JP2013015227A - 切換弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のポート部の連通状態を第1状態と第2状態とに切換可能な複数の切換部20a,20b,20c,20dを備え、複数の切換部は、各々に3つのポート部が形成された第1から第3の主切換部20b,20c,20dの第1ポート部P4,P7,P10に第2から第4の圧縮部の吐出流路が連通され、第2ポート部に第1から第3の内部熱交換器の流入流路が連通され、第3ポート部に第1から第3の圧縮部の吸入流路が連通され、第1状態のときに第1ポート部P4,P7,P10及び第2ポート部が接続し、第2状態のときに第1ポート部P4,P7,P10及び第3ポート部が接続し、これらを1つケーシング11に収容する。
【選択図】図2
Description
本実施形態に係る複合弁(10)は、図1及び図2に示すように、弁ケース(ケーシング)(11)、駆動機構(30)及び第1から第4の流路切換部(20a,20b,20c,20d)を備えている。尚、第1流路切換部(20a)が副切換部を構成し、第2から第4の流路切換部(20b,20c,20d)が第1から第3の主切換部を構成する。
弁ケース(11)は、略円筒状の胴体部(12)と、該胴体部(12)の上端を閉塞する略円柱状の上側閉塞部(13)と、該胴体部(12)の下端を閉塞する略円柱状の下側閉塞部(14)とを備えている。又、この弁ケース(11)には、上側から下側へ向かって、略円柱状の第1から第4の仕切部(15a,15b,15c,15d)が互いに軸方向に間隔を空けて配置されている。各仕切部(15a,15b,15c,15d)と各仕切部(15a,15b,15c,15d)との間には、上記胴体部(12)の内壁に沿うようにリング状のスペーサ(19)が介在している。これらのスペーサ(19)によって、各仕切部(15a,15b,15c,15d)と各仕切部(15a,15b,15c,15d)との間がいずれも等間隔に保たれる。
駆動機構(30)は、図2に示すように、ステッピングモータ(31)、略円柱状の変速ギア(32)及び駆動軸(40)を有している。
上記第1から第4の流路切換部(20a,20b,20c,20d)は、上述したように、第1から第4の弁室(17a,17b,17c,17d)と該各弁室(17a,17b,17c,17d)に収容された弁体(50)とを備えている。これらの弁体(50)は、各弁体(50)ごとに設けられたキー(51)を介して1つの駆動軸(40)に連結されている(図4を参照)。この駆動軸(40)の回転によって、全ての弁体(50)が同期して変位する。
次に、この複合弁(10)が接続される冷媒回路(61)について説明する。この冷媒回路(61)は、例えば冷暖切換可能な空気調和装置に備えられている。この冷媒回路(61)には二酸化炭素(以下、冷媒という。)が封入され、この冷媒が冷媒回路(61)を循環することにより、多段圧縮式の超臨界冷凍サイクルを行うことが可能に構成されている。
コントローラには、上記冷媒回路(61)に設けられた温度センサ(図示省略)及び圧力センサ(図示省略)の検出値が入力される。そして、これら検出値に基づいて、上記コントローラは、四段圧縮機(62)、室内ファン及び室外ファンの駆動制御、複合弁(10)、室内膨張弁(64)及び室外膨張弁(111)の切換や開度調節を行いながら、上記冷媒回路(61)の運転制御を行う。
本実施形態の空気調和装置は、冷暖房運転が可能に構成されている。そして、上述したコントローラの指令により、冷房運転と暖房運転の切換が行われる。
この空気調和装置の冷房運転について、図10、図11を参照しながら説明する。図10では、この冷房運転時の冷媒の流れを実線の矢印で示している。この冷房運転では、第1室外熱交換器(75)が放熱器として動作し、室内熱交換器(63)が蒸発器として動作することにより4段圧縮式の超臨界冷凍サイクルが行われる。第2から第4の室外熱交換器(85,95,105)は、各圧縮部(70,80,90,100)から吐出された高圧冷媒を冷却する冷却器として動作する。
上記四段圧縮機(62)の第4圧縮部(100)に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第1圧縮である。上記第1圧縮された冷媒は、上記第4圧縮部(100)から吐出された後第4吐出管(102)及び第4油分離器(103)を通って上記複合弁(10)の第4流路切換部(20d)へ流入する。この冷媒は、上記第4流路切換部(20d)の第10ポート(P10)から第4弁室(17d)の内側室(IS)へ流入した後、第11ポート(P11)を通じて第4弁室(17d)の内側室(IS)から流出する(図11を参照)。そして、この冷媒は上記第4室外熱交換器(105)へ流入する。上記第4室外熱交換器(105)において、この冷媒は室外ファンから送られる屋外の空気へ放熱して冷却される。この冷却が第1冷却である。第1冷却された冷媒は、第4冷媒配管(106)と第3吸入管(91)を通って上記第3圧縮部(90)へ吸入される。
上記第1室外熱交換器(75)を流出した冷媒は、第1冷媒配管(76)を通って上記ブリッジ回路(110)へ流入する。この冷媒は、上記ブリッジ回路(110)の第1逆止弁(CV11)及び第1配管(112)を通過した後、さらに第5冷媒配管(107)を通過する。尚、この冷媒は、第5冷媒配管(107)を通過する際に第2流量調整弁(115)によって、その流量が適宜調整される。そして、第2流量調整弁(115)で流量調整された冷媒が、レシーバ(130)へ流入する。
図2、図13からわかるように、上記室内熱交換器(63)から流出した冷媒は、上記複合弁(10)の第1流路切換部(20a)へ流入する。この冷媒は、第1流路切換部(20a)の第3ポート(P3)から第1弁室(17a)の外側室(0S)へ流入した後で上記第1連通ポート(PP1)を通じて、第2流路切換部(20b)に係る第2弁室(17b)の外側室(0S)へ流出する。
次に、この空気調和装置の暖房運転について、図12、図13を参照しながら説明する。図12では、この暖房運転時の冷媒の流れを破線の矢印で示している。この暖房運転では、室内熱交換器(63)が放熱器として動作し、第1から第4室外熱交換器(75,85,95,105)が蒸発器として動作することにより4段圧縮式の超臨界冷凍サイクルが行われる。
上記四段圧縮機(62)の第4圧縮部(100)に吸入された冷媒は所定の圧力まで圧縮される。この圧縮が第1圧縮である。上記第1圧縮された冷媒は、上記第4圧縮部(100)から吐出された後で第4吐出管(102)及び第4油分離器(103)を通って上記複合弁(10)の第4流路切換部(20d)へ流入する。この冷媒は、上記第4流路切換部(20d)の第10ポート(P10)から第4弁室(17d)の内側室(IS)へ流入した後、第12ポート(P12)を通じて第4弁室(17d)の内側室(IS)から流出する(図13を参照)。そして、この冷媒は、第3吸入管(91)と逆止弁(CV3)とを通過した後で上記第3圧縮部(90)へ吸入される。
この室内熱交換器(63)へ流入した冷媒は、上記室内ファンから送られる室内の空気へ放熱して冷却した後で上記室内熱交換器(63)を流出する。この冷媒の放熱によって、室内の空気は加熱される。そして、この加熱された空気が室内へ送られ、室内の暖房が行われる。
図2、図13からわかるように、上記第1室外熱交換器(75)から流出した冷媒は、上記複合弁(10)の第1流路切換部(20a)へ流入する。この冷媒は、第1流路切換部(20a)の第2ポート(P2)から第1弁室(17a)の外側室(0S)へ流入した後で上記第1連通ポート(PP1)を通じて第2弁室(17b)の外側室(0S)へ流出する。
本実施形態によれば、第1から第4の流路切換部(20a,20b,20c,20d)を1つのケーシング(11)に集約できる。これにより、各流路切換部(20a,20b,20c,20d)が、上記冷媒回路(61)を構成する構造物に散在することがなくなる。この結果、この冷媒回路(61)に係る構造物のコンパクト化を図ることができる。尚、本実施形態の複合弁(10)では、上記各流路切換部(20a,20b,20c,20d)と上記各仕切部(15a,15b,15c,15d)とを交互に軸方向へ積層することによって、各流路切換部(20a,20b,20c,20d)の集約化を図っている。
11 弁ケース(ケーシング)
15a〜15d 第1〜第4仕切部
17a〜17d 第1〜第4弁室
10 複合弁
20a 第1流路切換部(副切換部)
20b〜20c 第2〜第4流路切換部(第1〜第3主切換部)
30 駆動機構
40 駆動軸
50 弁体
61 冷媒回路
62 四段圧縮機
63 室内熱交換器(利用側熱交換部)
64 室内膨張弁
75 第1室外熱交換器(熱源側熱交換部)
85,95,105 第2〜第4室外熱交換器(第1〜第3内部熱交換部)
IS 内側室(第1室)
OS 外側室(第2室)
Claims (6)
- 第1から第4の圧縮部(70,80,90,100)と第1から第3の内部熱交換部(85,95,105)と熱源側熱交換部(75)と少なくとも1つの利用側熱交換部(63)とを有する冷媒回路(61)に接続された切換弁であって、
各々に形成された複数のポート部の連通状態を第1状態と第2状態とに切換可能な複数の切換部(20a,20b,20c,20d)を備え、
上記複数の切換部(20a,20b,20c,20d)は、各々に3つのポート部が形成された第1から第3の主切換部(20b,20c,20d)を含み、
上記第1から第3の各主切換部(20b,20c,20d)の第1ポート部(P4,P7,P10)に第2から第4の圧縮部(80,90,100)の吐出流路(82,92,102)がそれぞれ連通され、上記第1から第3の各主切換部(20b,20c,20d)の第2ポート部(P5,P8,P11)に第1から第3の内部熱交換器(85,95,105)の流入流路(87,97,107)がそれぞれ連通され、上記第1から第3の各主切換部(20b,20c,20d)の第3ポート部(P6,P9,P12)に第1から第3の圧縮部(70,80,90)の吸入流路(71,81,91)がそれぞれ連通され、
上記第1状態のときに上記第1ポート部(P4,P7,P10)及び上記第2ポート部(P5,P8,P11)が接続し、上記第2状態のときに上記第1ポート部(P4,P7,P10)及び上記第3ポート部(P6,P9,P12)が接続する一方、
上記複数の切換部(20a,20b,20c,20d)を収容する1つケーシング(11)をさらに備えていることを特徴とする切換弁。 - 請求項1において、
上記複数の切換部(20a,20b,20c,20d)は、4つのポート部(P1,P2,P3,PP1)が形成された副切換部(20a)を含み、
上記副切換部(20a)の第1ポート部(P1)に上記第1圧縮部(70)の吐出流路(72)が連通され、上記副切換部(20a)の第2ポート部(P2)に上記熱源側熱交換器(75)が連通され、上記副切換部(20a)の第3ポート部(P3)に上記利用側熱交換器(63)が連通され、上記副切換部(20a)の第4ポート部(PP1)に上記第4圧縮部(100)の吸入流路(101)が連通され、
上記第1状態のときに上記第1ポート部(P1)及び第2ポート部(P2)が接続し且つ第3ポート部(P3)及び第4ポート部(PP1)が接続し、上記第2状態のときに第1ポート部(P1)及び第3ポート部(P3)が接続し且つ第2ポート部(P2)及び第4ポート部(PP1)が接続することを特徴とする切換弁。 - 請求項2において、
上記第1から第3の各主切換部(20b,20c,20d)は、第1から第3のポート部((P4,P7,P10),(P5,P8,P11),(P6,P9,P12))が開口する弁室(17b,17c,17d)と、
上記各弁室(17b,17c,17d)を第1室(IS)と第2室(OS)に区画するとともに、その区画位置を上記第1状態に対応する第1位置と上記第2状態に対応する第2位置との間で変位可能な弁体(50)とを備え、
上記第1から第3の主切換部(20b,20c,20d)の各弁体(50)が第1位置のときに、第1ポート部(P4,P7,P10)及び第2ポート部(P5,P8,P11)が第1室(IS)で連通し且つ第3ポート部(P6,P9,P12)が第2室(OS)に開口し、
上記第1から第3の主切換部(20b,20c,20d)の各弁体(50)が第2位置のときに、第1ポート部(P4,P7,P10)及び第3ポート部(P6,P9,P12)が第1室(IS)で連通し且つ第2ポート部(P5,P8,P11)が第2室(OS)に開口する一方、
上記第1から第3の各主切換部(20b,20c,20d)に係る弁室(17b,17c,17d)の第2室(OS)同士を連通する主連通路(PP2,PP3)をさらに備えていることを特徴とする切換弁。 - 請求項3において、
上記第1から第3の主切換部(20b,20c,20d)の少なくとも1つの第2室(OS)が、上記第4圧縮部(100)の吸入流路(101)に連通していることを特徴とする切換弁。 - 請求項3において、
上記副切換部(20a)は、第1から第3のポート部(P1,P2,P3)が開口する弁室(17a)と、該弁室(17a)を第1室(IS)と第2室(OS)に区画するとともに、その区画位置を上記第1状態に対応する第1位置と上記第2状態に対応する第2位置との間で変位可能な弁体(50)とを備え、
上記副切換部(20a)の弁体(50)が第1位置のときに、上記第1ポート部(P1)及び第2ポート部(P2)が第1室(IS)で連通し且つ第3ポート部(P3)及び第4ポート部(PP1)が第2室(OS)で連通し、上記副切換部(20a)の弁体(50)が第2位置のときに、第1ポート部(P1)及び第3ポート部(P3)が第1室(IS)で連通し且つ第2ポート部(P2)及び第4ポート部(PP1)が第2室(OS)で連通するとともに、
上記第1から第3の主切換部(20b,20c,20d)の少なくとも1つの第2室(OS)と上記副切換部(20a)の第2室(OS)とが連通していることを特徴とする切換弁。 - 請求項3から5の何れか1つにおいて、
上記各弁体(50)は1つの駆動軸(40)に取り付けられ、
上記駆動軸(40)の回転によって各弁体(50)が第1位置と第2位置との間で変位することを特徴とする切換弁。
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