JP2017155766A - 六方切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失や摺動部分の摩耗を効果的に抑えることができ、耐久性を向上させ得て、弁洩れし難くできるとともに、主弁体を移動させるための作動差圧も可及的に抑えることのできる六方切換弁を提供する。【解決手段】各々の流路切換弁１０、２０、３０において、円筒状の主弁ハウジング１１、２１、３１により画成される主弁室１４、２４、３４内でポペット式の主弁体１５、２５、３５を連動して移動させることにより、連通するポート間（３つの流路切換弁に合計で６個設けられたポート間の連通状態）が切り換えられるようにされる。【選択図】図２

Description

本発明は、弁体を移動させることにより流路の切り換えを行う流路切換弁（三方切換弁）を複数組み合わせて構成した六方切換弁に係り、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流路切換弁として使用するのに好適な六方切換弁に関する。

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。

この種の流路切換弁としては、四方切換弁がよく知られているが、それに代えて六方切換弁を用いることが考えられている。

以下に六方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６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）の切り換えを六方切換弁１８０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、冷房用膨張弁１５０、及び暖房用膨張弁１６０を備え、それらの間に６個のポートｐＡ、ｐＢ、ｐＣ、ｐＤ、ｐＥ、ｐＦを有する六方切換弁１８０が配在されている。

前記各機器間は導管（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６（Ａ）に示される如くに、圧縮機１１０から吐出された高温高圧の冷媒は、六方切換弁１８０のポートｐＡからポートｐＢ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冷房用膨張弁１５０に導入される。この冷房用膨張弁１５０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、六方切換弁１８０のポートｐＥからポートｐＦを介して室内熱交換器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六方切換弁１８０のポートｐＣからポートｐＤ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６（Ｂ）に示される如くに、圧縮機１１０から吐出された高温高圧の冷媒は、六方切換弁１８０のポートｐＡからポートｐＦを介して室内熱交換器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暖房用膨張弁１６０に導入される。この暖房用膨張弁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、六方切換弁１８０のポートｐＣからポートｐＢを介して室外熱交換器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六方切換弁１８０のポートｐＥからポートｐＤ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六方切換弁として、特許文献１に所載の如くの、スライド式のものが知られている。このスライド式の六方切換弁は、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（四方パイロット弁）とを有し、弁ハウジングに、前記ポートｐＡ〜ｐＦが設けられるとともに、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及び圧縮機吸入側に接続される、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二つの作動室が設けられ、この二つの作動室への高圧流体（冷媒）の導入・排出を前記パイロット弁で選択的に行い、この二つの作動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。

特開平８−１７０８６４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六方切換弁では、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、スライド式主弁体のシール面の精度確保が難しく、初期漏れが多くなるという問題や、作動の繰り返し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る等、耐久劣化によって弁漏れ量が増加するおそれもある。

また、内容積が比較的小さな弁ハウジング内で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、高低圧両方の流体（冷媒）の流路面積の確保が難しく、高低圧両方の流体（冷媒）において圧力損失が大きくなる嫌いがある。

加えて、摺動面積の大きいスライド式主弁体を左右一対のピストン型パッキンで移動させて流路切換を行う構成であるため、作動差圧が高くなるという問題もある。

上記に加えて、従来の流路切換弁、特に、前記したヒートポンプ式冷暖房システムに使用される流路切換弁では、弁ハウジング内において高温高圧の冷媒（ポートｐＡからポートｐＢ、ポートｐＡからポートｐＦへ流れる冷媒）と低温低圧の冷媒（ポートｐＣからポートｐＤ、ポートｐＥからポートｐＤへ流れる冷媒）とが近接した状態（スライド式主弁体の壁のみで仕切られた状態）で流されるので、それらの弁ハウジング内での熱交換量が大きくなって、システムの効率が悪くなるという問題もある。

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効果的に抑えることができ、耐久性を向上させ得て、弁洩れし難くできるとともに、主弁体を移動させるための作動差圧も可及的に抑えることのできる六方切換弁を提供することにある。

また、本発明の他の目的とするところは、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧の流体と低温低圧の流体が流される環境で使用される場合において、熱損失を低減し得てヒートポンプ式冷暖房システムの効率を向上させることのできる六方切換弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る六方切換弁は、基本的には、それぞれに２個のポートが設けられた３つの流路切換弁と、前記３つの流路切換弁のうちの２つの流路切換弁間を連通せしめる合計で３つの連通路とを備え、前記３つの流路切換弁に合計で６個設けられたポート間の連通状態が切り換えられるようにされており、前記３つの流路切換弁のそれぞれは、主弁室を画成する筒状の主弁ハウジングを有し、前記主弁室には、２個のポートが開口せしめられ、該２個のポートの間に主弁座が設けられ、該２個のポートの一端側もしくは他端側に副弁座が設けられるとともに、前記主弁座と前記副弁座に選択的に接離するポペット式の主弁体が軸線方向に移動自在に配在されており、前記３つの流路切換弁のそれぞれにおいて、前記主弁室内で前記主弁体を連動して移動させることにより、各々の流路切換弁における２個のポートが連通せしめられる第１連通状態と、前記３つの流路切換弁のうちの特定の流路切換弁における１個のポートと他の流路切換弁における１個のポートとがその間に設けられた前記連通路を介して連通せしめられる第２連通状態と、をとり得るようにされていることを特徴としている。

前記連通路は、好ましくは、該連通路によって連通せしめられる２つの流路切換弁に設けられた４個のポートのうちの少なくとも１個のポートと同じ高さに配置される。

前記連通路は、好ましくは、該連通路によって連通せしめられる２つの流路切換弁に設けられた４個のポートのうちの少なくとも１個のポートと対向するように配置される。

好ましい態様では、前記３つの流路切換弁のうちの少なくとも２つの流路切換弁における前記主弁体を異なる方向に移動させることにより、前記第１連通状態と前記第２連通状態とが切り換えられるようにされる。

別の好ましい態様では、前記主弁ハウジングには、一端側から順次、高圧流体が選択的に導入・排出される容量可変の作動室、前記作動室を画成するピストン、前記主弁室が配在され、前記主弁体は、前記ピストンに連動して軸線方向に移動自在に配在されており、前記３つの流路切換弁のそれぞれにおける前記作動室への高圧流体の導入・排出を制御して前記ピストンを移動させ、前記３つの流路切換弁のそれぞれにおいて、前記主弁室内で前記主弁体を連動して移動させるようにされる。

別の好ましい態様では、前記３つの流路切換弁のうちの少なくとも２つの流路切換弁が軸線方向を同じ方向に向けて横並びで配置されるとともに、前記少なくとも２つの流路切換弁における前記作動室が同じ側に配置される。

別の好ましい態様では、前記作動室には、前記流路切換弁の前記主弁室に供給される高圧流体が導入されるようにされる。

前記作動室への高圧流体の導入・排出の制御を、前記３つの流路切換弁のそれぞれの前記作動室に設けられたポート、及び、前記六方切換弁の高圧部分と低圧部分とに接続された単一の四方パイロット弁により行うようにされる。

本発明に係る六方切換弁では、各々の流路切換弁において、筒状の主弁ハウジングにより画成される主弁室内でポペット式の主弁体を連動して移動させることにより、連通するポート間（３つの流路切換弁に合計で６個設けられたポート間の連通状態、流路）が切り換えられるようにされているので、従来のスライド式主弁体を使用した六方切換弁と比べて、弁漏れを抑えられるとともに、流路面積を比較的大きくできて、圧力損失を低減できる。また、各々の流路切換弁に、主弁体を移動させるためのアクチュエータ部（ピストン等）が備えられているので、作動差圧の上昇を抑えることもできる。

上記に加えて、本発明に係る六方切換弁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、各々の流路切換弁はその間に設けられた各連通路によって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（スライド式主弁体の壁のみで仕切られた状態）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、システムの効率を向上できるという効果も得られる。

また、本発明に係る六方切換弁では、各々の流路切換弁において、（ピストンの）一端側に設けられた作動室にのみ高圧流体（作動圧）を導入して、主弁体を移動させるようにされているので、六方切換弁全体の構成を簡素化できるという効果もある。

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。

本発明に係る六方切換弁の一実施形態を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は左側面図。 図１に示される六方切換弁の第１連通状態（暖房運転時）を示す図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う横断面図の要部を示す図。 図１に示される六方切換弁の第２連通状態（冷房運転時）を示す図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う横断面図の要部を示す図。 図１に示される六方切換弁の四方パイロット弁を拡大して示す図であり、（Ａ）は第１連通状態（暖房運転時）（通電ＯＦＦ時）、（Ｂ）は第２連通状態（冷房運転時）（通電ＯＮ時）をそれぞれ示す縦断面図。 図１に示される六方切換弁の変形形態（の第１連通状態（暖房運転時））を示す図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う横断面図の要部を示す図。 流路切換弁として六方切換弁が使用されたヒートポンプ式冷暖房システムの一例における、（Ａ）は冷房運転時、（Ｂ）は暖房運転時をそれぞれ示す概略構成図。

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、本発明に係る六方切換弁の一実施形態を示す図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は平面図、図１（Ｃ）は左側面図である。また、図２は、図１に示される六方切換弁の第１連通状態（暖房運転時）を示す図であり、図２（Ａ）は縦断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う横断面図の要部（後半部）を示す図、図３は、図１に示される六方切換弁の第２連通状態（冷房運転時）を示す図であり、図３（Ａ）は縦断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＵ−Ｕ矢視線に従う横断面図の要部（後半部）を示す図である。

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。

図示実施形態の六方切換弁１は、例えば前述した図６に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００における六方切換弁１８０として用いられるもので、基本的に、３つの流路切換弁（三方切換弁）１０、２０、３０を組み合わせて構成した六方弁本体９と、パイロット弁としての単一の電磁式四方パイロット弁９０とを備える。なお、本実施形態の六方切換弁１に備えられている６個のポートは、上記六方切換弁１８０の各ポートｐＡ〜ｐＦに対応させて同一の符号が付されている。

＜六方弁本体９の構成＞
六方弁本体９は、主に、それぞれに２個（合計で６個）のポートが設けられた３つのシリンダ型の流路切換弁１０、２０、３０と、３つの流路切換弁１０、２０、３０のうちの２つの流路切換弁間を連通せしめる合計で３つの連通路４０、５０、６０とを備えている。

流路切換弁１０と流路切換弁２０とは、横並びで垂設（軸線Ｏ１、Ｏ２方向を上下方向に向けて縦置きで配設）され、流路切換弁３０は、流路切換弁１０及び流路切換弁２０の後方かつ下側で横倒しで（軸線Ｏ３方向を左右方向に向けて）配設されている。

また、各連通路４０、５０、６０は、アルミあるいはステンレス等の金属製の管体で構成されており、図２及び図３を参照すればよく分かるように、流路切換弁１０の中央やや上側の部分（ポートｐＦと同じ高さで当該ポートｐＥと対向する部分）と流路切換弁２０の中央やや上側の部分（ポートｐＥより上側の部分）とが、横方向に延びる連通路４０で溶接等により接続され、流路切換弁２０の下部（ポートｐＤと同じ高さの部分）と流路切換弁３０の中央やや右側の部分（ポートｐＣより右側の部分）とが、前後方向に延びる連通路５０で溶接等により接続され、流路切換弁３０の左側の部分（ポートｐＢに対向する部分）と流路切換弁１０の下部（ポートｐＡより下側の部分）とが、前後方向に延びる連通路６０で溶接等により接続されている。

［流路切換弁１０の構成］
前記六方弁本体９の前側かつ左側に配置された流路切換弁１０は、図２及び図３を参照すればよく分かるように、アルミあるいはステンレス等の金属製とされた円筒状の主弁ハウジング１１を有し、この主弁ハウジング１１に、一端側（上端側）から順次、高圧流体（冷媒）が選択的に導入・排出される容量可変の作動室１２、この作動室１２を画成するピストン１３、主弁室１４が配在されている。断面凹状のピストン１３の外周（に設けられた環状溝）には、ピストン１３（の外周面）と主弁ハウジング１１（の内周面）との摺動面隙間を封止すべく（言い換えれば、主弁ハウジング１１を気密的に仕切るべく）、シール部材としてのＯリング１３Ａが装着されている。

主弁ハウジング１１の一端側開口（上端側開口）を気密的に封止するように、かしめ、溶接等により傘状の一端蓋部材１１Ａが固着され、その一端蓋部材１１Ａには、作動室１２に高圧流体（冷媒）を導入・排出するためのポートｐ１０が取り付けられている。

また、主弁ハウジング１１の他端側開口（下端側開口）を気密的に封止するように、かしめ、溶接等により短円柱状の他端蓋部材１１Ｂが固着されるとともに、その他端蓋部材１１Ｂ（の内面）の中央には、軸線（中心線）Ｏ１方向に沿って、段付きのガイド軸１９が固定されている。

このガイド軸１９は、下側から、比較的短い下部大径部１９Ａ、中間中径部１９Ｂ、比較的長い上部小径部１９Ｃを有し、その下部大径部１９Ａがかしめ等により他端蓋部材１１Ｂに固定されるとともに、その上部小径部１９Ｃは、後述する主弁体１５に設けられた中央嵌挿穴１５ｂ（の下半部分）に摺動自在に内嵌されている。また、このガイド軸１９には、その中央を貫通するように縦孔（縦向きの貫通孔）１９ａが形成されるとともに、その中間中径部１９Ｂには、主弁室１４（詳細には、後述する主弁室１４における副弁座１７より他端側）に開口する複数個の横孔１９ｂが形成されている。

前記主弁室１４の上部及び上下中央部付近には、左方に向けて延びる管継手からなる２個のポート（ポートｐＦ、ポートｐＡ）が縦並びで開口せしめられ、主弁室１４における前記２個のポートの間に、その内端下部が弁シート部とされた主弁座１６が設けられ、主弁室１４における前記２個のポートより他端側（ここでは、下側のポートｐＡの直下）には、その内端上部が弁シート部とされた副弁座１７が設けられている。主弁座１６及び副弁座１７は、主弁ハウジング１１の内周から内側に向けて突設されて形成されており、その主弁座１６及び副弁座１７により画成される主弁口及び副弁口の口径（弁シート部の内径）は、主弁ハウジング１１の内径（つまり、作動室１２やピストン１３の外径）より小さくされている。

そして、主弁室１４における前記主弁座１６より一端側（上端側）（ここでは、主弁座１６の直上）には、前記ポートｐＦに対向するように、前記連通路４０（流路切換弁２０の主弁室２４の副弁座２７より一端側に連通する連通路４０）が横向きに連通せしめられ、前記副弁座１７より他端側（下端側）（ここでは、副弁座１７の直下）には、前記連通路６０（流路切換弁３０の主弁室３４の主弁座３６より他端側に連通する連通路６０）が後向きに連通せしめられている。

また、前記主弁室１４における主弁座１６と副弁座１７との間には、外周が窪んだ形状に形成されたポペット式の主弁体１５が（主弁ハウジング１１の内周と所定の間隔をあけて）軸線Ｏ１方向（上下方向）に移動自在に配在されている。

前記主弁体１５は、主弁座１６と副弁座１７に選択的に接離するようになっており、図２に示される如くの、その下面外周部分が副弁座１７（の弁シート部）に着座して、ポートｐＡとポートｐＦとを（主弁座１６の主弁口を介して）連通させる他端（下端）位置（暖房位置）と、図３に示される如くの、その上面外周部分が主弁座１６（の弁シート部）に着座して、ポートｐＡと連通路６０とを（副弁座１７の副弁口を介して）連通させ且つポートｐＦと連通路４０とを連通させる一端（上端）位置（冷房位置）とを選択的にとり得るようにされている。なお、主弁体１５が他端位置にあるときには、ポートｐＡとポートｐＦは連通路４０とも連通しているが、この連通路４０と流路切換弁２０に設けられた各ポート（ポートｐＥ、ポートｐＤ）間は、主弁室２４に配在された主弁体２５が副弁座２７に着座することにより連通しない（連通状態が遮断される）ようになっている（後で詳述）。

主弁体１５は、移動時以外は主弁座１６又は副弁座１７に対接せしめられ、このときは主弁室１４に導入された高圧の冷媒により押圧されて主弁座１６又は副弁座１７の弁シート部に圧接せしめられている。

ピストン１３の下面中央には、軸線Ｏ１方向に沿って、連結軸１８が一体的に延設されている。この連結軸１８の（他端側）先端部は、若干小径とされるとともに、その外周に雄ねじが形成されている（雄ねじ部１８ａ）。一方、主弁体１５には、その中央を貫通するように段付きの中央嵌挿穴１５ｂが形成されており、その一部が縮径されるとともに、その内周に雌ねじが形成されている（雌ねじ部１５ａ）。連結軸１８の先端部（雄ねじ部１８ａ）が主弁体１５の中央嵌挿穴１５ｂ（の上半部分）に挿入され、その連結軸１８に設けられた雄ねじと主弁体１５に設けられた雌ねじとが螺着されることにより、連結軸１８と主弁体１５とが一体に連結され、これにより、主弁体１５は、ピストン１３の往復移動に伴って前記連結軸１８に押し引きされて他端位置（暖房位置）と一端位置（冷房位置）との間を行き来するようにされている。

すなわち、本実施形態における流路切換弁１０では、作動室１２と連結軸１８を有するピストン１３とで、主弁体１５を軸線Ｏ１方向（上下方向）に移動させる、流体圧式（詳細には、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）のアクチュエータ部が構成されている。

なお、主弁体１５の中央嵌挿穴１５ｂの下半部分には、前記したガイド軸１９の上部小径部１９Ｃが摺動自在に内嵌され、これにより、主弁体１５が、軸線Ｏ１方向に沿うように（言い換えれば、軸線Ｏ１方向に対する主弁体１５の傾きや位置ずれが生じないように）ガイドされて、ピストン１３の往復移動に連動して上下動するようになっている。

［流路切換弁２０の構成］
前記六方弁本体９の前側かつ右側に配置された流路切換弁２０の基本構成は、前記した流路切換弁１０とほぼ同様であるため、同じ機能及び作用を有する部分には同様の符号（流路切換弁１０の各部の符号に対して１０を足した符号）を付して重複説明を省略する。

この流路切換弁２０は、流路切換弁１０に対し、基本的に、主弁ハウジング２１に設けられた２個のポート（ポートｐＥ、ポートｐＤ）と主弁ハウジング２１の内周に設けられた主弁座２６及び副弁座２７の位置が相違している。

前記流路切換弁２０において、主弁室２４の上下中央部付近及び下部には、右方に向けて延びる管継手からなる２個のポート（ポートｐＥ、ポートｐＤ）が縦並びで開口せしめられ、主弁室２４における前記２個のポートの間に、その内端上部が弁シート部とされた主弁座２６が設けられ、主弁室２４における前記２個のポートより一端側（ここでは、上側のポートｐＥの直上）には、その内端下部が弁シート部とされた副弁座２７が設けられている。

そして、主弁室２４における前記副弁座２７より一端側（上端側）（ここでは、副弁座２７の直上）には、前記連通路４０（流路切換弁１０の主弁室１４の主弁座１６より一端側に連通する連通路４０）が横向きに連通せしめられ、前記主弁座２６より他端側（下端側）（ここでは、主弁座２６の直下）には、前記ポートｐＤと同じ高さで、前記連通路５０（流路切換弁３０の主弁室３４の副弁座３７より一端側に連通する連通路５０）が後向きに連通せしめられている。

軸線Ｏ２方向（上下方向）に移動自在に配在されたポペット式の主弁体２５は、主弁座２６と副弁座２７に選択的に接離するようになっており、図２に示される如くの、その上面外周部分が副弁座２７（の弁シート部）に着座して、ポートｐＥとポートｐＤとを（主弁座２６の主弁口を介して）連通させる一端（上端）位置（暖房位置）と、図３に示される如くの、その下面外周部分が主弁座２６（の弁シート部）に着座して、ポートｐＥと連通路４０とを（副弁座２７の副弁口を介して）連通させ且つポートｐＤと連通路５０とを連通させる他端（下端）位置（冷房位置）とを選択的にとり得るようにされている。なお、主弁体２５が一端位置にあるときには、ポートｐＥとポートｐＤは連通路５０とも連通しているが、この連通路５０と流路切換弁３０に設けられた各ポート（ポートｐＣ、ポートｐＢ）間は、主弁室３４に配在された主弁体３５が副弁座３７に着座することにより連通しない（連通状態が遮断される）ようになっている（後で詳述）。

主弁体２５は、移動時以外は主弁座２６又は副弁座２７に対接せしめられ、このときは主弁室２４に導入された高圧の冷媒により押圧されて主弁座２６又は副弁座２７の弁シート部に圧接せしめられている。

［流路切換弁３０の構成］
前記六方弁本体９の後側かつ下側に配置された流路切換弁３０は、基本的に前記した流路切換弁２０を横倒し（一端側（上端側）を右端側とし、他端側（下端側）を左端側とするように横倒し）としたもので、その基本構成は、前記した流路切換弁２０とほぼ同様であるため、同じ機能及び作用を有する部分には同様の符号（流路切換弁２０の各部の符号に対して１０を足した符号）を付して重複説明を省略する。

この流路切換弁３０において、主弁室３４の左右中央部付近及び左部には、後方に向けて延びる管継手からなる２個のポート（ポートｐＣ、ポートｐＢ）が横並びで開口せしめられ、主弁室３４における前記２個のポートの間に、その内端右部が弁シート部とされた主弁座３６が設けられ、主弁室３４における前記２個のポートより一端側（ここでは、右側のポートｐＣの右隣り）には、その内端左部が弁シート部とされた副弁座３７が設けられている。

そして、主弁室３４における前記副弁座３７より一端側（右端側）（ここでは、副弁座３７の右隣り）には、前記連通路５０（流路切換弁２０の主弁室２４の主弁座２６より他端側に連通する連通路５０）が前向きに連通せしめられ、前記主弁座３６より他端側（左端側）（ここでは、主弁座３６の左隣り）には、前記ポートｐＢに対向するように、前記連通路６０（流路切換弁１０の主弁室１４の副弁座１７より他端側に連通する連通路６０）が前向きに連通せしめられている。

軸線Ｏ３方向（左右方向）に移動自在に配在されたポペット式の主弁体３５は、主弁座３６と副弁座３７に選択的に接離するようになっており、図２に示される如くの、その右面外周部分が副弁座３７（の弁シート部）に着座して、ポートｐＣとポートｐＢとを（主弁座３６の主弁口を介して）連通させる一端（右端）位置（暖房位置）と、図３に示される如くの、その左面外周部分が主弁座３６（の弁シート部）に着座して、ポートｐＣと連通路５０とを（副弁座３７の副弁口を介して）連通させ且つポートｐＢと連通路６０とを連通させる他端（左端）位置（冷房位置）とを選択的にとり得るようにされている。なお、主弁体３５が一端位置にあるときには、ポートｐＣとポートｐＢは連通路６０とも連通しているが、この連通路６０と流路切換弁１０に設けられた各ポート（ポートｐＡ、ポートｐＦ）間は、主弁室１４に配在された主弁体１５が副弁座１７に着座することにより連通しない（連通状態が遮断される）ようになっている。

主弁体３５は、移動時以外は主弁座３６又は副弁座３７に対接せしめられ、このときは主弁室３４に導入された高圧の冷媒により押圧されて主弁座３６又は副弁座３７の弁シート部に圧接せしめられている。

なお、本例では、各々の流路切換弁１０、２０、３０に設けられた各ポートｐＡ〜ｐＦの口径、及び、各々の連通路４０、５０、６０の通路径は、略同径に設定されている。

＜六方弁本体９の動作＞
次に、上記した如くの構成を有する六方弁本体９の動作を説明する。

各々の流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５が暖房位置（流路切換弁１０の主弁体１５が他端（下端）位置、流路切換弁２０の主弁体２５が一端（上端）位置、流路切換弁３０の主弁体３５が一端（右端）位置）（図２に示される如くの第１連通状態）にあるときにおいて、後述する四方パイロット弁９０を介して、作動室２２及び作動室３２を吐出側高圧ポートであるポートｐＡに連通させるとともに、作動室１２を吸入側低圧ポートであるポートｐＤに連通させると、作動室２２及び作動室３２に高温高圧の冷媒が導入されるとともに、作動室１２から高温高圧の冷媒が排出される。そのため、作動室２２の圧力が主弁室２４の圧力より高くなり、ピストン２３及び主弁体２５が（ガイド軸２９にガイドされながら）下方に移動し、主弁体２５（の上面外周部分）が副弁座２７（の弁シート部）から離れて副弁口が開かれるとともに、主弁体２５（の下面外周部分）が主弁座２６（の弁シート部）に着座して接当係止される。また、作動室３２の圧力が主弁室３４の圧力より高くなり、ピストン３３及び主弁体３５が（ガイド軸３９にガイドされながら）左方に移動し、主弁体３５（の右面外周部分）が副弁座３７（の弁シート部）から離れて副弁口が開かれるとともに、主弁体３５（の左面外周部分）が主弁座３６（の弁シート部）に着座して接当係止される。さらに、作動室１２の圧力が主弁室１４の圧力より低くなり、ピストン１３及び主弁体１５が（ガイド軸１９にガイドされながら）上方に移動し、主弁体１５（の下面外周部分）が副弁座１７（の弁シート部）から離れて副弁口が開かれるとともに、主弁体１５（の上面外周部分）が主弁座１６（の弁シート部）に着座して接当係止される。これにより、各々の流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５が冷房位置（流路切換弁１０の主弁体１５が一端（上端）位置、流路切換弁２０の主弁体２５が他端（下端）位置、流路切換弁３０の主弁体３５が他端（左端）位置）（図３に示される如くの第２連通状態）をとる。

これにより、流路切換弁１０におけるポートｐＡと流路切換弁３０におけるポートｐＢとがその間に設けられた連通路６０を介して連通せしめられ、流路切換弁３０におけるポートｐＣと流路切換弁２０におけるポートｐＤとがその間に設けられた連通路５０を介して連通せしめられ、流路切換弁２０におけるポートｐＥと流路切換弁１０におけるポートｐＦとがその間に設けられた連通路４０を介して連通せしめられるので、図６に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００において、冷房運転が行われる。

各々の流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５が冷房位置（図３に示される如くの第２連通状態）にあるときにおいて、後述する四方パイロット弁９０を介して、作動室１２を吐出側高圧ポートであるポートｐＡに連通させるとともに、作動室２２及び作動室３２を吸入側低圧ポートであるポートｐＤに連通させると、作動室１２に高温高圧の冷媒が導入されるとともに、作動室２２及び作動室３２から高温高圧の冷媒が排出される。そのため、作動室１２の圧力が主弁室１４の圧力より高くなり、ピストン１３及び主弁体１５が（ガイド軸１９にガイドされながら）下方に移動し、主弁体１５（の上面外周部分）が主弁座１６（の弁シート部）から離れて主弁口が開かれるとともに、主弁体１５（の下面外周部分）が副弁座１７（の弁シート部）に着座して接当係止される。また、作動室２２の圧力が主弁室２４の圧力より低くなり、ピストン２３及び主弁体２５が（ガイド軸２９にガイドされながら）上方に移動し、主弁体２５（の下面外周部分）が主弁座２６（の弁シート部）から離れて主弁口が開かれるとともに、主弁体２５（の上面外周部分）が副弁座２７（の弁シート部）に着座して接当係止される。さらに、作動室３２の圧力が主弁室３４の圧力より低くなり、ピストン３３及び主弁体３５が（ガイド軸３９にガイドされながら）右方に移動し、主弁体３５（の左面外周部分）が主弁座３６（の弁シート部）から離れて主弁口が開かれるとともに、主弁体３５（の右面外周部分）が副弁座３７（の弁シート部）に着座して接当係止される。これにより、各々の流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５が暖房位置（流路切換弁１０の主弁体１５が他端（下端）位置、流路切換弁２０の主弁体２５が一端（上端）位置、流路切換弁３０の主弁体３５が一端（右端）位置）（図２に示される如くの第１連通状態）をとる。

これにより、流路切換弁１０においてポートｐＡとポートｐＦとが連通せしめられ、流路切換弁２０においてポートｐＥとポートｐＤとが連通せしめられ、流路切換弁３０においてポートｐＣとポートｐＢとが連通せしめられるので、図６に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００において、暖房運転が行われる。

ここで、本実施形態では、流路切換弁１０における主弁体１５の外径（シート径）が、主弁ハウジング１１の内径（つまり、ピストン１３の受圧径）より小さくされ、流路切換弁２０における主弁体２５の外径（シート径）が、主弁ハウジング２１の内径（つまり、ピストン２３の受圧径）より小さくされ、流路切換弁３０における主弁体３５の外径（シート径）が、主弁ハウジング３１の内径（つまり、ピストン３３の受圧径）より小さくされているので、前記した流路切換に当たり（つまり、暖房運転から冷房運転に切り換える際、及び、冷房運転から暖房運転に切り換える際に）、簡単な構成でもって、各々の流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５を確実に移動させられるようになっている。

＜四方パイロット弁９０の構成＞
パイロット弁としての四方パイロット弁９０は、その構造自体はよく知られているもので、図４に拡大図示されている如くに、基端側（上端側）外周に電磁コイル９１が外嵌固定された円筒状のストレートパイプからなる弁ケース９２を有し、該弁ケース９２に、基端側から順次、吸引子９５、圧縮コイルばね９６、プランジャ９７が直列的に配在されている。

弁ケース９２の上端部は、吸引子９５の鍔状部（外周段丘部）に溶接等により密封接合されており、吸引子９５は、通電励磁用の電磁コイル９１の外周を覆うカバーケース９１Ａにボルト９２Ｂにより締結固定されている。

一方、弁ケース９２の下端開口部には、高圧冷媒を導入するための細管挿着口（高圧導入ポートａ）を有するフィルタ付き蓋部材９８が溶接、ろう付け、かしめ等により気密的に取着されており、蓋部材９８とプランジャ９７と弁ケース９２とで囲まれる領域が弁室９９となっている。弁室９９には、蓋部材９８の細管挿着口（高圧導入ポートａ）に気密的に挿着された可撓性を有する高圧細管＃ａを介して前記ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡから高温高圧の冷媒が導入されるようになっている。

また、弁ケース９２におけるプランジャ９７と蓋部材９８との間には、その内端面が平坦な弁シート面とされた弁座９３がろう付け等により気密的に接合されており、この弁座９３の弁シート面（内端面）には、先端側（下端側）から順次、前記した六方弁本体９の流路切換弁２０の作動室２２及び流路切換弁３０の作動室３２に細管＃ｂを介して接続されるポートｂ、ポート（吸入側低圧ポート）ｐＤに細管＃ｃを介して接続されるポートｃ、流路切換弁１０の作動室１２に細管＃ｄを介して接続されるポートｄが弁ケース９２の長手方向（上下方向）に沿って所定間隔をあけて縦並びに開口せしめられている。

吸引子９５に対向配置されたプランジャ９７は、基本的には円柱状とされ、弁ケース９２内を軸方向（弁ケース９２の中心線Ｌに沿う方向）に摺動自在に配在されている。そのプランジャ９７の吸引子９５側とは反対側の端部には、弁体９４をその自由端側で厚み方向に摺動可能に保持する弁体ホルダ９４Ａがその基端部を取付具９４Ｂと共に圧入、かしめ等により取付固定されている。この弁体ホルダ９４Ａには、弁体９４を弁座９３に押し付ける方向（厚み方向）に付勢する板ばね９４Ｃが取り付けられている。弁体９４は、弁座９３の弁シート面に開口するポートｂ、ｃ、ｄ間の連通状態を切り換えるべく、当該弁座９３の弁シート面に対接せしめられた状態で、弁座９３の弁シート面をプランジャ９７の上下動に伴って摺動するようになっている。

また、弁体９４には、弁座９３の弁シート面に開口する３個のポートｂ〜ｄのうちの隣り合うポートｂ−ｃ間、ｃ−ｄ間を選択的に連通させ得るような大きさの凹部９４ａが設けられている。

また、圧縮コイルばね９６は、吸引子９５とプランジャ９７との間に縮装されてプランジャ９７を吸引子９５から引き離す方向（図では、下方）に付勢するようになっているが、本例では、弁座９３（の上端部）が、プランジャ９７の下方への移動を阻止するストッパとされている。なお、このストッパの構成としては、その他の構成を採用し得ることは言うまでも無い。

なお、上記四方パイロット弁９０は、取付具９２Ａを介して六方弁本体９の背面側等（図示例では、流路切換弁１０の背面側）に取付けられる。

＜四方パイロット弁９０の動作＞
上記した如くの構成とされた四方パイロット弁９０においては、電磁コイル９１への通電ＯＦＦ時には、図２及び図４（Ａ）に示される如くに、プランジャ９７は圧縮コイルばね９６の付勢力により、その下端が弁座９３に接当する位置まで押し下げられている。この状態では、弁体９４がポートｂとポートｃ上に位置し、その凹部９４ａによりポートｂとポートｃが連通するとともに、ポートｄと弁室９９とが連通するので、ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡに流入する高圧流体が高圧細管＃ａ→弁室９９→ポートｄ→細管＃ｄ→ポートｐ１０を介して作動室１２に導入されるとともに、作動室２２及び作動室３２の高圧流体がポートｐ２０及びポートｐ３０→細管＃ｂ→ポートｂ→凹部９４ａ→ポートｃ→細管＃ｃ→ポート（吸入側低圧ポート）ｐＤへと流れて排出される。

それに対し、電磁コイル９１への通電をＯＮにすると、図３及び図４（Ｂ）に示される如くに、プランジャ９７は吸引子９５の吸引力により、その上端が吸引子９５に接当する位置まで（圧縮コイルばね９６の付勢力に抗して）引き寄せられる。このときには、弁体９４がポートｃとポートｄ上に位置し、その凹部９４ａによりポートｃとポートｄが連通するとともに、ポートｂと弁室９９とが連通するので、ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡに流入する高圧流体が高圧細管＃ａ→弁室９９→ポートｂ→細管＃ｂ→ポートｐ２０及びポートｐ３０を介して作動室２２及び作動室３２に導入されるとともに、作動室１２の高圧流体がポートｐ１０→細管＃ｄ→ポートｄ→凹部９４ａ→ポートｃ→細管＃ｃ→ポート（吸入側低圧ポート）ｐＤへと流れて排出される。

したがって、電磁コイル９１への通電をＯＦＦにすると、各流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５が冷房位置（第２連通状態）から暖房位置（第１連通状態）に移行し、前記した如くの流路切換が行われる一方、電磁コイル９１への通電をＯＮにすると、各流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５が暖房位置（第１連通状態）から冷房位置（第２連通状態）に移行し、前記した如くの流路切換が行われる。

このように、本実施形態の六方切換弁１においては、電磁式四方パイロット弁９０への通電をＯＮ／ＯＦＦで切り換えることで、六方切換弁１内を流通する高圧流体（高圧部分であるポートｐＡを流れる流体）と低圧流体（低圧部分であるポートｐＤを流れる流体）との差圧を利用して六方弁本体９を構成する各流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５を主弁室１４、２４、３４内で連動して移動させることにより、３つの流路切換弁１０、２０、３０に合計で６個設けられたポート間の連通状態が切り換えられ、図６に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００において、暖房運転から冷房運転への切り換え、及び、冷房運転から暖房運転への切り換えを行うことができる。

＜六方切換弁１の作用効果＞
以上の説明から理解されるように、本実施形態の六方切換弁１においては、各々の流路切換弁１０、２０、３０において、円筒状の主弁ハウジング１１、２１、３１により画成される主弁室１４、２４、３４内でポペット式の主弁体１５、２５、３５を連動して移動させることにより、連通するポート間（３つの流路切換弁に合計で６個設けられたポート間の連通状態、流路）が切り換えられるようにされているので、従来のスライド式主弁体を使用した六方切換弁と比べて、弁漏れを抑えられるとともに、流路面積を比較的大きくできて、圧力損失を低減できる。また、各々の流路切換弁１０、２０、３０に、主弁体１５、２５、３５を移動させるためのアクチュエータ部（ピストン等）が備えられているので、作動差圧の上昇を抑えることもできる。

上記に加えて、本実施形態の六方切換弁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、各々の流路切換弁１０、２０、３０はその間に設けられた各連通路４０、５０、６０によって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（スライド式主弁体の壁のみで仕切られた状態）で流される従来のものに比べて、主弁ハウジング１１、２１、３１内での熱交換量を大幅に低減でき、そのため、システムの効率を向上できるという効果も得られる。

また、本実施形態の六方切換弁１では、各々の流路切換弁１０、２０、３０において、（ピストン１３、２３、３３の）一端側に設けられた作動室１２、２２、３２にのみ高圧流体（作動圧）を導入して、主弁体１５、２５、３５を移動させるようにされるとともに、主弁体１５、２５、３５の外径（シート径）がピストン１３、２３、３３の受圧径より小さくされているので、簡単な構成でもって、各々の流路切換弁１０、２０、３０の主弁体１５、２５、３５を確実に移動させることができるという効果もある。

なお、上記した実施形態の六方切換弁１では、流路切換弁１０にポートｐＡ及びポートｐＦが設けられ、流路切換弁２０にポートｐＥ及びポートｐＤが設けられ、流路切換弁３０にポートｐＣ及びポートｐＢが設けられているが、６個のポートｐＡ〜ｐＦの配置構成（向きや位置等）は、図示例に限られないことは勿論である。例えば、流路切換弁１０に設けられたポート（管継手）ｐＡ、ｐＦと流路切換弁２０に設けられたポート（管継手）ｐＥ、ｐＤを後方に向けて延設し、流路切換弁３０に設けられたポート（管継手）ｐＣ、ｐＢの方向と合わせるようにして、全てのポート（管継手）ｐＡ〜ｐＦの取付け方向を一致させるようにしてもよい。また、図５に示される六方切換弁１'の如くに、流路切換弁１０にポートｐＡ及びポートｐＢ（ポートｐＢは、ポートｐＡの下側で、主弁室１４の副弁座１７より下側に開口するように形成）を設け、流路切換弁２０にポートｐＥ及びポートｐＦ（ポートｐＦは、ポートｐＥの上側で、主弁室２４の副弁座２７より上側に開口するように形成）を設け、流路切換弁３０にポートｐＣ及びポートｐＤ（ポートｐＤは、ポートｐＣの右側で、主弁室３４の副弁座３７より右側に開口するように形成）を設けた場合でも、上記した実施形態の六方切換弁１と同様の作用効果が得られることは詳述するまでも無い。

また、上記した実施形態の六方切換弁１では、四方パイロット弁９０を用いて主弁体１５、２５、３５を駆動する構成について説明したが、主弁室１４、２４、３４内で主弁体１５、２５、３５を駆動する構成であれば、四方パイロット弁９０に代えてモータを用いて主弁体１５、２５、３５を駆動する構成でもよい。

また、本実施形態の六方切換弁１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。

１ 六方切換弁
９ 六方弁本体
１０、２０、３０ 流路切換弁
１１、２１、３１ 主弁ハウジング
１２、２２、３２ 作動室
１３、２３、３３ ピストン
１４、２４、３４ 主弁室
１５、２５、３５ 主弁体
１６、２６、３６ 主弁座
１７、２７、３７ 副弁座
１８、２８、３８ 連結軸
１９、２９、３９ ガイド軸
４０、５０、６０ 連通路
９０ 四方パイロット弁
ｐＡ、ｐＢ、ｐＣ、ｐＤ、ｐＥ、ｐＦ ポート

Claims (8)

1. それぞれに２個のポートが設けられた３つの流路切換弁と、前記３つの流路切換弁のうちの２つの流路切換弁間を連通せしめる合計で３つの連通路とを備え、前記３つの流路切換弁に合計で６個設けられたポート間の連通状態が切り換えられるようにされた六方切換弁であって、
   前記３つの流路切換弁のそれぞれは、主弁室を画成する筒状の主弁ハウジングを有し、前記主弁室には、２個のポートが開口せしめられ、該２個のポートの間に主弁座が設けられ、該２個のポートの一端側もしくは他端側に副弁座が設けられるとともに、前記主弁座と前記副弁座に選択的に接離するポペット式の主弁体が軸線方向に移動自在に配在されており、
   前記３つの流路切換弁のそれぞれにおいて、前記主弁室内で前記主弁体を連動して移動させることにより、
   各々の流路切換弁における２個のポートが連通せしめられる第１連通状態と、
   前記３つの流路切換弁のうちの特定の流路切換弁における１個のポートと他の流路切換弁における１個のポートとがその間に設けられた前記連通路を介して連通せしめられる第２連通状態と、
   をとり得るようにされていることを特徴とする六方切換弁。
2. 前記連通路は、該連通路によって連通せしめられる２つの流路切換弁に設けられた４個のポートのうちの少なくとも１個のポートと同じ高さに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の六方切換弁。
3. 前記連通路は、該連通路によって連通せしめられる２つの流路切換弁に設けられた４個のポートのうちの少なくとも１個のポートと対向するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の六方切換弁。
4. 前記３つの流路切換弁のうちの少なくとも２つの流路切換弁における前記主弁体を異なる方向に移動させることにより、前記第１連通状態と前記第２連通状態と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３のいずれか一項に記載の六方切換弁。
5. 前記主弁ハウジングには、一端側から順次、高圧流体が選択的に導入・排出される容量可変の作動室、前記作動室を画成するピストン、前記主弁室が配在され、
   前記主弁体は、前記ピストンに連動して軸線方向に移動自在に配在されており、
   前記３つの流路切換弁のそれぞれにおける前記作動室への高圧流体の導入・排出を制御して前記ピストンを移動させ、前記３つの流路切換弁のそれぞれにおいて、前記主弁室内で前記主弁体を連動して移動させるようにされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の六方切換弁。
6. 前記３つの流路切換弁のうちの少なくとも２つの流路切換弁が軸線方向を同じ方向に向けて横並びで配置されるとともに、前記少なくとも２つの流路切換弁における前記作動室が同じ側に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の六方切換弁。
7. 前記作動室には、前記流路切換弁の前記主弁室に供給される高圧流体が導入されるようにされていることを特徴とする請求項５に記載の六方切換弁。
8. 前記作動室への高圧流体の導入・排出の制御を、前記３つの流路切換弁のそれぞれの前記作動室に設けられたポート、及び、前記六方切換弁の高圧部分と低圧部分とに接続された単一の四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７に記載の六方切換弁。

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