(57)【要約】  熱媒体流路切替装置（１）において、仕切り板（２１）によって内部が２つの流路（２２ａ、２２ｂ）に仕切られた弁体（２）は、モータ（４）により軸回転され、弁室（３１）内における相対位置を制御される。これにより、一方の流路（２２ａ）では第１の熱媒体および第２の熱媒体のいずれかを選択して流出させ、他方の流路（２２ｂ）では第３の熱媒体および第４の熱媒体のいずれかを選択して流入させることができる。また、弁体（２）の回転角度を制御することにより、熱媒体の流量を制御することが可能である。
2016009749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に配置された仕切り板によって内部が２つの流路に仕切られ、それぞれの流路に対応する側面に熱媒体の出入口となる２つの開口部が設けられた円筒状の弁体と、
前記弁体を収容する弁室、前記開口部と連通し熱媒体を前記弁体に流入させる複数の流入口、および前記開口部と連通し熱媒体を前記弁体から流出させる複数の流出口を有するボディとを備えたことを特徴とする熱媒体流路切替装置。
【請求項２】
前記ボディは、前記流入口として、第１の熱媒体が流入する第１流入口と、第２の熱媒体が流入する第２流入口と、第３の熱媒体および第４の熱媒体のいずれか一方が流入する共用流入口を有し、前記流出口として、前記第１の熱媒体および前記第２の熱媒体のいずれか一方が流出する共用流出口と、前記第３の熱媒体が流出する第３流出口と、前記第４の熱媒体が流出する第４流出口を有し、
前記弁体は、一方の前記流路の一方の前記開口部が前記第１流入口および前記第２流入口のいずれか一方と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記共用流出口と連通し、且つ、他方の前記流路の一方の前記開口部が前記共用流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記第３流出口および前記第４流出口のいずれか一方と連通することを特徴とする請求項１記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項３】
前記弁室内で前記弁体を軸回転させ、前記弁室内における前記弁体の相対位置を制御するモータを備え、
前記弁室内において、前記弁体の一方の前記流路の一方の前記開口部が前記第１流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記共用流出口と連通し、且つ、他方の前記流路の一方の前記開口部が前記共用流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記第３流出口と連通する時の前記弁体の回転角度を０度とする時、
前記弁体の回転角度が１８０度の時、前記弁体の一方の前記流路の一方の前記開口部が前記第２流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記共用流出口と連通し、且つ、他方の前記流路の一方の前記開口部が前記共用流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記第４流出口と連通し、
前記弁体の回転角度が９０度および２７０度の時、いずれの前記流入口および前記流出口も前記開口部と連通しないことを特徴とする請求項２記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項４】
前記モータは、前記弁体の回転角度を制御することにより熱媒体の流量を制御することを特徴とする請求項３記載の熱媒体切替装置。
【請求項５】
前記ボディは、前記弁室の底面の周縁部にテーパ部を有し、前記弁体は、前記テーパ部と合致する形状の先端部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項６】
前記ボディの前記弁室の底面と、この底面に対向する前記弁体の先端部との間に、パッキンを備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項７】
前記パッキンの材料として、ポリテトラフルオロエチレンまたはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を用いたことを特徴とする請求項６記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項８】
前記弁体は、その底面部において前記弁室と連通しており、前記ボディは、前記弁室の底面に前記共用流入口または前記共用流出口を有することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項９】
複数の前記ボディの前記第１流入口、前記第２流入口、前記第３流出口、および前記第４流出口を、それぞれ前記第１の熱媒体の搬送用配管、前記第２の熱媒体の搬送用配管、前記第３の熱媒体の戻り用配管、および前記第４の熱媒体の戻り用配管に接続することにより、前記複数のボディを連結することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項１０】
前記ボディは、両端が開口した円筒状の前記第１流入口、前記第２流入口、前記第３流出口、および前記第４流出口を有し、複数の前記ボディの前記第１流入口、前記第２流入口、前記第３流出口、および前記第４流出口を互いに接続することにより、前記複数のボディを連結することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項１１】
室外に配置される熱源機と、空調対象空間に設置される複数の室内ユニットと、前記熱源機と前記室内ユニットとの間に配置される中継ユニットを含み、熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を有する空気調和装置であって、
前記中継ユニットは、熱源側冷媒と熱媒体の熱交換を行う熱媒体間熱交換器と、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置を備えたことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばビル用マルチエアコン等の空気調和装置に備えられる熱媒体流路切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル用マルチエアコン等の空気調和装置は、ビルの屋上等に配置された１台の室外ユニット（熱源機）と、建物内の複数の空調対象空間にそれぞれ配置された室内ユニットを接続し、各空調対象空間の温度を調節している。【０００３】
従来の空気調和装置として、室外ユニットと室内ユニットとの間でハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の冷媒を循環させることにより、空調対象空間の冷房または暖房を行うものがあった。この装置では、冷房時には、室外ユニットにおいて冷却された冷媒が室内ユニットで空調対象空間の空気を吸熱し、暖房時には、室外ユニットにおいて加熱された冷媒が室内ユニットで空調対象空間の空気に放熱する。【０００４】
しかし、ＨＦＣのような冷媒が室内ユニットまで循環する装置においては、冷媒が空調対象空間内に漏れるという問題点があった。このような問題点を解決するために、例えば特許文献１では、室外ユニットと室内ユニットの間に中継ユニットを設け、室外ユニットから中継ユニットまでは冷媒を循環させ、中継ユニットから室内ユニットまでは水等の熱媒体を循環させるようにした空気調和装置が提案されている。【０００５】
従来の空気調和装置の中継ユニットには、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行わせる熱媒体間熱交換器と、熱媒体流路切替装置が備えられている。熱媒体間熱交換器で加熱された暖房用熱媒体は暖房運転を行う室内ユニットに搬送され、熱媒体間熱交換器で冷却された冷房用熱媒体は冷房運転を行う室内ユニットに搬送される。暖房用熱媒体または冷房用熱媒体は、各室内ユニットにおいて空調対象空間の空気との間で熱交換し、暖房運転または冷房運転を実現する。【０００６】
また、特許文献２には、製造コストを抑えることができ、複数個配置する場合でも配管工事が不要な複合弁として、混合切替弁の弁体を収容する第１弁室と、流量制御弁の弁体を収容する第２弁室と、第１弁室と第２弁室とを連通させる流路とを備えた複合弁が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１０−０４９９９８号
【特許文献２】特開２０１１−４３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に提示されたような従来の空気調和装置においては、暖房運転と冷房運転を室内ユニット毎に実現するため、中継ユニットから各室内ユニットに熱媒体を搬送する全ての流路に、暖房用熱媒体と冷房用熱媒体を切り替えるための熱媒体流路切替装置が必要であった。また、各室内ユニットから中継ユニットに熱媒体を戻す全ての流路にも、暖房用熱媒体と冷房用熱媒体を切り替えるための熱媒体流路切替装置が必要であることから、１台の室内ユニットにつき２台の熱媒体流路切替装置が必要であった。【０００９】
さらに、中継ユニットから各室内ユニットに搬送される熱媒体の流量制御により、空調対象空間の室温調整がなされており、１台の室内ユニットにつき１台の熱媒体流量調整装置が必要であった。従って、従来の空気調和装置では、１台の室内ユニット毎に、２台の熱媒体流路切替装置と１台の熱媒体流量調整装置が必要であり、さらに各々を駆動させる３台のモータを含む制御部品や接続配管、締結部品等が必要であった。このため、装置が大型であり製造コストが高いという問題があった。【００１０】
特許文献２に提示された複合弁では、混合切替弁の弁体の駆動用モータと、流量制御弁の弁体の駆動用モータが必要であり、製造コストが高いという問題があった。また、ボディおよび弁体の肉厚が偏在しており、特に弁体において第１弁室と第２弁室を連結する部分の肉厚が大きいため、この部分の収縮が大きくなり成形時に変形し易いと考えられる。このような場合、成形後に機械加工等の二次加工工程が必要となり、製造コストが高くなる。【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、空気調和装置の小型化および製造コストの削減を図ることが可能な熱媒体流路切替装置を提供することを目的とする。【００１２】
また、本発明に係る熱媒体流路切替装置を備えることにより、空気調和装置の小型化および製造コストの削減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る熱媒体流路切替装置は、長手方向に配置された仕切り板によって内部が２つの流路に仕切られ、それぞれの流路に対応する側面に熱媒体の出入口となる２つの開口部が設けられた円筒状の弁体と、弁体を収容する弁室、開口部と連通し熱媒体を弁体に流入させる複数の流入口、および開口部と連通し熱媒体を弁体から流出させる複数の流出口を有するボディとを備えたものである。【００１４】
また、本発明に係る空気調和装置は、室外に配置される熱源機と、空調対象空間に設置される複数の室内ユニットと、熱源機と室内ユニットとの間に配置される中継ユニットを含み、熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を有する空気調和装置であって、中継ユニットは、熱源側冷媒と熱媒体の熱交換を行う熱媒体間熱交換器と、本発明に係る熱媒体流路切替装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る熱媒体流路切替装置によれば、仕切り板によって内部が２つの流路に仕切られた弁体を備えることにより、２つの流路においてそれぞれ２種類の熱媒体を切り替えることが可能であり、装置の小型化および製造コストの削減が図られる。【００１６】
また、本発明に係る熱媒体流路切替装置を備えた空気調和装置によれば、室内ユニットに対し熱媒体を搬送する流路と、室内ユニットで熱交換した後の熱媒体を熱媒体間熱交換器に戻す流路のそれぞれにおいて、２種類の熱媒体を切り替えることが可能であり、装置の小型化および製造コストの削減が図られる。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点および効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置においてモータにより弁体を９０度ずつ回転させた時の流路を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置においてモータにより弁体を９０度ずつ回転させた時の流路を示す部分断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置においてモータにより弁体を３０度回転させた時の流路を示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置を２つ接続したユニットを示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置を４つ接続したユニットを示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る熱媒体流路切替装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る熱媒体流路切替装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る熱媒体流路切替装置を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る熱媒体流路切替装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る別の熱媒体流路切替装置を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置を４つ接続したユニットを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置およびこれを備えた空気調和装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。空気調和装置１０は、熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、水等の熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を有し、各室内ユニット１２において運転モード（冷房または暖房）を選択可能なものである。
【００１９】
空気調和装置１０は、室外に配置される熱源機である室外ユニット１１と、複数の室内ユニット１２と、中継ユニット１３を備えている。室外ユニット１１は、例えばビル等の建物１００の屋上１０１に設置される。室内ユニット１２は、空調対象空間である室内空間１０２に設置される。中継ユニット１３は、室外ユニット１１および室内ユニット１２とは別ユニットとして、例えば天井裏等の空調対象外空間１０３に設置される。
【００２０】
中継ユニット１３は、複数の熱媒体流路切替装置１と熱媒体間熱交換器１４を有している。室外ユニット１１と中継ユニット１３の間には、熱源側冷媒を搬送する冷媒搬送用接続配管１５と冷媒戻り用接続配管１６が設けられる。また、中継ユニット１３と室内ユニット１２の間には、熱媒体を搬送する熱媒体搬送用配管１７と熱媒体戻り用配管１８が設けられる。
【００２１】
なお、図１には示していないが、熱媒体間熱交換器１４と熱媒体流路切替装置１にはそれぞれ、温水搬送用配管、冷水搬送用配管、温水戻り用配管、および冷水戻り用配管が接続される。これらの配管の設置例については、後に図８および図９を用いて説明する。
【００２２】
空気調和装置１０の動作について説明する。熱源側冷媒は、室外ユニット１１から冷媒搬送用接続配管１５を介して中継ユニット１３に搬送される。搬送された熱源側冷媒は、中継ユニット１３内の熱媒体間熱交換器１４にて熱媒体と熱交換（加温または冷却）され、温水または冷水が作られる。熱交換後の熱源側冷媒は、冷媒戻り用接続配管１６を通って室外ユニット１１に搬送される。
【００２３】
一方、熱媒体間熱交換器１４で作られた温水または冷水は、室内ユニット１２毎に設けられた熱媒体流路切替装置１により温水または冷水を選択され、熱媒体搬送用配管１７を通って室内ユニット１２へ搬送される。室内ユニット１２に搬送された温水または冷水は、室内ユニット１２内にて室内空間１０２の空気と熱交換を行う。熱交換を行った後の熱媒体は、熱媒体戻り用配管１８を通って熱媒体流路切替装置１へ搬送され、温水または冷水を選択されて熱媒体間熱交換器１４に戻される。
【００２４】
なお、熱源側冷媒としては、例えばＲ−２２、Ｒ−１３４ａ、Ｒ３２等の単一冷媒、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４０４Ａ等の擬似共沸混合冷媒、Ｒ−４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、化学式内に二重結合を含む、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２等の地球温暖化係数が比較的小さい値とされている冷媒やその混合物、あるいはＣＯ２やプロパン等の自然冷媒が用いられる。また、熱媒体としては、水、不凍液、水と不凍液の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等が用いられる。
【００２５】
なお、空気調和装置１０を構成する室外ユニット１１および中継ユニット１３の設置場所は、図１に限定されるものではない。例えば室外ユニット１１は、排気ダクト等により廃熱を排気できる環境下であれば、例えば機械室や建物１００の内部に設置してもよい。また、中継ユニッ１３は、エレベータ等がある共用空間や、室外ユニット１１の近傍に設置しても良い。ただし、中継ユニット１３から室内ユニット１２までの距離が長すぎると、熱媒体の搬送動力が増大し、省エネルギー化の妨げになるため留意が必要である。
【００２６】
また、室内ユニット１２は、図１に示す天井カセット型に限定されるものではなく、天井埋込型や天井吊下式等であっても良い。室内ユニット１２は、室内空間１０２に直接、またはダクト等を用いて間接的に、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていれば良い。
【００２７】
さらに、室外ユニット１１、室内ユニット１２および中継ユニット１３の接続台数は、特に限定されるものではなく、空調対象空間の数に応じて台数を決定すれば良い。ただし、１台の室外ユニット１１に対して複数台の中継ユニット１３を接続する場合、中継ユニット１３を建物１００の共用スペースまたは天井裏等のスペースに、点在して設置することが望ましい。これにより、各中継ユニット１３内の熱媒体間熱交換器１４で空調負荷を賄うことができる。また、室内ユニット１２と中継ユニット１３の距離を短縮することができ、省エネルギー化が図られる。
【００２８】
次に、本実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置１について詳細に説明する。図２〜図４は、本実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置１を示す分解斜視図、全体斜視図および断面図である。なお、各図において、同一または相当部分には同一符号を付している。熱媒体流路切替装置１は、円筒状の弁体２と、弁体２を収容する弁室３１を有するボディ３と、弁室３１内で弁体２を軸回転させ弁室３１内における弁体２の相対位置を制御するモータ４を備えている。
【００２９】
弁体２は、図４に示すように、長手方向に配置された仕切り板２１によって内部が２つの流路２２ａ、２２ｂ（総称して流路２２）に仕切られ、それぞれの流路２２に対応する側面２３に熱媒体の出入口となる２つの開口部（総称して開口部２４）が設けられている。図４に示す例では、流路２２ａに対応する側面２３に開口部２４ａ、２４ｂが設けられ、流路２２ｂに対応する側面２３に開口部２４ｃ、２４ｄが設けられている。
【００３０】
ボディ３は、弁体２を収容する弁室３１と、弁体２の開口部２４と連通し熱媒体を弁体２に流入させる複数の流入口と、弁体２の開口部２４と連通し熱媒体を弁体２から流出させる複数の流出口を有している。
【００３１】
具体的には、ボディ３は、熱媒体間熱交換器１４で作られた温水（第１の熱媒体）が流入する第１流入口３２と、熱媒体間熱交換器１４で作られた冷水（第２の熱媒体）が流入する第２流入口３３と、第１の熱媒体および第２の熱媒体のいずれか一方が流出する共用流出口３５を有し、これらは軸方向に一列に配置されている。
【００３２】
さらに、ボディ３は、室内ユニット１２で熱交換した後の温水（第３の熱媒体）および室内ユニット１２で熱交換した後の冷水（第４の熱媒体）のいずれか一方が流入する共用流入口３４と、第３の熱媒体が流出する第３流出口３６と、第４の熱媒体が流出する第４流出口３７を有し、これらは軸方向に一列に配置されている。
【００３３】
モータ４は、弁室３１内で弁体２を軸回転させ、弁室３１内における弁体２の相対位置を制御する。具体的には、一方の流路２２の一方の開口部２４が第１流入口３２および第２流入口３３のいずれか一方と連通すると共に、この流路２２の他方の開口部２４が共用流出口３５と連通し、且つ、他方の流路２２の一方の開口部２４が共用流入口３４と連通すると共に、この流路２２の他方の開口部２４が第３流出口３６および第４流出口３７のいずれか一方と連通するように制御される。
【００３４】
また、熱媒体流路切替装置１は、弁体２とモータ４の接続部分に、ホルダ５、Ｏリング６およびパッキン７の他、図示していない部品締結用のねじや板金部品等を備えている。なお、図２では、Ｏリング６は、ホルダ５とパッキン７の間に配置されているが、弁体２とホルダ５の間、およびホルダ５とボディ３の間にも配置される。Ｏリング６は、各部位間からの熱媒体の漏れを防ぐと同時に、各部品の寸法公差を吸収する。
【００３５】
パッキン７は、弁体２の回転時のトルクを低減させる効果があるため、取り付けることが望ましい。パッキン７を挿入しない場合、ホルダ５と弁体２の間のＯリング６の摩擦抵抗によりモータ４の必要トルクが増大し、Ｏリング６が破損し漏れが生じることがある。
【００３６】
熱媒体流路切替装置１による流路切替動作について、図５および図６を用いて説明する。図５は、モータ４により弁体２を軸回転させた時の流路切替フローを示し、（ａ）の状態を回転角度０度とした時、（ｂ）は回転角度９０度、（ｃ）は回転角度１８０度、（ｄ）は回転角度２７０度の時の状態を示している。また、図６は、図５（ａ）中、Ｃ−Ｃで示す部分の断面図であり、図６（ａ）〜図６（ｄ）は、それぞれ図５（ａ）〜図５（ｄ）に対応している。
【００３７】
図５（ａ）に示す回転角度０度の時、第１流入口３２が開口部２４ａと連通すると共に共用流出口３５が開口部２４ｂと連通し、共用流入口３４が開口部２４ｄと連通すると共に第３流出口３６が開口部２４ｃと連通している。これにより、矢印Ａで示すように、熱媒体間熱交換器１４で作られた温水（第１の熱媒体）を室内ユニット１２に搬送する流路と、室内ユニット１２で熱交換した後の温水（第３の熱媒体）を熱媒体間熱交換器１４に戻す流路が連通する。
【００３８】
一方、図５（ｃ）に示す回転角度１８０度の時、第２流入口３３が開口部２４ｃと連通すると共に共用流出口３５が開口部２４ｄと連通し、共用流入口３４が開口部２４ｂと連通すると共に第４流出口３７が開口部２４ａと連通している。これにより、矢印Ｂで示すように、熱媒体間熱交換器１４で作られた冷水（第２の熱媒体）を室内ユニット１２に搬送する流路と、室内ユニット１２で熱交換した後の冷水（第４の熱媒体）を熱媒体間熱交換器１４に戻す流路が連通する。
【００３９】
図５（ｂ）に示す回転角度９０度の時と、図５（ｄ）に示す回転角度２７０度の時は、ボディ３のいずれの流入口および流出口も開口部２４と連通しない。すなわち、何れの熱媒体も流れない閉塞の状態である。
【００４０】
また、図７は、図６（ａ）の回転角度０度の状態から、弁体２を３０度回転させた時の状態を示している。回転角度３０度の場合は、回転角度０度の場合に比べて、熱媒体間熱交換器１４で作られた温水を室内ユニット１２に搬送する流路と、室内ユニット１２で熱交換した後の温水を熱媒体間熱交換器１４に戻す流路が部分的に狭くなる。これにより、圧力損失が大きくなり、流量が小さくなる。
【００４１】
なお、図７では回転角度３０度の状態を示したが、回転角度は任意に設定することができる。すなわち、弁体２の回転角度をモータ４で制御することにより、熱媒体の流量を制御することができる。モータ４の回転角度すなわち流量は、例えば室内ユニット１２に搬入される熱媒体の温度と、室内ユニット１２から熱媒体間熱交換器１４に戻される熱媒体の温度を温度センサで測定し、これらの温度差が目標値となるように制御される。ただし、流量調整が不要な場合においては、単に切替えが可能なオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）電源等の装置を用いても良い。
【００４２】
本実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置１は、室内ユニット１２と同じ数だけ必要であり、必要数量にあわせて増設可能である。複数の熱媒体流路切替装置１を連結したユニットの設置例について、図８および図９を用いて説明する。図８は、２つの熱媒体流路切替装置１Ａ、１Ｂを連結したユニットを示し、図９は、４つの熱媒体流路切替装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄを連結したユニットを示している。
【００４３】
図８および図９に示すように、熱媒体流路切替装置１Ａ、１Ｂ・・は、それぞれ、熱媒体間熱交換器１４で作られた温水を搬送する配管である温水搬送用連結配管４１と、熱媒体間熱交換器１４で作られた冷水を搬送する配管である冷水搬送用連結配管４２と、室内ユニット１２を循環した後の温水を熱媒体間熱交換器１４に戻す配管である温水戻り用連結配管４３と、室内ユニット１２を循環した後の冷水を熱媒体間熱交換器１４に戻す配管である冷水戻り用連結配管４４に接続され、互いに連結されている。
【００４４】
すなわち、複数のボディ３の第１流入口３２、第２流入口３３、第３流出口３６、および第４流出口３７を、それぞれ温水搬送用連結配管４１、冷水搬送用連結配管４２、温水戻り用連結配管４３、および冷水戻り用連結配管４４に接続することにより、複数のボディ３が互いに連結されるものである。
【００４５】
さらに、熱媒体流路切替装置１Ａ、１Ｂ・・は、それぞれ、室内ユニット１２に温水または冷水を搬送する熱媒体搬送用配管１７ａ、１７ｂ・・と接続されると共に、室内ユニット１２において熱交換後の温水または冷水を熱媒体間熱交換器１４に戻す熱媒体戻り用配管１８ａ、１８ｂ・・と接続される。
【００４６】
熱媒体流路切替装置１Ａ、１Ｂ・・と各配管との締結には、板金を折り曲げて形成したクイックファスナ１９が用いられる。クイックファスナ１９は、Ｏリング（図示省略）を内蔵することにより、熱媒体の漏れを防止している。
【００４７】
図９に示すユニットは、図８に示すユニットを２つ連続して配置したものであり、それぞれのユニットに接続された温水搬送用連結配管４１、冷水搬送用連結配管４２、温水戻り用連結配管４３、および冷水戻り用連結配管４４を連結することにより増設している。このような配管同士の締結にも、クイックファスナ１９とＯリングが用いられる。ただし、これらの配管と熱媒体流路切替装置１Ａ、１Ｂ・・との接続口の数量を増すことにより、配管を任意の数量に変更することが可能であり、部品点数が低減される。
【００４８】
次に、本実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置１の製造方法について説明する。弁体２、ボディ３、およびホルダ５は、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂にガラス繊維を３０％含有した材料（以下ＰＰＳと記す）を用いて射出成形法により製造される。ボディ３の弁室３１の内周面と弁体２の側面２３の寸法差は極力小さい方が好ましく、大きくなる程性能が低下する。
【００４９】
一般に、ガラス繊維を含有する異方性材料は、成形時の繊維配向方向によって収縮率が異なるため、高精度で成形することが難しい。特に弁体２は、金型構造から変形が生じやすいため、弁体２の回転軸先端に樹脂注入口であるゲートを設け、樹脂が極力同一方向に流れるようにすることが望ましい。これにより、金型構造に起因する変形が一様化し、金型補正等により高精度化が図られる。
【００５０】
本実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置１の弁体２は、内部の長手方向に仕切り板２１を設けているため、弁体２の剛性が高く変形が生じ難いというメリットがある。なお、弁体２やボディ３は、他の樹脂または他の成形方法で製造しても良いし、黄銅等の金属材料を用いて鍛造法や鋳造法により製造しても良い。
【００５１】
パッキン７は、摩擦抵抗の小さい材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を、押出成形法によりシート状に成形し、プレス型で打ち抜いて製造することができる。なお、圧縮成形法等や切削加工等、他の製造方法を用いても良い。例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等の低摩擦係数の材料を用いて射出成形法で製造しても良い。Ｏリング６は、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）を用いてプレス成形により製造することができる。
【００５２】
温水搬送用連結配管４１および冷水搬送用連結配管４２等の配管は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いて射出成形法で製造される。ただし、ＰＰＳ以外の樹脂や他の成形方法を用いても良い。また、銅やステンレス等の金属配管を用いても良い。
【００５３】
熱媒体流路切替装置１と各室内ユニット１２とを繋ぐ熱媒体搬送用配管１７および熱媒体戻り用配管１８には、例えば銅やステンレス等の金属配管が用いられる。または、ＰＰＳ等の樹脂材料を用いて射出成形法やブロー成形法等で製造しても良い。
【００５４】
次に、熱媒体流路切替装置１の各部品の組み立て方法について説明する。まず、ボディ３に弁体２を挿入する。続いてモータ４と接続される弁体２の先端部にパッキン７を取り付け、さらに予めＯリング６が装着されたホルダ５を取り付ける。続いて、モータ４を板金やねじ等を用いてボディ３に固定する。
【００５５】
次に、本手順で組み立てた２つの熱媒体流路切替装置１の流入口および流出口を、図８に示すように、温水搬送用連結配管４１、冷水搬送用連結配管４２、温水戻り用連結配管４３および冷水戻り用連結配管４４にクイックファスナ１９で締結し、ユニット化する。さらに、熱媒体流路切替装置１が所望の数量となるようにユニットを複数台製作し、図９に示すように、温水搬送用連結配管４１等の配管を連結して増設する。
【００５６】
続いて、熱媒体流路切替装置１のユニットを中継ユニット１３に組み込み、各熱媒体流路切替装置１に熱媒体搬送用配管１７および熱媒体戻り用配管１８を取り付けて組立てが完了する。なお、温水搬送用連結配管４１等の配管に、熱媒体流路切替装置１との接続口を必要数設けている場合は、配管同士の連結作業は不要となる。すなわち、これらの配管に設けられた接続口の数が多いほど、必要な締結部品は少なくなり、組み立て作業が容易となる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置１によれば、仕切り板２１によって内部が２つの流路２２に仕切られた弁体２を備えており、一方の流路２２では第１の熱媒体および第２の熱媒体のいずれかを選択して搬送し、他方の流路２２では第３の熱媒体および第４の熱媒体のいずれかを選択して搬送することができる。また、弁体２の回転角度を制御することにより、熱媒体の流量を制御することが可能である。
【００５８】
また、本実施の形態１に係る熱媒体流路切替装置１を備えた空気調和装置１０は、中継ユニット１３からそれぞれの室内ユニット１２に熱媒体を搬送する流路と、各室内ユニット１２から中継ユニット１３に熱媒体を戻す流路の２つの流路において、暖房用と冷房用の２種類の熱媒体を切り替えて搬送することが可能であると共に、熱媒体の流量を調整することが可能である。
【００５９】
従って、本実施の形態１によれば、１台の室内ユニットにつき２台の熱媒体流路切替装置と熱媒体流量調整装置およびこれらを駆動する３つのモータが必要であった従来の空気調和装置に比べて、熱媒体制御部品や配管、締結部品等の種々の部品を省略することが可能であり、装置の小型化、製造コストの削減、および省エネルギー化が図られる。
【００６０】
さらに、特定の室内ユニット１２に対応する熱媒体流路切替装置１を閉塞状態とし、他の室内ユニット１２を運転した状態で特定の室内ユニット１２および配管部品の保守管理を行うことができるため、メンテナンス性にも優れている。
【００６１】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２に係る熱媒体流路切替装置を示す断面図である。本実施の形態２に係る熱媒体流路切替装置１Ｅの全体構成および動作は、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態２に係る熱媒体流路切替装置１Ｅは、図１０に示すように、ボディ３の弁室の底面周縁部にテーパ部３８を有している。また、弁体２は、ボディ３のテーパ部３８と合致する形状の先端部を有している。
【００６３】
このようなテーパ部３８を設けることにより、モータ４にて弁体２を駆動した際の弁体２のブレが抑制され、ボディ３との接触による必要駆動トルクの増大を抑制することができる。また、ボディ３と弁体２の材料として、例えばＰＰＳにＰＴＦＥを含有させることにより耐摩耗性を向上させた低摩擦係数の材料を用いることにより、さらに必要駆動トルクを低減させることが可能である。
【００６４】
本実施の形態２に係る熱媒体流路切替装置１Ｅによれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、さらに、必要駆動トルクを低減することができ、省エネルギー化が図られる。
【００６５】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る熱媒体流路切替装置を示す断面図である。本実施の形態３に係る熱媒体流路切替装置１Ｆの全体構成および動作は、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００６６】
本実施の形態３に係る熱媒体流路切替装置１Ｆは、図１１に示すように、ボディ３の弁室の底面と、この底面に対向する弁体２の先端部との間に、パッキン８を備えている。ボディ３と弁体２の間にパッキン８を挟み込むことにより、ボディ３と弁体２の間の熱媒体の漏れを抑制することができ、性能が向上する。
【００６７】
また、パッキン８の材料として、例えばＰＴＦＥまたはＰＦＡのような低摩擦係数の材料を用いることにより、弁体２の駆動トルクを抑制する効果や、弁体２およびボディ３の磨耗が抑制されることによる長寿命化の効果を奏する。なお、パッキン８は、ＰＴＦＥを押出成形法によりシート状に成形し、これをプレス型で打ち抜いて製造することができる。または、圧縮成形法等や切削加工等、他の方法で製造しても良い。
【００６８】
本実施の形態３に係る熱媒体流路切替装置１Ｆによれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ボディ３と弁体２の間の熱媒体の漏れを抑制する効果や、弁体２の駆動トルクを抑制する効果、および弁体２およびボディ３の長寿命化の効果が得られる。
【００６９】
実施の形態４．
図１２および図１３は、本発明の実施の形態４に係る熱媒体流路切替装置を示す斜視図および断面図である。本実施の形態４に係る熱媒体流路切替装置１Ｇの全体構成および動作は、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
本実施の形態４に係る熱媒体流路切替装置１Ｇは、弁体２がその底面部において弁室と連通しており、ボディ３は、弁室の底面に共用流出口３５Ａを有するものである。これにより、熱媒体搬送用配管１７を９０度曲がった構造（図８参照）ではなく、ストレート構造とすることができる。
【００７１】
また、図１４は、本実施の形態４に係る別の熱媒体流路切替装置を示す斜視図である。熱媒体流路切替装置１Ｈは、弁体２がその底面部において弁室と連通しており、ボディ３は、弁室の底面に共用流入口３４Ａを有している。これにより、熱媒体戻り用配管１８を９０度曲がった構造（図８参照）ではなく、ストレート構造とすることができる。
【００７２】
本実施の形態４に係る熱媒体流路切替装置１Ｇ、１Ｈを備えた空気調和装置１０によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、中継ユニット１３の部品レイアウトに合わせて、熱媒体搬送用配管１７または熱媒体戻り用配管１８にストレート構造の配管を用いることができ、中継ユニット１３の小型化が図られる。あるいは、ストレート構造にすることにより空いた中継ユニット１３内の空間に、別部品を設けることも可能である。
【００７３】
実施の形態５．
図１５および図１６は、本発明の実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置を示す斜視図および断面図である。本実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置１Ｊは、複数で用いられるものであり、隣接する第１流入口３２Ａ、第２流入口３３Ａ、第３流出口３６Ａ、第４流出口３７Ａをそれぞれ連結させることが可能な構造となっている。なお、それ以外の構成および動作については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置１Ｊのボディ３は、両端が開口した円筒状の第１流入口３２Ａ、第２流入口３３Ａ、第３流出口３６Ａ、および第４流出口３７Ａを有している。複数のボディ３の第１流入口３２Ａ、第２流入口３３Ａ、第３流出口３６Ａ、および第４流出口３７Ａを互いに接続することにより、複数のボディ３を連結することができる。
【００７５】
図１７は、４つの熱媒体流路切替装置１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ、１Ｍを連結したユニットを示している。図１７に示すように、４つの熱媒体流路切替装置１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ、１Ｍの第１流入口３２Ａ、第２流入口３３Ａ、第３流出口３６Ａ、および第４流出口３７Ａがそれぞれ接続されて配管となる。このため、上記実施の形態１のような温水搬送用連結配管４１、冷水搬送用連結配管４２、温水戻り用連結配管４３、冷水戻り用連結配管４４（図８参照）は不要である。
【００７６】
本実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置１Ｊの比較例として、混合切替弁の弁体を収容する第１弁室と、流量制御弁の弁体を収容する第２弁室と、それぞれの弁体用の２台の駆動用モータと、第１弁室と第２弁室とを連通させる流路とを備えた複合弁が開示されている（上記特許文献２）。この比較例においても、複数の複合弁の流入口および流出口を直接連通させることにより、複数の複合弁を連結している。
【００７７】
本実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置１Ｊは、この比較例と比べて構造が簡単である上、弁体２は内部の長手方向に仕切り板２１を有しているため、弁体２の剛性が高く、成形時において変形が生じ難い。このため、熱媒体流路切替装置１Ｊは、成形後に機械加工等の二次加工工程を必要とせず、また、モータ４も１台で良いことから、比較例に比べて低コストである。
【００７８】
本実施の形態５に係る熱媒体流路切替装置１Ｊを備えた空気調和装置１０によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、温水搬送用連結配管４１等の配管を省略することが可能となるため、部品数の低減による低コスト化、製造コストの削減、および中継ユニット１３の小型化が図られる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月5日(2016.9.5)
【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】
長手方向に配置された仕切り板によって内部が２つの流路に仕切られ、それぞれの流路に対応する側面に熱媒体の出入口となる２つの開口部が設けられた円筒状の弁体と、
前記弁体を収容する弁室、前記開口部と連通し熱媒体を前記弁体に流入させる複数の流入口、および前記開口部と連通し熱媒体を前記弁体から流出させる複数の流出口を有するボディとを備えたことを特徴とする熱媒体流路切替装置。
【請求項２】
前記ボディは、前記流入口として、第１の熱媒体が流入する第１流入口と、第２の熱媒体が流入する第２流入口と、第３の熱媒体および第４の熱媒体のいずれか一方が流入する共用流入口を有し、前記流出口として、前記第１の熱媒体および前記第２の熱媒体のいずれか一方が流出する共用流出口と、前記第３の熱媒体が流出する第３流出口と、前記第４の熱媒体が流出する第４流出口を有し、
前記弁体は、一方の前記流路の一方の前記開口部が前記第１流入口および前記第２流入口のいずれか一方と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記共用流出口と連通し、且つ、他方の前記流路の一方の前記開口部が前記共用流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記第３流出口および前記第４流出口のいずれか一方と連通することを特徴とする請求項１記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項３】
前記弁室内で前記弁体を軸回転させ、前記弁室内における前記弁体の相対位置を制御するモータを備え、
前記弁室内において、前記弁体の一方の前記流路の一方の前記開口部が前記第１流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記共用流出口と連通し、且つ、他方の前記流路の一方の前記開口部が前記共用流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記第３流出口と連通する時の前記弁体の回転角度を０度とする時、
前記弁体の回転角度が１８０度の時、前記弁体の一方の前記流路の一方の前記開口部が前記第２流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記共用流出口と連通し、且つ、他方の前記流路の一方の前記開口部が前記共用流入口と連通すると共にこの流路の他方の前記開口部が前記第４流出口と連通し、
前記弁体の回転角度が９０度および２７０度の時、いずれの前記流入口および前記流出口も前記開口部と連通しないことを特徴とする請求項２記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項４】
前記モータは、前記弁体の回転角度を制御することにより熱媒体の流量を制御することを特徴とする請求項３記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項５】
前記ボディは、前記弁室の底面の周縁部にテーパ部を有し、前記弁体は、前記テーパ部と合致する形状の先端部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項６】
前記ボディの前記弁室の底面と、この底面に対向する前記弁体の先端部との間に、パッキンを備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項７】
前記パッキンの材料として、ポリテトラフルオロエチレンまたはテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を用いたことを特徴とする請求項６記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項８】
前記弁体は、その底面部において前記弁室と連通しており、前記ボディは、前記弁室の底面に前記共用流入口または前記共用流出口を有することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項９】
複数の前記ボディの前記第１流入口、前記第２流入口、前記第３流出口、および前記第４流出口が、それぞれ前記第１の熱媒体の搬送用配管、前記第２の熱媒体の搬送用配管、前記第３の熱媒体の戻り用配管、および前記第４の熱媒体の戻り用配管に接続され、前記複数のボディが連結されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項１０】
前記ボディは、両端が開口した円筒状の前記第１流入口、前記第２流入口、前記第３流出口、および前記第４流出口を有し、複数の前記ボディの前記第１流入口、前記第２流入口、前記第３流出口、および前記第４流出口が互いに接続され、前記複数のボディが連結されていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置。
【請求項１１】
室外に配置される熱源機と、空調対象空間に設置される複数の室内ユニットと、前記熱源機と前記室内ユニットとの間に配置される中継ユニットを含み、熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を有する空気調和装置であって、
前記中継ユニットは、熱源側冷媒と熱媒体の熱交換を行う熱媒体間熱交換器と、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の熱媒体流路切替装置を備えたことを特徴とする空気調和装置。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
なお、図７では回転角度３０度の状態を示したが、回転角度は任意に設定することができる。すなわち、弁体２の回転角度をモータ４で制御することにより、熱媒体の流量を制御することができる。弁体２の回転角度すなわち熱媒体の流量は、例えば室内ユニット１２に搬入される熱媒体の温度と、室内ユニット１２から熱媒体間熱交換器１４に戻される熱媒体の温度を温度センサで測定し、これらの温度差が目標値となるように制御される。ただし、流量調整が不要な場合においては、単に切替えが可能なオンオフ（ＯＮ／ＯＦＦ）電源等の装置を用いても良い。
【国際調査報告】
2016009749.tif 000020
2016009749.tif 000021
2016009749.tif 000022
2016009749.tif 000023