(57)【要約】      （修正有）【課題】弁ハウジング内において、ピストンに連結板が架設され、連結板に弁体が保持され、連結板と弁体との間に板ばねを介在させた切換弁において、板ばねの耐久性を向上する。【解決手段】弁体の膨出部を連結板の弁体嵌合孔に填め込む。膨出部の外周の鍔部を連結板に対向させる。鍔部の端部で板ばね６の外側に凸部を設ける。板ばね６は、平面視矩形の環状の形状であって弁体が嵌合される開口部６ａを有するとともに一対の側面視Ｖ字形状のばね部６１を有する構造とする。ばね部６１のＶ字の頂部を開口部６ａの長辺内に設けられた構造とする。【選択図】図３
2017150670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の弁室に対してポートを開口する弁座と、前記弁室内を往復移動する対向配置された一対のピストンと、該ピストン間に架設された連結板と、該連結板の弁体嵌合孔に保持されて外周の鍔部が前記連結板に対向配置された弁体と、前記連結板と前記鍔部との間に介設され、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する板ばねとを備え、前記ピストンにより前記弁体を前記弁座上で摺動させて、前記弁座のポートを通過する流体の流れを制御するスライド弁において、
前記板ばねは、前記鍔部に平行な面に対する平面視矩形の環状の形状であって、前記弁体が嵌合される開口部を有するとともに、該開口部の周囲をなし、前記弁体の摺動方向と平行な一対の長辺部と前記摺動方向と直交する一対の短辺部とから構成され、前記一対のピストン側の端部に側面視Ｖ字形状のばね部を有し、前記ばね部におけるＶ字の折り曲げ部が、前記長辺部内に設けられた構造である
ことを特徴とするスライド弁。
【請求項２】
前記弁座に複数のポートが開口され、前記弁体が前記連結板の弁体嵌合孔に嵌入される膨出部を有し、
前記弁体の前記膨出部の内側の導通路により前記弁座のポートを通過する流体の流れを切り換えることを特徴とする請求項１に記載のスライド弁。
【請求項３】
前記弁室に導通する第１のポートを有し、前記弁座に、前記複数のポートとして第２のポートと第３のポートが形成されるとともに、前記第２のポートと前記第３のポートの中間に第４のポートが形成され、前記弁体を移動させることにより、前記第１のポートを弁室に対して開となる前記第２のポートまたは前記第３のポートに導通するとともに、弁室に対して閉となる前記第３のポートまたは前記第２のポートを前記弁体の導通路によって前記第４のポートに導通することを特徴とする請求項２に記載のスライド弁。
【請求項４】
請求項３に記載のスライド弁を備えた冷凍サイクルであって、前記スライド弁の前記第１のポートが圧縮機の吐出口に接続され、前記第４のポートが圧縮機の吸入口に接続され、前記第２のポート及び前記第３のポートのうちいずれか一方が室外機に接続され、他方が室内機に接続されていることを特徴とする冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式の冷凍サイクル等の冷媒の流路を切り換えるスライド弁及び冷凍サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスライド弁として、例えば特許第５２７５９４７号公報（特許文献１）に開示されたものがある。このスライド弁は切換弁であり、シリンダ状の弁本体を有し、この弁本体に、圧縮機から高圧の冷媒が流入する高圧管と、圧縮機へ低圧の冷媒を流出させる低圧管と、低圧管を挟む両側に、熱交換機に連結された一対の導管とが接続されている。弁本体内には往復移動する一対のピストンが収容され、これらピストンにより、その内側に高圧室を画定するとともに、その両外側に低圧室を画定している。また、ピストンの間には、連結板が架設されるとともに、鍔部を備えた椀状の弁体が配置されている。さらに、連結板と弁体の鍔部との間には、弁体を弁座に向けて付勢する板ばねが介設されている。そして、高圧室と低圧室との差圧で移動するピストン及び連結板により、弁体を弁座上で摺動させ、冷媒の流路を切り換えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２７５９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のものでは、連結板と弁体の鍔部との間に介設された板ばねの付勢力により、弁本体内の高圧室と弁体の内側空間との気密性を保つことができるが、この従来の構造では、特に長期間の使用により、板ばねが破損する虞がある。例えば、通常の使用時には弁本体内の高圧室の圧力により弁体は弁座に押しつけられるが、圧縮機が停止したり、弁体を移動して切り換えるときに、通常とは異なる圧力関係である逆圧が弁体にかかることがある。この弁体に逆圧がかかると、連結板に弁体の鍔部が押しつけられ、板ばねが連結板と鍔部に挟まれて過剰圧縮される。これを繰り返すと、板ばねが破損する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであり、板ばねにより弁体を弁座側に付勢するようにしたスライド弁において、板ばねの過剰圧縮を防止して板ばねの耐久性を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１のスライド弁は、筒状の弁室に対してポートを開口する弁座と、前記弁室内を往復移動する対向配置された一対のピストンと、該ピストン間に架設された連結板と、該連結板の弁体嵌合孔に保持されて外周の鍔部が前記連結板に対向配置された弁体と、前記連結板と前記鍔部との間に介設され、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する板ばねとを備え、前記ピストンにより前記弁体を前記弁座上で摺動させて、前記弁座のポートを通過する流体の流れを制御するスライド弁において、前記板ばねは、前記鍔部に平行な面に対する平面視矩形の環状の形状であって、前記弁体が嵌合される開口部を有するとともに、該開口部の周囲をなし、前記弁体の摺動方向と平行な一対の長辺部と前記摺動方向と直交する一対の短辺部とから構成され、前記一対のピストン側の端部に側面視Ｖ字形状のばね部を有し、前記ばね部におけるＶ字の折り曲げ部が、前記長辺部内に設けられた構造である
ことを特徴とする。
【０００７】
請求項２のスライド弁は、請求項１に記載のスライド弁であって、前記弁座に複数のポートが開口され、前記弁体が前記連結板の弁体嵌合孔に嵌入される膨出部を有し、前記弁体の前記膨出部の内側の導通路により前記弁座のポートを通過する流体の流れを切り換えることを特徴とする。
【０００８】
請求項３のスライド弁は、請求項２に記載のスライド弁であって、前記弁室に導通する第１のポートを有し、前記弁座に、前記複数のポートとして第２のポートと第３のポートが形成されるとともに、前記第２のポートと前記第３のポートの中間に第４のポートが形成され、前記弁体を移動させることにより、前記第１のポートを弁室に対して開となる前記第２のポートまたは前記第３のポートに導通するとともに、弁室に対して閉となる前記第３のポートまたは前記第２のポートを前記弁体の導通路によって前記第４のポートに導通することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の冷凍サイクルは、請求項３に記載のスライド弁を備えた冷凍サイクルであって、前記スライド弁の前記第１のポートが圧縮機の吐出口に接続され、前記第４のポートが圧縮機の吸入口に接続され、前記第２のポート及び前記第３のポートのうちいずれか一方が室外機に接続され、他方が室内機に接続されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態のスライド弁としての切換弁及び冷凍サイクルを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態のスライド弁としての切換弁における弁体の平面図（図２（Ａ） ）及び一部破砕側面図（図（Ｂ））である。
【図３】本発明の実施形態における板ばねの斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態における板ばねの圧縮量を説明する図である。
【図５】本発明の第２実施形態のスライド弁としての切換弁における弁体の平面図（図５（Ａ） ）及び一部破砕側面図（図５（Ｂ） ）である。
【図６】本発明の第３実施形態のスライド弁としての切換弁を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態のスライド弁としての切換弁及び冷凍サイクルを示す図、図２は第１実施形態のスライド弁としての切換弁における弁体の平面図（図２（Ａ））及び一部破砕側面図（図２（Ｂ））である。この実施形態に係る切換弁１０は四方切換弁であり、後述のように、この切換弁１０はパイロット弁２０により切り換えられる。切換弁１０は、弁ハウジング１内に、弁座２、一対のピストン３，３、連結板４、弁体５、板ばね６を備えている。
【００１２】
弁ハウジング１は円筒形状の円筒部１１と２つのキャップ部１２，１２とで構成されている。キャップ部１２，１２はそれぞれ円筒部１１の端部を塞ぐように円筒部１１に溶接等により取り付けられており、円筒部１１及びキャップ部１２，１２の中心軸が弁ハウジング１の軸線Ｌとなっている。弁座２は円筒部１１内の中間部に配設され、円筒部１１の中間部の弁座２と対向する位置には、円筒部１１内に開口するＤポート１１ａが形成されており、このＤポート１１ａにはＤ継手管１３ｄが取り付けられている。なお、Ｄポート１１ａは「第１のポート」に対応する。
【００１３】
弁座２には、弁ハウジング１の軸線Ｌ方向に一直線上に並んでＥポート２ａ、Ｓポート２ｂ及びＣポート２ｃが形成されており、これらＥポート２ａ、Ｓポート２ｂ、Ｃポート２ｃには、それぞれＥ継手管１３ａ、Ｓ継手管１３ｂ、Ｃ継手管１３ｃが取り付けられている。弁座２において、Ｃポート２ｃが「第２のポート」に対応し、Ｅポート２ａが「第３のポート」に対応し、Ｓポート２ｂが「第４のポート」に対応する。
【００１４】
一対のピストン３，３は互いに対向配置され、それぞれが、固定円板３１とストッパ板３２とにより、ばね３３とパッキン３４を挟持しており、このピストン３，３はパッキン３４を円筒部１１の内周面に押圧しながら往復移動可能となっている。これにより、弁ハウジング１の内部は、２つのピストン３，３により、中央部の主弁室１１Ａと主弁室１１Ａの両側の２つの副弁室１２Ａ，１２Ａとに仕切られている。
【００１５】
連結板４は金属板からなり、この連結板４は、弁ハウジング１の軸線Ｌ上に配置されるようにピストン３，３の間に架設されている。また、連結板４の中央には弁体嵌合孔４ａが形成され、その両側には透孔４ｂ，４ｃが形成されている。弁体嵌合孔４ａ内には弁体５が嵌め込まれ、この弁体５は連結板４に対して軸線Ｌ方向に僅かに隙間を持って保持されている。そして、弁体５は、ピストン３，３が移動すると連結板４に連動して弁座２上を摺動し、予め定められた左右の位置で停止する。
【００１６】
弁体５には後述のように膨出部５１の内側に「導通路」としての椀状凹部５１Ａが形成されている。そして、弁体５は、図１の左側の端部位置において、Ｓポート２ｂとＥポート２ａとを椀状凹部５１Ａにより導通する。このとき、Ｃポート２ｃは主弁室１１Ａ内で主に透孔４ｃを介してＤポート１１ａに導通する。また、弁体５は、図１の右側の端部位置において、Ｓポート２ｂとＣポート２ｃとを椀状凹部５１Ａにより導通する。このとき、Ｅポート２ａは主弁室１１Ａ内で主に透孔４ｂを介してＤポート１１ａに導通する。
【００１７】
Ｄポート１１ａはＤ継手管１３ｄ及び高圧管１４ａにより圧縮機３０の吐出口に接続され、Ｓポート２ｂはＳ継手管１３ｂ及び低圧管１４ｂにより圧縮機３０の吸入口に接続されている。Ｃポート２ｃはＣ継手管１３ｃ及び導管１４ｃにより室外機４０に接続され、Ｅポート２ａはＥ継手管１３ａ及び導管１４ｄにより室内機５０に接続されている。室外機４０と室内機５０は絞り装置６０を介して導管１４ｅにより接続されている。このＣ継手管１３ｃから室外機４０、絞り装置６０、室内機５０及びＥ継手管１３ａからなる経路と、Ｓ継手管１３ｂから圧縮機３０及びＤ継手管１３ｄからなる経路とにより、冷凍サイクルが構成されている。
【００１８】
パイロット弁２０は、導管１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ、１４ｉにより切換弁１０に接続されている。パイロット弁２０は、例えば切換弁１０と同様な構造であり、電磁アクチュエータ等により弁体を移動して流路を切り換える。そして、このパイロット弁２０は、切換弁１０のＳ継手管１３ｂに連通する導管１４ｇの接続先を、切換弁１０の左側の副弁室１２Ａに連通する導管１４ｈと、右側の副弁室１２Ａに連通する導管１４ｉとで切り換え、これと同時に切換弁１０のＤ継手管１３ｄに連通する導管１４ｆの接続先を導管１４ｉと導管１４ｈとで切り換える。すなわち、切換弁１０の左右の副弁室１２Ａ，１２Ａに対して、一方を減圧するとともに他方を高圧にする状態を両副弁室１２Ａ，１２Ａ間で切り換える。これにより、減圧された副弁室１２Ａの圧力と主弁室１１Ａの高圧の圧力との圧力差を減圧された副弁室１２Ａ側のピストン３に加わえる。これにより、ピストン３、連結板４及び弁体５が移動され、この弁体５の位置が切り換えられて冷凍サイクルの流路が切り換えられる。
【００１９】
圧縮機３０で圧縮された高圧の冷媒はＤ継手管１３ｄからＤポート１１ａを介して主弁室１１Ａ内に流入し、図１の冷房運転の状態では、高圧冷媒はＣポート２ｃから室外機４０に流入される。また、弁体５を切り換えた暖房運転の状態では、高圧冷媒はＥポート２ａから室内機５０に流入される。すなわち、冷房運転時には、圧縮機３０から吐出される冷媒はＣ継手管１３ｃ→室外機４０→絞り装置６０→室内機５０→Ｅ継手管１３ａと循環し、室外機４０が凝縮器（コンデンサ）、室内機５０が蒸発器（エバポレータ）として機能し、冷房がなされる。また、暖房運転時には冷媒は逆に循環され、室内機５０が凝縮器、室外機４０が蒸発器として機能し、暖房がなされる。なお、Ｃポート２ｃ及びＥポート２ａの「Ｃ」，「Ｅ」は冷房運転を基準に付けた名前である。
【００２０】
図２に示すように、弁体５は、樹脂製の部材によりお椀状に成型したものであり、膨出部５１と、この膨出部５１の外周に形成された鍔部５２とを有している。そして、膨出部５１の内側により前記椀状凹部５１Ａが形成されている。また、膨出部５１の鍔部５２との連結部分は略矩形の基部５１ａとなっており、この基部５１ａが、連結板４の弁体嵌合孔４ａに嵌合されている。鍔部５２の軸線Ｌ方向の両端部には、連結板４側に突出する凸部５２ａ，５２ａが形成されている。
【００２１】
図３に示すように、板ばね６は、ステンレス板のプレス加工により平面視矩形の環状に形成されたものであり、軸線Ｌ方向の端部に側面視Ｖ字形状のばね部６１，６１を有している。このばね部６１，６１は連結部６２，６２により連結されている。また、ばね部６１，６１と連結部６２，６２の内側は開口部６ａとなっており、この開口部６ａ内に弁体５の基部５１ａが嵌合される。そして、板ばね６は、弁体５の両端の凸部５２ａ，５２ａの内側にて、連結板４と鍔部５２との間に介設されている。これにより、板ばね６は、ばね部６１，６１のばね力により、連結板４に対して、弁体５（鍔部５２）を弁座２側に付勢する。
【００２２】
図４は第１実施形態における板ばね６の圧縮量を説明する図である。実線で示す連結板４と板ばね６は弁ハウジング１への組み付け前の状態を示し、二点鎖線で示す連結板４と板ばね６は、弁ハウジング１への組み付け状態で、かつ、板ばね６が最大限まで圧縮された状態を示す。なお、図１及び図２も板ばね６が最大限まで圧縮された状態である。
【００２３】
板ばね６は、単体では平板状まで圧縮可能であるが、組み付け状態では、仮に弁体５に対して逆圧が作用しても、弁体５の凸部５２ａ，５２ａが連結板４に当接するため、図示の最大限までしか圧縮されない。すなわち、板ばね６は、例えば連結板４がピストン３のパッキン３４の変形により軸線Ｌから僅かにずれたり、僅かに傾いたりしても、弁体５を弁座２に対して常時押しつけるように作用するが、図示の最大限以上は圧縮されないように、圧縮量が規制される。これにより、板ばね６の破損を防止することができる。
【００２４】
図５は第２実施形態のスライド弁としての切換弁における弁体の平面図（図５（Ａ））及び一部破砕側面図（図５（Ｂ））であり、以下の各実施形態において第１実施形態と同じ要素及び対応する要素には同符号を付記して重複する説明は省略する。この第２実施形態の弁体５は、鍔部５２の軸線Ｌ方向の中央で、膨出部５１（基部５１ａ）の両脇に凸部５２ｂ，５２ｂを形成したものである。この凸部５２ｂ，５２ｂは軸線Ｌ方向に縦長の形状である。したがって、仮に弁体５に対して逆圧が作用しても、この縦長の凸部５２ｂ，５２ｂが連結板４に当接することにより、鍔部５２は連結板４と常時平行になり、図４と同様に、板ばね６は最大限以上は圧縮されないように、圧縮量が規制される。これにより、板ばね６の破損を防止することができる。
【００２５】
図６は第３実施形態のスライド弁としての切換弁及を示す図であり、冷凍サイクルは図１と同様である。この第３実施形態では、連結板４に凸部４１，４１を形成したものである。板ばね６は、凸部４１，４１の内側にて、連結板４と鍔部５２との間に介設されている。これにより、前記実施形態と同様に板ばね６は、ばね部６１，６１のばね力により、連結板４に対して、弁体５を弁座２側に付勢する。そして、前記各実施形態と同様に、仮に弁体５に対して逆圧が作用しても、弁体５の鍔部５２が凸部４１，４１に当接することにより、図４と同様に、板ばね６は最大限以上は圧縮されないように、圧縮量が規制される。これにより、板ばね６の破損を防止することができる。
【００２６】
また、第１乃至第３実施形態では四方切換弁を例に説明したが、本発明の切換弁は三方切換弁や、その他、５個以上のポートの切換を行う切換弁としても構成できる。
【００２７】
また、各実施形態のスライド弁について説明したが、本発明のスライド弁は三方切換弁や、その他、５個以上のポートの切換を行う切換弁としても構成できる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１      弁ハウジング
１１    円筒部
１１Ａ  主弁室
１１ａ  Ｄポート（第１のポート）
１２    キャップ部
１２Ａ  副弁室
１３ａ  Ｅ継手管
１３ｂ  Ｓ継手管
１３ｃ  Ｃ継手管
１３ｄ  Ｄ継手管
２      弁座
２ａ    Ｅポート（第３のポート）
２ｂ    Ｓポート（第４のポート）
２ｃ    Ｃポート（第２のポート）
３      ピストン
４      連結板
４ａ    弁体嵌合孔
４ｂ    透孔
４ｃ    透孔
４１    凸部
５      弁体
５１    膨出部
５１ａ  基部
５１Ａ  椀状凹部（導通路）
５２    鍔部
５２ａ  凸部
５２ｂ  凸部
６      板ばね
６１    ばね部
６２    連結部
６ａ    開口部
Ｌ      軸線
１０    切換弁
２０    パイロット弁
３０    圧縮機
４０    室外機
５０    室内機
６０    絞り装置
【図１】
2017150670.tif 000003
【図２】
2017150670.tif 000004
【図３】
2017150670.tif 000005
【図４】
2017150670.tif 000006
【図５】
2017150670.tif 000007
【図６】
2017150670.tif 000008