JP2003065449A - 四方切換弁および四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

四方切換弁および四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置

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JP2003065449A
JP2003065449A JP2001260161A JP2001260161A JP2003065449A JP 2003065449 A JP2003065449 A JP 2003065449A JP 2001260161 A JP2001260161 A JP 2001260161A JP 2001260161 A JP2001260161 A JP 2001260161A JP 2003065449 A JP2003065449 A JP 2003065449A
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Japan
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valve
main valve
hole
refrigerant
heat exchanger
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Masafumi Nakajima
雅文 中島
Yasutaka Kuroda
泰孝 黒田
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主弁を駆動させるとともに逃がし孔を開閉す
る駆動部材を配設させることで、冷媒の流れ方向が確実
に切り換えができ、かつ車両に搭載可能な四方切換弁お
よび四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置を実現する。 【解決手段】 主弁75には、吸入圧力導通孔82と、
室内熱交換器導通孔85または室外熱交換器導通孔84
とを連通する連通部77と、この連通部77と弁室79
とが連通する逃がし孔76とが設けられ、主弁75に駆
動力を伝達するとともに逃がし孔76を開閉する駆動部
材72がロータ部60に結合され、駆動部材72は、冷
媒の流れ方向を切り換えるときに、主弁75が摺動する
前に逃がし孔76を開き、その後逃がし孔76を閉じる
とともに、主弁75が弁座80上を摺動するように回動
されることで主弁の摺動を容易とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の流れ方向を
切り換える四方切換弁およびそれを用いた冷凍サイクル
装置に関するものであり、特に主弁に吐出圧力の逃がし
孔を備えてその逃がし孔の開閉構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の四方切換弁として、例え
ば特開平13−50405号公報に記載されているもの
がある。この公報記載の従来技術では、図6(a)およ
び図6(b)に示すように、ステッピングモータ100
と、主弁110が配置された弁室120と、この弁室1
20を形成する弁座130とから成り、この弁座130
には、圧縮機の吸入圧力側に連通する吸入圧力導入孔1
30aと、圧縮機の吐出圧力側に連通する吐出圧力導入
孔130bと、室内および室外の熱交換器に連通する室
内熱交換器導入孔130cおよび室外熱交換器導入孔1
30dとが備えられている。
【0003】また、これらの導入孔を切り換える回動可
能の主弁110には、上記吸入圧力導入孔130aおよ
び上記導入孔と連通する連通部110aを備えるととも
に、この連通部110aと弁室120との圧力の移動を
図る副弁としての逃がし孔110bが設けられている。
【0004】また、ステッピングモータ100と主弁1
10との間に、ステッピングモータ100の駆動力を主
弁110に伝達させる駆動部材140が設けられてい
る。この駆動部材140には、主弁110を回動させる
ための爪部140aと上記逃がし孔110bを閉じるた
めの凹部140bが形成されている。
【0005】以上の構成による四方切換弁における冷媒
の流れは、主弁110内に形成された連通部110aお
よび主弁110の外側に形成された弁室120をそれぞ
れ流通するようになっている。そして、弁室120側
は、常時高圧側となるように冷凍サイクルの圧縮機吐出
圧力側と接続して、主弁110が弁座130に押さえつ
けることで、主弁110の内側と外側との間が気密され
るようになっている。
【0006】さらに、通常使用時には上記逃がし孔11
0bが駆動部材140の凹部140bと当接された位置
にあって閉じられているため、連通部110aと弁室1
20とが気密漏れを起こすことなくサイクル運転が行な
える。
【0007】一方、冷媒の流れ方向を切り換えるときに
は、ステッピングモータ100の駆動により、まず、駆
動部材140が回動することで、凹部140bと逃がし
孔110bとがずれ、この逃がし孔110bが開き、弁
室120と連通部110aとの圧力が均圧させた後、主
弁110が爪部140aにより回動されて流れ方向が切
り換わる。なお、この時に弁室120と連通部110a
との圧力を均圧させることで切り換え動作の敏捷性を向
上させたものである。
【0008】ただし、切り換え直後の状態は、まだ逃が
し孔110bが開いた状態であるため、この逃がし孔1
10bを閉じるために、次にステッピングモータ100
を逆転駆動させて駆動部材140が逃がし孔110bを
閉じるように逆方向に回動させるようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成による四方切換弁を車両用空調装置の冷凍サイクルに
用いると、冷媒の流れ方向の切り換えのときに、車両の
振動により主弁110の位置がずれてしまうことが生じ
た。つまり、主弁110を駆動した後からステッピング
モータ100を逆転駆動させて逃がし孔110bを閉じ
るまでの間には、逃がし孔110bが開かれているた
め、主弁110はフリーの状態である。
【0010】この時に、四方切換弁本体に車両振動を発
生させると、主弁110が弁座130に備えられた所定
の導入孔と位置ずれがしたり、さらに、主弁110の位
置がずれてしまうことで逃がし孔110bが閉じられな
くなるという問題がある。この結果、連通部110aと
弁室120とが連通してしまうことで、冷凍サイクルの
性能低下や圧縮機の起動不良などを招く。
【0011】そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みた
ものであって、主弁を駆動させるとともに逃がし孔を開
閉する駆動部材を配設させることで、冷媒の流れ方向が
確実に切り換えができ、かつ車両に搭載可能な四方切換
弁および四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置を提供す
るものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1ないし請求項4に記載の技術的手段を採用
する。すなわち、請求項1に記載の発明では、ステッピ
ングモータ(60)と主弁(75)とが配置された弁室
(79)と、圧縮機(11)の吸入側に連通する吸入圧
力導通孔(82)、圧縮機(11)の吐出側に連通する
吐出圧力導通孔(83)、室内および室外の熱交換器に
それぞれ連通する室内熱交換器導通孔(85)および室
外熱交換器導通孔(84)を有し、弁室(79)を形成
する弁座(80)とを備え、主弁(75)が弁座(8
0)上を摺動させることで冷媒の流れ方向を切り換える
四方切換弁において、主弁(75)には、吸入圧力導通
孔(82)と、室内熱交換器導通孔(85)または室外
熱交換器導通孔(84)とを連通する連通部(77)
と、連通部(77)と弁室(79)とが連通する逃がし
孔(76)とが設けられ、主弁(75)に駆動力を伝達
するとともに逃がし孔(76)を開閉する駆動部材(7
2)がステッピングモータ(60)に結合され、駆動部
材(72)は、冷媒の流れ方向を切り換えるときに、主
弁(75)が摺動する前に逃がし孔(76)を開き、そ
の後逃がし孔(76)を閉じるとともに、主弁(75)
が弁座(80)上を摺動するように回動されることを特
徴としている。
【0013】請求項1に記載の発明によれば、主弁(7
5)が摺動する前に逃がし孔(76)を開くことによ
り、連通部(77)と弁室(79)との圧力差が均圧さ
れることで、主弁(75)の摺動の駆動力が軽減できか
つ迅速にできる。この結果、流れ方向の切り換え動作が
容易にできる。
【0014】また、逃がし孔(76)を一旦開き、その
後逃がし孔(76)を閉じるとともに、主弁(75)を
摺動させるように駆動部材(72)が回動されることに
より、流れ方向の切り換え後は主弁(75)を駆動部材
(72)が押さえた状態となつているため、振動などの
影響を受け難く、かつ主弁(75)が従来よりもずれ難
いとともに、逃がし孔(76)が開かれることもない。
【0015】請求項2に記載の発明では、主弁(75)
には、駆動部材(72)の駆動力を伝達する伝達部材
(78)が設けられ、駆動部材(72)は、冷媒の流れ
方向を切り換えるときに、主弁(75)が摺動する前に
逃がし孔(76)を開き、その後逃がし孔(76)を閉
じるとともに、伝達部材(78)を介して主弁(75)
に駆動力が伝達し、弁座(80)上を摺動することを特
徴としている。
【0016】請求項2に記載の発明によれば、具体的に
は、主弁(75)に伝達部材(78)を設け、この伝達
部材(78)を介して主弁(75)が摺動する前に一旦
逃がし孔(76)を開かせることで上記連通部(77)
と弁室(79)との圧力差が均圧となって主弁(75)
の摺動の駆動力が軽減できる。
【0017】請求項3に記載の発明では、ステッピング
モータ(60)は、冷媒の流れ方向を切り換えた後、圧
縮機(11)の運転開始後、所定の時間まで通電されて
いることを特徴としている。
【0018】請求項3に記載の発明によれば、例えば、
圧縮機(11)の運転開始後、高圧圧力が上昇するまで
の所定の時間まで、ステッピングモータ(60)が通電
されていることにより、主弁(75)が所定の位置を保
持されているため、車両の振動の影響による主弁(7
5)が位置ずれを起こすことを防止できる。
【0019】請求項4に記載の発明では、請求項1ない
し請求項3に記載の四方切換弁が冷房または暖房のいず
れかに切り換える冷凍サイクル(10)に搭載され、駆
動部材(72)により冷媒の流れ方向を切り換えた後
に、この冷凍サイクル(10)の高圧または低圧側に設
けられた冷媒圧力あるいは冷媒温度を検出する圧力セン
サーあるいは温度センサーにより、圧力値あるいは温度
値を検出し、その検出値が予め求められた所定値と比較
して未達のときに、再度冷媒の流れ方向の切り換えを実
行する制御手段(25)を有することを特徴としてい
る。
【0020】請求項4に記載の発明によれば、駆動部材
(72)により冷媒の流れ方向を切り換えた後に、圧力
センサーあるには温度センサーによって検出された圧力
値あるいは温度値を検出し、その検出値が予め求められ
た所定値と比較して未達のときに、再度冷媒の流れ方向
の切り換えを実行する制御手段(25)を有することに
より、冷媒の流れ方向の切り換えが正常に切り換えるこ
とができたか否かを判定できるとともに、未達のときに
修正ができる。従って、例えば車両などの振動を有する
車両用の冷凍サイクル(10)に適用が可能である。
【0021】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
ないし図4に基いて説明する。まず、図4は、本発明を
車両用空調装置における冷凍サイクルに適用したもので
あり、この冷凍サイクルは冷房運転と暖房運転を切り換
え可能なヒートポンプ装置10として構成されている。
なお、本実施形態のヒートポンプ装置10は冷媒として
CO2(2酸化炭素)を用いた超臨界冷凍サイクルにて
構成してある。この超臨界冷凍サイクルは、特公平3−
50326号公報などにより公知であり、高圧側冷媒が
臨界圧力よりも高い圧力状態で使用される場合があり、
その場合は高圧側冷媒が凝縮せずにガス状態のまま放熱
する。
【0023】圧縮機11はモータにより駆動される電動
圧縮機であって、モータ回転数を制御(例えば、インバ
ータ制御など)することにより、吐出能力(吐出冷媒流
量)を調整できる。四方切換弁12は後述する主弁75
の位置を電気アクチュエータ機構により、制御して圧縮
機11の吐出側および吸入側の冷媒の流れ方向を切り換
えるためのものであり、図中、実線矢印Aは冷房時の冷
媒の流れ方向を示し、破線矢印Bは暖房時の冷媒の流れ
方向を示す。
【0024】室外熱交換器13は圧縮機11などととも
に、車両エンジンルームに配置され、電動式の冷却ファ
ン13aにより送風される外気(冷却空気)と、熱交換
されるもので、冷房運転時は高圧側熱交換器(ガス放熱
器)となり、暖房運転時は低圧側熱交換器(蒸発器)と
なる。
【0025】減圧装置14は室外熱交換器13と室内熱
交換器15との間に配置され、ヒートポンプ装置10の
高圧側冷媒を低圧圧力に減圧、膨張させる。この減圧装
置14は可変絞りから構成されるもので、例えば、電気
的に絞り開度が調整される電気膨張弁から構成される。
【0026】アキュームレータ16は四方切換弁12と
圧縮機11の吸入側との間に配置され、このアキューム
レータ16は蒸発器(室内熱交換器15または室外熱交
換器13)の出口からの冷媒を受け入れ、そして、冷媒
の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付
近の小量の液冷媒(オイルが溶け込んでいる)を圧縮機
11側へ吸入させる。
【0027】車両用空調装置の室内ユニット17は空調
ケース18を有し、この空調ケース18は車室内へ向か
って空気が流れる空気通路19を構成するもので、この
空調ケース18内を電動式の空調用送風機20により空
気が送風される。この空調用送風機20の吸入側には図
示しない内外気切替箱が設置され、内気(車室内空気)
または外気(車室外空気)が切替導入される。
【0028】室内熱交換器15は空調用送風機20の下
流側に配置され、冷房運転時には冷凍サイクルの低圧冷
媒が流入する低圧側熱交換器(蒸発器)となり、低圧冷
媒が室内熱交換器15で空気から吸熱して蒸発すること
により空調用送風機20の送風空気を冷却する。また、
暖房運転時には、室内熱交換器15は圧縮機11の吐出
側の高圧冷媒ガスが直接流入する高圧側熱交換器(ガス
放熱器)となり、高圧冷媒ガスが送風空気に放熱するこ
とにより送風空気を加熱する。
【0029】空調ケース18内において、室内熱交換器
15の空気流れ下流側にはヒータコア21が設置されて
おり、このヒータコア21は水冷式車両エンジン22と
循環する温水(エンジン冷却水)を熱源として送風空気
を加熱する温水式暖房用熱交換器である。
【0030】エアミックスドア23は車室内への吹出空
気の温度調整手段であって、ヒータコア21のバイパス
通路24を通過する冷風とヒータコア21を通過する温
風との風量割合を調整して吹出空気の温度を調整する。
このエアミックスドア23はサーボモータからなる駆動
装置23aにより開閉される。
【0031】空調ケース18において、ヒータコア21
の空気流れの下流側には車室内へ空調空気を吹き出す吹
出口(図示せず)が設けられている。この吹出口として
は周知のごとく乗員の足元へ空気を吹き出すフット吹出
口、乗員の顔部側へ空気を吹き出すフェイス吹出口、お
よび車両窓ガラス内面へ空気を吹き出すデフロスタ吹出
口が設けられ、これらの吹出口を図示しない吹出モード
切替えドアにより開閉して吹出モードを切り替えるよう
になっている。
【0032】制御手段である空調用制御装置(以下EC
Uと称す)25はマイクロコンピュータとその周辺回路
から構成され、予め設定されたプログラムに従って入力
信号に対する演算処理を行なって、圧縮機11の回転制
御、四方切換弁12の切り換えおよびその他の電気機器
(13a、14、20、23aなど)の作動を制御す
る。
【0033】また、ECU25には、車両エンジン22
の温水温度Twを検出する水温センサー26、外気温セ
ンサー27、内気温センサー28、日射センサー29、
室内熱交換器15の温度検出手段をなす吹出温度センサ
ー30などのセンサー群から検出信号が検出される。
【0034】また、車室内計器盤近傍に設置される空調
操作パネル31の操作スイッチからの操作信号がECU
25に入力される。この操作スイッチとしては、冷凍サ
イクルの圧縮機11を起動するとともに、四方切換弁1
2をヒートポンプ装置10の冷房運転の状態に切り換え
るエアコンスイッチ32、冷凍サイクルの圧縮機11を
起動するとともに四方切換弁12をヒートポンプ装置1
0の暖房運転の状態に切り換える暖房スイッチ32、車
室内の希望温度を設定する温度設定スイッチ34、風量
切替スイッチ35、吹出モード切替スイッチ36、内外
気切替スイッチ37などが備えられている。
【0035】ここで、本発明の要部である四方切換弁1
2について図1ないし図3に基づいて説明する。図1
(a)は本発明による四方切換弁12の全体構成を示す
縦断面図、図1(b)は弁室内の駆動部材および主弁の
動作形態を示すX1−X1断面図、図1(c)は、弁座
の上面を示すX2−X2断面図である。
【0036】四方切換弁12は、ステッピングモータを
備えたモータ部40と、駆動部材72および主弁75を
備えた本体部70とからなり、ステッピングモータによ
って駆動部材72および主弁75を回動して、冷媒の流
れ方向の切り換えを行うようにしている。
【0037】モータ部40は、ステータ部50と、ステ
ッピングモータであるロータ部60とから構成され、上
記ステータ部50は、上下に格納されたステータコイル
51及びヨーク52を備え、ステータコイル51にはリ
ード線が束ねられたケーブル53及びステータ部50の
外周に設けられたコネクタ54が接続している。本実施
形態において、キャン71は、2段の円筒状に形成され
たステンレス製のものであり、上段の細径円筒部には上
記ステータ部50が外嵌されている。
【0038】ロータ部60は、上記キャン71の細径部
の内部に内蔵されており、ロータ61と、このロータ6
1の中心に固定された回転軸62と、ロータ部60を下
方向に付勢する押しばね64とからなり、ケーブル53
及びコネクタ54を通じてステータコイル51を通電励
磁させることにより、ロータ部60を回転させ、その回
転軸62に係合された駆動部材72および主弁75を回
動することにより、後に詳述するように、冷媒の流れ方
向の切り換えを図っている。
【0039】本体部70は、駆動部材72と、主弁75
と、弁座80と、導管群90とから構成される。駆動部
材72は、図1(b)に示すように、主弁75に設けら
れた後述する逃がし孔76を回動により開閉するための
切欠き部73を有する略扇状に形成された板材であり、
主弁75の上面を摺動するように上記回転軸62の下方
部分に圧入等により一体的に固定されている。これによ
り、駆動部材72はロータ部60の駆動により主弁75
を下方に押えながら回動する。
【0040】主弁75は下側に開口を有する略扇状の筒
状体とからなる形状をなしており、上記キャン71の下
段の太径部内に収容され、弁座80の上面を摺動するよ
うに上記回転軸62の下方部分と回動自在に配設されて
いる。
【0041】また、主弁75には、略扇状の筒状体の内
側部分に弁座80の吸入圧力導通孔82と室外熱交換器
用導通孔84または室内熱交換器用導通孔85のいずれ
か一方と連通する連通部77と、この連通部77の上部
から主弁75の上方に延びる小径の逃がし孔76とが形
成されているとともに、上面には駆動部材72からの駆
動力を主弁75に伝達する例えば略円柱状の伝達部材7
8が配設されている。
【0042】なお、主弁75は、これらの連通部77、
逃がし孔76および伝達部材78を備えて、例えば、ナ
イロン樹脂などの材料で一体に成形しても良い。また、
この主弁75の外側部分が弁室79を形成している。
【0043】次に、弁座80は、上記主弁75の下端と
接するとともに、上記キャン71の太径部の下端と係合
している略円形のステンレス製の板であり、図1(c)
に示すように、その中央部には、上記回転軸62の下方
端を収容する軸受溝81が形成され、この軸受溝81の
軸心から半径方向所定位置に、圧縮機11の吸入圧力を
導入する吸入圧力導通孔82および吐出圧力を導入する
吐出圧力導通孔83、並びに室内および室外の熱交換器
15、13に連通される室外熱交換器用導通孔84およ
び室内熱交換器用導通孔85と、上記主弁75の回動位
置を規制する例えば略円柱状の制止部材86とが設けら
れている。
【0044】また、吸入圧力導通孔82および吐出圧力
導通孔83は、軸受溝81の軸心を通る同一直線上に設
けられ、室外熱交換器用導通孔84および室内熱交換器
用導通孔85は、軸受溝81の軸心を通り吸入圧力導通
孔82と吐出圧力導通孔83とを有する直線に対して線
対称をなす位置であって、吐出圧力導通孔83から所定
角度位置にそれぞれ設けられている。
【0045】そして、導管群90は、吸入圧力導通孔8
2に接続される吸入圧力導通管92と、吐出圧力導通孔
83に接続される吐出圧力導通管93と、室外熱交換器
用導通孔84に接続される室外熱交換器用導通管94
と、室内熱交換器用導通孔85に接続される室内交換器
用導通管95の計四本からなり、弁座80の下端側から
各孔82、83、84、85とそれぞれ接続される。
【0046】次に、上記構成による一実施形態の作動を
説明する。まず、ヒートポンプ装置10を構成する冷凍
サイクル部分の作動について簡単に説明する。冷房時
は、ECU25により四方切換弁12が図4に示す実線
状態に操作され、圧縮機11の吐出ガス冷媒は四方切換
弁12を通過して室外熱交換器13に流入する。この室
外熱交換器13では、冷却ファン13aにより送風され
る外気にてガス冷媒が冷却され放熱する。
【0047】CO2冷媒では、サイクルの熱負荷が大き
いときには室外熱交換器13を通過する高圧冷媒の圧力
は臨界圧力よりも高い超臨界状態となり、ガス状態のま
ま放熱する。一方、サイクルの熱負荷が小さいときには
高圧冷媒は臨界圧力よりも低い圧力状態となり、室外熱
交換器13で凝縮する。
【0048】そして、室外熱交換器13通過後の冷媒は
電気膨張弁から構成される減圧装置14にて減圧され
て、低温低圧の気液2相状態となる。次に、この低圧冷
媒は室内熱交換器15内に流入して送風機20の送風す
る空調空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器15で
冷却された空調空気は車室内に吹き出して車内を冷房す
る。室内熱交換器15で蒸発したガス冷媒は四方切換弁
12を通過しアキュームレータ16を介して圧縮機11
に吸入されて圧縮される。
【0049】一方、暖房時は、ECU25により四方切
換弁12が図4に示す破線状態に操作され、圧縮機11
の吐出ガス冷媒は四方切換弁12を通過して室内熱交換
器15に流入する。このため、圧縮機11の高温吐出ガ
ス冷媒(過熱ガス冷媒)が室内熱交換器15にて送風空
気に放熱して送風空気を加熱する。
【0050】そして、室内熱交換器15通過後の冷媒は
減圧装置14にて減圧されて、低温低圧の気液2相状態
となる。この低圧冷媒は次に室外熱交換器13で冷却フ
ァン13aにより送風される外気から吸熱して蒸発す
る。室外熱交換器13で蒸発したガス冷媒は四方切換弁
12を通過してアキュームレータ16を介して圧縮機1
1に吸入されて圧縮される。なお、室内熱交換器15に
てガス冷媒から空気に放出される熱量は室外熱交換器1
3での吸熱量と圧縮機11の圧縮仕事量に相当する熱量
の合計である。
【0051】また、このとき、車両エンジン22の温水
温度がある程度上昇しておれば、ヒータコア21に温水
を循環させることにより、室内熱交換器15にて加熱さ
れた送風空気をヒータコア21においてさらに加熱する
ことができ、車室内へ温風を吹き出すことができる。な
お、冷房から暖房へおよび暖房から冷房への冷媒の流れ
方向の切り換えは、圧縮機11が停止しているときに行
なう。
【0052】次に、四方切換弁12の作動について説明
する。図2(a)ないし図2(d)は、冷房から暖房に
切り換える駆動部材72および主弁75の動作を示す断
面図であり、図3(a)ないし図3(d)は、図2に示
すY矢視縦断面図であり、各図の(a)ないし(d)が
それぞれ対応している。
【0053】図2(a)および図3(a)は、冷房運転
時のセット状態を示しており、吐出圧力導通管93と室
外熱交換器用導通管94とが主弁75の外側、すなわち
弁室79で連通し、吸入圧力導通管92と室内熱交換器
用導通管95とが主弁75の連通部77内で連通してい
る。この状態では、駆動部材72により逃がし孔76が
塞がれているため、弁室79内の圧力と連通部77内の
圧力との間に大きな圧力差がある。これにより、主弁7
5は吐出圧力によって弁座80に押さえ付けられていて
容易には移動しない。
【0054】そこで、この状態から冷媒の流れ方向の切
り換えを行う場合に、本実施形態では逃がし孔76を一
旦開放させて弁室79と連通部77との各圧力の均衡を
図り、その後に主弁75が回動するように駆動部材72
の回動動作を行っている。
【0055】つまり、図2(a)の状態において、ステ
ッピングモータへのパルス入力によりロータ60を介し
て駆動される駆動部材72が時計方向に回動されると、
図2(b)および図3(b)に示すように、駆動部材7
2の切欠き部73により逃がし孔76が開放される。こ
れにより、弁室79の圧力が連通部77内に導入されて
弁室79の圧力が低下し圧力の均衡が図られる。なお、
このときの駆動部材72は、逃がし孔76が小径である
ため、ステッピングモータのトルクが小さくても回動さ
せることができる。
【0056】さらに、駆動部材72の回動を続けると、
図2(c)および図3(c)に示すように、再び逃がし
孔76が駆動部材72により塞がれるように回動される
とともに、駆動部材72が伝達部材78に当接して、伝
達部材78を介して主弁75が弁座80上を摺動する。
【0057】その後、図2(d)および図3(d)に示
すように、駆動部材72の回動に伴って、主弁75が制
止部材86に当接するまで回動される。この動作によ
り、吸入圧力導通管92と室内熱交換器用導通管95と
の連通が、吸入圧力導通管92と室外熱交換器用導通管
94との連通に切り換わる。従って、この状態の位置で
圧縮機11を運転させると弁室29と連通部77は逃が
し孔76が駆動部材72により気密されているので暖房
サイクルが成立する。
【0058】なお、本実施形態では、この状態で圧縮機
11を運転させたときに、圧縮機11の吐出圧力が上昇
するまでの所定時間の間、ECU25からモータ部40
に通電するように制御させて主弁75をこの状態の位置
に保持させるようにしてある。これにより、車両の振動
による主弁75の位置ずれが確実に防止できる。
【0059】また、吐出圧力を検出して所定の高圧圧力
に達するまでの間、モータ部40を通電制御させても良
い。
【0060】また、図2(d)および図3(d)の状態
から(a)冷房運転時のセット状態に切り換える場合に
は、上記動作と反対の動作を行うことになる。
【0061】以上の一実施形態の四方切換弁12によれ
ば、主弁75が摺動する前に逃がし孔76を開放させる
ように駆動部材72が回動されることにより、連通部7
7と弁室79との圧力差が均圧されることで、主弁75
の摺動の駆動力が軽減できかつ迅速にできる。この結
果、流れ方向の切り換え動作が容易にできる。
【0062】また、逃がし孔76を一旦開き、その後逃
がし孔76を閉じるとともに、主弁75を摺動させるよ
うに駆動部材72が回動されることにより、流れ方向の
切り換え後は主弁75を駆動部材72が押さえた状態と
なつているため、振動などの影響を受け難く、かつ主弁
75が従来よりもずれ難いとともに、逃がし孔76が開
かれることもない。
【0063】また、圧縮機11の運転開始後、高圧圧力
(吐出圧力)が上昇するまでの所定の時間まで、モータ
部40が通電されていることにより、主弁75が所定の
位置を保持されているため、車両の振動の影響による主
弁75が位置ずれを起こすことを防止できる。
【0064】(他の実施形態)以上の一実施形態では、
冷媒の流れ方向を切り換えて圧縮機11を運転させると
きに、切り換えられた主弁75の所定の位置を保持する
ために、圧縮機11が運転されてから高圧圧力(吐出圧
力)が上昇するまでの所定の時間までモータ部40が通
電するように制御させる説明をしたが、これに限らず、
冷凍サイクルの運転状態を検出する冷媒圧力または冷媒
温度を検出するセンサーを設け、検出された検出値と、
予め求められた所定値をECU25内に記憶させておい
て、この所定値と比較して、所定値を未達のときに、再
度四方切換弁12を駆動するように制御させても良い。
【0065】具体的には、冷媒圧力、例えば高圧圧力P
dもしくは低圧圧力Psを検出する圧力センサーまたは
冷媒温度、例えば高圧側温度Tdもしくは低圧側冷媒温
度Tsを検出する温度センサーのいずれかをヒートポン
プ装置10内に設け、これらのいずれかの検出値をEC
U25に入力させる。
【0066】一方の、ECU25内には、予め外気温度
や内気温度などの温度条件に従って求めた所定値が記憶
され、かつその所定値と検出された検出値と比較を行う
判定手段が設けられた制御プログラムを有することで、
四方切換弁12の切り換えが弁室29と連通部77との
間に気密漏れなく確実に実行されたかを監察する制御で
ある。
【0067】この制御処理は、例えば図5に示すフロー
チャートによるもので、冷媒の流れ方向の切り換えに基
づいて、上述したように四方切換弁12が駆動される
(ステップ200)。主弁75が所定の位置に回動され
たときに圧縮機11が運転される。そして、ステップ2
10において、圧縮機11運転後、所定時間が経過した
か否かを判定した後に、ステップ220にて、検出され
た検出値と予め求めた所定値に対して達成したか否かを
比較判定を行なう。ここの判定手段で未達のときには、
再度四方切換弁12を駆動させて(ステップ230)所
定の切り換え位置に主弁75を保持させるものである。
【0068】これにより、流れ方向の切り換えが正確に
切り換わったかどうかを判定するとともに修正ができ
る。従って、例えば車両などの振動を有する車両用のヒ
ートポンプ装置10に適用が可能である。
【0069】また、以上の実施形態では、ヒートポンプ
装置10に冷媒としてCO2(2酸化炭素)を用いた
が、本発明は、これに限定されるものでなく、また、空
気調和装置に限らず、流路の切り換えを行なう全ての機
器に適用する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における(a)は四方切換
弁12の全体構成を示す縦断面図、(b)は(a)に示
すX1−X1断面図、(c)は(a)に示すX2−X2
断面図である。
【図2】(a)ないし(d)は本発明の一実施形態にお
ける駆動部材72および主弁75の動作形態を表わす図
1(a)に示すX1−X1断面図である。
【図3】(a)ないし(d)は図2(a)ないし図2
(d)に示すそれぞれのY矢視断面図である。
【図4】本発明の一実施形態におけるヒートポンプ装置
10の冷凍サイクルを示す全体構成図である。
【図5】他の実施形態におけるECU25の制御処理を
示すフローチャートである。
【図6】従来技術における(a)は四方切換弁の全体構
成を示す縦断面図、(b)は(a)に示すZ−Z断面図
である。
【符号の説明】
10…ヒートポンプ装置(冷凍サイクル) 11…圧縮機 25…空調用制御装置、ECU(制御手段) 60…ロータ部(ステッピングモータ) 72…駆動部材 75…主弁 76…逃がし孔 77…連通部 78…伝達部材 79…弁室 80…弁座 82…吸入圧力導通孔 83…吐出圧力導通孔 84…室外熱交換器導通孔 85…室内熱交換器導通孔
───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 3H062 AA07 AA13 BB05 CC02 DD03 EE07 HH04 HH09 3H067 AA15 BB13 CC47 CC49 DD03 DD32 EA02 EA15 EA16 FF17 GG24 3L092 BA26 DA19 EA02 FA22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステッピングモータ(60)と主弁(7
    5)とが配置された弁室(79)と、 圧縮機(11)の吸入側に連通する吸入圧力導通孔(8
    2)、前記圧縮機(11)の吐出側に連通する吐出圧力
    導通孔(83)、室内および室外の熱交換器にそれぞれ
    連通する室内熱交換器導通孔(85)および室外熱交換
    器導通孔(84)を有し、前記弁室(79)を形成する
    弁座(80)とを備え、 前記主弁(75)が前記弁座(80)上を摺動させるこ
    とで冷媒の流れ方向を切り換える四方切換弁において、 前記主弁(75)には、前記吸入圧力導通孔(82)
    と、前記室内熱交換器導通孔(85)または前記室外熱
    交換器導通孔(84)とを連通する連通部(77)と、
    前記連通部(77)と前記弁室(79)とが連通する逃
    がし孔(76)とが設けられ、 前記主弁(75)に駆動力を伝達するとともに前記逃が
    し孔(76)を開閉する駆動部材(72)が前記ステッ
    ピングモータ(60)に結合され、前記駆動部材(7
    2)は、冷媒の流れ方向を切り換えるときに、前記主弁
    (75)が摺動する前に前記逃がし孔(76)を開き、
    その後前記逃がし孔(76)を閉じるとともに、前記主
    弁(75)が前記弁座(80)上を摺動するように回動
    されることを特徴とする四方切換弁。
  2. 【請求項2】 前記主弁(75)には、前記駆動部材
    (72)の駆動力を伝達する伝達部材(78)が設けら
    れ、前記駆動部材(72)は、冷媒の流れ方向を切り換
    えるときに、前記主弁(75)が摺動する前に前記逃が
    し孔(76)を開き、その後前記逃がし孔(76)を閉
    じるとともに、前記伝達部材(78)を介して前記主弁
    (75)に駆動力が伝達し、前記弁座(80)上を摺動
    することを特徴とする請求項1に記載の四方切換弁。
  3. 【請求項3】 前記ステッピングモータ(60)は、冷
    媒の流れ方向を切り換えた後、前記圧縮機(11)の運
    転開始後、所定の時間まで通電されていることを特徴と
    する請求項1または請求項2に記載の四方切換弁。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3に記載の四方切
    換弁が冷房または暖房のいずれかに切り換える冷凍サイ
    クル(10)に搭載され、前記駆動部材(72)により
    冷媒の流れ方向を切り換えた後に、前記冷凍サイクル
    (10)の高圧または低圧側に設けられた冷媒圧力ある
    いは冷媒温度を検出する圧力センサーあるいは温度セン
    サーにより圧力値あるいは温度値を検出し、その検出値
    が予め求められた所定値と比較して未達のときに、再度
    冷媒の流れ方向の切り換えを実行する制御手段(25)
    を有することを特徴とする四方切換弁を用いた冷凍サイ
    クル装置。
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