JP2013210022A - 流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の弁の切換制御を行う流路切換弁において、弁の切り換えに要する回転トルクを低減すること。
【解決手段】流路切換弁は、第１駆動軸１０３と第１弁８０と、モータに連結される第２駆動軸１０６と第２弁９０とを備えている。第１駆動軸と第２駆動軸とは、連結部１１０によって連結され、連結部は、第１弁および第２弁のポートＰ１〜Ｐ４とＰ５〜Ｐ８の切換時において、第２連通溝９２の内部の圧力が外部の圧力と均圧状態となるまでは非伝動状態となり、均圧状態となった後は伝動状態となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、流路切換弁に関し、特に、複数の弁を同時に切り換える手段に係るものである。

従来、空気調和機では、膨張弁や四路切換弁などを一体的に形成した複合弁を用いて冷媒回路を構成する必要がある。この複合弁は、１つのモータで両方の弁を制御できるため、弁の小型化やコスト削減などが期待できる（特許文献１参照）。

特開２００２−５５４３号公報

しかしながら、従来の複合弁において、例えば２つの四路切換弁を一体形成した場合、冷媒回路の冷媒循環を切り換えるためには、両方の四路切換弁を同時に切り換える必要がある。これにより、弁の駆動トルクが大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、複数の弁の切換制御を行う流路切換弁において、弁の切り換えに要する回転トルクを低減することを目的とする。

第１の発明は、冷凍サイクルが行われる冷媒回路（10）の冷媒の流路を切り換える流路切換弁であって、複数のポート（P1〜P4,P5〜P8）が弁座面（85,95）に開口した弁座（84,94）と、該弁座（84,94）に重ねて配置され、相隣る２つのポート（P1〜P4,P5〜P8）を連通させる連通路（82,92）が形成され、且つ上記弁座（84,94）の弁座面（85,95）に直交する所定の軸心の回りに回転自在に構成された可動弁体（81,91）とをそれぞれが有する第１弁（80）および第２弁（90）と、上記第１弁（80）および第２弁（90）の可動弁体（81,91）を回転させる駆動機構（100）とを備え、上記駆動機構（100）は、上記第２弁（90）の可動弁体（91）に連結される第２駆動軸（106）と、上記第１弁（80）の可動弁体（81）に連結される第１駆動軸（103）と、上記第２駆動軸（106）に連結される駆動モータ（101）とを備え、上記第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）とは、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動する伝動状態と、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動しない非伝動状態とに切り換わる連結部（110）によって連結され、上記連結部（110）は、第１弁（80）および第２弁（90）のポート（P1〜P4,P5〜P8）の切り換え時において、上記第２弁（90）の可動弁体（91）の連通路（92）の内部の圧力が該連通路（92）の外部の圧力と均圧状態となるまでは非伝動状態となり、該均圧状態となった後は伝動状態となるよう構成されている。

上記第１の発明では、第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）は、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動する伝動状態と、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動しない非伝動状態とに切り換わる。そして、連結部（110）では、駆動モータ（101）が駆動し、第２駆動軸（106）が駆動して第２弁（90）の可動弁体（91）が回転する。こうすることで、第２弁（90）の連通路（92）の内部と外部が連通し、連通路（92）内の圧力が均圧される。連通路（92）が均圧状態となることで、第２弁（90）の可動弁体（91）の回転トルクが下がる。連結部（110）では、この第２弁（90）の連通路（92）が均圧状態となるまでは、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動しない非伝動状態となる。そして、第２弁（90）の連結部（110）が均圧状態となった後、すなわち第２弁（90）の回転トルクが下がった後は、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動する伝動状態となる。

そして、伝動状態では、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動して第１弁（80）および第２弁（90）を回転させてポート（P1〜P4,P5〜P8）を切り換える。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記連結部（110）は、第１駆動軸（103）の一端から第２駆動軸（106）に向かって延びると共に第１対向面（105）を有する第１突起部（104）と、第２駆動軸（106）の一端から第１駆動軸（103）に向かって延びると共に第２対向面（108）を有する第２突起部（107）とを備え、上記第１対向面（105）と第２対向面（108）とを互いに対向配置して形成され、上記伝動状態では、両対向面（105,108）が接する一方、非伝動状態では、両対向面（105,108）が離れるよう構成されている。

上記第２の発明では、伝動状態において、第１突起部（104）の第１対向面（105）と第２突起部（107）の第２対向面（108）とが接し、第２駆動軸（106）の力が第１駆動軸（103）に伝わる。一方、非伝動状態では、第１突起部（104）の第１対向面（105）と第２対向面（108）とが離れ、第２駆動軸（106）の力が第１駆動軸（103）に伝わらない。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記第１突起部（104）および第２突起部（107）は、一方の中心角が他方の中心角よりも小さくなるように形成されている。

上記第３の発明では、第１突起部（104）および第２突起部（107）は、一方の中心角が他方の中心角よりも小さく形成されている。

第４の発明は、上記第１〜第３の発明の何れか一方において、駆動機構（100）は、第１弁（80）を切り換えた後に、非伝動状態において上記第２弁（90）を逆回転させるよう構成されている。

上記第４の発明では、第１弁（80）を切り換えた後に、非伝動状態において第２弁（90）を逆回転させるように構成されている。こうすることで、均圧状態となるまで非伝動状態で回転させた分だけ第２弁（90）を戻すことができる。

上記第１の発明によれば、第２駆動軸（106）を駆動させて第２弁（90）の連通路（92）を均圧させた後、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動させたため、第２弁（90）の回転トルクを下げた状態で第１および第２弁（80,90）のポート（P1〜P4,P5〜P8）の連通状態を切り換えることができる。すなわち、第１弁（80）および第２弁（90）を同時に切り換えず、第２弁（90）のみを切り換えて第２弁（90）の回転トルクを低減してから、第１弁（80）を切り換えるようにした。これにより、第１弁（80）および第２弁（90）のポート（P1〜P4,P5〜P8）の切り換えに要する回転トルクを低減することができる。

上記第２の発明によれば、第１対向面（105）と第２対向面（108）とを対向配置して連結部（110）を形成したため、両対向面（105,108）の接触又は非接触によって伝動状態と非伝動状態とを切り換えることができる。

上記第３の発明によれば、第１突起部（104）および第２突起部（107）の一方の中心角を他方の中心角よりも小さくしたため、第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）の何れか一方に、非伝動状態となるように対向面を形成することができる。

上記第４の発明によれば、第１弁（80）の切換後に非伝動状態で第２弁（90）を逆回転させるようにしたため、均圧状態となるまで非伝動状態で回転させた分だけ第２弁（90）を戻すことができる。こうすることで、第１弁（80）および第２弁（90）を適切な位置に切り換えることができる。

本実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路を示す配管系統図である。 本実施形態に係る流路切換弁を示す縦断面図である。 本実施形態に係る流路切換弁を示す分解図である。 本実施形態に係る流路切換弁を拡大して示す分解図である。 本実施形態に係る流路切換弁の第１弁と第２弁との関係を示す図である。 本実施形態に係る流路切換弁の切り換え状態を示す図であって、（A）は初期位置を示し、（B）は切り換えの開始を示し、（C）は第１弁の切り換え完了を示し、（D）は第２弁の切り換え完了を示すものである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

−空気調和装置の冷媒回路−
図１に示すように、本実施形態１に係る空気調和装置（1）について説明する。この空気調和装置（1）は、冷媒の流れを可逆に切換可能に構成された冷媒回路（10）を備え、冷暖に切換可能に構成されている。この空気調和装置（1）は、熱源ユニット（3）と屋内に設置された利用ユニット（2）とを備えている。上述した空気調和装置（1）の冷媒回路（10）は、熱源ユニット（3）が有する熱源側回路（11）と利用ユニット（2）が有する利用側回路（12）とがガス側連絡配管（13）及び液側連絡配管（14）で接続されてなる。この冷媒回路（10）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（10）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。

〈熱源側回路〉
上記熱源側回路（11）には、図１に示すように、低段圧縮機（20）と、高段圧縮機（23）と、ガスクーラ（26）と、インタークーラ（27）と、流路切換弁（60）と、第１および第２の過冷却熱交換器（38,39）と、第１から第５の膨張弁（31〜35）と、膨張機（42）と、気液分離器（43）とが接続されている。

また、上記構成要素の他に、２つの油分離器（16,16）、キャピラリチューブ（15）、ブリッジ回路（19）、および逆止弁（CV1〜CV7）が接続されている。

上記冷媒回路（10）は、流路切換弁（60）を切り換えることにより、冷房運転、暖房運転又はデフロスト運転を切り換えるように構成されている。

上記低段圧縮機（20）は、吐出側に低段側吐出管（21）が接続され、吸入側に低段側吸入管（22）が接続され、さらに油管（17）が接続されている。低段圧縮機（20）では、低段側吸入管（22）から吸入されたガス冷媒を所定の圧力まで圧縮し、低段側吐出管（21）から吐出する。また、油管（17）は、キャピラリチューブ（15）が設けられおり、高段側吸入管（25）に接続されている。

上記高段圧縮機（23）は、吐出側に高段側吐出管（24）が接続され、吸入側に高段側吸入管（25）が接続され、さらに油管（17）が接続されている。高段圧縮機（23）では、高段側吸入管（25）から吸入されたガス冷媒を所定の圧力まで圧縮し、高段側吐出管（24）から吐出する。また、油管（17）は、膨張機（42）に接続されている。

上記流路切換弁（60）は、その第１ポート（P1）が高段側吐出管（24）に接続され、その第２ポート（P2）が冷媒配管（54）を介してガスクーラ（26）の一端側に接続され、その第３ポート（P3）が低段側吸入管（22）に接続され、その第４ポート（P4）がガス側連絡配管（13）に接続されている。また、流路切換弁（60）は、その第５ポート（P5）が低段側吐出管（21）に接続され、その第６ポート（P6）が高段側吸入管（25）に接続され、その第７ポート（P7）が冷媒配管（53）を介してインタークーラ（27）の他端側に接続されている。また、連通ポート（P8）は、連通配管（55）を介して低段側吸入管（22）に接続されている。

上記高段側吐出管（24）の途中には、逆止弁（CV5）と油分離器（16）が接続されている。低段側吐出管（21）の途中には、逆止弁（CV4）と油分離器（16）が接続されている。各逆止弁（CV4,CV5）は、各圧縮機（20,23）から流路切換弁（60）へ向かう冷媒の流通を許容し、逆方向への冷媒の流通を阻止している。油分離器（16）は、吐出冷媒に含まれる潤滑油を分離するものである。各油分離器（16）には、キャピラリチューブ（15）が設けられた油管（17）がそれぞれに接続されている。低段側の油分離器（16）の油管（17）は、高段側吸入管（25）に接続されている。また、高段側の油分離器（16）の油管（17）は、膨張機（42）に接続されている。

上記ガスクーラ（26）は、内部に冷媒が流通する熱交換器に構成されている。ガスクーラ（26）では、内部を流通する冷媒とインタークーラ（27）を流れる冷媒との間で熱交換が行われるように構成されている。ガスクーラ（26）は、一端が冷媒配管（54）に接続される一方、他端がブリッジ回路（19）に接続されている。

上記ブリッジ回路（19）は、逆止弁（CV1,CV2,CV3）および第５膨張弁（35）をブリッジ状に接続した回路である。ブリッジ回路（19）では、逆止弁（CV3）の流入側及び第５膨張弁（35）の他端側に位置する接続端が、第１流出管（46）に接続されている。また、逆止弁（CV3）の流出側及び逆止弁（CV2）の流入側に位置する接続端が、液側連絡配管（14）に接続されている。尚、液側連絡配管（14）と、各室内熱交換器（40,40,40,40）とを繋ぐ冷媒配管には、開度可変の室内膨張弁（41,41,41,41）が設けられている。

逆止弁（CV2）の流出側及び逆止弁（CV1）の流出側に位置する接続端が、流入管（37）に接続されている。第５膨張弁（35）および逆止弁（CV1）の流入端は、ガスクーラ（26）の他端に接続されている。

上記流入管（37）は、その途中に、第１の過冷却熱交換器（38）と、膨張機（42）と、気液分離器（43）と、第２の過冷却熱交換器（39）とが順に接続されている。

上記第１の過冷却熱交換器（38）は、高圧側流路（38a）と低圧側流路（38b）とを備えている。第１の過冷却熱交換器（38）は、高圧側流路（38a）および低圧側流路（38b）を流れる冷媒同士が熱交換して、高圧側流路（38a）を流れる冷媒が過冷却されるように構成されている。

上記高圧側流路（38a）の流入端には、流入管（37）が接続され、低圧側流路（38b）の流入端には、過冷却用の通路として第１分岐管（44）が接続されている。この第１分岐管（44）には、過冷却用の第２膨張弁（32）が設けられている。この第２膨張弁（32）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。また、低圧側流路（38b）の流出端には、インジェクション管（50）の一端が接続されている。

上記インジェクション管（50）は、一端が低圧側流路（38b）に接続され、他端が高段側吸入管（25）に接続されている。尚、インジェクション管（50）の他端は、高段側吸入管における逆止弁（CV6）の流出側に接続されている。

上記膨張機（42）は、ケーシングを備え、流入管（37）における第１の過冷却熱交換器（38）と気液分離器（43）との間に設けられている。ケーシングの内部には、冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構が設けられている。膨張機（42）は、流入した冷媒を膨張させ、膨張後の冷媒を再び流入管（37）へ送り出すように構成されている。

上記流入管（37）には、膨張機（42）をバイパスするバイパス管（45）が設けられている。バイパス管（45）は、その一端側が膨張機（42）の流入側に接続され、その他端側が膨張機（42）の流出側に接続されて膨張機（42）をバイパスしている。このバイパス管（45）には、第１膨張弁（31）が設けられている。この第１膨張弁（31）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

上記気液分離器（43）は、縦長で円筒状の密閉容器により構成されている。気液分離器（43）には、流入管（37）と第１流出管（46）と第２流出管（47）とが接続されている。流入管（37）は、気液分離器（43）の内部空間の上方に開口している。第１流出管（46）は、気液分離器（43）の内部空間の下方に開口している。第２流出管（47）は、気液分離器（43）の内部空間の上方に開口している。気液分離器（43）では、流入管（37）から流入した冷媒が飽和液と飽和ガスとに分離され、飽和液が第１流出管（46）から流出し、飽和ガスが第２流出管（47）から流出する。

上記第１流出管（46）は、その途中に、第２の過冷却熱交換器（39）が接続されている。この第２の過冷却熱交換器（39）は、高圧側流路（39a）と低圧側流路（39b）とを備えている。第２の過冷却熱交換器（39）は、高圧側流路（39a）および低圧側流路（39b）を流れる冷媒同士が熱交換して、高圧側流路（39a）を流れる冷媒が過冷却されるように構成されている。

上記高圧側流路（39a）は、その流入端に気液分離器（43）の流出側が接続され、その流出端にブリッジ回路（19）が接続されている。また、低圧側流路（39b）の流入端には、過冷却用の通路として第２分岐管（49）が接続され、低圧側流路（39b）の流出端には、戻り管（48）の他端側が接続されている。

上記第２流出管（47）は、その一端側が気液分離器（43）に接続され、その他端側が第２分岐管（49）の途中に接続されている。この第２流出管（47）には、第４膨張弁（34）が設けられている。この第４膨張弁（34）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

上記第２分岐管（49）は、その一端側が第１流出管（46）における気液分離器（43）と第２の過冷却熱交換器（39）との間に接続され、その他端側が第２の過冷却熱交換器（39）の低圧側流路（39b）の流入端に接続されている。この第２分岐管（49）には、第３膨張弁（33）が設けられている。この第３膨張弁（33）は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成されている。

上記戻り管（48）は、その一端が高段側吐出管（24）と接続され、その他端が第２の過冷却熱交換器（39）の低圧側流路（39b）の流出端に接続されている。

〈利用側回路〉
利用側回路（12）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、室内膨張弁（41）および室内熱交換器（40）が４列並列に設けられている。各室内膨張弁（41〜41）は、開度が調節可能な電子膨張弁により構成されている。また、各室内熱交換器（40〜40）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。各室内熱交換器（40〜40）の近傍には、図示はしないが、各室内熱交換器（40〜40）に室内空気を送る室内ファンがそれぞれに設けられている。そして、各室内熱交換器（40〜40）では、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。

〈流路切換弁の構造〉
空気調和装置（1）の冷媒回路（10）には、流路切換弁（60）が接続されている。図２〜図５に示すように、流路切換弁（60）は、ケーシング（61）内に駆動機構（100）および第１および第２弁（80,90）を収容している。

上記ケーシング（61）は、外形が略円柱状の本体ケース（63）と、該本体ケース（63）の上端に配置されるモータケース（62）とを有している。

上記モータケース（62）は、上端部が半円状に形成された略円柱状に形成され、下端部が開口して形成されている。

上記本体ケース（63）は、略円筒状に形成され、上端が略円板状の閉塞部材（66）に閉塞され、下端が第１弁座（84）に閉塞されている。本体ケース（63）には、変速ギア（64）と、第２弁（90）と第１弁（80）が上から順に配置されている。変速ギア（64）と両弁（80,90）との間には略円板状の蓋部材（65）が配置されている。

上記第１弁（80）は、第１可動弁体（81）および第１弁座（84）を備えている。また、第２弁（90）は、第２可動弁体（91）および第２弁座（94）を備えている。

上記閉塞部材（66）は、上下面が扁平な略円板状に形成され、本体ケース（63）の上端を閉塞している。閉塞部材（66）の下端の中心には、第２駆動軸（106）が挿通されている。

上記第１弁座（84）は、上下面が扁平な略円板状に形成され、本体ケース（63）の下端を閉塞して底部を構成している。第１弁座（84）の中心には、第１駆動軸（103）が挿通されている。第１弁座（84）の中心部上端には、第１駆動軸（103）の下端面を回転自在に保持する回転支持部材（52）が設けられている。また、第１弁座（84）には、第１〜第４ポート（P1,P2,P3,P4）が設けられている。各ポート（P1,P2,P3,P4）は、第１弁座（84）の第１弁座面（85）に一端が開口する一方、第１弁座（84）の下端面に他端が開口している。各ポート（P1,P2,P3,P4）には、それぞれに下方に延びる配管（24,54,22,13）が接続されている。

上記第２弁座（94）は、本体ケース（63）の内部を上下に２つの空間に仕切っている。具体的に、本体ケース（63）内の蓋部材（65）と第２弁座（94）との間（上側の空間）には、第２収容室（70）が形成され、第１弁座（84）と第２弁座（94）との間（下側の空間）には、第１収容室（69）が形成されている。

また、第２弁座（94）の中心には、第２駆動軸（106）と第１駆動軸（103）との連結部（110）が設けられている。また、第２弁座（94）には、第５〜第７ポート（P5,P6,P7）と連通ポート（P8）とが設けられている。各ポート（P5,P6,P7）は、第２弁座（94）の第２弁座面（95）に一端が開口する一方、第２弁座（94）の外側面に他端が開口している。各ポート（P5,P6,P7）には配管（21,25,53）が接続されている。連通ポート（P8）は、第２弁座（94）の第２弁座面（95）に開口し、連通配管（55）が接続されている。

上記第１可動弁体（81）は、平面形状が略円形に形成され、第１弁座（84）の上面の第１弁座面（85）と摺接するように配置されている。第１可動弁体（81）の外径は、半円ごとに大径部と小径部とが形成されている。第１可動弁体（81）の中心には、第１駆動軸（103）が取り付けられている。これにより、第１可動弁体（81）は、第１駆動軸（103）の駆動に伴って第１弁座（84）に対して回転方向に相対変位する。尚、第１弁座（84）には、ピン状のストッパ（51）が外周側に設けられており、第１可動弁体（81）の回転方向位置を一定範囲に規制している。

上記第１可動弁体（81）には、第１連通溝（82）と第１切欠溝（83）とが形成されている。第１連通溝（82）は、第１弁座（84）の第１、第２および第４ポート（P1,P2,P4）間の連通状態の切り換えに使用されるものである。例示として図５では、第１連通溝（82）は、第１ポート（P1）および第２ポート（P2）上に位置し、両ポート（P1,P2）間を連通させている。尚、第１可動弁体（81）の上下面には、第１連通溝（82）の周縁に沿った溝がそれぞれに形成され、該溝にはシール部材（72）が収容されている。このシール部材（72）により、第１連通溝（82）内の空間と第１収容室（69）内の空間が仕切られる。

また、図５では、第１切欠溝（83）は、第３ポート（P3）および第４ポート（P4）上に位置する。このとき、第３ポート（P3）および第４ポート（P4）は、第１収容室（69）内の空間と連通する。

この状態から、第１駆動軸（103）の駆動に伴って、第１可動弁体（81）が時計回りに回転して、第１連通溝（82）が第１ポート（P1）および第４ポート（P4）上に配置されると、両ポート（P1,P4）間が連通する。また、このとき、第１切欠溝（83）は、第２ポート（P2）および第３ポート（P3）上に位置する。このとき、第２ポート（P2）および第３ポート（P3）は、第１収容室（69）内の空間と連通する。

上記第２可動弁体（91）は、平面形状が略円形に形成され、第２弁座（94）の上面の第２弁座面（95）と摺接するように配置されている。第２可動弁体（91）の外径は、半円ごとに大径部と小径部とが形成されている。第２可動弁体（91）の中心には、第２駆動軸（106）が取り付けられている。これにより、第２可動弁体（91）は、第２駆動軸（106）の駆動に伴って第２弁座（94）に対して回転方向に相対変位する。

上記第２可動弁体（91）には、第２連通溝（92）と第２切欠溝（93）とが形成されている。第２連通溝（92）は、第２弁座（94）の第５、第６および第７ポート（P5,P6,P7）間の連通状態の切り換えに使用されるものである。例示として図５では、第２連通溝（92）は、第５ポート（P5）および第６ポート（P6）上に位置し、両ポート（P5,P6）間を連通させている。尚、第２可動弁体（91）の上下面には、第２連通溝（92）の周縁に沿った溝がそれぞれに形成され、該溝にはシール部材（72）が収容されている。このシール部材（72）により、第２連通溝（92）内の空間と第２収容室（70）内の空間が仕切られる。

また、図５では、第２切欠溝（93）は、第７ポート（P7）および連通ポート（P8）上に位置している。このとき、第７ポート（P7）および連通ポート（P8）は、第２収容室（70）内の空間と連通している。

この状態から、第２駆動軸（106）の駆動に伴って、第２可動弁体（91）が時計回りに回転して、第２連通溝（92）が第５ポート（P5）および第７ポート（P7）上に配置されると、該両ポート（P5,P7）間が連通する。また、このとき、第２切欠溝（93）は、第６ポート（P6）および連通ポート（P8）上に位置する。このとき、第６ポート（P6）および連通ポート（P8）は、第２収容室（70）内の空間と連通する。

上記駆動機構（100）は、モータ（101）、モータ軸（102）、変速ギア（64）、第１駆動軸（103）および第２駆動軸（106）を有している。第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）とは、連結部（110）によって連結されている。

上記モータ（101）は、回転速度および回転方向が変更可能なステッピングモータに形成され、モータケース（62）に収容されている。モータ（101）の下端には、該モータ（101）に回転駆動されるモータ軸（102）が連結している。モータ軸（102）は、閉塞部材（66）を貫通して本体ケース（63）内に延びて、変速ギア（64）と連結している。変速ギア（64）の下端には、第２駆動軸（106）が連結している。

上記第１駆動軸（103）は、円柱状に形成された軸部材であって、その下端が第１弁座（84）に連結されている。第１駆動軸（103）の上部には、第１突起部（104）が形成されている。

上記第１突起部（104）は、断面視で略半円状で、且つ第１駆動軸（103）の上部から軸方向に沿って上方に延びて形成されている。第１突起部（104）の外周円弧は、第１駆動軸（103）の外径と略同径となるように形成されている。また、第１突起部（104）は、その中心角が所定角度となるように切り欠かれて切欠面（105,105）が、軸方向に沿って形成されている。つまり、第１突起部（104）は、断面視で略扇形状に形成されている。尚、上記切欠面（105）は、本発明に係る対向面を構成している。

上記第２駆動軸（106）は、円柱状に形成された軸部材であって、その上端が変速ギア（64）に連結されている。第２駆動軸（106）の下部には、第２突起部（107）が形成されている。尚、上記連結部（110）は、第１突起部（104）と第２突起部（107）とで構成されている。

上記第２突起部（107）は、断面視で略半円状で、且つ第２駆動軸（106）の下部から軸方向に沿って下方に延びて形成されている。第２突起部（107）の外周円弧は、第２駆動軸（106）の外径と略同径となるように形成されている。また、第２突起部（107）の弦は、第２駆動軸（106）の軸中心線上に形成されている。第２突起部（107）には、弦から軸方向に沿って延びる対向面（108）が形成されている。この対向面（108）は、本発明に係る対向面を構成している。すなわち、断面視において、第１突起部（104）の中心角は、第２突起部（107）の中心角よりも小さくなっている。

第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）は、連結部（110）を介して互いに同軸となるように配置されている。このため、第１突起部（104）の切欠面（105,105）の頂部と、第２突起部（107）の対向面（108）とが点接触して配置されている。このため、モータ（101）が順方向に駆動して第２駆動軸（106）が駆動しても、切欠面（105）と対向面（108）とが接するまで、第１駆動軸（103）には力が伝わらない（非伝動状態となる）ため、第１駆動軸（103）は駆動しない。そして、第２駆動軸（106）がさらに駆動すると、対向面（108）と切欠面（105）が接触する（伝動状態となる）。このとき、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動し、第１駆動軸（103）および第２駆動軸（106）が一体となって共に駆動する。これによって、第１弁（80）および第２弁（90）が一体となって共に回転する。

−運転動作−
次に、空気調和装置（1）の運転動作について説明する。この空気調和装置（1）では、流路切換弁（60）を切り換えることにより、上記冷媒回路（10）を冷房運転又は暖房運転に切り換えることができる。尚、デフロスト運転における動作は、冷房運転の動作と同様であるため説明を省略する。

〈冷房運転〉
空気調和装置（1）で冷房運転を行う場合には、流路切換弁（60）を第１の連通状態（図１で実線で示す状態）に切り換える。

具体的には、この空気調和装置（1）において、流路切換弁（60）を第１の連通状態に設定するには、第１可動弁体（81）の第１連通溝（82）で第１および第２ポート（P1,P2）間が連通し、且つ第２可動弁体（91）の第２連通溝（92）で第５および第６ポート（P5,P6）間が連通するようにモータ（101）を制御する。

次に、低段圧縮機（20）の運転を開始すると、該低段圧縮機（20）で冷媒が圧縮される。低段圧縮機（20）で圧縮された冷媒は、低段側吐出管（21）へ吐出される。尚、このとき、低段側吐出管（21）の油分離器（16）では、該低段側吐出管（21）を流れるガス冷媒に含まれる潤滑油が分離される。そして、低段側吐出管（21）を流れる冷媒は、流路切換弁（60）を通過してインタークーラ（27）に流入する。インタークーラ（27）を流出した冷媒は、高段側吸入管（25）に流入され、高段圧縮機（23）に吸入される。

高段圧縮機（23）に吸入された冷媒は、高段圧縮機（23）で圧縮され、高段側吐出管（24）へ吐出される。尚、このとき、高段側吐出管（24）の油分離器（16）では、該高段側吐出管（24）を流れるガス冷媒に含まれる潤滑油が分離される。そして、高段側吐出管（24）を流れる冷媒は、流路切換弁（60）を通過してガスクーラ（26）に流入する。ガスクーラ（26）では、冷媒がインタークーラ（27）を流れる冷媒に放熱する。ガスクーラ（26）で冷却された冷媒は、逆止弁（CV1）を通過して流入管（37）へ流入する。

流入管（37）を流れる冷媒は、その一部が第１分岐管（44）に流入する。第１分岐管（44）を流れる冷媒は、第２膨張弁（32）で減圧される。第２膨張弁（32）で減圧された冷媒は、第１の過冷却熱交換器（38）の低圧側流路（38b）に流入する。一方、流入管（37）を流れる冷媒の残りは、第１の過冷却熱交換器（38）の高圧側流路（39a）に流入する。第１の過冷却熱交換器（38）では、高圧側流路（39a）および低圧側流路（38b）を流れる冷媒同士が熱交換して、高圧側流路（39a）を流れる冷媒が過冷却される。

高圧側流路（39a）を流出した冷媒は、再び流入管（37）を流れる。一方、低圧側流路（38b）を流出した冷媒は、インジェクション管（50）に流入する。インジェクション管（50）を流れる冷媒は、高段側吸入管（25）に流入する。つまり、インジェクション管（50）へ流れた冷媒は、高段圧縮機（23）の吸入側へインジェクションされる。

流入管（37）を流れる冷媒は、その一部が膨張機（42）に流入する。膨張機（42）では、流入した冷媒を膨張させ、膨張後の冷媒を再び流入管（37）へ送り出す。一方、残りの冷媒は、分岐してバイパス管（45）に流れる。バイパス管（45）を流れる冷媒は、第１膨張弁（31）で減圧されて再び流入管（37）に戻る。膨張機（42）を流出した冷媒と、バイパス管（45）を流出した冷媒は、流入管（37）で合流して気液分離器（43）に流入する。気液分離器（43）では、流入した冷媒がガス冷媒と、液冷媒とに分離される。

気液分離器（43）を流出した液冷媒は、第１流出管（46）を流れ、その一部が第２分岐管（49）に流入する。第２分岐管（49）を流れる冷媒は、第３膨張弁（33）で減圧される。第３膨張弁（33）で減圧された冷媒は、第２の過冷却熱交換器（39）の低圧側流路（39b）に流入する。一方、流入管（37）を流れる冷媒の残りは、第２の過冷却熱交換器（39）の高圧側流路（39a）に流入する。

第２の過冷却熱交換器（39）では、高圧側流路（39a）および低圧側流路（39b）を流れる冷媒同士が熱交換して、高圧側流路（39a）を流れる液冷媒が過冷却される。

高圧側流路（39a）を流出した液冷媒は、再び第１流出管（46）を流れ、ブリッジ回路（19）の逆止弁（CV3）を通過して液側連絡配管（14）に流入する。一方、低圧側流路（39b）を流出した冷媒は、戻り管（48）を流れる。戻り管（48）を流出した冷媒は、高段側吐出管（24）における第１ポート（P1）の手前に流出する。

液側連絡配管（14）を流れる液冷媒は、その一部が分岐して各室内膨張弁（41）で減圧される。減圧された冷媒は、各室内熱交換器（40）に流入する。各室内熱交換器（40）では、液冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。蒸発したガス冷媒は、ガス側連絡配管（13）に流入する。

ガス側連絡配管（13）を流れる冷媒は、流路切換弁（60）を通過して低段側吸入管（22）に流入し、低段圧縮機（20）に吸入される。

〈暖房運転〉
空気調和装置（1）で暖房運転を行う場合には、流路切換弁（60）を第２の連通状態（図１で破線で示す状態）に切り換える。

具体的には、この空気調和装置（1）において、流路切換弁（60）を第２の連通状態に設定するには、第１可動弁体（81）の第１連通溝（82）で第１および第４ポート（P1,P4）間が連通し、且つ第２可動弁体（91）の第２連通溝（92）で第５および第７ポート（P5,P7）間が連通するようにモータ（101）を制御する。

次に、暖房運転では、低段圧縮機（20）の運転を開始すると、低段圧縮機（20）で圧縮された冷媒は、低段側吐出管（21）へ吐出される。そして、低段側吐出管（21）を流れる冷媒は、流路切換弁（60）を通過し、逆止弁（CV7）を通過して高段側吸入管（25）に流入し、高段圧縮機（23）に吸入される。

高段圧縮機（23）に吸入された冷媒は、高段圧縮機（23）で圧縮され、高段側吐出管（24）へ吐出される。そして、高段側吐出管（24）を流れる冷媒は、流路切換弁（60）を通過してガス側連絡配管（13）に流入し、室内熱交換器（40〜40）へ送られる。各室内熱交換器（40）では、冷媒が室内空気に放熱して冷却される。各室内熱交換器（40）で冷却された冷媒は、各室内膨張弁（41〜41）を通過した後、ブリッジ回路（19）に送られる。そして、この冷媒は、逆止弁（CV2）を通過して流入管（37）へ流入する。

流入管（37）を流れる冷媒は、その一部が第１分岐管（44）に流入する。第１分岐管（44）を流れる冷媒は、第２膨張弁（32）で減圧される。第２膨張弁（32）で減圧された冷媒は、第１の過冷却熱交換器（38）の低圧側流路（38b）に流入する。一方、流入管（37）を流れる冷媒の残りは、第１の過冷却熱交換器（38）の高圧側流路（38a）に流入する。第１の過冷却熱交換器（38）では、高圧側流路（38a）および低圧側流路（38b）を流れる冷媒同士が熱交換して、高圧側流路（38a）を流れる冷媒が過冷却される。

高圧側流路（38a）を流出した冷媒は、再び流入管（37）を流れる。一方、低圧側流路（38b）を流出した冷媒は、インジェクション管（50）に流入する。インジェクション管（50）を流れる冷媒は、高段側吸入管（25）に流入する。つまり、インジェクション管（50）へ流れた冷媒は、高段圧縮機（23）の吸入側へインジェクションされる。

流入管（37）を流れる冷媒は、その一部が膨張機（42）に流入する。膨張機（42）では、流入した冷媒を膨張させ、膨張後の冷媒を再び流入管（37）へ送り出す。一方、残りの冷媒は、分岐してバイパス管（45）に流れる。バイパス管（45）を流れる冷媒は、第１膨張弁（31）で減圧されて再び流入管（37）に戻る。膨張機（42）を流出した冷媒と、バイパス管（45）を流出した冷媒は、流入管（37）で合流して気液分離器（43）に流入する。気液分離器（43）では、流入した冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。

気液分離器（43）を流出した液冷媒は、第１流出管（46）を流れ、その一部が第２分岐管（49）に流入する。第２分岐管（49）を流れる冷媒は、第３膨張弁（33）で減圧される。第３膨張弁（33）で減圧された冷媒は、第２の過冷却熱交換器（39）の低圧側流路（39b）に流入する。一方、第１流出管（46）を流れる冷媒の残りは、第２の過冷却熱交換器（39）の高圧側流路（39a）に流入する。

第２の過冷却熱交換器（39）では、高圧側流路（39a）および低圧側流路（39b）を流れる冷媒同士が熱交換して、高圧側流路（39a）を流れる液冷媒が過冷却される。

高圧側流路（39a）を流出した液冷媒は、ブリッジ回路（19）の第５膨張弁（35）で減圧された後、ガスクーラ（26）へ送られる。ガスクーラ（26）から流出した冷媒は、流路切換弁（60）を通過して低段側吸入管（22）に流入する。低段側吸入管（22）を流れる冷媒は、再び低段圧縮機（20）に吸入されて圧縮される。

〈流路切換弁の切換動作〉
次に、流路切換弁（60）の切換動作について図６に基づいて説明する。ここでは、冷媒回路（10）を第１の連通状態（図６（A）に示す初期位置）から第２の連通状態（図６（D)に示す状態）へ切り換える動作について説明する。尚、第２の連通状態から第１の連通状態へ切り換える動作については、同様であるので説明を省略する。

モータ（101）が駆動すると、第２駆動軸（106）が駆動し、第２可動弁体（91）が時計回りに回転する。このとき、連結部（110）では、切欠面（105）と対向面（108）とが非接触であるため、第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）とが非伝動状態となり、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動しない。すなわち、第１弁（80）が回転することはない。

次に、さらに第２駆動軸（106）が駆動すると、第２弁（90）では、第２連通溝（92）が第６ポート（P6）から外れ、第２連通溝（92）の内部と外部が連通して均圧状態となる。つまり、第２弁（90）の回転トルクが低減する。そして、連結部（110）において切欠面（105）と対向面（108）とが接触すると、第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）とは、伝動状態となる。さらにモータ（101）を駆動すると、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動し、第１弁（80）と第２弁（90）とが一体となって共に時計回りに回転する（図６（B）に示す切換開始）。こうして、第１弁（80）では、第１連通溝（82）が第１および第４ポート（P1,P4）上に配置され、第１および第４ポート（P1,P4）間が連通し、第２弁（90）では、第２連通溝（92）が第７ポート（P7）と第５ポート（P5）の一部の上に配置される（図６（C）に示す第１弁切換完了）。

その後、モータ（101）を逆回転で駆動させると、連結部（110）において切欠面（105）と対向面（108）とが離れ、第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）とは、再び非伝動状態となるため、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動しない。さらに、モータ（101）を逆回転で駆動させると、非伝動状態のままで、第２駆動軸（106）が逆方向に駆動し、第２弁（90）が反時計回りに回転する。その結果、第２弁（90）では、第２連通溝（92）が第５および第７ポート（P5,P7）上に配置することになり、第５および第７ポート（P5,P7）間が連通する（図６（D）に示す第２弁切換完了）。

−実施形態の効果−
上記実施形態によれば、第２駆動軸（106）を駆動させて第２弁（90）の第２連通溝（92）を均圧させた後、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動させたため、第２弁（90）の回転トルクを下げた状態で第１弁（80）および第２弁（90）のポート（P1〜P4,P5〜P8）間の連通状態を切り換えることができる。すなわち、第１弁（80）および第２弁（90）を同時に切り換えず、第２弁（90）のみを切り換えて第２弁（90）の回転トルクを低減してから、第１弁（80）を切り換えるようにした。これにより、第１弁（80）および第２弁（90）のポート（P1〜P4,P5〜P8）の切り換えに要する回転トルクを低減することができる。

また、切欠面（105）と対向面（108）とを対向配置して連結部（110）を形成したため、両面（105,108）の接触又は非接触によって伝動状態と非伝動状態とを切り換えることができる。

さらに、第１突起部（104）の中心角を第２突起部（107）の中心角よりも小さくしたため、第１駆動軸（103）に非伝動状態となるように切欠面（105）を形成することができる。

また、第１弁（80）の切換後に非伝動状態において第２弁（90）を逆回転させるようにしたため、均圧状態となるまで非伝動状態で回転させた分だけ第２弁（90）を戻すことができる。こうすることで、第１弁（80）および第２弁（90）を適切な位置に切り換えることができる。

〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、低段圧縮機（20）と高段圧縮機（23）とを有する二段圧縮を行う冷媒回路（10）に本発明を適用したが、本発明は、これに限られず、多段圧縮機において適用することができる。具体的に、例示として、三段圧縮や四段圧縮を行うような圧縮機を有する冷媒回路についても適用することができる。

上記実施形態では、第１駆動軸（103）に係る第１突起部（104）に切欠面（105）を形成するようにしたが、本発明はこれに限られず、第２駆動軸（106）に係る第２突起部（107）に切欠面を形成し、且つ第１駆動軸（103）に係る第１突起部（104）に対向面を形成するようにしてもよい。このとき、第２突起部（107）の中心角は、第１突起部（104）の中心角よりも小さくなる。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、冷媒回路に接続される流路切換弁について有用である。

１０ 冷媒回路
８０ 第１弁
８１ 第１可動弁体
８４ 第１弁座
８５ 第１弁座面
９０ 第２弁
９１ 第２可動弁体
９２ 第２連通溝
９４ 第２弁座
９５ 第２弁座面
１０１ モータ
１０３ 第１駆動軸
１０４ 第１突起部
１０５ 切欠面
１０６ 第２駆動軸
１０７ 第２突起部
１０８ 対向面
１１０ 連結部

Claims (4)

1. 冷凍サイクルが行われる冷媒回路（10）の冷媒の流路を切り換える流路切換弁であって、
   複数のポート（P1〜P4,P5〜P8）が弁座面（85,95）に開口した弁座（84,94）と、該弁座（84,94）に重ねて配置され、相隣る２つのポート（P1〜P4,P5〜P8）を連通させる連通路（82,92）が形成され、且つ上記弁座（84,94）の弁座面（85,95）に直交する所定の軸心の回りに回転自在に構成された可動弁体（81,91）とをそれぞれが有する第１弁（80）および第２弁（90）と、上記第１弁（80）および第２弁（90）の可動弁体（81,91）を回転させる駆動機構（100）とを備え、
   上記駆動機構（100）は、上記第２弁（90）の可動弁体（91）に連結される第２駆動軸（106）と、上記第１弁（80）の可動弁体（81）に連結される第１駆動軸（103）と、上記第２駆動軸（106）に連結される駆動モータ（101）とを備え、
   上記第１駆動軸（103）と第２駆動軸（106）とは、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動する伝動状態と、第２駆動軸（106）が第１駆動軸（103）を駆動しない非伝動状態とに切り換わる連結部（110）によって連結され、
   上記連結部（110）は、第１弁（80）および第２弁（90）のポート（P1〜P4,P5〜P8）の切り換え時において、上記第２弁（90）の可動弁体（91）の連通路（92）の内部の圧力が該連通路（92）の外部の圧力と均圧状態となるまでは非伝動状態となり、該均圧状態となった後は伝動状態となるよう構成されている
   ことを特徴とする流路切換弁。
2. 請求項１において、
   上記連結部（110）は、第１駆動軸（103）の一端から第２駆動軸（106）に向かって延びると共に第１対向面（105）を有する第１突起部（104）と、第２駆動軸（106）の一端から第１駆動軸（103）に向かって延びると共に第２対向面（108）を有する第２突起部（107）とを備え、上記第１対向面（105）と第２対向面（108）とは互いに対向して配置され、
   上記伝動状態では、両対向面（105,108）が接する一方、非伝動状態では、両対向面（105,108）が離れるよう構成されている
   ことを特徴とする流路切換弁。
3. 請求項２において、
   上記第１突起部（104）および第２突起部（107）は、一方の中心角が他方の中心角よりも小さくなるように形成されている
   ことを特徴とする流路切換弁。
4. 請求項１〜３の何れか１つにおいて、
   上記駆動機構（100）は、第１弁（80）を切り換えた後に、非伝動状態において上記第２弁（90）を逆回転させるよう構成されている
   ことを特徴とする流路切換弁。

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