(57)【要約】【課題】弁室の圧力制御空間の冷媒圧力と主弁の低圧路の冷媒圧力との差圧によって主弁の着座状態を保持するようにした流路切換弁において、主弁の周囲の高圧冷媒と低圧路内の低圧冷媒の圧力を素早く均圧し、主弁の回動動作を確実にする。【解決手段】主弁３において、連結部３１と一体に筒状隔壁部３２を形成し、弁座２１と反対側に上蓋４を配置する。上蓋４により筒状隔壁部３２の上の低圧路開放部３２Ｂを封止して、筒状隔壁部３２の内側を低圧路３２Ａとする。上蓋４内に均圧孔を形成するとともに副弁５を配置する。均圧孔を副弁５の回動によりスライド弁部５２で開閉する。均圧孔により低圧路３２Ａと上蓋４の上部の圧力制御空間とを均圧し、Ｄポート２１Ｄからの高圧冷媒により上蓋４を上昇させる。筒状隔壁部３２の低圧路開放部３２Ｂを介してＤポート２１Ｄと低圧路３２Ａを導通し、主弁３を回動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の弁室内に該弁室の軸回りに回動可能に主弁を収容するとともに、該主弁に対向する弁座に低圧ポート、高圧ポート及び２つの切換ポートを開口し、前記主弁に形成された低圧路により低圧ポートを一方の切換ポートに連通するとともに、高圧ポートを他方の切換ポートに連通するように、該主弁を回動して２つの切換ポートの連通先を切り換え、高圧ポートから流入する冷媒を一方の切換ポートに流出するとともに他方の切換ポートから流入する冷媒を低圧ポートに流出する流路切換弁であって、前記高圧ポートに通じる前記弁室内の圧力制御空間と前記主弁の低圧路との冷媒の差圧により、該主弁の着座状態を保持するようにした流路切換弁において、
前記主弁の弁座と反対側に、前記低圧路を前記弁室に開放する低圧路開放部を形成するとともに、該低圧路開放部に対向して前記弁室の軸方向に摺動可能で軸回り方向に回動が規制された上蓋を配設し、
前記上蓋に前記主弁の低圧路と前記圧力制御空間とを導通する均圧孔を形成し、
前記上蓋に接して弁室の軸回りに回動して前記均圧孔を開閉する副弁を設け、
前記主弁と前記副弁とを回動する駆動部を備え、
前記均圧孔を前記副弁にて閉じるとともに、前記上蓋にて前記主弁の低圧路開放部を閉じた状態とすることで、前記圧力制御空間と前記低圧路内との差圧により、該主弁の着座状態を保持し、
前記駆動部で副弁を回動して前記均圧孔を開放して前記低圧路と前記圧力制御空間とを導通することにより、前記上蓋に対する前記高圧ポート側の圧力と、前記圧力制御空間との差圧により該上蓋を主弁から離間させ、該主弁の低圧路と該高圧ポートとを均圧させて、前記駆動部で該主弁を回動させるようにしたことを特徴とする流路切換弁。
【請求項２】
前記駆動部が前記弁室の軸に沿って前記上蓋を貫通する回動軸を備え、
前記主弁が、該主弁の回動中心部に位置する連結部と該連結部と一体に形成され前記低圧路を内包する筒状隔壁部とを有し、
前記副弁が前記回動軸と共に回動するように該回動軸に連結されるとともに、前記主弁の前記連結部に該回動軸が連結され、
該回動軸と該連結部は、
該回動軸の回動と共に前記副弁が回動するとき、該副弁が前記均圧孔を閉状態から開状態にする回動範囲においては、該回動軸と該連結部とが非連結状態となり、該副弁が前記均圧孔を開状態とする範囲内において該回動軸と該連結部とが連結状態となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
【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に用いられ、冷媒の流路を切り換える流路切換弁に関する。
【０００２】
従来、この種の流路切換弁として例えば特開２００６−１８３８０２号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この流路切換弁は、弁室内の圧力制御空間の冷媒圧力と主弁の低圧路（導通路）内の冷媒圧力との差圧によって主弁を弁座に押し付けるシール圧を得るものである。そして、この特許文献１のものでは、主弁が第１位置にあるとき副弁を回動し、主弁の均圧孔が所定角度範囲に入ることで低圧路（導通路）と圧力制御空間との均圧を開始し、均圧孔が所定角度範囲の略中央位置になったところでクラッチ機構により主弁と副弁を連結し、副弁の回動により主弁を回動するようにしている。そして、副弁が回動するとき、クラッチ機構が副弁と主弁とを連結する前に均圧を開始することで、クラッチ機構が連結状態となるとき、すなわち主弁の回動が開始されるときには十分に均圧されるようにしている。
【特許文献１】特開２００６−１８３８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のものでは、低圧路と圧力制御空間との均圧を主弁に形成された均圧孔のみで行うので、十分に均圧するまでにかかる時間を短縮するには、依然改良の余地を残している。また、主弁を回動するときに切換ポートから低圧ポートに流れる冷媒は、低圧路の上面に倣って流れる傾向にあるため、主弁を回動するときの障害となるという問題がある。
【０００４】
本発明は、弁室の圧力制御空間の冷媒圧力と主弁の低圧路の冷媒圧力との差圧によって主弁の着座状態を保持するようにした流路切換弁において、該主弁の回動に先立って、主弁の周囲の高圧冷媒と低圧路内の低圧冷媒の圧力を素早く均圧するとともに、主弁の回動動作を確実にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の流路切換弁は、円筒状の弁室内に該弁室の軸回りに回動可能に主弁を収容するとともに、該主弁に対向する弁座に低圧ポート、高圧ポート及び２つの切換ポートを開口し、前記主弁に形成された低圧路により低圧ポートを一方の切換ポートに連通するとともに、高圧ポートを他方の切換ポートに連通するように、該主弁を回動して２つの切換ポートの連通先を切り換え、高圧ポートから流入する冷媒を一方の切換ポートに流出するとともに他方の切換ポートから流入する冷媒を低圧ポートに流出する流路切換弁であって、前記高圧ポートに通じる前記弁室内の圧力制御空間と前記主弁の低圧路との冷媒の差圧により、該主弁の着座状態を保持するようにした流路切換弁において、前記主弁の弁座と反対側に、前記低圧路を前記弁室に開放する低圧路開放部を形成するとともに、該低圧路開放部に対向して前記弁室の軸方向に摺動可能で軸回り方向に回動が規制された上蓋を配設し、前記上蓋に前記主弁の低圧路と前記圧力制御空間とを導通する均圧孔を形成し、前記上蓋に接して弁室の軸回りに回動して前記均圧孔を開閉する副弁を設け、前記主弁と前記副弁とを回動する駆動部を備え、前記均圧孔を前記副弁にて閉じるとともに、前記上蓋にて前記主弁の低圧路開放部を閉じた状態とすることで、前記圧力制御空間と前記低圧路内との差圧により、該主弁の着座状態を保持し、前記駆動部で副弁を回動して前記均圧孔を開放して前記低圧路と前記圧力制御空間とを導通することにより、前記上蓋に対する前記高圧ポート側の圧力と、前記圧力制御空間との差圧により該上蓋を主弁から離間させ、該主弁の低圧路と該高圧ポートとを均圧させて、前記駆動部で該主弁を回動させるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の流路切換弁は、請求項１に記載の流路切換弁であって、前記駆動部が前記弁室の軸に沿って前記上蓋を貫通する回動軸を備え、前記主弁が、該主弁の回動中心部に位置する連結部と該連結部と一体に形成され前記低圧路を内包する筒状隔壁部とを有し、前記副弁が前記回動軸と共に回動するように該回動軸に連結されるとともに、前記主弁の前記連結部に該回動軸が連結され、該回動軸と該連結部は、該回動軸の回動と共に前記副弁が回動するとき、該副弁が前記均圧孔を閉状態から開状態にする回動範囲においては、該回動軸と該連結部とが非連結状態となり、該副弁が前記均圧孔を開状態とする範囲内において該回動軸と該連結部とが連結状態となるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の流路切換弁によれば、主弁の周囲の高圧冷媒と低圧路内の低圧冷媒の圧力を均圧するとき、ます、均圧孔により低圧路と圧力制御空間とを導通して、上蓋に対する高圧ポート側の圧力と圧力制御空間の圧力とに差圧が生じ、これにより上蓋が主弁から直ぐに離間し、主弁の低圧路開放部が開放されて低圧路と高圧ポートとが一気に均圧される。したがって、主弁の周囲の高圧の冷媒圧力と低圧路の冷媒圧力を素早く均圧することができる。また、主弁を回動するとき、低圧路開放部が開放されているので、弁室内で各ポートが導通され低圧路内の冷媒の流れが緩くなって主弁の回動が従来よりもなめらかになる。
【０００８】
請求項２の流路切換弁によれば、請求項１の効果に加えて、駆動部の回動軸の回動のみによって副弁と主弁が回動するので、構造が簡単になるとともに、副弁と主弁との回動を確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明による流路切換弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る流路切換弁の一部破断分解斜視図、図２は同流路切換弁の一部破断組み立て斜視図、図３は同流路切換弁の縦断面図、図４は同流路切換弁における上蓋と副弁の図１と反対側から見た斜視図、図５は図３のＡ−Ａ位置断面図、図６は同流路切換弁の動作説明図である。なお、図３は図６(A) のＢ−Ｂ位置断面図である。
【００１０】
この実施形態の流路切換弁は、本体ケースを構成するケース部材１と弁座部材２とを有している。ケース部材１には略円筒状に切削され弁室１１が形成されている。また、弁座部材２には円形台状の弁座２１が形成されており、この弁座２１の周囲にはリング２２（図３参照）が取り付けられている。そして、弁室１１の開口部に弁座２１及びリング２２を嵌め込むことにより、弁室１１が封止される。また、弁室１１内には、主弁３、上蓋４、副弁５が収容されるとともに、ケース部材１の上部から弁室１１内にかけて駆動部６が取り付けられている。なお、ケース部材１の上部には駆動部６の図示しないモータが収容されている。
【００１１】
弁座２１には、弁室１１と図示しない圧縮機の冷媒吐出口に連通される「高圧ポート」としてのＤポート２１Ｄ、弁室１１と同圧縮機の冷媒吸入口に連通される「低圧ポート」としてのＳポート２１Ｓ、弁室１１と図示しない室外熱交換器に連通される「切換ポート」としてのＣ切換ポート２１Ｃ及び図示しない室内熱交換器に連通される「切換ポート」としてのＥ切換ポート２１Ｅが、それぞれ形成されている。なお、Ｄポート２１ＤとＳポート２１Ｓは１８０°離間する位置に開口し、Ｃ切換ポート２１ＣとＥ切換ポート２１ＥはＳポート２１Ｓからそれぞれ９０°づつ離間して開口されている。また、Ｄポート２１Ｄにはストッパ管２１ａが挿入され、このストッパ管２１ａは弁座２１よりも弁室１１内に突出されている。
【００１２】
主弁３は樹脂で形成され、後述のように駆動部６の回動軸６１の下部に嵌合された状態で、弁室１１の軸Ｌの回りに回動自在に配設されている。主弁３は、外周が円形であり、軸Ｌを中心とする回動中心部に位置する連結部３１と、この連結部３１と一体に形成されて該連結部３１の片側に位置する筒状隔壁部３２と、連結部３１に対して筒状隔壁部３２と反対側に形成された」ストッパ部３３とを有している。また、筒状隔壁部３２とストッパ部３３は、各々の両側において補強部３４，３４（図１参照）によって連結されている。
【００１３】
図５の拡大断面図に示すように、連結部３１には、中心に回動軸６１に整合する中心孔３１ａが形成されるとともに、この中心孔３１ａに繋がる２つの遊び孔３１ｂ，３１ｂが形成されている。遊び孔３１ｂ，３１ｂは軸Ｌ周りに１８０°離間した位置に形成されるとともに、遊び孔３１ｂ，３１ｂの軸Ｌと平行な２面である当接面３１ｃ−１，３１ｃ−２の成す角度は３０°に設定されている。
【００１４】
図１に示すように、筒状隔壁部３２は、Ｓポート２１ＳとＣ切換ポート２１Ｃ（あるいはＳポート２１ＳとＥ切換ポート２１Ｅ）とを囲うように、弁座２１と上蓋４との間に壁を立設した筒状の形状であり、この筒状隔壁部３２の内部の空間は低圧路３２Ａとなっている。そして、上蓋４側の端面３２ａの内側開口部分が低圧路開放部３２Ｂとなっている。また、筒状隔壁部３２の弁座２１側の端面はシール部とされており、このシール部は弁座２１の摺動面に接触する。
【００１５】
図１に示すように、ストッパ部３３は水平断面円弧状の形状である。このストッパ部３３の両端の内面はＤポート２１Ｄのストッパ管２１ａの側面に整合する形状となっており、一方が冷房モード時に当接する冷房側ストッパ面３３ａ、他方が暖房モード時に当接する暖房側ストッパ面３３ｂとなっている。そして、このストッパ部３３の冷房側ストッパ面３３ａと暖房側ストッパ面３３ｂの一方がストッパ管２１ａに択一的に当接することで、主弁３の回動範囲が規制される。
【００１６】
図４に示すように、上蓋４は円盤状の蓋部４１と円筒状のピストン部４２とを一体に形成したものであり、ピストン部４２の周囲にはピストンリング４２ａが配設されている。また、図３に示すように、弁室１１の上部は上蓋４のピストン部４２が配置される圧力制御空間Ｒとなっており、この圧力制御空間Ｒを囲うケース部材１の内周面はシリンダ面１２となっている。そして、ピストン部４２はピストンリング４２ａをシリンダ面１２に接触させて軸Ｌ方向に摺動可能となっている。また、ピストン部４２の上端一箇所には回動止め部４２ｂが形成されており、この回動止め部４２ｂは圧力制御空間Ｒの上部に形成されたガイド凹部１３に嵌合されている。そして、この回動止め部４２ｂの側面がガイド凹部１３の側面にガイドされ、上蓋４は軸Ｌ周りの回動を規制された状態で軸Ｌ方向にのみ摺動可能となっている。
【００１７】
また、蓋部４１の中心には、駆動部６の回動軸６１が摺動可能に貫通される軸孔４１ａが形成されている。さらに、ピストン部４２の内側において、蓋部４１の上面には軸孔４１ａから離間した位置の全週に突出した副弁座４１１（図３参照）が形成され、この副弁座４１１の一箇所には、ピストン部４２の内部から主弁３側まで貫通する均圧孔４１ｂ（図４参照）が形成されている。なお、この均圧孔４１ｂがＳポート２１Ｓに対応する位置となるように、上蓋４の前記回動止め部４２ｂとガイド凹部１３の位置関係が設定されている。
【００１８】
副弁５は、駆動部６の回動軸６１に連結するための連結部５１と、この連結部５１と一体に形成され、軸Ｌの回りで略２６０°の角度を有する扇形形状のスライド弁部５２とを有している。この副弁５は上蓋４のピストン部４２の内部に収容され、スライド弁部５２がピストン部４２の内部で副弁座４１１に着座される。そして、副弁５が上蓋４に対して相対的に回動することにより、副弁座４１１に形成された均圧孔４１ｂは、スライド弁部５２により閉状態とされ、スライド弁部５２以外の角度略１００°の部分により開状態とされる。
【００１９】
駆動部６は、回動駆動軸６１に固着されたウォームホイール６２と、このウォームホイール６２に歯合されたウォーム歯車６３とを有し、このウォーム歯車６３は図示しないモータの駆動軸に固定されている。また、ウォームホイール６２はボス部６２ａによって回動軸６１に固着されており、このボス部６２ａが副弁５の連結部５１に形成された略長方形の角孔５１ａ（図１参照）に嵌合されている。これにより、副弁５はウォームホイール６２に対して軸Ｌ周りの回動が規制された状態で軸Ｌ方向にのみ摺動可能となっている。また、ウォームホイール６２と副弁５との間には、副弁５を上蓋４側に付勢するコイルバネ６４が配設されている。
【００２０】
回動軸６１の下端側にはプレート６５（図１参照）が取り付けられており、回動軸６１のこのプレート６５の部分は、前記主弁３の連結部３１に形成されたる中心孔３１ａと、遊び孔３１ｂ，３１ｂ内に挿入される（図５参照）。なお、回動軸６１は、ケース部材１の内部上端に形成された軸受孔１４と弁座２１の中心に形成された軸受孔２１１によって、両端を軸支されている。
【００２１】
以上の構成により次のように動作する。図５のようにプレート６５が連結部３１の遊び孔３１ｂ，３１ｂの片側の当接面３１ｃ−１，３１ｃ−１に当接した状態とする。駆動部６の回動軸６１が回動すると副弁５は一体となって回動するが、プレート６５は遊び孔３１ｂ，３１ｂ内で回動するので、この３０°の範囲内では連結部３１すなわち主弁３は回動しない。副弁５の回動により上蓋４の均圧孔４１ｂは開状態となる。そして、プレート６５が他方の当接面３１ｃ−２，３１ｃ−２に当接すると、連結部３１はプレート６５と共に回動する。すなわち動作初期の３０°の範囲では副弁５のみが回動し、それを越えると副弁５と主弁３とが回動する。なお、後述のように均圧孔４１ｂが開状態となると上蓋４は主弁３から離間して、主弁３の回動が可能となる。
【００２２】
図６は実施形態の流路切換弁の動作説明図である。同図は弁座２１に対して駆動部６側から見た状態での各部位の位置関係を示すものであり、実線、破線、斜線等の表記は前後位置や構造を示すものではない。また、「Ｄ，Ｓ，Ｃ，Ｅ」の表記は、Ｄポート２１Ｄ、Ｓポート２１Ｓ、Ｃ切換ポート２１Ｃ及びＥ切換ポート２１Ｅの弁座２１における開口を示している。図６(A) は冷房運転状態、図６(D) は暖房運転状態、図６(B) ，(C) ，(E) ，(F) は運転状態の切換過程である。
【００２３】
先ず、図６(A) の冷房運転状態にあるとする。図６(A) のように、Ｄポート２１ＤはＣ切換ポート２１Ｃに導通され、Ｓポート２１Ｓは低圧路３２ＡによりＥ切換ポート２１Ｅに導通されている。また、副弁５のスライド弁部５２により均圧孔４１ｂが閉状態とされている。そして、Ｄポート２１Ｄから高圧冷媒が導入され、この高圧冷媒は主弁３の外から上蓋４の蓋部４１の周囲を通ってピストンリング４２ａから漏れ出し、上蓋４の上部の前記圧力制御空間Ｒ（図３参照）が高圧になる。また、低圧路３２Ａが低圧になっている。したがって、圧力制御空間Ｒの高圧により上蓋４が主弁３に対して押さえ付けられ、筒状隔壁部３２の低圧路開放部３２Ｂ（図１参照）が封止される。これにより、圧力制御空間Ｒと低圧路３２Ａとの差圧により主弁３は弁座２１に着座して密着されている。
【００２４】
次に、上記冷房運転状態から暖房運転状態に切り換えるとき、圧縮機本体は運転状態のままで駆動部６を駆動すると、副弁５のみが図６(A) の状態から反時計回りに回動する。そして、図６(B) の状態になると、スライド弁部５２が均圧孔４１ｂから外れて、均圧孔４１ｂが開放される。これにより、圧力制御空間Ｒが低圧路３２Ａに導通され、圧力制御空間Ｒは低圧となる。したがって、Ｄポート２１Ｄから吐出する冷媒の高圧によって上蓋４が主弁３から離間（浮上）し、筒状隔壁部３２の低圧路開放部３２Ｂが開放され、主弁３に加わる差圧がキャンセルされる。
【００２５】
また、このとき、回動軸６１のプレート６５が遊び孔３１ｃの当接面３１ｃ−２に当接し、駆動軸６１の回動により副弁５と主弁３とが共に回動する。そして、図６(C) の状態を経て図６(D) の状態となる。この図６(D) の状態では、ストッパ部３３の暖房側ストッパ面３３ｂがストッパ管２１ａに当接し、主弁３の回動が停止されるとともに、副弁５のスライド弁部５２が均圧孔４１ｂを閉状態とする。そして、前記同様にＤポート２１Ｄから導入される高圧冷媒によって、上蓋４の上部の圧力制御空間Ｒが高圧になり、上蓋４が下降する。したがって、低圧路３２Ａの低圧路開放部３２Ｂが閉じられて、低圧路３２Ａが低圧になる。これにより、圧力制御空間Ｒと低圧路３２Ａとの差圧により主弁３は弁座２１に着座して密着され、暖房運転状態となる。なお、ストッパ部３３がストッパ管２１ａに当接することにより、駆動部６のモータ及び駆動回路に過負荷が掛かるのでこれを検出してモータを停止するようにしてもよい。
【００２６】
暖房運転状態から冷房運転状態に切り換えるときは図６(D) の状態から副弁５を逆（時計回り）に回動する。図６(E) の状態でスライド弁部５２が均圧孔４１ｂから外れて圧力制御空間Ｒが低圧路３２Ａに導通する。これにより、前記同様にＤポート２１Ｄから吐出する冷媒の高圧によって上蓋４が主弁３から離間し、低圧路開放部３２Ｂが開放されて主弁３に加わる差圧がキャンセルされる。また、プレート６５が遊び孔３１ｃの当接面３１ｃ−１に当接し、駆動軸６１の回動により副弁５と主弁３とが共に回動する。
【００２７】
そして、図６(F) の状態を経て図６(A) の状態となる。この図６(A) の状態では、ストッパ部３３の冷房側ストッパ面３３ａがストッパ管２１ａに当接し、主弁３の回動が停止されるとともに、副弁５のスライド弁部５２が均圧孔４１ｂを閉状態とする。そして、前記同様にＤポート２１Ｄから導入される高圧冷媒によって、上蓋４の上部の圧力制御空間Ｒが高圧になり、上蓋４が下降する。そして、低圧路３２Ａの低圧路開放部３２Ｂが閉じられて、低圧路３２が低圧になる。これにより、圧力制御空間Ｒと低圧路３２Ａとの差圧により主弁３は弁座２１に着座して密着され、冷房運転状態となる。
【００２８】
以上のように、均圧孔４１ｂが開放されると上蓋４が主弁３から離間して、低圧路開放部３２Ｂにより、主弁３の周囲の高圧の冷媒圧力と低圧路３２Ａの冷媒圧力を素早く均圧することができる。また、主弁３を回動するとき、低圧路開放部３２Ｂが開放されているので、Ｄポート２１Ｄ、Ｓポート２１Ｓ、Ｃ切換ポート２１Ｃ、Ｅ切換ポート２１Ｅが互いに導通されることになり、従来の流路切換弁の低圧路内での冷媒の流れのような低圧路に作用する偏った流れが生じることなく、主弁３の回動をなめらかに確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る流路切換弁の一部破断分解斜視図である。
【図２】実施形態の流路切換弁の一部破断組み立て斜視図である。
【図３】実施形態の流路切換弁の縦断面図である。
【図４】実施形態の流路切換弁における上蓋と副弁の図１と反対側から見た斜視図である。
【図５】図３のＡ−Ａ一断面図である。
【図６】実施形態の流路切換弁の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      ケース部材
２      弁座部材
３      主弁
４      上蓋
５      副弁
６      駆動部
１１    弁室
２１    弁座
２１Ｄ  Ｄポート（高圧ポート）
２１Ｓ  Ｓポート（低圧ポート）
２１Ｃ  Ｃ切換ポート（切換ポート）
２１Ｅ  Ｅ切換ポート（切換ポート）
２１ａ  ストッパ管
３１    連結部
３２    筒状隔壁部
３２Ａ  低圧路
３２ａ  端面
３２Ｂ  低圧路開放部
３３    ストッパ部
４１ｂ  均圧孔
５２    スライド弁部
【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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