CN112413174A

CN112413174A - 流路切换阀

Info

Publication number: CN112413174A
Application number: CN202010439993.8A
Authority: CN
Inventors: 后藤聪志; 木船仁志
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2040-05-22
Also published as: JP6893704B2; CN112413174B; JP2021032330A

Abstract

提供一种能够有效地确保将阀芯向阀座按压的力的流路切换阀。流路切换阀(1)在阀壳体(10)的阀室(59)内配置有第一阀座(13)、第二阀座(15)及阀芯(20)。阀芯(20)具有第一阀芯部(21)、第二阀芯部(24)及配置于第一阀芯部与第二阀芯部之间的分隔部件(22)。分隔部件配置为相对于第一阀芯部能在第一阀座与第二阀座的相对方向上移动且堵塞第一阀芯部中的第二阀座侧的开口。第一阀芯部和分隔部件构成为形成第一U型通路(28)。第二阀芯部设置有第二U型通路(29)。且在分隔部件与第二阀芯部之间设置有与阀室(59)连通的背压空间(27)。

Description

流路切换阀

技术领域

本发明涉及一种滑动式的流路切换阀。

背景技术

在室内空调、车载空调等热泵式制冷制热系统中，使用对应于制冷制热运行的切换来切换制冷剂的流动方向的流路切换阀。

专利文献1公开了一种以往的流路切换阀。如图5所示，流路切换阀901是六通切换阀，且具有筒状的阀壳体910和在阀壳体910内配置为通过被按压于托架953而能够在轴线L方向上滑动的阀芯920。在阀壳体910内设置有第一阀座913和第二阀座915，该第一阀座913和第二阀座915在与轴线L正交的方向上相对地配置。在第一阀座913，在轴线L方向上依次排列设置有三个端口pB、pA、pF。在第二阀座915，在轴线L方向上以与三个端口pB、pA、pF相对的方式依次设置有另外三个端口pC、pD、pE。

阀芯920具有第一滑动阀芯921和第二滑动阀芯924。第一滑动阀芯921形成为筒状。在第一滑动阀芯921的内侧插入有第二滑动阀芯924的凸部924a。在第一滑动阀芯921的内周面与第二滑动阀芯924的外周面之间配置有封闭部件923。通过第一滑动阀芯921的内周面与第二滑动阀芯924中的第一阀座913侧的端面形成第一U型通路928。在第二滑动阀芯924中的第二阀座915侧的端面形成有第二U型通路929。

第一U型通路928使在第一阀座913开口的三个端口中的两个端口(端口pA和端口pB，或端口pA和端口pF)连通。第二U型通路929使在第二阀座915开口的三个端口中的两个端口(端口pC和端口pD，或端口pE和端口pD)连通。

在流路切换阀901中，第二滑动阀芯924因从在第一U型通路928流动的高压制冷剂受到的压力与从在第二U型通路929流动的低压制冷剂受到的压力的压差而被向第二阀座915按压。另外，在流路切换阀901中，封闭部件923的外形的投影面积Sb比第一U型通路928的开口面积Sa大。因此，相对于投影面积Sb与开口面积Sa的差分面积，在第一U型通路928流动的高压制冷剂与阀室959内的中压制冷剂的压差作为将第一滑动阀芯921向第一阀座913按压的压力而作用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-65895号公报

发明所要解决的技术问题

上述流路切换阀901用于高压制冷剂流入到端口pA，低压制冷剂从端口pD流出的系统。在该系统以外，例如，如图6所示，还存在具有高压制冷剂流入到端口pB，低压制冷剂从端口pF流出的结构的其他系统。在像这样的其他系统中，当使用流路切换阀901时，存在低压制冷剂在第一U型通路928流动，且中压制冷剂在第二U型通路929流动，高压制冷剂在阀室959流动的情况。

在该情况下，通过从在第一U型通路928流动的低压制冷剂受到的压力与从在第二U型通路929流动的中压制冷剂受到的压力的压差，而对第二滑动阀芯924施加使第二滑动阀芯924从第二阀座915离开的力。因此，有可能在第二滑动阀芯924与第二阀座915之间产生间隙，从而发生阀泄漏。

另外，相对于投影面积Sb与开口面积Sa的差分面积，在第一U型通路928流动的低压制冷剂与阀室959内的高压制冷剂的压差作为将第一滑动阀芯921从第一阀座913拉开的压力而作用。因此，有可能在第一滑动阀芯921与第一阀座913之间产生间隙，从而发生阀泄漏。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够有效地确保将阀芯向阀座按压的力的流路切换阀。

用于解决技术问题的手段

为了达成上述目的，本发明的流路切换阀具有：筒状的阀壳体，在该阀壳体设置有阀室；第一阀座，该第一阀座配置于所述阀室；第二阀座，该第二阀座在所述阀室与所述第一阀座相对地配置；以及阀芯，该阀芯在所述第一阀座与所述第二阀座之间配置为能够在轴线方向上滑动，在该流路切换阀中，所述阀芯具有：筒状的第一阀芯部，该第一阀芯部配置于所述第一阀座侧；第二阀芯部，该第二阀芯部配置于所述第二阀座侧；以及分隔部件，该分隔部件配置于所述第一阀芯部与所述第二阀芯部之间，所述分隔部件配置为相对于所述第一阀芯部能够在所述第一阀座与所述第二阀座的相对方向上移动，且堵塞所述第一阀芯部中的所述第二阀座侧的开口，所述第一阀芯部和所述分隔部件构成为形成第一U型通路，该第一U型通路使设置于所述第一阀座的多个端口中的两个端口连通，所述第二阀芯部设置有第二U型通路，该第二U型通路使设置于所述第二阀座的多个端口中的两个端口连通，在所述分隔部件与所述第二阀芯部之间设置有背压空间，该背压空间与所述阀室连通。

根据本发明，在低压制冷剂在第一U型通路流动，中压制冷剂在第二U型通路流动，高压制冷剂在阀室流动的情况下，高压制冷剂导入到分隔部件与第二阀芯部之间的背压空间。由此，第二阀座侧的开口被分隔部件堵塞的第一阀芯部因从第一U型通路的低压制冷剂受到的压力与从背压空间的高压制冷剂受到的压力的压差而被向第一阀座按压。另外，第二阀芯部因从第二U型通路的中压制冷剂受到的压力与从背压空间的高压制冷剂受到的压力的压差而被向第二阀座按压。

在本发明中，优选的是，所述分隔部件具有底壁部和周壁部，该周壁部连续设置于所述底壁部的周缘，在所述第一阀芯部与所述分隔部件的周壁部之间配置有封闭部件，所述封闭部件的外形的在所述相对方向上投影的投影面积比所述第一阀芯部中的所述第一阀座侧的开口面积大。由此，在高压制冷剂在第一U型通路流动，低压制冷剂在阀室流动的情况下，相对于投影面积与开口面积的差分面积，在第一U型通路流动的高压制冷剂与阀室内的低压制冷剂的压差作为将第一阀芯部向第一阀座按压的压力而作用。

在本发明中，优选的是，在所述第一阀芯部与所述第二阀芯部之间配置有压缩螺旋弹簧。由此，通过压缩螺旋弹簧对第一阀芯部与第二阀芯部施加将第一阀芯部与第二阀芯部彼此拉开的力，从而第一阀芯部被向第一阀座按压，第二阀芯部被向第二阀座按压。

发明的效果

根据本发明，能够有效地确保将阀芯向阀座按压的力。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的流路切换阀的剖视图。

图2是表示图1的流路切换阀的其他状态的剖视图

图3是说明图1的流路切换阀所具有的阀芯的图。

图4是说明图3的阀芯的变形例的结构的图。

图5是以往的流路切换阀的剖视图。

图6是表示以往的流路切换阀的其他连接结构的剖视图。

符号的说明

1…流路切换阀、10…阀壳体、11、12…盖部件、13…第一阀座、14…第一阀座面、15…第二阀座、16…第二阀座面、20…阀芯、21…第一阀芯部、21a…外凸缘部、21b…凹槽、22…分隔部件、22a…底壁部、22b…周壁部、23…封闭部件、24…第二阀芯部、24a…环状壁部、24b…连通路、26…侧板、26a…贯通孔、27…背压空间、28…第一U型通路、29…第二U型通路、50…活塞部、51…第一活塞、52…第二活塞、53…托架、54…托架主体、54a…阀芯保持孔、55、56…活塞安装片、57…第一工作室、58…第二工作室、59…阀室、60…先导部、pA、pB、pC、pD、pE、pF…端口、A、B、C、D、E、F…管接头、L…轴线、Sa…开口面积、Sb…投影面积

具体实施方式

以下，参照图1～图4，对本发明的一实施方式的流路切换阀进行说明。

本实施方式的流路切换阀是六通切换阀，在室内空调、车载空调等热泵式制冷制热系统中，用于对应于制冷制热运行的切换来切换作为流体的制冷剂的流动方向。

图1、图2是本发明的一实施方式的流路切换阀的剖视图。图1表示阀芯位于第一停止位置(制冷运行时的停止位置)的状态。图2表示阀芯位于第二的停止位置(制热运行时的停止位置)的状态。在图1、图2中，粗线的箭头示意性地表示流体的流动的例。图3是说明图1的流路切换阀所具有的阀芯的图。图4是说明图3的阀芯的变形例的结构的图。在图3、图4中，(a)是沿轴线L方向的剖视图、(b)是沿与轴线L正交的方向的剖视图。

如图1、图2所示，本实施方式的流路切换阀1具有阀壳体10、阀芯20、活塞部50以及先导部60。

阀壳体10形成为圆筒状。阀壳体10的轴与轴线L一致。在阀壳体10的一端部(图1、图2中的右端部)固定安装有盖部件11，在另一端部(图1、图2中的左端部)固定安装有盖部件12。在阀壳体10的内部，配置有第一阀座13和第二阀座15。

第一阀座13固定安装于阀壳体10的内周面。第一阀座13具有第一阀座面14。在第一阀座面14设置有在轴线L方向上从图1、图2中的右侧朝向左侧依次排列的圆形的端口pB、pA、pF。在端口pB、pA、pF分别连接有贯通阀壳体10的圆管状的管接头B、A、F。

第二阀座15固定安装于阀壳体10的内周面。第一阀座13与第二阀座15在与轴线L正交的方向上相对。将第一阀座13与第二阀座15的相对方向仅称作“相对方向”。第二阀座15具有第二阀座面16。在第二阀座面16设置有在轴线L方向上从图1、图2中的右侧朝向左侧依次排列的圆形的端口pC、pD、pE。端口pC、pD、pE与第一阀座13的端口pB、pA、pF相对。在端口pC、pD、pE分别连接有贯通阀壳体10的圆管状的管接头C、D、E。

在本实施方式中，与端口pB连接的管接头B与热泵式制冷制热系统的压缩机的排出部连接，该管接头B供高压制冷剂流动。与端口pF连接的管接头F与压缩机的吸入部连接，该管接头F供低压制冷剂流动。

阀芯20在第一阀座13与第二阀座15之间配置为能够在轴线L方向上滑动。阀芯20被后述的活塞部50的托架53保持。

如图3所示，阀芯20具有第一阀芯部21、分隔部件22、封闭部件23、第二阀芯部24以及侧板26、26。

第一阀芯部21例如是合成树脂制的，并形成为大致四边筒状。第一阀芯部21配置于第一阀座13侧。在第一阀芯部21中的第一阀座13侧的端部设置有朝向外侧突出的环状的外凸缘部21a。第一阀芯部21中的第一阀座13侧的端面和外凸缘部21a一起与第一阀座面14相接。在第一阀芯部21中的第二阀芯部24侧的端面设置有将第一阀芯部21的内侧与外侧连通的凹槽21b。

分隔部件22例如是金属制的，并形成为方碟状(托盘状)。分隔部件22具有底壁部22a和连续设置于底壁部22a的周缘的周壁部22b。在周壁部22b的内侧，嵌入有第一阀芯部21中的第二阀座15侧的端部。分隔部件22堵塞第一阀芯部21中的第二阀座15侧的开口。第一阀芯部21和分隔部件22构成为形成第一U型通路28。分隔部件22配置为能够相对于第一阀芯部21在上述相对方向上移动。

封闭部件23例如是由弹性部件构成的O环。封闭部件23配置为夹在第一阀芯部21的外周面与分隔部件22的周壁部22b的内周面之间。阀芯20构成为，封闭部件23的外形的在上述相对方向上投影的投影面积Sb比第一阀芯部21中的第一阀座13侧的开口面积Sa大。

第二阀芯部24例如是合成树脂制的，并形成为大致长方体状。第二阀芯部24配置于第二阀座15侧。在第二阀芯部24中的第一阀座13侧的端部设置有环状壁部24a。第一阀芯部21中的第二阀芯部24侧的端部和分隔部件22一起镶嵌在环状壁部24a的内侧。换言之，第二阀芯部24与第一阀芯部21组合，在第一阀芯部21与第二阀芯部24之间配置有分隔部件22。第二阀芯部24中的第二阀座15侧的端面与第二阀座面16相接，在该端面设置有大致半椭圆球状(或将长圆球分为两半而得到的形状)的凹部即第二U型通路29。第二阀芯部24配置为相对于第一阀芯部21能够在上述相对方向上移动。

侧板26、26是金属制的，并形成为平板状。侧板26、26配置为在轴线L方向上夹持第一阀芯部21及第二阀芯部24。通过配置刚性高的金属制的侧板26、26，托架53能够经由侧板26、26按压第一阀芯部21中的靠近第一阀座13的部分。具体而言，在本实施方式中，是经由环状壁部24a及分隔部件22按压第一阀芯部21中的靠近第一阀座13的部分的结构。因此，与按压第一阀芯部21中的远离第一阀座13的部分的结构相比，能够更有效地抑制第一阀芯部21在滑动时从第一阀座面14浮起，能够提高耐久性。同样地，托架53能够经由侧板26、26按压第二阀芯部24中的靠近第二阀座15的部分。因此，与按压第二阀芯部24中的远离第二阀座15的部分的结构相比，能够更有效地抑制第二阀芯部24在滑动时从第二阀座面16浮起，能够提高耐久性。另外，能够抑制粘滑引起的异常声音的产生。

另外，在阀芯20中，在第一阀芯部21与第二阀芯部24之间配置有未图示的多个压缩螺旋弹簧。通过多个压缩螺旋弹簧对第一阀芯部21和第二阀芯部24施加在上述相对方向上将第一阀芯部21和第二阀芯部24拉开的力，从而第一阀芯部21被向第一阀座面14按压，第二阀芯部24被向第二阀座面16按压。

在阀芯20中，在分隔部件22的底壁部22a与第二阀芯部24之间设置有背压空间27。背压空间27是周围被包围的封闭空间，与后述的阀室59隔开。背压空间27通过设置于第二阀芯部24的连通路24b及设置于侧板26的贯通孔26a而与阀室59连通。

阀芯20在第一阀座面14上及第二阀座面16上沿着轴线L方向滑动到阀壳体10的一端部侧时，定位于第一停止位置，在滑动到阀壳体10的另一端部侧时，定位于第二停止位置。

当阀芯20位于第一停止位置时，第一U型通路28使设置于第一阀座13的多个端口pB、pA、pF中的端口pB与端口pA连通。第二U型通路29使设置于第二阀座15的多个端口pC、pD、pE中的端口pD与端口pC连通。阀室59使设置于第一阀座13的端口pF与设置于第二阀座15的端口pE连通。

当阀芯20位于第二停止位置时，第一U型通路28使设置于第一阀座13的多个端口pB、pA、pF中的端口pA与端口pF连通。第二U型通路29使设置于第二阀座15的多个端口pC、pD、pE中的端口pE与端口pD连通。阀室59使设置于第一阀座13的端口pB与设置于第二阀座15的端口pC连通。

上述的阀芯20具有第一阀芯部21和分隔部件22一起嵌入到第二阀芯部24的结构。代替这样的阀芯20，也可以采用如图4所示的阀芯20A，该阀芯20A具有如下结构：分隔部件22配置为上下翻转，在分隔部件22的周壁部22b的内侧嵌入有第二阀芯部24中的第一阀座13侧的端部，第二阀芯部24和分隔部件22一起嵌入到第一阀芯部21的内侧。在图4中，对具有与阀芯20的结构要素相同的功能的结构要素标注与阀芯20的结构要素相同的符号。此外，图4所示的阀芯20A也可以与阀芯20同样地具有侧板26、26。

活塞部50具有第一活塞51、第二活塞52以及托架53。

第一活塞51配置于盖部件11与第一阀座13及第二阀座15之间。在第一活塞51与盖部件11之间形成有第一工作室57。第二活塞52配置于盖部件12与第一阀座13及第二阀座15之间。在第二活塞与盖部件12之间形成有第二工作室58。在第一活塞51与第二活塞52之间形成有阀室59。在阀室59配置有第一阀座13、第二阀座15以及阀芯20。

金属制的托架53一体地具有形成为长方形板状的托架主体54和设置于托架主体54的两端的活塞安装片55、56。托架主体54设置有大致长方形状的阀芯保持孔54a，该阀芯保持孔54a供阀芯20插入。在活塞安装片55安装有第一活塞51。在活塞安装片56安装有第二活塞52。托架53将第一活塞51与第二活塞52连结。

先导部60例如由螺线管式的流路切换阀构成。先导部60通过切换细管71～74的连接来切换第一工作室57及第二工作室58与管接头B及管接头F的连接，从而控制第一工作室57及第二工作室58内的制冷剂压力。由此，通过第一工作室57及第二工作室58内的制冷剂压力的差使活塞部50向阀壳体10的一端部侧或另一端部侧移动。随着活塞部50的移动，被托架53保持的阀芯20在轴线L方向上滑动，从而定位于图1所示的第一停止位置或图2所示的第二停止位置。

接着，对上述的流路切换阀1的动作的一例进行说明。

在制冷运行时，流路切换阀1通过先导部60将细管71与细管72连接，并将细管73与细管74连接。由此，管接头B与第二工作室58连接，且管接头F与第一工作室57连接，第一工作室57的制冷剂压力降低，第二工作室58的制冷剂压力升高。活塞部50因制冷剂压力的差而向阀壳体10的一端侧移动，如图1所示，阀芯20定位于第一停止位置。

在第一停止位置中，第一U型通路28使端口pB与端口pA连通，从而高压制冷剂在第一U型通路28流动。第二U型通路29使端口pD与端口pC连通，从而中压制冷剂在第二U型通路29流动。阀室59使端口pE与端口pF连通，从而低压制冷剂在阀室59流动。低压制冷剂被导入到背压空间27。此时，在阀芯20中，分隔部件22因从在第一U型通路28流动的高压制冷剂受到的压力而向第二阀芯部24侧移动，并与第二阀芯部24接触，从而第二阀芯部24被向第二阀座面16按压。另外，在阀芯20中，由于封闭部件23的外形的投影面积Sb比第一U型通路28的开口面积Sa大，因此，相对于投影面积Sb与开口面积Sa的差分面积，在第一U型通路28流动的高压制冷剂与阀室59的低压制冷剂的压差作为将第一阀芯部21向第一阀座面14按压的压力而作用。由此，第一阀芯部21被向第一阀座面14按压。

另外，在制热运行时，流路切换阀1通过先导部60将细管71与细管74连接，并将细管73与细管72连接。由此，管接头B与第一工作室57连接，且管接头F与第二工作室58连接，第一工作室57的制冷剂压力升高，第二工作室58的制冷剂压力降低。活塞部50通过制冷剂压力的差而向阀壳体10的另一端侧移动，如图2所示，阀芯20定位于第二停止位置。

在第二停止位置中，第一U型通路28使端口pA与端口pF连通，从而低压制冷剂在第一U型通路28流动。第二U型通路29使端口pE与端口pD连通，从而中压制冷剂在第二U型通路29流动。阀室59使端口pB与端口pC连通，从而高压制冷剂在阀室59流动。高压制冷剂被导入到背压空间27。此时，分隔部件22因从导入到背压空间27的高压制冷剂受到的压力而向第一阀芯部21侧移动，从而底壁部22a与第一阀芯部21接触。并且，分隔部件22因从在第一U型通路28流动的低压制冷剂受到的压力与从导入到背压空间27的高压制冷剂受到的压力的压差而被朝向第一阀座13侧按压，从而第一阀芯部21被向第一阀座面14按压。另外，第二阀芯部24因从在第二U型通路29流动的中压制冷剂受到的压力与从导入到背压空间27的高压制冷剂受到的压力的压差而被向第二阀座面16按压。

像这样，在第一停止位置及第二停止位置中的任一个，都能够通过从制冷剂受到的压力将第一阀芯部21向第一阀座13按压，并将第二阀芯部24向第二阀座15按压。

根据以上内容，根据本实施方式的流路切换阀1，在低压制冷剂在第一U型通路28流动、中压制冷剂在第二U型通路29流动、高压制冷剂在阀室59流动的情况下，高压制冷剂被导入到分隔部件22与第二阀芯部24之间的背压空间27。由此，第二阀座15侧的开口被分隔部件22堵塞的第一阀芯部21因从第一U型通路28的低压制冷剂受到的压力与从背压空间27的高压制冷剂受到的压力的压差而被向第一阀座13按压。另外，第二阀芯部24因从第二U型通路29的中压制冷剂受到的压力与从背压空间27的高压制冷剂受到的压力的压差而被向第二阀座15按压。

另外，配置于第一阀芯部21与分隔部件22的周壁部之间的封闭部件23的外形的在上述相对方向上的投影的投影面积Sb比第一阀芯部21中的第一阀座13侧的开口面积Sa大。由此，在高压制冷剂在第一U型通路28流动，且低压制冷剂在阀室59流动的情况下，相对于投影面积Sb与开口面积Sa的差分面积，在第一U型通路28流动的高压制冷剂与阀室59内的低压制冷剂的压差作为将第一阀芯部21向第一阀座13按压的压力而作用。由此，第一阀芯部21被向第一阀座13按压。

因此，能够有效地确保将阀芯20的第一阀芯部21向第一阀座13按压的力，以及将第二阀芯部24向第二阀座15按压的力。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于这些例。本领域技术人员对上述的实施方式适当地进行结构要素的追加、删除、设计变更的实施方式、将实施方式的特征适当组合的实施方式，只要不违反本发明的主旨就包含于本发明的范围。

Claims

1.一种流路切换阀，具有：筒状的阀壳体，在该阀壳体设置有阀室；第一阀座，该第一阀座配置于所述阀室；第二阀座，该第二阀座在所述阀室与所述第一阀座相对地配置；以及阀芯，该阀芯在所述第一阀座与所述第二阀座之间配置为能够在轴线方向上滑动，该流路切换阀的特征在于，

所述阀芯具有：筒状的第一阀芯部，该第一阀芯部配置于所述第一阀座侧；第二阀芯部，该第二阀芯部配置于所述第二阀座侧；以及分隔部件，该分隔部件配置于所述第一阀芯部与所述第二阀芯部之间，

所述分隔部件配置为相对于所述第一阀芯部能够在所述第一阀座与所述第二阀座的相对方向上移动，且堵塞所述第一阀芯部中的所述第二阀座侧的开口，

所述第一阀芯部和所述分隔部件构成为形成第一U型通路，该第一U型通路使设置于所述第一阀座的多个端口中的两个端口连通，

所述第二阀芯部设置有第二U型通路，该第二U型通路使设置于所述第二阀座的多个端口中的两个端口连通，

在所述分隔部件与所述第二阀芯部之间设置有背压空间，该背压空间与所述阀室连通。

2.根据权利要求1所述的流路切换阀，其特征在于，

所述分隔部件具有底壁部和周壁部，该周壁部连续设置于所述底壁部的周缘，

在所述第一阀芯部与所述分隔部件的周壁部之间配置有封闭部件，

所述封闭部件的外形的在所述相对方向上投影的投影面积比所述第一阀芯部中的所述第一阀座侧的开口面积大。

3.根据权利要求1或2所述的流路切换阀，其特征在于，

在所述第一阀芯部与所述第二阀芯部之间配置有压缩螺旋弹簧。