JP2006097761A

JP2006097761A - 三方弁

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Publication number: JP2006097761A
Application number: JP2004283386A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Sasada; 英一笹田; Hideki Sotozono; 英樹外園; Shin Nishida; 伸西田
Original assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Current assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP4610277B2

Abstract

【課題】構成・配管が単純・容易であり、構造が簡単・コンパクトで、しかも、廉価な三方弁を提供する。
【解決手段】金属製のブロック体１００内に第１ポート１乃至第３ポート３が形成され、各ポートにおいて高圧冷媒及び低圧冷媒の流れを切換える三方弁である。ブロック体１００内に形成された主弁部Ａ及びチェック弁部Ｃにより、高圧冷媒が第１ポート１に流入するときは第３ポート３に流出させ、低圧冷媒が第１ポート１に流入するときは第２ポート２に流出させる。高圧冷媒が第１ポート１に流入するときは、低圧冷媒は第２ポート２に作用させ、低圧冷媒が第１ポート１に流入するときは、高圧冷媒は第３ポート３に作用させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機の冷凍サイクル等において用いられる三方弁に関し、更に詳しくは、冷凍サイクルの構成を単純化するために、二種類の弁を単一のブロック体に収納するもので、電磁部により制御されるパイロット弁部と、主弁部と、チェック弁部とを組み合わせ、流体の流れ方向を、「第１ポートから第３ポート（高圧流体）」と、「第１ポートから第２ポート（低圧流体）」とを切換える三方弁を提供するものである。

従来、冷凍サイクルにおいて、同冷凍サイクル中に切換弁とチェック弁とを併用する場合に、それぞれの弁を準備することになるために管路が複雑になり、また、管路が複雑になることで配管空間を多く必要とするなどの不利点があった。

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、空調機の冷凍サイクル等において用いる三方弁において、構成・配管が単純・容易であり、コンパクトで、しかも廉価な三方弁を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明は、下記の手段を講じた。即ち、請求項１記載の三方弁は、金属製のブロック体に第１ポート乃至第３ポートが形成され、該各ポートにおいて高圧流体又は低圧流体の流れを切換える三方弁であって、上記ブロック体内に形成された主弁部及びチェック弁部により、高圧流体が第１ポートに流入するときは第３ポートに流出させ、低圧流体が第１ポートに流入するときは第２ポートに流出させることを特徴とする。

請求項２記載の三方弁は、請求項１記載の三方弁において、高圧流体が第１ポートに流入するときは、低圧流体は第２ポートに作用させ、低圧流体が第１ポートに流入するときは、高圧流体は第３ポートに作用させることを特徴とする。
請求項３記載の三方弁は、請求項１又は請求項２記載の三方弁において、上記ブロック体にパイロット弁部を設けると共に該パイロット弁部を作動させる電磁部を付設し、該電磁部への通電のオン・オフによるパイロット弁部の開閉により、主弁部の背圧を制御することで主弁部を開閉することを特徴とする。

請求項４記載の三方弁は、請求項３記載の三方弁において、主弁部は、主弁室と、該主弁室内で往復動する主弁体と、該主弁体の背部に形成される主弁背圧室を備え、主弁室は、第１ポートに連通していると共に上記チェック弁部を介して上記第３ポートに連通しており、且つ、上記主弁室内の主弁座を介して上記第２ポートに連通していることを特徴とする。
請求項５記載の三方弁は、請求項４記載の三方弁において、上記チェック弁部は、上記第３ポートから高圧流体が作用するときは、閉状態となることを特徴とする。

請求項６記載の三方弁は、請求項４又は請求項５記載の三方弁において、上記パイロット弁部は、上記ブロック体内に形成されたパイロット弁室内にパイロット弁体を備え、前記パイロット弁室は、上記ブロック体内に形成されたパイロット孔を介して上記主弁背圧室に連通していると共に、パイロット弁室に形成されるパイロット弁座、及び、上記ブロック体内に形成された第４連通孔を介して第２ポートに連通していることを特徴とする。

上記構成により、本発明によれば、二種類の弁を単一のブロック体に収納するもので、第１ポートから流入する高圧冷媒を第３ポートに流出させると共に低圧冷媒の流れを停止させること、或いは、第１ポートから流入する低圧冷媒を第２ポートに流出させると共に高圧冷媒の流れを停止させること、を１つの弁体で選択的に切換えることができるから、構成が単純となり、故障が少なく、廉価な弁体が得られ、また、流体サイクルを配置する所要容積を小さくすることができる。

（基本概念）
図１は（Ａ），（Ｂ）は、本発明の基本概念図である。
本実施の形態に係る三方弁は冷凍サイクルの冷媒の流れ方向の切換えに用いるもので、第１ポート１、第２ポート２及び第３ポート３の３つの流体出入口を有するものであり、図１（Ａ）に示すように、電磁部が非通電の状態において、第２ポート２に低圧冷媒を作用させ、高圧冷媒を第１ポート１から第３ポート３に流動させる。また、図１（Ｂ）に示すように、電磁部が通電状態において、第３ポート３に高圧冷媒を作用させ、低圧冷媒を第１ポート１から第２ポート２に流動させるものである。
このように、電磁部に対する非通電又は通電を切換えて、冷媒の流れの方向を切換えるものである。

図２は本発明に係る実施態様の三方弁の正面図、図３は同三方弁の右側面図、及び、図４は同三方弁の底面図である。なお、以下の図面の説明において、その位置を説明するために、上、下、左、右の表現を用いるが、実際の配置状態はこれに限定されるものではない。

本実施の形態に係る三方弁は、図２に示すように、下方のアルミ合金製のブロック体１００とその上方に電磁部取付体４０を介して電磁部Ｄが取付けられており、ブロック体１００の正面には第２ポート２及びネジ孔９が形成され、又、その左上部にはチェック弁蓋２２（後述）が装着されている。また、ブロック体１００の上部に配置される電磁部Ｄは、コイル４３、ソレノイドケース４４、ビス３８等から構成されている。さらに、図３に示すように、三方弁のブロック体１００の右側面には第１ポート１及びネジ孔９が形成されている。また、図４に示すように、ブロック体１００の底面には第３ポート３及びネジ孔９が形成されている。

（ブロック体１００）
次に、ブロック体１００の内部に形成される主弁部Ａ、パイロット弁部Ｂ及びチェック弁部Ｃについて説明する。図５は図２のＣ−Ｃ断面図で、ブロック体１００の水平断面を示しており、図６は図２のＢ−Ｂ断面図、図７は図２のＡ−Ａ断面図で、各図とも電磁部Ｄに対して非通電の状態を示す。
上記ブロック体１００の右側面に第１ポート１、正面に第２ポート２及び下面に第３ポート３がそれぞれ形成されており、また、第１ポート１には第１ポート管路１ａ（図５）が、第２ポート２には第２ポート管路２ａ（図７）が、第３ポート３には第３ポート管路３ａ（図６）が連続して形成されている。また、ブロック体１００の上面には、図７に示すように、電磁部装着孔４が形成されている。

（主弁部Ａ）
図５に示すように、前記第１ポート管路１ａの端部には、主弁部Ａが配置されている。主弁部Ａは、図７に示すように、ブロック体１００内に形成された円柱状の空間からなる主弁室１０と、その底部に形成された主弁座１１と、上方の径大部に螺合される主弁蓋１２と、前記主弁室１０内で上下に摺動可能に配置されているピストン状の主弁体１３と、該主弁体１３の上部に形成されたバネ受け凹部１４と、主弁蓋１２との間の主弁背圧室１７内に配置されるバネ１６と、主弁体１３の下面にカシメ結合されたボール状のボール弁１５と、を具備している。
そして、上記主弁室１０の側部には第１ポート管路１ａが連結され、また、主弁部Ａの左側部でかつ第２ポート管路２ａの上部の前記電磁部装着孔４に螺合された電磁部取付体４０には、電磁部Ｄが装着されている。

（電磁部Ｄ）
図７に示すように、電磁部取付体４０は、上方にフランジが形成されると共に筒状に形成され、その内面には上方に突出してスリーブ４１が一体に固定され、該スリーブ４１の外側にはボビン４２を介してコイル４３が巻回されており、また、スリーブ４１の上部には吸引子３２が装着され、該吸引子３２にはビス３８によりソレノイドケース４４が取付けられている。なお、前記コイル４３にはリード線４５が連結されている。

（パイロット弁部Ｂ）
図７に示すように、前記スリーブ４１の内部には、上下動可能にプランジャ３３が設けられ、該プランジャ３３の下部にはボール弁３５がカシメにより一体に設けられている。また、プランジャ３３の上部に形成されているバネ受け凹部３４と、吸引子３２とプランジャ３３との間のパイロット背圧室３７とに亘ってバネ３６が配置され、プランジャ３３を下方に弾圧している。更に、ボール弁３５の下方で且つパイロット弁室３０の底面にはパイロット弁座３１が形成され、該パイロット弁座３１の孔は第４連通孔８を介して第２ポート管路２ａに連通している。また、パイロット弁室３０の側面と前記主弁背圧室１７との間はパイロット孔７によって連通状態となっている。

（チェック弁部Ｃ）
図５に示すように、チェック弁部Ｃは主弁室１０の左側面側に水平に形成され、ブロック体１００に穿設された水平状のチェック弁室２０の底部（図５では上部、図６では左部）にはチェック弁座２１が形成されるとともに、チェック弁座２１の中心孔と前記主弁部Ａの主弁室１０とは第１連通孔５により連通している。

そして、図５に示すように、前記チェック弁室２０の内部にはピストン状のチェック弁体２３が上下方向に摺動可能の配置され、その上端部（図６では左端部）にはボール弁２５がカシメ固定されており、その反対側に形成されたバネ受け凹部２４と、チェック弁蓋２２との間にはバネ２６が配置され、該バネ２６はボール弁２５をチェック弁座２１方向に押圧している。なお、前記チェック弁蓋２２は、チェック弁室２０の開口部に螺合されて装着されており、該チェック弁蓋２２とチェック弁体２３との間にはチェック背圧室２７が形成されている。また、図６に示すように、前記チェック背圧室２７と第３ポート管路３ａとは第２連通孔６により連通されている。

（作用）
図２乃至図７を用いて上記実施の形態の構成について説明したが、既述のように、ブロック体１００内において主弁部Ａ、パイロット弁部Ｂ、チェック弁部Ｃ及び電磁部Ｄが立体的に配置されていることから、以下の作用の説明においては、図８乃至図１０に加えて、作用の理解を容易にするために、主として上記各構成を平面的に配置し直した図１１乃至図１３によって説明する。

図１１（Ａ），（Ｂ）はその非運転状態の説明図、図１２（Ａ），（Ｂ）は、その第１状態、即ち、電磁部Ｄへの非通電運転状態で、ポート１からポート３に高圧冷媒を流す場合の説明図であり、図１３（Ａ），（Ｂ）は、その第２状態、即ち、電磁部Ｄへの通電運転状態で、ポート１からポート２に低圧冷媒を流す場合の説明図である。

（非運転状態）
図１１に示すように、三方弁が非運転状態においては、冷媒の動きはなく、主弁部Ａはバネ１６の弾発力により閉状態となっており、チェック弁部Ｃもバネ２６の弾発力により閉状態となっており、かつ、パイロット弁部Ｂにおいてもバネ３６の弾発力によりボール弁３５は閉状態となっている。

（非通電運転・ポート１からポート３）
次に、図１（Ａ）に示したように、ポート１からポート３に高圧冷媒を流すために、第１ポート１から高圧冷媒が作用すると、図１２（Ｂ）及び図７に示すように、パイロット弁部Ｂが閉状態であるから、主弁背圧室１７の冷媒圧は保持され、主弁体１３及びボール弁１５に対する主弁室１０の冷媒圧と主弁背圧室１７の冷媒圧が略等しく、また、ボール弁１５には、第２ポート管路２ａ側から低圧冷媒が作用するが（図１２（Ａ））、主弁体１３に対しては、主弁背圧室１７側からの高圧冷媒圧の方が受圧面積が大きいため、バネ１６のバネ圧とあいまってボール弁１５は閉状態となっている。

図１２（Ａ）及び図５，６に示すように、主弁部Ａを通過した高圧冷媒は、第１連通孔５を介してチェック弁部Ｃのボール弁２５に対して下側から（図５においては上側から）作用することになる。即ち、ボール弁２５に対して開方向に作用するが、チェック背圧室２７内の冷媒は第２連通孔６を介して第３ポート管路３ａに流出することになり、従って、背圧が保持できないことからチェック弁部Ｃは、開状態となる。結局、高圧冷媒は第１ポート１から第３ポート３に流れることになる。なお、上記実施例では低圧冷媒は第２ポート２に作用しているが、これは必須の構成要件ではない。

（通電運転・ポート１からポート２）
次に、第３ポート３に高圧冷媒を作用させ、第１ポート１から第２ポート２に低圧冷媒を流動させる場合について説明する。
図１３（Ａ）に示すように、第１ポート１から主弁部Ａに低圧冷媒が作用すると、主弁室１０内は低圧冷媒で満たされる。この時、主弁背圧室１７に至った低圧冷媒は、図１３（Ｂ）又は図１０に示すように、パイロット孔７を通ってパイロット弁室３０に至るが、吸引子３２が磁化されているためプランジャ３３及びボール弁３５は上動しており、従って、パイロット弁座３１は開状態となっている。よって、パイロット弁室３０内の低圧冷媒は第４連通孔８を通って第２ポート管路２ａに流出することになる。即ち、主弁室１０内の低圧冷媒は第２ポート管路２ａを通って第２ポート２から流出することになる。

そして、主弁室１０内の低圧冷媒は、第１連通孔５を通じてボール弁２５の下面（図１３（Ａ））に至り、ボール弁２５を上動させる作用として働く。ところが、第３ポート３から流入した高圧冷媒はチェック弁部Ｃのチェック弁室２０内を満たすことになり、結局チェック弁体２３及びボール弁２５に対するチェック背圧室２７からの（上から下への）冷媒圧の方が下からの冷媒圧よりも大きいことからチェック弁部Ｃは閉状態が保たれることになる。このようにして、第１ポート１から流入した高圧冷媒は第２ポート２に流出することになる。

（Ａ）（Ｂ）は、本発明の基本概念図。本発明に係る実施態様の三方弁の正面図。同三方弁の右側面図。同三方弁の底面図。図２のＣ−Ｃ断面図で、電磁部に対して非通電状態を示す。図２のＢ−Ｂ断面図で、電磁部に対して非通電状態を示す。図２のＡ−Ａ断面図で、電磁部に対して非通電状態を示す。図２のＣ−Ｃ断面図で、電磁部に対して通電状態を示す。図２のＢ−Ｂ断面図で、電磁部に対して通電状態を示す。図２のＡ−Ａ断面図で、電磁部に対して通電状態を示す。（Ａ）（Ｂ）は、上記実施の形態の非運転状態の説明図。（Ａ）（Ｂ）は、上記実施の形態の第１状態の説明図。（Ａ）（Ｂ）は、上記実施の形態の第２状態の説明図。

符号の説明

Ａ主弁部
Ｂパイロット弁部
Ｃチェック弁部
Ｄ電磁部
１第１ポート
２第２ポート
３第３ポート
１ａ第１ポート管路
２ａ第２ポート管路
３ａ第３ポート管路
４電磁部装着孔
５第１連通孔
６第２連通孔
７パイロット孔
８第４連通孔
９ネジ孔
１０主弁室
１１主弁座
１２主弁蓋
１３主弁体
１４バネ受け凹部
１５ボール弁
１６バネ
１７主弁背圧室
２０チェック弁室
２１チェック弁座
２２チェック弁蓋
２３チェック弁体
２４バネ受け凹部
２５ボール弁
２６バネ
２７チェック背圧室
３０パイロット弁室
３１パイロット弁座
３２吸引子
３３プランジャ
３４バネ受け凹部
３５ボール弁
３６バネ
３７パイロット背圧室
３８ビス
４０電磁部取付体
４１スリーブ
４２ボビン
４３コイル
４４ソレノイドケース
４５リード線
１００ブロック体

Claims

金属製のブロック体に第１ポート乃至第３ポートが形成され、該各ポートにおいて高圧流体又は低圧流体の流れを切換える三方弁であって、上記ブロック体内に形成された主弁部及びチェック弁部により、高圧流体が第１ポートに流入するときは第３ポートに流出させ、低圧流体が第１ポートに流入するときは第２ポートに流出させることを特徴とする三方弁。
高圧流体が第１ポートに流入するときは、低圧流体は第２ポートに作用させ、低圧流体が第１ポートに流入するときは、高圧流体は第３ポートに作用させることを特徴とする請求項１記載の三方弁。
上記ブロック体にパイロット弁部を設けると共に該パイロット弁部を作動させる電磁部を付設し、該電磁部への通電のオン・オフによるパイロット弁部の開閉により、主弁部の背圧を制御することで主弁部を開閉することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の三方弁。
主弁部は、主弁室と、該主弁室内で往復動する主弁体と、該主弁体の背部に形成される主弁背圧室を備え、主弁室は、第１ポートに連通していると共に上記チェック弁部を介して上記第３ポートに連通しており、且つ、上記主弁室内の主弁座を介して上記第２ポートに連通していることを特徴とする請求項３記載の三方弁。
上記チェック弁部は、上記第３ポートから高圧流体が作用するときは、閉状態となることを特徴とする請求項４記載の三方弁。
上記パイロット弁部は、上記ブロック体内に形成されたパイロット弁室内にパイロット弁体を備え、前記パイロット弁室は、上記ブロック体内に形成されたパイロット孔を介して上記主弁背圧室に連通していると共に、パイロット弁室に形成されるパイロット弁座、及び、上記ブロック体内に形成された第４連通孔を介して第２ポートに連通していることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の三方弁。