特許 6453263 スライド弁を使用したヒートポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6453263

(24)【登録日】2018年12月21日

(45)【発行日】2019年1月16日

(54)【発明の名称】スライド弁を使用したヒートポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 3/02 20060101AFI20190107BHJP

   F16K 11/065 20060101ALI20190107BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20190107BHJP

   F25B 41/06 20060101ALI20190107BHJP

【ＦＩ】

   F16K3/02 Z

   F16K11/065 Z

   F16K31/06 305M

   F25B41/06 T

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-51409(P2016-51409)

(22)【出願日】2016年3月15日

(65)【公開番号】特開2017-166547(P2017-166547A)

(43)【公開日】2017年9月21日

【審査請求日】2017年10月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001070

【氏名又は名称】特許業務法人ＳＳＩＮＰＡＴ

(72)【発明者】

【氏名】大澤 一彦

【審査官】 加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１１０９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０２００７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４３９４８１６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１５６０６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １１／００−１１／２４

Ｆ１６Ｋ ３／００− ３／３６

Ｆ２５Ｂ ４１／０４−４１／０６

Ｆ１６Ｋ ３１／０６−３１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機と、凝縮機と、膨張手段と、複数の蒸発器とを有するヒートポンプ装置であって、
スライド弁が、前記膨張手段として構成され、
前記スライド弁が、
入口側ポートが開口する弁室を画定する弁本体と、
前記弁室内に配置された弁座と、
前記弁座の弁座面上を直線的に往復摺動するスライド弁体と、を備え、
前記スライド弁体が前記弁座面上を直線的に摺動することにより、前記弁座に形成されている複数の出口側ポートのうち、いずれか１つの出口側ポートが、前記スライド弁体によって開放するように構成されるとともに、
前記複数の出口側ポートのうち、少なくとも１つの出口側ポートの開口面積が、前記入口側ポートの開口面積に対して小さく設定され、
前記スライド弁の複数の出口側ポートにそれぞれ蒸発器が接続されていることを特徴とするヒートポンプ装置。

【請求項2】

圧縮機と、凝縮機と、膨張手段と、複数の蒸発器とを有するヒートポンプ装置であって、
スライド弁が複数個用意され、
前記スライド弁が、
入口側ポートが開口する弁室を画定する弁本体と、
前記弁室内に配置された弁座と、
前記弁座の弁座面上を直線的に往復摺動するスライド弁体と、を備え、
前記スライド弁体が前記弁座面上を直線的に摺動することにより、前記弁座に形成されている複数の出口側ポートのうち、いずれか１つの出口側ポートが、前記スライド弁体によって開放するように構成されるとともに、
前記複数の出口側ポートのうち、少なくとも１つの出口側ポートの開口面積が、前記入口側ポートの開口面積に対して小さく設定され、
上流側のスライド弁の一つの出口側ポートの下流に、下流側のスライド弁の入口側ポートが接続されていることを特徴とするヒートポンプ装置。

【請求項3】

上流側のスライド弁の入口側ポートの開口面積が、下流側のスライド弁に接続される出口側ポートの開口面積以下に設定されているとともに、
下流側のスライド弁の入口側ポートの開口面積が、上流側のスライド弁の下流側のスライド弁に接続される出口側ポートの開口面積以上に設定されていることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はスライド弁およびそのスライド弁を使用したヒートポンプ装置に関し、詳しくは、冷蔵庫あるいは自動販売機などにおける冷媒の膨張手段として使用して好適なスライド弁およびこのスライド弁を使用したヒートポンプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図７は、ヒートポンプを利用したシステムの一つである冷却システム（ヒートポンプ装置）を示したもので、特には、冷蔵庫に搭載されているヒートポンプ式の従来の冷却システム５０を示したものである（特許文献１）。

【0003】

図７に示したようにヒートポンプ式の冷却システム１５０を使用した冷蔵庫の多くは、冷蔵と冷凍で少なくとも２個の蒸発器１５４，１５５を搭載している。また、膨張手段も２個搭載している。

【0004】

ここで、膨張手段としてキャピラリーチューブを採用する場合、口径や管長を異ならせて能力の異なる２種類のキャピラリーチューブ１６２，１６３を用意しなければならない。なお、図７において、符号１５９は圧縮機、符号１６０は凝縮器を示したものである。

【0005】

一方、冷蔵庫とは異なり空気調和機などに採用された冷却システムでは、スライド式の三方弁を用いている（例えば、特許文献２）。
この特許文献２には、図８に示したように、弁座１０７と、該弁座１０７の弁座面１０７ａ上を摺動するスライド弁体１１１とを備え、スライド弁体１１１が弁座面１０７ａ上を摺動することにより、弁座１０７に形成されている出力側の弁ポート１０８，１０９が、スライド弁体１１１によって開放または閉止するスライド弁１００が開示されている。このスライド弁１００では、入口側継手１０２を介して弁室１０６内に導入された冷媒が、弁ポート１０８あるいは弁ポート１０９を介して出口側継手１０３あるいは出口側継手１０４に導出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−００７９４７号公報

【特許文献2】特開２０１５−１１０９９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、一つの冷却回路内に異なる冷却能力が要求される従来の冷蔵庫の冷却システム１５０のように、膨張手段として口径や管長の異なる２本のキャピラリーチューブ１６２，１６３を用意するまでには、設計などにかなりの手間とかなりの時間が必要になるという問題があった。

【0008】

また、最適な２本のキャピラリーチューブ１６２，１６３を用意できたとしても、これらキャピラリーチューブ１６２，１６３を、例えば冷蔵庫などの冷却システム１５０に組み込む場合は、狭い場所での溶接作業あるいはろう付け作業などが必要となるため、取付に多大な時間を要し、さらには接続部の気密性に十分配慮しなければならないという問題があった。

【0009】

本発明は、このような実情に鑑み、キャピラリーチューブを使わずに、冷蔵庫などの冷却室を冷却するヒートポンプ装置としての冷却システムの膨張手段を構築できる、スライド弁およびこのスライド弁を使用したヒートポンプ装置を提供することを目的としている。

【0010】

また、本発明は、キャピラリーチューブのように、狭い場所での煩雑な溶接作業あるいはろう付け作業などを行う必要がなく、また気密漏れのリスクを可及的に防止することができる、スライド弁およびこのスライド弁を使用したヒートポンプ装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

また、本発明に係るヒートポンプ装置は、
圧縮機と、凝縮機と、膨張手段と、複数の蒸発器とを有するヒートポンプ装置であって、
スライド弁が、前記膨張手段として構成され、
前記スライド弁が、
入口側ポートが開口する弁室を画定する弁本体と、
前記弁室内に配置された弁座と、
前記弁座の弁座面上を直線的に往復摺動するスライド弁体と、を備え、
前記スライド弁体が前記弁座面上を直線的に摺動することにより、前記弁座に形成されている複数の出口側ポートのうち、いずれか１つの出口側ポートが、前記スライド弁体によって開放するように構成されるとともに、
前記複数の出口側ポートのうち、少なくとも１つの出口側ポートの開口面積が、前記入口側ポートの開口面積に対して小さく設定され、
前記スライド弁の複数の出口側ポートにそれぞれ蒸発器が接続されていることを特徴としている。

【0014】

このようなヒートポンプ装置によれば、キャピラリーチューブを使用しなくても、冷媒の膨張手段を構成することができ、開口面積の異なる出力側ポートの選択により冷媒の圧力を適宜に減圧することができる。

【0015】

また、本発明に係るヒートポンプ装置は、
圧縮機と、凝縮機と、膨張手段と、複数の蒸発器とを有するヒートポンプ装置であって、
スライド弁が複数個用意され、
前記スライド弁が、
入口側ポートが開口する弁室を画定する弁本体と、
前記弁室内に配置された弁座と、
前記弁座の弁座面上を直線的に往復摺動するスライド弁体と、を備え、
前記スライド弁体が前記弁座面上を直線的に摺動することにより、前記弁座に形成されている複数の出口側ポートのうち、いずれか１つの出口側ポートが、前記スライド弁体によって開放するように構成されるとともに、
前記複数の出口側ポートのうち、少なくとも１つの出口側ポートの開口面積が、前記入口側ポートの開口面積に対して小さく設定され、
上流側のスライド弁の一つの出口側ポートの下流に、下流側のスライド弁の入口側ポートが接続されていることを特徴としている。
このような構成のヒートポンプ装置によれば、３つ以上の蒸発器を備えた冷却システムに適用可能である。

【0016】

また、このようなヒートポンプ装置では、キャピラリーチューブを使用しなくても、冷媒の膨張手段を構成することができ、大小異なる出力側ポートの選択により冷媒の圧力を減圧することができる。

【0017】

さらに、本発明に係るヒートポンプ装置では、
上流側のスライド弁の入口側ポートの開口面積が、下流側のスライド弁に接続される出口側ポートの開口面積以下に設定されているとともに、下流側のスライド弁の入口側ポートの開口面積が、上流側のスライド弁の下流側のスライド弁に接続される出口側ポートの開口面積以上に設定されていても良い。
このようなヒートポンプ装置によれば、スライド弁において冷媒を１回のみ減圧して、各蒸発器に供給することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係るスライド弁によれば、キャピラリーチューブを使用しなくとも冷蔵庫などのヒートポンプ装置の膨張手段を構築することができる。
さらに、本発明に係るスライド弁を使用したヒートポンプ装置によれば、膨張手段としてキャピラリーチューブを使用していないことから、キャピラリーチューブの取付作業に係わる問題が発生せず、結果としてコスト的にも安価となり、またヒートポンプ装置自体をコンパクトに設定することが可能となる。

【0019】

また、本発明では、スライド弁を、冷蔵庫に限らず例えば、缶入り飲料の自動販売機や、スーパーマーケットなどに置かれるショーケースなどの複数の冷却室を冷却するヒートポンプ装置として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の一実施例に係るスライド弁を示した断面図である。

【図2】図２は、図１に示したスライド弁の弁体アッセンブリの斜視図である。

【図3】図３は、図２に示した弁体アッセンブリの断面図である。

【図4】図４（ａ）は図１に示したスライド弁における弁体の平面図、図４（ｂ）はその弁体の正面断面図、図４（ｃ）はその弁体の底面図、図４（ｄ）はその弁体と板バネとの関係を示す側面図である。

【図5】図５は、本発明の一実施例に係るスライド弁を、膨張手段を備えた三方弁とした場合のヒートポンプ装置の図である。

【図6】図６は、本発明の一実施例に係るスライド弁を、２つ接続した場合の他の実施例のヒートポンプ装置の図である。

【図7】図７は、従来の冷蔵庫の冷却システムの図である。

【図8】図８は、空気調和機などに組み込まれた従来のスライド弁の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の好ましい実施の形態（実施例）に係るスライド弁およびこのスライド弁を使用したヒートポンプ装置について説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るスライド弁を示したもので、図２は図１のスライド弁に組み込まれている弁体アッセンブリを示したものである。

【0022】

本実施例のスライド弁１は、自動販売機、冷蔵庫、空気調和機や冷凍機等に組み込まれる三方弁として例示されている。
このスライド弁１は、図１、図２において上下方向垂直に延在する中心軸Ｏ−Ｏを有し、概略、弁本体５、弁体アセンブリ１０、ソレノイド１８を備えている。

【0023】

スライド弁１を構成する弁本体５は、入口側ポート２ａを介して上流側流路に連通する入口側継手２に連結され、出口側ポート８および出口側ポート９を介してそれぞれ下流側流路に連通する出口側継手３および出口側継手４に連結される弁室６を画定している。弁室６内には出口側継手３および出口側継手４の開口端部が差し込まれている弁座７が設けられ、弁座７の弁座面７ａには、それぞれ出口側継手３および出口側継手４に連通する出口側ポート８および出口側ポート９が開口するように形成されている。なお、入口側継手２、出口側継手３および出口側継手４は、限定されるものではないが、それぞれの軸がスライド弁１の中心軸Ｏ−Ｏに対して直交するように配置され、弁座７の弁座面７ａは、中心軸Ｏ−Ｏに対して平行に配置されることが好ましい。

【0024】

本実施例において、スライド弁１を構成する弁体アセンブリ１０は、図２および図３に示されるように、概略、弁体１１、板バネ１３、連結杆１２およびプランジャ１５を備える。また、図２および図３に示されるように、スライド弁１の中心軸Ｏ−Ｏが、連結杆１２およびプランジャ１５の中心を通っている。

【0025】

弁体アセンブリ１０を構成するプランジャ１５は、図１において、ソレノイド１８にリード線２５を介して電流が流れたとき、コイルバネ１６の付勢力に抗して移動し、弁体１１をスライドさせる部材である。図１において、弁体１１が上方にスライドすると、出口側ポート８が開けられ、出口側ポート９が閉じられることで流路が切り換えられる。

【0026】

プランジャ１５には、図１〜３に示されるように、中心軸Ｏ−Ｏに沿って、上下に貫通する中心孔１５ａが形成されている。該中心孔１５ａは、断面円形であり、中間に上から第１段部１５ｂおよび第２段部１５ｃを備え、直径を変化させている。第１段部１５ｂでは、直径を小さくすることで、コイルバネ１６の一端部を保持する。なお、コイルバネ１６の他端部は、吸引子１７に保持される。第２段部１５ｃでは、直径を大きくすることで、連結杆１２の基端部１２ｂを収容する。さらに、プランジャ１５の中心孔１５ａの下端部には、中心孔１５ａを閉じるように開口縁１５ｄが形成され、中心孔１５ａ内に収容された連結杆１２の基端部１２ｂに対して開口縁１５ｄを変形させてカシメ固定することで、連結杆１２をプランジャ１５に装着する。

【0027】

弁体アセンブリ１０を構成する連結杆１２は、弁体１１を保持する扁平な板状部材であって、基端部１２ｂおよび末端部１２ｃを備えている。連結杆１２の末端部１２ｃにおいて断面長円形の貫通孔１２ａが形成され、この貫通孔１２ａに弁体１１を保持する。貫通孔１２ａは、連結杆１２を含む弁体アセンブリ１０がスライド弁１として組み立てられたとき、弁体１１の中心軸Ａ−Ａがスライド弁１の中心軸Ｏ−Ｏに対して直角を成すように、連結杆１２の末端部１２ｃに形成される。貫通孔１２ａの断面形状は、弁体１１の基部１１ａの断面形状と概略同じであって、本実施例では、貫通孔１２ａの断面形状は長円形である。貫通孔１２ａの大きさは、少なくとも、弁体１１の基部１１ａが（図３において左右方向に）出入り可能な大きさに所望の寸法公差の範囲内で設定されればよい。なお、本実施例においては、貫通孔１２ａの長さ（図３において、貫通孔１２ａの上下方向の長さ）は、弁体１１の長さ（図４（ａ）において、基部１１ａの左右の長さ）に対して若干の隙間が存在するように、弁体１１の長さより大きく形成されている。このように貫通孔１２ａの長さを弁体１１の長さより若干大きく形成すると、図１において、プランジャ１５と一体に形成されている連結杆１２が上下方向に移動するとき、先に連結杆１２が移動した後、弁体１１が移動するように構成することができる。したがって、弁体１１の移動（スライド）が円滑に行われる。

【0028】

弁体アセンブリ１０を構成する板バネ１３は、基端部１３ａおよび末端部１３ｂを備え、基端部１３ａにおいて固定金具１４により連結杆１２に固定され、末端部１３ｂにおいて、突起１３ｃを介して弁体１１の溝部１１ｅの底面１１ｆを押圧する。本実施例では、突起１３ｃの断面形状は、円弧状である。板バネ１３は、基端部１３ａと末端部１３ｂとの間に弾性変形部としての傾斜部１３ｅが形成されている。

【0029】

弁体アセンブリ１０を構成する弁体１１は、シール面１１ｃが弁座７の弁座面７ａに面接触しながらスライドし、出口側ポート８および９を開閉し、通路を切り換える部材である。弁体１１は、中心軸Ａ−Ａを有し、上述したように、連結杆１２に保持される。本実施例に係る弁体１１は、図４（ａ）〜（ｄ）に示されるように、断面長円形の基部１１ａ、断面略正方形の突出部１１ｂを備えている。弁体１１の基部１１ａは、平坦な背面１１ｄに、該背面１１ｄに対して段部を形成する溝部１１ｅが形成される。また、弁体１１の突出部１１ｂは、基部１１ａから上方に突出し、その上面は、基部１１ａの背面１１ｄに対向し、平坦なシール面１１ｃとして形成される。

【0030】

弁体１１は、図３に示されるように、弁体１１の中心軸Ａ−Ａがスライド弁１の中心軸Ｏ−Ｏに対して、すなわち、弁座面７ａに対して、直角を成すように連結杆１２に保持される。また、図４に示されたように弁体１１の基部１１ａの背面１１ｄに形成される段部としての溝部１１ｅの底面１１ｆには、板バネ１３の末端部１３ｂに形成される円弧状の突起１３ｃが当接する。それにより、スライド弁１として組み立てられたとき、図１に示されるように、弁体１１のシール面１１ｃが、弁座７の弁座面７ａに押し付けられる。したがって、弁体１１は、開口面積が異なる出口側ポート８または出口側ポート９のいずれか一方のポートを開閉するとともに、シールする。図１では、開口面積の大きい出口側ポート８が閉、開口面積の小さい出口側ポート９が開とされている。

【0031】

なお、弁体１１の背面１１ｄに形成される溝部１１ｅは、本実施例は、図４（ｃ）に示されるように、背面１１ｄを左右方向に横切って延在するように形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図４（ｃ）において、溝部１１ｅが左右両端を基部１１ａにより塞がれている状態、すなわち、断面矩形状の凹部として形成されていてもよい。該凹部は、背面１１ｄに対して段部を成している。本実施例においては、凹部で段部を形成するとき、凹部の長さ（図４（ｃ）において、凹部の左右方向の長さ）は、貫通孔１２ａの長さと弁体１１の長さとの間の差（貫通孔１２ａと弁体１１との間に形成される隙間の長さ）より大きく設定される。このように設定する理由は、以下の通りである。

【0032】

すなわち、本実施例では、上述したように、板バネ１３が連結杆１２と一体にされており、また、連結杆１２とプランジャ１５も同様に一体にされている。したがって、プランジャ１５が移動を開始した瞬間は、弁体１１は停止したままであり、連結杆１２のみが貫通孔１２ａと弁体１１との間の隙間分先に移動する。同様に、連結杆１２と一体である板バネ１３の突起１３ｃは、停止している弁体１１の背面１１ｄに形成されている凹部の底面上を移動する。貫通孔１２ａと弁体１１との関係をこのように構成することで、弁体１１の移動が円滑に実行され得る。

【0033】

本実施例では、また、板バネ１３の末端部１３ｂは、該末端部１３ｂに形成された突起１３ｃが弁体１１の溝部１１ｅの底面１１ｆに当接するように構成される。また、板バネ１３の突起１３ｃを除く平坦な末端部１３ｂが弁体１１の背面１１ｄの少なくとも一部を覆うように配置されることが好ましい。このように配置することで、例えば、図１に示されるように閉じていた出口側ポート８から弁体１１が逆圧で浮き上がったとき、弁体１１の背面１１ｄが、該背面１１ｄを覆っている板バネ１３の平坦な末端部１３ｂに当接する。それにより、弁体１１の回転が妨げられ、弁体１１が中心軸Ａ−Ａに対して傾斜したり、弁体１１がずれたりする度合いが抑えられる。そのため、逆圧が解消されたときには、弁体１１は、傾斜状態にロックされること無く、当初の位置、すなわち出口側ポート８を閉じ、これをシールする位置に速やかに戻ることができる。

【0034】

最後に、スライド弁１を構成するソレノイド１８は、中心に弁体アセンブリ１０のプランジャ１５を収容することができる空間１８ａを備えるように、外函１９内に電気絶縁性の合成樹脂でモールド成形されている。本実施例では、上部が外函１９で塞がれている空間１８ａ内に、吸引子１７と溶接により一体化されているプランジャチューブ２０が挿入され、取り付けビス２１により吸引子１７が外函１９に固定される。このとき、プランジャチューブ２０内には弁体アセンブリ１０のプランジャ１５が嵌め込まれており、プランジャ１５は、図１において、プランジャチューブ２０内を上下方向に移動することができる。また、上述したように、吸引子１７とプランジャ１５との間には、コイルバネ１６が装着される。該コイルバネ１６により、吸引子１７とプランジャ１５とは、互いに離れる方向に付勢されている。

【0035】

本実施例では、上述したことから理解されるように、吸引子１７、プランジャチューブ２０、コイルバネ１６、弁体アセンブリ１０、弁本体５および入口側継手２、出口側継手３および４は、予め一体にされる。該一体化された弁部材（吸引子１７やプランジャ１５）をソレノイド１８の空間１８ａ内に挿入することで、スライド弁１として容易に組み立てられることができる。

【0036】

本実施例においては、例えばソレノイド１８に電流が流れていないときは、図１に示されるように、プランジャ１５は、コイルバネ１６に付勢されて下方に位置する。これにより、弁体１１は、出口側ポート８を閉じている。この場合、出口側ポート９が開いているので、流体は、継手２から継手４に流れる。他方、リード線２５を介してソレノイド１８に電流が流れると、吸引子１７がプランジャ１５を引き寄せることで、プランジャ１５が駆動され、上方に移動する。それにより、プランジャ１５と一体化されている弁体１１は、図１において、弁座面７ａ上を上方にスライドし、出口側ポート８が開けられ、出口側ポート９が閉じられる。この場合、出口側ポート８が開いているので、流体は、継手２から継手３に流れる。

【0037】

以下、本発明の要部について説明する。
本実施例において、流体は、例えばヒートポンプ装置としての冷却システムに使用される冷媒である。

【0038】

また、本実施例のスライド弁１では、入口側継手２の入口側ポート２ａの開口面積をＡ、出口側継手３の出口側ポート８の開口面積をＢ、出口側継手４の出口側ポート９の開口面積をＣとしたとき、それらの開口面積は、
Ｃ＜Ｂ＜Ａ
に設定されている。

【0039】

すなわち、出口側継手３の出口側ポート８の開口面積Ｂと、出口側継手４の出口側ポート９の開口面積Ｃは、入口側ポート２ａの開口面積Ａに比べて両方とも小さく設定され、さらに出口側ポート９の開口面積Ｃと出口側ポート８の開口面積Ｂとを比べた場合に、出口側ポート９の開口面積Ｃが出口側ポート８の開口面積Ｂに比べて小さく設定されている。

【0040】

これにより、入口側継手２の入口側ポート２ａから、出口側継手３の出口側ポート８または出口側継手４の出口側ポート９に液冷媒が流れるとき、その冷媒は減圧されることになる。

【0041】

このようにして、図１に示した入口側継手２から冷媒が導入され、出口側ポート８または出口側ポート９のうち弁体１１によって閉鎖されていない方の出口側ポート９または８を冷媒が通過することによって、高温・高圧の液冷媒が、蒸発し易い状態に減圧され、低温・低圧で気体・液体混相状態の冷媒となって、出口側継手４または出口側継手３から排出される。

【0042】

したがって、本実施例のスライド弁１では、図５に示したように、例えば、冷蔵庫用の冷却システム６０に組み込んだ場合に、圧縮機６２を介して凝縮器６４から送出され、その凝縮器６４から送出された高温・高圧の液冷媒が、スライド弁１の出口側ポート８または出口側ポート９のうち弁体１１によって閉鎖されていない方の出口側ポートを冷媒が通過することによって、高温・高圧の液冷媒が、蒸発し易い状態に減圧され、低温・低圧で気体・液体混相状態の冷媒となって、出口側継手３または出口側継手４内から排出され、蒸発器３６、または蒸発器３８を介して再び圧縮機６２に戻されることになる。

【0043】

なお、出口側ポート９および出口側継手４を介して第１冷却室用の蒸発器３６に送出されるか、または、出口側ポート８および出口側継手３を介して第２冷却室用の蒸発器３８のどちらに送出されるかの選択は、スライド弁１の制御スイッチのＯＮ，ＯＦＦで行われる。したがって、本発明では、冷媒流量の制御を行う場合に、複雑なコントローラが不要であり、コスト安に寄与することができる。

【0044】

なお、スライド弁１の弁体１１を駆動させる手段として、マグネットラッチコイルが採用されることが好ましい。このような構成であればＯＮ／ＯＦＦ信号のみで冷媒流量の制御を行うことができ、安価で弁体の制御を行うことができる。

【0045】

このようなスライド弁１が組み込まれた冷却システム６０では、例えば、冷蔵庫の第１冷却室内の温度が温度センサで検知される。第１冷却室内の温度が、所定の温度以上であり、冷却が必要であることが検知された場合には、スライド弁１を制御する図示しない切り換えスイッチがＯＦＦになる。これにより、弁体１１が出口側ポート９を開放する。

【0046】

出口側ポート９が開放された図１の状態では、ソレノイド１８に電流が流れておらず、プランジャ１５は、コイルバネ１６に付勢されて下方に位置している。すなわち、弁体１１は、開口面積の大きい出口側ポート８を閉じており、開口面積の小さい出口側ポート９が開いている。この状態では、入口側継手２から出口側継手４の出口側ポート９に流れる。このとき冷媒は減圧される。そして、第１冷却室内が、第１冷却室用の蒸発器３６により冷却される。

【0047】

一方、第２冷却室内の温度が、所定の温度以上であり、冷却が必要であることが温度センサにより検知された場合には、その検知信号に基いて、スライド弁１の切り換えスイッチがＯＮになる。そして、リード線２５を介してソレノイド１８に電流が流れる。ソレノイド１８に電流が流れると、吸引子１７がプランジャ１５を引き寄せることで、プランジャ１５が駆動され、上方に移動する。それにより、プランジャ１５と一体化されている弁体１１は、図１において、弁座面７ａ上を上方にスライドし、出口側ポート８が開放され、出口側ポート９が閉鎖される。この場合、出口側ポート８が開いているので、入口側継手２から出口側継手３の出口側ポート８に流れる。このとき冷媒は減圧される。そして、第２冷却室が第２の冷却室用の蒸発器３８により冷却される。なお、第１冷却室内の温度、および、第２冷却室の温度が共に所定温度以下の場合には、圧縮機６２を停止する制御が行われる。

【0048】

また、図１のスライド弁１において、出口側ポート８を開とするか、出口側ポート９を開とするかは、頻繁に使用する出口側ポートを開とする方を非通電時とし、頻繁に使用しない方を通電時のモードに設定すれば、省エネを図ることができる。

【0049】

このように本実施例では、膨張手段としてキャピラリーチューブを使用しないので、キャピラリーチューブを使用した場合の問題が発生しない。すなわち取付作業も容易であり、さらに高価な配管部材を用意する必要もない。また、気密性を特に注意しなくても接続することが可能である。
このように本実施例に係るスライド弁１は、膨張手段を備えた三方弁として、例えば、２つの冷却室を冷却する冷蔵庫の冷却システム６０に有効に利用することができる。

【0050】

以上、本発明の一実施例に係るスライド弁１とそのスライド弁１を使用した冷却システム６０について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されない。例えば、スライド弁１は、冷蔵庫に限らず缶入り飲料の自動販売機や、スーパーマーケットなどに置かれるショーケースなどに用いられるヒートポンプ装置に適用可能である。

【0051】

また、本発明は、図６に示した冷却システム５６のように、２つのスライド弁１、１’を用いることにより、３つの冷却室を備えた冷蔵庫などにも適用可能である。すなわち、本発明に係るスライド弁１、１’は、第１冷却室用の蒸発器６６、第２冷却室用の蒸発器６８、第３冷却室用の蒸発器７０に接続される膨張手段として使用することもできる。

【0052】

このような冷却システム５６では、第１冷却室用の蒸発器６６に供給される冷媒は、第１のスライド弁１の入口側ポート２ａを通過してから、第１のスライド弁１の出口側ポート８を通過し、その後、第２のスライド弁１’に供給される。そして、第２のスライド弁１’に供給された冷媒が、第２のスライド弁１’の出口側ポート９’を通過することにより減圧され、第１冷却室用の蒸発器６６に供給される。

【0053】

一方、第２冷却室用の蒸発器６８に供給される冷媒は、第１のスライド弁１の入口側ポート２ａを通過してから、第１のスライド弁１の出口側ポート８を通過し、その後、第２のスライド弁１’に供給される。そして、第２のスライド弁１’に供給された冷媒が、第２のスライド弁１’の出口側ポート８’を通過することにより減圧され、第２冷却室用の蒸発器６８に供給される。

【0054】

第３冷却室用の蒸発器７０に供給される冷媒は、凝縮器６４から第１のスライド弁１の入口側ポート２ａを通過した後、第１のスライド弁１の出口側ポート９を通過することにより減圧され、その後、第３冷却室用の蒸発器７０に供給される。

【0055】

ここで、図６の冷却システム５６では、第１冷却室用の蒸発器６６の蒸発圧力が最も低く、第２冷却室用の蒸発器６８の蒸発圧力は、第１冷却室用の蒸発器６６の蒸発圧力より高く、第３冷却室用の蒸発器７０の蒸発圧力は、最も高いものとする。

【0056】

蒸発器６６で熱交換される第１冷却室とは、製氷あるいは冷凍保存を行う冷凍室であり、蒸発器６８で熱交換される第２冷却室とは、製氷には至らずとも低めの温度に設定される冷却室であり、蒸発器７０で熱交換される第３冷却室とは、第２冷却室より高めの温度に設定される冷却室である。

【0057】

このような冷却システム５６では、上流側のスライド弁１の開口面積の大きい方の出口側ポート８に、下流側のスライド弁１’の入口側ポート２ａ’を接続して三方弁同士を接続する。

【0058】

そして、スライド弁１の入口側ポート２ａの開口面積をＡ、スライド弁１の開口面積の大きい方の出口側ポート８の開口面積をＢ、スライド弁１の開口面積の小さい方の出口側ポート９の開口面積をＣとし、スライド弁１’の入口側ポート２ａ’の開口面積をＤ、スライド弁１’の開口面積の大きい方の出口側ポート８’の開口面積をＥ、スライド弁１’の開口面積の小さい方の出口側ポート９’の開口面積をＦとしたとき、
Ｆ＜Ｅ＜Ｃ＜Ａ
Ａ≦Ｂ≦Ｄ
となるように設定する。

【0059】

開口面積をそれぞれこのように設定すれば、第１冷却室用の蒸発器６６の蒸発圧力が最も低く、次に第２冷却室用の蒸発器６８の蒸発圧力が低く、第３冷却室用の蒸発器７０の蒸発圧力が最も高くなる。

【0060】

このようにして、第１冷却室と第２冷却室と第３冷却室とを冷却することもできる。
このように、図６に示した冷却システム５６では、スライド弁１において、出口側ポート８を閉鎖し、出口側ポート９を開放するように設定すれば、第３冷却室用の蒸発器７０により第３冷却室を冷却することができる。

【0061】

また、図６に示した冷却システム５６では、スライド弁１の出口側ポート８を開放しスライド弁１の出口側ポート９を閉鎖するように設定するとともに、スライド弁１’の出口側ポート９’を閉鎖しスライド弁１’の出口側ポート８’を開放するように設定すれば、第２冷却室用の蒸発器６８により第２冷却室を冷却することができる。

【0062】

さらに、図６に示した冷却システム５６では、スライド弁１の出口側ポート８を開放しスライド弁１の出口側ポート９を閉鎖するとともに、スライド弁１’の出口側ポート８’を閉鎖しスライド弁１’の出口側ポート９’を開放すれば、第３冷却室用の蒸発器６６により第３冷却室を冷却することができる。

【0063】

ここで、スライド弁１の開口面積の大きい方の出口側ポート８の開口面積をＢとスライド弁１’の入口側ポート２ａ’の開口面積をＤとの関係が上述のようにＢ≦Ｄの関係に設定されていることから三方弁同士の連結部、すなわちスライド弁１とスライド弁１’の連結部では、圧力損失（膨張）が生じない。

【0064】

したがって、スライド弁１’の小さい方の出口側ポート９’の開口面積を、所望とする蒸発圧力に応じてより小さい開口面積に設定すれば、より低い蒸発圧力が得られることになるので、弁の設計が容易になる。

【0065】

さらに、第１のスライド弁１の出口側ポート９の開口面積Ｃと、第２のスライド弁１’の出口側ポート８’の開口面積Ｅと、第２のスライド弁１’の出口側ポート９’の開口面積Ｆとを、第１冷却室用の蒸発器６６と第２冷却室用の蒸発器６８と第３冷却室用の蒸発器７０との所望の蒸発圧力に応じた開口面積にそれぞれ設定すれば良い。

【0066】

このように設定すれば、例えば、製氷あるいは冷凍保存を行う第１冷却室と、製氷には至らずとも低めの温度に設定される第２冷却室と、第２冷却室より高めの温度に設定される第３冷却室とを所望とする温度で冷却することが可能である。

【0067】

なお、以上の説明では図６のシステムにおいて、下流側のスライド弁１’でも減圧を行う説明をしたが、スライド弁１では、膨張（減圧）を行いながらも、下流側のスライド弁１’では、減圧を行わず流路の切換えのみを行っても良い。この場合、上流側のスライド弁１の入口側ポート２ａの開口面積は、下流側のスライド弁１’に接続される出口側ポート８に対して大きく設定し、そして、下流側のスライド弁１’の入口側ポート２ａ’、出口側ポート８’、および出口側ポート９’のそれぞれの開口面積は、上流側のスライド弁１の出口側ポート８’の開口面積以上に設定される。

【0068】

以上、本発明の各実施例について説明したが、本発明の技術思想は、三方弁に限定されず、四方弁あるいは三方弁以上の多方弁にも適用可能である。その場合には、図１に示したスライド弁体１１で開閉し得る出口側ポートのうち、少なくとも一つの出口側ポートを入口側ポート２ａより開口面積を小さく設定すれば良い。また、複数ある出口側ポートの開口面積に大小関係を設けておけば、冷媒の減圧の度合いを適宜調整することが可能となる。

【符号の説明】

【0069】

１ スライド弁（上流側のスライド弁）
１’ スライド弁（下流側のスライド弁）
２ 入口側継手
２ａ 入口側ポート
３ 出口側継手
４ 出口側継手
５ 弁本体
６ 弁室
７ 弁座
７ａ 弁座面
８ 出口側ポート
９ 出口側ポート
１０ 弁体アセンブリ
１１ 弁体
１５ プランジャ
１８ ソレノイド
５６ 冷却システム
６０ 冷却システム
６２ 圧縮機
６４ 凝縮器
６６ 第１冷却室用の蒸発器
６８ 第２冷却室用の蒸発器
７０ 第３冷却室用の蒸発器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】