JP2003065449A

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

Info

Publication number: JP2003065449A
Application number: JP2001260161A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Nakajima; 雅文中島; Yasutaka Kuroda; 泰孝黒田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-05

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 ＣＦ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

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。