許す逆止弁とを備えた冷媒流
    れ切換装置。
19. 【請求項１９】 前記ゲート部材手段は、 オリフィスが設けられているプレート部材と、 前記ゲート部材手段が開放位置と閉止位置とで入れ替わ
    る際に前記ローラ手段が出入りするローラスロットと、 前記プレート部材の移動を前記開放位置及び前記閉止位
    置に対応しているストッパの間に限定する手段とを含ん
    でいる請求項１８に記載の冷媒流れ切換装置。
20. 【請求項２０】 前記プレート部材は２つのほぼ平行な
    面の間に配置されており、該面の各々は前記プレート部
    材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、前記ゲート部材手段が前記開放位置にあるときに前
    記プレート部材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、前記ゲート部材手段が前記閉止
    位置にあるときに前記プレート部材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１９に記載の
    冷媒流れ切換装置。
21. 【請求項２１】 前記プレート部材は更に、一対のほぼ
    平坦な平行ブレードを含んでおり、該ブレードの各々に
    前記オリフィスが設けられている請求項１９に記載の冷
    媒流れ切換装置。
22. 【請求項２２】 圧縮機手段と、 前記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、 冷媒を前記第１の蒸発器手段又は前記第２の蒸発器手段
    のいずれかから前記圧縮機手段に交互に運ぶ冷媒流れ切
    換装置とを備えており、 該記冷媒流れ切換装置は、 前記第１の蒸発器手段からの圧力に応答して第１の位置
    から第２の位置へ第１のバイアス手段により発揮される
    力に抗して移動する膨張可能なエンクロージャ手段と、
    該膨張可能なエンクロージャ手段が前記第１の位置にあ
    るときに前記第１の蒸発器手段から前記圧縮機手段への
    冷媒の流れを阻止すると共に、前記膨張可能なエンクロ
    ージャ手段が前記第２の位置にあるときに前記第１の蒸
    発器手段から前記圧縮機手段への冷媒の流れを許すゲー
    ト部材手段と、前記膨張可能なエンクロージャ手段に連
    結されていると共にローラ手段が装着されており、前記
    ゲート部材手段を前記第１の位置と前記第２の位置との
    間に交互にスナップ移動させる第２のバイアス手段とを
    含んでおり、前記第１の蒸発器手段と前記圧縮機手段と
    の間に冷媒流れ関係に配置されている第１の流れコント
    ローラと、 前記第２の蒸発器手段と前記圧縮機手段との間に冷媒流
    れ関係に配置されており、前記第１の流れコントローラ
    が前記第１の蒸発器手段から前記圧縮機手段への冷媒の
    流れを阻止するときにのみ、前記第２の蒸発器手段から
    前記圧縮機手段への冷媒の流れを許す第２の流れコント
    ローラとを含んでいる冷蔵庫。
23. 【請求項２３】 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２２に記載の冷蔵庫。
24. 【請求項２４】 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２２に記載の冷
    蔵庫。
25. 【請求項２５】 前記第１の蒸発器手段は前記生鮮食品
    室を約＋３３°Ｆ〜約＋４７°Ｆに維持しており、前記
    第２の蒸発器手段は前記冷凍室を約−１０°Ｆ〜約＋１
    ５°Ｆに維持している請求項２２に記載の冷蔵庫。
26. 【請求項２６】 前記第１の蒸発器手段は約＋１５°Ｆ
    〜約＋３２°Ｆで動作し、前記第２の蒸発器手段は約−
    ３０°Ｆ〜約０°Ｆで動作する請求項２２に記載の冷蔵
    庫。