(57)【要約】【課題】モータで回転駆動される冷媒流路切換弁において、切り換え時間の短縮を図る。【解決手段】複数のポート（P1,P2,P3,…）が形成された弁ケース（11）を設ける。弁ケース（11）内で回転駆動されて所定のポート（P1,P2,P3,…）の開口上を摺動移動し、ポート（P1,P2,P3,…）間の連通状態を切り換える弁体（50）を設ける。弁体（50）を回転駆動するモータ（31）を設ける。弁体（50）の内外の差圧（ΔP）に応じ、モータ（31）の回転速度（ω）を制御する制御部（500）を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒回路（61）の冷媒流路を切り換える冷媒流路切換弁であって、
複数のポート（P1,P2,P3,…）が形成された弁ケース（11）と、
前記弁ケース（11）内で回転駆動されて所定の前記ポート（P1,P2,P3,…）の開口上を摺動移動し、前記ポート（P1,P2,P3,…）間の連通状態を切り換える弁体（50）と、
前記弁体（50）を回転駆動するモータ（31）と、
前記弁体（50）の内外の差圧（ΔP）に応じ、前記モータ（31）の回転速度（ω）を制御する制御部（500）とを備えたことを特徴とする冷媒流路切換弁。
【請求項２】
請求項１の冷媒流路切換弁において、
前記制御部（500）は、前記差圧（ΔP）に応じ、前記弁体（50）の切り換え開始時における前記回転速度（ω）を設定することを特徴とする冷媒流路切換弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の冷媒流路切換弁において、
前記制御部（500）は、前記弁体（50）の切り換え動作中は、前記モータ（31）の回転速度（ω）を一定に制御することを特徴とする冷媒流路切換弁。
【請求項４】
請求項１又は請求項２の冷媒流路切換弁において、
前記制御部（500）は、前記弁体（50）の切り換え動作中に、前記差圧（ΔP）の増加に応じて前記回転速度（ω）を減少させ、前記差圧（ΔP）の減少に応じて前記回転速度（ω）を増加させることを特徴とする冷媒流路切換弁。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかの冷媒流路切換弁において、
前記弁体（50）は、複数設けられ、
各弁ケース（11）は、前記弁体（50）をそれぞれ収容する複数の弁室（17a,17b,17c,17d）に仕切られ、
各弁体（50）は、前記モータ（31）で駆動される共通の駆動軸（40）に接続されていることを特徴とする冷媒流路切換弁。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかの冷媒流路切換弁（10）を有して冷凍サイクルを行う冷媒回路（61）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、冷媒回路における冷媒等の流路を切り換える冷媒流路切換弁、及びそれを用いた空気調和装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置等の冷媒回路では、冷房運転と暖房運転の切り換えなどの目的で、冷媒の流路を切り換える冷媒流路切換弁が用いられることが多い。このような冷媒流路切換弁には、気密状のケース内に回動可能に取り付けられた可動弁体をモータで回転させることによって、可動弁体に形成された溝とケースに形成された複数のポートとの位置関係を切り換えて、ポート間の連通状態を制御するものがある（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１-０７５０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１で例示されたような冷媒流路切換弁では、所定のポート同士はケース内空間で連通するようになっている。そのため、可動弁体内の圧力と前記ケース内の圧力との差圧が可動弁体に作用し、流路を切り換える際にはこの差圧に抗して可動弁体を回転させる必要がある。可動弁体を駆動するモータに最も大きなトルク発生が求められるのは、可動弁体に最高作動差圧が作用しているときである。一般的に、モータが発生するトルクは回転速度に左右される。そこで、特許文献１のような冷媒流路切換弁では、最高作動差圧に合わせてモータの回転速度を設定することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、モータが発生するトルクは一般的には回転速度を速めるほど小さくなるので、最高作動差圧に合わせて駆動回転数を決めると、回転速度は比較的低めに設定されることになり、流路の切り換え時間が長くなる可能性がある。また、切り換え時間を短縮するためにモータの回転速度を単に上げると、差圧が大きいときにモータが脱調してしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、モータで回転駆動される冷媒流路切換弁において、切り換え時間の短縮を図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、
冷媒回路（61）の冷媒流路を切り換える冷媒流路切換弁であって、
複数のポート（P1,P2,P3,…）が形成された弁ケース（11）と、
前記弁ケース（11）内で回転駆動されて所定の前記ポート（P1,P2,P3,…）の開口上を摺動移動し、前記ポート（P1,P2,P3,…）間の連通状態を切り換える弁体（50）と、
前記弁体（50）を回転駆動するモータ（31）と、
前記弁体（50）の内外の差圧（ΔP）に応じ、前記モータ（31）の回転速度（ω）を制御する制御部（500）とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成では、弁体（50）の内外の差圧（ΔP）に応じてモータ（31）の回転速度を設定するので、モータ（31）をより高速な回転速度に設定することが可能になる。
【０００９】
また、第２の発明は、
第１の発明の冷媒流路切換弁において、
前記制御部（500）は、前記差圧（ΔP）に応じ、前記弁体（50）の切り換え開始時における前記回転速度（ω）を設定することを特徴とする。
【００１０】
この構成では、切り換え開始時のモータ（31）の回転速度がより高速に設定される。
【００１１】
また、第３の発明は、
第１又は第２の発明の冷媒流路切換弁において、
前記制御部（500）は、前記弁体（50）の切り換え動作中は、前記モータ（31）の回転速度（ω）を一定に制御することを特徴とする。
【００１２】
この構成では、弁体（50）の切り換え中はモータ（31）の回転速度は一定になる。
【００１３】
また、第４の発明は、
第１又は第２の発明の冷媒流路切換弁において、
前記制御部（500）は、前記弁体（50）の切り換え動作中に、前記差圧（ΔP）の増加に応じて前記回転速度（ω）を減少させ、前記差圧（ΔP）の減少に応じて前記回転速度（ω）を増加させることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、弁体（50）の切り換え中に、モータ（31）の回転速度が差圧（ΔP）に応じて制御される。
【００１５】
また、第５の発明は、
第１から第４の発明の何れかの冷媒流路切換弁において、
前記弁体（50）は、複数設けられ、
各弁ケース（11）は、前記弁体（50）をそれぞれ収容する複数の弁室（17a,17b,17c,17d）に仕切られ、
各弁体（50）は、前記モータ（31）で駆動される共通の駆動軸（40）に接続されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成では、より大きなトルクが求められる複合弁用のモータ（31）を、より高速な回転速度に設定することが可能になる。
【００１７】
また、第６の発明は、
第１から第５の発明の何れかの冷媒流路切換弁（10）を有して冷凍サイクルを行う冷媒回路（61）を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、モータ（31）をより高速な回転速度に設定できるので、切り換え時間の短縮が可能になる。また、最適な回転速度の選択が可能になるので、例えばモータ（31）が変速ギアを介して弁体（50）を駆動する構成では、変速ギアのギア比を下げることも可能になる。また、モータ（31）の小型化も可能になる。すなわち、冷媒流路切換弁のコストの低減が可能になる。
【００１９】
また、第２の発明によれば、切り換え開始時のモータ（31）の回転速度が、より高速に設定されるので、切り換え時間の短縮が可能になる。
【００２０】
また、第３の発明によれば、モータ（31）の制御を容易に行うことが可能になる。
【００２１】
また、第４の発明によれば、差圧（ΔP）の変化に追従してモータ（31）の回転速度が制御されるので、モータ（31）の回転数をより高速に設定することが可能になる。
【００２２】
また、第５の発明によれば、駆動により大きなトルクが必要な複合弁において、切り換え時間の短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態１に係る複合弁の外形図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る複合弁の縦断面図である。
【図３】図３は、実施形態１に係る複合弁の横断面図であり、（Ａ）が弁体のない場合の図２のＡ−Ａ断面を示し、（Ｂ）が弁体のない場合の図２のＢ−Ｂ断面を示す。
【図４】図４は、実施形態１に係る複合弁の横断面図であり、（Ａ）が弁体のある場合の図２のＡ−Ａ断面を示し、（Ｂ）が弁体のある場合の図２のＢ−Ｂ断面を示す。
【図５】図５は、複合弁における弁体付近の縦断面図である。
【図６】図６は、複合弁のパッキンの外形図である。
【図７】図７は、弁体が第１位置にあるときの複合弁の横断面図であり、（Ａ）が第１流路切換部を示し、（Ｂ）が第２から第４の流路切換部を示す。
【図８】図８は、弁体が第２位置にあるときの複合弁の横断面図であり、（Ａ）が第１流路切換部を示し、（Ｂ）が第２から第４の流路切換部を示す。
【図９】図９は、複合弁が接続された冷媒回路の回路図である。
【図１０】図１０は、冷房運転時の冷媒回路の冷媒流れを示す図である。
【図１１】図１１は、冷房運転時の複合弁の冷媒流れを示す図であり、第１から第４の流路切換部を示す。
【図１２】図１２は、暖房運転時の冷媒回路の冷媒流れを示す図である。
【図１３】図１３は、暖房運転時の複合弁の冷媒流れを示す図であり、第１から第４の流路切換部を示す。
【図１４】図１４は、モータの回転速度と発生トルクの関係、差圧と弁（弁体）の駆動トルクの関係等を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態１の複合弁における差圧、弁トルク、及びモータの回転速度の関係を示すタイミングチャートである。
【図１６】図１６は、実施形態２の複合弁における差圧、弁トルク、及びモータの回転速度の関係を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
《発明の実施形態１》
〈複合弁の構造〉
本発明に係る冷媒流路切換弁の実施形態として、空気調和機の冷媒回路（61）（後述）に用いられる複合弁の例を説明する。図１は、実施形態１に係る複合弁（10）の斜視図である。また、図２は、複合弁（10）の断面図である。本実施形態に係る複合弁（10）は、図１及び図２に示すように、弁ケース（11）、駆動機構（30）及び第１から第４の流路切換部（20a,20b,20c,20d）を備えている。
【００２６】
〈弁ケース〉
弁ケース（11）は、略円筒状の胴体部（12）と、該胴体部（12）の上端を閉塞する略円柱状の上側閉塞部（13）と、該胴体部（12）の下端を閉塞する略円柱状の下側閉塞部（14）とを備えている。又、この弁ケース（11）には、上側から下側へ向かって、略円柱状の第１から第４の仕切部（15a,15b,15c,15d）が互いに軸方向に間隔を空けて配置されている。各仕切部（15a,15b,15c,15d）と各仕切部（15a,15b,15c,15d）との間には、上記胴体部（12）の内壁に沿うようにリング状のスペーサ（19）が介在している。これらのスペーサ（19）によって、各仕切部（15a,15b,15c,15d）と各仕切部（15a,15b,15c,15d）との間がいずれも等間隔に保たれる。
【００２７】
上側閉塞部（13）と第１仕切部（15a）との間には、上記駆動機構（30）が有する変速ギア（32）を収容する収容室（16）が形成されている。又、第１仕切部（15a）と第２仕切部（15b）との間には第１流路切換部（20a）が配置され、第２仕切部（15b）と第３仕切部（15c）との間には第２流路切換部（20b）が配置され、第３仕切部（15c）と第４仕切部（15d）との間には第３流路切換部（20c）が配置され、第４仕切部（15d）と下側閉塞部（14）との間には第４流路切換部（20d）が配置されている。尚、各流路切換部（20a,20b,20c,20d）は、弁室（17a,17b,17c,17d）と該弁室（17a,17b,17c,17d）に変位自在に収容された弁体（50）とを有している。尚、流路切換部（20a,20b,20c,20d）については詳しく後述する。
【００２８】
上記上側閉塞部（13）には、該上側閉塞部（13）の中心部を軸方向へ貫通する軸孔（24）が形成されている。この軸孔（24）には、上記駆動機構（30）が有するステッピングモータ（31）の回転軸（31a）が摺動自在に内嵌している。
【００２９】
上記第１仕切部（15a）には、該第１仕切部（15a）を貫通する第１から第３のポート（P1,P2,P3）が形成されている。各ポート（P1,P2,P3）は、その一端が上記第１仕切部（15a）の下面に開口して他端が上記第１仕切部（15a）の側面に開口している。各ポート（P1,P2,P3）の一端は上記第１弁室（17a）に開口している。これらの開口は、図３（Ａ）に示すように、軸直角断面が互いに同一径となる円形状に形成されている。又、これらの開口位置は上記駆動軸（40）の軸心を中心とする仮想円周上に配置されている。又、各ポート（P1,P2,P3）の他端には、上記胴体部（12）を貫通する第１から第３の短管（T1,T2,T3）がそれぞれ接続されている。
【００３０】
上記第２仕切部（15b）には、該第２仕切部（15b）を貫通する第４から第６のポート（P4,P5,P6）が形成されている。各ポート（P4,P5,P6）は、その一端が上記第２仕切部（15b）の下面に開口して他端が上記第２仕切部（15b）の側面に開口している。各ポート（P4,P5,P6）の一端は上記第２弁室（17b）に開口している。これらの開口は、図３（Ｂ）に示すように、軸直角断面が互いに同一径となる円形状に形成されている。又、これらの開口位置は上記駆動軸（40）の軸心を中心とする仮想円周上に配置されている。又、各ポート（P4,P5,P6）の他端には、上記胴体部（12）を貫通する第４から第６の短管（T4,T5,T6）がそれぞれ接続されている。
【００３１】
又、上記第２仕切部（15b）には、上記第４から第６のポート（P4,P5,P6）とは別に、該第２仕切部（15b）を軸方向に貫通する第１連通ポート（PP1）が形成されている。この第１連通ポート（PP1）の開口は、軸直角断面が第４から第６のポート（P4,P5,P6）よりも大径となる円形状に形成されている。そして、この第１連通ポート（PP1）は、上記第１弁室（17a）と上記第２弁室（17b）とを連通している。
【００３２】
上記第３仕切部（15c）には、該第３仕切部（15c）を貫通する第７から第９のポート（P7,P8,P9）が形成されている。各ポート（P7,P8,P9）は、その一端が上記第３仕切部（15c）の下面に開口して他端が上記第３仕切部（15c）の側面に開口している。各ポート（P7,P8,P9）の一端は上記第３弁室（17c）に開口している。これらの開口は、図３（Ｂ）に示すように、軸直角断面が互いに同一径となる円形状に形成されている。又、これらの開口位置は上記駆動軸（40）の軸心を中心とする仮想円周上に配置されている。又、各ポート（P7,P8,P9）の他端には、上記胴体部（12）を貫通する第７から第９の短管（T7,T8,T9）がそれぞれ接続されている。
【００３３】
又、上記第３仕切部（15c）には、上記第７から第９のポート（P7,P8,P9）とは別に、該第３仕切部（15c）を軸方向に貫通する第２連通ポート（PP2）が形成されている。この第２連通ポート（PP2）の開口は、軸直角断面が第７から第９のポート（P7,P8,P9）よりも大径となる円形状に形成されている。又、この第２連通ポート（PP2）は、上記第２弁室（17b）と上記第３弁室（17c）とを連通している。
【００３４】
上記第４仕切部（15d）には、該第４仕切部（15d）を貫通する第１０から第１２のポート（P10,P11,P12）が形成されている。各ポート（P10,P11,P12）は、その一端が上記第４仕切部（15d）の下面に開口して他端が上記第４仕切部（15d）の側面に開口している。各ポート（P10,P11,P12）の一端は上記第４弁室（17d）に開口している。これらの開口は、図３（Ｂ）に示すように、軸直角断面が互いに同一径となる円形状に形成されている。又、これらの開口位置は上記駆動軸（40）の軸心を中心とする仮想円周上に配置されている。又、各ポート（P10,P11,P12）の他端には、上記胴体部（12）を貫通する第１０から第１２の短管（T10,T11,T12）がそれぞれ接続されている。
【００３５】
又、上記第４仕切部（15d）には、上記第１０から第１２のポート（P10,P11,P12）とは別に、該第４仕切部（15d）を軸方向に貫通する第３連通ポート（PP3）が形成されている。この第３連通ポート（PP3）の開口は、軸直角断面が第１０から第１２のポート（P10,P11,P12）よりも大径となる円形状に形成されている。又、この第３連通ポート（PP3）は、上記第３弁室（17c）と上記第４弁室（17d）とを連通している。
【００３６】
又、上記下側閉塞部（14）には、該下側閉塞部（14）を軸方向に貫通する第４連通ポート（PP4）が形成されている。この第４連通ポート（PP4）の一端は第４弁室（17d）に連通して他端には第１３短管（T13）が接続されている。
【００３７】
又、各仕切部（15a,15b,15c,15d）には、該各仕切部（15a,15b,15c,15d）の中心部を軸方向へ貫通する軸孔部（18a,18b,18c,18d）が形成されている。各軸孔部（18a,18b,18c,18d）には、上記駆動機構（30）が有する駆動軸（40）が摺動自在に内嵌している。
【００３８】
〈駆動機構〉
駆動機構（30）は、図２に示すように、ステッピングモータ（31）、略円柱状の変速ギア（32）及び駆動軸（40）を有している。
【００３９】
上記ステッピングモータ（31）は、上記弁ケース（11）における上側閉塞部（13）の上面に取り付けられている。このステッピングモータ（31）の回転軸（31a）は、上述したように上側閉塞部（13）の軸孔に摺動自在に内嵌している。そして、この回転軸（31a）の端部が、上記弁ケース（11）の収容室（16）にある変速ギア（32）に連結されている。この変速ギア（32）の下端面から駆動軸（40）が延びている。この駆動軸（40）は、上述したように、上記各仕切部（15a,15b,15c,15d）の軸孔部（18a,18b,18c,18d）に摺動自在に内嵌している。
【００４０】
又、この駆動軸（40）には、各弁室（17a,17b,17c,17d）に収容された弁体（50）が固定されている。上記ステッピングモータ（31）の回転力は、該ステッピングモータ（31）の回転軸（31a）を介して変速ギア（32）へ伝達されて該変速ギア（32）で変速された後に、上記駆動軸（40）を介して上記各弁体（50）へ伝達される。
【００４１】
〈流路切換部〉
上記第１から第４の流路切換部（20a,20b,20c,20d）は、上述したように、第１から第４の弁室（17a,17b,17c,17d）と該各弁室（17a,17b,17c,17d）に収容された弁体（50）とを備えている。これらの弁体（50）は、各弁体（50）ごとに設けられたキー（51）を介して１つの駆動軸（40）に連結されている（図４を参照）。この駆動軸（40）の回転によって、全ての弁体（50）が同期して変位する。
【００４２】
上記弁体（50）は、図４及び図５に示すように、駆動軸（40）の軸周りに沿うように形成された筒状部（55）と、該筒状部（55）と駆動軸（40）とを一体的に結合する連接部（56）とを有している。
【００４３】
筒状部（55）は、軸直角方向の大まかな外形が、駆動軸（40）に沿うような円弧状、ないし繭状、ないし扇状に形成されている。この筒状部（55）によって、上記各弁室（17a,17b,17c,17d）内が、該筒状部（55）の内側の内側室（IS）と該筒状部（55）の外側の外側室（OS）とに区画される。
【００４４】
この筒状部（55）は、駆動軸（40）の軸心を中心として、周方向に約１２０°の範囲に亘って形成されている。この筒状部（55）の内部には、軸方向の中間部位に上記筒状部（55）の内面から径方向内方へ突出する環状凸部（57）が形成されている。環状凸部（57）は、筒状部（55）の内周の全域に亘って形成されている。これにより、筒状部（55）の環状凸部（57）の軸方向の両側には、それぞれ大径開口部（58,58）が形成される。つまり、大径開口部（58,58）は、環状凸部（57）の内側よりも開口幅が広くなっている。
【００４５】
上記弁体（50）には、一対の大径開口部（58,58）の内部に、環状凸部（57）と当接するようにそれぞれオーリング（53,53）が嵌め込まれている。オーリング（53,53）は、環状凸部（57）の各段差面に沿うような環状に形成されている。各オーリング（53,53）は、各弁室（17a,17b,17c,17d）の内側室（IS）と外側室（OS）との隙間をシールしている。
【００４６】
上記弁体（50）には、一対の大径開口部（58,58）の内部に、オーリング（53,53）に重なるようにそれぞれパッキン（54,54）が嵌め込まれている。パッキン（54,54）は、図６に示すように、オーリング（53,53）に沿うような環状に形成されている。このパッキン（54,54）における上端面の外周縁には、互いに対向する一対の段差部（54a）が形成されている。このパッキン（54）は、各弁室（17a,17b,17c,17d）の内側室（IS）と外側室（OS）との隙間をシールするためのシール部材を構成している。
【００４７】
各パッキン（54,54）の先端部は、弁体（50）の軸方向端面よりも外側へ突出しており、各弁室（17a,17b,17c,17d）の軸方向の両端面（下面及び上面）と当接する。これにより、下側のパッキン（54）の外周には、弁体（50）の軸方向の一端面と、各弁室（17a,17b,17c,17d）の下面との間に、筒状の隙間（G1）が形成されている。つまり、この隙間（G1）は、下側のパッキン（54）の全周を囲むように形成されている。同様に、上側のパッキン（54）の外周には、弁体（50）の軸方向の他端面（上端面）と、各弁室（17a,17b,17c,17d）の上面との間に、筒状の隙間（G2）が形成されている。つまり、この隙間（G2）は、上側のパッキン（54）の全周を囲むように形成されている。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、各弁体（50）の軸方向両端側に、それぞれ同じ圧力が作用する背圧空間（G1,G2）が形成される。これにより、各弁体（50）では、軸方向端面に作用する押し付け力は互いに逆方向に作用する。例えば仮に、各弁体（50）の一方の軸方向端面にのみ隙間が形成されて、この端面に押し付け力が作用すると、各弁体（50）が片側に押し付けられる。その結果、各弁体（50）を駆動する際の摺動抵抗が増大してしまう。しかしながら、本実施形態では、各弁体（50）に作用する軸方向の両側の押し付け力が互いに押し付け力は互いに逆方向に作用するため、このような摺動抵抗の増大を防止できる。
【００４９】
各弁室（17a,17b,17c,17d）の弁体（50）は、上記駆動軸（40）が回転駆動されることに伴い、図７の第１位置と図８の第２位置との間で同時に変位する。尚、４つの弁体（50）が第１位置にあるときが上記第複合弁（10）の第１状態である。又、４つの弁体（50）が第２位置にあるときが上記第複合弁（10）の第２状態である。
【００５０】
図７及び図８からわかるように、第１流路切換部（20a）において、弁体（50）が第１位置のときに第１ポート（P1）及び第２ポート（P2）が連通し且つ第３ポート（P3）及び第１連通ポート（PP1）が連通して、弁体（50）が第２位置のときに第１ポート（P1）及び第３ポート（P3）が連通し且つ第２ポート（P2）及び第１連通ポート（PP1）が連通する。
【００５１】
又、第２流路切換部（20b）において、弁体（50）が第１位置のときに第４ポート（P4）及び第５ポート（P5）が連通し且つ第６ポート（P6）及び第２連通ポート（PP2）が連通して、弁体（50）が第２位置のときに第４ポート（P4）及び第６ポート（P6）が連通し且つ第５ポート（P5）及び第２連通ポート（PP2）が連通する。
【００５２】
又、第３流路切換部（20c）において、弁体（50）が第１位置のときに第７ポート（P7）及び第８ポート（P8）が連通し且つ第９ポート（P9）及び第３連通ポート（PP3）が連通して、弁体（50）が第２位置のときに第７ポート（P7）及び第９ポート（P9）が連通し且つ第８ポート（P8）及び第３連通ポート（PP3）が連通する。
【００５３】
又、第４流路切換部（20d）において、弁体（50）が第１位置のときに第１０ポート（P10）及び第１１ポート（P11）が連通し且つ第１２ポート（P12）及び第４連通ポート（PP4）が連通して、弁体（50）が第２位置のときに第１０ポート（P10）及び第１２ポート（P12）が連通し且つ第１１ポート（P11）及び第４連通ポート（PP4）が連通する。このように、それぞれの弁体（50）は、弁ケース（11）内で回転駆動されて所定のポート（P1,P2,P3,…）の開口上を摺動移動し、ポート（P1,P2,P3,…）間の連通状態を切り換える。ポート（P1,P2,P3,…）間の連通状態の切換の制御、すなわちステッピングモータ（31）の制御は、後述の制御部（500）が行う。
【００５４】
−空気調和装置の冷媒回路−
次に、この複合弁（10）が接続される冷媒回路（61）について説明する。この冷媒回路（61）は、例えば冷暖切換可能な空気調和装置に備えられている。この冷媒回路（61）には二酸化炭素（以下、冷媒という。）が封入され、この冷媒が冷媒回路（61）を循環することにより、多段圧縮式の超臨界冷凍サイクルを行うことが可能に構成されている。
【００５５】
上記冷媒回路（61）には、図９に示すように、四段圧縮機（62）と第１から第４の室外熱交換器（75,85,95,105）と室内膨張弁（64）と室外膨張弁（111）と室内熱交換器（63）が接続されている。尚、本実施形態では、第１室外熱交換器（75）が熱源側熱交換器を構成し、第２から第４の室外熱交換器（85,95,105）が第１から第３の内部熱交換器をそれぞれ構成する。
【００５６】
又、これらの主な構成要素の他に、第１から第４の油分離器（73,83,93,103）、レシーバ（130）、分流器（120）、ブリッジ回路（110）、及び逆止弁（CV1〜CV10）等が接続されている。そして、この冷媒回路（61）には、上述した複合弁（10）が接続されている。尚、この複合弁（10）では、上述したように、各流路切換部（20a,20b,20c,20d）が上下に積層されてなるが、図９では、便宜上のため、各流路切換部（20a,20b,20c,20d）が分離した状態で示されている。又、この空気調和装置には、この冷媒回路（61）の運転を制御する制御部（500）が設けられている。
【００５７】
上記四段圧縮機（62）は、第１から第４の圧縮部（70,80,90,100）を備えている。第１から第４の圧縮部（70,80,90,100）の吐出側に第１から第４の吐出管（72,82,92,102）が接続され、第１から第４の圧縮部（70,80,90,100）の吸入側に第１から第４の吸入管（71,81,91,101）が接続されている。各圧縮部（70,80,90,100）では、各吸入管（71,81,91,101）を通じて吸入された低圧ガス冷媒を所定の圧力まで圧縮して高圧ガス冷媒とし、この高圧ガス冷媒を各吐出管（72,82,92,102）から吐出する。
【００５８】
上記第４圧縮部（100）の第４吸入管（101）は上記複合弁（10）の第１３短管（T13）に、上記第３圧縮部（90）の第３吸入管（91）は上記複合弁（10）の第１２短管（T12）に、上記第２圧縮部（80）の第２吸入管（81）は上記複合弁（10）の第９短管（T9）に、上記第１圧縮部（70）の第１吸入管（71）は上記複合弁（10）の第６短管（T6）にそれぞれ接続されている。
【００５９】
ここで、第１から第３の吸入管（71,81,91）の途中には逆止弁（CV1,CV2,CV3）が接続されている。各逆止弁（CV1,CV2,CV3）は、上記複合弁（10）から上記四段圧縮機（62）へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。
【００６０】
又、上記第４圧縮部（100）の第４吐出管（102）は上記複合弁（10）の第１０短管（T10）に、上記第３圧縮部（90）の第３吐出管（92）は上記複合弁（10）の第７短管（T7）に、上記第２圧縮部（80）の第２吐出管（82）は上記複合弁（10）の第４短管（T4）に、上記第１圧縮部（70）の第１吐出管（72）は上記複合弁（10）の第１短管（T1）にそれぞれ接続されている。
【００６１】
ここで、第１から第４の吐出管（72,82,92,102）の途中には、それぞれ第１から第４の油分離器（73,83,93,103）が接続されている。各油分離器（73,83,93,103）は、該吐出管（72,82,92,102）を流れる高圧ガス冷媒に含まれる潤滑油を該高圧ガス冷媒から分離するためのものである。この油分離器（73,83,93,103）には、該油分離器（73,83,93,103）内で分離した潤滑油を該油分離器（73,83,93,103）の外側へ流出する第１から第４の油流出管（74,84,94,104）が接続されている。
【００６２】
上記第４油流出管（104）は上記第３吸入管（91）に接続されている。上記第３油流出管（94）は上記第２吸入管（81）に接続されている。上記第２油流出管（84）は上記第１吸入管（71）に接続されている。上記第１油流出管（74）は上記第４吸入管（101）に接続されている。
【００６３】
第４油分離器（103）で分離した潤滑油は上記第４油流出管（104）を通じて上記第３吸入管（91）へ送られ、第３油分離器（93）で分離した潤滑油は上記第３油流出管（94）を通じて上記第２吸入管（81）へ送られ、第２油分離器（83）で分離した潤滑油は上記第２油流出管（84）を通じて上記第１吸入管（71）へ送られ、第１油分離器（73）で分離した潤滑油は上記第１油流出管（74）を通じて上記第４吸入管（101）へ送られる。上記第１から第４の室外熱交換器（75,85,95,105）はフィン・アンド・チューブ型のものである。これらの室外熱交換器（75,85,95,105）の近傍には室外ファン（図示なし）が設けられている。これらの室外熱交換器（75,85,95,105）では、上記室外ファンによって送られた屋外の空気と各室外熱交換器（75,85,95,105）の伝熱管を流れる冷媒とを熱交換するように構成されている。
【００６４】
ここで、上記第１室外熱交換器（75）に係る伝熱管の一端には、第９から第１２の冷媒配管（77,87,97,107）の一端がそれぞれ接続されている。そして、上記第９冷媒配管（77）の他端が上記複合弁（10）の第２短管（T2）に、上記第１０冷媒配管（87）の他端が上記複合弁（10）の第５短管（T5）に、上記第１１冷媒配管（97）の他端が上記複合弁（10）の第８短管（T8）に、上記第１２冷媒配管（107）の他端が上記複合弁（10）の第１１短管（T11）にそれぞれ接続されている。一方、上記第１から第４の室外熱交換器（75,85,95,105）に係る伝熱管の他端には、第１から第４の冷媒配管（76,86,96,106）の一端がそれぞれ接続されている。
【００６５】
上記第１冷媒配管（76）の他端は分岐して、一方が上記ブリッジ回路（110）が有する第１逆止弁（CV11）に接続されて他方が上記分流器（120）の第１流出口（121）に接続されている。尚、上記第１冷媒配管（76）の分岐部と上記分流器（120）の第１流出口（121）との間には逆止弁（CV4）が設けられている。この逆止弁（CV4）は、上記分流器（120）から上記第１冷媒配管（76）の分岐部へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。
【００６６】
上記第２から第４の冷媒配管（86,96,106）の各他端は分岐して、一方が上記第１から第３の吸入管（71,81,91）の途中（逆止弁（CV1,CV2,CV3）と圧縮部（70,80,90）との間）にそれぞれ接続され、他方が上記分流器（120）の第２から第４の流出口（122,123,124）にそれぞれ接続されている。
【００６７】
尚、上記第２から第４の冷媒配管（86,96,106）の各分岐部と上記分流器（120）の第２から第４の流出口（122,123,124）との間には逆止弁（CV5,CV6,CV7）が設けられている。これらの逆止弁（CV5,CV6,CV7）は、上記分流器（120）側から上記第２から第４の冷媒配管（86,96,106）の分岐部側へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。
【００６８】
又、上記第２から第４の冷媒配管（86,96,106）の各分岐部と上記第１から第３の吸入管（71,81,91）の各接続部との間に逆止弁（CV8,CV9,CV10）が設けられている。これらの逆止弁（CV8,CV9,CV10）は、上記第２から第４の冷媒配管（86,96,106）の各分岐部から上記第１から第３の吸入管（71,81,91）の各接続部へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。
【００６９】
上記分流器（120）は、１つの流入口（125）と第１から第４の流出口（122〜124）とを備えている。この分流器（120）は、上記流入口（125）から流入した冷媒を４つに分流させた後で、分流後の各冷媒を各流出口（122〜124）から流出させるものである。上述したように、上記第１から第４の流出口（122〜124）は上記第１から第４の冷媒配管（76,86,96,106）の他端にそれぞれ接続されている。
【００７０】
上記ブリッジ回路（110）は、第１から第３の逆止弁（CV11〜CV13）と室外膨張弁（111）と第１から第３の配管（112〜114）とを備えている。第１逆止弁（CV11）の一端と第２逆止弁（CV12）の一端との間が第１配管（112）で接続され、第２逆止弁（CV12）の他端と第３逆止弁（CV13）の一端との間が第２配管（113）で接続され、第３逆止弁（CV13）の他端と室外膨張弁（111）の一端との間が第３配管（114）で接続されている。尚、上述したように、上記第１逆止弁（CV11）の他端は上記第１冷媒配管（76）の他端に接続されている。又、上記室外膨張弁（111）の他端は上記分流器（120）の流入口（125）に接続されている。この室外膨張弁（111）によって、暖房運転時に該室外膨張弁（111）を通過する冷媒の圧力が調整される。
【００７１】
ここで、上記第１逆止弁（CV11）は上記第１冷媒配管（76）側から第１配管（112）側へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。上記第２逆止弁（CV12）は上記第２配管（113）側から上記第１配管（112）側へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。上記第３逆止弁（CV13）は上記第３配管（114）側から上記第２配管（113）側へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止する。
【００７２】
上記レシーバ（130）は、略円筒状の本体部（133）と流入管（131）と流出管（132）とを備えている。この流入管（131）及び流出管（132）は、上記本体部（133）の頂部を貫通して設けられている。上記流入管（131）の一端は上記本体部（133）内の上部空間に開口している。又、上記流出管（132）の一端は上記本体部（133）内の下部空間に開口している。このレシーバ（130）では、上記流入管（131）を通じて上記本体部（133）へ流入した高圧冷媒が該本体部（133）に一時的に貯留された後で、該本体部（133）の高圧冷媒が上記流出管（132）を通じて該本体部（133）の外側へ流出する。
【００７３】
そして、上記ブリッジ回路（110）の第１配管（112）から分岐した第５冷媒配管（117）が上記レシーバ（130）の流入管（131）に接続され、上記レシーバ（130）の流出管（132）に接続された第６冷媒配管（108）が上記ブリッジ回路（110）の第３配管（114）の途中に接続されている。ここで、上記第５冷媒配管（117）には第２流量調整弁（115）が設けられている。この第２流量調整弁（115）によって、上記第５冷媒配管（117）を流れる冷媒の流量が調節される。
【００７４】
又、上記上記ブリッジ回路（110）の第２配管（113）から分岐した第７冷媒配管（109）が上記室内膨張弁（64）を介して上記室内熱交換器（63）の一端に接続されている。この室内膨張弁（64）によって、上記室内熱交換器（63）へ向かう冷媒が所定の圧力まで減圧される。
【００７５】
上記室内熱交換器（63）は、フィン・アンド・チューブ型の熱交換器である。この室内熱交換器（63）は室内に配置されており、この室内熱交換器（63）の近傍に、室内に配置された室内ファン（図示なし）が設けられている。この室内熱交換器（63）では、室内ファンから送られる室内空気と室内熱交換器（63）内を流れる冷媒とを熱交換するように構成されている。そして、この室内熱交換器（63）の他端から延びる第８冷媒配管（116）が上記複合弁（10）の第３短管（T3）に接続されている。
【００７６】
〈制御部（500）〉
制御部（500）には、上記冷媒回路（61）に設けられた温度センサ（図示省略）及び圧力センサ（501）の検出値が入力される。そして、これら検出値に基づいて、上記制御部（500）は、四段圧縮機（62）、室内ファン及び室外ファンの駆動制御、複合弁（10）、室内膨張弁（64）及び室外膨張弁（111）の切換や開度調節を行いながら、上記冷媒回路（61）の運転制御を行う。なお、制御部（500）による複合弁（10）の切換については後に詳述する。
【００７７】
−運転動作−
本実施形態の空気調和装置は、冷暖房運転が可能に構成されている。そして、上述した制御部（500）の指令により、冷房運転と暖房運転の切換が行われる。
【００７８】
〈冷房運転〉
この空気調和装置の冷房運転について、図１０、図１１を参照しながら説明する。図１０では、この冷房運転時の冷媒の流れを実線の矢印で示している。この冷房運転では、第１室外熱交換器（75）が放熱器として動作し、室内熱交換器（63）が蒸発器として動作することにより４段圧縮式の超臨界冷凍サイクルが行われる。第２から第４の室外熱交換器（85,95,105）は、各圧縮部（70,80,90,100）から吐出された高圧冷媒を冷却する冷却器として動作する。
【００７９】
又、この冷房運転では、上記四段圧縮機（62）の第１圧縮部（70）から上記室内膨張弁（64）へ至るラインが高圧ラインとなり、上記室内膨張弁（64）から上記四段圧縮機（62）の第４圧縮部（100）へ至るラインが低圧ラインとなる。尚、高圧ラインとは、上記第１圧縮部（70）で超臨界の圧力まで圧縮された高圧の冷媒が流れるラインであり、低圧ラインは、上記室内熱交換器（63）で減圧された低圧の冷媒が流れるラインである。
【００８０】
この冷房運転では、上述した制御部（500）の指令により、上記複合弁（10）が第１状態に設定される。上述したように、上記複合弁（10）が第１状態のとき、該複合弁（10）の全ての弁体（50）は第１位置にある。
【００８１】
又、室外膨張弁（111）が全閉となり、第２流量調整弁（115）及び室内膨張弁（64）の開度が適宜調節される。又、第１から第３の吸入管（71,81,91）の逆止弁（CV1,CV2,CV3）は、その下流側の冷媒圧力が上流側の冷媒圧力よりも高くなるため、各逆止弁（CV1,CV2,CV3）の弁体が開かない。従って、各逆止弁（CV1,CV2,CV3）は閉状態となる。これにより、上記複合弁（10）の第６ポート（P6）、第９ポート（P9）及び第１２ポート（P12）のみが閉鎖される。
【００８２】
（複合弁に係る高圧側の冷媒の流れ）
上記四段圧縮機（62）の第４圧縮部（100）に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第１圧縮である。上記第１圧縮された冷媒は、上記第４圧縮部（100）から吐出された後第４吐出管（102）及び第４油分離器（103）を通って上記複合弁（10）の第４流路切換部（20d）へ流入する。この冷媒は、上記第４流路切換部（20d）の第１０ポート（P10）から第４弁室（17d）の内側室（IS）へ流入した後、第１１ポート（P11）を通じて第４弁室（17d）の内側室（IS）から流出する（図１１を参照）。そして、この冷媒は上記第４室外熱交換器（105）へ流入する。上記第４室外熱交換器（105）において、この冷媒は室外ファンから送られる屋外の空気へ放熱して冷却される。この冷却が第１冷却である。第１冷却された冷媒は、第４冷媒配管（106）と第３吸入管（91）を通って上記第３圧縮部（90）へ吸入される。
【００８３】
上記第３圧縮部（90）に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第２圧縮である。上記第２圧縮された冷媒は、上記第３圧縮部（90）から吐出された後で第３吐出管（92）及び第３油分離器（93）を通って上記複合弁（10）の第３流路切換部（20c）へ流入する。この冷媒は、上記第３流路切換部（20c）の第７ポート（P7）から第３弁室（17c）の内側室（IS）へ流入した後、第８ポート（P8）を通じて第３弁室（17c）の内側室（IS）から流出する（図１１を参照）。そして、この冷媒は上記第３室外熱交換器（95）へ流入する。上記第３室外熱交換器（95）において、この冷媒は室外ファンから送られる屋外の空気へ放熱して冷却される。この冷却が第２冷却である。第２冷却された冷媒は、第３冷媒配管（96）と第２吸入管（81）を通って上記第２圧縮部（80）へ吸入される。
【００８４】
上記第２圧縮部（80）に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第３圧縮である。上記第３圧縮された冷媒は、上記第２圧縮部（80）から吐出された後で第２吐出管（82）及び第２油分離器（83）を通って上記複合弁（10）の第２流路切換部（20b）へ流入する。この冷媒は、上記第２流路切換部（20b）の第４ポート（P4）から第２弁室（17b）の内側室（IS）へ流入した後、第５ポート（P5）を通じて第２弁室（17b）の内側室（IS）から流出する（図１１を参照）。そして、この冷媒は上記第２室外熱交換器（85）へ流入する。上記第２室外熱交換器（85）において、この冷媒は室外ファンから送られる屋外の空気へ放熱して冷却される。この冷却が第３冷却である。第３冷却された冷媒は、第２冷媒配管（86）と第１吸入管（71）を通って上記第１圧縮部（70）へ吸入される。
【００８５】
上記第１圧縮部（70）に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第４圧縮である。このように、冷房運転の場合には、圧縮と冷却とを交互に繰り返しながら四段圧縮を行う。これにより、上記四段圧縮機（62）の圧縮行程を等温圧縮にできるだけへ近づけて、上記四段圧縮機（62）に必要な圧縮動力の低減を図っている。尚、この四段圧縮機（62）の四段圧縮によって、該四段圧縮機（62）から吐出される冷媒の圧力は、該冷媒の臨界圧力よりも高くなっている。
【００８６】
第４圧縮された冷媒は、上記第１圧縮部（70）から吐出された後で第１吐出管（72）を通って上記複合弁（10）の第１流路切換部（20a）へ流入する。この冷媒は、上記第１流路切換部（20a）の第１ポート（P1）から第１弁室（17a）の内側室（IS）へ流入した後、第２ポート（P2）を通じて第１弁室（17a）の内側室（IS）から流出する（図１１を参照）。そして、この冷媒は上記第１室外熱交換器（75）へ流入する。上記第１室外熱交換器（75）において、この冷媒は室外ファンから送られる屋外の空気へ放熱して冷却される。
【００８７】
（複合弁を通過した後の冷媒の流れ）
上記第１室外熱交換器（75）を流出した冷媒は、第１冷媒配管（76）を通って上記ブリッジ回路（110）へ流入する。この冷媒は、上記ブリッジ回路（110）の第１逆止弁（CV11）及び第１配管（112）を通過した後、さらに第５冷媒配管（117）を通過する。尚、この冷媒は、第５冷媒配管（117）を通過する際に第２流量調整弁（115）によって、その流量が適宜調整される。そして、第２流量調整弁（115）で流量調整された冷媒が、レシーバ（130）へ流入する。
【００８８】
上記レシーバ（130）へ流入した冷媒は、その一部がレシーバ（130）に貯留されて残りがレシーバ（130）を流出する。上記レシーバ（130）を流出した冷媒は、上記第６冷媒配管（108）を通って、再び上記ブリッジ回路（110）へ流入する。この冷媒は、上記ブリッジ回路（110）の第３配管（114）及び第３逆止弁（CV13）を通過した後、さらに第７冷媒配管（109）を通過する。
【００８９】
尚、この冷媒は、第７冷媒配管（109）を通過する際に室内膨張弁（64）によって、その圧力が所望の値まで減圧される。そして、室内膨張弁（64）で減圧された冷媒が、室内熱交換器（63）へ流入する。ここで、この室内膨張弁（64）の開度は、室内熱交換器（63）から流出する冷媒の過熱度が一定になるように調整可能である。
【００９０】
上記室内熱交換器（63）へ流入した冷媒は、上記室内ファンから送られる室内の空気を吸熱して蒸発した後で上記室内熱交換器（63）を流出する。この冷媒の蒸発によって、室内の空気は熱を奪われて冷却される。そして、この冷却された空気が室内へ送られ、室内の冷房が行われる。そして、この蒸発した冷媒が室内熱交換器（63）から流出する。
【００９１】
（複合弁に係る低圧側の冷媒の流れ）
図２、図１３からわかるように、上記室内熱交換器（63）から流出した冷媒は、上記複合弁（10）の第１流路切換部（20a）へ流入する。この冷媒は、第１流路切換部（20a）の第３ポート（P3）から第１弁室（17a）の外側室（OS）へ流入した後で上記第１連通ポート（PP1）を通じて、第２流路切換部（20b）に係る第２弁室（17b）の外側室（OS）へ流出する。
【００９２】
この第２弁室（17b）の外側室（OS）において、第２流路切換部（20b）の第６ポート（P6）に連通する逆止弁（CV1）が閉状態であるため、上記第６ポート（P6）が閉鎖されている。このことから、上記第２弁室（17b）の外側室（OS）へ流出した冷媒は、上記第６ポート（P6）から流出できず、上記第２連通ポート（PP2）を通じて、第３流路切換部（20c）に係る第３弁室（17c）の外側室（OS）へ流出する。
【００９３】
この第３弁室（17c）の外側室（OS）において、第３流路切換部（20c）の第９ポート（P9）に連通する逆止弁（CV2）が閉状態であるため、上記第９ポート（P9）が閉鎖されている。このことから、上記第３弁室（17c）の外側室（OS）へ流出した冷媒は、上記第９ポート（P9）から流出できず、上記第３連通ポート（PP3）を通じて、第４流路切換部（20d）に係る第４弁室（17d）の外側室（OS）へ流出する。
【００９４】
この第４弁室（17d）の外側室（OS）において、第４流路切換部（20d）の第１２ポート（P12）に連通する逆止弁（CV1）が閉状態であるため、上記第１２ポート（P12）が閉鎖されている。このことから、上記第４弁室（17d）の外側室（OS）へ流出した冷媒は、上記第１２ポート（P12）から流出できないまま、第４弁室（17d）に留まることになる。
【００９５】
このように、上記複合弁（10）に第１から第４の連通ポート（PP1〜PP4）を設け、さらに冷房運転時に上記逆止弁（CV1,CV2,CV3）で上記複合弁（10）のポート（P6,P9,P12）を閉鎖することにより、上記複合弁（10）に係る各弁室（17a,17b,17c,17d）の外側室（OS）の圧力を全て同一の低圧圧力にすることができるようになる。
【００９６】
上記複合弁（10）から流出した冷媒は、上記第４吸入管（101）を通過した後で上記四段圧縮機（62）の第４圧縮部（100）へ吸入される。そして、この第４圧縮部（100）で圧縮された冷媒が第４吐出管（102）及び第４油分離器（103）を通って上記複合弁（10）の第４流路切換部（20d）の第１１ポート（P11）へ再び流入する。このように、上記冷媒回路（61）内を冷媒が循環することにより、室内の冷房が行われる。
【００９７】
〈暖房運転〉
次に、この空気調和装置の暖房運転について、図１２、図１３を参照しながら説明する。図１２では、この暖房運転時の冷媒の流れを破線の矢印で示している。この暖房運転では、室内熱交換器（63）が放熱器として動作し、第１から第４室外熱交換器（75,85,95,105）が蒸発器として動作することにより４段圧縮式の超臨界冷凍サイクルが行われる。
【００９８】
又、この暖房運転では、上記四段圧縮機（62）の第１圧縮部（70）から上記室外膨張弁（111）へ至るラインが高圧ラインとなり、上記室外膨張弁（111）から上記四段圧縮機（62）の第４圧縮部（100）へ至るラインが低圧ラインとなる。
【００９９】
この暖房運転では、上述した制御部（500）の指令により、上記複合弁（10）が第２状態に設定される。又、室外膨張弁（111）、第２流量調整弁（115）及び室内膨張弁（64）の開度が適宜調節される。
【０１００】
（複合弁に係る高圧側の冷媒の流れ）
上記四段圧縮機（62）の第４圧縮部（100）に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第１圧縮である。上記第１圧縮された冷媒は、上記第４圧縮部（100）から吐出された後で第４吐出管（102）及び第４油分離器（103）を通って上記複合弁（10）の第４流路切換部（20d）へ流入する。この冷媒は、上記第４流路切換部（20d）の第１０ポート（P10）から第４弁室（17d）の内側室（IS）へ流入した後、第１２ポート（P12）を通じて第４弁室（17d）の内側室（IS）から流出する（図１３を参照）。そして、この冷媒は、第３吸入管（91）と逆止弁（CV3）とを通過した後で上記第３圧縮部（90）へ吸入される。
【０１０１】
上記第３圧縮部（90）に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第２圧縮である。上記第２圧縮された冷媒は、上記第３圧縮部（90）から吐出された後で第３吐出管（92）及び第３油分離器（93）を通って上記複合弁（10）の第３流路切換部（20c）へ流入する。この冷媒は、上記第３流路切換部（20c）の第７ポート（P7）から第３弁室（17c）の内側室（IS）へ流入した後、第９ポート（P9）を通じて第３弁室（17c）の内側室（IS）から流出する（図１３を参照）。そして、この冷媒は、第２吸入管（81）と逆止弁（CV2）とを通過した後で上記第２圧縮部（80）へ吸入される。
【０１０２】
上記第２圧縮部（80）に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第３圧縮である。上記第３圧縮された冷媒は、上記第２圧縮部（80）から吐出された後で第２吐出管（82）及び第２油分離器（83）を通って上記複合弁（10）の第２流路切換部（20b）へ流入する。この冷媒は、上記第２流路切換部（20b）の第４ポート（P4）から第２弁室（17b）の内側室（IS）へ流入した後、第６ポート（P6）を通じて第２弁室（17b）の内側室（IS）から流出する（図１３を参照）。そして、この冷媒は、第１吸入管（71）と逆止弁（CV1）とを通過した後で上記第１圧縮部（70）へ吸入される。
【０１０３】
上記第１圧縮部（70）に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第４圧縮である。このように、暖房運転の場合には、冷房運転とは違って第２から第４の室外熱交換器（85〜105）での冷却を伴わずに四段圧縮が行われる。これにより、冷却を伴いながら四段圧縮する場合に比べて、四段圧縮機（62）から吐出される冷媒の温度が下がらず、暖房運転時の暖房能力が低くならない。
【０１０４】
尚、この四段圧縮機（62）の四段圧縮によって、冷房運転時と同様に、該四段圧縮機（62）から吐出される冷媒の圧力は、該冷媒の臨界圧力よりも高くなっている。
【０１０５】
第４圧縮された冷媒は、上記第１圧縮部（70）から吐出された後で第１吐出管（72）及び第１油分離器（73）を通って上記複合弁（10）の第１流路切換部（20a）へ流入する。この冷媒は、上記第１流路切換部（20a）の第１ポート（P1）から第１弁室（17a）の内側室（IS）へ流入した後、第３ポート（P3）を通じて第１弁室（17a）の内側室（IS）から流出する（図１３を参照）。そして、この冷媒は、第８冷媒配管（116）を通過して上記室内熱交換器（63）へ流入する。
【０１０６】
（複合弁を通過した後の冷媒の流れ）
この室内熱交換器（63）へ流入した冷媒は、上記室内ファンから送られる室内の空気へ放熱して冷却した後で上記室内熱交換器（63）を流出する。この冷媒の放熱によって、室内の空気は加熱される。そして、この加熱された空気が室内へ送られ、室内の暖房が行われる。
【０１０７】
上記室内熱交換器（63）を流出した冷媒は、室内膨張弁（64）及び第７冷媒配管（109）を通って上記ブリッジ回路（110）へ流入する。この冷媒は、上記ブリッジ回路（110）の第２配管（113）及び第２逆止弁（CV12）を通過した後、さらに第５冷媒配管（117）を通過する。尚、この冷媒は、第５冷媒配管（117）を通過する際に第２流量調整弁（115）によって、その流量が適宜調整される。そして、第２流量調整弁（115）で流量調整された冷媒が、レシーバ（130）へ流入する。
【０１０８】
上記レシーバ（130）へ流入した冷媒は、その一部がレシーバ（130）に貯留されて残りがレシーバ（130）を流出する。上記レシーバ（130）を流出した冷媒は、上記第６冷媒配管（108）を通って、再び上記ブリッジ回路（110）へ流入する。この冷媒は、上記ブリッジ回路（110）の第３配管（114）及び室外膨張弁（111）を通過した後で、上記分流器（120）へ流入する。尚、この冷媒は、室外膨張弁（111）を通過する際に、その圧力が所望の値まで減圧される。ここで、室外膨張弁（111）の開度は、四段圧縮機（62）の第４圧縮部（100）へ吸入される冷媒の過熱度が一定になるように調整可能である。
【０１０９】
上記分流器（120）へ流入した冷媒は４つに分流した後、第１から第４の冷媒配管（76,86,96,106）を通過して第１から第４の室外熱交換器（75,85,95,105）へそれぞれ流入する。各室外熱交換器（75,85,95,105）において、この冷媒は室外ファンから送られる室外の空気から吸熱して蒸発する。そして、この蒸発した冷媒が各室外熱交換器（75,85,95,105）から流出する。
【０１１０】
（複合弁に係る低圧側の冷媒の流れ）
図２、図１３からわかるように、上記第１室外熱交換器（75）から流出した冷媒は、上記複合弁（10）の第１流路切換部（20a）へ流入する。この冷媒は、第１流路切換部（20a）の第２ポート（P2）から第１弁室（17a）の外側室（OS）へ流入した後で上記第１連通ポート（PP1）を通じて第２弁室（17b）の外側室（OS）へ流出する。
【０１１１】
上記第２室外熱交換器（85）から流出した冷媒は上記複合弁（10）の第２流路切換部（20b）へ流入する。この冷媒は、第２流路切換部（20b）の第５ポート（P5）から第２弁室（17b）の外側室（OS）へ流入した後、上述した上記第１連通ポート（PP1）からの冷媒と合流する。この合流した冷媒が上記第２連通ポート（PP2）を通じて第２弁室（17b）の外側室（OS）から第３弁室（17c）の外側室（OS）へ流出する。
【０１１２】
上記第３室外熱交換器（95）から流出した冷媒は上記複合弁（10）の第３流路切換部（20c）へ流入する。この冷媒は、第３流路切換部（20c）の第８ポート（P8）から第３弁室（17c）の外側室（OS）へ流入した後、上述した上記第２連通ポート（PP2）からの冷媒と合流する。この合流した冷媒が上記第３連通ポート（PP3）を通じて第３弁室（17c）の外側室（OS）から第４弁室（17d）の外側室（OS）へ流出する。
【０１１３】
上記第４室外熱交換器（105）から流出した冷媒は上記複合弁（10）の第４流路切換部（20d）へ流入する。この冷媒は、第４流路切換部（20d）の第１１ポート（P11）から第４弁室（17d）の外側室（OS）へ流入した後、上述した上記第３連通ポート（PP3）からの冷媒と合流する。この合流した冷媒が上記第４連通ポート（PP4）及び第１３短管（T13）を通じて上記複合弁（10）から流出する。
【０１１４】
このように、上記複合弁（10）に第１から第４の連通ポート（PP1〜PP4）を設けることにより、各室外熱交換器（75,85,95,105）から複合弁（10）へ流出した冷媒を該複合弁（10）の内部で合流した後で該複合弁（10）から流出させることができるようになる。又、上記複合弁（10）に第１から第４の連通ポート（PP1〜PP4）を設けることにより、上記複合弁（10）に係る各弁室（17a,17b,17c,17d）の外側室（OS）の圧力を全て同一の低圧圧力にすることができるようになる。
【０１１５】
上記複合弁（10）から流出した冷媒は、上記第４冷媒配管（106）を通過した後で上記四段圧縮機（62）の第４圧縮部（100）へ吸入される。そして、この第４圧縮部（100）で圧縮された冷媒が第４吐出管（102）及び第４油分離器（103）を通って上記複合弁（10）の第４流路切換部（20d）の第１１ポート（P11）へ再び流入する。このように、上記冷媒回路（61）内を冷媒が循環することにより、室内の暖房が行われる。
【０１１６】
〈制御部によるステッピングモータの制御〉
制御部（500）は、マイクロコンピュータ（図示は省略）と、それを動作させるプログラムを含み、ステッピングモータ（31）の駆動開始、駆動停止、及び回転速度の制御を行う。ステッピングモータ（31）(以下、単にモータともいう)は、供給する電力（パルス信号（S））を制御することで回転速度等の制御が可能である。前記パルス信号（S）は、制御部（500）によって、モータ（31）に設けられたコネクタ（C）に入力されている。制御部（500）は、モータ（31）の回転速度の制御に特徴がある。具体的には、制御部（500）は、弁体（50）の内側の空間（内側室（IS））の圧力と、外側室（OS）における圧力との差圧（ΔP）に応じ、モータ（31）の回転速度を制御する。
【０１１７】
図１４は、モータ（31）の回転速度と発生トルクの関係、差圧（ΔP）と弁（弁体（50））の駆動トルクの関係等を示す図である。図１４において、横軸はトルクである。図１４の左側の縦軸はモータ（31）の回転速度（ω）、右側の縦軸は差圧（ΔP）である。「モータトルク」と示したラインは、モータ（31）の回転速度とモータ（31）が発揮するトルクの関係を示している。「弁トルク」と示したラインは、差圧（ΔP）が作用している際に、弁体（50）を駆動するのに必要なトルクを示している。また、「減速後トルク」と示したラインは、減速機（変速ギア（32））を介して「弁トルク」を発生させる際に必要なモータ（31）のトルクを示している。
【０１１８】
図１４からは、例えば、差圧（ΔP）＝Ｐｒ1の場合には、ΔＰ＝Ｐｒ1のラインと「減速後トルク」との交点（A）から減速後トルク（Tr1）が定まり、そのトルク（Tr1）を発生させ得るモータ（31）の回転速度がω１以下であることが読み取れる。同様に、差圧（ΔP）が空気調和装置における最大値（最高作動差圧（Pmax））の場合には、ΔＰ＝Ｐｍａｘのラインと「減速後トルク」との交点（B）から減速後トルク（Tmax）が定まり、そのトルク（Tmax）を発生させ得るモータ（31）の回転速度は、ωｐｍａｘ以下であることが読み取れる。
【０１１９】
制御部（500）は、図１４に示したグラフに相当するテーブルデータ或いは関数（以下、これらを関数等という）を格納している。図９等に示すように、冷媒回路（61）では、第４吸入管（101）、及び第１吐出管（72）に圧力センサ（501）がそれぞれ設けられている。制御部（500）は、それぞれの圧力センサ（501）で検知した圧力から求めた差圧（ΔP）（検知した差圧）と、この関数等を用いてモータ（31）の回転速度（ω）を制御する。なお、複合弁（10）に含まれる４つの切り換え弁のうち、差圧（ΔP）が最も大きくなるのは、図２の例では最上段に位置する弁（以下、主四路切換弁とも呼ぶ）である。そこで、本実施形態では、主四路切換弁の差圧（ΔP）に応じてモータ（31）の速度を制御する。制御部（500）によるモータ（31）の速度制御については、後に詳述する。
【０１２０】
〈複合弁における切り換え動作〉
図１５は、実施形態１の複合弁（10）における差圧（ΔP）、弁トルク、及びモータ（31）の回転速度の関係を示すタイミングチャートである。図１５では、横軸は時間である。図１５（Ａ）の差圧（ΔP）は、２つの圧力センサ（501）でそれぞれ検知した圧力の差であり、複合弁（10）の主四路切換弁(第１流路切換部（20a））における第１弁室（17a）の空間（外側室（OS））の圧力と、内側室（IS）の圧力との差圧に相当する。差圧（ΔP）は、図１５（Ａ）に示すように、経過時間（弁体（50）の回転角度）に応じて変動している。
【０１２１】
複合弁（10）では、弁体（50）が回転することで、例えば、時刻（t01）には、該弁体（50）によって連通していた２つのポートの一方が第１弁室（17a）内の空間（OS）と繋がる。この時点から差圧（ΔP）が徐々に小さくなり、時刻（t02）には空間（OS）と内側室（IS）とが均圧状態になっている。さらに弁体（50）が回転してポート間の連通状態の切り換えが時刻（t03）に終わると、差圧（ΔP）は徐々に大きくなり、時刻（t04）から定常状態になっている。
【０１２２】
このように差圧（ΔP）が変化する場合には、図１５（Ｂ）に示すように、「弁トルク」も時間とともに変化する。この例では、切り換え開始時（図１５の時刻（t00））における弁トルクは、切り換え途中よりも大きい。そこで、本実施形態の制御部（500）は、差圧（ΔP）に応じ、切り換え開始時におけるモータ（31）の回転速度（ω）を設定する。
【０１２３】
具体的には、制御部（500）は、前記関数等を用いて、切り換え開始時に求めた差圧（ΔP）から、切り換え開始時における最高回転速度を求める。そして、この例では制御部（500）は、モータ（31）の回転速度（ω）をその最高回転速度に設定する。例えば図１４に例示したように差圧（ΔP）＝Ｐｒ1の場合には、そのときの回転速度（ω）をω１に設定する。そして、制御部（500）は、図１５（Ｃ）に示すように、弁体（50）の切り換えの完了までは、その速度を維持するように、モータ（31）に所定のパルス信号（S）を出力する。このように、本実施形態では、弁体（50）の内外の差圧（ΔP）に応じ、モータ（31）の回転速度を制御するのである。
【０１２４】
また、図１５（Ａ）に破線で示したように差圧（ΔP）がＰｒ1よりも小さなＰｒ２の場合には、制御部（500）は、前記関数等を用いて、そのときの差圧（Pr2）に応じ、切り換え開始時における最高回転速度（ω2）を求める。制御部（500）は、モータ（31）の回転速度（ω）を、求めたω２に設定する。制御部（500）は、弁体（50）の切り換えの完了までは、その回転速度（ω2）が維持されるようにモータ（31）を制御する。
【０１２５】
〈本実施形態における効果〉
以上のように、本実施形態では、差圧（ΔP）を検知し、切り換え時の差圧（ΔP）に応じてモータ（31）の回転速度を設定するので、より高速な回転速度に設定することが可能になる。そのため、複合弁（10）では切り換え時間の短縮が可能になる。特に、本実施形態では、背圧空間（G1,G2）を設けたことにより、弁体（50）の摺動抵抗を低減できることと相俟って、より高速な回転速度設定が可能になる。
【０１２６】
また、必要以上に回転速度が速くなることもないので、差圧（ΔP）が大きいときにモータ（31）が脱調してしまう虞もない。
【０１２７】
また、最適な回転速度の選択が可能になるので、変速ギア（32）のギア比を下げることも可能になる。また、モータ（31）の小型化も可能になる。すなわち、本実施形態ではコストの低減が可能になる。
【０１２８】
《発明の実施形態２》
実施形態２の空気調和装置は、制御部（500）の構成が実施形態１とは異なっている。本実施形態では、制御部（500）は、弁体（50）の切り換え動作中に、差圧（ΔP）の増加に応じてモータ（31）の回転速度（ω）を減少させ、差圧（ΔP）の減少に応じてモータ（31）の回転速度（ω）を増加させる。
【０１２９】
〈弁の切り換え動作〉
図１６は、実施形態２の複合弁（10）における差圧（ΔP）、弁トルク、及びモータ（31）の回転速度の関係を示すタイミングチャートである。図１６でも横軸は時間である。本実施形態でも制御部（500）は、差圧（ΔP）に応じ、切り換え開始時におけるモータ（31）の回転速度（ω）を設定する。具体的には、制御部（500）は、検知された差圧（ΔP）と前記関数等を用いて切り換え開始時における最高回転速度（ω1）を求め、モータ（31）の回転速度（ω）をω１に設定する。
【０１３０】
複合弁（10）では、弁体（50）が回転しても、図１６（Ａ）に示すように、しばらくは差圧（ΔP）が一定なので、制御部（500）はこの間のモータ（31）の回転速度が最高回転速度（ω1）に維持されるようにモータ（31）を制御する。弁体（50）がさらに回転することで、弁体（50）によって連通していたポートの一方が空間（OS）と繋がると、差圧（ΔP）が徐々に小さくなる。図１６の例では、時刻（t01）の時点から差圧（ΔP）の減少が始まっている。そこで、制御部（500）は、差圧（ΔP）の減少に合わせて、前記関数等からモータ（31）の回転速度を求め、その回転速度にモータ（31）を制御する。この例では、制御部（500）は、時刻（t01）から時刻（t02）までの間は、モータ（31）の回転速度を徐々に増加させている（図１６（Ｃ）を参照）。
【０１３１】
そして、内側室（IS）と空間（OS）とが均圧状態になると、制御部（500）は、そのときの回転速度が維持されるようにモータ（31）を制御する。連通状態の切り換えが時刻（t03）に終わると、差圧（ΔP）は徐々に大きくなり、時刻（t04）からは定常状態になる。制御部（500）は、時刻（t03）から時刻（t04）の間は、差圧（ΔP）の増加に合わせて、検知された差圧（ΔP）と前記関数等からモータ（31）の回転速度を求め、その回転速度にモータ（31）を制御する。この例では、制御部（500）は、時刻（t03）から時刻（t04）までの間は、モータ（31）の回転速度を徐々に減少させる（図１６（Ｃ）を参照）。時刻（t04）で差圧（ΔP）が定常状態になると、制御部（500）は、そのときの回転速度が維持されるようにモータ（31）を制御し、弁体（50）を所定位置までモータ（31）を回転させる。
【０１３２】
〈本実施形態の効果〉
以上のように本実施形態では、弁体（50）の動作中に差圧（ΔP）を検知し、その差圧（ΔP）変化に追従してモータ（31）の回転速度を制御するようにした。そのため、切り換え中に差圧（ΔP）が低下した際にモータ（31）の回転速度を増加させることができ、実施形態１の例よりもさらに高速な切り換えが可能になる。
【０１３３】
《その他の実施形態》
〈１〉なお、切り換え開始時などに設定したモータ（31）の回転速度は例示である。モータ（31）の回転速度は、差圧（ΔP）から定まる最高回転速度よりも小さな値に設定することも可能であり、装置に必要なマージンや目標とする切り換え時間を勘案して適宜調整すればよい。
【０１３４】
〈２〉また、回転速度の算定には、差圧（ΔP）に対応した代用値を用いてもよい。例えば、冷媒回路（61）内の高圧ラインと低圧ラインの温度差からモータ（31）の回転速度を求めてもよい。この場合には、温度差が大きいほど回転速度を低減し、温度差が小さいほど回転速度を増加させる。
【０１３５】
また、圧縮機の回転速度（圧縮機用モータの回転速度）から複合弁（10）用のモータ（31）の回転速度を求めてもよい。この場合には、圧縮機用モータの回転速度が高いほど複合弁用モータ（31）の回転速度を低減し、圧縮機用モータの回転速度が低いほど複合弁（10）用モータ（31）の回転速度を増加させる。このように、本発明における「差圧（ΔP）に応じ」とは、差圧（ΔP）の値そのものを用いることの他に、差圧（ΔP）に対応した代用値を用いることも含む概念である。
【０１３６】
〈３〉また、前記の速度制御は、例示した冷媒回路（61）のような、いわゆる４段圧縮の冷媒回路に限らず、１つ或いは２つの圧縮機で圧縮を行う冷媒回路（単段あるいは２段圧縮の冷媒回路）などにも応用できる。要は、圧縮機の段数（すなわち弁体の個数）には関係なく適用できる技術である。勿論、ひとつのモータで駆動される切り換え弁（弁体）の個数が多くなるほどモータに必要とされるトルクは大きくなるので、前記弁体の個数（段数）が多いほど本発明の効果は大きいといえる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、冷媒回路における冷媒等の流路を切り換える冷媒流路切換弁、及びそれを用いた空気調和装置として有用である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０      複合弁（冷媒流路切換弁）
１１      弁ケース
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ    弁室
３１      ステッピングモータ（モータ）
４０      駆動軸
５０      弁体
６１      冷媒回路
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…      ポート
５００    制御部
【図１】
2013015150.tif 000003
【図２】
2013015150.tif 000004
【図３】
2013015150.tif 000005
【図４】
2013015150.tif 000006
【図５】
2013015150.tif 000007
【図６】
2013015150.tif 000008
【図７】
2013015150.tif 000009
【図８】
2013015150.tif 000010
【図９】
2013015150.tif 000011
【図１０】
2013015150.tif 000012
【図１１】
2013015150.tif 000013
【図１２】
2013015150.tif 000014
【図１３】
2013015150.tif 000015
【図１４】
2013015150.tif 000016
【図１５】
2013015150.tif 000017
【図１６】
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