JP2014020412A - Four-way valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、空調装置に用いられるもので、冷媒が流れる流路の接続を切り替える四方弁に関する。 The present invention relates to a four-way valve that is used in, for example, an air conditioner and switches connection of a flow path through which a refrigerant flows.
従来から、例えば、空気調和装置等において、冷房運転と暖房運転を切り替えるべく冷媒が流れる流路を切り替えるために四方弁が用いられている。 Conventionally, for example, in an air conditioner or the like, a four-way valve has been used to switch a flow path through which a refrigerant flows in order to switch between a cooling operation and a heating operation.
特許文献1は、構造が簡単で高温冷媒と低温冷媒が近接して流れても、両者間で熱漏洩による熱損失の発生を抑制し、冷暖房能力を向上させる技術を開示している。 Patent Document 1 discloses a technology that has a simple structure and suppresses generation of heat loss due to heat leakage between the two even when a high-temperature refrigerant and a low-temperature refrigerant flow in proximity to each other, thereby improving the heating and cooling capacity.
しかし、例えば、特許文献1が示す四方弁は、本体がシリンダ形状をもっているため、四方弁内部に形成される冷媒流路は必ずしも直線的な形状ではなく、シリンダ形状の内部構造に沿って冷媒が迂回する流路が形成される。このため、冷媒が四方弁内部で滞留してしまい、その結果、熱損失が増加する場合がある。
本発明は、冷媒の流れの滞留をなくし熱損失の発生を抑制できる四方弁を提供することを目的とする。
However, for example, in the four-way valve shown in Patent Document 1, the main body has a cylinder shape. Therefore, the refrigerant flow path formed inside the four-way valve is not necessarily a linear shape, and the refrigerant flows along the internal structure of the cylinder shape. A detour channel is formed. For this reason, a refrigerant | coolant stagnates inside a four-way valve, As a result, a heat loss may increase.
An object of the present invention is to provide a four-way valve capable of eliminating the retention of the refrigerant flow and suppressing the generation of heat loss.
課題を解決するための請求項1記載の発明は、上側に第1流路が接続され、下側に第2流路と第3流路と第4流路とが接続され、流体が流れる流路を切り替える四方弁であって、前記四方弁は筒状容器の両端を密閉した形状であり下側に前記第2流路と前記第3流路と前記第4流路とが接続されたシリンダ部と、前記シリンダ部の上側に設けられ前記第1流路が接続されるとともに前記シリンダ部と内部同士が接続している接続部とからなる筐体を備え、前記接続部は、内部が前記第1流路側から前記シリンダ部側に向かって前記シリンダ部の長手方向に広がる形状を有しており、前記筐体の内部を移動するように設けられ、前記第1流路から流入する高温の流体を前記第2流路に流出させるときに前記第4流路から流入する低温の流体を前記第3流路に流出させ、前記第1流路から流入する高温の流体を前記第4流路に流出させるときに前記第2流路から流入する低温の流体を前記第3流路に流出させるように流路を切り替える弁体とを備え、前記弁体は、前記シリンダ部から前記接続部にまたがって配置され、前記弁体の壁面と前記接続部の内壁面とが当接し、前記接続部内に形成流路を形成することを特徴とした四方弁である。 According to a first aspect of the present invention for solving the problem, the first flow path is connected to the upper side, the second flow path, the third flow path, and the fourth flow path are connected to the lower side, and the flow of the fluid flows. A four-way valve for switching a path, wherein the four-way valve has a shape in which both ends of a cylindrical container are sealed and the second flow path, the third flow path, and the fourth flow path are connected to the lower side And a housing comprising a connecting portion that is provided on the upper side of the cylinder portion and is connected to the first flow path and in which the cylinder portion and the interior are connected to each other. It has a shape that spreads in the longitudinal direction of the cylinder part from the first flow path side toward the cylinder part side, and is provided so as to move inside the casing, and is heated to flow in from the first flow path. When the fluid flows out into the second flow path, the low temperature fluid flowing in from the fourth flow path is A low temperature fluid flowing from the second flow channel is caused to flow out to the third flow channel when the high temperature fluid flowing from the first flow channel is caused to flow into the third flow channel and the high temperature fluid flowing from the first flow channel to the fourth flow channel. A valve body for switching the flow path, and the valve body is disposed across the connecting portion from the cylinder portion, and a wall surface of the valve body and an inner wall surface of the connecting portion are in contact with each other, This is a four-way valve characterized by forming a formation flow path.
請求項2記載の発明は、前記形成流路を形成する前記接続部の内壁と前記弁体の壁面の少なくともいずれか一方に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項1記載の四方弁である。 According to a second aspect of the present invention, in the four-way valve according to the first aspect, an elastic member is provided on at least one of the inner wall of the connecting portion and the wall surface of the valve body that form the forming flow path. is there.
四方弁内に形成される形成流路を、冷媒が迂回することのない直線的な流路として形成する。これにより、冷媒は迂回することなく流れるため、冷媒の流れの滞留をなくし熱損失の発生を抑制できる四方弁を提供することができる。 The formation flow path formed in the four-way valve is formed as a straight flow path that does not bypass the refrigerant. Accordingly, since the refrigerant flows without detouring, it is possible to provide a four-way valve that can eliminate the retention of the refrigerant flow and suppress the occurrence of heat loss.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る四方弁の外観を示す外形図、図2は、同じく一実施形態に係る四方弁の冷房運転時の動作の一例を示す断面図、図3は、同じく一実施形態に係る四方弁の暖房運転時の動作の一例を示す断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an outline view showing the appearance of a four-way valve according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the operation during cooling operation of the four-way valve according to the embodiment, and FIG. It is sectional drawing which shows an example of the operation | movement at the time of the heating operation of the four-way valve which concerns on one Embodiment.
本発明の一実施の形態に係る四方弁Aは、図1の外形図に示すように、一例として筒状容器の両端を密閉した形状であるシリンダ部16と、この上部に設けられシリンダ部16と連通する接続部17からなる筐体11を有している。接続部17は頂点側に第1流路12が接続され、シリンダ部16は底面側に第2流路13、第3流路14、第4流路15が接続されている。また、接続部17は、内部が第1流路12側からシリンダ部16側に向かってシリンダ部16の長手方向に広がる形状を有している。
A four-way valve A according to an embodiment of the present invention includes, as an example, a
また、四方弁Aは、図2の冷房運転時の動作の一例を示す断面図、図3の暖房運転時の動作の一例を示す断面図に示すように、筐体11内を移動することで流路を切り替える弁体22を有している。また、弁体22は、一例として断熱性の材料とすることにより、第2流路13、第3流路14、第4流路15側に設けた流路23と第1形成流路R1との間の熱移動が効果的に防止され、熱損失を抑制することができるため、効率のよい冷房運転(暖房運転)が可能となる。弁体22は、例えば冷房運転時は、図2に示すように図面の左方向に弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とが当接するまでスライドする。これにより、接続部17内に第1形成流路R1が形成され、第1流路12と第4流路15を接続して低温の流体を流出させる。このとき、弁体22は、流路23を介して第2流路13と第3流路14を接続する。また、弁体22は、例えば暖房運転時は、図3に示すように図面の右方向に弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とが当接するまでスライドする。これにより、接続部17内に第2形成流路R2が形成され、第1流路12と第2流路13を接続して高温の流体を流出させる。このとき、弁体22は、流路23を介して第3流路14と第4流路15を接続する。
Further, the four-way valve A is moved in the
また、弁体22は、シリンダ部16から接続部17にまたがって配置され、弁体22が、筐体11の内部を移動する際に弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とが当接し、接続部17内に形成流路R1,R2を形成する。弁体22はシリンダ部16内の長手方向両側に後述するピストン36、37が取り付けられている。形成流路R1が形成されたとき、シリンダ部16内では弁体22とピストン36との間で形成流路R3が形成され、また、形成流路R2が形成されたとき、シリンダ部16内では弁体22とピストン37との間で形成流路R4が形成される。
In addition, the
次に、本発明の一実施形態である四方弁を空気調和装置に適用した場合の構成および動作について、図4および図5を用いて詳細に説明する。図4は、本発明の一実施形態に係る四方弁Aを含む空気調和装置の冷房運転時の動作の一例を示す断面図、図5は、同じく一実施形態に係る四方弁Aを含む空気調和装置の暖房運転時の動作の一例を示す断面図である。 Next, the configuration and operation when a four-way valve according to an embodiment of the present invention is applied to an air conditioner will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of an operation during cooling operation of an air conditioner including a four-way valve A according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an air conditioner including the four-way valve A according to an embodiment. It is sectional drawing which shows an example of the operation | movement at the time of heating operation of an apparatus.
図4および図5の空気調和装置において、空気調和装置は、一端が第1流路12に、他端が第3流路14に接続され、第3流路14から吸入したガス冷媒を圧縮し、高温高圧となったガス冷媒を第1流路12へ吐出する圧縮機42と、第1流路12を介して圧縮機42の吐出側に接続し、第2流路13を介して室内熱交換器45に接続し、第3流路14を介して圧縮機42の吸入側に接続し、第4流路15を介して室外熱交換器43に接続し、各流路の接続を切り替える四方弁Aと、一端が第2流路13に、他端が冷媒配管を介して膨張手段44に接続され、冷房運転時は蒸発器として機能し、暖房運転時は凝縮器として機能する室内熱交換器45と、一端が冷媒配管を介して室内熱交換器45に、他端が冷媒配管を介して室外熱交換器43に接続され、冷媒を減圧する膨張手段44と、一端が冷媒配管を介して膨張手段44に、他端が第4流路15に接続され、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する室外熱交換器43とを有している。
4 and 5, the air conditioner has one end connected to the
さらに、空気調和装置は、電磁弁41と第2流路、四方弁Aおよび第3流路14との間が、配管31、32、33、34により接続されている。詳しくは、電磁弁41は、配管31を介して第1流路12と、配管32を介してシリンダ部16の長手方向の一端(シリンダ空間35側)と、配管33を介してシリンダ部16の長手方向の他端(シリンダ空間38側)と、配管34を介して第3流路14と接続する電磁弁41を有しており、オン/オフ制御により配管31,32,33,34の接続を切り替える。詳しくは、電磁弁41がオフ制御のとき、配管31と配管32とが接続され、配管33と配管34とが接続される。また、電磁弁41がオン制御の時、配管31と配管33とが接続され、配管32と配管34とが接続される。
Further, in the air conditioner, the
このような構成をもつ空気調和装置において、以下に、冷房運転時の動作を図4を用いて説明する。図4に示される空気調和装置において、冷房運転時は、電磁弁41はオフであり、この結果、冷媒は、第1流路12から配管31の中を電磁弁41に向かって流れ、電磁弁41から配管32の中をシリンダ空間35に向かって流れ、四方弁A内のピストン36を左に押すことで弁体22を左に押して図4に示す位置に固定する。この時、図4に示す通り、対向する弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とは隙間なく当接している。この時の冷凍サイクルの冷媒の流れを以下に説明する。
In the air conditioner having such a configuration, the operation during the cooling operation will be described below with reference to FIG. In the air conditioner shown in FIG. 4, during the cooling operation, the
圧縮機42から吐出された高圧高温のガス冷媒は、第1流路12を介して四方弁Aに流入する。四方弁Aから第4流路15を介して室外熱交換器43に流入した高温高圧のガス冷媒は外気と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。室外熱交換器43から冷媒配管を介して膨張手段44に流入した高圧の液冷媒は膨張手段44により減圧され低圧低温の気液二相状態の冷媒となる。膨張手段44から冷媒配管を介して室内熱交換器45に流入した低圧低温の気液二相状態の冷媒は、室内空気と熱交換を行って蒸発し低温低圧のガス冷媒となる。この低温低圧のガス冷媒は室内熱交換器45から第2流路13を介して四方弁Aに流入し、四方弁Aから第3流路14を介して圧縮機42に吸入され、再び圧縮される。
The high-pressure and high-temperature gas refrigerant discharged from the
ここで注目すべきは、対向する弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とは隙間なく当接しているため、第1流路12から流入する冷媒がピストン37側に流入することはないということである。よって、四方弁Aの筐体11と四方弁Aの内部に設けられた弁体22とにより形成される第1形成流路R1は直線状となり、筐体11内を流体が迂回する領域をもたない形状となる。このことから、上述した特許文献1が示すように、シリンダ形状の四方弁の中に形成された形成流路のように、冷媒がシリンダ内に充満し、冷媒が迂回することで、四方弁A内で冷媒が滞留を起こし熱損失を発生させるという不具合を回避することが可能となる。
It should be noted here that the
またさらに、図4に示すとおり、第1形成流路R1を形成する接続部17の内壁面18と、弁体22の壁面24とは略平行となるように形成されている。これにより、第1形成流路R1は、第1流路12と第4流路15を略最短で接続するための筒形状の形成流路であり、筐体内を流体が迂回する領域をもたない形状となるものである。
Furthermore, as shown in FIG. 4, the
次に、暖房運転時の動作を図5を用いて説明する。図5に示される空気調和装置において、構成は図4と変わることがないが、冷媒の流れは冷房運転の際と逆転することになる。 Next, the operation | movement at the time of heating operation is demonstrated using FIG. In the air conditioner shown in FIG. 5, the configuration does not change from that in FIG. 4, but the refrigerant flow is reversed from that in the cooling operation.
すなわち、暖房運転時は、電磁弁41はオンであり、この結果、冷媒は、第1流路12から配管31の中を電磁弁41に向かって流れ、電磁弁41から配管33の中をシリンダ空間38に向かって流れ、四方弁A内のピストン37を右に押すことで弁体22を右に押して図5に示す位置に固定する。この時、図4に示す通り、対向する弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とは隙間なく当接している。この時の冷凍サイクルの冷媒の流れを以下に説明する。
That is, during the heating operation, the
圧縮機42から吐出された高圧高温のガス冷媒は、第1流路12を介して四方弁Aに流入する。四方弁Aから第2流路13を介して室内熱交換器45に流入した高温高圧のガス冷媒は室内空気と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。室内熱交換器45から冷媒配管を介して膨張手段44に流入した高圧の液冷媒は膨張手段44により減圧され低温低圧の気液二相状態の冷媒となる。膨張手段44から冷媒配管を介して室外熱交換器43に流入した低温低圧の気液二相状態の冷媒は、外気と熱交換を行って蒸発し低温低圧のガス冷媒となる。この低温低圧のガス冷媒は室外熱交換器43から第4流路15を介して四方弁Aに流入し、四方弁Aから第3流路14を介して圧縮機42に吸入され、再び圧縮される。
The high-pressure and high-temperature gas refrigerant discharged from the
同様にここで注目すべきは、図5に示すように、対向する弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とは隙間なく当接しているため、第1流路12から流入する冷媒がピストン36側に流入することはないということである。よって、四方弁Aの筐体11と四方弁Aの内部に設けられた弁体22とにより形成される第2形成流路R2は直線状となり、第1流路12と第2流路13を略最短で接続するための筒形状の形成流路であり、筐体11内を流体が迂回する領域をもたない形状となる。このことから、同様に、上述した特許文献1が示すシリンダ形状の四方弁の中に形成された形成流路のように、冷媒がシリンダ内に充満し、四方弁内で冷媒が滞留を起こし熱損失を発生させるという不具合を回避することが可能となる。
Similarly, it should be noted here that, as shown in FIG. 5, the
またさらに、図5に示すとおり、第2形成流路R2を形成する接続部17の内壁面18と、弁体22の壁面24とは略平行となるように形成されている。これにより、第2形成流路R2は、第1流路12と第2流路13を略最短で接続するための筒形状の形成流路であり、筐体内を流体が迂回する領域をもたない形状となるものである。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the
また、図6は、本発明による四方弁の他の実施形態の一例を示す断面図である。ここで、弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とに弾性部材であるパッキン51およびパッキン52が接着されている。このパッキンにより、対向する弁体22の壁面24と接続部17の内壁面18とが当接する際に、冷媒が当接面を通過することを防止する効果をより一層高めることができる。この結果、冷媒は筐体11および弁体22により形成された第1形成流路R1、または、第2形成流路R2の中のみを主に移動することにより、冷媒の流れの滞留をなくし熱損失の発生を抑制でき、ひいては冷暖房効率を向上させた空気調和装置を実現することが可能となる。
Moreover, FIG. 6 is sectional drawing which shows an example of other embodiment of the four-way valve by this invention. Here, packing 51 and packing 52, which are elastic members, are bonded to the
以上記載した様々な実施形態は複数同時に実施することが可能であり、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。 A plurality of various embodiments described above can be carried out simultaneously, and the present invention covers a wide range consistent with the disclosed principle and novel features, and is limited to the above-described embodiments. It is not a thing.
A…四方弁、11…筐体、12…第1流路、13…第2流路、14…第3流路、15…第4流路、16…シリンダ部、17…接続部、22…弁体、23…流路、31〜34…配管、41…電磁弁、42…圧縮機、43…室外熱交換器、44…膨張手段、45…室内熱交換器、51,52…パッキン。 A ... Four-way valve, 11 ... Housing, 12 ... First flow path, 13 ... Second flow path, 14 ... Third flow path, 15 ... Fourth flow path, 16 ... Cylinder section, 17 ... Connection section, 22 ... Valve body, 23 ... flow path, 31-34 ... piping, 41 ... solenoid valve, 42 ... compressor, 43 ... outdoor heat exchanger, 44 ... expansion means, 45 ... indoor heat exchanger, 51, 52 ... packing.
Claims (2)
前記四方弁は筒状容器の両端を密閉した形状であり下側に前記第2流路と前記第3流路と前記第4流路とが接続されたシリンダ部と、
前記シリンダ部の上側に設けられ前記第1流路が接続されるとともに前記シリンダ部と内部同士が接続している接続部とからなる筐体を備え、
前記接続部は、内部が前記第1流路側から前記シリンダ部側に向かって前記シリンダ部の長手方向に広がる形状を有しており、
前記筐体の内部を移動するように設けられ、前記第1流路から流入する高温の流体を前記第2流路に流出させるときに前記第4流路から流入する低温の流体を前記第3流路に流出させ、前記第1流路から流入する高温の流体を前記第4流路に流出させるときに前記第2流路から流入する低温の流体を前記第3流路に流出させるように流路を切り替える弁体とを備え、
前記弁体は、前記シリンダ部から前記接続部にまたがって配置され、前記弁体の壁面と前記接続部の内壁面とが当接し、前記接続部内に形成流路を形成することを特徴とした四方弁。 A first flow path is connected to the upper side, a second flow path, a third flow path, and a fourth flow path are connected to the lower side, and a four-way valve that switches a flow path through which a fluid flows,
The four-way valve has a shape in which both ends of a cylindrical container are sealed, and a cylinder portion in which the second flow path, the third flow path, and the fourth flow path are connected to the lower side,
Provided with a casing that is provided on the upper side of the cylinder part and is connected to the first flow path and is connected to the cylinder part and the inside thereof;
The connection portion has a shape in which the inside expands in the longitudinal direction of the cylinder portion from the first flow path side toward the cylinder portion side,
The third fluid is provided so as to move inside the housing, and when the high-temperature fluid flowing from the first flow path is caused to flow out to the second flow path, the low-temperature fluid flowing from the fourth flow path is the third. The low temperature fluid flowing from the second flow path is caused to flow out to the third flow path when the high temperature fluid flowing from the first flow path is caused to flow out to the fourth flow path. A valve body for switching the flow path,
The valve body is arranged across the connecting portion from the cylinder portion, and a wall surface of the valve body and an inner wall surface of the connecting portion are in contact with each other to form a forming flow path in the connecting portion. Four-way valve.
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