(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流入口と、高圧側の流体が流出する第１流出口と、低圧側の流体が流出する第２流出口とを備える弁本体と、
該弁本体内で、前記流入口と前記第１流出口との間に位置する第１弁座と、前記流入口と前記第２流出口との間に位置する第２弁座と、
前記弁本体内で前記２つの弁座を挟んで相対向する位置に配置された第１及び第２弁体と、
該第１弁体と該第２弁体との間に介装された作動部材とを備え、
前記第１弁体が前記第１弁座に着座した状態で前記作動部材が前記第２弁体を前記第２弁座から離間させ、前記第２弁体が前記第２弁座に着座した状態で前記作動部材が前記第１弁体を前記第１弁座から離間させ、前記第１弁体の前記第１弁座への着座を、該第１弁体を該第１弁座へ弾性力によって付勢する付勢手段により行い、前記第２弁体の前記第２弁座への着座を、電磁コイルへの通電に伴う該第２弁体の移動により行う三方電磁弁であって、
前記第１弁座の弁口径を前記第２弁座の弁口径より小さくしたことを特徴とする三方電磁弁。
【請求項２】
前記電磁コイルへの通電の際に、前記第２弁体は、前記流入口側の流体圧によって前記第２弁座側に付勢されることを特徴とする請求項１に記載の三方電磁弁。
【請求項３】
前記流入口は、ヒートポンプ装置の熱交換器に連通し、前記第１流出口は、該ヒートポンプ装置の膨張機構に連通し、前記第２流出口は、該ヒートポンプ装置の圧縮機の吸入口に連通することを特徴とする請求項１又は２に記載の三方電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ装置を備えた空調装置等において冷媒の流路を切り換えるため等に用いられる三方電磁弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷暖房システム等のヒートポンプ装置では、圧縮機の吐出側と室内側及び室外側熱交換器との間と、圧縮機の吸入側と室内側及び室外側熱交換器との間に各々電磁弁を配置して冷媒の流路を切り換えていた。
【０００３】
しかし、上記ヒートポンプ装置では、２つの電磁弁を用いるため、部品点数が多くなり、装置コストの上昇に繋がるとともに、消費電力も大きくなるため、運転コストが上昇するという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載の冷媒流路の切換弁は、ホットガスサイクル回路を備えた空調装置において、１つの弁本体に、圧縮機とコンデンサとの間に設けられ、冷媒回路を遮断するパイロット電磁弁機構と、圧縮機とエバポレータとの間に設けられ、パイロット電磁弁機構が閉弁するとともに圧縮機とコンデンサの冷媒圧力が所定の差圧に達した時に作動させる差圧弁機構とを一体的に設け、１つの切換弁で冷媒の流路を切り換えることで、上記問題の解決を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４１３３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に記載の切換弁等の三方電磁弁は、冷房時に高圧の液体を流す際に弁体と弁座との間に高い圧力が加わって開弁動作に大きな力を必要とするため、この駆動力を発生させる電磁コイルなどが大型になり、装置及び運転コストが上昇するという問題があった。
【０００７】
また、ヒートポンプ装置の冷暖房運転の切換に応じて、冷房時、除湿時、暖房時の各々において、冷媒が液体の状態、液体と気体の混合状態、気体の状態と変化して流量が大きく変動するが、この変動を考慮した構造となっていないため、大量の気体冷媒が流れる際に圧力損失が大きくなり、運転コストが上昇するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来の三方電磁弁における問題点に鑑みてなされたものであって、電磁コイルを小型化することができると共に、大量の気体冷媒等が流れる場合でも、圧力損失を小さく抑えることのできる三方電磁弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、流体の流入口と、高圧側の流体が流出する第１流出口と、低圧側の流体が流出する第２流出口とを備える弁本体と、該弁本体内で、前記流入口と前記第１流出口との間に位置する第１弁座と、前記流入口と前記第２流出口との間に位置する第２弁座と、前記弁本体内で前記２つの弁座を挟んで相対向する位置に配置された第１及び第２弁体と、該第１弁体と該第２弁体との間に介装された作動部材とを備え、前記第１弁体が前記第１弁座に着座した状態で前記作動部材が前記第２弁体を前記第２弁座から離間させ、前記第２弁体が前記第２弁座に着座した状態で前記作動部材が前記第１弁体を前記第１弁座から離間させ、前記第１弁体の前記第１弁座への着座を、該第１弁体を該第１弁座へ弾性力によって付勢する付勢手段により行い、前記第２弁体の前記第２弁座への着座を、電磁コイルへの通電に伴う該第２弁体の移動により行う三方電磁弁であって、前記第１弁座の弁口径を前記第２弁座の弁口径より小さくしたことを特徴とする。
【００１０】
そして、本発明によれば、高圧側の流体が流れる第１弁座の弁口径を、低圧側の流体が流れる第２弁座の弁口径より小さくしたため、第１弁体の開弁方向の流体受圧面積が大きくなるとともに、第２弁体の閉弁方向の流体受圧面積が大きくなり、高圧側の流体を第１流出口から流出させる際に、第１弁体を第１弁座から離間させるのに要する力を小さくすることができ、該力を生じさせる電磁コイルを小型化することができる。
【００１１】
上記三方電磁弁において、前記電磁コイルへの通電の際に、前記第２弁体は、前記流入口側の流体圧によって前記第２弁座側に付勢されるように構成することができ、直動弁に比較して弁口を大きくすることができ、これにより圧損が低下し、システム効率が向上する。
【００１２】
上記三方電磁弁において、前記流入口は、ヒートポンプ装置の熱交換器に連通し、前記第１流出口は、該ヒートポンプ装置の膨張機構に連通し、前記第２流出口は、該ヒートポンプ装置の圧縮機の吸入口に連通するように構成することができる。これにより、ヒートポンプ装置の冷暖房運転切換用の三方電磁弁に設けられる電磁コイルを小型化することができるとともに、冷房時、除湿時、暖房時の各々において、冷媒が液体の状態、液体と気体の混合状態、気体の状態と変化した際に、流量の少ない液体の状態と、液体と気体の混合状態の冷媒が弁口径の小さい第１流出口側を流れ、流量の多い気体の状態の冷媒が弁口径の大きい第２流出口側を流れるため、冷媒の流量に応じた弁口径となり、圧力損失を小さく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、電磁コイルを小型化することができると共に、大量の気体冷媒等が流れる場合でも、圧力損失を小さく抑えることのできる三方電磁弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかる三方電磁弁の一実施の形態を示す断面図であって、（ａ）は無通電時、（ｂ）は電磁コイルへ通電した時を示す。
【図２】本発明にかかる三方電磁弁を用いたヒートポンプ装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態について、図１を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本発明にかかる三方電磁弁をヒートポンプ装置の冷暖房運転の切換に用いた場合を例にとって説明する。
【００１６】
図１は、本発明にかかる三方電磁弁の一実施の形態を示し、この三方電磁弁１は、１つの流入口２ａと、第１流出口２ｂ及び第２流出口２ｃと、弁室２ｄ、２ｅとを備える弁本体２と、弁本体２内に位置する第１弁座３、第２弁座４と、これらの弁座３、４に接離して流入口２ａと流出口２ｂ、２ｃを連通させる第１弁体６及び第２弁体７と、両弁体６、７間に介装され、各々の端部で両弁体６、７に当接する複数の作動部材としての作動棒９（９Ａ、９Ｂ）と、弁本体２の下部開口を塞ぐ蓋１１と、蓋１１と第１弁体６との間に介装され、第１弁体６を第１弁座３側に付勢するコイルばね１２と、下端部で第２弁体７に接離するとともに、貫通孔１５ａを有する弁ホルダ１５と、弁ホルダ１５に一体化されたプランジャ１３を昇降させるための電磁コイル組立体１４等を備える。
【００１７】
弁本体２は、弁室２ｄに第２弁体７を、弁室２ｅに第１弁体６を収容し、上部開口は吸引子１６によって閉じられ、下部開口は蓋１１によって塞がれている。吸引子１６と弁本体２との間にはＯリング１７が、蓋１１と弁本体２との間にはＯリング１８が各々装着され、三方電磁弁１の気密性を確保している。
【００１８】
第１弁体６は、コイルばね１２によって上方に付勢され、図１（ａ）の無通電時にコイルばね１２の弾性力によって第１弁座３に着座する。第１弁体６の上面には、作動棒９の下端部が当接する。第１弁体６が着座する第１弁座３の口径は、第２弁体７が着座する第２弁座４の口径よりも小さく設定される。
【００１９】
第２弁体７は、上下方向に貫通する２つの貫通孔７ａ、７ｂを備え、第２弁体７と吸引子１６の間には、ピストンリング２０が装着される。
【００２０】
作動棒９（９Ａ、９Ｂ）は、弁室２ｄ内において弁本体２を貫通する挿通孔（不図示）によって上下方向に移動可能に設けられ、上述のように、両弁体６、７に挟持される。なお、図示の例では、作動棒９が２本存在するが、作動棒９の本数は特に限定されるものではない。
【００２１】
弁ホルダ１５は、プランジャ１３と一体に形成され、下端部に水平方向に延設された貫通孔１５ａを有する。
【００２２】
プランジャ１３は、円筒状のパイプ２１内に昇降可能に収容され、プランジャ１３と吸引子１６との間に介装されたコイルばね１９によって上方へ付勢される。プランジャ１３は、電磁コイル組立体１４の電磁コイル１４ａに通電した際に、吸引子１６に吸引されて下降する。
【００２３】
次に、上記構成を有する三方電磁弁１の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００２４】
電磁コイル１４ａへ通電しない場合には、図１（ａ）に示すように、第１弁体６がコイルばね１２によって上方に付勢され、第１弁座３に着座するとともに、第１弁体６及び作動棒９を介して第２弁体７が上方へ移動し、弁座４から離間する。これにより、流入口２ａから弁室２ｄを介して第２流出口２ｃへ流体が流れる。
【００２５】
次に、電磁コイル１４ａに通電すると、プランジャ１３が吸引子１６に吸引されて下降し、これに伴い弁ホルダ１５も下降する。弁ホルダ１５の下降直後に、弁ホルダ１５の下端部１５ｂが貫通孔７ａの上端部に当接して上部開口を塞ぐとともに、弁ホルダ１５の貫通孔１５ａが弁室２ｄに連通することで、流入口２ａ側の流体圧が第２弁体７に対して該第２弁体７を下降させる方向に加わり、プランジャ１３の下降と相まって第２弁体７を円滑に下降させ、第２弁体７が最終的に弁座４に着座する。
【００２６】
プランジャ１３、弁ホルダ１５及び第２弁体７の移動に伴い、複数の作動棒９も下降し、これによって第１弁体６も下降し、第１弁座３から離間する。これにより、流入口２ａから弁室２ｅを介して第１流出口２ｂへ流体が流れる。
【００２７】
次に、上記構成を有する三方電磁弁１を用いた冷暖房システム（ヒートポンプ装置）３１について、図２を中心に参照しながら説明する。
【００２８】
この冷暖房システム３１は、冷媒として例えばＨＦＣ−１３４ａやＨＦＯ−１２３４ｙｆを用い、圧縮機３２と、室外側熱交換器３３と、第１室内側熱交換器３４と、第２室内側熱交換器３５と、第１膨張機構３６と、第２膨張機構３７と、室外側熱交換器３３から第１膨張機構３６又は圧縮機３２への冷媒流路を切り換える三方電磁弁１と、第２室内側熱交換器３５から室外側熱交換器３３への冷媒流路に配置された電磁弁３９とで構成される。ここで、三方電磁弁１は、図１に示した流入口２ａが室外側熱交換器３３に連通し、第１流出口２ｂが第１膨張機構３６に連通し、第２流出口２ｃが圧縮機３２の吸入口に連通するように接続される。
【００２９】
次に、上記構成を有する冷暖房システム３１の動作について説明する。
【００３０】
まず、暖房時の動作について説明する。三方電磁弁１の電磁コイル１４ａに通電せずに図１（ａ）の状態とし、室外側熱交換器３３から流入口２ａ、第２流出口２ｃを介して圧縮機３２への冷媒流路を開状態とし、第１流出口２ｂから第１膨張機構３６への冷媒流路を閉状態とし、電磁弁３９を閉じる。これにより、圧縮機３２より吐出された冷媒は、第２室内側熱交換器３５、第２膨張機構３７を経て室外側熱交換器３３に導入された後、圧縮機３２に戻る。この場合、室外側熱交換器３３は蒸発器として機能し、第２室内側熱交換器３５は凝縮器として機能し、ダクト５０内を矢印Ｆ方向に流れる風が第２室内側熱交換器３５で温められて温風通路５１から車室内に吹き出す暖房運転となる。なお、５３はダンパーであり、破線は暖房時の位置、実線は冷房時の位置を示している。また、この際、三方電磁弁１には、流入口２ａから大口径側の第２流出口２ｃへ気体状の冷媒が流れるため、圧力損失を小さく抑えることができて好ましい。
【００３１】
次に、冷房時の動作について説明する。三方電磁弁１の電磁コイル１４ａに通電して図１（ｂ）の状態とし、室外側熱交換器３３から流入口２ａ、第１流出口２ｂを介して第１膨張機構３６への冷媒流路を開状態とし、第２流出口２ｃから圧縮機３２への冷媒流路を閉状態とし、電磁弁３９を開く。これにより、圧縮機３２より吐出された冷媒は、第２室内側熱交換器３５、電磁弁３９を経て室外側熱交換器３３に導入された後、第１膨張機構３６、第１室内側熱交換器３４を経て圧縮機３２に戻る。この場合、室外側熱交換器３３は凝縮器として機能し、第１室内側熱交換器３４は蒸発器として機能し、ダクト５０内を矢印Ｆ方向に流れる風が第１室内側熱交換器３４で冷却されて冷風通路５２から車室内に吹き出す冷房運転となる。また、この際、三方電磁弁１には、流入口２ａから小口径側の第１流出口２ｂへ液体状の冷媒が流れるため、冷媒流量に応じた弁口径を選択できて好ましい。
【００３２】
なお、上記実施の形態においては、弁ホルダ１５を有するパイロット型の三方電磁弁１を例示したが、パイロット機構は必須の構成要素ではなく、吸引子１６の吸引力のみで第２弁体７を第２弁座４に着座させる直動機構とすることも可能である。また、冷暖房システム３１を流れる冷媒の種類は特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３３】
１  三方電磁弁
２  弁本体
２ａ  流入口
２ｂ  第１流出口
２ｃ  第２流出口
２ｄ、２ｅ  弁室
３  第１弁座
４  第２弁座
６  第１弁体
７  第２弁体
７ａ、７ｂ  貫通孔
９（９Ａ、９Ｂ）  作動棒
１１  蓋
１２  コイルばね
１３  プランジャ
１４  電磁コイル組立体
１４ａ  電磁コイル
１５  弁ホルダ
１５ａ  貫通孔
１５ｂ  下端部
１６  吸引子
１７、１８  Ｏリング
１９  コイルばね
２０  ピストンリング
２１  パイプ
３１  冷暖房システム
３２  圧縮機
３３  室外側熱交換器
３４  第１室内側熱交換器
３５  第２室内側熱交換器
３６  第１膨張機構
３７  第２膨張機構
３９  電磁弁
５０  ダクト
５１  温風通路
５２  冷風通路
５３  ダンパー
【図１】
0005620833.tif 000002
【図２】
0005620833.tif 000003