(57)【要約】      （修正有）【課題】四方切換弁の主弁の構造を改善して、その作動効率を向上させる。【解決手段】四方切換弁の主弁１００を提供する。主弁１００は、弁室を有し、上側に圧縮機の排気口に連通する排気管Ｄが設けられており、下側に、室内熱交換器に接続される蒸発管Ｅと、圧縮機の吸気口に接続される吸気管Ｓと、室外熱交換器に接続される凝縮管Ｃとが左から右へと順次に設けられている弁体１０１と、弁室内に設けられているリンクスライダアセンブリとを備える。リンクスライダアセンブリは、直管１０７が固定設置されており、暖房運転の時、直管１０７は排気管Ｄと蒸発管Ｅとを連通する。或いは、前記リンクスライダアセンブリは、直管１０７が固定設置されており、冷房運転の時、前記接続管１０７は排気管Ｄと凝縮管Ｃとを連通する。【選択図】図３
2015068501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室を有し、上側に圧縮機の排気口に連通する排気管が設けられており、下側に、室内熱交換器に接続される蒸発管と、圧縮機の吸気口に接続される吸気管と、室外熱交換器に接続される凝縮管とが左から右へ順次に設けられている弁体と、
前記弁室内に設けられているリンクスライダアセンブリとを備える四方切換弁の主弁において、
前記リンクスライダアセンブリは、接続管が固定設置されており、暖房運転の時、前記接続管は前記排気管と前記蒸発管とを連通し、前記排気管から流出する大部分の冷媒を前記接続管に沿って前記蒸発管に流入させることを特徴とする四方切換弁の主弁。
【請求項２】
前記排気管及び前記蒸発管の軸線は重なり合い、前記接続管は直管であることを特徴とする請求項１に記載の四方切換弁の主弁。
【請求項３】
前記直管は前記リンクスライダアセンブリのリンクに固着されており、前記直管は前記リンクを貫通することを特徴とする請求項２に記載の四方切換弁の主弁。
【請求項４】
前記直管は、前記リンクスライダアセンブリのスライダに固着されていることを特徴とする請求項２に記載の四方切換弁の主弁。
【請求項５】
弁室を有し、上側に圧縮機の排気口に連通する排気管が設けられており、下側に、室内熱交換器に接続する蒸発管と、圧縮機の吸気口に接続する吸気管と、室外熱交換器に接続する凝縮管とが左から右へ順次に設けられている弁体と、
前記弁室内に設けられているリンクスライダアセンブリとを備える四方切換弁において、
前記リンクスライダアセンブリは、接続管が固定設置されており、冷房運転の時、前記接続管は前記排気管と前記凝縮管とを連通し、前記排気管から流出する大部分の冷媒を前記接続管に沿って前記凝縮管に流入させることを特徴とする四方切換弁の主弁。
【請求項６】
前記排気管及び前記凝縮管の軸線は重なり合い、前記接続管は直管であることを特徴とする請求項５に記載の四方切換弁の主弁。
【請求項７】
前記直管は、前記リンクスライダアセンブリのリンクに固着されており、前記直管は前記リンクを貫通することを特徴とする請求項６に記載の四方切換弁の主弁。
【請求項８】
前記直管は前記リンクスライダアセンブリのスライダに固着されていることを特徴とする請求項６に記載の四方切換弁の主弁。
【請求項９】
主弁及び前記主弁に連通するパイロット弁を備える四方切換弁において、前記主弁は請求項１〜８のいずれか１項に記載の主弁であることを特徴とする四方切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷暖房制御分野に関し、特に、四方切換弁及びその主弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコン、圧縮機、冷凍機及び給湯器等のシステムの冷房運転と暖房運転との切り替えは、四方切換弁によって実現されるものである。
【０００３】
図１〜２を参照して、図１は、従来技術における典型的な四方切換弁の構造模式図であり、図２は、典型的な四方切換弁の主弁の構造模式図である。
【０００４】
図示するように、四方切換弁は、主弁１０及びパイロット弁２０を備え、主弁１０は、弁体１１を有し、弁体１１は、圧縮機の排気口に接続される排気管Ｄ（即ち、高圧領域）と、圧縮機の吸気口に接続される吸気管Ｓ（即ち、低圧領域）と、室内熱交換器３０に接続される蒸発管Ｅと、室外熱交換器４０に接続される凝縮管Ｃと、を有し、弁体１１は、両端にヘッドカバー１２が設けられており、内部に弁座１３が固定設置されているのに加え、リンク１４によって一体に接続されるスライダ１５及びピストン１６が設けられており、弁座１３はスライダ１５に接するとともにそれを支持し、且つ一対の対偶を形成し、ピストン１６及び弁体１１は一対の対偶を形成する。
【０００５】
パイロット弁２０の小弁体に、主弁１０の排気管Ｄに接続される毛細管ｄが固定設置されており、即ち、パイロット弁２０のチャンバも高圧領域となる。パイロット弁２０の小弁座は、３つの弁口を有するとともに、主弁１０の左ヘッドカバー、吸気管Ｓ、主弁１０の右ヘッドカバーに接続される毛細管ｅ、毛細管ｓ、毛細管ｃが左から右へとそれぞれ固定設置されている。パイロット弁２０の小弁体の右端にスリーブが固定設置されており、スリーブの外側に電磁コイル５０が設けられている。
【０００６】
冷凍システムが冷房運転を必要とする時、電磁コイル５０は通電されず、パイロット弁２０のチャンバにおけるプランジャーはスライダを左へ移動するように駆動して、毛細管ｅと毛細管ｓとを連通させ、且つ毛細管ｃと毛細管ｄとを連通させる。このように、主弁１０の左チャンバは低圧領域となる一方、右チャンバは高圧領域となるようにされ、主弁１０の左右チャンバの間に圧力差が生じ、スライダ１５及びピストン１６は左側に押され、蒸発管Ｅと吸気管Ｓとを連通させ、且つ排気管Ｄと凝縮管Ｃとを連通させる。このとき、冷凍システム内において、冷媒の流通経路は、圧縮機の排気口→排気管Ｄ→弁体１１の弁室→凝縮管Ｃ→室外熱交換器４０→スロットル素子６０→室内熱交換器３０→蒸発管Ｅ→スライダ１５のチャンバ→吸気管Ｓ→圧縮機の吸気口となっており、冷凍システムは冷房運転状態にある。
【０００７】
冷凍システムが暖房運転を必要とする時、電磁コイル５０は通電され、パイロット弁２０のチャンバにおけるプランジャーが復元バネの付勢力に抗してスライダを右側へ移動するように駆動して、毛細管ｃと毛細管ｓとを連通させ、且つ毛細管ｅと毛細管ｄとを連通させる。このように、主弁１０の左チャンバが高圧領域となる一方、右チャンバが低圧領域となるようにされ、主弁１０の左右チャンバの間に圧力差が生じ、スライダ１５及びピストン１６は右側に押され、凝縮管Ｃと吸気管Ｓとを連通させ、且つ排気管Ｄと蒸発管Ｅとを連通させる。このとき、冷凍システム内における冷媒の流通経路は、圧縮機の排気口→排気管Ｄ→弁体１１の弁室→蒸発管Ｅ→室内熱交換器３０→スロットル素子６０→室外熱交換器４０→凝縮管Ｃ→スライダ１５のチャンバ→吸気管Ｓ→圧縮機の吸気口となっており、冷凍システムは暖房運転状態にある。
【０００８】
以上のように、パイロット弁２０と電磁コイル５０との協働作用により、主弁１０の切り替えを実現でき、冷媒の流通方向は切り替えされ、冷凍システムの暖房運転状態と冷房運転状態との切り替えは実現される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上述した四方切換弁の主弁１０には、下記の技術的課題が存在している。
【００１０】
冷凍システムが暖房又は冷房の運転状態にあるとき、冷媒は圧縮機の排気口から排気管Ｄを介して弁体１１の弁室内に流入し、圧力分布の作用により、冷媒は弁室全体に万遍なく満ち、冷媒が蒸発管Ｅや凝縮管Ｃへ流入する場合、圧力損失は大きくなり、主弁１０の切り替え能力が悪くなり、作動性が低くなることを招致する。
【００１１】
これに鑑みて、如何に四方切換弁の主弁の構造を改善して、その作動効率を向上するかということは、現時点に当業者にとって解决すべき技術的課題となる。
【００１２】
本発明の目的は、四方切換弁及びその主弁を提供することであり、当該主弁は、作動効率が高い。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、四方切換弁の主弁を提供する。当該主弁は、弁室を有し、上側に圧縮機の排気口に連通する排気管が設けられており、下側に、室内熱交換器に接続される蒸発管と、圧縮機の吸気口に接続される吸気管と、室外熱交換器に接続される凝縮管とが左から右へと順次に設けられている弁体と、前記弁室内に設けられているリンクスライダアセンブリとを備え、前記リンクスライダアセンブリは、接続管が固定設置されており、暖房運転の時、前記接続管は前記排気管と前記蒸発管とを連通する。
【００１４】
前記排気管及び前記蒸発管の軸線は重なり合い、前記接続管は直管であることが好ましい。
【００１５】
前記直管は前記リンクスライダアセンブリのリンクに固着されており、前記直管は前記リンクを貫通することが好ましい。
【００１６】
あるいは、前記直管は、前記リンクスライダアセンブリのスライダに固着されていることが好ましい。
【００１７】
本発明は、他の四方切換弁の主弁をさらに提供する。当該主弁は、弁室を有し、上側に圧縮機の排気口に連通する排気管が設けられており、下側に、室内熱交換器に接続される蒸発管と、圧縮機の吸気口に接続される吸気管と、室外熱交換器に接続される凝縮管とが左から右へと順次に設けられている弁体と、前記弁室内に設けられるリンクスライダアセンブリとを備え、前記リンクスライダアセンブリは、接続管が固定設置されており、冷房運転の時、前記接続管は前記排気管と前記凝縮管とを連通する。
【００１８】
前記排気管及び前記凝縮管の軸線は重なり合い、前記接続管は直管であることが好ましい。
【００１９】
前記直管は、前記リンクスライダアセンブリのリンクに固着されており、前記直管は前記リンクを貫通することが好ましい。
【００２０】
あるいは前記直管は、前記リンクスライダアセンブリのスライダに固着されていることが好ましい。
【００２１】
本発明は、主弁及び前記主弁に連通するパイロット弁を備える四方切換弁をさらに提供し、前記主弁は上述したいずれか１つの主弁である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の四方切換弁は、当該主弁構造を用いることで、暖房運転の状態にあると、リンクスライダアセンブリが、接続管を暖房運転に切り替えるように駆動した後、前記接続管が前記排気管及び前記蒸発管を連通する。これにより、冷媒は、圧縮機から流出し、排気管を通過した後、当該接続管を介して蒸発管に直接に流入し、そして、室内熱交換器に流入し、暖房機能を図る。排気管と蒸発管との間の冷媒の流通が接続管によって実現されるため、弁体の弁室内に流入する冷媒が限られ、したがって、冷媒が弁室に満遍なく満ちることによる圧力及びエネルギーの損失が避けられ、主弁の作動効率が向上される。
【００２３】
また、本発明の四方切換弁は、排気管及び蒸発管の軸線が重なり合い、接続管が直管であるように設計することで、排気管と蒸発管との間の冷媒の流路が最短となり、流路全体上の圧力損失が低減され、冷媒の利用率が最適化され、主弁の暖房効率がさらに向上される。
【００２４】
本発明の他の四方切換弁は、当該主弁構造を用いることで、冷房運転状態にあると、リンクスライダアセンブリが、接続管を冷房運転に切り替えるように駆動した後、前記接続管が前記排気管と前記凝縮管とを連通する。これにより、冷媒は、圧縮機から流出し、排気管を通過した後、当該接続管を介して凝縮管内に直接に流入し、そして、室外熱交換器に流入して、冷房機能を図る。排気管と凝縮管との間の冷媒の流通が接続管によって実現されるため、弁体の弁室内に流入する冷媒は限られ、したがって、冷媒が弁室に満遍なく満ちることによる圧力損失は避けられ、主弁の冷房効率が向上される。
【００２５】
また、本発明の他の四方切換弁は、排気管及び凝縮管の軸線が重なり合い、接続管が直管であるように設計することで、排気管と凝縮管との間の冷媒流路が最短となり、流路全体上の圧力損失が低減され、冷媒の利用率が最適化され、主弁の冷房効率がさらに向上される。
【００２６】
前記主弁が上述した技術的効果を有するため、当該主弁を有する四方切換弁も対応する技術的効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術における典型的な四方切換弁の構造模式図である。
【図２】典型的な四方切換弁の主弁の構造模式図である。
【図３】本発明によって提供される四方切換弁の主弁の第１の実施例の構造模式図である。
【図４】本発明によって提供される四方切換弁の主弁の第２の実施例の構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の肝心なところは、四方切換弁及びその主弁を提供し、当該主弁の作動効率が高い。
【００２９】
以下、当業者に本発明の技術案を更によく理解させるために、図面及び具体的な実施形態に基いて本発明をさらに詳しく説明する。以下、理解の便宜及び記述の簡潔のために、四方切換弁及びその主弁に基いて説明するが、有益な効果を重ねて記述しない。
【００３０】
図３を参照して、図３は、本発明によって提供される四方切換弁の主弁の第１の実施例の構造模式図である。
【００３１】
当該実施例では、主弁１００は、弁室を有する弁体１０１を備え、弁体１０１は、上側に圧縮機の排気口に接続される排気管Ｄ（即ち、高圧領域）が設けられている一方、下側に、室内熱交換器に接続される蒸発管Ｅと、圧縮機の吸気口に接続される吸気管Ｓ（即ち、低圧領域）と、室外熱交換器に接続される凝縮管Ｃとが左から右へと順次に設けられている。ここで、左及び右という方位語は、図３に示す図面を基準として定義されるものであり、理解及び表現の便宜上されるものに過ぎなく、本願の保護範囲を限定するものではない。これについては、以下も同様であるので、贅言しない。
【００３２】
弁体１０１は、両端にヘッドカバー１０２が設けられている一方、内部に、弁座１０３が設けられているのに加え、リンク１０４によって一体に接続されてリンクスライダアセンブリを形成するスライダ１０５及びピストン１０６が設けられている。弁座１０３はスライダ１０５に接するとともにそれを支持し、かつ一対の対偶を形成し、ピストン１０６及び弁体１０１は一対の対偶を形成する。
【００３３】
前記リンクスライダアセンブリは、接続管が固定設置されている。暖房運転の時、当該接続管は、排気管Ｄ及び蒸発管Ｅを連通し、排気管Ｄから流出する大部分の冷媒を接続管に沿って前記蒸発管に流入させる。
【００３４】
四方切換弁は、当該主弁構造を用いることで、暖房運転状態にある時、即ち、リンクスライダアセンブリが接続管を暖房運転に切り替えるように駆動する場合、接続管は排気管Ｄ及び蒸発管Ｅを連通する。これにより、冷媒は、圧縮機から流出し、排気管Ｄを通過した後、接続管を介して蒸発管Ｅ内に直接に流入し、そして、室内熱交換器に流入し、暖房機能を図る。
【００３５】
排気管Ｄと蒸発管Ｅとの間の冷媒の流通は接続管によって実現され、弁体１０１のチャンバ内に流入する冷媒が限られているため、背景技術のように冷媒が排気管Ｄから弁室に入った後、弁室全体に満遍なく満ちることによる圧力損失が避けられ、主弁１００の暖房効率が向上される。
【００３６】
ここで説明すべきこととして、本実施形態における「連通」とは、スライダ１０５に位置する接続管が排気管Ｄまで移動して、接続管の開口が排気管Ｄの開口に対向する場合、冷媒が排気管から流出した後、ほとんどが接続管に沿って蒸発管Ｅに流入することである。よって、本発明における「連通」とは、接続管と排気管Ｄ及び蒸発管Ｅとの間に冷媒通路を形成することであり、接続管が排気管Ｄ及び蒸発管Ｅを物理的に接続することではない。
【００３７】
実際に作動中に、運転状態を切り替える必要がある場合、リンクスライダアセンブリは、両端の圧力差の作用により、弁室内を左右に摺動するようになる。明らかなように、リンクスライダアセンブリに固定設置される接続管は、リンクスライダアセンブリの摺動に影響を及ぼさないように設けられるべきである。
【００３８】
具体的に、排気管Ｄ及び蒸発管Ｅの軸線は重なり合い、即ち、排気管Ｄは蒸発管Ｅの真上に設けられている。このとき、前記接続管を直管１０７にして、リンクスライダアセンブリが暖房運転に切り替えられ、即ち、リンクスライダアセンブリが弁室の右側に位置し、吸気管Ｓ及び凝縮管Ｃが連通されると、排気管Ｄ及び蒸発管Ｅは直管１０７を介して連通される。このように設置することによって、排気管Ｄと蒸発管Ｅとの間の冷媒の流路は最短となり、流路全体上の圧力損失は低減され、冷媒の利用率は最適化になり、主弁１００の暖房効率はさらに向上された。
【００３９】
さらに具体的に、直管１０７の下端面は弁座１０３の上端面より略高く、上端面が弁体１０１の弁室の天井壁より略低くなる。つまり、直管１０７は主弁の通常作動に影響を及ぼさない前提で、直管１０７の入口と排気管Ｄの出口との間、及び直管１０７の出口と蒸発管Ｅの入口との間の距離をできるだけ短縮するように設けられる。これにより、弁室内に流入する冷媒量を低減することができ、冷媒の利用率はさらに向上され、主弁１００の暖房効率はさらに向上される。
【００４０】
明らかなように、上記入口及び出口は冷媒の流通方向に対するものである。
【００４１】
なお、直管１０７は、リンク１０４に固定設置されてもスライダ１０５に固定設置されてもよい。直管１０７は、リンク１０４に固定設置されると、明らかなように、リンク１０４を貫通する必要がある。直管１０７は、スライダ１０５に固定設置されると、スライダ１０５と一体に設けられてもよく、例えば、一体に鋳造されてもよいし、当然ながら、それぞれ加工して、溶接等の固着手段によって一体に設けられてもよい。
【００４２】
図４を参照して、図４は本発明によって提供される四方切換弁の主弁の第２の実施例の構造模式図である。
【００４３】
本実施例では、第１の実施例の機能と共通する部材は、同じ符号で表される。
【００４４】
図３及び図４に基づいて、本実施例は、第１の実施例に比べて、相違点として、リンクスライダアセンブリに固定設置される接続管が、冷房運転する場合、排気管Ｄ及び凝縮管Ｃを連通することである。つまり、接続管の位置は異なっている。
【００４５】
四方切換弁は、当該主弁構造を用いることで、冷房運転状態にある時、即ち、リンクスライダアセンブリが接続管を冷房運転に切り替えるように駆動するとき、接続管は排気管Ｄ及び凝縮管Ｃを連通し、排気管Ｄから流出する大部分の冷媒を接続管に沿って凝縮管Ｃに流入させる。これにより、冷媒は、圧縮機から流出し、排気管Ｄを通過した後、接続管を介して凝縮管Ｃ内に直接に流入し、そして、室外熱交換器に流入し、冷房機能を図る。
【００４６】
前記第１の実施例のメカニズムと類似するように、排気管Ｄと凝縮管Ｃとの間の冷媒の流通は、接続管によって実現されるため、弁体１０１の内チャンバー内に流入する冷媒が限られており、背景技術のように冷媒が排気管Ｄから弁室に入った後、弁室内に満遍なく満ちることによる圧力損失は避けられ、主弁１００の冷房効率は向上される。
【００４７】
具体的に、排気管Ｄ及び凝縮管Ｃの軸線は重なり合い、即ち、排気管Ｄは凝縮管Ｃの真上に設けられている。このとき、接続管を直管１０７′にしてもよい。リンクスライダアセンブリが暖房運転に切り替えられ、即ち、リンクスライダアセンブリが弁室の左側にあり、吸気管Ｓが蒸発管Ｅに連通すると、排気管Ｄと凝縮管Ｃとの間の流路は最短となり、流路全体上の圧力損失は低減され、冷媒の利用率は最適化され、主弁１００の冷房効率はさらに向上される。
【００４８】
直管１０７′の他の具体的な設置状況は、前記第１の実施例に類似しているので、ここで贅言しない。
【００４９】
当然ながら、上述した各実施例で、接続管は、湾曲管や折曲構造のダクトに設けられてもよい。この場合、排気管Ｄは、必ずしも蒸発管Ｅ又は凝縮管Ｃの真上に設けなくてもかまわない。ところが、この場合、接続管内での冷媒の流路が長くなるだけでなく、スライダ１０５の構造及び設置に規制されて接続管の配置空間が限られているため、接続管を直管にすることが好ましい。
【００５０】
実際に設置する場合、冷凍システムは、大部分の時間、暖房運転状態にあると、四方切換弁の暖房効率を向上するように第１の実施例における主弁構造を選択し用いることができる。他方、冷凍システムは、大部分の時間、冷房運転状態にあると、四方切換弁の冷房効率を向上するように第２の実施例における主弁構造を選択し用いることができる。
【００５１】
上述の実施例及び特許請求の範囲においては、所謂「上側、下側」等の方位語は、本発明の技術案を説明する便宜上、図１〜４に示す位置に基づいて設定されるものであり、当業者が理解できるように、本発明の保護範囲を限定するものとはならない。
【００５２】
以上のように、本発明によって提供される四方切換弁及びその主弁を詳しく説明した。本明細書においては、具体的な例によって本発明のメカニズム及び実施形態を説明した。以上の実施例の説明は、本発明の方法及び趣旨を理解することに寄与するものに過ぎない。当業者にとって、本発明の原理から逸脱しない前提で、本発明に対して若干改善及び修飾をすることができる。これらの改善及び修飾も本発明の請求項の保護範囲内に該当する。
【符号の説明】
【００５３】
１０      主弁
１１      弁体
１２      ヘッドカバー
１３      弁座
１４      リンク
１５      スライダ
１６      ピストン
２０      パイロット弁
３０      室内熱交換器
４０      室外熱交換器
５０      電磁コイル
６０      スロットル素子
１００    主弁
１０１    弁体
１０２    ヘッドカバー
１０３    弁座
１０４    リンク
１０５    スライダ
１０６    ピストン
１０７    直管
１０７′  直管
【図１】
2015068501.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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