JP2016098968A - 流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失や摺動部分の摩耗を抑え、シール性を向上させ、高圧に耐え、耐久性を向上させ、流路切換を確実かつ迅速に行うヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧環境下に適する流路切換弁を提供する。【解決手段】主弁ハウジング１０及び該主弁ハウジング内に回動可能に配在された主弁体２０を備える主弁と、主弁体を回動させるための流体圧式のアクチュエータ７とを備え、主弁体を回転させることにより、流路が切り換えられるようにされ、アクチュエータは、主弁に供給される高圧流体が導入される作動室５５が設けられた本体部５０を有し、前記作動室に、主弁の低圧部分１４に弁手段８０を介して接続された上部ポート５６と下部ポート５７が開口せしめられるとともに、作動室から主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、弁手段に上部ポート及び下部ポートのいずれかを介して選択的に行うことにより、往復直線運動を正逆両方向の回転運動に変換する。【選択図】図１７

Description

本発明は、弁体を回転させることにより流路の切り換えを行うロータリー式の流路切換弁に係り、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等において流路切換を行うのに好適な流路切換弁に関する。

一般に、ルームエアコン、カーエアコン等のヒートポンプ式冷暖房システムは、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、及び膨張弁等に加えて、流路（流れ方向）切換手段としての流路切換弁を備えている。

この流路切換弁を備えたヒートポンプ式冷暖房システムの一例を図２４を参照しながら簡単に説明する。図示例のヒートポンプ式冷暖房システム１００は、運転モード（冷房運転と暖房運転）の切り換えを流路切換弁（四方切換弁）１４０で行うようになっており、基本的には、圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室内熱交換器１３０、及び膨張弁１６０を備え、前記の圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室内熱交換器１３０、及び膨張弁１６０の四者の間に４つのポート、すなわち、吐出側高圧ポートＤ、室外側入出ポートＣ、室内側入出ポートＥ、及び吸入側低圧ポートＳを有する流路切換弁１４０が配在されている。

前記各機器類間は導管（パイプ）等で形成される流路で接続されており、冷房運転モードが選択されたときには、図２４において実線矢印で示される如くに、流路切換弁１４０の吐出側高圧ポートＤが室外側入出ポートＣに、また、室内側入出ポートＥが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通せしめられる。これにより、冷媒が圧縮機１１０に吸入されるとともに、圧縮機１１０から高温高圧の冷媒が流路切換弁１４０を介して室外熱交換器１２０に導かれ、ここで室外空気と熱交換して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁１６０に導入される。この膨張弁１６０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室内熱交換器１３０に導入され、ここで室内空気と熱交換（冷房）して蒸発し、室内熱交換器１３０からは低温低圧の冷媒が流路切換弁１４０を介して圧縮機１１０の吸入側に戻される。

それに対し、暖房運転モードが選択されたときには、図２４において破線矢印で示される如くに、流路切換弁１４０の吐出側高圧ポートＤが室内側入出ポートＥに、また、室外側入出ポートＣが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通せしめられ、圧縮機１１０から高温高圧の冷媒が室内熱交換器１３０に導かれ、ここで室内空気と熱交換（暖房）して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁１６０に導入される。この膨張弁１６０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室外熱交換器１２０に導入され、ここで室外空気と熱交換して蒸発し、室外熱交換器１２０からは低温低圧の冷媒が流路切換弁１４０を介して圧縮機１１０の吸入側に戻される。

前記した如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込まれる四方切換弁として、従来、スライド式主弁体を内蔵する弁本体（弁ハウジング）と、電磁式のパイロット弁とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に所載の流路切換弁は、弁ハウジングに、吐出側高圧ポートＤ、室外側入出ポートＣ、吸入側低圧ポートＳ、及び室内側入出ポートＥが形成されるとともに、前記したポートＤ→Ｃ及びＥ→Ｓ、又は、ポートＤ→Ｅ及びＣ→Ｓの連通状態を作り出す（流路切換を行う）べくスライド式主弁体が左右方向に摺動可能に配在されている。弁ハウジングにおけるスライド式主弁体の左右には、パイロット弁を介して圧縮機吐出側の高圧冷媒及び圧縮機吸入側の低圧冷媒が導入される、それぞれスライド式主弁体に結合された左右一対のピストン型パッキンにより画成される高圧室及び低圧室が設けられ、この高圧室と低圧室の圧力差を利用して前記スライド式主弁体を左右方向に摺動させることで前記流路切換を行うようにされている。

一方、特許文献２には、パイロット弁を備えたロータリー式の四方切換弁が提案されている。この四方切換弁は、円筒状胴体（主弁ハウジング）内を区劃片（回転軸部に片持ち支持された板状主弁体）により２つに区画するとともに、主弁ハウジングの外周部に前記吐出側高圧ポートＤと吸入側低圧ポートＳとを、また、室外側入出ポートＣと室内側入出ポートＥとを、それぞれ１８０°前後離して対向配置させ、板状主弁体を回転させることにより、流路の切り換え、すなわち、吐出側高圧ポートＤが室外側入出ポートＣに、また、室内側入出ポートＥが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通する第１連通状態と、吐出側高圧ポートＤが室内側入出ポートＥに、また、室外側入出ポートＣが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通する第２連通状態とを作り出すようにされ、また、主弁体の回転（流路切換）は、主弁ハウジングの上側に設けられた、システム内の高圧冷媒と低圧冷媒の差圧を利用する流体圧式のアクチュエータ（板状主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された板状体で仕切られた二つの作動室）への高圧冷媒の導入・排出をパイロット弁で選択的に行うことによりなされる。

特開２００９−４１６３６号公報 特開２００１−８２８３４号公報

前記した如くの従来の流路切換弁においては、次のような解決すべき課題がある。

すなわち、特許文献１に所載のスライド式の流路切換弁では、内容積が比較的小さな弁ハウジング内において高圧流体（冷媒）が内壁面等に衝突するとともに、その流れ方向が大きく変わるので、圧力損失が大きくなる嫌いがあり、また、左右一対のピストン型パッキンを伴うスライド式主弁体を摺動させて流路切換を行う構成であるので、スティックスリップ等により摺動部分が摩耗しやすく、それに伴い、摺動部分のシール性が悪くなって、弁洩れしやすいという問題もある。

また、特許文献２に所載のロータリー式の流路切換弁では、主弁体を回転（流路切換）させるための流体圧式のアクチュエータは、高圧を受ける部分が主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるので、変形（撓み）等が生じやすく、強度や耐久性に問題があるとともに、流路切換の確実性や迅速性にも欠ける嫌いがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧力損失や摺動部分の摩耗を可及的に抑えることができ、シール性を向上させ得て、弁洩れし難くできるとともに、高圧に耐えられる十分な強度を確保できて耐久性を向上させることができ、流路切換を確実かつ迅速に行うことができるとともに、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧環境下にも組み込むことのできる流路切換弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る流路切換弁は、基本的には、主弁ハウジング及び該主弁ハウジング内に回動可能に配在された主弁体を備える主弁と、前記主弁体を回動させるための流体圧式のアクチュエータとを備え、前記主弁体を回転させることにより、流路が切り換えられるようにされ、前記アクチュエータは、前記主弁に供給される高圧流体が導入される作動室が設けられた本体部を有し、前記作動室に、前記主弁の低圧部分に弁手段を介して接続された上部ポートと下部ポートが開口せしめられるとともに、前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記弁手段により前記上部ポート及び前記下部ポートのいずれかを介して選択的に行うことにより、往復直線運動を正逆両方向の回転運動に変換する運動変換機構が設けられていることを特徴としている。

前記運動変換機構は、好ましくは、前記作動室に、その回転は阻止された状態で上下動可能に収容される受圧移動体と、該受圧移動体の上下動に対応して回動可能に内挿又は外挿される回転駆動体と、前記受圧移動体と前記回転駆動体との間に設けられ、前記受圧移動体の上下動を前記回転駆動体の正逆両方向の回転運動に変換するための運動変換部とから構成される。

好ましい態様では、前記運動変換部として、前記受圧移動体及び前記回転駆動体のうちの一方に、ボールと、該ボールを、その一部を半径方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部とが設けられ、他方に、前記収容部から半径方向に突出する前記ボールの一部が嵌め込まれる、周方向に曲がりながら上下方向に伸びる螺旋溝が設けられる。

他の好ましい態様では、前記受圧移動体の下部外周に、前記作動室の内周面との間を気密的に封止して前記作動室を容積可変の上部と下部とに仕切るパッキンが装着されるとともに、前記本体部に、前記パッキンから上側の作動室上部に常時開口するように前記上部ポートが設けられるとともに、前記パッキンから下側の作動室下部に開口し、前記受圧移動体の上下動に連動して開閉されるように前記下部ポートが設けられる。

他の好ましい態様では、前記受圧移動体に、前記作動室上部全体と前記上部ポートとを連通させるための第１均圧通路と、前記作動室上部と前記作動室下部とを連通させるための第２均圧通路とが設けられ、前記受圧移動体が最下動位置にあるとき、前記第１均圧通路と前記上部ポートとの間を連通させるとともに、前記第２均圧通路と前記下部ポートとの間を遮断し、前記受圧移動体の上動開始後において、前記第１均圧通路と前記上部ポートとの間を遮断するとともに、前記第２均圧通路と前記下部ポートとの間を連通させる連通遮断手段と、を具備して構成される。

他の好ましい態様では、前記受圧移動体は、有底円筒状とされ、その胴部に前記第１均圧通路が設けられるとともに、前記連通遮断手段の一つとして、前記胴部における前記第１均圧通路の下側に、前記受圧移動体の上動開始後において、前記第１均圧通路と前記上部ポートとの間を遮断するための、前記作動室上部の内周面との間を封止するパッキンが装着される。

他の好ましい態様では、前記アクチュエータの本体部は、前記主弁ハウジングから延設された円筒状の胴部と、該胴部における下面開口を気密的に封止する下面閉塞部材と、前記作動室と前記主弁ハウジングとに開口する高圧導入通路とを有し、前記下面閉塞部材に、前記受圧移動体を、その回転は阻止した状態で直線的に上下動させるための作動案内棒が垂設されるとともに、前記受圧移動体の底部に前記作動案内棒が相対摺動可能に嵌挿される貫通穴が設けられ、該貫通穴と前記作動案内棒との間の隙間が前記第２均圧通路とされる。

他の好ましい態様では、前記受圧移動体に、前記連通遮断手段の他の一つとして、前記下部ポートを前記受圧移動体が最下動位置にあるときには閉じ、前記受圧移動体の上動開始後には開く弁体が設けられる。

他の好ましい態様では、前記下部ポートは、前記下面閉塞部材に設けられた、前記作動室に開口する凹穴部を有し、前記受圧移動体の底部下面側に前記弁体が設けられ、前記弁体は前記凹穴部の上面開口を前記受圧移動体の上下動に連動して開閉するようにされる。

他の好ましい態様では、前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記上部ポート、前記下部ポート、及び、前記主弁の低圧部分に接続された前記弁手段としての三方パイロット弁により行うようにされる。

本発明に係る流路切換弁では、主弁内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用した流体圧式アクチュエータにより、主弁体を回動するようにされているので、電動モータ等で主弁体を回動させる場合に比べて、コスト削減、消費電力の低減、省エネ化等を図ることができ、また、スライド式のものに比べて、圧力損失や摺動部分の摩耗を可及的に抑えることができ、シール性を向上させ得て、弁洩れし難くできる。

また、主弁体を回動させるアクチュエータは、流体圧により受圧移動体を上下動させ、この上下動を回転運動に変換して主弁体に伝達する構成なので、従来例のように高圧を受ける部分が主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるものに比べて、高圧を受ける部分（受圧移動体）に、十分な強度を確保でき、耐久性を向上させることができるとともに、十分な強度を確保できることから、受圧面積を大きくすることができ、そのため、流路切換を確実かつ迅速に行うことができる。

また、直線運動を回転運動に変換する機構としては、一般にボールねじ機構が知られているが、通常のボールねじ機構は、ボールを多数使用し、リターン構造も必要であるため、本発明の運動変換機構に比べて、構造が複雑で高価であり、また、高温高圧環境下での使用は考慮されていないため、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれる流路切換弁に採用することは難しい。それに対し、本発明の運動変換機構を備えた流体圧式のアクチュエータは、部品点数が少なく極めてシンプルな構成であるので、コスト的に有利であるとともに、高温高圧環境下で使用する場合の対策（受圧移動体の肉厚を厚くする等）を容易にとることができ、そのため、本発明に係る流路切換弁は、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧環境下に組み込まれる流路切換弁として費用対効果に極めて優れるものとなる。

上記した以外の、課題、構成、及び作用効果は、以下の実施形態により明らかにされる。

（Ａ）は、本発明に係る流路切換弁の第１実施例における一側面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示される流路切換弁の上面側配置図、（Ｃ）は、（Ａ）に示される流路切換弁の下面側配置図。 図１（Ｂ）のＡ−Ａ矢視線に従って部分的に破断した他側面図。 図１（Ｂ）のＢ−Ｂ矢視線に従って部分的に破断した他側面図。 図１（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視線に従う主弁部分の拡大断面図。 第１実施例の流路切換弁に設けられたシール面離隔機構の構成及び動作説明に供される拡大断面図。 （Ａ）は、第１実施例の流路切換弁において主弁体が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は上面側配置図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、第１実施例の流路切換弁において主弁体が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は上面側配置図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、第１実施例における主弁体の第１層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、第１実施例の主弁体の第１層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、第１実施例における主弁体の第２層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、第１実施例における主弁体の第２層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、第１実施例における主弁体の第３層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、第１実施例における主弁体の第３層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、第１実施例における主弁体の第４層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、第１実施例における主弁体の第４層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 第１実施例の主弁体の上半部と下半部をそれぞれ一体物とした例を示し、（Ａ）は第１の回転位置にある状態、（Ｂ）は第２の回転位置にある状態をそれぞれ示す断面図。 第１実施例の主弁体の上半部と下半部を一体物とした例を示し、（Ａ）は第１の回転位置にある状態、（Ｂ）は第２の回転位置にある状態をそれぞれ示す断面図。 第２実施例の流路切換弁を示し、（Ａ）は主弁体が第１の回転位置にある状態を、（Ｂ）は主弁体が第１の回転位置から時計回りに９０°回転した第２の回転位置にある状態であり、（１）は上面側配置図、（２）は各状態における連通路構成を示す概略図、（３）は下面側配置図。 （Ａ）は、第２実施例における主弁体が第１の回転位置にある状態の、（１）第１層部材、（２）第２層部材、（３）第３層部材、（４）第４層部材のそれぞれの平面図、（Ｂ）は、主弁体が第１の回転位置にある状態における連通路構成を示し、（Ｂ）の（１）〜（４）は、（Ａ）の（１）〜（４）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、第２実施例における主弁体が第２の回転位置にある状態の、（１）第１層部材、（２）第２層部材、（３）第３層部材、（４）第４層部材のそれぞれの平面図、（Ｂ）は、主弁体が第２の回転位置にある状態における連通路構成を示し、（Ｂ）の（１）の上段側、下段側は、それぞれ（Ａ）の（１）におけるＵ−Ｕ矢視線、Ｖ−Ｖ矢視線に従う部分断面図、（Ｂ）の（２）及び（３）は、（Ａ）の（２）及び（３）のＹ−Ｙ矢視線に従う断面図、（Ｂ）の（４）の上段側、下段側は、それぞれ（Ａ）の（４）におけるＪ−Ｊ矢視線、Ｋ−Ｋ矢視線に従う部分断面図。 第３実施例の流路切換弁を示し、（Ａ）は主弁体が第１の回転位置にある状態、（Ｂ）は主弁体が第２の回転位置にある状態であり、（１）は上面側配置図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 本発明に係る流路切換弁の一実施例におけるアクチュエータの主要部を示す、図２の下部の部分切欠拡大図（下動行程完了時点）。 （Ａ）は、図１７に示されるアクチュエータの主要部の異なる動作状態（上動行程完了時点）を示す図、（Ｂ）は、図１７、図１８（Ａ）に示される運動変換機構の主要部の分解斜視図。 図１７に示されるアクチュエータに用いられる回転伝達機構の一例を示す概略構成図。 図１７に示されるアクチュエータに用いられる回転伝達機構の他の例を示す概略構成図。 図１７に示されるアクチュエータの動作説明（上動行程）に供される図。 図１７に示されるアクチュエータの動作説明（下動行程）に供される図。 図１７に示されるアクチュエータに備えられる三方パイロット弁を示し、（Ａ）は通電ＯＦＦ時を、（Ｂ）は通電ＯＮ時をそれぞれ示す拡大断面図。 ヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る流路切換弁の第１実施例を示し、（Ａ）は一側面図、（Ｂ）は上面側配置図、（Ｃ）は下面側配置図である。また、図２、図３、図４は、それぞれ図１（Ｂ）のＡ−Ａ矢視線に従って部分的に破断した他側面図、Ｂ−Ｂ矢視線に従って部分的に破断した他側面図、Ｃ−Ｃ矢視線に従う主弁部分の拡大断面図である。

なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際にヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれた状態での位置、方向を指すとは限らない。

また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。

［主弁の第１実施例］
図示実施例の流路切換弁１は、四方切換弁であり、例えば前述した図２４に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００における四方切換弁１４０として用いられるもので、ロータリー式の主弁５と、流体圧式のアクチュエータ７とを備える。

以下においては、まず、主として主弁５について説明し、その後にアクチュエータ７について説明する。

主弁５は、主弁ハウジング１０と、この主弁ハウジング１０内に回動可能かつ上下動可能に配在された主弁体２０とを備える。

主弁ハウジング１０は、アルミあるいはステンレス等の金属製とされ、円筒状の胴部１０Ｃと、この胴部１０Ｃの上面開口を気密的に封止するようにかしめ固定され、さらにはんだ付け、ろう付け、溶接等により固定された厚肉円板状の上側弁シート１０Ａと、胴部１０Ｃの下面開口を閉塞するように前記上側弁シート１０Ａと同様に前記胴部１０Ｃに固定された厚肉円板状の下側弁シート１０Ｂとを有し、上側弁シート１０Ａの左右には、管継手からなる第１ポート１１、第２ポート１２が垂設され、下側弁シート１０Ｂの左右には、管継手からなる第３ポート１３、第４ポート１４が垂設されている。各ポート１１〜１４は同一円周上に設けられており、第１ポート１１と第３ポート１３及び第２ポート１２と第４ポート１４は平面視同一位置に配在されている。上側弁シート１０Ａの下面及び下側弁シート１０Ｂの上面は、平坦で滑らかな弁シート面１７、１７となっている。

本実施例では、図２４に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００に組み込まれた場合において、例えば、第１ポート１１は圧縮機吐出側に接続される吐出側高圧ポートＤとされ、第２ポート１２は室内熱交換器に接続される室内側入出ポートＥとされ、第３ポート１３は室外熱交換器に接続される室外側入出ポートＣとされ、第４ポート１４は圧縮機吸入側に接続される吸入側低圧ポートＳとされる（図１参照）。

前記主弁ハウジング１０における上側弁シート１０Ａの下面側中央（主弁ハウジング１０の中心線Ｏ上）には、主弁体２０の上側回転軸部３０Ａ（後述）を回転自在に支持する軸受穴１５Ａが設けられ、また、下側弁シート１０Ｂの下面側中央付近には、下向きに凹部１９（後述する回転伝達機構７０の収容部）が設けられ、この凹部１９における前記中心線Ｏ上に、主弁体２０の下側回転軸部３０Ｂ（後述）を回転自在に支持する軸受穴１５Ｂが設けられている。

また、下側弁シート１０Ｂの下面側の後部にはアクチュエータ７の本体部５０が設けられている。前記本体部５０は、平面視で主弁ハウジング１０から側方には突出しないようになっている（下側弁シート１０Ｂの径内に収まっている）。

主弁体２０は、短円柱状の上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの二分割構成となっている。詳しくは、比較的厚みのある第１層部材２１と該第１層部材２１の下面側に溶接等により一体的に接合された第２層部材２２とで上半部２０Ａが構成され、厚肉円板状の第３層部材２３と該第３層部材２３の下面側に溶接等により一体的に接合された比較的厚みのある第４層部材２４とで下半部２０Ｂが構成されている。

前記上半部２０Ａ（の第２層部材２２）と下半部２０Ｂ（の第３層部材２３）との間に、それらを相互に逆方向に付勢する付勢手段としての４本の圧縮コイルばね２９が縮装されている（図２参照）。４本の圧縮コイルばね２９は、第３層部材２３の上面側の同一円周上に等角度間隔で設けられた４個のばね収納穴２３ｈ（図９参照）に、その一部を上方に突出させた状態で装填されている。

主弁体２０の第１層部材２１の上面側及び第４層部材２４の下面側の平面視同一位置には、主弁体２０の中心線Ｏ（主弁ハウジング１０と共通）を通る断面矩形の横断溝２７、２７が形成されており、この横断溝２７、２７の両端近くには、主弁体２０の上半部２０Ａと下半部２０Ｂとを一体回動可能かつ上下動可能とすべく、図３に示される如くに、２本の貫通孔２６が形成されるとともに、この２本の貫通孔２６に上下端部に小径部２５ａを備えた段付きの一体回動棒２５が挿入されている。

主弁体２０の回転軸部は、図２に示される如くに、主弁体２０の本体部分（上半部２０Ａ、下半部２０Ｂ）と一体的に挙動可能な上側回転軸部３０Ａと下側回転軸部３０Ｂとに分けられている。上側回転軸部３０Ａは、前記軸受穴１５Ａに挿入される枢軸部３０ａと、前記横断溝２７に嵌合する断面矩形の角棒部３０ｂとからなっている。下側回転軸部３０Ｂは、前記軸受穴１５Ｂに挿入される枢軸部３０ｃと、前記横断溝２７に嵌合する断面矩形の角棒部３０ｄと、中間大径部３０ｅとからなっている。角棒部３０ｂ、３０ｄの両端近くには挿通穴が設けられ、該挿通穴に、前記一体回動棒２５の上下端部に設けられた小径部２５ａが嵌挿されることで、前記一体回動棒２５は、上側回転軸部３０Ａと下側回転軸部３０Ｂとに固定される。

したがって、上下の回転軸部３０Ａ、３０Ｂと左右の一体回動棒２５、２５は、相互に若干の相対移動可能かつ一体回動可能に井形状ないし矩形状に組まれた枠状体２８を構成しており、この枠状体２８により、二分割構成とされた主弁体２０（上半部２０Ａ、下半部２０Ｂ）の上下動、傾き、位置ずれ等に柔軟に対応できる。

流路切換にあたり、主弁体２０は、後述するアクチュエータ７により、正逆両方向に回転せしめられ、図６（Ａ）に示される如くの第１の回転位置と、この第１の回転位置から時計回りに６０°回転させた、図６（Ｂ）に示される如くの第２の回転位置とを選択的にとり得るようにされている。

主弁体２０には、第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる第１連通路３１及び第２ポート１２と第４ポート１４とを連通させる第２連通路３２とが設けられるとともに、第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させる第３連通路３３及び第３ポート１３と第４ポート１４とを連通させる第４連通路３４とが設けられている。

詳細には、前記第１〜第４連通路３１〜３４を構成する、第１〜第４層部材２１〜２４に設けられた各通路部の上面開口又は下面開口は、第１〜第４ポート１１〜１４と同一円周上に配在されており、また、その口径は各ポート１１〜１４の口径と略同じとされ、さらに、第１連通路３１と第２連通路３２は、各ポート１１〜１４の口径と略同じ通路径となっている。

主弁体上半部２０Ａの上部を構成する第１層部材２１には、図７に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂが設けられるとともに、第２層部材２２によりその下面開口が閉塞される、平面視波状の横穴２１Ｅにより結ばれた２つの横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄが設けられている。横穴付き通路部２１Ｃと２１Ｄは、１８０°間隔をあけて配在されており、２つ合わせてＵ字状の比較的容積の大きな連通路（第３連通路３３）を形成する。直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂと横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄとの角度間隔は６０°とされている。

したがって、主弁体２０が第１の回転位置にあるときには、直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂが第１ポート１１、第２ポート１２の真下に位置し、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させると、直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂの上面開口が上側弁シート１０Ａにより閉塞されるとともに、横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄの上面開口が第１ポート１１、第２ポート１２の真下に位置する。

主弁体上半部２０Ａの下部を構成する第２層部材２２には、図８に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂが設けられている。直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂは第１層部材２１の直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂの真下に位置している。

主弁体下半部２０Ｂの上部を構成する第３層部材２３には、図９に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂが設けられている。直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂは第２層部材２２の直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂの真下に位置している。

主弁体下半部２０Ｂの下部を構成する第４層部材２４には、図１０に示される如くに、第１層部材２１と同様に、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂが設けられるとともに、第３層部材２３によりその上面開口が閉塞される、平面視波状の横穴２４Ｅにより結ばれた２つの横穴付き通路部２４Ｃ、２４Ｄが設けられている。直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂは第３層部材２３の直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂの真下に位置している。横穴付き通路部２４Ｃと２４Ｄは、１８０°間隔をあけて配在されており、２つ合わせてＵ字状の比較的容積の大きな連通路（第４連通路３４）を形成する。直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂと横孔付き通路部２４Ｃ、２４Ｄとの角度間隔は６０°とされている。

したがって、主弁体２０が第１の回転位置にあるときには、直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂが第３ポート１３、第４ポート１４の真上に位置し、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させると、直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂの下面開口が下側弁シート１０Ｂにより閉塞されるとともに、横穴付き通路部２４Ｃ、２４Ｄの下面開口が第３ポート１３、第４ポート１４の真上に位置する。

第１層部材２１と第２層部材２２の２つの部材を合わせて連通路（第３連通路３３）を形成したため、断面視で視て、横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄの間には、横穴２１Ｅ側に膨出した案内部が、中心線Ｏに垂直な方向に比較的長く設けられている。この案内部により、流体（冷媒）がＵ字状に曲がる部分に発生する渦流を防止することができ、また、横穴２１Ｅの口径と各ポート１１〜１４の口径とがほぼ同じ通路径となるので、流路の体積を一様にすることができるため、主弁５内で流体の膨張や縮小が発生せず、圧力損失を低減できる。仮に、後述する３Ｄプリンターを用いずに成形品にて主弁体上半部２０Ａを作成した場合には、前記連通路は、案内部の無い椀型とせざるを得ず、渦流が発生したり、流路の体積を一様にできないため、圧力損失が大きくなる。

前記した各連通路３１、３２、３３、３４の両端部には、図４、図５、図７を参照すればよくわかるように、上側弁シート１０Ａ、下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７における各ポート１１〜１４の開口周りに密接する円環状シール面３７、３７を持つ凸部３６が突設されている。隣り合う凸部３６、３６（のシール面３７、３７）は連設されて平面視メガネ状を呈するものとなっており、第４層部材２４に設けられた凸部３６（のシール面３７）も同様である。

また、第１連通路３１と第２連通路３２は、図４に示される如くに、主弁体２０の上半部２０Ａと下半部２０Ｂとに跨がる分割連通路となっているので、シール性を確保するため、次のような方策が講じられている。すなわち、第１連通路３１を代表して説明するに、第１連通路３１を構成する第２層部材２２の直線貫通路部２２Ａの下部に大径部２２ｃが形成されるとともに、第３層部材２３の直線貫通路部２３Ａの上端に、前記大径部２２ｃに摺動自在に挿入される円筒状部２３ｃが延設され、大径部２２ｃと円筒状部２３ｃとの間にＯリング４９が介装され、当該Ｏリング４９の脱落を防止するワッシャ４９ａが大径部２２ｃの端部に溶接にて接合されている。第２連通路３２も同様な構成となっている。

上記に加え、本実施例では、主弁体２０の第１層部材２１と上側弁シート１０Ａとの間、及び、第４層部材２４と下側弁シート１０Ｂとの間に、主弁体２０の回転時において、主弁体２０側のシール面３７、３７を上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７から離れさせるボール式シール面離隔機構４５が設けられている。

ボール式シール面離隔機構４５は、第１層部材２１と上側弁シート１０Ａとの間に設けられたものが図４、図５に代表例で示されているように、ボール４６と、該ボール４６を、その一部を上下方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部４７と、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時においては、主弁体２０側のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７から離れないように、前記収容部４７から突出する前記ボール４６の一部が嵌め込まれ、主弁体２０の回転時（流路切換中）においては、ボール４６が主弁体２０を押し下げながら転がり出るような寸法形状とされた逆円錐状の凹穴４８とを備えている。なお、収容部４７は、丸穴４７ａと該丸穴４７ａに圧入等により固定された、上部が窄まった筒状抜け止め金具４７ｂとで構成されている。

前記ボール４６が収容された収容部４７は、図７及び図１０の（Ａ）の（１）に示される如くに、主弁体２０の第１層部材２１と第４層部材２４の同一円周上にそれぞれ９０°間隔をあけて４箇所に設けられており、また、凹穴４８は上側弁シート１０Ａと下側弁シート１０Ｂの同一円周上の、平面視で前記収容部４７と同一位置及び該位置から時計回りに６０°離れた位置の計８箇所に設けられている。

かかるシール面離隔機構４５では、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時においては、図５（Ａ）に示される如くに、上側弁シート１０Ａの凹穴４８内にボール４６の一部が嵌り込んでいる。この嵌り込み量（上側弁シート１０Ａの弁シート面１７からボール４６の頂上までの高さ）をｈとする。この状態から主弁体２０を６０°回転させ始めると、収容部４７が周方向に移動（回転）し、これに伴ってボール４６は、図５（Ｂ）に示される如くに、主弁体２０（上半部２０Ａ）を、上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの間に縮装された圧縮コイルばね２９の付勢力に抗して、押し下げながら凹穴４８から転がり出る。これによって、主弁体２０のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７から離れる。この際の主弁体２０の押し下げ量は前記嵌り込み量ｈとなる。

なお、主弁体２０が６０°回転すると、ボール４６が次の凹穴４８に嵌り込むので、主弁体２０（上半部２０Ａ）は圧縮コイルばね２９の付勢力によって押し上げられ、主弁体２０のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７に押し付けられる。

以上の説明から理解されるように、主弁体２０が第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる第１連通路３１は、直線貫通路部２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、及び２４Ａで構成される直線状通路となり、また、第２ポート１２と第４ポート１４とを連通させる第２連通路３２は、直線貫通路部２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、及び２４Ｂで構成される直線状通路となる。

それに対し、主弁体２０が第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させる第３連通路３３は、主弁体２０の上半部２０Ａに設けられた横穴付き通路部２１Ｃ及び２１Ｄで構成されるＵ字状通路となり、また、第３ポート１３と第４ポート１４とを連通させる第４連通路３４は、主弁体２０の下半部２０Ｂに設けられた横穴付き通路部２４Ｃ及び２４Ｄで構成されるＵ字状通路となる。

上記のように、本実施例の流路切換弁１では、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させることにより、第１連通路３１により連通するポート１１−１３間及び第２連通路３２により連通するポート１２−１４間から、第３連通路３３により連通するポート１１−１２間及び第４連通路３４により連通するポート１３−１４間への流路の切り換えが行われ、主弁体２０を第２の回転位置から反時計回りに６０°回転させることにより、第３連通路３３により連通するポート１１−１２間及び第４連通路３４により連通するポート１３−１４間から、第１連通路３１により連通するポート１１−１３間及び第２連通路３２により連通するポート１２−１４間への流路の切り換えが行われる。

本実施例の流路切換弁１を、図２４に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込む際には、前述したように、例えば、第１ポート１１は圧縮機吐出側に接続される吐出側高圧ポートＤ、第２ポート１２は室内熱交換器に接続される室内側入出ポートＥ、第３ポート１３は室外熱交換器に接続される室外側入出ポートＣ、第４ポート１４は圧縮機吸入側に接続される吸入側低圧ポートＳとされる。

そして、冷房運転を行う場合には、主弁体２０に図６（Ａ）に示される如くの第１の回転位置をとらせる。これにより、図６（Ａ）の（２）に白抜き矢印で示される如くに、圧縮機からの高圧冷媒が吐出側高圧ポート１１（Ｄ）→直線状の第１連通路３１→室外側入出ポート１３（Ｃ）へと流れるとともに、室内熱交換器からの低圧冷媒が室内側入出ポート１２（Ｅ）→直線状の第２連通路３２→吸入側低圧ポート１４（Ｓ）へと流れる。

一方、暖房運転を行う場合には、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させて図６（Ｂ）に示される如くの第２の回転位置をとらせる。これにより、流路の切り換えが行われ、図６（Ｂ）の（２）に白抜き矢印で示される如くに、圧縮機からの高圧冷媒が吐出側高圧ポート１１（Ｄ）→Ｕ字状の第３連通路３３→室内側入出ポート１２（Ｅ）へと流れるとともに、室外側熱交換器からの低圧冷媒が室外側入出ポート１３（Ｃ）→逆Ｕ字状の第４連通路３４→吸入側低圧ポート１４（Ｓ）へと流れる。

このような構成とされた本実施例の流路切換弁１においては、第１連通路３１及び第２連通路３２は始端から終端までの太さ（通路径）が第１ポート１１及び第２ポート１２の口径と略同じ直線状の通路とされ、冷媒は第１ポート１１、第２ポート１２から真下にストレートに流れるので、主弁５（主弁体２０）内での圧力損失はほとんど生じない。また、二つの横穴付き通路部２１Ｃ及び２１Ｄ、２４Ｃ及び２４Ｄで構成される第３連通路３３及び第４連通路３４は、内容積が比較的大きくされているので、圧力損失が軽減され、トータルでは従来の流路切換弁に比べて圧力損失を相当軽減できる。

また、主弁体２０が上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの二分割構成とされ、上半部２０Ａと下半部２０Ｂはそれぞれ独立して上下動できるようにされるとともに、上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの間に圧縮コイルばね２９が縮装されているので、そのばね力により、上半部２０Ａは押し上げられてそのシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７における各ポート１１、１２周りに押し付けられるとともに、下半部２０Ｂは押し下げられてそのシール面３７が下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７における各ポート１３、１４周りに押し付けられる。

この場合、主弁体２０（上半部２０Ａと下半部２０Ｂ）側に凸部３６が突設されてその端面が環状シール面３７とされていることから、弁シート面１７に対接する部分の面積が必要最小限とされ、そのため、対接面圧が高められる。これにより、十分なシール性を確保できて、流体（冷媒）が主弁体２０の摺動面から漏れる弁洩れを効果的に抑制できる。

加えて、主弁ハウジング１０の上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂにポート１１〜１４が設けられるので、弁シート面１７を平坦な平滑面とする（容易に面精度を上げる）ことができ、これによっても、従来例のようにシールすべき面に円筒面を含んでいるものに比べて、シール性を格段に向上できる。

さらに、主弁ハウジング１０の上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂに全てのポート１１〜１４が設けられることから、配管の取り回しが容易となるとともに、配管を含めた実質的な占有スペースを小さくできる。

さらに加えて、本実施例においては、ボール式シール面離隔機構４５により、主弁体２０の回転時（流路切換中）には、主弁体２０の上半部２０Ａが押し下げられるとともに、下半部２０Ｂが押し上げられ、主弁体２０側のシール面３７、３７が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７から離されるようにされているので、摺動摩擦がほとんど生じず、そのため、スティックスリップ等を生じ難くでき、摺動部分の摩耗を大幅に抑制することができ、さらに、摩耗が抑制されることから、シール性が向上して弁洩れを効果的に抑えることができる。

また、特許文献１に示されるような従来のスライド式主弁体を有する四方切換弁においては、流路の切換時に高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの流路開口面積が急激に変化するため、高圧の冷媒が低圧配管に一気に入り込むことより異音（切換音）が発生する。この異音を防止するために、冷暖房システム側で圧縮機の周波数を徐々に低下させて、高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの圧力差による異音が許容できる程度の差圧になるようにしてから流路の切り換えを行う必要があった。本実施例の流路切換弁１においては、ボール式シール面隔離機構４５により主弁体を弁シート面から嵌り込み量ｈの分だけ浮かせてから切り換えるので、切換直後から一定の流路開口面積を確保でき、高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの間の流路開口面積が急激に変化することがなく、それゆえ上記の異音の発生を抑制できる。また、嵌り込み量ｈを適宜変更することにより、流路切換時の圧縮機の周波数の低下度合を特許文献１の四方切換弁を用いた冷暖房システムより小さくすることもできるし、圧縮機の周波数の低下を行うことなく流路を切り換えることもできる。

さらに、本実施例の流路切換弁１は、高圧を受ける主弁体２０（上半部２０Ａと下半部２０Ｂ）が円柱状とされ、その内部に連通路３１〜３４が設けられるので、従来例のような変形（撓み）等は生じ難く、十分な強度や耐久性を確保できる。

上記に加え、本実施例の流路切換弁１をヒートポンプ式冷暖房システム等の、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒が流される環境で使用する場合、各連通路３１〜３４は主弁体２０内で比較的大きく離されて設けられているので、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが近接した状態（薄壁一枚を隔てた状態）で流される従来のものに比べて、主弁ハウジング内での熱交換量を大幅に低減でき、そのため、システムの効率が向上できるという効果も得られる。

次に、上記した第１実施例の主弁体の変形例について説明する。

図１１は、第１実施例の主弁体２０の上半部２０Ａと下半部２０Ｂをそれぞれ一体物とした例を示す。すなわち、上記第１実施例では、第１層部材２１とこれに接合された第２層部材２２とで上半部２０Ａが、また、第３層部材２３とこれに接合された第４層部材２４とで下半部２０Ｂが構成されていたが、本例では、３Ｄプリンター等で上半部２０Ａ及び下半部２０Ｂをそれぞれ始めから一体物として作製したものである。他の構成は、上記第１実施例と同じであり、上記第１実施例と略同様な作用効果が得られる。

図１２は、第１実施例の主弁体２０の上半部２０Ａと下半部２０Ｂを一体物とした例を示す。すなわち、主弁体２０全体（第１〜第４層部材２１〜２４）を、３Ｄプリンター等で始めから一体物として作製したものである。この例のものでは、主弁体２０を上下方向に付勢する手段を設けることができないので、所要のシール性を確保することは難しくなる。

［主弁の第２実施例］
以下、本発明の第２実施例の流路切換弁２を図１３〜１５を参照しながら説明する。

本第２実施例の流路切換弁２は、上記第１実施例の主弁体２０内に設けられる連通路構成が異なるだけで、他の構成は略同じであるので、第１実施例の流路切換弁１との共通部分は図示を簡略化ないし省略し、以下においては、相違点（連通路構成）のみを重点的に説明する。なお、図１３〜図１５において、第１実施例の流路切換弁１の各部に対応する部分には共通の符号が付されている。

図１３の（Ａ）は主弁体２０が第１の回転位置にある状態を示し、（Ｂ）は主弁体２０が、第１の回転位置から時計回りに９０°回転した第２の回転位置にある状態を示しており、（１）は上面側配置図、（２）は各状態における連通路構成を示す概略図、（３）は下面側配置図である。

図１４の（Ａ）は、第２実施例における主弁体２０が第１の回転位置にある状態の、（１）第１層部材２１、（２）第２層部材２２、（３）第３層部材２３、（４）第４層部材２４のそれぞれの平面図、（Ｂ）は、主弁体２０が第１の回転位置にある状態における連通路構成を示し、（Ｂ）の（１）〜（４）は、（Ａ）の（１）〜（４）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図である。

図１５（Ａ）は、主弁体２０が第２の回転位置にある状態の、（１）第１層部材２１、（２）第２層部材２２、（３）第３層部材２３、（４）第４層部材２４のそれぞれの平面図、（Ｂ）は、主弁体２０が第２の回転位置にある状態における連通路構成を示し、（Ｂ）の（１）の上段側、下段側は、それぞれ（Ａ）の（１）におけるＵ−Ｕ矢視線、Ｖ−Ｖ矢視線に従う部分断面図、（Ｂ）の（２）及び（３）は、（Ａ）の（２）及び（３）のＹ−Ｙ矢視線に従う断面図、（Ｂ）の（４）の上段側、下段側は、それぞれ（Ａ）の（４）におけるＪ−Ｊ矢視線、Ｋ−Ｋ矢視線に従う部分断面図である。

本実施例の流路切換弁２を、図２４に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込む際には、第１実施例とは異なり、例えば、第１ポート１１は圧縮機吐出側に接続される吐出側高圧ポートＤ、第２ポート１２は圧縮機吸入側に接続される吸入側低圧ポートＳ、第３ポート１３は室外熱交換器に接続される室外側入出ポートＣ、第４ポート１４は室内熱交換器に接続される室内側入出ポートＥとされる。

そして、本第２実施例の流路切換弁２の主弁体２０には、第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる第１連通路４１及び第４ポート１４と第２ポート１２とを連通させる第２連通路４２とが設けられるとともに、第１の回転位置から時計回りに９０°回転した第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第４ポート１４とを連通させる第３連通路４３及び第３ポート１３と第２ポート１２とを連通させる第４連通路４４とが設けられている。

上記第１〜第４連通路４１〜４４を形成するために、主弁体２０を構成する第１〜第４層部材２１〜２４には、それぞれ４個ずつ通路部が設けられており、第１層部材２１に設けられた４個の通路部の上面開口及び第４層部材２４に設けられ４個の通路部の下面開口は、第１〜第４ポート１１〜１４と同一円周上に配在されており、また、その口径は各ポート１１〜１４の口径と略同じとされ、さらに、第１連通路４１と第２連通路４２は、各ポート１１〜１４の口径と略同じ通路径となっている。

主弁体上半部２０Ａの上部を構成する第１層部材２１には、第１実施例の直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂと同様に、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部４１Ａ、４１Ｂが設けられる。また、図１５（Ｂ）の（１）の上段側及び下段側に示される如くに、一端部が開口し（上面開口４１ａ、４１ｃ）、下面側全体が開口した横穴付き通路部４１Ｃ、４１Ｄが設けられる。横穴付き通路部４１Ｃ、４１Ｄの上面開口４１ａ、４１ｃは直線貫通路部４１Ａ、４１Ｂから９０°離れた位置に配在され、また、他端部以外の下面開口は第２層部材２２により閉塞され、第２層部材２２により閉塞されていない他端部（下面開口４１ｂ、４１ｄ）は、直線貫通路部４１Ａ、４１Ｂの中心を結ぶ直線上に配在されている。

したがって、主弁体２０が第１の回転位置にあるときには、直線貫通路部４１Ａ、４１Ｂが第１ポート１１、第２ポート１２の真下に位置し、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに９０°回転させると、直線貫通路部４１Ａ、４１Ｂの上面開口が上側弁シート１０Ａにより閉塞されるとともに、横穴付き通路部４１Ｄ、４１Ｃの上面開口が第１ポート１１、第２ポート１２の真下に位置する。

主弁体上半部２０Ａの下部を構成する第２層部材２２には、前記した第１層部材２１の直線貫通路部４１Ａ、４１Ｂの中心を結ぶ直線上に所定間隔をあけて４つの直線貫通路部４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄが設けられている。直線貫通路部４２Ａ、４２Ｄは、第１層部材２１の直線貫通路部４１Ａ、４１Ｂの真下に位置している。直線貫通路部４２Ｂは、横穴付き通路部４１Ｃの下面開口４１ｂの真下に位置し、直線貫通路部４２Ｃは、横穴付き通路部４１Ｄの下面開口４１ｄの真下に位置している。

主弁体下半部２０Ｂの上部を構成する第３層部材２３には、第２層部材２２に設けられた４つの直線貫通路部４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄの真下に、４つの直線貫通路部４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄが設けられている。

主弁体下半部２０Ｂの下部を構成する第４層部材２４には、第１実施例の直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂと同様に、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部４４Ａ、４４Ｂが設けられる。また、図１５（Ｂ）の（４）の上段側及び下段側に示される如くに、一端部が開口し（下面開口４４ａ、４４ｃ）、上面側全体が開口した横穴付き通路部４４Ｃ、４４Ｄが設けられる。横穴付き通路部４４Ｃ、４４Ｄの下面開口４４ａ、４４ｃは直線貫通路部４１Ａ、４１Ｂから９０°離れた位置に配在され、また、他端部以外の上面開口は第３層部材２３により閉塞され、第３層部材２３により閉塞されていない他端部（上面開口４４ｂ、４４ｄ）は、直線貫通路部４４Ａ、４４Ｂの中心を結ぶ直線上に配在されている。

したがって、主弁体２０が第１の回転位置にあるときには、直線貫通路部４４Ａ、４４Ｂが第３ポート１３、第４ポート１４の真上に位置し、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに９０°回転させると、直線貫通路部４４Ａ、４４Ｂの下面開口が下側弁シート１０Ｂにより閉塞されるとともに、横穴付き通路部４４Ｄ、４４Ｃの下面開口４４ｃ、４４ａが第３ポート１３、第４ポート１４の真上に位置する。

以上の説明から理解されるように、主弁体２０が第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる第１連通路４１は、直線貫通路部４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、及び４４Ａで構成される直線状通路となり、また、第４ポート１４と第２ポート１２とを連通させる第２連通路４２は、直線貫通路部４１Ｂ、４２Ｄ、４３Ｄ、及び４４Ｂで構成される直線状通路となる。

それに対し、主弁体２０が第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第４ポート１４とを連通させる第３連通路４３は、上から順に横穴付き通路部４１Ｄ→直線貫通路部４２Ｃ→直線貫通路部４３Ｃ→横穴付き通路部４４Ｃで構成されるクランク状通路となる。また、第３ポート１３と第２ポート１２とを連通させる第４連通路４４は、下から順に横穴付き通路部４４Ｄ→直線貫通路部４３Ｂ→直線貫通路部４２Ｂ→横穴付き通路部４１Ｃで構成されるクランク状通路となる。

上記のように、本実施例の流路切換弁２では、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに９０°回転させることにより、第１連通路４１により連通するポート１１−１３間及び第２連通路４２により連通するポート１４−１２間から、第３連通路４３により連通するポート１１−１４間及び第４連通路４４により連通するポート１３−１２間への流路の切り換えが行われ、主弁体２０を第２の回転位置から反時計回りに９０°回転させることにより、第３連通路４３により連通するポート１１−１４間及び第４連通路４４により連通するポート１３−１２間から、第１連通路４１により連通するポート１１−１３間及び第２連通路４２により連通するポート１４−１２間への流路の切り換えが行われる。

本実施例の流路切換弁２を、図２４に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込んで、冷房運転を行う場合には、主弁体２０に図１３（Ａ）の（１）に示される如くの第１の回転位置をとらせる。これにより、図１３（Ａ）の（２）に白抜き矢印で示される如くに、圧縮機からの高圧冷媒が吐出側高圧ポート１１（Ｄ）→直線状の第１連通路４１→室外側入出ポート１３（Ｃ）へと流れるとともに、室内熱交換器からの低圧冷媒が室内側入出ポート１４（Ｅ）→直線状の第２連通路４２→吸入側低圧ポート１２（Ｓ）へと流れる。

一方、暖房運転を行う場合には、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに９０°回転させて図１３（Ｂ）の（１）に示される如くの第２の回転位置をとらせる。これにより、流路の切り換えが行われ、図１３（Ｂ）の（２）に白抜き矢印で示される如くに、圧縮機からの高圧冷媒が吐出側高圧ポート１１（Ｄ）→クランク状の第３連通路４３→室内側入出ポート１４（Ｅ）へと流れるとともに、室外側熱交換器からの低圧冷媒が室外側入出ポート１３（Ｃ）→クランク状の第４連通路４４→吸入側低圧ポート１２（Ｓ）へと流れる。

このような構成とされた本実施例の流路切換弁２においても第１実施例とほぼ同様な作用効果が得られる。

［主弁の第３実施例］
図１６は、第３実施例の流路切換弁を示し、（Ａ）は主弁体が第１の回転位置にある状態、（Ｂ）は主弁体が第２の回転位置にある状態であり、（１）は上面側配置図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図である。なお、図１６において、第１実施例の流路切換弁１の各部に対応する部分には共通の符号が付されている。

本第３実施例の流路切換弁３は、三方切換弁であり、上記第１実施例の主弁ハウジング１０に設けられている第２ポート１２が無く、第１層部材２１と第２層部材２２とが一体化され（Ｕ字状の連通路（第３連通路３３）を形成する必要がないため）、また、第１実施例における第２連通路３２及び第３連通路３３を構成する直線貫通路部２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂと横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄ及びそれに付随する部分を削除したものである。

したがって、本第３実施例の流路切換弁３では、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させることにより、第１連通路３１により連通するポート１１−１３間から第４連通路３４により連通するポート１３−１４間への流路の切り換えが行われ、主弁体２０を第２の回転位置から反時計回りに６０°回転させることにより、第４連通路３４により連通するポート１３−１４間から、第１連通路３１により連通するポート１１−１３間への流路の切り換えが行われる。

このような構成とされた本実施例の流路切換弁３においても、三方切換弁と四方切換弁との違いはあるが、第１実施例の四方切換弁１とほぼ同様な作用効果が得られる。

なお、本実施例の三方切換弁３を前述したヒートポンプ式冷暖房システムに使用する場合には、当該三方切換弁３を２個使用して四方切換弁として働かせる、あるいは、冷媒又は冷気・暖気供給先の切り換え（例えば、２室のうちの一方に送るか、他方に送るかの切り換え）等に使用する。

［アクチュエータの実施例］
次に、図１７〜図２３を参照しながら、前記第１実施例の流路切換弁１における主弁体２０を回動させるためのアクチュエータ７について説明する。

本実施例１のアクチュエータ７は、前記主弁５内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用した流体圧式のもので、主弁ハウジング１０における下側弁シート１０Ｂの一端側に設けられた本体部５０を有する。本体部５０は、下側弁シート１０Ｂから下方に向けて延設された、厚肉で内部が小径のケース上部５１Ａと薄肉で内部が大径のケース下部５１Ｂからなる段付き円筒状の本体ケース部５１と、この本体ケース部５１の下面開口を気密的に封止するように固着されてかしめ固定された下面閉塞部材５２と、ケース上部５１Ａの内周側に嵌挿された、内周鍔状部５３ａ付き円筒状の内筒部５３とを備える。内筒部５３は、その上端部が下側弁シート１０Ｂの厚肉部の下面（シート面１７とは反対側の面）に形成された受け面１０ｄに当接せしめられ、その下端部がかしめ固定され、該内筒部５３とケース上部５１Ａとの間にはＯリング５４が介装されている。なお、内筒部５３の内周鍔状部５３ａは、後述する受圧移動体６０の上動を停止させるストッパの役目と回転駆動軸部７６が作動室５５に抜け落ちるのを防止する役目とを果たす。また、前記内周鍔状部５３ａには、高圧導入通路１８と作動室５５とを連通するべく、貫通穴５３ａａが上下方向に設けられている。

前記本体部５０の内部には、作動室５５が設けられ、この作動室５５には、運動変換機構５８を構成する厚肉有底円筒状の受圧移動体６０と、この受圧移動体６０に当該受圧移動体６０の上下方向の移動に伴い回動可能に内挿される短円柱状の回転駆動体６５とが収容されている。回転駆動体６５は、下側弁シート１０Ｂに対して回動可能に軸支されるため、作動室５５内で上下方向に移動せずに、受圧移動体６０の上下方向の移動に伴って相対的に該受圧移動体６０内で回動するようになっている（後で詳説する）。

前記受圧移動体６０は、前記内筒部５３の内周に摺動自在に嵌挿される円筒部６０Ａと、底部６０Ｂと、下端部外周に設けられた鍔状部６０Ｃとを有し、鍔状部６０Ｃの外周には、ケース下部５１Ｂの内周面との間を気密的に封止して作動室５５を容積可変の上部５５Ａと下部５５Ｂとに気密的に仕切るパッキン６２が装着され、また、底部６０Ｂには、２本の貫通穴６４が上下方向に設けられている。各貫通穴６４には、下面閉塞部材５２に圧入等により垂設された作動案内棒６３が相対摺動可能に嵌挿されている。

前記２本の貫通穴６４と作動案内棒６３により、受圧移動体６０は、直線的に上下動するがその回転は阻止される。

また、下側弁シート１０Ｂの厚肉部（図１、図２、図４に示されている凹部１９）には、後述する回転伝達機構７７の収容と、前記作動室５５に主弁ハウジング１０内の高圧流体を常時導入するための通路とを兼ねる、主弁ハウジング１０側及び作動室５５側の両方が開口した高圧導入通路１８が設けられている。主弁ハウジング１０内の高圧流体は、高圧導入通路１８を通り、内筒鍔状部５３ａに設けられた貫通穴５３ａａを通って作動室５５に導入される。

上記したように、作動室５５はパッキン６２により作動室上部５５Ａと作動室下部５５Ｂとに仕切られているが、作動室上部５５Ａは、さらに、受圧移動体６０及び回転駆動体６５より上側の最上エリアＥ１と、受圧移動体６０の円筒部６０Ａの内周側で底部６０Ｂの上面と回転駆動体６５の下面とで囲まれた中央エリアＥ２と、ケース下部５１Ｂ、受圧移動体６０の外周面及び鍔状部６０Ｃ（とパッキン６２）の上面、及び、ケース上部５１Ａと内筒部５３の下面で囲まれた下部外周エリアＥ３の３つに分けられる。

上記の最上エリアＥ１、中央エリアＥ２、及び下部外周エリアＥ３は、受圧移動体６０の上下動に従ってその容積が変化する。

なお、図１７には、受圧移動体６０が最下動位置にある状態（下動行程完了後の状態）が示され、図１８（Ａ）には、受圧移動体６０が最上動位置にある状態（上動行程完了後の状態）が示されている（後で詳述する）。

また、本体ケース部５１の高さ方向の中間部（ケース下部５１Ｂの上端近く）には、作動室５５から高圧流体を排出するための上部ポート５６が設けられるとともに、その底部（下面閉塞部材５２）の中央には、作動室５５から高圧流体を排出するための凹穴部５７ａ付きの下部ポート５７が設けられている（後で詳述する）。

前記運動変換機構５８を構成する受圧移動体６０と回転駆動体６５との間には、受圧移動体６０の上下動（往復直線運動）を回転駆動体６５の正逆両方向の回転運動に変換するため、ボール７２、このボール７２の収容部７４、及び螺旋溝７５を有する運動変換部７０が設けられている。

詳細には、受圧移動体６０には、複数個（本実施例では２個）のボール７２及びその収容部７４が設けられ、回転駆動体６５には、その外周に、周方向に曲がりながら上下方向に伸びる複数本（本実施例では２本）の螺旋溝７５が設けられている。前記収容部７４は、受圧移動体６０の上端部と、該上端部に溶接等により接合された環状押さえ部材６６とにより、ボール７２を、その一部を半径方向内方に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容するようになっており、前記螺旋溝７５は、図１８（Ｂ）に示される如くに、収容部７４から半径方向内方に突出するボール７２の一部が嵌め込まれて回転自在に密接するような、断面円弧状の浅溝からなっている。

そして、本実施例のアクチュエータ７では、前記高圧導入通路１８及び貫通穴５３ａａを介して主弁ハウジング１０内から作動室５５に導入される高圧流体を前記上部ポート５６から排出して受圧移動体６０を上動させる上動行程と、作動室５５内の高圧流体を前記下部ポート５７から排出して受圧移動体６０を下動させる下動行程とを選択的にとり得るようにされている。

以下、この動作について詳細に説明する。

前記上部ポート５６は、受圧移動体６０が最上動位置にあるときを含めて、パッキン６２から上側の作動室上部５５Ａに常時開口するようにその位置が設定され、また、前記下部ポート５７は、受圧移動体６０の上下動に連動して開閉されるように、下面閉塞部材５２の中央に設けられている。この下部ポート５７は、作動室下部５５Ｂに開口する丸穴からなる凹穴部５７ａを有する。

前記受圧移動体６０の円筒部６０Ａには、該円筒部６０Ａを厚み方向に貫通する横孔からなる第１均圧通路６１が設けられるとともに、該第１均圧通路６１の上下に、内筒部５３の内周面と円筒部６０Ａの外周面との間を封止するための上下一対のパッキン６９Ａ、６９Ｂが装着されている。ここで、受圧移動体６０が図１７に示される如くの最下動位置にあるときには、内筒部５３の内周面と円筒部６０Ａの外周面との間は、上側パッキン６９Ａのみで封止され、第１均圧通路６１は内筒部５３の下端よりやや下側に位置し、さらにその下側に下側パッキン６９Ｂが位置する。それに対し、受圧移動体６０が上動を開始すると、第１均圧通路６１は内筒部５３の下端より上側に移動するとともに、それに続いて下側パッキン６９Ｂも内筒部５３の下端より上側に移動し、これにより、第１均圧通路６１の外周側の開口は両パッキン６９Ａ、６９Ｂにより実質的に閉塞される（図１８（Ａ）、図２１（Ｂ）参照）。

一方、受圧移動体６０の底部６０Ｂに設けられた貫通穴６４とそれに摺動自在に嵌挿された作動案内棒６３との間の隙間は第２均圧通路６８とされ、この第２均圧通路６８により、パッキン６２から上側の作動室上部５５Ａにおける中央エリアＥ２とパッキン６２から下側の作動室下部５５Ｂとの間が連通する。

また、前記受圧移動体６０の底部６０Ｂの下面側には、受圧移動体６０の上下動に連動して下部ポート５７を開閉する中空弁体７１が設けられている。中空弁体７１は、下部ポート５７の凹穴部５７ａに接離する下部円錐台部と、底部６０Ｂに設けられた下面開口の収容穴に収容されて、圧縮コイルばねによりその上端が収容穴の上端に押し付けられて保持された鍔状部付きの円筒部とからなる断面Ｕ字ないしＶ字状を呈している。この中空弁体７１と前記下面閉塞部材５２の凹穴部５７ａは、受圧移動体６０の下動を停止させるストッパの役目も果たす。

前記回転駆動体６５の中央には、該回転駆動体６５と一体回動するように回転駆動軸部７６がかしめ固定されている。回転駆動軸部７６は、回転駆動体６５にその下部が固定された下部大径部７６ａと、これに続く中間部７６ｂと、下側弁シート１０Ｂの下面側に設けられた軸受穴１６に回転自在に支持されている小径の枢軸部７６ｃとからなっている。また、回転駆動軸部７６の下部大径部７６ａは、下側から、回転駆動体６５の中央穴に通される挿通部７６ａａと、該挿通部７６ａａよりも拡径され且つ内筒部５３の内筒鍔状部５３ａに設けられた中央穴に通される第１拡径部７６ａｂと、第１拡径部７６ａｂよりもさらに拡径された第２拡径部７６ａｃ（内筒鍔状部５３ａと回転伝達機構７７の駆動アーム７８との間に配在される部分）とからなっている。第１拡径部７６ａｂと第２拡径部７６ａｃとにより形成された段差における下向きの段差面と内筒鍔状部５３ａの上面とが当接することで、前記回転駆動軸部７６とそれに固定された回転駆動体６５とが抜け落ちることが防止される。また、挿通部７６ａａと第１拡径部７６ａｂとにより形成された段差における下向きの段差面は、回転駆動体６５を回転駆動軸部７６にかしめ固定する際の受け面とされている。

なお、本実施例では、回転駆動部７６の下部大径部７６ａに第２拡径部７６ａｃを設けることにより回転駆動軸部７６が作動室５５に抜け落ちるのを防止するとともに、下部大径部７６ａに第１拡径部７６ａｂを設けることにより回転駆動軸６５を回転駆動部７６にかしめ固定する際の受け面を形成したが、これに替えて、下部大径部７６ａと中間部７６ｂとの間をストレート形状とし、中間部７６ｂと枢軸部７６ｃとの間を上記と同様に拡径することでも同様の作用を奏することができる。

ここで、回転駆動体６５の回転軸線Ｑ（回転駆動軸部７６）は、主弁体２０の回転軸線Ｏに対して偏心するとともに、主弁体２０の回転軸線Ｏに平行に配在されており、回転駆動軸部７６と主弁体２０の下側回転軸部３０Ｂとの間には、回転駆動体６５の回転を主弁体２０に伝達する回転伝達機構７７が設けられている。

回転伝達機構７７は、図１７に加えて図１９を参照すればよくわかるように、回転駆動軸部７６の中間部７６ｂにその基端部が連結固定され、その先端中央にＵ形係合溝７８ａが形成された駆動アーム７８と、前記主弁体２０における下側回転軸部３０Ｂの枢軸部３０ｃにその基端部が連結固定され、その先端付近に、前記Ｕ形係合溝７８ａに摺動自在に係合する係合ピン７９が下向きに垂設された従動アーム３９とから構成されている。

このような構成の回転伝達機構７７は、回転駆動軸部７６が回転すると、それと一体に駆動アーム７８が回転（揺動）し、これに伴って従動アーム３９の先端付近（係合ピン７９）が駆動アーム７８の先端付近（Ｕ形係合溝７８ａ）に連れ回され、これによって、下側回転軸部３０Ｂ及び主弁体２０が回転する。この場合、本実施例では、従動アーム３９の回転角度θは６０°とされ、前述したように主弁体２０が流路切換に必要とする回転角度である。前記回転角度θは、受圧移動体６０の上下動のストローク長や駆動アーム７８と従動アーム３９のレバー比（てこ比）、螺旋溝７５のピッチ等により設定される。なお、図１７、図１８（Ａ）、及び後述する図２１、２２の（Ａ）〜（Ｃ）においては、駆動アーム７８及び従動アーム３９は回転途中状態が示されている。

また、回転伝達機構としては、図２０に示される如くの、回転駆動軸部７６に連結固定された駆動ギア９７と、下側回転軸部３０Ｂに連結固定され、前記駆動ギア９７に噛合する従動ギア９８とで構成する等してもよい。

一方、本実施例では、前記流路切換、すなわち、前記上動行程と下動行程との切り換えを行うべく、上部ポート５６、下部ポート５７、及び、主弁５の低圧部分である第４ポート１４（吸入側低圧ポートＳ）には、細管９５ａ、９５ｃ、９５ｂを介して電磁式の三方パイロット弁８０が接続されている。なお、この三方パイロット弁８０は、流路切換弁１の適宜の位置に配置できる。

三方パイロット弁８０は、その構造自体はよく知られているもので、図２３に示される如くに、有底円筒状の弁本体８１とこの弁本体８１の上面開口を気密的に封止するように圧入・ろう付け等により固定されたソレノイド部８２とを有する。

ソレノイド部８２は、通電励磁用のコイル８２ａ、このコイル８２ａの外周を覆うカバーケース８２ｂ、コイル８２ａの内周側に配在されてボルト８２ｃによりカバーケース８２ｂに固定された吸引子８４、この吸引子８４に対向配置されたプランジャ８５等を備えている。プランジャ８５は、コイル８２ａと吸引子８４との間にその上部が配在された円筒状のガイドパイプ８６に摺動自在に嵌挿されている。ガイドパイプ８６の上端は吸引子８４の外周段丘部に溶接等により固定され、その下端が弁本体８１に溶接・ろう付け等により気密的に取着されている。

また、吸引子８４とプランジャ８５との間には、プランジャ８５を吸引子８４から離れる方向（図では下方）に付勢する圧縮コイルばねからなるプランジャばね８７が縮装されている。

前記弁本体８１には、上下一対の弁口９３Ａ、９３Ｂ付きの弁座９２Ａ、９２Ｂが設けられるとともに、上側弁座９２Ａの上側には、一端が上部ポート５６に接続された細管９５ａの他端が接続された上側弁室９４Ａが設けられ、また、下側弁座９２Ｂの下側には、一端が下部ポート５７に接続された細管９５ｂの他端が接続された下側弁室９４Ｂが設けられ、上側弁座９２Ａと下側弁座９２Ｂとの間には、一端が主弁５の低圧部分である第４ポート１４（吸入側低圧ポートＳであり、以下低圧ポート１４と称する）に接続された細管９５ｃの他端が接続された中央弁室９４Ｃが設けられている。

一方、プランジャ８５の吸引子８４側とは反対側の端部には、先端（下端部）が円錐状の上側弁体９０Ａがプランジャ８７の下部に設けられた収容穴にその上端面を当接させた状態で上下方向に若干移動可能に抜け止め支持されている。また、弁本体８１の下部に設けられた収容部には、先端（上端部）が円錐状の下側弁体９０Ｂが弁本体８１の底部８１ｂとの間に縮装された圧縮コイルばねからなる弁体付勢ばね８８により上向きに付勢された状態で上下方向に移動可能に配在されている。

前記弁体付勢ばね８８の付勢力は、プランジャばね８７の付勢力より小さくされている。

また、上側弁体９０Ａ及び下側弁体９０Ｂの先端部には、弁口９３Ａ、９３Ｂを通して相互に突き合わせられる突き合わせロッド９０ａ、９０ｂが固定されている。

ここで、ソレノイド部８２への通電ＯＦＦ時には、プランジャばね８７の付勢力の方が弁体付勢ばね８８のそれより大きくされているので、図２３（Ａ）に示される如くに、プランジャ８５、上側弁体９０Ａが押し下げられ、突き合わせロッド９０ａが下側弁体９０Ｂに固定された突き合わせロッド９０ｂに当接することにより、下側弁体９０Ｂは一緒に押し下げられて、上側弁体９０Ａが上側弁口９３Ａを閉じるとともに、下側弁体９０Ｂが下側弁口９３Ｂを開いた状態で停止する。

そのため、上部ポート５６に接続された細管９５ａと低圧ポート１４に接続された細管９５ｃ間は遮断され、下部ポート５７に接続された細管９５ｂは、下側弁室９４Ｂ→下側弁口９３Ｂ→中央弁室９４Ｃを介して低圧ポート１４に接続された細管９５ｃに連通する。

それに対し、ソレノイド部８２への通電をＯＮにすると、図２３（Ｂ）に示される如くに、プランジャ８５は吸引子８４の吸引力により引き寄せられ、それに伴い、上側弁体９０Ａはプランジャ８５の底部に設けられたワッシャにより上側に引き上げられ、突き合わせロッド９０ａも上側に引き上げられる。それとともに、弁体付勢ばね８８の付勢力により下側弁体９０Ｂが押し上げられて、上側弁体９０Ａが上側弁口９３Ａを開くとともに、下側弁体９０Ｂが下側弁口９３Ｂを閉じた状態で停止する。この時、突き合わせロッド９０ａと突き合わせロッド９０ｂとの間には若干の隙間Ｇが形成される。

そのため、下部ポート５７に接続された細管９５ｂと低圧ポート１４に接続された細管９５ｃ間は遮断され、上部ポート５６に接続された細管９５ａは、上側弁室９４Ａ→上側弁口９３Ａ→中央弁室９４Ｃを介して低圧ポート１４に接続された細管９５ｃに連通する。

次に、上記した如くの三方パイロット弁８０を備えたアクチュエータ７の動作について説明する。

図１７及び図２１（Ａ）は、受圧移動体６０が最下動位置にあり、三方パイロット弁８０が通電ＯＦＦとされていて、図２３（Ａ）に示される如くに細管９５ａ−９５ｃ間が遮断されるとともに、細管９５ｂ−９５ｃ間は連通しているが、下部ポート５７が中空弁体７１により閉じられ、下部ポート５７を除く作動室５５全体に高圧流体が行き渡った状態を示している。

すなわち、この状態では、主弁ハウジング１０内から高圧導入通路１８を介して作動室５５に導入される高圧流体は、外部への逃げ場がないので、作動室上部５５Ａの最上エリアＥ１から受圧移動体６０の内周面と回転駆動体６５の外周面との間に形成される隙間を介して中央エリアＥ２に導入されるとともに、第１均圧通路６１を介して下部外周エリアＥ３にも導入され、さらに、第２均圧通路６８（貫通穴６４）を介して作動室下部５５Ｂにも導入される。

この状態では、受圧移動体６０の上面側と下面側の受圧面積、受圧荷重は等しくなるので、受圧移動体６０は動かない。

上記のように、作動室５５全体に高圧流体が行き渡った状態において、三方パイロット弁８０を通電ＯＮにすると、図２３（Ｂ）に示される如くに、細管９５ｂ−９５ｃ間が遮断されるとともに、細管９５ａ−９５ｃ間が連通し、作動室５５の高圧流体が上部ポート５６→細管９５ａ→三方パイロット弁８０→細管９５ｃ→低圧ポート１４へと排出され、作動室上部５５Ａの下部外周エリアＥ３の圧力が急激に低下し、受圧移動体６０の上面側の受圧荷重が下面側の受圧荷重より小さくなるので、受圧移動体６０が上動し始める。

受圧移動体６０が上動すると、図２１（Ｂ）に示される如くに、中空弁体７１が下部ポート５７から離れて下部ポート５７を開くが、細管９５ｂ−９５ｃ間は遮断されているので、作動室５５の高圧流体は下部ポート５７からは排出されない。また、第１均圧通路６１及び下側パッキン６９Ｂが内筒部５３の下端より上側に移動するので、第１均圧通路６１と上部ポート５６との間が遮断され、作動室上部５５Ａの下部外周エリアＥ３は上部ポート５６以外は密封された状態となり、その圧力がさらに低下する（低圧ポート１４と略同圧となる）。そのため、受圧移動体６０の上面側の受圧荷重と下面側の受圧荷重との差が大きくなり、受圧移動体６０はさらに上動する。

受圧移動体６０がさらに上動すると、図２１（Ｃ）に示される如くに、受圧移動体６０の上端（環状押さえ部材６６）が内筒部５３の内周鍔状部５３ａに接当して、受圧移動体６０が最上動位置にて停止し、これにより、上動行程が完了する。

この上動行程においては、受圧移動体６０の上動に伴って運動変換部７０を構成するボール７２も回転しながら真っ直ぐに上動する。この際、ボール７２の、螺旋溝７５内に嵌り込んでいる部分により螺旋溝７５が周方向に押されて回転駆動体６５が一方向（ここでは時計回り）に回転し、主弁体２０が第２の回転位置から第１の回転位置へと回転して前述した如くの流路切換が行われる。

それに対し、図２２（Ａ）に示される如くに、受圧移動体６０が最上動位置にある状態（上動行程完了後）において、三方パイロット弁８０を通電ＯＦＦにすると、細管９５ａ−９５ｃ間が遮断されるとともに、細管９５ｂ−９５ｃ間が連通し（図２３（Ａ）参照）、作動室５５の高圧流体が下部ポート５７→細管９５ｂ→三方パイロット弁８０→細管９５ｃ→低圧ポート１４へと排出され、作動室下部５５Ｂの圧力が低下する。この場合、下部外周エリアＥ３は低圧を維持したままであるが、作動室下部５５Ｂの圧力は急激に低下し、図２２（Ｂ）に示される如くに、受圧移動体６０は下動する。

受圧移動体６０がさらに下動すると、図２２（Ｃ）に示される如くに、中空弁体７１が下部ポート５７（の凹穴部５７ａ）着座してその下動が停止するとともに、中空弁体７１により下部ポート５７が閉じられる。

これにより、作動室５５から高圧流体が排出されなくなり、下動行程が完了する。その後は、図１７及び図２１（Ａ）を用いて説明したように、下部ポート５７を除く作動室５５全体に高圧流体が行き渡ることになる。

この下動行程においても、受圧移動体６０の下動に伴って運動変換部７０を構成するボール７２も回転しながら真っ直ぐに下動する。この際、ボール７２の、螺旋溝７５内に嵌り込んでいる部分により螺旋溝７５が周方向に押されて回転駆動体６５が他方向（ここでは反時計回り）に回転し、主弁体２０が第１の回転位置から第２の回転位置へと回転して前述した如くの流路切換が行われる。

なお、構成を簡素化すべく、アクチュエータ７の回転伝達機構７７を省略し、回転駆動体６５の駆動軸部と主弁体２０の回転軸部とを共通の軸線上に配置して、主弁体２０と回転駆動体６５とを一体的に回動するようにしてもよい。すなわち、回転駆動体６５を主弁体２０の下側回転軸部３０Ｂに圧入・かしめ等により外嵌固定し、回転駆動体６５の回転が主弁体２０に直接伝達されるようにしてもよい。

このように、本実施例の流路切換弁１においては、三方パイロット弁８０への通電をＯＮ／ＯＦＦで切り換えることで、主弁１０内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用して主弁体２０を回動させるようにされているので、電動モータ等で主弁体２０を回動させる場合に比べて、コスト削減、消費電力の低減、省エネ化等を図ることができる。なお、本実施例のアクチュエータ７による流路切換は、電動モータ＋減速機で行う流路切換より素早く行うことができる。

また、主弁体２０を回動させるアクチュエータ７は、流体圧により受圧移動体６０を上下動させ、この上下動を回転運動に変換して主弁体２０に伝達する構成なので、従来例のように高圧を受ける部分が主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるものに比して、高圧を受ける部分（受圧移動体６０）に、十分な強度を確保でき、耐久性を向上させることができるとともに、十分な強度を確保できることから、受圧面積を大きくでき、そのため、流路切換を確実かつ迅速に行うことができる。

上記に加え、直線運動を回転運動に変換する機構としては、一般にボールねじ機構が知られているが、通常のボールねじ機構は、ボールを多数使用し、リターン構造も必要であるため、本実施例の運動変換機構５８に比べて、構造が複雑で高価であり、また、高温高圧環境下での使用は考慮されていないため、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれる流路切換弁に採用することは難しい。それに対し、本実施例の運動変換機構５８を備えた流体圧式のアクチュエータは、部品点数が少なく極めてシンプルな構成であるので、コスト的に有利であるとともに、高温高圧環境下で使用する場合の対策（受圧移動体６０の肉厚を厚くする等）を容易にとることができ、そのため、本実施例の流路切換弁１は、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧環境下に組み込まれる流路切換弁として費用対効果に極めて優れるものとなる。

なお、本発明に係る流路切換弁は、ヒートポンプ式冷暖房システムのみならず、他のシステム、装置、機器類にも組み込めることは勿論である。

また、弁ハウジング１０、主弁体２０、受圧移動体６０、回転駆動体６５等の素材としては、アルミやステンレス等が用いられるが、それに限られることはなく、その他の金属、樹脂等の、導入される流体の圧力に耐えられるものであれば、いかなるものであってもよい。

１ 流路切換弁
５ 主弁
７ アクチュエータ
１０ 主弁ハウジング
１０Ａ 上側弁シート
１０Ｂ 下側弁シート
１１ 第１ポート
１２ 第２ポート
１３ 第３ポート
１４ 第４ポート
１７ シート面
２０ 主弁体
２０Ａ 上半部
２０Ｂ 下半部
２１ 第１層部材
２２ 第２層部材
２３ 第３層部材
２４ 第４層部材
２７ 横断溝
２９ 圧縮コイルばね
３０Ａ 上側回転軸部
３０Ｂ 下側回転軸部
３１ 第１連通路
３２ 第２連通路
３３ 第３連通路
３４ 第４連通路
３６ 凸部
３７ シール面
４１ 第１連通路
４２ 第２連通路
４３ 第３連通路
４４ 第４連通路
４５ ボール式シール面離隔機構
５０ 本体部（アクチュエータ）
５２ 下面閉塞部材
５３ 内筒部
５５ 作動室
５５Ａ 作動室上部
５５Ｂ 作動室下部
５６ 上部ポート
５７ 下部ポート
５８ 運動変換機構
６０ 受圧移動体
６１ 第１均圧通路
６２ パッキン
６３ 作動案内棒
６４ 貫通穴
６５ 回転駆動体
６８ 第２均圧通路
６９Ａ、６９Ｂ パッキン
７０ 運動変換部
７２ ボール
７５ 螺旋溝
７６ 回転駆動軸部
７７ 回転伝達機構
８０ 三方パイロット弁
８１ 弁本体
８２ ソレノイド部
８５ プランジャ
８７ プランジャばね
８８ 弁体付勢ばね
９０Ａ、９０Ｂ 弁体
９２Ａ、９２Ｂ 弁座
９３Ａ、９３Ｂ 弁口
９４Ａ、９４Ｂ 弁室
９４Ｃ 中央弁室
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ 細管
Ｄ 吐出側高圧ポート
Ｓ 吸入側低圧ポート
Ｃ 室外側入出ポート
Ｅ 室内側入出ポート

Claims (16)

1. 主弁ハウジング及び該主弁ハウジング内に回動可能に配在された主弁体を備える主弁と、前記主弁体を回動させるための流体圧式のアクチュエータとを備え、前記主弁体を回転させることにより、流路が切り換えられるようにされた流路切換弁であって、
   前記アクチュエータは、前記主弁に供給される高圧流体が導入される作動室が設けられた本体部を有し、前記作動室に、前記主弁の低圧部分に弁手段を介して接続された上部ポートと下部ポートが開口せしめられるとともに、前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記弁手段により前記上部ポート及び前記下部ポートのいずれかを介して選択的に行うことにより、往復直線運動を正逆両方向の回転運動に変換する運動変換機構が設けられていることを特徴とする流路切換弁。
2. 前記運動変換機構は、前記作動室に、その回転は阻止された状態で上下動可能に収容される受圧移動体と、該受圧移動体の上下動に対応して回動可能に内挿又は外挿される回転駆動体と、前記受圧移動体と前記回転駆動体との間に設けられ、前記受圧移動体の上下動を前記回転駆動体の正逆両方向の回転運動に変換するための運動変換部とから構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。
3. 前記運動変換部として、前記受圧移動体及び前記回転駆動体のうちの一方に、ボールと、該ボールを、その一部を半径方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部とが設けられ、他方に、前記収容部から半径方向に突出する前記ボールの一部が嵌め込まれる、周方向に曲がりながら上下方向に伸びる螺旋溝が設けられている構成のものが使用されていることを特徴とする請求項２に記載の流路切換弁。
4. 前記受圧移動体の下部外周に、前記作動室の内周面との間を気密的に封止して前記作動室を容積可変の上部と下部とに仕切るパッキンが装着されるとともに、前記本体部に、前記パッキンから上側の作動室上部に常時開口するように前記上部ポートが設けられるとともに、前記パッキンから下側の作動室下部に開口し、前記受圧移動体の上下動に連動して開閉されるように前記下部ポートが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の流路切換弁。
5. 前記受圧移動体に、前記作動室上部全体と前記上部ポートとを連通させるための第１均圧通路と、前記作動室上部と前記作動室下部とを連通させるための第２均圧通路とが設けられ、前記受圧移動体が最下動位置にあるとき、前記第１均圧通路と前記上部ポートとの間を連通させるとともに、前記第２均圧通路と前記下部ポートとの間を遮断し、前記受圧移動体の上動開始後において、前記第１均圧通路と前記上部ポートとの間を遮断するとともに、前記第２均圧通路と前記下部ポートとの間を連通させる連通遮断手段と、を具備して構成された請求項４に記載の流路切換弁。
6. 前記受圧移動体は、有底円筒状とされ、その胴部に前記第１均圧通路が設けられるとともに、前記連通遮断手段の一つとして、前記胴部における前記第１均圧通路の下側に、前記受圧移動体の上動開始後において、前記第１均圧通路と前記上部ポートとの間を遮断するための、前記作動室上部の内周面との間を封止するパッキンが装着されていることを特徴とする請求項５に記載の流路切換弁。
7. 前記アクチュエータの本体部は、前記主弁ハウジングから延設された円筒状の胴部と、該胴部における下面開口を気密的に封止する下面閉塞部材と、前記作動室と前記主弁ハウジングとに開口する高圧導入通路とを有し、前記下面閉塞部材に、前記受圧移動体を、その回転は阻止した状態で直線的に上下動させるための作動案内棒が垂設されるとともに、前記受圧移動体の底部に前記作動案内棒が相対摺動可能に嵌挿される貫通穴が設けられ、該貫通穴と前記作動案内棒との間の隙間が前記第２均圧通路とされていることを特徴とする請求項５又は６に記載の流路切換弁。
8. 前記受圧移動体に、前記連通遮断手段の他の一つとして、前記下部ポートを前記受圧移動体が最下動位置にあるときには閉じ、前記受圧移動体の上動開始後には開く弁体が設けられていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の流路切換弁。
9. 前記下部ポートは、前記下面閉塞部材に設けられた、前記作動室に開口する凹穴部を有し、前記受圧移動体の底部下面側に前記弁体が設けられ、前記弁体は前記凹穴部の上面開口を前記受圧移動体の上下動に連動して開閉するようにされていることを特徴とする請求項８に記載の流路切換弁。
10. 前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記上部ポート、前記下部ポート、及び、前記主弁の低圧部分に接続された前記弁手段としての三方パイロット弁により行うようにされていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の流路切換弁。
11. 前記回転駆動体の回転軸線は、前記主弁体の回転軸線に対して偏心するとともに、前記主弁体の回転軸線に平行に配在されていることを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載の流路切換弁。
12. 前記回転駆動体と前記主弁体との間に前記回転駆動体の回転を前記主弁体に伝達する回転伝達機構が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の流路切換弁。
13. 前記回転伝達機構は、前記回転駆動体の駆動軸部に連結固定された駆動アームと、前記主弁体の回転軸部に連結固定され、その先端付近が前記駆動アームの先端付近に連れ回される従動アームとで構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の流路切換弁。
14. 前記回転伝達機構は、前記回転駆動体の駆動軸部に連結固定された駆動ギアと、前記主弁体の回転軸部に連結固定され、前記駆動ギアに噛合する従動ギアとで構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の流路切換弁。
15. 前記回転駆動体の駆動軸部と前記主弁体の回転軸部とが共通の軸線上に配置されて、前記主弁体と前記回転駆動体とが一体的に回動するようにされていることを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載の流路切換弁。
16. 前記主弁ハウジングは、上側弁シート及び下側弁シートによりその上面開口及び下面開口が気密的に封止された筒状であり、前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートに合計で少なくとも３個のポートが設けられ、前記主弁ハウジング内に回動可能に配在された前記主弁体内に、前記ポート間を選択的に連通するための複数本の連通路が設けられ、前記アクチュエータにより前記主弁体を回転させることにより、連通するポート間が切り換えられるようにされていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の流路切換弁。
    

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