CN1244760C

CN1244760C - 四通转换阀

Info

Publication number: CN1244760C
Application number: CNB011036907A
Authority: CN
Inventors: 笹田英一; 青木哲也
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: KR20010082103A; US20010013369A1; CN1308197A; DE60124966D1; EP1124082A1; KR100758366B1; EP1124082B1; DE60124966T2; US6505647B2

Abstract

一种四通转换阀，包括由定子和转子构成的电机部、外壳及主阀与阀座构成的主体部，该阀座包括：吸入压力导通孔和排出压力导通孔，和分别与室内及室外的各换热器连通的两个导通孔；所述主阀包括：选择性地与吸入压力导通孔和两个导通孔连通的连通部，和连通该连通部及阀室的均压孔，构成转子的转子空心轴包括副阀和用于使主阀的位置移动的驱动销；通过转子的旋转，使副阀在主阀上转动，通过驱动销，使主阀在阀座上滑动。

Description

四通转换阀

技术领域

本发明涉及四通转换阀，特别涉及在主阀上设有作为副阀的用于排出压力的溢流阀的四通转换阀。

背景技术

通常，用于室内空调等的空调机可转换制冷剂流动的方向，从而根据季节进行制冷运转或制热运转，所述制冷剂流动方向的转换是通过转换阀进行的。

图8显示使用了所需转换阀的空调机的制冷循环之一例。在该循环上，连接有压缩机C、转换阀SV、换热器E、和电动线性控制阀T，制冷运转时的制冷剂如实线箭头所示，按压缩机C、转换阀SV、室外换热器E1、电动线性控制阀T、室内换热器E2的顺序流动，经转换阀SV再返回压缩机C而进行循环。而制热运转时的制冷剂如点划线所示，按压缩机C、转换阀SV、室内换热器E2、电动线性控制阀T、室外换热器E1的顺序流动，经转换阀SV再返回压缩机C而进行循环。

这里，作为所述转换阀的一例提出了四通转换阀的方案(参照例如日本实用新型注册第2523031号公报)。该提案的四通转换阀包括：电磁铁，配设于阀主体的上部；阀座，安装在该阀主体的下端；阀体，可转动地配设在所述阀主体内，所述阀座按所需的角度间隔分别设有导入压缩机的排出压力的排出压力导通孔及导入吸入压力的吸入压力导通孔、以及与换热器连通的室外换热器用导通孔和室内换热器用导通孔，所述阀体由塑料磁铁形成，穿设有导向孔，该导向孔可使所述排出压力导通孔与所述两个导通孔中的任一孔交替连通，同时，形成有连接槽，该连接槽可使所述吸入压力导通孔与所述两个导通孔中的任一孔交替连通，在所述排出压力导通孔上安装有前端向所述导向孔的端部突出的导入管，该导入管的突出部与所述导向孔的端部触接，从而构成限制所述阀体转动的制动器。

作为和上述同样的四通转换阀的另一例，提出了下述四通转换阀(例如参照日本特开平1-32389号公报)，该四通转换阀包括：滑动自如的主阀，将排出压力导通孔及吸入压力导通孔、和室外换热器用导通孔及室内换热器用导通孔设在阀座上，并使这些导通孔进行转换；阀室，用该主阀覆盖全部所述导通孔，并在所述阀主体内划分而成；辅助阀，利用电磁力开闭所述吸入压力导通孔；弹簧，连结所述主阀和所述辅助阀，所述排出压力导通孔的直径小于所述吸入压力导通孔的直径。

但是，所述现有技术中，实用新型注册第2523031号公报所记载的四通转换阀的技术，在所述阀主体内，在所述主阀的内侧和外侧对所述排出压力导通孔及所述导通孔和所述吸入压力导通孔及所述导通孔的制冷剂流路进行相互间的转换，但是，由于在所述主阀的内侧，产生低压的所述吸入压力，在所述主阀的外侧，产生高压的所述排出压力，所以，夹着该主阀，存在压力差，因此转换操作较费劲，所述四通转换阀没有特别考虑制冷剂流路的转换操作的容易度及快捷性。

另外，在所述现有技术中，特公平1-32389号公报所记载的四通转换阀的技术，虽然是在消除所述阀主体的压力差后进行基于所述主阀的制冷剂通路的转换操作的，但是，由于是利用弹性部件的伸缩进行主阀的转动，故没有充分地考虑制冷剂流路的转换操作的敏捷性及四通转换阀的可靠性。

另外，美国专利申请第5,690,144A号也公开了一种方向控制阀。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的在于，提供一种四通转换阀，可提高制冷剂流路的转换操作的容易度及敏捷性，同时，可提高转换阀的可靠性，并且，可简化转换阀的结构，降低产品的成本。

为了实现所述目的，本发明的四通转换阀基本上包括：由定子和转子构成的电机部、由外壳及配置在该外壳内的阀室内的主阀与阀座构成的主体部，所述阀座包括：分别与压缩机的吸入压力侧及排出压力侧连通的吸入压力导入孔和排出压力导通孔，及分别与室内和室外的各换热器连通的两个导通孔；所述主阀包括：选择性地与所述吸入压力导通孔和所述两个导通孔连通的连通部，及连通该连通部和所述阀室的均压孔，同时，构成所述转子的转子空心轴包括：副阀，开闭所述均压孔实现压力的移动，和驱动销，用于使所述主阀的位置移动；通过所述电机部的所述转子的旋转，使所述副阀在所述主阀上转动，同时，通过所述驱动销，使所述主阀在所述阀座上滑动。

如上所述构成的本发明的四通转换阀，由于实现所述主阀的内外压力移动的副阀设置在所述主阀上，通过转子的旋转，使所述副阀在所述主阀上转动，开闭均压孔，从而实现连通部与阀室的压力移动，并且，所述主阀在阀室的阀座上滑动，因此，可减少工作部件个数，可简化转换阀的结构及提高转换阀的可靠性，同时，可容易且迅速地进行基于所述主阀的制冷剂流路的转换操作。

另外，作为本发明的四通转换阀的具体方式，所述副阀为溢流阀，位于所述转子和所述主阀之间，固定在所述转子空心轴之上，同时，可滑动地载置于所述主阀上；或者，所述转子空心轴，其上下部设有与所述主阀的转动中心同心的支承轴，所述驱动销固定在所述转子空心轴上，与该转子一体旋转，使所述主阀转动。

作为本发明的四通转换阀的另一具体方式，在所述转子空心轴的上下部的支承轴上设有弹性部件，通过该弹性部件，将所述副阀和所述主阀向所述阀座方向施力；或者，所述阀座具有限制所述主阀的转动范围的主阀制动器，所述主阀具有与所述主阀制动器触接的制动器触接部，可确实地限制基于所述主阀的制冷剂流路的转换位置，同时，当所述制动器触接部和所述主阀采用同材质时，可降低所述主阀的制造成本。

作为本发明的四通转换阀的再一具体方式，所述主阀制动器和所述制动器触接部某一方由磁铁构成，另一方由磁性体构成，利用所述主阀制动器或所述制动器触接部自身的磁力可更确实地保持所述制冷剂流路的转换位置，可进一步提高四通转换阀的抗振性。

作为本发明的四通转换阀的具体方式，所述主阀、副阀及阀座至少一者进行了润滑性铝氧化处理，在上述主阀或上述副阀滑动时，可提高润滑性。其结果，可降低滑动摩擦，实现稳定的操作。

附图说明

附图的简要说明如下：

图1是本发明实施例1的四通转换阀的外观立体图；

图2是图1的四通转换阀的分解立体图；

图3是图1的四通转换阀的纵剖面图；

图4A是图3的四通转换阀的A-A向剖视图；

图4B是图3的四通转换阀的B-B向剖视图；

图5A～图5D是显示图1的四通转换阀的动作的平面图；

图6A～图6D是显示图1的四通转换阀的动作的纵剖面图；

图7是本发明的其他实施例的四通转换阀的纵剖面图；

图8是制冷、制热运转时的循环结构图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的四通转换阀的实施例。图1～图4B表示本发明的四通转换阀的实施例1，图1是表示其外观的立体图，图2是其分解立体图，图3是其纵剖面图，图4A、图4B是图3的各剖面图。

图示实施例的四通转换阀100由具有步进电机的电机部10和具有主阀70的主体部50构成，本实施例的四通转换阀100中，随着所述步进电机的通电，使主阀70在阀座80上转动，进行制冷剂流路的转换。

所述电机部10由定子20和转子40构成，所述定子20包括上下设置的定子线圈21及架子22，在定子线圈21上，连接有捆绑有导线的电缆23及设于定子20外周的连接器24。

所述定子20的上面突设有规定高度的安装台25，在该安装台25上用小螺钉27固定有板金制的按压卡止件26，突设于该按压卡止件26上的较薄的球冠状的卡止凸部26a，与后述的外壳30的细径圆筒部31外周侧面上以规定角度(90度)间隔而设的四个卡合凹部32之一卡合，以防止定子20相对于所述细径圆筒部31转动及拔出。另外，所述卡合凹部32为与所述卡止凸部26a在同一平面上嵌合的较浅的球冠状坑。

所述转子40包括转子空心轴41、插设于该转子空心轴41的上面中心的上面侧支承轴42、插设于该转子空心轴41的下面中心的下面侧支承轴43，所述转子空心轴41的外周设有磁铁48。

所述上面侧支承轴42的上端与所述细径圆筒部31的球状内面顶点相碰而点接触，在所述上面侧支承轴42上设有上面侧按压弹簧44，该上面侧按压弹簧44为弹性部件，通过与该上面侧支承轴42一体的弹簧承接部45等将转子空心轴41及后述的溢流阀即副阀61向主阀70方向压靠。另一方面，在所述下面侧支承轴43上通过弹簧承接部47等设有下面侧按压弹簧46，该下面侧按压弹簧46为弹性部件，将所述主阀70向阀座80方向压靠(将所述转子空心轴41向上方压靠)。并且，所述上面侧按压弹簧44的压靠力大于所述下面侧按压弹簧46的压靠力，所述副阀61被向所述主阀70方向压靠，所述主阀70被向所述阀座80方向压靠。

所述主体部50包括封装外壳30、主阀70、阀座80及导管群90。本实施例的外壳30包括顶部呈球状的细径圆筒部31、一体接合于该细径圆筒部31下端的粗径圆筒部33、及自该粗径圆筒部33的下端向外侧延伸的法兰部35，在细径圆筒部31上外嵌有所述定子20，同时，内嵌有所述转子40。在粗径圆筒部33上，内嵌有下部具有法兰部89的阀座80，通过由螺栓69将法兰部35和法兰部89紧固，而将外壳30和阀座80固定为一体。所述主阀70收放于所述外壳30的粗径圆筒部33内，可滑动地载置于阀座80的上面。所述粗径圆筒部33的内侧部分作为阀室73而形成。

在所述主阀70的上面具有副阀61和大致呈圆柱状的驱动销64，所述副阀61开闭主阀70的均压孔77进行所述主阀70的连通部74和所述外壳30内的阀室73之间的连通及闭锁，完成压力的移动。所述驱动销64与所述转子40一体旋转，使主阀70滑移。所述副阀61及所述驱动销64分别被压入、固定在适当离开通过所述转子40的下面侧支承轴43的轴心的直线的位置，通过电缆23及连接器24对定子线圈21通电，使其励磁，由此，通过转子40，主阀70利用所述驱动销64在阀座80上转动，实现后述的制冷剂流的转换，同时，通过所述转子40，所述副阀61在所述主阀70上转动，开闭所述均压孔77。

所述主阀70形成大致扇形的形状，它包括与所述下面侧支承轴43卡合的中央部分72和向该中央部分72的外侧延伸的外周部分75，在所述中央部分72上，形成有与所述下面侧支承轴43卡合的卡合孔71。

在所述大致呈扇形的主阀70的两外侧对称地设有与上述驱动销64触接的销触接部78A、79A，同时，在所述销触接部78A、79A的下端部，分别设有与设于所述阀座80的主阀制动器86触接的制动器触接部78a、79a。所述制动器触接部78a、79a使主阀70通过所述驱动销64按照所述步进电机的单位脉冲的旋转角度转动，并与所述主阀制动器86触接，从而形成限制其运动的最佳控制曲线或控制直线等控制形状。

本实施例的主阀70及阀座80除所述结构外，也可由例如铁氧体磁铁等磁铁构成所述制动器触接部78a、79a，由例如铁等磁性体构成所述主阀制动器86，这种情况下，该制动器触接部78a、79a与所述主阀制动器86的触接状态由磁力维持。由此，可由磁力更可靠地保持由主阀70进行的流路的转换位置，可进一步提高四通转换阀100的抗振性。另外，所述磁力的强度当然要设定得适当小于电机部10的转动力。

这种情况下，所述制动器触接部78a、79a，在主阀70的所述中央部分72及所述外周部分75由树脂构成的情况下，以嵌入成形法成形，或者，在所述中央部分72及所述外周部分75例如由铝等金属构成时，也可由粘接剂粘接。另外，也可以是所述制动器触接部78a、79a为磁性体，而所述主阀制动器86为磁铁。

另一方面，所述大致呈扇形的主阀70的内侧包括连通部74和均压孔77，其中所述连通部74连通阀座80的吸入压力导通孔82、所述室外换热器用导通孔84或室内换热器用导通孔85的某一方，所述均压孔77连通该连通部和所述阀室73。

所述副阀61由转子压入部62和均压孔闭塞部63构成，所述转子压入部62压入、固定在转子40的下面侧，所述均压孔闭塞部63与主阀70的上面相接，由其上下面承受阀室73内的制冷剂压力和连通部74内的制冷剂压力这两个压力。

所述阀座80的上面呈平面状，其上面和所述主阀70的下端面相接，同时，将螺栓69插入其下端的法兰部89的螺栓孔87和所述外壳30的法兰部35的螺栓孔34，并紧固，如图4A、图4B所示，在其中央部具有压入、固定所述下面侧支承轴43的压入孔81，在自所述下面侧支承轴43的中心沿半径方向分开的规定位置穿设有导入压缩机的吸入压力的吸入压力导通孔82及导入排出压力的排出压力导通孔83、以及与室内及室外的换热器连通的室外换热器用导通孔84及室内换热器用导通孔85，同时，固定有限制所述主阀70的转动位置的大致圆柱状的主阀制动器86。另外，所述外壳30和所述阀座80通过O型密封圈被嵌合固定，所述阀室73内形成密闭状态。

所述吸入压力导通孔82及所述排出压力导通孔83如图4A、图4B所示，以所述下面侧支承轴43为中心，设于对称位置，同时，所述室外换热器用导通孔84及室内换热器用导通孔85以所述下面侧支承轴43为中心，设于对称位置，并且，分别与所述吸入压力导通孔82及所述排出压力导通孔83错开规定角度。另外，所述主阀制动器86在连结所述吸入压力导通孔82及所述排出压力导通孔83的直线上，在所述下面侧支承轴43和所述排出压力导通孔83之间的适当位置设置一个。

所述导管群90包括：与所述吸入压力导通孔82连接的吸入压力导通管92，与所述排出压力导通孔83连接的排出压力导通管93，与所述室外换热器用导通孔84连接的室外换热器用导通管94，与所述室内换热器用导通孔85连接的室内换热器用导通管95这四根管；分别连接固定在所述阀座80的下端侧。

本实施例的主阀70、副阀61及阀座80也可以至少使其中的一种经润滑性铝氧化处理而构成。上述润滑性铝氧化处理例如使用“カシマコ-ト”(商品名：株式会社ミヤキ)如下进行。也就是说，主阀70由铝制造，在该铝上进行阳极氧化处理生成硬质氧化铝层，通过在该硬质氧化铝层上电解析出二硫化钼来进行上述处理。通过该润滑性铝氧化处理可提高主阀70的润滑性。

而且，不限于主阀70，通过使副阀61的均压孔闭塞部63及阀座80由铝制成，对它们进行上述润滑性铝氧化处理，可进一步提高副阀61和主阀70之间、主阀70和阀座80之间的润滑性。

另外，润滑性铝氧化处理，除上述“カシマコ-ト”以外，也可将“ユニマイト”(商品名：植田アルマイト工业株式会社)或“タフマイト”(商品名：植田アルマイト工业株式会社)同样用于主阀、副阀及阀座的至少一者上。

通过这种润滑性铝氧化处理，使得副阀和主阀间及主阀和阀座间的滑动摩擦分别降低，使动作稳定。而且，通过提高润滑性，四通转换阀的动作可以低转矩实现，因此，可实现上述电机部的小型化。

下面说明上述四通转换阀100的操作。

图5A～图5D及图6A～图6D是用于说明四通转换阀100的动作的基于内部结构的动作说明图，图5A～图5D各自显示与图6A～图6D分别相同的操作状态。

图5A，图6A显示制冷运转时的设置状态，通过主阀70的连通部74将吸入压力导通管92与室内换热器用导通管95连通，排出压力导通管93与室外换热器用导通管94和主阀70的外侧即阀室73连通。在该状态下，在阀室73内的压力和连通部74内的压力之间存在很大的压力差，主阀70利用该压力差被按压在阀座80上，不容易移动。因此，本实施例的四通转换阀100在自该状态进行制冷剂流路的转换时，通过使用溢流阀即副阀61，实现阀室73和连通部74的各压力的均衡，在消除按压主阀70的力之后，进行主阀70的转动动作。

首先，在图5A，图6A的状态下，利用对步进电机的脉冲输入，使通过电机40而转动的驱动销64及副阀61向图5A～图5D的顺时针方向(图5B、图6B)转动，从而，由副阀61的均压孔闭塞部63闭塞的主阀70的均压孔77被打开，使阀室73的制冷剂通过均压孔77被导入连通部74内，使阀室73内的压力和连通部74内的压力均衡。

在图5B、图6B的状态下，在阀室73和连通部74的压力均衡后，由与主阀70的销触接部79A触接的所述驱动销64推压所述主阀70，使其在阀座80上顺时针方向转动、滑动，使制动器触接部79a自主阀制动器86离开，使另一制动器触接部78a转动，直至其与所述主阀制动器86相接(图5C、图6C)。通过该动作，将主阀70的吸入压力导通管92与室内换热器用导通管95的连通转换为该吸入压力导通管92与室外换热器用导通管94的连通，同时，介由阀室73的排出压力导通管93与室外换热器用导通管94的连通转换为该排出压力导通管93与室内换热器用导通管95的连通。另外，在所述制动器触接部78a和所述主阀制动器86由其自身的磁力而维持其触接状态的情况下，主阀70被更可靠地保持在其位置上。

在图5C、图6C的状态下，在吸入压力导通管92与室外换热器用导通管94在连通部74内连通后，通过使步进电机向反方向转动操作，所述驱动销64及副阀61向图5所示的逆时针方向(图5D、图6D)转动，直至主阀70的均压孔77由副阀61的均压孔闭塞部63闭塞。通过该动作，形成制热运转时的设置状态，也就是说，吸入压力导通管92与室外换热器用导通管94通过主阀70的连通部74内连通，排出压力导通管93与室内换热器用导通管95通过阀室73内连通。

另外，在自图5D、图6D的状态向图5A，图6A的制冷运转时的设置状态转换时，例如打开所述副阀61的均压孔闭塞部63对所述均压孔77的闭塞，使所述驱动销64与销触接部78A触接，转动主阀70，直至制动器触接部79a与主阀制动器86相接。

如上所述，本发明的所述实施例可利用所述结构实现下述功能。

也就是说，所述实施例的四通转换阀100利用所述电机部10的输入脉冲，使所述副阀61在所述主阀70上转动，然后，使所述主阀70在所述阀座80上转动，故，可在实现阀室73和连通部74的压力均衡后，进行制冷剂流的转换，因此，与利用弹性部件使主阀转动的情况相比，可使制冷剂流路的转换动作容易且迅速地进行，并且，可提高四通转换阀100的可靠性。

所述副阀61位于所述转子40和所述主阀70之间，载置于该主阀70上，利用所述上面侧按压弹簧44向所述主阀70方向压靠，同时，与所述转子40一体旋转，起到消除所述连通部74和所述阀室73的压力差的溢流阀的功能，因此，可迅速地进行制冷剂流路的转换动作，并且，可减少可动部件数量，降低四通转换阀100的制品成本。

所述制动器触接部78a、79a及主阀制动器86在利用其自身的磁力保持其触接状态的情况下，即使发生振动，也可确实地保持所述主阀70相对于所述阀座80的转换位置，可进一步提高四通转换阀100的可靠性。

以上详述了本发明的实施例1，但是，本发明并不限于所述实施例，同时，也不限于空调机，可用于进行流路转换的所有机器。

图7是表示本发明的另一实施例的剖面图。

整体用标号200表示的四通转换阀具有与上述说明的四通转换阀相同的结构，同一部分赋予同一标号，并省略其说明。

在该四通转换阀200中，支承转子40的支承轴140由一根轴构成。支承轴140压入阀座80的压入孔81而固定，在支承轴140与转子空心轴41之间，在转子空心轴41的上部和下部两处设有轴承148。

在支承轴140的与阀座80相反侧的端部装有卡环141，安装有按压弹簧142。按压弹簧142通过弹簧承接环143向转子40施力使其向阀座80压靠。

在支承轴140的转子空心轴41和主阀70之间也装有卡环145，安装有按压弹簧146。按压弹簧146通过弹簧承接环147向主阀70施力，使其向阀座80压靠。

在该四通转换阀200中，部件数量进一步减少，与支承轴为两根的场合相比，不需要进行轴的对心，结构简单。另外，还提高了转子的旋转精度。

由上述说明可知，本发明的四通转换阀在主阀的上面设有副阀，在利用该副阀实现阀室和主阀的连通部的压力均衡后，进行主阀位置转换动作，因此可提高制冷剂流路的转换动作的容易度及敏捷性，同时，可降低转换阀的制造成本。

Claims

1、一种四通转换阀，包括由定子和转子构成的电机部、由外壳及配置在该外壳内的阀室内的主阀与阀座构成的主体部，其特征在于，

所述阀座包括：分别与压缩机的吸入压力侧及排出压力侧连通的吸入压力导通孔和排出压力导通孔，分别与室内及室外的各换热器连通的两个导通孔；

所述主阀包括：选择性地与所述吸入压力导通孔和所述两个导通孔连通的连通部，及连通该连通部和所述阀室的均压孔，同时，构成所述转子的转子空心轴包括：开闭所述均压孔实现压力的移动的副阀，和用于使所述主阀的位置移动的驱动销；

通过所述电机部的所述转子的旋转，使所述副阀在所述主阀上转动，同时，通过所述驱动销，使所述主阀在所述阀座上滑动。

2、如权利要求1所述的四通转换阀，其特征在于，所述副阀为溢流阀，位于所述转子和所述主阀之间，固定在所述转子空心轴上，同时，可滑动地载置于所述主阀上。

3、如权利要求1或2所述的四通转换阀，其特征在于，所述转子空心轴，其上下部设有与所述主阀的转动中心同心的支承轴，所述驱动销固定在所述转子空心轴上，与该转子一体旋转，使所述主阀转动。

4、如权利要求3所述的四通转换阀，其特征在于，所述转子空心轴的上下部的支承轴包括弹性部件，通过该弹性部件，将所述副阀和所述主阀向所述阀座方向压靠。

5、如权利要求1或2所述的四通转换阀，其特征在于，所述阀座具有限制所述主阀的转动范围的主阀制动器，所述主阀具有与所述主阀制动器触接的制动器触接部。

6、如权利要求5所述的四通转换阀，其特征在于，所述主阀制动器和所述制动器触接部某一方由磁铁构成，另一方由磁性体构成。

7、如权利要求1所述的四通转换阀，其特征在于，所述主阀、副阀及阀座至少一者进行了润滑性铝氧化处理。