(57)【要約】      （修正有）【課題】ロータリー弁の駆動トルクを低減する。【解決手段】連通路２１を有して所定の軸心回りに回転する可動弁体を設ける。この可動弁体に軸心方向の一方側から対向する第１弁座１０を設ける。第１弁座１０には、複数の接続ポートを形成しておく。また、可動弁体に第１弁座１０とは反対面側から対向する第２弁座３０を設ける。第１、及び第２弁座１０，３０は、可動弁体とそれぞれ所定の隙間を持つように配置する。連通路２１は、軸心方向に可動弁体を貫通させる。そして、第１弁座１０、第２弁座３０側で、連通路２１内の空間と隙間で形成された空間とをシールするように連通路２１の周囲に第１、及び第２シール部材４０，４１を配置する。【選択図】図３
2011094787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置されていることを特徴とするロータリー弁。
【請求項２】
請求項１のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、弾性体で形成されて前記第１シール部材（40）を前記第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、弾性体で形成されて前記第２シール部材（41）を前記第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられていることを特徴とするロータリー弁。
【請求項３】
請求項２のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、前記第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ収容する第１、及び第２溝（22,23）がそれぞれ形成され、
前記第１、及び第２押圧部材（42,43）は、それぞれ前記第１、及び第２溝（22,23）に収容されていることを特徴とするロータリー弁。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちの何れか１つのロータリー弁において、
それぞれの隙間は、０．５ｍｍに設定されていることを特徴とするロータリー弁。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちの何れか１つのロータリー弁において、
前記可動弁体（20）、前記第１、及び第２弁座（10,30）を収容する密閉容器（50）を備え、
前記第１弁座（10）は、前記接続ポート（C,D,E,S）として第１,…,第４接続ポート（S,C,E,D）の４つを有し、
前記第１,…,第３接続ポート（C,E,S）は、前記第１弁座（10）上の同一仮想円上に配置され、
前記第４接続ポート（D）は、前記第１弁座（10）の前記仮想円上、又は前記密閉容器（50）内の空間に開口する位置に設けられ、
前記連通路（21）は、前記可動弁体（20）の回転に応じて、前記第１、第３接続ポート（E,S）上、及び前記第１、第２接続ポート（C,S）上に移動して移動先の接続ポートを連通し、
前記可動弁体（20）は、平面形状が扇形に形成され、前記連通路（21）が前記第１、第３接続ポート（E,S）間を連通した状態において前記４つの接続ポート（S,C,E,D）のうち前記第１、第３接続ポート（E,S）のみに重なり、前記第１、第２接続ポート（C,S）間を連通した状態において前記第１、第２接続ポート（C,S）のみに重なることを特徴とするロータリー弁。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちの何れか１つのロータリー弁において、
前記第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広であることを特徴とするロータリー弁。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちの何れか１つのロータリー弁において、
前記第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さいことを特徴とするロータリー弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連通路が形成された可動弁体を回転駆動して複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒回路において冷媒（例えば二酸化炭素）を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機（冷凍装置）では、運転状態を冷房運転と暖房運転の何れかに切り換えるために、四路切換弁か設けられる。このような四路切換弁には、一例として、連通路が形成された可動弁体で、複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたロータリー弁では、ケース内底面に四方弁用弁体（椀状体）を回転可能に取り付けている。ケース底面は３つのポートを設け、ケースの側壁には別のポートを設けている。そして、弁体を回転させることで底面の３つのポートのうちの２つを選択的に連通させるとともに、ケース内の空間で底面の他のポートと、ケース側面のポートとを連通させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された例では、ケース側面のポートにはコンプレッサの高圧ポートが接続されているので、ケース内の空間が弁体（椀状体）内の空間よりも高圧になる場合があり、両空間の差圧によって弁体がケース底面に押し付けられ、弁体を駆動するトルクが摩擦抵抗によって大きくなる。これに対しては、例えば弁体を回転駆動するモータなどを大型化することが考えられるが、弁のコストアップやサイズアップにつながり好ましくない。また、駆動時に差圧を解除する機構を設けることも考えられるが、この方式は差圧を保ったまま駆動する必要があるロータリー弁には適用できない。
【０００６】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、ロータリー弁の駆動トルクを低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成では、連通路（21）内の空間よりも外側の空間の圧力が高い場合には、それぞれの空間同士の差圧に応じた力が第１、及び第２シール部材（40,41）にそれぞれ作用するが、この力の方向は、各シール部材（40,41）を概ね内側（貫通孔（21）内側）に押す方向である。また、可動弁体（20）には、第１、及び第２押圧部材（42,43）の押圧力及び各シール部材（40,41）自体の弾性によって、軸心（M）方向の力も作用する。すなわち、このロータリー弁では、第１、及び第２シール部材（40,41）が弁座（10,30）に密着する力（密着力）のみがかかる。この密着力は、従来のロータリー弁において差圧で可動弁体が弁座に押さえつけられる際の力と比べれば小さい。
【０００９】
また、第２の発明は、
第１の発明のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、弾性体で形成されて前記第１シール部材（40）を前記第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、弾性体で形成されて前記第２シール部材（41）を前記第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、各シール部材（40,41）は、第１、及び第２押圧部材（42,43）によって、所定の力で弁座（10,30）に押し付けられる。
【００１１】
また、第３の発明は、
第２の発明のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、前記第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ収容する第１、及び第２溝（22,23）がそれぞれ形成され、
前記第１、及び第２押圧部材（42,43）は、それぞれ前記第１、及び第２溝（22,23）に収容されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、各シール部材（40,41）と各押圧部材（42,43）を溝（22,23）に収容することで、可動弁体（20）の駆動時にもこれらが確実に保持される。
【００１３】
また、第４の発明は、
第１から第３の発明のうちの何れか１つのロータリー弁において、
それぞれの隙間は、０．５ｍｍに設定されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、シール部材（40,41）が変形しても、可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保される。
【００１５】
また、第５の発明は、
第１から第４の発明のうちの何れか１つのロータリー弁において、
前記可動弁体（20）、前記第１、及び第２弁座（10,30）を収容する密閉容器（50）を備え、
前記第１弁座（10）は、前記接続ポート（C,D,E,S）として第１,…,第４接続ポート（S,C,E,D）の４つを有し、
前記第１,…,第３接続ポート（C,E,S）は、前記第１弁座（10）上の同一仮想円上に配置され、
前記第４接続ポート（D）は、前記第１弁座（10）の前記仮想円上、又は前記密閉容器（50）内の空間に開口する位置に設けられ、
前記連通路（21）は、前記可動弁体（20）の回転に応じて、前記第１、第３接続ポート（E,S）上、及び前記第１、第２接続ポート（C,S）上に移動して移動先の接続ポートを連通し、
前記可動弁体（20）は、平面形状が扇形に形成され、前記連通路（21）が前記第１、第３接続ポート（E,S）間を連通した状態において前記４つの接続ポート（S,C,E,D）のうち前記第１、第３接続ポート（E,S）のみに重なり、前記第１、第２接続ポート（C,S）間を連通した状態において前記第１、第２接続ポート（C,S）のみに重なることを特徴とする。
【００１６】
この構成では、第１、第３接続ポート（E,S）間が連通するとともに第２、第４接続ポート（C,D）間が連通する状態と、前記第１、第２接続ポート（C,S）間が連通するとともに第３、第４接続ポート（D,E）間が連通する状態とにロータリー弁を切替えることができる。すなわち、このロータリー弁は、第１,…,第４接続ポート（S,C,E,D）の４つのポート間の連通状態を制御する四路切換弁として機能する。
【００１７】
また、第６の発明は、
第１から第５の発明のうちの何れか１つのロータリー弁において、
前記第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広であることを特徴とする。
【００１８】
この構成では、第１シール部材（40）は、前記幅広の部分で、耐久性を確保に十分な幅を確保しつつ、前記他の部分で、第２弁座（30）との接触面積を低減することが可能になる。
【００１９】
また、第７の発明は、
第１から第６の発明のうちの何れか１つのロータリー弁において、
前記第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さいことを特徴とする。
【００２０】
この構成では、前記第２シール部材（41）の摩擦係数が、前記第１シール部材（40）よりも小さいので、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減する。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明によれば、可動弁体（20）には、第１、及び第２シール部材（40,41）が弁座（10,30）に密着する力（密着力）のみがかかる。この密着力は、従来のロータリー弁において差圧で可動弁体が弁座に押さえつけられる際の力と比べれば小さい。したがって、本発明によれば、より小さな駆動トルクでロータリー弁を駆動できる。そして、駆動トルクを低減でできれば、ロータリー弁を駆動するモータ等の駆動機構を大型化する必要がなくコストの低減も可能になる。
【００２２】
また、第２の発明によれば、各シール部材（40,41）が第１、及び第２押圧部材（42,43）によって、所定の力で弁座（10,30）に押し付けられるので、より確実なシール性能を得ることが可能になる。
【００２３】
また、第３の発明によれば、可動弁体（20）の駆動時にシール部材（40,41）と押圧部材（42,43）とが確実に保持されるので、シール性能をより向上させることが可能になる。また、より容易にシール部材（40,41）と押圧部材（42,43）とを取り付けることも可能になる。
【００２４】
また、第４の発明によれば、可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保されるので、確実に駆動トルクを低減させることが可能になる。
【００２５】
また、第５の発明によれば、駆動トルクの低減が可能な四路切換弁を構成することができる。
【００２６】
また、第６の発明によれば、駆動トルクの低減と耐久性の向上を両立することが可能になる。
【００２７】
また、第７の発明によれば、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減するので、駆動トルクを低減させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本実施形態に係る四路切換弁の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、第１弁座、及び可動弁体の構成を示す平面図である。
【図３】図３は、図１におけるシール部分の拡大図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態２にかかる可動弁体、及び第１シール部材の構成を示す平面図である。
【図５】図５は、接続ポート上を第１シール部材が通過する際における該第１シール部材の状態を説明する図である。
【図６】図６は、第１シール部材と第１弁座との接触面積と、駆動トルクの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３０】
《発明の実施形態１》
〈概要〉
本発明の実施形態１として、ロータリー式の四路切換弁（ロータリー弁）の例を説明する。この四路切換弁は、例えば、冷媒回路において冷媒（例えば二酸化炭素）を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機（冷凍装置）に用いられ、該空気調和機の運転状態を冷房運転と暖房運転の何れかに切り換える際に使用する。図１は、本実施形態に係る四路切換弁（1）の構成を模式的に示す縦断面図である。この四路切換弁（1）は、配管を接続する４つの接続ポート（C,D,E,S）を備えている。そして、四路切換弁（1）は、接続ポート（C,D）が互いに連通し、且つ接続ポート（E,S）が互いに連通する第１の連通状態と、接続ポート（D,E）が互いに連通し、且つ接続ポート（C,S）が互いに連通する第２の連通状態の２段階に切り換えられるようになっている。なお、本発明の第１,…,第４接続ポートには、それぞれ接続ポート（S）、接続ポート（C）、接続ポート（E）、接続ポート（D）が対応している。
【００３１】
以下、四路切換弁（1）の構成について説明する。なお、「連通状態の制御」とは、本本実施形態の四路切換弁（1）では、接続ポートの接続関係を切り換える制御を意味するが、本発明の「連通状態の制御」とは、その他にも、弁を開状態及び閉状態の２段階に切替える制御や、流体の流量を連続的に変更する制御等の種々の制御を含む概念である。
【００３２】
《四路切換弁（1）の構成》
四路切換弁（1）は、図１に示すように、可動弁体（20）、第１、及び第２弁座（10,30）、第１、及び第２シール部材（40,41）、第１、及び第２押圧部材（42,43）を備え、これらがケーシング（50）に収容されている。このケーシング（50）は、密閉ドーム型の圧力容器である。
【００３３】
〈第１弁座（10）〉
図２は、第１弁座（10）、及び可動弁体（20）の構成を示す平面図である。第１弁座（10）は、円盤状の形態をしていて、ケーシング（50）に固定されている。この例では、第１弁座（10）は、ケーシング（50）の底面側の蓋も兼ねている（図１を参照）。
【００３４】
また、この第１弁座（10）には、図２に示すように、四路切換弁（1）用の４つの接続ポート（C,D,E,S）が形成されている。これらの接続ポート（C,D,E,S）には、配管がそれぞれ接続される。これらの接続ポート（C,D,E,S）は、何れも同一直径の円形穴であり、第１弁座（10）の外周縁の近傍に配置されている。詳しくは、これらの接続ポート（C,D,E,S）は、同一の仮想円上に、それぞれの穴中心が位置するように、所定の角度間隔（α）で配置されている。この例ではα＝９０°である。
【００３５】
〈可動弁体（20）〉
可動弁体（20）は、平面形状が扇形（この例では概ね半円形）をしていて、第１弁座（10）の上面（図1における上）側に配置されている。可動弁体（20）には、モータ（図示は省略）の駆動軸（60）が取り付けられ、該駆動軸（60）の軸心（M）回りに回転駆動される。すなわち、可動弁体（20）は、第１弁座（10）に対して回転方向に相対変位する。なお、可動弁体（20）の下面側には、該可動弁体（20）を回転可能に支持するピン（24）が設けられている。また、前記第１弁座（10）には、ピン状のストッパー（11）が設けてあり、可動弁体（20）の回転方向位置を一定範囲に規制している。
【００３６】
この可動弁体（20）には、貫通孔（21）(連通路)が形成されている。貫通孔（21）は、第１弁座（10）の所定の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態の切換に使用する。例えば、図２（Ａ）は、貫通孔（21）が接続ポート（E,S）上に位置して、接続ポート（E,S）間を連通させている状態を例示し、図２（Ｂ）は、貫通孔（21）が接続ポート（C,S）上に位置して、接続ポート（C,S）間を連通させている状態を例示している。接続ポート（C,S）間が連通した状態では、可動弁体（20）は接続ポート（C,S）にのみ重なり、接続ポート（D,E）には重ならないようになっている。これにより、接続ポート（D,E）は、ケーシング（50）内の空間に開放され、接続ポート（D,E）間は、ケーシング（50）内の空間で互いに連通する（図２（Ｂ）参照）。すなわち、図２（Ｂ）に示した状態は、四路切換弁（1）の第２の連通状態に対応している。
【００３７】
この状態から、可動弁体（20）が反時計回りに回転して、貫通孔（21）が接続ポート（E,S）上に来ると、該接続ポート（E,S）間が連通される。接続ポート（E,S）間が連通した状態では、図２（Ａ）に示すように、可動弁体（20）は、接続ポート（E,S）にのみ重なり、接続ポート（C,D）には重ならないようになっている。これにより、接続ポート（C,D）は、ケーシング（50）内の空間に開放され、接続ポート（C,D）間は、ケーシング（50）内の空間で互いに連通する。すなわち、第１の連通状態に対応している。
【００３８】
上記の切換を実現するため、貫通孔（21）は、以下のように形状等が設定されている。すなわち、この例では貫通孔（21）は、平面視の形状が円弧状で幅が一定の貫通孔である。また、貫通孔（21）は、その幅方向の中心を通る円弧（以下、中心円弧という。図２を参照）が、接続ポート（C,D,E,S）の位置を定める仮想円（前述）と同曲率かつ同心に設定されている。貫通孔（21）の幅は、接続ポート（C,D,E,S）の穴径と同じ、若しくはやや大きめに設定されている。
【００３９】
貫通孔（21）の中心円弧長、すなわち中心円弧の中心角は、連通を制御する接続ポート（E,S）の角度間隔（α）（この例では９０°）に合わせておけば、接続ポートの間を第１、及び第２の連通状態の各状態に切換できるのであるが、この四路切換弁（1）では、貫通孔（21）の中心円弧における中心角を、角度間隔（α）よりも大きめにしてある（図２を参照）。図２（Ａ）の例（第２の連通状態）は、可動弁体（20）が反時計回りに最大限回転した状態であり、可動弁体（20）がストッパー（11）に当接している。この状態では、貫通孔（21）は、一端が接続ポート（S）に接している。
【００４０】
〈第２弁座（30）〉
第２弁座（30）は、円盤状の形態をしていて、ケーシング（50）に固定されている（図1を参照）。この第２弁座（30）は中央部分に軸受（図示は省略）がはめ込まれ、該軸受にモータの駆動軸（60）が嵌め込まれるようになっている。なお、駆動軸（60）は、ケーシング（50）の上部側の蓋（51）を貫通し、前記モータと繋がっている。なお、ケーシング（50）内空間がケーシング（50）外部と連通しないようにしておく必要があるが、これには、例えば駆動軸（60）と蓋（51）の間にシールを設けたり、モータ自体をケーシング（50）内に収容する等しておくとよい。
【００４１】
〈可動弁体（20）、第１、及び第２弁座（10,30）の配置〉
この四路切換弁（1）では、第１、及び第２弁座（10,30）は、可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置されている。この例では、可動弁体（20）の下面側はピン（24）で第１弁座（10）との間隔を持たせてある。これらの隙間は、本実施形態では、０．５ｍｍに設定している。このようにすることで、シール部材（40,41）が変形しても、可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保される。
【００４２】
〈可動弁体（20）におけるシール〉
この四路切換弁（1）では、第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ第１弁座（10）側、第２弁座（30）側で、連通路（21）内の空間と前記隙間とをシールするように連通路（21）の周囲に配置している（図２を参照）。図３は、図１におけるシール部分の拡大図である。図３に示すように、この可動弁体（20）には方形断面の第１、及び第２溝（22,23）を、可動弁体（20）の下面側、及び上面側にそれぞれ形成してあり、これらの溝に第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ嵌め込んである。この例では、第１、及び第２シール部材（40,41）は、断面形状が方形である。また、この例では、第１、及び第２シール部材（40,41）には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：Polytetrafluoroethylene）で構成したパッキンを採用している。なお、このＰＴＦＥは例示であり、使用条件（流体の圧力や流体の物性など）などに応じて適宜選択すればよい。例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド：Poly Phenylene Sulfide）やＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン：polyetheretherketone）等の採用も可能である。
【００４３】
また、四路切換弁（1）では、弾性体で形成されて第１シール部材（40）を第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、同様に弾性体で形成されて第２シール部材（41）を第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられている。この例では、第１押圧部材（42）は、第１溝（22）の底面側に嵌め込んであり、その外側（図３では第１押圧部材（42）の下側）に第１シール部材（40）を嵌め込んである。同様に、第２押圧部材（43）を、第２溝（23）の底面側に嵌め込んであり、その外側（図３では第２押圧部材の上側）に第２シール部材（41）を嵌め込んである。この例では第１、及び第２押圧部材（42,43）は、いわゆるＯリングを採用している。なお、このＯリングも例示であり、例えば皿バネなど弾性体として機能する種々の部材を採用できる。
【００４４】
《四路切換弁（1）の駆動トルク》
本実施形態の四路切換弁（1）では、貫通孔（21）内の空間よりもケーシング（50）内の空間の圧力が高い場合には、それぞれの空間同士の差圧に応じた力が第１、及び第２シール部材（40,41）にそれぞれ作用するが、この力の方向は、各シール部材（40,41）を概ね内側（貫通孔（21）内側）に押す方向である。また、可動弁体（20）には、第１、及び第２押圧部材（42,43）の押圧力及び各シール部材（40,41）自体の弾性によって、軸心（M）方向の力も作用する。これらの合成力は概ね図３に示した矢印の方向に作用する。すなわち、この四路切換弁（1）では、パッキン（第１、及び第２シール部材（40,41））が弁座（10,30）に密着する力（密着力）のみがかかる。この密着力は、従来のロータリー弁において差圧で可動弁体が弁座に押さえつけられる際の力と比べれば小さい。
【００４５】
《本実施形態における効果》
以上のように、本実施形態によれば、より小さな駆動トルクで四路切換弁（1）（ロータリー弁）を駆動できる。そして、駆動トルクを低減できれば、モータを大型化する必要がなくコストの低減も可能になる。
【００４６】
また、駆動時に差圧を解除する機構など特別の機構を追加する必要もない。
【００４７】
また、この四路切換弁（1）では、可動弁体（20）と各弁座（10,30）の隙間を０．５ｍｍに設定して、シール部材（40,41）が変形しても可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保されるようにしている。それゆえ、確実に駆動トルクを低減させることが可能になる。
【００４８】
《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２にかかる可動弁体（20）、及び第１シール部材（40）の構成を示す平面図である。本実施形態では、接続ポート（C,D,E,S）側に位置するシール部材、すなわち第１シール部材（40）は、図４に示すように、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広の幅広部（40a）を有している。この幅広部（40a）の具体的な幅は、前記第１シール部材（40）の耐久性を考慮して決定する。実施形態２では、幅広部（40a）の幅は実施形態１の相当部分と同等の幅にしてある。また、第１シール部材（40）において、可動弁体（20）の回転時に接続ポート（C,D,E,S）上を通過しない部分は、実施形態１の第１シール部材（40）の相当部分よりも幅を狭くしてある（この部分を幅狭部（40b）とよぶ）。なお、耐久性からは、幅広部（40a）とする部位は、接続ポート（C,D,E,S）上を通過する部分だけがよいのだが、その部分だけ幅広にすると、幅狭部（40b）との境界で幅が急変するので、幅広部（40a）と幅狭部（40b）とをなだらかなラインで繋いである。そのため、この例では、耐久性に影響しない部分でも、若干幅広になっている部分がある。
【００４９】
また、本実施形態では、第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さい材料で構成してある。具体的には、本実施形態では、第１シール部材（40）には、ＰＰＳを採用し、第２シール部材（41）には、ＰＰＳよりも摩擦係数が小さいＰＴＦＥ（例えばテフロン（登録商標））を採用している。
【００５０】
《本実施形態における効果》
貫通孔（21）内の空間よりもケーシング（50）内の空間の圧力が高い場合には、それぞれの空間同士の差圧によって、第１シール部材（40）は、可動弁体（20）が回転して接続ポート（C,D,E,S）上を該第１シール部材（40）が通過する際に、接続ポート（C,D,E,S）の部分で撓むことになる。図５は、接続ポート（C,D,E,S）上を第１シール部材（40）が通過する際における該第１シール部材（40）の状態を説明する図であり、同図の破線が第１シール部材（40）の変形形状を例示している。このような変形があった場合に、第１シール部材（40）に十分な耐久性がないと、シール性能が低下したり、第１シール部材（40）が破損しやすくなる可能性がある。この点、本実施形態の第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分を該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広にしてあるので、その部分の剛性を十分に確保することが可能になる。このように剛性を十分に確保できると、前記差圧が作用した際の第１シール部材（40）の撓みがより小さくなり、その結果、本実施形態では、耐久性の確保が可能になるのである。なお、第１シール部材（40）の材料として用いたＰＰＳは、第２シール部材（41）に用いたテフロン（登録商標）よりも硬度が大きいので、この点からも、耐久性能がより向上する。
【００５１】
ところで、可動弁体（20）の駆動トルクは、理論的には、図６に示すように、各シール部材（40,41）と弁座（10,30）の接触面積に比例する。そのため、耐久性を確保あるいは向上させるために、前記のように第１シール部材（40）を幅広にすると、可動弁体（20）の駆動トルクが大きくなるとも考えられる。しかしながら、本実施形態では、可動弁体（20）の回転時に接続ポート（C,D,E,S）上を通過しない部分は、通過する部分よりも幅が狭くなっている。そのため、本実施形態では、第１シール部材（40）と第１弁座（10）との接触面積を低減することが可能になる。本願発明者が試作した例では、実施形態１では、前記接面積がおよそ４２３ｍｍ２であったのに対し、実施形態２では、該接触面積がおよそ３０５ｍｍ２に低減できた。この試作例で、駆動トルクを測定したところ、本実施形態では、実施形態１と比べ、可動弁体（20）の駆動トルクを約１８％低減させることができた。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、駆動トルクの低減と耐久性の向上を両立することが可能になるのである。
【００５３】
また、本実施形態では、第２シール部材（41）の摩擦係数を、前記第１シール部材（40）よりも小さくしたので、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減し、その結果、前記駆動トルクをより低減させることが可能になる。この第２シール部材（41）は、第１シール部材（40）のように接続ポート（C,D,E,S）上を通過しないので、第１シール部材（40）に比べて耐久性では有利であり、このような材料選択が可能になる。
【００５４】
《その他の実施形態》
なお、上記の四路切換弁は例示であり、本発明は他の形式の弁にも応用できる。具体的には、例えば２つの接続ポート間を開閉制御する開閉弁や、２つの接続ポート間の流量を連続的に制御する流量制御弁（例えば冷媒回路に使用する膨張弁など）に応用することが考えられる。
【００５５】
また、実施形態１でも、実施形態２と同様に、第２シール部材（41）の摩擦係数が、前記第１シール部材（40）よりも小さくなるように、第１、及び第２シール部材（40,41）の材質を設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、連通路が形成された可動弁体を回転駆動して複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁として有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１      四路切換弁(ロータリー弁)
１０      第１弁座
２０      可動弁体
２１      貫通孔(連通路)
２２      第１溝
２３      第２溝
３０      第２弁座
４０      第１シール部材
４１      第２シール部材
４２      第１押圧部材
４３      第２押圧部材
５０      ケーシング（密閉容器）
Ｃ      接続ポート
Ｄ      接続ポート
Ｅ      接続ポート
Ｓ      接続ポート
Ｍ      軸心
【図１】
2011094787.tif 000003
【図２】
2011094787.tif 000004
【図３】
2011094787.tif 000005
【図４】
2011094787.tif 000006
【図５】
2011094787.tif 000007
【図６】
2011094787.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月27日(2010.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連通路が形成された可動弁体を回転駆動して複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒回路において冷媒（例えば二酸化炭素）を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機（冷凍装置）では、運転状態を冷房運転と暖房運転の何れかに切り換えるために、四路切換弁か設けられる。このような四路切換弁には、一例として、連通路が形成された可動弁体で、複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたロータリー弁では、ケース内底面に四方弁用弁体（椀状体）を回転可能に取り付けている。ケース底面は３つのポートを設け、ケースの側壁には別のポートを設けている。そして、弁体を回転させることで底面の３つのポートのうちの２つを選択的に連通させるとともに、ケース内の空間で底面の他のポートと、ケース側面のポートとを連通させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された例では、ケース側面のポートにはコンプレッサの高圧ポートが接続されているので、ケース内の空間が弁体（椀状体）内の空間よりも高圧になる場合があり、両空間の差圧によって弁体がケース底面に押し付けられ、弁体を駆動するトルクが摩擦抵抗によって大きくなる。これに対しては、例えば弁体を回転駆動するモータなどを大型化することが考えられるが、弁のコストアップやサイズアップにつながり好ましくない。また、駆動時に差圧を解除する機構を設けることも考えられるが、この方式は差圧を保ったまま駆動する必要があるロータリー弁には適用できない。
【０００６】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、ロータリー弁の駆動トルクを低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の第１空間と前記隙間で形成された第２空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記可動弁体（20）には、弾性体で形成されて前記第１シール部材（40）を前記第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、弾性体で形成されて前記第２シール部材（41）を前記第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられ、
前記可動弁体（20）には、前記第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ収容する第１、及び第２溝（22,23）がそれぞれ形成され、
前記第１、及び第２押圧部材（42,43）は、それぞれ前記第１、及び第２溝（22,23）に収容され、
前記第１、及び第２溝（22,23）は、前記第１空間側、及び第２空間側への、前記第１、及び第２シール部材（40,41）の動きを規制する壁面をそれぞれ有していることを特徴とする。
【０００８】
この構成では、連通路（21）内の空間よりも外側の空間の圧力が高い場合には、それぞれの空間同士の差圧に応じた力が第１、及び第２シール部材（40,41）にそれぞれ作用するが、この力の方向は、各シール部材（40,41）を概ね内側（貫通孔（21）内側）に押す方向である。また、可動弁体（20）には、第１、及び第２押圧部材（42,43）の押圧力及び各シール部材（40,41）自体の弾性によって、軸心（M）方向の力も作用する。すなわち、このロータリー弁では、第１、及び第２シール部材（40,41）が弁座（10,30）に密着する力（密着力）のみがかかる。この密着力は、従来のロータリー弁において差圧で可動弁体が弁座に押さえつけられる際の力と比べれば小さい。
【０００９】
また、この構成により、各シール部材（40,41）は、第１、及び第２押圧部材（42,43）によって、所定の力で弁座（10,30）に押し付けられる。
【００１０】
また、この構成では、各シール部材（40,41）と各押圧部材（42,43）を溝（22,23）に収容することで、可動弁体（20）の駆動時にもこれらが確実に保持される。
【００１１】
また、第２の発明は、
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広であることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、第１シール部材（40）は、前記幅広の部分で、耐久性を確保に十分な幅を確保しつつ、前記他の部分で、第２弁座（30）との接触面積を低減することが可能になる。
【００１３】
また、第３の発明は、
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さいことを特徴とする。
【００１４】
この構成では、前記第２シール部材（41）の摩擦係数が、前記第１シール部材（40）よりも小さいので、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減する。
【００１５】
また、第４の発明は、
第２又は第３の発明のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、弾性体で形成されて前記第１シール部材（40）を前記第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、弾性体で形成されて前記第２シール部材（41）を前記第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、各シール部材（40,41）は、第１、及び第２押圧部材（42,43）によって、所定の力で弁座（10,30）に押し付けられる。
【００１７】
また、第５の発明は、
第２又は第３の発明のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、前記第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ収容する第１、及び第２溝（22,23）がそれぞれ形成され、
前記第１、及び第２押圧部材（42,43）は、それぞれ前記第１、及び第２溝（22,23）に収容されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成では、各シール部材（40,41）と各押圧部材（42,43）を溝（22,23）に収容することで、可動弁体（20）の駆動時にもこれらが確実に保持される。
【００１９】
また、第６の発明は、
第１から第５の発明のうちの何れか１つのロータリー弁において、
それぞれの隙間は、０．５ｍｍに設定されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成では、シール部材（40,41）が変形しても、可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保される。
【００２１】
また、第７の発明は、
第１から第６の発明のうちの何れか１つのロータリー弁において、
前記可動弁体（20）、前記第１、及び第２弁座（10,30）を収容する密閉容器（50）を備え、
前記第１弁座（10）は、前記接続ポート（C,D,E,S）として第１,…,第４接続ポート（S,C,E,D）の４つを有し、
前記第１,…,第３接続ポート（C,E,S）は、前記第１弁座（10）上の同一仮想円上に配置され、
前記第４接続ポート（D）は、前記第１弁座（10）の前記仮想円上、又は前記密閉容器（50）内の空間に開口する位置に設けられ、
前記連通路（21）は、前記可動弁体（20）の回転に応じて、前記第１、第３接続ポート（E,S）上、及び前記第１、第２接続ポート（C,S）上に移動して移動先の接続ポートを連通し、
前記可動弁体（20）は、平面形状が扇形に形成され、前記連通路（21）が前記第１、第３接続ポート（E,S）間を連通した状態において前記４つの接続ポート（S,C,E,D）のうち前記第１、第３接続ポート（E,S）のみに重なり、前記第１、第２接続ポート（C,S）間を連通した状態において前記第１、第２接続ポート（C,S）のみに重なることを特徴とする。
【００２２】
この構成では、第１、第３接続ポート（E,S）間が連通するとともに第２、第４接続ポート（C,D）間が連通する状態と、前記第１、第２接続ポート（C,S）間が連通するとともに第３、第４接続ポート（D,E）間が連通する状態とにロータリー弁を切替えることができる。すなわち、このロータリー弁は、第１,…,第４接続ポート（S,C,E,D）の４つのポート間の連通状態を制御する四路切換弁として機能する。
【発明の効果】
【００２３】
第１の発明によれば、可動弁体（20）には、第１、及び第２シール部材（40,41）が弁座（10,30）に密着する力（密着力）のみがかかる。この密着力は、従来のロータリー弁において差圧で可動弁体が弁座に押さえつけられる際の力と比べれば小さい。したがって、本発明によれば、より小さな駆動トルクでロータリー弁を駆動できる。そして、駆動トルクを低減でできれば、ロータリー弁を駆動するモータ等の駆動機構を大型化する必要がなくコストの低減も可能になる。
【００２４】
また、各シール部材（40,41）が第１、及び第２押圧部材（42,43）によって、所定の力で弁座（10,30）に押し付けられるので、より確実なシール性能を得ることが可能になる。
【００２５】
また、可動弁体（20）の駆動時にシール部材（40,41）と押圧部材（42,43）とが確実に保持されるので、シール性能をより向上させることが可能になる。また、より容易にシール部材（40,41）と押圧部材（42,43）とを取り付けることも可能になる。
【００２６】
また、第２の発明によれば、駆動トルクの低減と耐久性の向上を両立することが可能になる。
【００２７】
また、第３の発明によれば、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減するので、駆動トルクを低減させることが可能になる。
【００２８】
また、第４の発明によれば、各シール部材（40,41）が第１、及び第２押圧部材（42,43）によって、所定の力で弁座（10,30）に押し付けられるので、より確実なシール性能を得ることが可能になる。
【００２９】
また、第５の発明によれば、可動弁体（20）の駆動時にシール部材（40,41）と押圧部材（42,43）とが確実に保持されるので、シール性能をより向上させることが可能になる。また、より容易にシール部材（40,41）と押圧部材（42,43）とを取り付けることも可能になる。
【００３０】
また、第６の発明によれば、可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保されるので、確実に駆動トルクを低減させることが可能になる。
【００３１】
また、第７の発明によれば、駆動トルクの低減が可能な四路切換弁を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本実施形態に係る四路切換弁の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、第１弁座、及び可動弁体の構成を示す平面図である。
【図３】図３は、図１におけるシール部分の拡大図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態２にかかる可動弁体、及び第１シール部材の構成を示す平面図である。
【図５】図５は、接続ポート上を第１シール部材が通過する際における該第１シール部材の状態を説明する図である。
【図６】図６は、第１シール部材と第１弁座との接触面積と、駆動トルクの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００３４】
《発明の実施形態１》
〈概要〉
本発明の実施形態１として、ロータリー式の四路切換弁（ロータリー弁）の例を説明する。この四路切換弁は、例えば、冷媒回路において冷媒（例えば二酸化炭素）を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機（冷凍装置）に用いられ、該空気調和機の運転状態を冷房運転と暖房運転の何れかに切り換える際に使用する。図１は、本実施形態に係る四路切換弁（1）の構成を模式的に示す縦断面図である。この四路切換弁（1）は、配管を接続する４つの接続ポート（C,D,E,S）を備えている。そして、四路切換弁（1）は、接続ポート（C,D）が互いに連通し、且つ接続ポート（E,S）が互いに連通する第１の連通状態と、接続ポート（D,E）が互いに連通し、且つ接続ポート（C,S）が互いに連通する第２の連通状態の２段階に切り換えられるようになっている。なお、本発明の第１,…,第４接続ポートには、それぞれ接続ポート（S）、接続ポート（C）、接続ポート（E）、接続ポート（D）が対応している。
【００３５】
以下、四路切換弁（1）の構成について説明する。なお、「連通状態の制御」とは、本本実施形態の四路切換弁（1）では、接続ポートの接続関係を切り換える制御を意味するが、本発明の「連通状態の制御」とは、その他にも、弁を開状態及び閉状態の２段階に切替える制御や、流体の流量を連続的に変更する制御等の種々の制御を含む概念である。
【００３６】
《四路切換弁（1）の構成》
四路切換弁（1）は、図１に示すように、可動弁体（20）、第１、及び第２弁座（10,30）、第１、及び第２シール部材（40,41）、第１、及び第２押圧部材（42,43）を備え、これらがケーシング（50）に収容されている。このケーシング（50）は、密閉ドーム型の圧力容器である。
【００３７】
〈第１弁座（10）〉
図２は、第１弁座（10）、及び可動弁体（20）の構成を示す平面図である。第１弁座（10）は、円盤状の形態をしていて、ケーシング（50）に固定されている。この例では、第１弁座（10）は、ケーシング（50）の底面側の蓋も兼ねている（図１を参照）。
【００３８】
また、この第１弁座（10）には、図２に示すように、四路切換弁（1）用の４つの接続ポート（C,D,E,S）が形成されている。これらの接続ポート（C,D,E,S）には、配管がそれぞれ接続される。これらの接続ポート（C,D,E,S）は、何れも同一直径の円形穴であり、第１弁座（10）の外周縁の近傍に配置されている。詳しくは、これらの接続ポート（C,D,E,S）は、同一の仮想円上に、それぞれの穴中心が位置するように、所定の角度間隔（α）で配置されている。この例ではα＝９０°である。
【００３９】
〈可動弁体（20）〉
可動弁体（20）は、平面形状が扇形（この例では概ね半円形）をしていて、第１弁座（10）の上面（図1における上）側に配置されている。可動弁体（20）には、モータ（図示は省略）の駆動軸（60）が取り付けられ、該駆動軸（60）の軸心（M）回りに回転駆動される。すなわち、可動弁体（20）は、第１弁座（10）に対して回転方向に相対変位する。なお、可動弁体（20）の下面側には、該可動弁体（20）を回転可能に支持するピン（24）が設けられている。また、前記第１弁座（10）には、ピン状のストッパー（11）が設けてあり、可動弁体（20）の回転方向位置を一定範囲に規制している。
【００４０】
この可動弁体（20）には、貫通孔（21）(連通路)が形成されている。貫通孔（21）は、第１弁座（10）の所定の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態の切換に使用する。例えば、図２（Ａ）は、貫通孔（21）が接続ポート（E,S）上に位置して、接続ポート（E,S）間を連通させている状態を例示し、図２（Ｂ）は、貫通孔（21）が接続ポート（C,S）上に位置して、接続ポート（C,S）間を連通させている状態を例示している。接続ポート（C,S）間が連通した状態では、可動弁体（20）は接続ポート（C,S）にのみ重なり、接続ポート（D,E）には重ならないようになっている。これにより、接続ポート（D,E）は、ケーシング（50）内の空間に開放され、接続ポート（D,E）間は、ケーシング（50）内の空間で互いに連通する（図２（Ｂ）参照）。すなわち、図２（Ｂ）に示した状態は、四路切換弁（1）の第２の連通状態に対応している。
【００４１】
この状態から、可動弁体（20）が反時計回りに回転して、貫通孔（21）が接続ポート（E,S）上に来ると、該接続ポート（E,S）間が連通される。接続ポート（E,S）間が連通した状態では、図２（Ａ）に示すように、可動弁体（20）は、接続ポート（E,S）にのみ重なり、接続ポート（C,D）には重ならないようになっている。これにより、接続ポート（C,D）は、ケーシング（50）内の空間に開放され、接続ポート（C,D）間は、ケーシング（50）内の空間で互いに連通する。すなわち、第１の連通状態に対応している。
【００４２】
上記の切換を実現するため、貫通孔（21）は、以下のように形状等が設定されている。すなわち、この例では貫通孔（21）は、平面視の形状が円弧状で幅が一定の貫通孔である。また、貫通孔（21）は、その幅方向の中心を通る円弧（以下、中心円弧という。図２を参照）が、接続ポート（C,D,E,S）の位置を定める仮想円（前述）と同曲率かつ同心に設定されている。貫通孔（21）の幅は、接続ポート（C,D,E,S）の穴径と同じ、若しくはやや大きめに設定されている。
【００４３】
貫通孔（21）の中心円弧長、すなわち中心円弧の中心角は、連通を制御する接続ポート（E,S）の角度間隔（α）（この例では９０°）に合わせておけば、接続ポートの間を第１、及び第２の連通状態の各状態に切換できるのであるが、この四路切換弁（1）では、貫通孔（21）の中心円弧における中心角を、角度間隔（α）よりも大きめにしてある（図２を参照）。図２（Ａ）の例（第２の連通状態）は、可動弁体（20）が反時計回りに最大限回転した状態であり、可動弁体（20）がストッパー（11）に当接している。この状態では、貫通孔（21）は、一端が接続ポート（S）に接している。
【００４４】
〈第２弁座（30）〉
第２弁座（30）は、円盤状の形態をしていて、ケーシング（50）に固定されている（図1を参照）。この第２弁座（30）は中央部分に軸受（図示は省略）がはめ込まれ、該軸受にモータの駆動軸（60）が嵌め込まれるようになっている。なお、駆動軸（60）は、ケーシング（50）の上部側の蓋（51）を貫通し、前記モータと繋がっている。なお、ケーシング（50）内空間がケーシング（50）外部と連通しないようにしておく必要があるが、これには、例えば駆動軸（60）と蓋（51）の間にシールを設けたり、モータ自体をケーシング（50）内に収容する等しておくとよい。
【００４５】
〈可動弁体（20）、第１、及び第２弁座（10,30）の配置〉
この四路切換弁（1）では、第１、及び第２弁座（10,30）は、可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置されている。この例では、可動弁体（20）の下面側はピン（24）で第１弁座（10）との間隔を持たせてある。これらの隙間は、本実施形態では、０．５ｍｍに設定している。このようにすることで、シール部材（40,41）が変形しても、可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保される。
【００４６】
〈可動弁体（20）におけるシール〉
この四路切換弁（1）では、第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ第１弁座（10）側、第２弁座（30）側で、連通路（21）内の空間と前記隙間とをシールするように連通路（21）の周囲に配置している（図２を参照）。図３は、図１におけるシール部分の拡大図である。図３に示すように、この可動弁体（20）には方形断面の第１、及び第２溝（22,23）を、可動弁体（20）の下面側、及び上面側にそれぞれ形成してあり、これらの溝に第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ嵌め込んである。この例では、第１、及び第２シール部材（40,41）は、断面形状が方形である。また、この例では、第１、及び第２シール部材（40,41）には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：Polytetrafluoroethylene）で構成したパッキンを採用している。なお、このＰＴＦＥは例示であり、使用条件（流体の圧力や流体の物性など）などに応じて適宜選択すればよい。例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド：Poly Phenylene Sulfide）やＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン：polyetheretherketone）等の採用も可能である。
【００４７】
また、四路切換弁（1）では、弾性体で形成されて第１シール部材（40）を第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、同様に弾性体で形成されて第２シール部材（41）を第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられている。この例では、第１押圧部材（42）は、第１溝（22）の底面側に嵌め込んであり、その外側（図３では第１押圧部材（42）の下側）に第１シール部材（40）を嵌め込んである。同様に、第２押圧部材（43）を、第２溝（23）の底面側に嵌め込んであり、その外側（図３では第２押圧部材の上側）に第２シール部材（41）を嵌め込んである。この例では第１、及び第２押圧部材（42,43）は、いわゆるＯリングを採用している。なお、このＯリングも例示であり、例えば皿バネなど弾性体として機能する種々の部材を採用できる。
【００４８】
《四路切換弁（1）の駆動トルク》
本実施形態の四路切換弁（1）では、貫通孔（21）内の空間よりもケーシング（50）内の空間の圧力が高い場合には、それぞれの空間同士の差圧に応じた力が第１、及び第２シール部材（40,41）にそれぞれ作用するが、この力の方向は、各シール部材（40,41）を概ね内側（貫通孔（21）内側）に押す方向である。また、可動弁体（20）には、第１、及び第２押圧部材（42,43）の押圧力及び各シール部材（40,41）自体の弾性によって、軸心（M）方向の力も作用する。これらの合成力は概ね図３に示した矢印の方向に作用する。すなわち、この四路切換弁（1）では、パッキン（第１、及び第２シール部材（40,41））が弁座（10,30）に密着する力（密着力）のみがかかる。この密着力は、従来のロータリー弁において差圧で可動弁体が弁座に押さえつけられる際の力と比べれば小さい。
【００４９】
《本実施形態における効果》
以上のように、本実施形態によれば、より小さな駆動トルクで四路切換弁（1）（ロータリー弁）を駆動できる。そして、駆動トルクを低減できれば、モータを大型化する必要がなくコストの低減も可能になる。
【００５０】
また、駆動時に差圧を解除する機構など特別の機構を追加する必要もない。
【００５１】
また、この四路切換弁（1）では、可動弁体（20）と各弁座（10,30）の隙間を０．５ｍｍに設定して、シール部材（40,41）が変形しても可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保されるようにしている。それゆえ、確実に駆動トルクを低減させることが可能になる。
【００５２】
《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２にかかる可動弁体（20）、及び第１シール部材（40）の構成を示す平面図である。本実施形態では、接続ポート（C,D,E,S）側に位置するシール部材、すなわち第１シール部材（40）は、図４に示すように、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広の幅広部（40a）を有している。この幅広部（40a）の具体的な幅は、前記第１シール部材（40）の耐久性を考慮して決定する。実施形態２では、幅広部（40a）の幅は実施形態１の相当部分と同等の幅にしてある。また、第１シール部材（40）において、可動弁体（20）の回転時に接続ポート（C,D,E,S）上を通過しない部分は、実施形態１の第１シール部材（40）の相当部分よりも幅を狭くしてある（この部分を幅狭部（40b）とよぶ）。なお、耐久性からは、幅広部（40a）とする部位は、接続ポート（C,D,E,S）上を通過する部分だけがよいのだが、その部分だけ幅広にすると、幅狭部（40b）との境界で幅が急変するので、幅広部（40a）と幅狭部（40b）とをなだらかなラインで繋いである。そのため、この例では、耐久性に影響しない部分でも、若干幅広になっている部分がある。
【００５３】
また、本実施形態では、第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さい材料で構成してある。具体的には、本実施形態では、第１シール部材（40）には、ＰＰＳを採用し、第２シール部材（41）には、ＰＰＳよりも摩擦係数が小さいＰＴＦＥ（例えばテフロン（登録商標））を採用している。
【００５４】
《本実施形態における効果》
貫通孔（21）内の空間よりもケーシング（50）内の空間の圧力が高い場合には、それぞれの空間同士の差圧によって、第１シール部材（40）は、可動弁体（20）が回転して接続ポート（C,D,E,S）上を該第１シール部材（40）が通過する際に、接続ポート（C,D,E,S）の部分で撓むことになる。図５は、接続ポート（C,D,E,S）上を第１シール部材（40）が通過する際における該第１シール部材（40）の状態を説明する図であり、同図の破線が第１シール部材（40）の変形形状を例示している。このような変形があった場合に、第１シール部材（40）に十分な耐久性がないと、シール性能が低下したり、第１シール部材（40）が破損しやすくなる可能性がある。この点、本実施形態の第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分を該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広にしてあるので、その部分の剛性を十分に確保することが可能になる。このように剛性を十分に確保できると、前記差圧が作用した際の第１シール部材（40）の撓みがより小さくなり、その結果、本実施形態では、耐久性の確保が可能になるのである。なお、第１シール部材（40）の材料として用いたＰＰＳは、第２シール部材（41）に用いたテフロン（登録商標）よりも硬度が大きいので、この点からも、耐久性能がより向上する。
【００５５】
ところで、可動弁体（20）の駆動トルクは、理論的には、図６に示すように、各シール部材（40,41）と弁座（10,30）の接触面積に比例する。そのため、耐久性を確保あるいは向上させるために、前記のように第１シール部材（40）を幅広にすると、可動弁体（20）の駆動トルクが大きくなるとも考えられる。しかしながら、本実施形態では、可動弁体（20）の回転時に接続ポート（C,D,E,S）上を通過しない部分は、通過する部分よりも幅が狭くなっている。そのため、本実施形態では、第１シール部材（40）と第１弁座（10）との接触面積を低減することが可能になる。本願発明者が試作した例では、実施形態１では、前記接面積がおよそ４２３ｍｍ２であったのに対し、実施形態２では、該接触面積がおよそ３０５ｍｍ２に低減できた。この試作例で、駆動トルクを測定したところ、本実施形態では、実施形態１と比べ、可動弁体（20）の駆動トルクを約１８％低減させることができた。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、駆動トルクの低減と耐久性の向上を両立することが可能になるのである。
【００５７】
また、本実施形態では、第２シール部材（41）の摩擦係数を、前記第１シール部材（40）よりも小さくしたので、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減し、その結果、前記駆動トルクをより低減させることが可能になる。この第２シール部材（41）は、第１シール部材（40）のように接続ポート（C,D,E,S）上を通過しないので、第１シール部材（40）に比べて耐久性では有利であり、このような材料選択が可能になる。
【００５８】
《その他の実施形態》
なお、上記の四路切換弁は例示であり、本発明は他の形式の弁にも応用できる。具体的には、例えば２つの接続ポート間を開閉制御する開閉弁や、２つの接続ポート間の流量を連続的に制御する流量制御弁（例えば冷媒回路に使用する膨張弁など）に応用することが考えられる。
【００５９】
また、実施形態１でも、実施形態２と同様に、第２シール部材（41）の摩擦係数が、前記第１シール部材（40）よりも小さくなるように、第１、及び第２シール部材（40,41）の材質を設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、連通路が形成された可動弁体を回転駆動して複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１      四路切換弁(ロータリー弁)
１０      第１弁座
２０      可動弁体
２１      貫通孔(連通路)
２２      第１溝
２３      第２溝
３０      第２弁座
４０      第１シール部材
４１      第２シール部材
４２      第１押圧部材
４３      第２押圧部材
５０      ケーシング（密閉容器）
Ｃ      接続ポート
Ｄ      接続ポート
Ｅ      接続ポート
Ｓ      接続ポート
Ｍ      軸心
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の第１空間と前記隙間で形成された第２空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記可動弁体（20）には、弾性体で形成されて前記第１シール部材（40）を前記第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、弾性体で形成されて前記第２シール部材（41）を前記第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられ、
前記可動弁体（20）には、前記第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ収容する第１、及び第２溝（22,23）がそれぞれ形成され、
前記第１、及び第２押圧部材（42,43）は、それぞれ前記第１、及び第２溝（22,23）に収容され、
前記第１、及び第２溝（22,23）は、前記第１空間側、及び第２空間側への、前記第１、及び第２シール部材（40,41）の動きを規制する壁面をそれぞれ有していることを特徴とするロータリー弁。
【請求項２】
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広であることを特徴とするロータリー弁。
【請求項３】
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さいことを特徴とするロータリー弁。
【請求項４】
請求項２又は請求項３のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、弾性体で形成されて前記第１シール部材（40）を前記第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、弾性体で形成されて前記第２シール部材（41）を前記第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられていることを特徴とするロータリー弁。
【請求項５】
請求項２又は請求項３のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、前記第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ収容する第１、及び第２溝（22,23）がそれぞれ形成され、
前記第１、及び第２押圧部材（42,43）は、それぞれ前記第１、及び第２溝（22,23）に収容されていることを特徴とするロータリー弁。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちの何れか１つのロータリー弁において、
それぞれの隙間は、０．５ｍｍに設定されていることを特徴とするロータリー弁。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちの何れか１つのロータリー弁において、
前記可動弁体（20）、前記第１、及び第２弁座（10,30）を収容する密閉容器（50）を備え、
前記第１弁座（10）は、前記接続ポート（C,D,E,S）として第１,…,第４接続ポート（S,C,E,D）の４つを有し、
前記第１,…,第３接続ポート（C,E,S）は、前記第１弁座（10）上の同一仮想円上に配置され、
前記第４接続ポート（D）は、前記第１弁座（10）の前記仮想円上、又は前記密閉容器（50）内の空間に開口する位置に設けられ、
前記連通路（21）は、前記可動弁体（20）の回転に応じて、前記第１、第３接続ポート（E,S）上、及び前記第１、第２接続ポート（C,S）上に移動して移動先の接続ポートを連通し、
前記可動弁体（20）は、平面形状が扇形に形成され、前記連通路（21）が前記第１、第３接続ポート（E,S）間を連通した状態において前記４つの接続ポート（S,C,E,D）のうち前記第１、第３接続ポート（E,S）のみに重なり、前記第１、第２接続ポート（C,S）間を連通した状態において前記第１、第２接続ポート（C,S）のみに重なることを特徴とするロータリー弁。                    
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月8日(2010.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広であることを特徴とするロータリー弁。
【請求項２】
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さいことを特徴とするロータリー弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、弾性体で形成されて前記第１シール部材（40）を前記第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、弾性体で形成されて前記第２シール部材（41）を前記第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられていることを特徴とするロータリー弁。
【請求項４】
請求項１又は請求項２のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、前記第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ収容する第１、及び第２溝（22,23）がそれぞれ形成され、
前記第１、及び第２押圧部材（42,43）は、それぞれ前記第１、及び第２溝（22,23）に収容されていることを特徴とするロータリー弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連通路が形成された可動弁体を回転駆動して複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒回路において冷媒（例えば二酸化炭素）を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機（冷凍装置）では、運転状態を冷房運転と暖房運転の何れかに切り換えるために、四路切換弁か設けられる。このような四路切換弁には、一例として、連通路が形成された可動弁体で、複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁がある（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたロータリー弁では、ケース内底面に四方弁用弁体（椀状体）を回転可能に取り付けている。ケース底面は３つのポートを設け、ケースの側壁には別のポートを設けている。そして、弁体を回転させることで底面の３つのポートのうちの２つを選択的に連通させるとともに、ケース内の空間で底面の他のポートと、ケース側面のポートとを連通させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された例では、ケース側面のポートにはコンプレッサの高圧ポートが接続されているので、ケース内の空間が弁体（椀状体）内の空間よりも高圧になる場合があり、両空間の差圧によって弁体がケース底面に押し付けられ、弁体を駆動するトルクが摩擦抵抗によって大きくなる。これに対しては、例えば弁体を回転駆動するモータなどを大型化することが考えられるが、弁のコストアップやサイズアップにつながり好ましくない。また、駆動時に差圧を解除する機構を設けることも考えられるが、この方式は差圧を保ったまま駆動する必要があるロータリー弁には適用できない。
【０００６】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、ロータリー弁の駆動トルクを低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、第１の発明は、
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広であることを特徴とする。
【０００８】
この構成では、第１シール部材（40）は、前記幅広の部分で、耐久性を確保に十分な幅を確保しつつ、前記他の部分で、第２弁座（30）との接触面積を低減することが可能になる。
【０００９】
また、第２の発明は、
連通路（21）が形成された可動弁体（20）が所定の軸心（M）回りに回転して、複数の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態を前記連通路（21）で制御するロータリー弁であって、
前記可動弁体（20）に前記軸心（M）方向の一方側から対向し、前記複数の接続ポート（C,D,E,S）が形成された第１弁座（10）と、
前記可動弁体（20）に前記第１弁座（10）とは反対面側から対向する第２弁座（30）と、
第１、及び第２シール部材（40,41）と、
を備え、
前記第１、及び第２弁座（10,30）は、前記可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置され、
前記連通路（21）は、前記軸心（M）方向に前記可動弁体（20）を貫通し、
前記第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ前記第１弁座（10）側、前記第２弁座（30）側で、前記連通路（21）内の空間と前記隙間で形成された空間とをシールするように前記連通路（21）の周囲に配置され、
前記第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さいことを特徴とする。
【００１０】
この構成では、前記第２シール部材（41）の摩擦係数が、前記第１シール部材（40）よりも小さいので、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減する。
【００１１】
また、第３の発明は、
第１又は第２の発明のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、弾性体で形成されて前記第１シール部材（40）を前記第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、弾性体で形成されて前記第２シール部材（41）を前記第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、各シール部材（40,41）は、第１、及び第２押圧部材（42,43）によって、所定の力で弁座（10,30）に押し付けられる。
【００１３】
また、第４の発明は、
第１又は第２の発明のロータリー弁において、
前記可動弁体（20）には、前記第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ収容する第１、及び第２溝（22,23）がそれぞれ形成され、
前記第１、及び第２押圧部材（42,43）は、それぞれ前記第１、及び第２溝（22,23）に収容されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、各シール部材（40,41）と各押圧部材（42,43）を溝（22,23）に収容することで、可動弁体（20）の駆動時にもこれらが確実に保持される。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、駆動トルクの低減と耐久性の向上を両立することが可能になる。
【００１６】
また、第２の発明によれば、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減するので、駆動トルクを低減させることが可能になる。
【００１７】
また、第３の発明によれば、各シール部材（40,41）が第１、及び第２押圧部材（42,43）によって、所定の力で弁座（10,30）に押し付けられるので、より確実なシール性能を得ることが可能になる。
【００１８】
また、第４の発明によれば、可動弁体（20）の駆動時にシール部材（40,41）と押圧部材（42,43）とが確実に保持されるので、シール性能をより向上させることが可能になる。また、より容易にシール部材（40,41）と押圧部材（42,43）とを取り付けることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の関連技術に係る四路切換弁の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、第１弁座、及び可動弁体の構成を示す平面図である。
【図３】図３は、図１におけるシール部分の拡大図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態にかかる可動弁体、及び第１シール部材の構成を示す平面図である。
【図５】図５は、接続ポート上を第１シール部材が通過する際における該第１シール部材の状態を説明する図である。
【図６】図６は、第１シール部材と第１弁座との接触面積と、駆動トルクの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の関連技術について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２１】
《発明の関連技術》
〈概要〉
本発明の関連技術として、ロータリー式の四路切換弁（ロータリー弁）の例を説明する。この四路切換弁は、例えば、冷媒回路において冷媒（例えば二酸化炭素）を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和機（冷凍装置）に用いられ、該空気調和機の運転状態を冷房運転と暖房運転の何れかに切り換える際に使用する。図１は、本関連技術に係る四路切換弁（1）の構成を模式的に示す縦断面図である。この四路切換弁（1）は、配管を接続する４つの接続ポート（C,D,E,S）を備えている。そして、四路切換弁（1）は、接続ポート（C,D）が互いに連通し、且つ接続ポート（E,S）が互いに連通する第１の連通状態と、接続ポート（D,E）が互いに連通し、且つ接続ポート（C,S）が互いに連通する第２の連通状態の２段階に切り換えられるようになっている。なお、本発明の第１,…,第４接続ポートには、それぞれ接続ポート（S）、接続ポート（C）、接続ポート（E）、接続ポート（D）が対応している。
【００２２】
以下、四路切換弁（1）の構成について説明する。なお、「連通状態の制御」とは、本関連技術の四路切換弁（1）では、接続ポートの接続関係を切り換える制御を意味するが、本発明の「連通状態の制御」とは、その他にも、弁を開状態及び閉状態の２段階に切替える制御や、流体の流量を連続的に変更する制御等の種々の制御を含む概念である。
【００２３】
《四路切換弁（1）の構成》
四路切換弁（1）は、図１に示すように、可動弁体（20）、第１、及び第２弁座（10,30）、第１、及び第２シール部材（40,41）、第１、及び第２押圧部材（42,43）を備え、これらがケーシング（50）に収容されている。このケーシング（50）は、密閉ドーム型の圧力容器である。
【００２４】
〈第１弁座（10）〉
図２は、第１弁座（10）、及び可動弁体（20）の構成を示す平面図である。第１弁座（10）は、円盤状の形態をしていて、ケーシング（50）に固定されている。この例では、第１弁座（10）は、ケーシング（50）の底面側の蓋も兼ねている（図１を参照）。
【００２５】
また、この第１弁座（10）には、図２に示すように、四路切換弁（1）用の４つの接続ポート（C,D,E,S）が形成されている。これらの接続ポート（C,D,E,S）には、配管がそれぞれ接続される。これらの接続ポート（C,D,E,S）は、何れも同一直径の円形穴であり、第１弁座（10）の外周縁の近傍に配置されている。詳しくは、これらの接続ポート（C,D,E,S）は、同一の仮想円上に、それぞれの穴中心が位置するように、所定の角度間隔（α）で配置されている。この例ではα＝９０°である。
【００２６】
〈可動弁体（20）〉
可動弁体（20）は、平面形状が扇形（この例では概ね半円形）をしていて、第１弁座（10）の上面（図1における上）側に配置されている。可動弁体（20）には、モータ（図示は省略）の駆動軸（60）が取り付けられ、該駆動軸（60）の軸心（M）回りに回転駆動される。すなわち、可動弁体（20）は、第１弁座（10）に対して回転方向に相対変位する。なお、可動弁体（20）の下面側には、該可動弁体（20）を回転可能に支持するピン（24）が設けられている。また、前記第１弁座（10）には、ピン状のストッパー（11）が設けてあり、可動弁体（20）の回転方向位置を一定範囲に規制している。
【００２７】
この可動弁体（20）には、貫通孔（21）(連通路)が形成されている。貫通孔（21）は、第１弁座（10）の所定の接続ポート（C,D,E,S）間の連通状態の切換に使用する。例えば、図２（Ａ）は、貫通孔（21）が接続ポート（E,S）上に位置して、接続ポート（E,S）間を連通させている状態を例示し、図２（Ｂ）は、貫通孔（21）が接続ポート（C,S）上に位置して、接続ポート（C,S）間を連通させている状態を例示している。接続ポート（C,S）間が連通した状態では、可動弁体（20）は接続ポート（C,S）にのみ重なり、接続ポート（D,E）には重ならないようになっている。これにより、接続ポート（D,E）は、ケーシング（50）内の空間に開放され、接続ポート（D,E）間は、ケーシング（50）内の空間で互いに連通する（図２（Ｂ）参照）。すなわち、図２（Ｂ）に示した状態は、四路切換弁（1）の第２の連通状態に対応している。
【００２８】
この状態から、可動弁体（20）が反時計回りに回転して、貫通孔（21）が接続ポート（E,S）上に来ると、該接続ポート（E,S）間が連通される。接続ポート（E,S）間が連通した状態では、図２（Ａ）に示すように、可動弁体（20）は、接続ポート（E,S）にのみ重なり、接続ポート（C,D）には重ならないようになっている。これにより、接続ポート（C,D）は、ケーシング（50）内の空間に開放され、接続ポート（C,D）間は、ケーシング（50）内の空間で互いに連通する。すなわち、第１の連通状態に対応している。
【００２９】
上記の切換を実現するため、貫通孔（21）は、以下のように形状等が設定されている。すなわち、この例では貫通孔（21）は、平面視の形状が円弧状で幅が一定の貫通孔である。また、貫通孔（21）は、その幅方向の中心を通る円弧（以下、中心円弧という。図２を参照）が、接続ポート（C,D,E,S）の位置を定める仮想円（前述）と同曲率かつ同心に設定されている。貫通孔（21）の幅は、接続ポート（C,D,E,S）の穴径と同じ、若しくはやや大きめに設定されている。
【００３０】
貫通孔（21）の中心円弧長、すなわち中心円弧の中心角は、連通を制御する接続ポート（E,S）の角度間隔（α）（この例では９０°）に合わせておけば、接続ポートの間を第１、及び第２の連通状態の各状態に切換できるのであるが、この四路切換弁（1）では、貫通孔（21）の中心円弧における中心角を、角度間隔（α）よりも大きめにしてある（図２を参照）。図２（Ａ）の例（第２の連通状態）は、可動弁体（20）が反時計回りに最大限回転した状態であり、可動弁体（20）がストッパー（11）に当接している。この状態では、貫通孔（21）は、一端が接続ポート（S）に接している。
【００３１】
〈第２弁座（30）〉
第２弁座（30）は、円盤状の形態をしていて、ケーシング（50）に固定されている（図1を参照）。この第２弁座（30）は中央部分に軸受（図示は省略）がはめ込まれ、該軸受にモータの駆動軸（60）が嵌め込まれるようになっている。なお、駆動軸（60）は、ケーシング（50）の上部側の蓋（51）を貫通し、前記モータと繋がっている。なお、ケーシング（50）内空間がケーシング（50）外部と連通しないようにしておく必要があるが、これには、例えば駆動軸（60）と蓋（51）の間にシールを設けたり、モータ自体をケーシング（50）内に収容する等しておくとよい。
【００３２】
〈可動弁体（20）、第１、及び第２弁座（10,30）の配置〉
この四路切換弁（1）では、第１、及び第２弁座（10,30）は、可動弁体（20）とそれぞれ所定の隙間を持つように配置されている。この例では、可動弁体（20）の下面側はピン（24）で第１弁座（10）との間隔を持たせてある。これらの隙間は、本関連技術では、０．５ｍｍに設定している。このようにすることで、シール部材（40,41）が変形しても、可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保される。
【００３３】
〈可動弁体（20）におけるシール〉
この四路切換弁（1）では、第１、及び第２シール部材（40,41）は、それぞれ第１弁座（10）側、第２弁座（30）側で、連通路（21）内の空間と前記隙間とをシールするように連通路（21）の周囲に配置している（図２を参照）。図３は、図１におけるシール部分の拡大図である。図３に示すように、この可動弁体（20）には方形断面の第１、及び第２溝（22,23）を、可動弁体（20）の下面側、及び上面側にそれぞれ形成してあり、これらの溝に第１、及び第２シール部材（40,41）をそれぞれ嵌め込んである。この例では、第１、及び第２シール部材（40,41）は、断面形状が方形である。また、この例では、第１、及び第２シール部材（40,41）には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：Polytetrafluoroethylene）で構成したパッキンを採用している。なお、このＰＴＦＥは例示であり、使用条件（流体の圧力や流体の物性など）などに応じて適宜選択すればよい。例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド：Poly Phenylene Sulfide）やＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン：polyetheretherketone）等の採用も可能である。
【００３４】
また、四路切換弁（1）では、弾性体で形成されて第１シール部材（40）を第１弁座（10）側に押圧する第１押圧部材（42）と、同様に弾性体で形成されて第２シール部材（41）を第２弁座（30）側に押圧する第２押圧部材（43）とが設けられている。この例では、第１押圧部材（42）は、第１溝（22）の底面側に嵌め込んであり、その外側（図３では第１押圧部材（42）の下側）に第１シール部材（40）を嵌め込んである。同様に、第２押圧部材（43）を、第２溝（23）の底面側に嵌め込んであり、その外側（図３では第２押圧部材の上側）に第２シール部材（41）を嵌め込んである。この例では第１、及び第２押圧部材（42,43）は、いわゆるＯリングを採用している。なお、このＯリングも例示であり、例えば皿バネなど弾性体として機能する種々の部材を採用できる。
【００３５】
《四路切換弁（1）の駆動トルク》
本関連技術の四路切換弁（1）では、貫通孔（21）内の空間よりもケーシング（50）内の空間の圧力が高い場合には、それぞれの空間同士の差圧に応じた力が第１、及び第２シール部材（40,41）にそれぞれ作用するが、この力の方向は、各シール部材（40,41）を概ね内側（貫通孔（21）内側）に押す方向である。また、可動弁体（20）には、第１、及び第２押圧部材（42,43）の押圧力及び各シール部材（40,41）自体の弾性によって、軸心（M）方向の力も作用する。これらの合成力は概ね図３に示した矢印の方向に作用する。すなわち、この四路切換弁（1）では、パッキン（第１、及び第２シール部材（40,41））が弁座（10,30）に密着する力（密着力）のみがかかる。この密着力は、従来のロータリー弁において差圧で可動弁体が弁座に押さえつけられる際の力と比べれば小さい。
【００３６】
《本関連技術における効果》
以上のように、本関連技術によれば、より小さな駆動トルクで四路切換弁（1）（ロータリー弁）を駆動できる。そして、駆動トルクを低減できれば、モータを大型化する必要がなくコストの低減も可能になる。
【００３７】
また、駆動時に差圧を解除する機構など特別の機構を追加する必要もない。
【００３８】
また、この四路切換弁（1）では、可動弁体（20）と各弁座（10,30）の隙間を０．５ｍｍに設定して、シール部材（40,41）が変形しても可動弁体（20）と弁座（10,30）の隙間が確実に確保されるようにしている。それゆえ、確実に駆動トルクを低減させることが可能になる。
【００３９】
《発明の実施形態》
図４は、本発明の実施形態にかかる可動弁体（20）、及び第１シール部材（40）の構成を示す平面図である。本実施形態では、接続ポート（C,D,E,S）側に位置するシール部材、すなわち第１シール部材（40）は、図４に示すように、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分が、該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広の幅広部（40a）を有している。この幅広部（40a）の具体的な幅は、前記第１シール部材（40）の耐久性を考慮して決定する。実施形態では、幅広部（40a）の幅は上記関連技術の相当部分と同等の幅にしてある。また、第１シール部材（40）において、可動弁体（20）の回転時に接続ポート（C,D,E,S）上を通過しない部分は、上記関連技術の第１シール部材（40）の相当部分よりも幅を狭くしてある（この部分を幅狭部（40b）とよぶ）。なお、耐久性からは、幅広部（40a）とする部位は、接続ポート（C,D,E,S）上を通過する部分だけがよいのだが、その部分だけ幅広にすると、幅狭部（40b）との境界で幅が急変するので、幅広部（40a）と幅狭部（40b）とをなだらかなラインで繋いである。そのため、この例では、耐久性に影響しない部分でも、若干幅広になっている部分がある。
【００４０】
また、本実施形態では、第２シール部材（41）は、前記第１シール部材（40）よりも摩擦係数が小さい材料で構成してある。具体的には、本実施形態では、第１シール部材（40）には、ＰＰＳを採用し、第２シール部材（41）には、ＰＰＳよりも摩擦係数が小さいＰＴＦＥ（例えばテフロン（登録商標））を採用している。
【００４１】
《本実施形態における効果》
貫通孔（21）内の空間よりもケーシング（50）内の空間の圧力が高い場合には、それぞれの空間同士の差圧によって、第１シール部材（40）は、可動弁体（20）が回転して接続ポート（C,D,E,S）上を該第１シール部材（40）が通過する際に、接続ポート（C,D,E,S）の部分で撓むことになる。図５は、接続ポート（C,D,E,S）上を第１シール部材（40）が通過する際における該第１シール部材（40）の状態を説明する図であり、同図の破線が第１シール部材（40）の変形形状を例示している。このような変形があった場合に、第１シール部材（40）に十分な耐久性がないと、シール性能が低下したり、第１シール部材（40）が破損しやすくなる可能性がある。この点、本実施形態の第１シール部材（40）は、前記可動弁体（20）の回転時に前記接続ポート（C,D,E,S）を通過する部分を該第１シール部材（40）の他の部分よりも幅広にしてあるので、その部分の剛性を十分に確保することが可能になる。このように剛性を十分に確保できると、前記差圧が作用した際の第１シール部材（40）の撓みがより小さくなり、その結果、本実施形態では、耐久性の確保が可能になるのである。なお、第１シール部材（40）の材料として用いたＰＰＳは、第２シール部材（41）に用いたテフロン（登録商標）よりも硬度が大きいので、この点からも、耐久性能がより向上する。
【００４２】
ところで、可動弁体（20）の駆動トルクは、理論的には、図６に示すように、各シール部材（40,41）と弁座（10,30）の接触面積に比例する。そのため、耐久性を確保あるいは向上させるために、前記のように第１シール部材（40）を幅広にすると、可動弁体（20）の駆動トルクが大きくなるとも考えられる。しかしながら、本実施形態では、可動弁体（20）の回転時に接続ポート（C,D,E,S）上を通過しない部分は、通過する部分よりも幅が狭くなっている。そのため、本実施形態では、第１シール部材（40）と第１弁座（10）との接触面積を低減することが可能になる。本願発明者が試作した例では、上記関連技術では、前記接面積がおよそ４２３ｍｍ２であったのに対し、実施形態では、該接触面積がおよそ３０５ｍｍ２に低減できた。この試作例で、駆動トルクを測定したところ、本実施形態では、上記関連技術と比べ、可動弁体（20）の駆動トルクを約１８％低減させることができた。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、駆動トルクの低減と耐久性の向上を両立することが可能になるのである。
【００４４】
また、本実施形態では、第２シール部材（41）の摩擦係数を、前記第１シール部材（40）よりも小さくしたので、第２シール部材（41）と第２弁座（30）の間の摺動抵抗が低減し、その結果、前記駆動トルクをより低減させることが可能になる。この第２シール部材（41）は、第１シール部材（40）のように接続ポート（C,D,E,S）上を通過しないので、第１シール部材（40）に比べて耐久性では有利であり、このような材料選択が可能になる。
【００４５】
《その他の実施形態》
なお、上記の四路切換弁は例示であり、本発明は他の形式の弁にも応用できる。具体的には、例えば２つの接続ポート間を開閉制御する開閉弁や、２つの接続ポート間の流量を連続的に制御する流量制御弁（例えば冷媒回路に使用する膨張弁など）に応用することが考えられる。
【００４６】
また、上記関連技術でも、上記実施形態と同様に、第２シール部材（41）の摩擦係数が、前記第１シール部材（40）よりも小さくなるように、第１、及び第２シール部材（40,41）の材質を設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、連通路が形成された可動弁体を回転駆動して複数の接続ポート間の連通状態を制御するロータリー弁として有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１      四路切換弁(ロータリー弁)
１０      第１弁座
２０      可動弁体
２１      貫通孔(連通路)
２２      第１溝
２３      第２溝
３０      第２弁座
４０      第１シール部材
４１      第２シール部材
４２      第１押圧部材
４３      第２押圧部材
５０      ケーシング（密閉容器）
Ｃ      接続ポート
Ｄ      接続ポート
Ｅ      接続ポート
Ｓ      接続ポート
Ｍ      軸心