JP2012082883A

JP2012082883A - 流路切換弁用の弁体

Info

Publication number: JP2012082883A
Application number: JP2010228311A
Authority: JP
Inventors: Takashi Maejima; 隆前嶋; Yuichi Saito; 勇一齋藤; Kazuto Aihara; 一登相原
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-08
Also published as: CN102444736A; JP5145396B2; CN102444736B

Abstract

【課題】ドーム部１１の内側の椀状凹部１１ａ内に開口部１１ｂを横断して補強ピン１３を配設し、ドーム部１１の外側を高圧、椀状凹部１１ａ内を低圧とする流路切換弁用の弁体１０において、補強ピン１３の端部を支持する段部１１ｃ（補強部材支持部）で応力集中が発生しても弁体１０の両端が浮きやすくなるのを防止する。弁漏れの減少、ならびに弁体の摺動による生じる、弁体と弁座の双方の局部的な磨耗を低減する。
【解決手段】摺動部１２の上面１２ｂに、その４箇所に「応力均一化形状部」としての凹形状部１を形成する。２つの凹形状部１，１は軸Ｌ２の両側においてそれぞれ組を成し、各組の凹形状部１，１は、段部１１ｃ（補強部材支持部）に対して補強ピン１３と直交する方向の対称な位置に形成する。凹形状部１で応力を集中させて弁体１０の全体での応力を略均一化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機等の冷凍サイクルに用いられる流路切換弁（四方切換弁等）に内蔵される流路切換弁用の弁体に関する。

従来、冷房運転と暖房運転を切り換える空気調和機等の冷凍サイクルでは、圧縮機と、凝縮器又は蒸発器として用いられる二つの熱交換器と、これら圧縮機と二つの熱交換器との間の冷媒の流れる流路を切り換える流路切換弁（四方切換弁）が用いられる。

この種の流路切換弁として、例えば特開２００１−３０４４３８号公報（特許文献１）及び特開２００９−２８７７０７号公報（特許文献２）に開示されたものがある。この流路切換弁は、冷凍サイクルの高圧側配管に連通される弁室内で弁座に対して弁体の椀状凹部を対向させ、弁体を移動して、椀状凹部により弁座の低圧ポートと一方の切換ポートとを連通し、他方の切換ポートを弁室を介して高圧側配管に連通して、冷媒の流れを切り換えるものである。

また、上記特許文献１及び２に記載の弁体は、弁体の外側の高圧冷媒と弁体の内側の低圧冷媒との圧力差による荷重が作用して弁体が変形するのを防止するために、弁体の内側に補強用棒部材（３３）や補強用部材（１ｆ）を設けるようにしている。そして、特許文献１には、例えば補強用棒部材（３３）を取り付ける取付部（５１）を弁本体の他の部分より肉厚にしたものが開示されている。また、特許文献２には、補強用部材（１ｆ）のワッシャ（１ｅ）を弁本体の内壁の段部（１ｃ）に嵌合させるものが開示されている。

図７は補強用部材として支持ピンを用いた従来の弁体の一例を示す図であり、図７(ａ)は平面図、図７(ｂ) は側面図、図７(ｃ)は底面図である。この弁体は合成樹脂を射出成形して形成されたものであり、ドーム部１１と摺動部１２とを有している。ドーム部１１の内側には椀状凹部１１ａが形成され、摺動部１２の上面１２ａは図示しない弁座に摺接される。椀状凹部１１ａ内には、この椀状凹部１１ａの開口部１１ｂを横断するように補強ピン１３が差し渡されている。すなわち、椀状凹部１１ａの内面にはピン支持部としての段部１１ｃが形成されており、補強ピン１３のワッシャ１３ａは段部１１ｃに嵌め込まれている。

この従来の弁体は、前記特許文献１及び２と同様に流路切換弁（四方切換弁）に用いられ、高圧側配管が連通された弁室内の弁座に対向配置される。そして、椀状凹部１１ａにより低圧ポートと一方の切換ポートとを連通し、高圧側配管と他方の切換ポートとを弁室を介して連通する。このとき、弁室内すなわちドーム部１１の外側の高圧冷媒と、椀状凹部１１ａの内側の低圧冷媒との圧力差が、ドーム部１１に作用するが、補強ピン１３によりドーム部１１と摺動部１２の短手方向（図７(ａ) ，(ｃ) における上下方向）への変形が防止される。

特開２００１−３０４４３８号公報特開２００９−２８７７０７号公報

前記特許文献１における弁体では、補強用棒部材を取り付ける取付部が他の部分より肉厚になっている。また、前記特許文献２のものでは、補強用部材のワッシャが嵌合する部分が段部となっている。すなわち、弁本体の補強用棒部材あるいは補強用部材（以下、「支持ピン」という。）の端部を支持する部分（以下、「ピン支持部」という。）が、他の部分と異なる形状（肉厚あるいは肉薄）となっている。このため、弁体の外側の高圧冷媒と弁体の内側の低圧冷媒との圧力差による荷重が弁体に作用すると、ピン支持部に応力が集中する。

ここで、弁体の外側の高圧冷媒と弁体の内側の低圧冷媒との圧力差により、弁体を弁座に押圧する押圧力が作用したときに、弁体が弁座と接触する面に生ずる応力（以下、弁体座面応力という）の応力分布の状態の略図を図８に示す。弁体の段部１１ｃ（ピン支持部）の部分に応力が集中する為、これにより、弁体が弁座に摺接する弁体座面も微少な変形を起こし、弁体座面応力は図８（ａ）の矢印で示すように、中央の段部１１ｃの部分で大きくなり、端部に向かうにしたがって小さくなる。又、図８（ｂ）は弁体座面の応力解析による応力分布を図示した平面図であり、［５］部はピン支持部での弁座面応力が最大となっている部分である。又、Ｘは所定の弁体座面応力の範囲を表した箇所であり、比較的狭い範囲となっている。このため、弁体の両端部が弁座から浮きやすくなり、弁漏れが起きやすくなる。また、この弁体座面応力が弁体の段部１１ｃの部分で大きくなっているため、弁体の摺動により、弁体の段部１１ｃの近傍および弁体の段部１１ｃ近傍が摺動する弁座部が局部的に磨耗し、流路切換弁自体の耐久性が低下するという問題もある。

本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであり、流路切換弁用の弁体の外側の高圧冷媒と内側の低圧冷媒との圧力差により弁体が弁座を押圧する応力を均一化し、弁漏れを減少させるとともに弁体と弁座の局部的な磨耗を低減して流路切換弁の耐久性を高めることを課題とする。

請求項１の流路切換弁用の弁体は、冷凍サイクルの高圧側配管に連通される弁室内に、低圧ポートと２つの切換ポートが形成された弁座と、椀状凹部を有する弁体とを配設し、前記弁座の低圧ポートと切換ポートに対して前記弁体の前記椀状凹部を対向させ、前記弁体を移動して前記弁体の前記椀状凹部により前記２つの切換ポートに対する前記低圧ポートの導通先を切り換えるようにした流路切換弁用の前記弁体であって、前記弁体の前記椀状凹部内にこの椀状凹部の開口部を横断して差し渡される補強部材が配設されるとともに、前記椀状凹部の内面に前記補強部材の端部を支持する補強部材支持部が形成された流路切換弁用の弁体において、当該弁体の、前記補強部材支持部に対して、前記補強部材と直交する軸に対称な位置で、かつ前記補強部材支持部から離れた位置に、前記弁室内の高圧冷媒と前記弁体の前記椀状凹部内の低圧冷媒との圧力差により弁体を弁座に押圧する力によって、弁体の弁座と接触する面に発生する応力を均一化させる応力均一化形状部をそれぞれ形成したことを特徴とする。

請求項２の流路切換弁用の弁体は、請求項１に記載の流路切換弁用の弁体であって、合成樹脂を射出成形して形成した流路切換弁用の弁体であって、前記椀状凹部を形成するドーム部と、前記ドーム部の外周部に鍔上に形成された摺動部とを有し、前記摺動部の、当該弁体の移動方向の前後に前記椀状凹部とは反対側の方向に窪んだ凹部が形成されていることを特徴とする。

請求項３の流路切換弁用の弁体は、請求項１又は２に記載の流路切換弁用の弁体であって、前記補強部材は、ピン状又は棒状又は板状の補強部材である部材であることを特徴とする。

請求項1の流路切換弁用の弁体によれば、補強部材を支持する補強部材支持部において、弁体座面応力が集中するが、補強部材支持部から離れた位置に形成された応力均一化形状部においても応力が集中し、応力均一化形状部近傍の弁体座面が微少な変形をして、この部分の弁体座面応力が大きくなり、これにより、補強部材支持部及び応力均一化形状部近傍の弁体座面応力の均一化を図ることができ、弁体が弁座に対して均等に押圧されるので弁漏れが減少する。また、弁体座面応力を均一化することで、弁体が弁座を押圧する押圧力が一箇所に偏ることがないので、弁体の摺動により生じる弁体と弁座の双方の局部的磨耗も減少し、流路切換弁自体の耐久性が向上する。

請求項２の流路切換弁用の弁体によれば、請求項１の効果に加えて、射出成形時の金型のキャビティ内での溶融樹脂の流速を前記摺動部の凹部に対応する金型の凸部で制御することができ、均一な射出成形品とすることができる。

請求項３の流路切換弁用の弁体によれば、請求項１又は請求項２の効果に加えて、簡単な補強部材とすることができ、弁体の製造・組立てを容易とし、コストを抑えることができる。

本発明の第１実施形態の弁体の平面図、側面図及び底面図である。本発明の実施形態における弁体座面応力を説明する図である。本発明の第２実施形態の弁体の平面図、側面図及び底面図である。本発明の第３実施形態の弁体の平面図、側面図及び正面図である。本発明の第４実施形態の弁体の平面図、側面図及び底面図である。本発明の実施形態に係る流路切換弁及び冷凍サイクルを示す図である。従来の弁体の平面図、側面図及び底面図である。従来の弁体の弁体座面応力を説明する図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。図６は実施形態に係る流路切換弁及び冷凍サイクルを示す図である。この実施形態に係る流路切換弁Ａは四方切換弁であり、この流路切換弁Ａは配管によりパイロット弁Ｂに接続されている。流路切換弁Ａの弁ハウジングは円筒形状の円筒部５１とその両端のキャップ部５２ａ，５２ｂとで構成され、その内部に、連結部材５３により互いに連結された２つのピストン５４ａ，５４ｂが収容されている。これにより、弁ハウジングの内部は、中央部の主弁室５１ａと両側の２つの副弁室５１ｂ，５１ｃとに仕切られている。

主弁室５１ａ内の中間部には弁座５５が配設され、弁座５５上には弁ハウジングの軸線Ｌ１方向に摺動する実施形態の弁体１０が配設されている。弁座５５には、弁ハウジングの軸線Ｌ１方向に一直線上に並んでＥポート５５ａ、Ｓポート５５ｂ及びＣポート５５ｃが形成されており、これらＥポート５５ａ、Ｓポート５５ｂ、Ｃポート５５ｃには、それぞれＥ継手管５６ａ、Ｓ継手管５６ｂ、Ｃ継手管５６ｃが取り付けられている。また、弁ハウジングの中間部の弁座５５と対向する位置には、Ｄ継手管５６ｄが取り付けられている。なお、Ｅポート５５ａ及びＣポート５５ｃは「切換ポート」であり、Ｓポート５５ｂは「低圧ポート」である。また、Ｄ継手管５６ｄは「高圧側配管」に相当する。

弁体１０は連結部材５３の中央に嵌め込まれており、この弁体１０は連結部材５３に対して軸線Ｌ方向に僅かに遊びを持って保持されている。そして、弁体１０は、ピストン５４ａ，５４ｂが移動すると連結部材５３に連動して弁座５５上を摺動し、予め定められた左右の位置で停止する。

弁体１０は、後述のように椀状凹部１１ａを形成するドーム部１１と摺動部１２とを有している。そして、弁体１０は、図６の左側の端部位置において、Ｓポート５５ｂとＥポート５５ａとを椀状凹部１１ａにより連通する。このとき、Ｃポート５５ｃは主弁室５１ａを介してＤ継手管５６ｄに連通する。また、弁体１０は、図６の右側の端部位置において、Ｓポート５５ｂとＣポート５５ｃとを椀状凹部１１ａにより連通する。このとき、Ｅポート５５ａは主弁室５１ａを介してＤ継手管５６ｄに連通する。

Ｓ継手管５６ｂは低圧管６ａにより圧縮機２０の吸入口に接続され、Ｄ継手管５６ｄは高圧管６ｂにより圧縮機２０の吐出口に接続されている。Ｃ継手管５６ｃは導管６ｃにより室外熱交換器３０に接続され、Ｅ継手管５６ａは導管６ｄにより室内熱交換器４０に接続されている。室外熱交換器３０と室内熱交換器４０は絞り装置５０を介して導管６ｅにより接続されている。このＣ継手管５６ｃから室外熱交換器３０、絞り装置５０、室内熱交換器４０及びＥ継手管５６ａからなる経路と、Ｓ継手管５６ｂから圧縮機２０及びＤ継手管５６ｄからなる経路とにより、冷凍サイクルが構成されている。

パイロット弁Ｂは、導管７ａ、７ｂ、７ｃ，７ｄにより流路切換弁Ａに接続されている。パイロット弁Ｂは、例えば流路切換弁Ａの弁体１０及び弁座５５と同様な弁体及び弁座を有する構造で、電磁プランジャ等により弁体を移動して流路を切り換える。そして、流路切換弁ＡのＳ継手管５６ｂに連通する導管７ａの接続先を、流路切換弁Ａの左側の副弁室５１ｂに連通する導管７ｂと、右側の副弁室５１ｃに連通する導管７ｃとで切り換え、これと同時に流路切換弁ＡのＤ継手管５６ｄに連通する導管７ｄの接続先を導管７ｃと導管７ｂとで切り換える。すなわち、流路切換弁Ａの左側の副弁室５１ｂを減圧する状態と、右側の副弁室５１ｃを減圧する状態とを切り換える。これにより、流路切換弁Ａの減圧された副弁室５１ｂまたは５１ｃの圧力と主弁室５１ａの高圧の圧力との圧力差が減圧された副弁室５１ｂまたは５１ｃ側のピストン５４ａまたは５４ｂに加わり、主にこの圧力差によりピストン５４ａまたは５４ｂ及び弁体１０が減圧された副弁室５１ｂまたは５１ｃ側に移動し、この弁体１０の位置が切り換えられ、冷凍サイクルの流路が切り換えられる。

圧縮機２０で圧縮された高圧冷媒はＤ継手管５６ｄから主弁室５１ａ内に流入する。図６の冷房運転の状態では、主弁室５１ａ内に流入した高圧冷媒はＣポート５５ｃを経て室外熱交換器３０に流入される。また、弁体１０を切り換えた暖房運転の状態では、高圧冷媒はＥポート５５ａから室内熱交換器４０に流入される。すなわち、冷房運転時には、圧縮機２０から吐出される冷媒はＣ継手管５６ｃ→室外熱交換器３０→絞り装置５０→室内熱交換器４０→Ｅ継手管５６ａと循環する。このとき室外熱交換器３０は凝縮器（コンデンサ）、室内熱交換器４０は蒸発器（エバポレータ）として機能する。また、暖房運転時には冷媒は逆に循環され、室内熱交換器４０が凝縮器、室外熱交換器３０が蒸発器として機能する。

以上のように、冷凍サイクルが運転中には、主弁室５１ａ内は高圧冷媒により高圧になり、弁体１０の椀状凹部１１ａ内は低圧冷媒により低圧になる。

図１は弁体１０の第１実施例の弁体の平面図（図１(ａ)）、側面図（図１(ｂ)）及び底面図（図１(ｃ)）である。この弁体１０は合成樹脂を射出成形して形成されたものであり、略半楕円体形状のドーム部１１と、このドーム部１１の下部外周に鍔状に形成された摺動部１２とを有している。ドーム部１１の内側には椀状凹部１１ａが形成され、摺動部１２の下面１２ａは図示しない弁座に摺接される。椀状凹部１１ａ内には、この椀状凹部１１ａの開口部１１ｂを横断するように補強ピン１３が差し渡されている。補強ピン１３の端部には円板状のワッシャ１３ａが形成されている。また、椀状凹部１１ａの内面には「補強部材支持部」としての段部１１ｃが形成されている。そして、ワッシャ１３ａを段部１１ｃに嵌め込むようにして補強ピン１３が支持されている。ドーム部１１の下部で摺動部１２と連結される部分には、前記連結部材５３に嵌合される嵌合ボス部１４が形成されている。

また、摺動部１２の上面１２ｂには複数の凹部Ｈが形成されている。この凹部Ｈは、射出成形時に金型のキャビティ内での溶融樹脂の流速を制御して均一な射出成形品とするために、金型に形成した凸部により形成されたものである。すなわち、弁体１０の射出成形時のゲートの位置Ｇを弁体１０の移動方向の端部（図１(ａ)の摺動部１２の右側端部）の位置とし、複数の凹部Ｈが形成されるように成形時の金型に凸部を設ける。そして、金型のキャビティ内での溶融樹脂の流速を金型の上記凸部で制御する。例えば、摺動部１２に対応する位置に凸部が無いと、ドーム部１１の部分に流れる樹脂の速度よりも摺動部１２に流れる樹脂の速度が速くなり、均一な射出成形品とすることが困難となる。特に、本発明による応力均一化形状部を設けるような複雑な形状の場合でも、この応力均一化形状部を容易に弁体と一体成形できる。

以下、弁体１０の各実施例において第１実施例と異なる部分は「応力均一化形状部」である。ドーム部１１、摺動部１２、補強ピン１３及び嵌合ボス部１４等のその他の部分は各実施例において同様な構成であり、重複する説明は省略する。また、図６で説明した流路切換弁Ａには第１実施例の弁体１０が図示されているが、他の実施例の弁体１０も同様に流路切換弁Ａに用いられるものとして説明する。

摺動部１２の上面１２ｂにはその４箇所に「応力均一化形状部」としての凹形状部１が形成されている。軸Ｌ２は補強ピン１３と直交する方向を示している。この４つの凹形状部１のうち、軸Ｌ２に対して同じ側となる２つの凹形状部１は、軸Ｌ２の両側においてそれぞれ組を成している。各組の凹形状部１は、段部１１ｃ（補強部材支持部）に対して補強ピン１３と直交する方向の対称な位置に形成されている。さらに、この凹形状部１は、段部１１ｃ（補強部材支持部）から離れた位置に形成されている。

凹形状部１は、弁体１０そのものの形状を変化させることにより、明らかにこの弁体１０と一体に形成されている。したがって、前記主弁室５１ａ内の高圧冷媒と椀状凹部１１ａ内の低圧冷媒との圧力差によって生ずる弁体１０を弁座５５に押圧する押圧力により、凹形状部１の弁体座面応力が集中する。図１(ｂ)に示すＣの位置は各凹形状部１における最も弁体座面応力が大きい部分であり、このＣの位置は、段部１１ｃ（補強部材支持部）の中心から、段部１１ｃの軸Ｌ２方向の幅Ｗから離れた位置（例えば１．５倍以上）となっている。

ここで、前記の従来例の場合と同様に、補強部材支持部である段部１１ｃに弁体座面応力が集中する。しかし、この段部１１ｃにおける弁体座面応力の集中に加えて、凹形状部１のＣにも弁体座面応力が集中するので、図２（ａ）の矢印で示すように、弁体１０の全体での、軸Ｌ２方向の弁体座面応力が均一化される。図２（ｂ）は、弁体座面の応力解析による応力分布を示した平面図であり、段部１１ｃ（補強部材支持部）の近辺［４］部で弁体座面応力の集中が見られる。又、Ｙは図８（ｂ）と同じ大きさの所定の弁体座面応力の範囲を表した箇所であり、図８（ｂ）のＸの範囲に比べ広い範囲となっている。これにより、応力均一化形状部を設けたことにより、弁体座面応力の均一化が図られることが判る。したがって、弁体１０の摺動部１２の下面１２ａが弁座５５に対して均等に押圧され、弁漏れが減少する。また、弁体１０が弁座５５を押圧する押圧力が一箇所に偏ることがないので、弁体１０の摺動により生じる、弁体１０と弁座５５の双方の局部的な摩耗も減少し、流路切換弁自体の耐久性が向上する。

なお、凹形状部１の補強ピン１３側の端部（Ｃの位置）だけではなく、補強ピン１３側とは反対側の端部Ｄ（Ｃと反対側の位置）も椀状凹部１１ａの範囲内（ピンから一番遠い位置より内側の範囲内）の位置となっている。これにより、補強ピン１３側とは反対側の端部Ｄの位置にも圧力差による弁体押圧力から生ずる弁体座面応力を集中させることができるため、弁体全体の弁体座面応力の均一化を図ることが可能となる。

図３は弁体１０の第２実施例の弁体の平面図（図３(ａ)）、側面図（図３(ｂ)）及び底面図（図３(ｃ)）である。摺動部１２には、その側面側の４箇所に軸Ｌ２方向を長手方向とした「応力均一化形状部」としての溝形状部２が形成されている。この４つの溝形状部２のうち、軸Ｌ２に対して同じ側となる２つの溝形状部２は、軸Ｌ２の両側においてそれぞれ組を成しており、各組の溝形状部２は、段部１１ｃ（補強部材支持部）に対して補強ピン１３と直交する方向の対称な位置に形成されている。さらに、この溝形状部２は、段部１１ｃ（補強部材支持部）から離れた位置に形成されている。

溝形状部２も弁体１０と一体に形成されたものである。したがって、前記圧力差による押圧力がこの弁体１０に作用することにより、溝形状部２の部分の弁体座面応力が集中する。図３(ｂ)に示すＣの位置は各溝形状部２における弁体座面応力が最も大きい部分であり、このＣの位置は、段部１１ｃ（補強部材支持部）の中心から、段部１１ｃの軸Ｌ２方向の幅Ｗから離れた位置（例えば１．５倍以上）となっている。

この第２実施例の弁体１０でも、第１実施例と同様に、段部１１ｃにおける弁体座面応力の集中に加えて、溝部形状部２のＣにも弁体座面応力が集中するので、段部１１ｃにおける弁体座面応力が分散されて、弁体１０全体での、軸Ｌ２方向の弁体座面応力が均一化される。したがって、弁体１０の摺動部１２の下面１２ａが弁座５５に対して均等に押圧され、弁漏れが減少し、また、弁座５５を押圧する押圧力が一箇所に偏ることがないので弁体１０と弁座５５の双方の局部的な摩耗も減少し、流路切換弁自体の耐久性が向上する。

なお、溝形状部２の補強ピン１３側の端部（Ｃの位置）だけではなく、補強ピン１３側とは反対側の端部Ｄ（Ｃと反対側の位置）も椀状凹部１１ａの範囲内の位置となっている。位置となっている。これにより、補強ピン１３側とは反対側の端部Ｄの位置においても圧力差による押圧力から生ずる弁体座面応力を集中させることができるため、弁体全体の座面応力の均一化を図ることが充分可能となる。

図４は弁体１０の第３実施例の弁体の平面図（図４(ａ)）、側面図（図４(ｂ)）及び正面図（図４(ｃ)）である。摺動部１２には、その上面１２ｂの４箇所に軸Ｌ２方向を長手方向とした「応力均一化形状部」としての羽根形状部３が形成されている。この４つの羽根形状部３のうち、軸Ｌ２に対して同じ側となる２つの羽根形状部３は、軸Ｌ２の両側においてそれぞれ組を成しており、各組の羽根形状部３は、段部１１ｃ（補強部材支持部）に対して補強ピン１３と直交する方向の対称な位置に形成されている。さらに、この羽根形状部３は、段部１１ｃ（補強部材支持部）から離れた位置に形成されている。

羽根形状３２も弁体１０と一体に形成されたものである。したがって、前記圧力差による押圧力がこの弁体１０に作用することにより、羽根形状部３と摺動部１２の上面との段差の部分の弁体座面応力が集中する。図４(ｂ)に示すＣの位置は各羽根形状部３における弁体座面応力が最も大きい位置であり、このＣの位置は、段部１１ｃ（補強部材支持部）の中心から、段部１１ｃの軸Ｌ２方向の幅Ｗから離れた位置（例えば１．５倍以上）となっている。

この第３実施例の弁体１０でも、第１実施例と同様に、段部１１ｃにおける弁体座面応力の集中に加えて、羽根形状部３と摺動部１２の上面１２ｂとの段差の部分Ｃにも応力が集中するので、弁体１０の全体での、軸Ｌ２方向の応力が均一化される。したがって、弁体１０の摺動部１２が弁座５５に対して均等に押圧され、弁漏れが減少し、また、弁座５５を押圧する応力が一箇所に偏ることがないので弁体１０と弁座５５の双方の局部的な摩耗も減少し、流路切換弁自体の耐久性が向上する。

なお、羽根形状部３の補強ピン１３側の端部（Ｃの位置）だけではなく、補強ピン１３側とは反対側の端部Ｄ（Ｃと反対側の位置）も椀状凹部１１ａの範囲内の位置となっている。これにより、補強ピン１３側とは反対側の端部Ｄの位置においても圧力差による押圧力から生ずる弁体座面応力を集中させることができるため、弁体全体の座面応力の均一化を図ることが充分可能となる。

図５は弁体１０の第４実施例の弁体の平面図（図５(ａ)）、側面図（図５(ｂ)）及び底面図（図５(ｃ)）である。椀状凹部１１ａの内面には、４箇所に軸Ｌ２方向を長手方向とした「応力均一化形状部」としての溝形状部４が形成されている。この４つの溝形状部４のうち、軸Ｌ２に対して同じ側となる２つの溝形状部４は、軸Ｌ２の両側においてそれぞれ組を成しており、各組の溝形状部４は、段部１１ｃ（補強部材支持部）に対して補強ピン１３と直交する方向の対称な位置に形成されている。さらに、この溝形状部４は、段部１１ｃ（補強部材支持部）から離れた位置に形成されている。

溝形状部４も弁体１０と一体に形成されたものである。したがって、前記圧力差による押圧力がこの弁体１０に作用することにより、溝形状部４の部分の弁体座面応力が集中する。図５(ｂ)に示すＣの位置は各溝形状部４における弁体座面応力が最も大きい位置であり、このＣの位置は、段部１１ｃ（補強部材支持部）の中心から、段部１１ｃの軸Ｌ２方向の幅Ｗから離れた位置（例えば１．５倍以上）となっている。

この第４実施例の弁体１０でも、第１実施例と同様に、段部１１ｃにおける弁体座面応力の集中に加えて、溝形状部４のＣの弁体座面応力が集中するので、弁体１０全体での、軸Ｌ２方向の弁体座面応力が均一化される。したがって、弁体１０の摺動部１２の下面１２ａが弁座５５に対して均等に押圧され、弁漏れが減少し、また、弁座５５を押圧する押圧力が一箇所に偏ることがないので弁体１０と弁座５５の双方の局部的な摩耗も減少し、流路切換弁自体の耐久性が向上する。

なお、溝形状部４の補強ピン１３側の端部（Ｃの位置）だけではなく、補強ピン１３側とは反対側の端部Ｄ（Ｃと反対側の位置）も椀状凹部１１ａの範囲内の位置の位置となっている。これにより、補強ピン１３側とは反対側の端部Ｄの位置にも圧力差による押圧力から生ずる弁体座面応力を集中させることができるため、弁体全体の座面応力の均一化を図ることが充分可能となる。

なお、上記実施例では、補強ピンを支持する補強部材支持部が段部１１ｃである場合について説明したが、この補強部材支持部は、特許文献１における弁体のように肉厚となっている場合でも適用できる。すなわち、補強部材支持部が肉厚になっている場合でもその段差部分に応力が集中するが、この応力の集中に加えて、各実施例のような応力均一化形状部により、補強部材支持部から離れた位置に応力を集中させることで、弁体全体の応力の均一化を図ることが可能となる。

第１実施形態、第２実施形態及び第４実施形態のように応力均一化形状部を凹状に形成すれば、「凹部Ｈ」だけではなく応力均一化形状部によっても溶融樹脂の流速を制御できる。これにより、ひけ、反り、ボイドを低減することができ、弁体の品質を容易に向上することが可能になる。

また、第３実施例（羽根形状）の場合は、２つの羽根形状部の間の鍔部の肉厚をゲートが設けられている鍔部の肉厚よりも薄くすれば、その薄部で溶融樹脂の流速を制御できる。

尚、上記実施例では、直線方向にスライドする流路切換弁について説明したが、弁体が回転方向にスライドするロータリ式流路切換弁用の弁体についても応力均一化形状部を設けることもできる。

１凹形状部（応力均一化形状部）
２溝形状部（応力均一化形状部）
３羽根形状部（応力均一化形状部）
４溝形状部（応力均一化形状部）
１０弁体
１１ドーム部
１１ａ椀状凹部
１１ｂ開口部
１１ｃ段部（補強部材支持部）
１２摺動部
１３補強ピン
１３ａワッシャ
Ｃ最も応力が大きい部分の位置
Ａ流路切換弁
５５弁座
５５ａＥポート（切換ポート）
５５ｂＳポート（低圧ポート）
５５ｃＣポート（切換ポート）
５６ｄＤ継手管（高圧側配管）

Claims

冷凍サイクルの高圧側配管に連通される弁室内に、低圧ポートと２つの切換ポートが形成された弁座と、椀状凹部を有する弁体とを配設し、前記弁座の低圧ポートと切換ポートに対して前記弁体の前記椀状凹部を対向させ、前記弁体を移動して前記弁体の前記椀状凹部により前記２つの切換ポートに対する前記低圧ポートの導通先を切り換えるようにした流路切換弁用の前記弁体であって、前記弁体の前記椀状凹部内にこの椀状凹部の開口部を横断して差し渡される補強部材が配設されるとともに、前記椀状凹部の内面に前記補強部材の端部を支持する補強部材支持部が形成された流路切換弁用の弁体において、当該弁体の、前記補強部材支持部に対して、前記補強部材と直交する軸に対称な位置で、かつ前記補強部材支持部から離れた位置に、前記弁室内の高圧冷媒と前記弁体の前記椀状凹部内の低圧冷媒との圧力差により弁体を弁座に押圧する力によって、弁体の弁座と接触する面に発生する応力を均一化させる応力均一化形状部をそれぞれ形成したことを特徴とする流路切換弁用の弁体。
合成樹脂を射出成形して形成した流路切換弁用の弁体であって、前記椀状凹部を形成するドーム部と、前記ドーム部の外周部に鍔上に形成された摺動部とを有し、前記摺動部の、当該弁体の移動方向の前後に前記椀状凹部とは反対側の方向に窪んだ凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁用の弁体。
前記補強部材は、ピン状又は棒状又は板状の補強部材である部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路切換弁用の弁体。