JP2002089739A

JP2002089739A - 流路切換弁

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Publication number: JP2002089739A
Application number: JP2000274884A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hayashi; 隆史林; Yoshitaka Yoshizawa; 至孝吉澤; Mitsuaki Noda; 光昭野田; Hiroshi Ito; 浩伊藤
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】流路切換弁の主弁体を移動させる際の回転ト
ルクを大きくし、確実な切り換え作動を可能にする。【解決手段】流路切換弁の主弁体１２の上部に、仕切
部材１３、上板１５、弁ハウジングによりシリンダ１０
を形成する。主弁体１２のピストン１２Ｃによりシリン
ダ１０をＡ室とＢ室とに区画する。高圧導入ポート１２
Ａａ、１２Ａｂによりシリンダ１０に高圧の冷媒を導入
する。パイロット電磁弁の回動するポートにより、主弁
体１２の袴部１２Ａ１内の低圧室をＡポート１２ａとＢ
ポート１２ｂに択一的に導通し、Ａ室とＢ室とに圧力差
を与える。圧力差によりピストン１２Ｃを移動して主弁
体１２を回動する。または、主弁体の上上部のＡ室と下
部のＢ室との圧力差によりの主弁体を上下動および回動
して流路を切り換える際に、Ｂ室側の主弁座の低圧側ポ
ートを閉止し、Ｂ室の圧力低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルにお
ける冷媒（流体）の還流方向を切り換える流路切換弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒートポンプ式冷凍サイクルにお
いては、冷房モード時に冷媒が圧縮機、熱源側熱交換
器、絞り装置、及び利用側熱交換器を経由して圧縮機に
環流し、暖房モード時に冷媒が圧縮機、利用側熱交換
器、絞り装置、及び熱源側熱交換器を経由して圧縮機に
環流するように、冷凍サイクルにおける冷媒の環流方向
を逆転させている。このような、ヒートポンプ式冷凍サ
イクルにおける冷媒の環流経路を逆転させるのに用いる
流路切換弁としていわゆる四方弁がある。

【０００３】このような四方弁として、特開平８−４２
７３７号公報、特開平８−２４７３２８号公報に開示さ
れたものがある。これらの四方弁は、圧縮機からの冷媒
を導入する導入口、圧縮機に冷媒を送る導出口、および
室外熱交換器に通じる通口、室内熱交換器に通じる通口
を、円形の弁座に設け、２つの連絡溝が形成された弁体
をこの連絡溝を弁座側にして摺動可能に配設し、この弁
体を回動させることで流路を切り換えるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平８−４
２７３７号公報あるいは特開平８−２４７３２８号公報
の四方弁にあっては、弁体を回動させるために電磁石の
電磁力を利用しているので、弁体の回動トルクが弱く、
弁の切り換え誤作動が生じ易く信頼性の点で問題があ
る。

【０００５】本発明は、流路切換弁（四方弁）の主弁体
を移動させる際の回転トルクを大きくし、確実な切り換
え作動が可能な流路切換弁を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の流路
切換弁は、円筒状に形成された弁本体の内部で、低圧側
ポートと高圧側ポート、および該低圧側ポートと高圧側
ポートとに択一的に切換導通される２つの切換ポートが
穿設された主弁座に対して、主弁体を離間、回動および
着座させることにより、前記各ポートの導通状態を切り
換えて流路を切り換える流路切換弁であって、前記主弁
体の前記主弁座と反対側に形成されたシリンダと、前記
主弁体の前記主弁座と反対側に形成され該主弁体と一体
に回動するとともに前記シリンダ内を第１室と第２室と
に区画する隔壁状のピストンと、前記高圧側ポートから
前記シリンダに高圧流体を導入する高圧導入ポートと、
前記低圧側ポートを前記シリンダのＡ室またはＢ室に択
一的に導通する低圧導通手段と、を備えたことを特徴と
する。

【０００７】本発明の請求項２の流路切換弁は、請求項
１の構成を備え、前記低圧導通手段が、前記主弁体の軸
部内を前記Ａ室と前記Ｂ室にそれぞれ導通する２つのポ
ートと、該主弁体の軸部内に配設された移動部材を上下
動して該移動部材に形成された導通路と前記低圧側ポー
トを導通／閉止するパイロット弁と、該移動部材の上下
動により該移動部材を回動して該移動部材の導通路を前
記２つのポートの何れか一方に択一的に導通する二次ポ
ートとで構成されていることを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項３の流路切換弁は、円筒状
に形成された弁本体の内部で、低圧側ポートと高圧側ポ
ート、および該低圧側ポートと高圧側ポートとに択一的
に切換導通される２つの切換ポートが穿設された主弁座
に対して、主弁体を離間、回動および着座させることに
より、前記各ポートの導通状態を切り換えて流路を切り
換える流路切換弁であって、前記主弁体は、前記弁本体
内を前記主弁座と反対側のＡ室と該主弁座側のＢ室とに
区画するとともに該Ａ室とＢ室との圧力差により前記主
弁座から離間または該主弁座に着座するように構成さ
れ、前記主弁体の前記主弁座からの離間と着座の間の移
動動作により、該主弁体の該主弁座に対する回動位置を
切り換える移動方向変換手段と、該移動方向変換手段に
より前記主弁体が回動するときに、前記Ｂ室に開口する
前記低圧側ポートを閉止する副弁と、を備えたことを特
徴とする。

【０００９】本発明の請求項４の流路切換弁は、請求項
３の構成を備え、前記副弁としての第１副弁と、前記２
つの切換ポートに設けられた第２副弁とを備え、前記主
弁体が前記主弁座から離間するときに、前記第１副弁と
前記第２副弁とにより、前記低圧側ポートおよび該低圧
側ポートに導通される切換ポートとで構成される低圧側
の通路を前記Ｂ室から隔絶するようにしたことを特徴と
する。

【００１０】本発明の請求項１の流路切換弁によれば、
シリンダ内は高圧導入ポートから高圧流体が導入されて
高圧になり、低圧導通手段によりシリンダのＡ室または
Ｂ室が低圧側ポートに択一的に導通されるので、低圧側
ポートに導通されたＡ室またはＢ室の何れか一方が他方
より低圧になり、両室に差圧が生じる。したがって、シ
リンダ内のピストンが低圧側に押されて主弁体が回動
し、流路が切り換えられる。これにより、低圧導通手段
の切り換え動作をするだけで、差圧を利用して確実な切
り換え作動が可能となる。

【００１１】本発明の請求項２の流路切換弁によれば、
請求項１と同様な作用効果が得られるとともに、パイロ
ット弁を導通する動作により流路が切り換えられるので
作動機構が簡単になる。

【００１２】本発明の請求項３の流路切換弁によれば、
前記主弁体がＡ室とＢ室との圧力差により主弁座から離
間し、この主弁体が離間する移動動作時に、移動方向変
換手段により該主弁体の該主弁座に対する回動位置が切
り換えられる。このとき、主弁座側のＢ室に開口してい
る低圧側ポートが副弁により閉止されるので、主弁体が
離間する移動動作および回動動作を担う圧力差の低下を
防止することができ、差圧を利用して確実な切り換え作
動が可能となる。

【００１３】本発明の請求項４の流路切換弁によれば、
請求項３と同様な作用効果が得られるとともに、第１副
弁と第２副弁とにより低圧側の通路がＢ室から隔絶され
るので、主弁体が主弁座から離間するときにも圧力差の
低下を防止することができ、さらに、確実な切り換え作
動が可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】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。

【００１５】（冷凍サイクル）図１６は本発明の実施形
態に係るヒートポンプ式エアコン等の冷凍サイクルの概
略を示す図である。図中１は圧縮機、２Ａは室内ユニッ
トに搭載された室内熱交換器、２Ｂは室外ユニットに搭
載された室外熱交換器、３は絞り装置、４はアキュムレ
ータ、５は後述説明する各実施形態の流路切換弁であ
る。

【００１６】圧縮機１の吐出口は流路切換弁５に接続さ
れ、圧縮機１の吸入口はアキュムレータ４を介して流路
切換弁５に接続されている。また、流路切換弁５は室内
熱交換器２Ａと室外熱交換器２Ｂとに接続され、絞り装
置３は室内熱交換器２Ａと室外熱交換器２Ｂとの間に介
設されている。これにより、圧縮機１、室内熱交換器２
Ａ、室外熱交換器２Ｂ、絞り装置３、アキュムレータ
４、および流路切換弁５は冷凍サイクルを構成してい
る。そして、マイクロコンピュータや各種駆動回路等か
ら構成された図示しない制御部により、流路切換弁５の
パイロット電磁弁の電磁コイルの通電が制御され、流路
切換弁５の流路が切り換えられる。

【００１７】これにより、暖房モード時には、図１６に
実線の矢印で示したように、圧縮機１で圧縮された冷媒
は流路切換弁５から室内熱交換器２Ａに流入され、この
室内熱交換器２Ａは凝縮器として機能し、室内熱交換器
２Ａから流出された冷媒液は絞り装置３を介して室外熱
交換器２Ｂに流入され、この室外熱交換器２Ｂは蒸発器
として機能する。そして、室外熱交換器２Ｂで蒸発され
た冷媒は流路切換弁５およびアキュムレータ４を介して
圧縮機１に流入される。

【００１８】また、冷房モード時には、図１６に破線の
矢印で示したように、圧縮機１で圧縮された冷媒は流路
切換弁５から室外熱交換器２Ｂ、絞り装置３、室内熱交
換器２Ａ、流路切換弁５、アキュムレータ４、そして、
圧縮機１の順に循環され、室外熱交換器２Ｂが凝縮器と
して機能し、室内熱交換器２Ａが蒸発器として機能す
る。

【００１９】なお、以下の説明では、流路切換弁５にお
いて、圧縮機１の吐出口（高圧側）に接続される導管
（圧縮機１側から見た吐出管）を「Ｄ継手管６Ｄ」、ア
キュムレータ４（低圧側）に接続される導管（圧縮機１
側から見た吸入管）を「Ｓ継手管６Ｓ」、室内熱交換器
２Ａに接続される導管を「Ｅ継手管６Ｅ」、室外熱交換
器２Ｂに接続される導管を「Ｃ継手管６Ｃ」とする。

【００２０】次に、流路切換弁５の各実施形態について
説明する。なお、図１６の流路切換弁５は以下の各実施
形態に対応するものであるが、この流路切換弁５を以下
の各実施形態の説明で区別するために、符号５の後にハ
イフンと実施形態の番号を付加して説明する。

【００２１】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係る流路切換弁５−１の暖房モードの状態を示す
断面図、図２は流路切換弁５−１の主弁体１２と仕切部
材１３および上板１５の概略斜視図、図３〜図７は主弁
体１２とプランジャロッド１５の各回動位置に対応する
図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図３〜図７において
(B) は(A) の一部拡大図である。この流路切換弁５−１
は、円筒状で上部が絞られた弁本体としての弁ハウジン
グ１１と、弁ハウジング１１内に配設された主弁体１
２、弁ハウジング１１内に配設された仕切部材１３、弁
ハウジング１１の下部に取り付けられた主弁座１４、弁
ハウジング１１内で仕切部材１３の上部に配設された円
盤状の上板１５、弁ハウジング１１の中心に配置され主
弁体１２を軸支する中心軸１６、パイロット電磁弁１
７、Ｄ継手管６Ｄ、Ｓ継手管６Ｓ、Ｅ継手管６Ｅおよび
Ｃ継手管６Ｃを主な部品として構成されている。

【００２２】主弁体１２は、主弁座１４に対向する主弁
部１２Ａ、主弁部１２Ａの中心に形成された筒状の軸部
１２Ｂ、および、軸部１２Ｂから半径方向に主弁部１２
Ａの外周まで延設されたピストン１２Ｃで構成されてい
る。また、仕切部材１３は、主弁体１２の軸部１２Ｂの
周囲を囲うように直交する２つの仕切板１３Ａ，１３Ｂ
を有しており、この仕切部材１３は、主弁体１２の主弁
部１２Ａと上板１５との間に配設されている。これによ
り、弁ハウジング１１内には、主弁体１２の主弁部１２
Ａ、仕切部材１３の仕切板１３Ａ，１３Ｂおよび上板１
５で区画された、水平断面形状が略扇形のシリンダ１０
（図２の二点鎖線）が形成され、このシリンダ１０内に
主弁体１２のピストン１２Ｃが配置される。

【００２３】ピストン１２Ｃは、図１に断面を示したよ
うに、ばね１２Ｃ１によって上板１５の下面に付勢され
るシール１２Ｃ２と、ばね１２Ｃ３によって弁ハウジン
グ１１の内面に付勢されるシール１２Ｃ４を備えてお
り、これにより、ピストン１２Ｃはシリンダ１０内を仕
切板１３Ａ側のＡ室１０Ａと仕切板１３Ｂ側のＢ室１０
Ｂとを互いに密閉して区画する。また、主弁体１２は、
ピストン１２Ｃが仕切部材１３の一方の仕切板１３Ａに
当接する位置と他方の仕切板１３Ｂに当接する位置との
間の９０°の範囲内で往復回動可能となっており、後述
のように、Ａ室１０Ａ内とＢ室１０Ｂ内の圧力差によっ
てピストン１２Ｃが低圧側に押され、主弁体１２が９０
°の範囲内で回動する。

【００２４】図３〜図７に示したように、主弁座１４に
は、Ｃ継手管６Ｃが接続される第１切換ポート１４ｃ
と、Ｅ継手管６Ｅが接続される第２切換ポート１４ｅと
が、主弁座１４の中心を挟んで対向する位置に各々貫設
されている。また、これら第１切換ポート１４ｃおよび
第２切換ポート１４ｅから主弁座１４の周方向に９０°
ずつ位相をずらした箇所に、Ｓ継手管６Ｓが接続される
低圧側ポート１４ｓ、Ｄ継手管６Ｄが接続される高圧側
ポート１４ｄが各々貫設されている。

【００２５】また、主弁部１２Ａの主弁座１４側の端面
には、下端が主弁座１４に着座する袴部１２Ａ１が形成
されており、この袴部１２Ａ１の内部の空間は低圧側ポ
ート１４ｓに常時導通される低圧室Ｒ１となっている。
さらに、この袴部１２Ａ１の外側で、主弁部１２Ａ、主
弁座１４および弁ハウジング１１で区画される空間は高
圧側ポート１４ｄに常時導通される高圧室Ｒ２となって
いる。

【００２６】そして、図３(A) に示すように、主弁体１
２の第１の回動位置においては、低圧室Ｒ１により低圧
側ポート１４ｓと第１切換ポート１４ｃとが導通される
とともに、高圧室Ｒ２により高圧側ポート１４ｄと第２
切換ポート１４ｅとが導通され、これにより、前記暖房
モード時の循環経路が形成される。

【００２７】また、図７(A) に示すように、主弁体１２
の第２の回動位置においては、低圧室Ｒ１により低圧側
ポート１４ｓと第２切換ポート１４ｅとが導通されると
ともに、高圧室Ｒ２により高圧側ポート１４ｄと第１切
換ポート１４ｃとが導通され、これにより、前記冷房モ
ード時の循環経路が形成される。

【００２８】パイロット電磁弁１７はプランジャチュー
ブ１０１により弁ハウジング１１に取り付けられ、プラ
ンジャチューブ１０１の上端部に吸引子１０２が取り付
けられるとともにその周囲には電磁コイル１０３が配設
されている。プランジャチューブ１０１内にはプランジ
ャ１０４が収容されるとともに、プランジャ１０４の下
端に移動部材としてのプランジャロッド１０５が連結さ
れ、さらにプランジャロッド１０５の下端にはニードル
弁１０５ａが取り付けられている。

【００２９】また、プランジャロッド１０５には、縦軸
と直交する方向に貫通する２つの二次ポート１０５ｂ、
１０５ｃが形成され、該二次ポート１０５ｂ，１０５ｃ
は導通路１０５ｄにより導通されている。そして、プラ
ンジャロッド１０５は、主弁体１２の軸部１２Ｂの透孔
１２Ｂ１内に挿入され、このプランジャロッド１０５
は、プランジャ１０４を介してプランジャ用ばね１０６
によって下方に付勢されている。

【００３０】一方、電磁コイル１０３に通電がなされる
と、プランジャロッド１０５の下端のニードル弁１０５
ａが弁座１２Ｂ２との間に隙間が形成される。すなわち
パイロット弁が開状態（導通状態）となって、導通路１
０５ｄは低圧室Ｒ１に導通される。

【００３１】ここで、主弁体１２において、軸部１２Ｂ
には、Ａ室１０Ａと軸部１２Ｂの透孔１２Ｂ１とを導通
するＡポート１２ａと、Ｂ室１０Ｂと透孔１２Ｂ１とを
導通するＢポート１２ｂが形成されている。また、主弁
部１２Ａには、ピストン１２Ｃの付け根近傍に、Ａ室１
０ＡとＢ室１０Ｂをそれぞれ高圧室Ｒ２に導通する高圧
導入ポート１２Ａａ、１２Ａｂが形成されている。高圧
導入ポート１２Ａａ、１２Ａｂの径はＡポート１２ａお
よびＢポート１２ｂの径に対して微少に形成されてい
る。なお、図３〜図７に示したように、仕切部材１３に
おいて、仕切板１３Ａ，１３Ｂには、主弁体１２の回動
状態に応じて高圧導入ポート１２Ａａ、１２Ａｂにそれ
ぞれ合致する空隙溝１３ａ、１３ｂが形成されている。

【００３２】これにより、Ａ室１０ＡとＢ室１０Ｂには
常に高圧室Ｒ２の冷媒が導入されるが、パイロット弁を
開状態としてプランジャロッド１０５が上昇すると、後
述のようにラッチ機構によりプランジャロッド１０５が
軸部１２Ｂに対して回動し、２次ポート１０５ｂがＡポ
ート１２ａまたはＢポート１２ｂと導通し、Ａ室１０Ａ
またはＢ室１０Ｂが低圧室Ｒ１と導通される。したがっ
て、Ａ室１０ＡまたはＢ室１０Ｂとの間に差圧が生じ、
この差圧によって主弁体１２が回動し、流路が切り換え
られる。

【００３３】主弁体１２の軸部１２Ｂの上端部におい
て、透孔１２Ｂ１の内周には、プランジャロッド１０５
に取り付けられたピン１０５ｅをガイドするガイド部１
２１が形成されており、このガイド部１２１とピン１０
５ｅによりラッチ機構が構成されている。

【００３４】図８はガイド部１２１の展開図であり、ガ
イド部１２１には、下溝１２１ａと上溝１２１ｂが形成
され、下溝１２１ａの上端には第１案内斜面１２１ｃ
が、上溝１２１ｂの下端には第２案内斜面１２１ｄが形
成されている。下溝１２１ａと上溝１２１ｂの間隔はガ
イド部１２１の全周中の９０°の部分に対応している。
そして、プランジャロッド１０５の上下動に伴って、ピ
ン１０５ｅが図示のように移動する。

【００３５】次に、第１実施形態の流路切換弁の動作
を、図１、図２および図３の暖房モードから図７の冷房
モードに切り換える場合を例に説明する。

【００３６】なお、暖房モードで運転しているとき、低
圧室Ｒ１は第１切換ポート１４ｃ（Ｃ継手管６Ｃ）と低
圧側ポート１４ｓ（Ｓ継手管６Ｓ）とを導通していて、
この低圧室Ｒ１の冷媒の圧力は低圧になっている。ま
た、高圧室Ｒ２は第２切換ポート１４ｅ（Ｅ継手管６
Ｅ）と高圧側ポート１４ｄ（Ｄ継手管６Ｄ）とを導通し
ていて、この高圧室Ｒ２の冷媒の圧力は高圧になり、さ
らに、高圧導入ポート１２Ａａ、１２Ａｂを介して、Ａ
室１０ＡとＢ室１０Ｂの冷媒の圧力は高圧になってい
る。また、主弁体１２の上部（透孔１２Ｂ１の内部等）
は、透孔１２Ｂ１とプランジャロッド１０５とのクリア
ランス、Ａポート１２ａあるいはＢポート１２ｂを介し
て高圧になっている。したがって、主弁体１２は、この
主弁体１２の上部と低圧室Ｒ１との差圧、およびプラン
ジャ用ばね１０６の付勢力により、主弁座１４に圧接さ
れている。

【００３７】この状態で、電磁コイル１０３に通電がな
されると、プランジャ１０４がプランジャ用ばね１０６
の付勢力に抗して吸引子１０２に吸引され、プランジャ
ロッド１０５が上昇してのニードル弁１０５ａが弁座１
２Ｂ２から離間し、パイロット弁が開状態となる。した
がって、主弁体１２の上部が低圧に導通し、主弁体１２
は上昇し、該主弁体１２と主弁座１４との摩擦が解除さ
れる。

【００３８】なお、このとき主弁体１２の上昇は軸部１
２Ｂの上端に接近して配置されたストッパ１８により規
制され、例えば袴部１２Ａ１の下端と主弁座１４との間
隔が０．５ｍｍ程度に保たれる。これにより、圧縮機１
から吐出される冷媒が、高圧室Ｒ２から上記袴部１２Ａ
１と主弁座１４との隙間を介して低圧側ポート１４ｓ
（Ｓ継手管６Ｓ）に吸入するようなショートサイクル流
量は制限されるので、吐出圧、吸込圧力は維持される。
そして、このように主弁体１２と主弁座１４との摩擦を
なくした（低減した）状態で、この冷媒の吐出圧を利用
して主弁体１２を回動させる。

【００３９】すなわち、主弁体１２の上昇はストッパ１
８により規制されるが、プランジャロッド１０５は主弁
体１２よりもさらに上昇する。このときラッチ機構にお
いては、ピン１０５ｅが図８の（ａ）の位置から（ｂ）
の位置に上昇し、さらにピン１０５ｅが第１案内斜面１
２１ｃに沿って（ｃ）の位置に移動する。これにより、
プランジャロッド１０５は上昇しながら軸部１２Ｂに対
して４５°回動し、図４に示したように、プランジャロ
ッド１０５の２次ポート１０５ｂが軸部１２ＢのＡポー
ト１２ａに合致しする。したがって、シリンダ１０のＡ
室１０Ａが、２次ポート１０５ｂ、導通路１０５ｄ、２
次ポート１０５ｃ、弁座１２Ｂ２および導通路１２Ｂ３
を介して低圧室Ｒ１に導通される。

【００４０】ここで、Ａ室１０ＡとＢ室１０Ｂはそれぞ
れ高圧導入ポート１２Ａａ、１２Ａｂにより高圧室Ｒ２
に導通されているが、高圧導入ポート１２Ａａ（１２Ａ
ｂ）の径はＡポート１２ａ（およびＢポート１２ｂ）の
径に対して微少に形成されているので、Ａポート１２ａ
で低圧室Ｒ１に導通されたＡ室１０Ａは低圧になり、Ｂ
室１０Ｂだけが高圧に維持される。

【００４１】したがって、Ｂ室１０ＢとＡ室１０Ａとの
差圧により、ピストン１２ＣにはＢ室１０ＢからＡ室１
０Ａ側に回動する力が働き、主弁体１２は図５(A) の状
態を経て図６(A) の位置まで回動する。なお、このと
き、ピン１０５ｅは図８の（ｃ）の位置にあり、プラン
ジャロッド１０５は主弁体１２と共に回動する。

【００４２】そして、この状態で、電磁コイル１０３へ
の通電を遮断すると、プランジャ１０４およびプランジ
ャロッド１０５はプランジャ用ばね１０６の付勢力によ
り下降し、ピン１０５ｅが図８の（ｄ）の位置から第２
案内斜面１２１ｄに沿って（ｅ）の位置に移動する。こ
れにより、プランジャロッド１０５は下降しながら軸部
１２Ｂに対して４５°回動し、図７(B) に示したよう
に、プランジャロッド１０５の２次ポート１０５ｂが軸
部１２ＢのＡポート１２ａから切り離される。また、ニ
ードル弁１０５ａが弁座１２Ｂ２に着座し、パイロット
弁が閉状態となり、主弁体１２が主弁座１４に着座す
る。

【００４３】以上のように、主弁体１２が主弁座１４に
対して９０°回動して着座し、低圧室Ｒ１は第２切換ポ
ート１４ｅ（Ｅ継手管６Ｅ）と低圧側ポート１４ｓ（Ｓ
継手管６Ｓ）とを導通し、高圧室Ｒ２は第１切換ポート
１４ｃ（Ｃ継手管６Ｃ）と高圧側ポート１４ｄ（Ｄ継手
管６Ｄ）とを導通し、冷房モードとなる。

【００４４】なお、冷房モードから暖房モードへ切り換
えるときも、主弁体１２の可動方向以外は同様の動作と
なる。すなわち、電磁コイル１０３へ通電することでプ
ランジャロッド１０５が上昇するとともに主弁体１２に
対して４５°回動し、２次ポート１０５ｂが軸部１２Ｂ
のＢポート１２ｂに合致し、Ａ室１０Ａが高圧、Ｂ室１
０Ｂが低圧になり、主弁体１２が図７(A) の状態から時
計回りに９０°回動し、電磁コイル１０３への通電を遮
断するとプランジャロッド１０５が主弁体１２に対して
４５°回動し、図３(A) の状態になる。

【００４５】以上のように、第１実施形態においては、
シリンダ２０内をピストン１２ＣによりＡ室１０Ａおよ
びＢ室１０Ｂに区画し、低圧側ポート１４ｓと高圧側ポ
ート１４ｄとの圧力差をＡ室１０ＡおよびＢ室１０Ｂに
与え、ピストン１２Ｃの動作で主弁体１２を回動させる
ようにしているので、切換動作が確実に行える。

【００４６】（第２実施形態）図９は本発明の第２実施
形態に係る流路切換弁５−２の断面図、図１０は流路切
換弁５−２の主弁体２２が上昇した状態を示す断面図で
ある。この第２実施形態の流路切換弁５−２は、弁ハウ
ジング２１と、略円柱状の主弁体２２、弁ハウジング２
１の下部に取り付けられた主弁座２４、弁ハウジング２
１の中心に配置され主弁体２２を軸支する主軸２５、主
弁体用ばね２６、パイロット電磁弁２７、前記図１６に
ついて説明したＤ継手管６Ｄ、Ｓ継手管６Ｓ、Ｅ継手管
６ＥおよびＣ継手管６Ｃを主な部品として構成されてい
る。なお、この図９および図１０はＣ継手管６Ｃ側から
見た断面図であり、Ｃ継手管６Ｃは現れていない。ま
た、図９および図１０では、Ｅ継手管６Ｅの部分も断面
を図示してある。

【００４７】弁ハウジング２１は、ドーム状に絞られた
上ハウジング２１Ａと、底板を有する円筒状の下ハウジ
ング２１Ｂとで構成されている。主弁座２４は下ハウジ
ング２１Ｂの底部に配設され、この主弁座２４の中央に
主軸２５が立設されている。主弁体２２は、主弁２２ａ
の中央の透孔２２ｂによって主軸２５に軸支されてい
る。また、上ハウジング２１Ａと主弁体２２との間に
は、主弁体用ばね２６が配設されており、この主弁体用
ばね２６により、主弁体２２は主弁座２４に圧接される
ように付勢されている。なお、主弁体２２の上部外周に
は、下ハウジング２１Ｂの内周面との間をシールするシ
ール部材２２ｃが設けられている。

【００４８】以上の構成により、主弁体２２は弁ハウジ
ング２１の内部で主軸２５を軸として回転可能に、ま
た、回転軸方向（図９、図１０の縦方向）に移動可能に
なっている。さらに、主弁体２２は、弁ハウジング２１
内を主弁体２２の上部のＡ室２０Ａと主弁体２２の下部
のＢ室２０Ｂとを区画している。

【００４９】主軸２５の側面の上半分には、主弁体２２
の上部に取り付けられたピン２２ｄをガイドするガイド
部２５１が形成されており、このガイド部２５１とピン
２２ｄによりラッチ機構が構成されている。

【００５０】図１１はガイド部２５１の展開図であり、
ガイド部２５１には、下溝２５１ａと上溝２５１ｂが形
成され、下溝２５１ａの上端には第１案内斜面２５１ｃ
が、上溝２５１ｂの下端には第２案内斜面２５１ｄが形
成されている。下溝２５１ａと上溝２５１ｂの間隔はガ
イド部２５１の全周中の９０°の部分に対応している。
そして、主弁体２２の上下動に伴って、ピン２２ｄが図
示のように移動する。そして、主弁体２２が主弁座２４
に着座している状態ではピン２２ｄは下溝２５１ａ内に
有り、主弁体２２は、主軸２５に対して上下動をするこ
とにより９０°ずつ回転する。

【００５１】パイロット電磁弁２７は、上ハウジング２
１Ａの上部を筒状に延長したプランジャチューブ２０１
の上端部に吸引子２０２を取り付けるとともに、プラン
ジャチューブ２０１の周囲に電磁コイル２０３を配置
し、プランジャチューブ２０１内にプランジャ２０４を
収容し、さらに、吸引子２０２とプランジャ２０４との
間にプランジャ用ばね２０５を配設した構造になってい
る。そして、プランジャ用ばね２０５によってプランジ
ャ２０４が下方に付勢されている。これにより、プラン
ジャ２０４の下端に取り付けられたボール弁２０４ａが
主軸２５の上端の弁座２５ａに圧接される。

【００５２】主軸２５は中心に導通路２５ｂを有し、こ
の導通路２５ｂにより上端の弁座２５ａから下端の主弁
座２４まで導通されている。また、主弁座２４には主軸
２５の下端からＳ継手管６Ｓに導通する溝２４ａが形成
されている。

【００５３】図１２に示したように、主弁座２４には、
Ｃ継手管６Ｃが接続される第１切換ポート２４ｃと、Ｅ
継手管６Ｅが接続される第２切換ポート２４ｅとが、主
弁座２４の中心を挟んで対向する位置に各々貫設されて
いる。また、第１切換ポート２４ｃおよび第２切換ポー
ト２４ｅから主弁座２４の周方向に９０°ずつ位相をず
らした箇所に、Ｓ継手管６Ｓが接続される低圧側ポート
２４ｓ、Ｄ継手管６Ｄが接続される高圧側ポート２４ｄ
が各々貫設されている。

【００５４】主弁２２ａの主弁座２４側の端面には、略
半円弧状の２つの導通管路２２ｅ、２２ｆが各々独立し
て形成されており、図１２(A) に示すように、主弁体２
２の第１の回動位置においては、導通管路２２ｅにより
低圧側ポート２４ｓと第２切換ポート２４ｅとが導通さ
れるとともに、導通管路２２ｆにより高圧側ポート２４
ｄと第１切換ポート２４ｃとが導通され、前記冷房モー
ド時の循環経路が形成される。

【００５５】また、図１２(A) の矢印で示したように主
弁体２２が９０°回動して図１２(B) の第２の回動位置
になると、導通管路２２ｅにより高圧側ポート２４ｄと
第２切換ポート２４ｅとが導通されるとともに、導通管
路２２ｆにより低圧側ポート２４ｓと第１切換ポート２
４ｃとが導通され、前記暖房モード時の循環経路が形成
される。

【００５６】なお、２つの導通管路２２ｅ，２２ｆは同
等であり、図示は省略するが、導通管路２２ｆが低圧側
ポート２４ｓと第２切換ポート２４ｅとを導通するとと
もに、導通管路２２ｅが高圧側ポート２４ｄと第１切換
ポート２４ｃとを導通して冷房モードとなる場合もあ
り、また、導通管路２２ｆが高圧側ポート２４ｄと第２
切換ポート２４ｅとを導通するとともに、導通管路２２
ｅが低圧側ポート２４ｓと第１切換ポート２４ｃとを導
通して暖房モードとなる場合もある。

【００５７】ここで、図９および図１０に示したよう
に、低圧側ポート２４ｓとＳ継手管６Ｓとの接続部分に
は第１副弁３０が取り付けられ、第１切換ポート２４ｃ
とＣ継手管６Ｃとの接続部分および第２切換ポート２４
ｅとＥ継手管６Ｅとの接続部分にはそれぞれ第２副弁４
０が取り付けられている。

【００５８】図１３は第１副弁３０の部分を示す断面図
であり、図１３(B) は図１３(A) のＢ−Ｂ断面図であ
る。第１副弁３０は上端と下端が開口された円筒状であ
り、上端が主弁座２４の低圧側ポート２４ｓ内に、下端
がＳ継手管６Ｓ内にそれぞれ摺動自在に挿入され、Ｓ継
手管６Ｓ内に配設されたスプリング３１によって主弁体
２２側に付勢されている。また、第１副弁３０の円筒の
内部は仕切板３０ａで仕切られており、この仕切板３０
ａの上部３箇所と下部３箇所には円筒の周囲に沿って窓
部３０ｂがそれぞれ形成されている。また、仕切板３０
ａの周囲外側にはストッパ３０ｃが形成されている。

【００５９】以上の構成により、主弁体２２が主弁座２
４に着座している状態では、第１副弁３０は主弁体２２
の導通管路２２ｅ（または２２ｆ）と密着して導通し、
この導通管路２２ｅ（または２２ｆ）は、第１副弁３０
の上下の窓部３０ｂおよびＳ継手管６Ｓの拡大部６Ｓ１
を介してＳ継手管６Ｓ内に導通される。また、主弁体２
２が主弁座２４から上昇すると、第１副弁３０は、その
上端を主弁体２２の下面に当接させた状態で主弁体２２
と共に上昇し、この間は、第１副弁３０は主弁体２２の
導通管路２２ｅ（または２２ｆ）と密着して導通してい
る。そして、主弁体２２の上昇が進むと、ストッパ３０
ｃが主弁座２４の下端（低圧側ポート２４ｓの周囲）に
当接し、第１副弁３０はその位置に保持される。このと
き、仕切板３０ａより上の窓部３０ｂは低圧側ポート２
４ｓ内に入り、仕切板３０ａとその外周により低圧ポー
ト２４ｓがＳ継手管６Ｓと隔絶される。

【００６０】図１４は第２副弁４０の部分を示す断面図
である。なお、第２副弁４０は第１切換ポート２４ｃと
第２切換ポート２４ｅの両方にそれぞれ取り付けられて
いるが、いずれも同じ構造であるので第２切換ポート２
４ｅを例に説明する。第２副弁４０は上端と下端が開口
された円筒状であり、上端が主弁座２４の第２切換ポー
ト２４ｅ内に、下端がＥ継手管６Ｅ内にそれぞれ摺動自
在に挿入され、Ｅ継手管６Ｅ内に配設されたスプリング
４１によって主弁体２２側に付勢されている。また、第
２副弁４０の円筒の外周にはストッパ４０ａが形成され
ている。

【００６１】以上の構成により、主弁体２２が主弁座２
４に着座している状態では、第２副弁４０は主弁体２２
の導通管路２２ｅ（または２２ｆ）と密着して導通し、
この導通管路２２ｅ（または２２ｆ）はＥ継手管６Ｅ
（またはＳ継手管６Ｓ）内に導通される。また、主弁体
２２が主弁座２４から上昇すると、第２副弁４０は、そ
の上端を主弁体２２の下面に当接させた状態で主弁体２
２と共に上昇し、この間は、第２副弁４０は主弁体２２
の導通管路２２ｅ（または２２ｆ）と密着して導通して
いる。そして、主弁体２２の上昇が進むと、ストッパ４
０ａが主弁座２４の下端に当接し、第２副弁４０はその
位置に保持される。

【００６２】次に、第２実施形態の流路切換弁５−２の
動作を、図９および図１２(A) の冷房モードから図１２
(B) の暖房モードに切り換える場合を例に説明する。冷
房モードのとき、導通管路２２ｅの冷媒の圧力は低圧に
なり、導通管路２２ｆの冷媒の圧力は高圧になり、さら
に、主弁体２２の上部のＡ室２０Ａと主弁体２２の周囲
のＢ室２０Ｂは、透孔２２ｂと主軸２５とのクリアラン
ス、下ハウジング２１Ｂとシール部材２２ｃとのクリア
ランスを介して高圧になっている。したがって、主弁体
２２は、この主弁体２２の外周の高圧と導通管路２２ｅ
内の低圧との差圧、および主弁体用ばね２６の付勢力に
より、主弁座２４に圧接されている。

【００６３】この状態で、電磁コイル２０３に通電がな
されると、プランジャ２０４はプランジャ用ばね２０５
の付勢力に抗して吸引子２０２に吸引され、ボール弁２
０４ａが弁座２５ａから離間し、パイロット弁が開状態
となる。したがって、主弁体２２の上部Ａ室２０Ａが、
主軸２５の導通路２５ｂおよび主弁座２４の溝２４ａを
介してＳ継手管６Ｓに導通される。したがって、Ａ室２
０Ａ内の低圧と、Ｂ室２０Ｂと導通管路２２ｆ内の高圧
に差圧が生じ、主弁体２２は上昇する。

【００６４】ここで、図１５は第１副弁３０と第２副弁
４０の動作を説明する図である。主弁体２２が主弁座２
４に着座しているときは、低圧の冷媒は図１５(A) の矢
印のように流れる。すなわち、Ｅ継手管６Ｅから第２副
弁４０を介して導通管路２２ｅに流入し、さらに第１副
弁３０の窓部３０ｂを介してＳ継手管６Ｓに流入する。

【００６５】次に、主弁体２２が主弁座２４から離間し
ても、第１副弁３０のストッパ３０ｃと第２副弁４０の
ストッパ４０ａが共に主弁座２４に当接して図１５(B)
の状態になるまで、第１副弁３０および第２副弁４０は
主弁体２２に密着している。すなわち、Ｅ継手管６Ｅ、
導通管路２２ｅおよびＳ継手管６Ｓからなる低圧部分は
Ｂ室２０Ｂと隔絶されている。これにより、圧縮機１か
ら吐出される冷媒が、Ｂ室２０Ｂから低圧側ポート２４
ｓ（Ｓ継手管６Ｓ）に吸入するようなショートサイクル
流量は生じないので、吐出圧、吸込圧力は維持される。
そして、Ｂ室２０Ｂは高圧に維持され、低圧のＡ室２０
Ａとの差圧により、主弁体２２を上昇させる力が得ら
れ、主弁体２２が安定して上昇する。なお、図１５(B)
のとき、主弁体２２のピン２２ｄは図１１の（ｂ）の位
置にある。

【００６６】そして、さらに主弁体２２が上昇すると、
図１５(C) の状態になる。このとき、Ｂ室２０Ｂは、Ｅ
継手管６Ｅ側に導通するがＳ継手管６Ｓとは隔絶され、
さらに高圧側ポート２４ｄ（Ｄ継手管６Ｄ）に導通して
いるので、このＢ室２０Ｂは高圧に維持され、主弁体２
２はさらに上昇する。なお、図１５(C) の状態で、主弁
体２２のピン２２ｄは図１１の（ｃ）の位置にあり、さ
らに主弁体２２は図１０の一点鎖線の位置にある。

【００６７】さらに、主弁体２２が上昇すると、ラッチ
機構においては、ピン２２ｄが第１案内斜面２５１ｃに
沿って（ｄ）の位置に移動し、これにより、主弁体２２
は上昇しながら回動する。そして、主弁体２２が図１０
の位置まで上昇するとともにピン２２ｄが図１１の
（ｄ）の位置になる。

【００６８】そして、この状態で、電磁コイル２０３へ
の通電を遮断すると、プランジャ用ばね２０５の付勢力
によりボール弁２０４ａが弁座２５ａに着座してパイロ
ット弁が閉止した状態となり、下ハウジング２１Ｂとシ
ール部材２２ｃとのクリアランスを介して流入する冷媒
によりＡ室２０Ａが次第に高圧になり、主弁体用ばね２
６の付勢力により主弁体２２が下降し、ピン２２ｄが図
１１の（ｄ）の位置から第２案内斜面２５１ｄの（ｅ）
の位置を経て、（ｆ）の位置に移動する。すなわち、主
弁体２２は回動して下降し、図１２(A) の状態から９０
°回動した図１２(B) の状態で着座する。これにより、
暖房モードに切り換えられる。なお、暖房モードから冷
房モードへ切り換えるときも、同様な動作で主弁体２２
が９０°回動して流路を切り換えることができる。

【００６９】以上のように、第２実施形態においては、
低圧側ポート２４ｓと高圧側ポート２４ｄとの圧力差を
主弁体２２の上部のＡ室１０Ａと下部のＢ室１０Ｂに与
え、主弁体２２の上昇させて該主弁体２２を回動させる
際に、主弁体２２が主弁座２４から離間するとき、第１
副弁３０と第２副弁４０とにより低圧側の通路がＢ室２
０Ｂから隔絶され、さらに、Ｂ室２０Ｂに開口している
低圧側ポート２４ｓが第１副弁３０により閉止されるの
で、上記圧力差の低下を防止でき、確実な切り換え作動
が可能となる。

【００７０】

【発明の効果】本発明の請求項１の流路切換弁によれ
ば、低圧導通手段の切り換え動作をするだけで、差圧を
利用して確実な切り換え作動が可能となる。

【００７１】本発明の請求項２の流路切換弁によれば、
請求項１と同様な効果が得られるとともに、パイロット
弁を導通する動作により流路が切り換えられるので作動
機構が簡単になる。

【００７２】本発明の請求項３の流路切換弁によれば、
主弁体が離間する移動動作および回動動作を担う圧力差
の低下を防止することができ、差圧を利用して確実な切
り換え作動が可能となる。

【００７３】本発明の請求項４の流路切換弁によれば、
請求項３と同様な効果が得られるとともに、第１副弁と
第２副弁とにより低圧側の通路がＢ室から隔絶されるの
で、主弁体が主弁座から離間するときにも差圧力の低下
を防止することができ、さらに、確実な切り換え作動が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る流路切換弁の暖房
モードの状態を示す断面図である。

【図２】同流路切換弁の主弁体と仕切部材および上板の
概略斜視図である。

【図３】第１実施形態における主弁体とプランジャロッ
ドの暖房モード時の回動位置に対応する図１のＡ−Ａ断
面図である。

【図４】第１実施形態における主弁体とプランジャロッ
ドの切換始動時の回動位置に対応する図１のＡ−Ａ断面
図である。

【図５】第１実施形態における主弁体とプランジャロッ
ドの回動時に対応する図１のＡ−Ａ断面図である。

【図６】第１実施形態における主弁体の回動終了時の回
動位置に対応する図１のＡ−Ａ断面図である。

【図７】第１実施形態における主弁体とプランジャロッ
ドの冷房モード時の回動位置に対応する図１のＡ−Ａ断
面図である。

【図８】第１実施形態におけるガイド部の展開図であ
る。

【図９】本発明の第２実施形態に係る流路切換弁の断面
図である。

【図１０】同流路切換弁の主弁体が上昇した状態を示す
断面図である。

【図１１】第２実施形態におけるガイド部の展開図であ
る。

【図１２】第２実施形態における主弁座の各ポートと冷
房モードおよび暖房モードにおける導通管路の関係を示
す図である。

【図１３】第２実施形態における第１副弁の部分を示す
断面図である。

【図１４】第２実施形態における第２副弁の部分を示す
断面図である。

【図１５】第２実施形態における第１副弁と第２副弁の
動作を説明する図である。

【図１６】本発明の実施形態に係るヒートポンプ式エア
コン等の冷凍サイクルの概略を示す図である。

【符号の説明】

５流路切換弁６ＤＤ継手管６ＳＳ継手管６ＥＥ継手管６ＣＣ継手管１０シリンダ１０ＡＡ室１０ＢＢ室１２主弁体１２Ａ主弁部１２Ｂ軸部１２Ｃピストン１２ａＡポート１２ｂＢポート１２Ａａ高圧導入ポート１２Ａｂ高圧導入ポート１４主弁座１７パイロット電磁弁２０ＡＡ室２０ＢＢ室２２主弁体２２ｄピン２４主弁座２４ａ溝２４ｃ第１切換ポート２４ｅ第２切換ポート２４ｓ低圧側ポート２４ｄ高圧側ポート２６主弁体用ばね２７パイロット電磁弁３０第１副弁４０第２副弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２５Ｂ 41/04 Ｆ２５Ｂ 41/04 Ｃ (72)発明者野田光昭埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作所狭山事業所内 (72)発明者伊藤浩埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作所狭山事業所内Ｆターム(参考） 3H056 AA05 BB01 CA02 CA04 CB03 CC05 CC12 CD10 DD02 GG13 3H067 AA13 CC41 DD03 DD12 DD33 EA01 EA32 FF17 GG23 3H106 DA07 DA13 DA23 DA35 DB02 DB12 DB23 DB32 DC10 DD05 EE01 KK23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状に形成された弁本体の内部で、低
圧側ポートと高圧側ポート、および該低圧側ポートと高
圧側ポートとに択一的に切換導通される２つの切換ポー
トが穿設された主弁座に対して、主弁体を離間、回動お
よび着座させることにより、前記各ポートの導通状態を
切り換えて流路を切り換える流路切換弁であって、前記主弁体の前記主弁座と反対側に形成されたシリンダ
と、前記主弁体の前記主弁座と反対側に形成され該主弁体と
一体に回動するとともに前記シリンダ内を第１室と第２
室とに区画する隔壁状のピストンと、前記高圧側ポートから前記シリンダに高圧流体を導入す
る高圧導入ポートと、前記低圧側ポートを前記シリンダのＡ室またはＢ室に択
一的に導通する低圧導通手段と、を備えたことを特徴と
する流路切換弁。
【請求項２】前記低圧導通手段が、前記主弁体の軸部
内を前記Ａ室と前記Ｂ室にそれぞれ導通する２つのポー
トと、該主弁体の軸部内に配設された移動部材を上下動
して該移動部材に形成された導通路と前記低圧側ポート
を導通／閉止するパイロット弁と、該移動部材の上下動
により該移動部材を回動して該移動部材の導通路を前記
２つのポートの何れか一方に択一的に導通する二次ポー
トとで構成されていることを特徴とする請求項１記載の
流路切換弁。
【請求項３】円筒状に形成された弁本体の内部で、低
圧側ポートと高圧側ポート、および該低圧側ポートと高
圧側ポートとに択一的に切換導通される２つの切換ポー
トが穿設された主弁座に対して、主弁体を離間、回動お
よび着座させることにより、前記各ポートの導通状態を
切り換えて流路を切り換える流路切換弁であって、前記主弁体は、前記弁本体内を前記主弁座と反対側のＡ
室と該主弁座側のＢ室とに区画するとともに該Ａ室とＢ
室との圧力差により前記主弁座から離間または該主弁座
に着座するように構成され、前記主弁体の前記主弁座からの離間と着座の間の移動動
作により、該主弁体の該主弁座に対する回動位置を切り
換える移動方向変換手段と、該移動方向変換手段により前記主弁体が回動するとき
に、前記Ｂ室に開口する前記低圧側ポートを閉止する副
弁と、を備えたことを特徴とする流路切換弁。
【請求項４】前記副弁としての第１副弁と、前記２つの切換ポートに設けられた第２副弁とを備え、前記主弁体が前記主弁座から離間するときに、前記第１
副弁と前記第２副弁とにより、前記低圧側ポートおよび
該低圧側ポートに導通される切換ポートとで構成される
低圧側の通路を前記Ｂ室から隔絶するようにしたことを
特徴とする請求項３記載の流路切換弁。