(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の入出ポートが形成された弁シート部及び弁室を有する弁ハウジングと、前記弁シート部に接触しながら回動せしめられる弁体と、該弁体を回転駆動するアクチュエータとを備え、前記弁室に導入ポート及び／又は導出ポートが開口せしめられるとともに、前記弁体内に、前記導入ポート又は導出ポートと前記複数個の入出ポートとを選択的に連通させるための通路が形成され、前記アクチュエータにより前記弁体を回動させて、前記導入ポート又は導出ポートと前記複数個の入出ポートのいずれかとを前記弁体内通路を介して選択的に連通させることにより流路の切り換えを行なうようにされた多方切換弁であって、
前記弁ハウジングは、上側箱状体と下側蓋状体とからなり、前記アクチュエータ、前記弁シート部及び前記導出ポートは前記上側箱状体に設けられ、前記導入ポートは前記下側蓋状体に設けられ、前記弁体と前記下側蓋状体との間に前記弁体を前記弁シート部側に付勢するコイルばねが設けられ、
前記弁体に、前記通路を形成すべくその回転軸線から半径方向外向きに突出する横突出部が設けられるとともに、該横突出部に連なって該横突出部の突出方向とは逆向きに張り出す基端側張出部が設けられ、前記入出ポートと前記弁室との間の流体の流通を阻害しないようにすべく、前記横突出部における厚み及び幅をそれぞれ基準厚み、基準幅として、前記基端側張出部に、その厚み及び／又は幅を前記基準厚み、基準幅より狭めるように切欠部が設けられていることを特徴とする多方切換弁。
【請求項２】
前記横突出部における前記弁シート部側の面を基準面として、前記基端側張出部において前記基準面から所定厚み分が削除され、該削除によって段下げされた部分が前記切欠部となっていることを特徴とする請求項１に記載の多方切換弁。
【請求項３】
前記切欠部として、前記基端側張出部の前記弁シート部側における外周面から内側に向けて所定幅分凹むとともに、前記弁シート部側の面からも所定厚み分凹んだ凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多方切換弁。
【請求項４】
前記基端側張出部の幅を前記基準幅より狭めるように、その外周両側部から所定幅分が削除され、該削除によって凹んだ部分が前記切欠部となっていることを特徴とする請求項１に記載の多方切換弁。
【請求項５】
前記横突出部と前記基端側張出部における前記弁シート部側とは反対側の面が面一とされ、該面一の面が、前記弁体を前記弁シート部側に付勢する前記コイルばねのばね受け面となっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の多方切換弁。
【請求項６】
前記弁体の回転軸線と前記導入ポート又は導出ポートの中心線とが実質的に重なり合っていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の多方切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル（ヒートポンプ）等に用いられる三方切換弁や四方切換弁等の多方切換弁に係り、特に、流路の切り換えをモーター等のアクチュエータで弁体を回動させることにより行うロータリ式の多方切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の多方切換弁として、本願の出願人は、先に、図５に示される如くの多方切換弁を提案している（特許文献１、２等を参照）。以下、図示の多方切換弁を簡単に説明する。
【０００３】
図示例の多方切換弁１０’は、ヒートポンプ装置に用いられるロータリー式の多方切換弁（四方切換弁）であり、流体として冷媒が用いられるもので、キャン１８の内周側に配在されたロータ１６とキャン１８の外周に外嵌固定されたステータ１７とからなる流路切換用アクチュエータとしてのステッピングモータ１５と、該ステッピングモータ１５により回動せしめられる弁体５０と、この弁体５０を回動可能に保持する弁ハウジング６０と、を備えている。
【０００４】
なお、前記モータ１５内には、遊星歯車式減速機構４０が付設され、モータ１５の出力軸（遊星歯車式減速機構４０の出力軸４５）の回転が前記弁体５０に伝達されるようになっている。
【０００５】
弁ハウジング６０は、３本のボルト９３により気密的に締結された上側箱状体（上側分割体）６０Ａと下側蓋状体（下側分割体）６０Ｂとからなり、これら上側箱状体６０Ａと下側蓋状体６０Ｂとで円筒状の弁室６１が画成されている。
【０００６】
上側箱状体６０Ａは、概略凸状の上側基体部６０ａと該上側基体部６０ａの下面外周部から下側に突出する主として弁室６１の周壁部を画成する円筒状壁部６０ｂとからなり、上側基体部６０ａの左右には、横穴と縦穴とからなる断面逆Ｌ形状の第１入出ポート１２と第２入出ポート１３とが設けられ、また、円筒状壁部６０ｂの上部の前面側には、前記弁室６１に連なる低圧冷媒導出ポート１４が設けられている。
【０００７】
一方、下側蓋状体６０Ｂは、上記円筒状壁部６０ｂの下端部が外嵌される段付き厚板状とされ、その中央（回転軸線Ｏ上）には、それを貫通して前記弁室６１に開口する高圧冷媒導入ポート１１が設けられている。なお、軽量化等を図るため、弁ハウジング６０（上側箱状体６０Ａと下側蓋状体６０Ｂ）の材料にはアルミニウムが使用されている。
【０００８】
前記弁室６１の天井部には、第１入出ポート１２と第２入出ポート１３の下端開口部が形成された弁シート部材６５が配設（ねじ止め）されている。
【０００９】
前記弁体５０は、上から順に、モータ１５内の遊星歯車式減速機構４０の出力軸４５に一体回転可能に連結された小径軸部５１、上側箱状体６０Ａに形成された中央孔６７及び弁シート部材６５の中央に形成された開口６９に挿通せしめられた中央軸部５２、及び導入ポート１１内に挿入された大径円筒軸部５３を有するステンレス（ＳＵＳ）製の弁軸部材５０Ａと、該弁軸部材５０Ａの、前記弁室６１内に位置する中央軸部５２の下端部から大径円筒軸部５３の中央肉厚部５３ａ上端に至る段付き部分に外嵌固定された軸外部材５４とからなり、弁室６１内に位置する部分（中央軸部５２の下部、大径円筒軸部５３及び軸外部材５４）が逆Ｌ形ないしクランク状の切換弁体部５０Ｂとなっている。
【００１０】
前記弁軸部材５０Ａの中央軸部５２と大径円筒軸部５３の下端部は、それぞれスリーブ状の軸受部材８６、８７により摺動回転自在に支持されている。また、大径円筒軸部５３における中央肉厚部５３ａの下部円錐面部と導入ポート１１の内周面との間には、テフロン（登録商標）製のリップシール８３が介装されている。
【００１１】
前記切換弁体部５０Ｂ内には、それと相似する逆Ｌ形ないしクランク状の弁体内通路５５が設けられている。
【００１２】
この弁体内通路５５の出口側端部には、弁シート部材６５に気密的に圧接するように、シール材としてのＯリング７４と角形リング７５とが装着されている。Ｏリング７４は、弁体内通路５５を流れる高圧流体により半径方向外方に押圧されて断面が円形から楕円状に変化するが、このＯリング７４の形状変化を利用して角形リング７５の一端面を弁シート部材６５に押し付けてシール効果を得る構成となっている。
【００１３】
なお、前記下側蓋状体６０Ｂの上面中央部に突設された円筒状突壁部６０ｄの外周には、前記弁体内通路５５の出口側端部（角形リング７５）を弁シート部材６５に押し付けるべく、前記弁体５０を弁シート６５側に付勢するコイルばね９２が縮装されている。また、流体の不所望な漏れが生じないようにすべく、各部材の対接面間等の要所、例えば、上側箱状体６０Ａの円筒状壁部６０ｂの下部内周面と下側蓋状体６０Ｂの上部外周面との間には、Ｏリング９５等のシール材が装着されている。
【００１４】
かかる構成を有する多方切換弁（四方切換弁）１０’では、図４（Ａ）［弁体５０と弁シート部６５とを下から見た概略参考図］を参照すればよくわかるように、弁体５０がモータ１５により回動せしめられて、弁体内通路５５の出口側端部（角形リング７５）が弁シート部材６５の第１入出ポート１２（の下端開口部）の真下位置に達すると、導入ポート１１と第１入出ポート１２とが弁体内通路５５を介して連通し、高温高圧の冷媒は、弁体内通路５５を介して第１入出ポート１２へと流れ、一方、第２入出ポート１３からの低温低圧の冷媒は、弁室６１を介して導出ポート１４へと流れる（以下、この状態を第１流通状態と称す）。
【００１５】
上記とは逆に、弁体内通路５５の出口側端部（角形リング７５）が弁シート部材６５の第２入出ポート１３（の下端開口部）の真下位置に回動せしめられると、導入ポート１１と第２入出ポート１３とが弁体内通路５５を介して連通し、高温高圧の冷媒は、弁体内通路５５を介して第２入出ポート１３へと流れ、一方、第１入出ポート１２からの低温低圧の冷媒は、弁室６１を介して導出ポート１４へと流れる（以下、この状態を第２流通状態と称す）。
【００１６】
このように図示例の多方切換弁１０’は、弁体５０を回動させることによって、弁体内通路５５及び弁室６１を介して第１入出ポート１２及び第２入出ポート１３のいずれかと導入ポート１１及び導出ポート１４のいずれかとを選択的に連通させることにより、流路の切り換えを行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特願２０１０−０１０３０９号
【特許文献２】特願２００９−２０３９２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
前記した如くのロータリ式四方切換弁１０’では、図４（Ａ）に示される如くに、弁体５０の回転軸線Ｏと導入ポート１１の中心線Ｃ１とが実質的に重なり合っていて、この中心線Ｃ１を挟んで左右対称的に第１入出ポート１２と第２入出ポート１３とが配在されており、導入ポート１１の中心線Ｃ１と第１入出ポート１２の中心線Ｃ２及び第２入出ポート１３の中心線Ｃ３とのオフセット量（ポート中心間距離）は共にＬａとなっている。
【００１９】
ところで、前記四方切換弁１０’の弁体５０は、逆Ｌ形ないしクランク状の弁体内通路５５を形成するための、回転軸線Ｏ（導入ポート１１の中心線Ｃ１）から半径方向外向き（入出ポート１２、１３の中心線Ｃ２、Ｃ３側）に大きく突出する横突出部５４ａを備えているが、その他、該横突出部５４ａの突出方向とは逆向きに張り出す平面視半円ないし半長円形の、前記横突出部５４ａと同じ厚みＴａ（図５参照）を持つ基端側（回転軸線Ｏ側）張出部５４ｂが設けられている。かかる基端側張出部５４ｂは、弁体５０を弁シート側６５に付勢する圧縮コイルばね９２のばね受け部分として必要とされる。
【００２０】
ところが、前記オフセット量が図４（Ａ）に示される如くに比較的小さいＬａであると、図からも分かるように、前記基端側張出部５４が、第１流通状態では入出ポート１３の一部を塞ぎ（図の格子状ハッチング部分）、また、第２流通状態では第１入出ポート１２の一部を塞ぐことになり、それらの入出ポート１２、１３と弁室６１との間の冷媒の流通を阻害してしまうという問題が発生する（図には第１流通状態が示されているが、第２流通状態でも同様）。
【００２１】
かかる問題を回避すべく、前記オフセット量を図４（Ｂ）に示される如くに大きくする（Ｌｂとする）と、弁シート部材６５、弁ハウジング６０、ひいては当該四方切換弁１０’の大型化を招くだけでなく、弁体５０にかかるモーメントが増大し、流路切換により大きなトルクが必要となり、モータの大型化等も招いてしまう。
【００２２】
本発明は、前記した如くの事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大型化を招くことなく、入出ポートと弁室との間の流体の流通を阻害することが無いようにできる多方切換弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成すべく、本発明に係る多方切換弁は、基本的には、複数個の入出ポートが形成された弁シート部及び弁室を有する弁ハウジングと、前記弁シート部に接触しながら回動せしめられる弁体と、該弁体を回転駆動するアクチュエータとを備え、前記弁室に導入ポート及び／又は導出ポートが開口せしめられるとともに、前記弁体内に、前記導入ポート又は導出ポートと前記複数個の入出ポートとを選択的に連通させるための通路が形成され、前記アクチュエータにより前記弁体を回動させて、前記導入ポート又は導出ポートと前記複数個の入出ポートのいずれかとを前記弁体内通路を介して選択的に連通させることにより流路の切り換えを行なうようにされ、前記弁ハウジングは、上側箱状体と下側蓋状体とからなり、前記アクチュエータ、前記弁シート部及び前記導出ポートは前記上側箱状体に設けられ、前記導入ポートは前記下側蓋状体に設けられ、前記弁体と前記下側蓋状体との間に前記弁体を前記弁シート部側に付勢するコイルばねが設けられ、前記弁体に、前記通路を形成すべくその回転軸線から半径方向外向きに突出する横突出部が設けられるとともに、該横突出部に連なって該横突出部の突出方向とは逆向きに張り出す基端側張出部が設けられ、前記入出ポートと前記弁室との間の流体の流通を阻害しないようにすべく、前記横突出部における厚み及び幅をそれぞれ基準厚み、基準幅として、前記基端側張出部に、その厚み及び／又は幅を前記基準厚み、基準幅より狭めるように切欠部が設けられていることを特徴としている。
【００２４】
好ましい具体的な態様では、前記横突出部における前記弁シート部側の面を基準面として、前記基端側張出部において前記基準面から所定厚み分が削除され、該削除によって段下げされた部分が前記切欠部とされる。
【００２５】
他の具体的な好ましい態様では、前記切欠部として、前記基端側張出部の前記弁シート部側おける外周面から内側に向けて所定幅分凹むとともに、前記弁シート部側の面からも所定厚み分凹んだ凹部が形成される。
【００２６】
他の具体的な好ましい態様では、前記基端側張出部の幅を前記基準幅より狭めるように、その外周両側部から所定幅分が削除され、該削除によって凹んだ部分が前記切欠部とされる。
【００２７】
別の好ましい態様では、前記横突出部と前記基端側張出部における前記弁シート部側とは反対側の面が面一とされ、該面一の面が、前記弁体を前記弁シート部側に付勢する前記コイルばねのばね受け面とされる。
【００２８】
他の好ましい態様では、前記弁体の回転軸線と前記導入ポート又は導出ポートの中心線とが実質的に重なり合うようにされる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る多方切換弁では、弁体の基端側張出部に特定の態様で切欠部が設けられるので、オフセット量を小さくしたもとでも、言い換えれば、当該多方切換弁の大型化を招くことなく、入出ポートと弁室との間の冷媒の流通を阻害することが無いようにでき、これにより、十分な冷媒流通量を確保することができ、当該多方切換弁が用いられたヒートポンプ装置等の熱効率等を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る多方切換弁の第１実施例の主要部（弁体と弁シート部）を示し、（Ａ）は弁体と弁シート部とを横から見た概略図、（Ｂ）は弁体と弁シート部とを下から見た概略図。
【図２】本発明に係る多方切換弁の第２実施例の主要部（弁体と弁シート部）を示し、（Ａ）は弁体と弁シート部とを横から見た概略図、（Ｂ）は弁体と弁シート部とを下から見た概略図。
【図３】本発明に係る多方切換弁の第３実施例の主要部（弁体と弁シート部）を示し、（Ａ）は弁体と弁シート部とを横から見た概略図、（Ｂ）は弁体と弁シート部とを下から見た概略図。
【図４】従来例の多方切換弁の課題の説明に供される図であり、（Ａ）、（Ｂ）は共に弁体と弁シート部とを下から見た概略図。
【図５】従来の多方切換弁（四方切換弁）の一例を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の多方切換弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１、図２、図３は、それぞれ本発明に係る多方切換弁としての四方切換弁の第１実施例、第２実施例、第３実施例の主要部（弁体と弁シート部）を示し、（Ａ）は弁体と弁シート部とを横から見た概略図、（Ｂ）は弁体と弁シート部とを下から見た概略図である。各実施例の四方切換弁１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、前述した図５及び図４（Ａ）に示される四方切換弁１０’における弁体５０の形状が異なるだけで、他の部分は基本的には同じであるので、以下においては、相違点である弁体の形状を重点的に説明する。
【００３３】
図１に示される第１実施例の四方切換弁１０Ａにおける弁体５０は、通路５５を形成すべくその回転軸線Ｏから半径方向外向きに大きく突出する横突出部５４ａが設けられるとともに、該横突出部５４ａに連なって該横突出部５４ａの突出方向とは逆向きに張り出す平面視半円ないし半長円形の基端側張出部５４ｂが設けられ、入出ポート１２、１３と弁室６１との間の流体の流通を阻害しないようにすべく、前記横突出部５４ａにおける厚みを基準厚みＴａとして、前記基端側張出部５４ｂに、その厚みを前記基準厚みＴａより狭めるように切欠部８１が設けられている。
【００３４】
より具体的には、横突出部５４ａにおける弁シート部材６５側の面を基準面５４ｃとして、前記基端側張出部５４ｂにおいて前記基準面５４ｃから所定厚みＴｂ分（図１（Ａ）において砂地状パターンが施されている部分）が削除され、該削除によって段下げされた部分が前記切欠部８１となっている。
【００３５】
なお、本実施例においても、前述した従来例のものと同様に、オフセット量はＬａであり、また、横突出部５４ａと基端側張出部５４ｂにおける弁シート部材６５側とは反対側の面５４ｄは面一とされ、該面一の面５４ｄが、弁体５０を弁シート部材６５側に付勢するコイルばね９２のばね受け面となっている。
【００３６】
このように本第１実施例の四方切換弁１０Ａでは、弁体５０の基端側張出部５４ｂに、基準面５４ｃから段下げされた切欠部８１が設けられているので、基端側張出部５４ｂにおける弁シート部材６５側の面５４ｃ’（切欠部８１）と入出ポート１２、１３（弁シート部材６５）との離隔距離が従来例のものより相当大きくなり、そのため、第１及び第２流通状態のいずれでも、入出ポート１２、１３と弁室６１との間の冷媒の流通はほとんど阻害されなくなる。
【００３７】
図２に示される第２実施例の四方切換弁１０Ｂにおける弁体５０は、入出ポート１２、１３と弁室６１との間の流体の流通を阻害しないようにすべく、前記横突出部５４ａにおける厚み及び幅を基準厚みＴａ、基準幅Ｄａとして、前記基端側張出部５４ｂにおける弁シート部材６５側の左右両側部分に、その厚み及び幅を前記基準厚みＴａ、基準幅Ｄａより狭めるように切欠部８２、８２が設けられている。
【００３８】
より具体的には、前記切欠部８２、８２として、基端側張出部５４ｂにおける弁シート部材６５側の左右両側部分に内側に向けて所定幅Ｄｂ分凹むとともに、弁シート部材６５側の面（基準面５４ｃ）からも所定厚みＴｂ分凹んだ平面視概略く字状の壁面を有する凹部が左右２箇所に設けられている。
【００３９】
このように本第２実施例の四方切換弁１０Ｂでは、弁体５０の基端側張出部５４ｂに、平面視概略く字状の壁面を有する凹部からなる切欠部８２、８２が設けられているので、第１実施例と同様に、第１及び第２流通状態のいずれでも、基端側張出部５４ｂによって入出ポート１２、１３が塞がれしまうことは無くなり、そのため、入出ポート１２、１３と弁室６１との間の冷媒の流通はほとんど阻害されなくなる。
【００４０】
図３に示される第３実施例の四方切換弁１０Ｃにおける弁体５０は、基端側張出部５４ｂに、入出ポート１２、１３と弁室６１との間の冷媒の流通を阻害しないように切欠部８３、８３が設けられている。
【００４１】
より具体的には、前記基端側張出部５４ｂの幅を前記基準幅Ｄａより狭めるように、その外周両側部から所定幅Ｄｂ分が削除され、該削除によって凹んだ平面視く字状部分（左右２箇所）が前記切欠部８３、８３となっている。
【００４２】
このように本第３実施例の四方切換弁１０Ｃでは、弁体５０の基端側張出部５４ｂに、平面視く字状部分からなる切欠部８３、８３が設けられているので、第２実施例と同様に、第１及び第２流通状態のいずれでも、基端側張出部５４ｂによって入出ポート１２、１３が塞がれしまうことは無くなり、そのため、入出ポート１２、１３と弁室６１との間の冷媒の流通はほとんど阻害されなくなる。
【００４３】
以上のように、本発明実施例の四方切換弁１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃでは、基端側張出部５４ｂに特定の態様で切欠部８１、８２、８２、８３、８３が設けられるので、オフセット量を小さいＬａとしたもとでも、言い換えれば、当該四方切換弁の大型化を招くことなく、入出ポート１２、１３と弁室６１との間の冷媒の流通を阻害しないようにすることができる。これにより、十分な冷媒流通量を確保することができ、当該四方切換弁が用いられたヒートポンプ装置等の熱効率等を向上させることができる。
【００４４】
なお、本発明は、上述したような四方切換弁のみに限定されるものではなく、三方切換弁あるいは五方以上の切換弁にも適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４５】
１０    多方切換弁（四方切換弁）
１１    導入ポート
１２    第１入出ポート
１３    第２入出ポート
１４    導出ポート
１５    モータ（アクチュエータ）
５０    弁体
５４ａ  横突出部
５４ｂ  基端側張出部
５５    弁体内通路
６０    弁ハウジング
６０Ａ  上部体
６０Ｂ  底蓋状体
６０Ｃ  円筒状体
６１    弁室
６５    弁シート部材
８１、８２、８３    切欠部
９２    コイルばね
【図１】
0005611658.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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