JP2018194037A - 流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失の低減等を図りながら、高圧冷媒に伴われる脈動に起因する回転弁体の振動を効果的に抑えることができ、もって、低圧側Ｕターン連通路のシール性を向上し得て弁洩れし難くできる流路切換弁を提供する。【解決手段】筒状の主弁ハウジング、該主弁ハウジングの下面側に設けられた弁シート面、該弁シート面に開口する４個のポート、及び主弁ハウジング内に回動可能に配在されてその下面が弁シート面に対面せしめられる回転弁体２０を有し、該回転弁体２０内に、前記４個のポート間を選択的に連通すべく、低圧流体が流通する低圧側Ｕターン連通路が設けられるとともに、高圧流体が流通する高圧側Ｕターン連通路４１が設けられた高圧通路形成部材４０が上下方向に摺動自在に収容保持される。【選択図】図７

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）切換手段としての四方切換弁等の流路切換弁を備えている。

この種の流路切換弁（四方切換弁）としては、スライド式のものとロータリー式のものがあるが、ロータリー式の四方切換弁は、例えば、次のような構成のものがよく知られている（特許文献１等も参照）。すなわち、筒状の主弁ハウジング、該主弁ハウジングの下面側に設けられた弁シート面、該弁シート面に開口する４個のポート（第１、第２、第３、及び第４のポート）、及び前記主弁ハウジング内に回動可能に配在されてその下面が前記弁シート面に対面せしめられる回転弁体を有し、該回転弁体内に、前記ポート間を選択的に連通すべく、２本のＵターン連通路が設けられ、前記回転弁体が第１の回転位置をとるとき、一方のＵターン連通路により第１ポートと第２ポートとが連通するとともに、他方のＵターン連通路により第３ポートと第４ポートとが連通し、前記回転弁体が第２の回転位置をとるとき、一方のＵターン連通路により第１ポートと第３ポートとが連通するとともに、他方のＵターン連通路により第２ポートと第４ポートとが連通するようにされているものが典型例として挙げられる。

より詳細には、２本のＵターン連通路のうちの一方は、圧縮機の吐出側に接続されて高圧冷媒が流通する高圧側Ｕターン連通路とされ、他方は、圧縮機の吸入側に接続されて低圧冷媒が流通する低圧側Ｕターン連通路とされ、主弁ハウジング内（弁室）は高圧冷媒で満たされ、低圧側Ｕターン連通路の下端面（シール面）は、該低圧側Ｕターン連通路内の低圧と弁室内の高圧との差圧によって弁シート面に強く押し付けられ、これによって、低圧側Ｕターン連通路のシールがなされ、弁室内の高圧冷媒が低圧側に抜けること（弁洩れ）を防ぐようになっている。

特開平８−２８５１１３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。

一般に、Ｕターン連通路を流通する流体の圧力損失を小さくするには、連通路の側面視をＵ字状、円弧状、かまぼこ状等にするとともに、断面形状を円形となし、かつ、連通路の一端から他端まで全長にわたって通路断面積が変わらないようにすればよいとされ、これが理想の通路形状とされている。より具体的には、理想の通路形状は、断面円形のチューブを断面形状（円形）を変えずにＵ字状、円弧状、かまぼこ状等に湾曲させた形状とされる。

一方、ヒートポンプ式冷暖房システム等においては、圧縮機として斜板式のものが使用されることが多いが、この斜板式圧縮機から吐出されてくる高圧冷媒は脈動を伴う。そのため、高圧側Ｕターン連通路を高圧冷媒が流通すると、前記脈動によって回転弁体全体が振動し、この振動によって、同じ回転弁体に設けられている低圧側Ｕターン連通路のシール性が損なわれるおそれがある。より具体的には、回転弁体が振動することによって低圧側Ｕターン連通路のシール面と弁シート面との間に隙間が形成され、この隙間から弁室内の高圧冷媒が圧縮機吸入側に抜ける弁洩れが生じやすくなるという問題がある。

特に、高圧側Ｕターン連通路を上記理想の通路形状に近づけた場合は、圧力損失は小さくなるものの、前記回転弁体の振動が大きくなって弁洩れしやすくなるのに対し、前記特許文献１に見られるように、高圧側Ｕターン連通路を理想通路形状ではない飯ごう形状（断面形状が矩形）とすると、圧力損失は大きくなるが、前記回転弁体の振動が小さくなる傾向がある。

上記のような回転弁体の振動を抑えるための一つの方策として、ばね力（セット荷重）がより大きなばね部材で回転弁体を弁シート面に押し付ける方向に付勢することが考えられる。しかし、この方策では、回転弁体と弁シート面との間の摩擦力が大きくなるため、回転弁体を回転させるのに大きな駆動力が必要となり、コスト等の面で問題がある。

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、圧力損失の低減等を図りながら、高圧冷媒に伴われる脈動に起因する回転弁体の振動を効果的に抑えることができ、もって、低圧側Ｕターン連通路のシール性を向上し得て弁洩れし難く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、筒状の主弁ハウジング、該主弁ハウジングの上面側又は下面側に設けられた弁シート面、該弁シート面に開口する４個以上のポート、及び前記主弁ハウジング内に回動可能に配在されてその上面又は下面が前記弁シート面に対面せしめられる回転弁体を有し、該回転弁体内に、前記ポート間を選択的に連通すべく、低圧流体が流通する低圧側Ｕターン連通路が設けられるとともに、高圧流体が流通する高圧側Ｕターン連通路が設けられた高圧通路形成部材が上下方向に摺動自在に収容保持されていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記回転弁体を前記弁シート面に押し付ける方向に付勢する第１付勢部材、及び、前記高圧通路形成部材を前記弁シート面とは反対側に付勢する第２付勢部材を備える。

更に好ましい態様では、前記第２付勢部材は、前記高圧通路形成部材の周方向で両端部分に設けられる。

別の好ましい態様では、前記高圧通路形成部材の前記弁シート面に対面せしめられる面とは反対側の面に、回転時の摩擦抵抗を小さくするための突部が設けられる。

他の具体的な好ましい態様では、前記弁シート面に第１、第２、第３及び第４ポートが開口し、前記回転弁体が第１の回転位置をとるとき、前記高圧側Ｕターン連通路により第１ポートと第２ポートとが連通するとともに、前記低圧側Ｕターン連通路により第３ポートと第４ポートとが連通し、前記回転弁体が第２の回転位置をとるとき、前記高圧側Ｕターン連通路により第１ポートと第３ポートとが連通するとともに、前記低圧側Ｕターン連通路により第２ポートと第４ポートとが連通するようにされる。

別の好ましい態様では、前記低圧側Ｕターン連通路は、前記回転弁体内に形成された弁体内通路部と、該弁体内通路部における前記弁シート面側に設けられた低圧通路画成部材とで分割構成され、前記弁体内通路部は、前記弁シート面側が開口した側面視概略円弧状ないしかまぼこ状を呈し、かつ、外周側が概ね半円形ないしそれに近い半楕円形の断面形状を持つようにされ、前記低圧通路画成部材は、前記弁シート面に対接するシール面を持ち、前記弁体内通路部と協同して、前記低圧側Ｕターン連通路の断面形状を円形ないしそれに近い楕円形とするとともに、一端から他端まで全長にわたって等しい断面積とするように形成される。

更に好ましい態様では、前記低圧通路画成部材には、前記低圧側Ｕターン連通路の一端及び他端を構成する開口が設けられるとともに、その中央部から両端の開口にかけて山状突部が設けられる。

更に好ましい態様では、前記山状突部は、断面形状が半円状ないしそれに近い半楕円状の表面を有する。

本発明に係る流路切換弁では、回転弁体内に、高圧流体が流通する高圧側Ｕターン連通路が設けられた高圧通路形成部材が、上下方向に摺動自在の別体として収容されており、また、高圧通路形成部材は、主弁ハウジングに押圧された状態で回転弁体内に保持されているので、高圧冷媒に伴われる脈動による衝撃は、十分な強度を持った主弁ハウジングが受け止めるため、回転弁体には伝わらない。そのため、高圧冷媒に伴われる脈動に起因する回転弁体の振動を効果的に抑えることができ、その結果、圧力損失の低減等を図りながら、低圧側Ｕターン連通路のシール性を向上し得て弁洩れを生じ難くできる。

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。

本発明に係る流路切換弁の一実施形態の第１の連通状態を示す縦断面図であり、図３（Ａ）のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図。 本発明に係る流路切換弁の一実施形態の第２の連通状態を示す縦断面図であり、図３（Ｂ）のＷ−Ｗ矢視線に従う断面図。 本実施形態の流路切換弁における流路切換動作の説明に供される図であり、（Ａ）は回転弁体が第１の回転位置にある状態、（Ｂ）は回転弁体が第２の回転位置にある状態をそれぞれ示す下面配置図。 本実施形態の流路切換弁における、主として回転弁体を回動させるためのアクチュエータ部分を示す分解斜視図。 本実施形態の流路切換弁における、主として主弁ハウジング及び回転軸部材部分を示す分解斜視図。 本実施形態の流路切換弁における、主として回転弁体及び弁シート部材部分を示す分解斜視図。 本実施形態の流路切換弁における回転弁体と高圧通路形成部材の詳細説明に供される分解斜視図。 （Ａ）は、本実施形態の流路切換弁における回転弁体と低圧通路画成部材の詳細説明に供される分解斜視図、（Ｂ）は、回転弁体の下面配置図。 本実施形態の流路切換弁の組み立て状態において概ね図６のＵ−Ｕ矢視線に従って切断した断面図。

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、図２は、それぞれ本発明に係る流路切換弁の一実施形態の第１の連通状態、第２の連通状態を示す縦断面図である。

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。

図示実施形態の流路切換弁は、四方切換弁１であり、ヒートポンプ式冷暖房システムにおいて流路切換用として使用されるもので、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、四方パイロット弁８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、四方パイロット弁８について説明する。

＜主弁５の構成及び動作＞
主弁５は、図１、図２に加えて、図６、図７を参照すればよくわかるように、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回転弁体２０と、回転弁体２０を回動させるための回転軸部材３０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圧入、ろう付け、溶接等により固定された厚肉円板状の蓋板部材１０Ａと、胴部１０Ｃの下面開口を気密的に封止するように前記蓋部材１０Ａと同様に前記胴部１０Ｃに固定された厚肉円板状の底板部材１０Ｂとを有する。底板部材１０Ｂは、弁シート部材を兼ねており、その上面（内面）は平坦で滑らかな弁シート面１２となっている。底板部材１０Ｂには、図３に示される如くに、回転弁体２０の回転軸線Ｏを中心とした同一円周上に９０°間隔で、円形開口と管継手からなる第１ポートｐＤ、第２ポートｐＣ、第３ポートｐＥ、及び第４ポートｐＳが垂設されている。

本実施形態の四方切換弁１では、ヒートポンプ式冷暖房システムに組み込まれた場合において、例えば、第１ポートｐＤは圧縮機吐出側に接続され、第２ポートｐＣは室外熱交換器に接続され、第３ポートｐＥは室内熱交換器に接続され、第４ポートｐＳは圧縮機吸入側に接続される。

前記回転軸部材３０は、図５、６を参照すればよくわかるように、上から順に、小径凸部３１、上部大径部３２、中間軸部３３、角形係合部３４、下端小径部３６を有する。前記主弁ハウジング１０における蓋板部材１０Ａの中央には、前記回転軸部材３０が挿通せしめられる嵌挿穴１３が形成され、底板部材１０Ｂの上面側中央には、回転軸部材３０の下端小径部３６を回転自在に支持する凹部１４が設けられている。

回転軸部材３０において、その小径凸部３１を含む上端部には、後述するアクチュエータ７の回転駆動体６５の下端部が溶接等により一体に結合されている。中間軸部３３の上部には、ばね受けを兼ねるＣ字状の止め具３８が嵌着される環状溝３３ａ（図５）が形成されるとともに、この止め具３８により樹脂製のスラスト軸受３７が回転軸部材３０に対して回動自在に外嵌保持されている。

回転軸部材３０の角形係合部３４には、回転弁体２０の下部中央に設けられた角形溝２９に嵌め込まれた角形棒３５が外挿されて嵌合せしめられており、これにより、回転弁体２０は回転軸部材３０と一体に回動せしめられる。なお、角形溝２９に予めインサート成形された金属製の角形棒３５に回転軸部材３０の角形係合部３４を嵌入してもよい。

回転軸部材３０の上部大径部３２と蓋板部材１０Ａの嵌挿穴１３との間にはシール部材としてのＯリング４９が介装されている。

回転弁体２０は、主弁ハウジング１０内（弁室１１）に回動可能に配在されてその下面が前記弁シート面１２に対面せしめられる短円柱状の基体部２１を有し、該基体部２１には、図１、図２に加えて図６〜図９を参照すればよくわかるように、中央部に回転軸部材３０を通す段付き貫通穴２２が設けられ、この段付き貫通穴２２の上部段差部と前記回転軸部材３０に嵌着された止め具３８との間に、回転弁体２０（基体部２１）を弁シート面１２に押し付ける方向に付勢する圧縮コイルばね（第１付勢部材）３９が縮装されている。

また、回転弁体２０の（回転軸線Ｏに対して）一端側には、その下部に高圧冷媒が流通する高圧側Ｕターン連通路４１が設けられた飯ごう形状の高圧通路形成部材４０が上下方向に摺動自在に嵌挿保持される収容部２３が設けられ、他端側には、低圧冷媒が流通する低圧側Ｕターン連通路４２が設けられている。

より詳細には、高圧通路形成部材４０は、収容部２３の下端の平面視飯ごう状外形を有する環状の内方突出端縁部２３ａ上に配在されている。また、高圧通路形成部材４０に形成された高圧側Ｕターン連通路４１は、下面側が開口した側面視概略円弧（弓形）状ないしかまぼこ状とされており、内方突出端縁部２３ａの下面が高圧側Ｕターン連通路４１の（弁シート面１２に対する）当接面１６（図８（Ｂ）、図９参照）となっている。高圧側Ｕターン連通路４１の下面（開口）及び内方突出端縁部２３ａの下面は、前記第１ポートｐＤを含む隣り合うポート間（ｐＤ−ｐＣ、ｐＤ−ｐＥ）を選択的に連通させ得る大きさとされている。なお、高圧側Ｕターン連通路４１に導入された高圧冷媒の一部は、高圧通路形成部材４０と収容部２３との隙間を介して弁室１１内に導入されるため、前記当接面１６はシール性を備える必要はない。

また、高圧通路形成部材４０における上面側の（周方向で）両端近くには、舌状把手部４３が横方向に突設されている。一方、基体部２１の上面側の対応する部位には収容部２３に連なって舌状把手部４３、４３が上下動自在に嵌挿される凹部２６、２６が設けられ、さらにこの凹部２６の下側に、高圧通路形成部材４０を弁シート面１２とは反対側（蓋板部材１０Ａ側）に付勢するための圧縮コイルばね（第２付勢部材）２５が装填される収納穴２７が形成されている。

また、高圧通路形成部材４０の上面には、該高圧通路形成部材４０と蓋板部材１０Ａの下面との接触面積を減らして回転時の摩擦抵抗を小さくすべく、上に凸の球冠状の突部４４が複数（図示例では、中央付近と両端付近の３箇所）設けられている。

一方、回転弁体２０に設けられた低圧側Ｕターン連通路４２は、基体部２１内に形成された弁体内通路部４６と、該弁体内通路部４６における下面側に設けられた低圧通路画成部材４７とで構成される。

弁体内通路部４６は、下面側（弁シート面１２側）が開口した側面視概略円弧（弓形）状ないしかまぼこ形状を呈し、かつ、上部（外周側）が概ね半円形状ないしそれに近い半楕円形状を持つものとなっている。

それに対し、低圧通路画成部材４７は、両端に円形開口４９を有する円環状部４５を持つ平面視メガネ状とされ、該低圧通路画成部材４７の上側に基体部２１が被さるようにして、そのメガネ状の外枠部分の上面が基体部２１の弁体内通路部４６の下端周縁部に超音波溶着あるいはレーザ溶着等により合体接合されている。

低圧通路画成部材４７は、図８を参照すればよくわかるように、下面両端（円形開口４９の下面外周）に弁シート面１２に対接する円環状シール面１７、１７を有する。また、前記低圧側Ｕターン連通路４２の断面形状を、弁体内通路部４６と協同（合体）して、円形ないしそれに近い楕円形とするとともに、一端から他端まで全長にわたって略等しい断面積とすべく、その中央部から両端の円形開口４９にかけて山状突部４８が設けられている。山状突部４８は、図９に示される如くに、断面形状が半円状ないしそれに近い半楕円状の表面（すなわち、円弧の部分）を有している。

つまり、前記低圧側Ｕターン連通路４２は、その下側ないし内周側部分が低圧通路画成部材４７で画成され、その上側ないし外周側部分が基体部２１（の弁体内通路部４６）で画成された、断面形状が円形ないしそれに近い楕円形かつ側面視概略逆Ｕ字状ないし円弧状を呈している。

本例では、低圧側Ｕターン連通路４２の通路径と第２〜第４ポートｐＣ、ｐＥ、ｐＳの口径とは略同径とされており、低圧側Ｕターン連通路４２の一端及び他端（低圧通路画成部材４７の両端の円形開口４９、４９）が第２〜第４ポートｐＣ、ｐＥ、ｐＳの３つのポートの真上に選択的に位置せしめられ（つまり、低圧通路画成部材４７の両端の円形開口４９、４９は、回転弁体２０の回転軸線Ｏを中心とした同一円周上に９０°離れて形成されている）、これにより、前記第４ポートｐＳを含む隣り合うポート間（ｐＳ−ｐＥ、ｐＳ−ｐＣ）を選択的に連通するようになっている。

上記に加え、本実施形態では、回転弁体２０の回転時において、回転弁体２０側の当接面１６及びシール面１７を底板部材１０Ｂの弁シート面１２から離れさせるボール式シール面離隔機構が設けられている。

ボール式シール面離隔機構は、図６、図９に示される如くに、ボール５６、ケース５７、及び蓋部材５８で構成されるボール保持体５５を複数（図示例では３個）備える。ボール保持体５５は、ボール５６を、その一部を下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保持するもので、このボール保持体５５は、回転弁体２０の下部外周に３箇所、１２０°間隔で設けられた装着穴５９に、前記ボール５６の一部を下方に突出させた状態で装着されている。また、底板部材１０Ｂには、回転弁体２０の回転開始前及び回転終了時において、回転弁体２０側の当接面１６及びシール面１７が底板部材１０Ｂの弁シート面１２から離れないように、前記ボール５６の一部が嵌め込まれ、回転弁体２０の回転時（流路切換中）においては、ボール５６が回転弁体２０を押し上げながら転がり出るような寸法形状とされた略円錐状の凹穴１８が１２０°間隔で３個ずつ２組設けられている。本実施形態では、流路切換のための回転角度は９０°とされているので、凹穴１８の組同士の角度間隔は３０°となっている。

かかるシール面離隔機構では、回転弁体２０の回転開始前及び回転終了時においては、図９に示される如くに、底板部材１０Ｂの凹穴１８内にボール５６の一部が嵌り込んでいる。この状態から回転弁体２０を９０°回転させ始めると、ボール保持体５５が周方向に移動（回転）し、これに伴ってボール５６は、回転弁体２０を、圧縮コイルばね３９の付勢力に抗して押し上げながら凹穴１８から転がり出る。これによって、回転弁体２０の当接面１６及びシール面１７が底板部材１０Ｂの弁シート面１２から離れる。なお、回転弁体２０が９０°回転すると、ボール５６が次の凹穴１８に嵌り込むので、回転弁体２０は圧縮コイルばね３９の付勢力によって押し下げられ、回転弁体２０の当接面１６及びシール面１７が弁シート面１２に押し付けられる。

＜アクチュエータ７の構成及び動作＞
次に、回転弁体２０を回動させるための流体圧式のアクチュエータ７について説明する。

本実施形態のアクチュエータ７は、前記主弁５内を流通する高圧冷媒と低圧冷媒との差圧を利用した流体圧式のもので、図１、図２に加えて、図４を参照すればよくわかるように、前記主弁ハウジング１０における蓋板部材１０Ａ上にその下端が溶接等により固定された上蓋６２付き円筒部６１と、該円筒部６１内に摺動自在に嵌挿された天井部付き厚肉円筒状の受圧移動体６０と、この受圧移動体６０内に内挿された円柱状の回転駆動体６５と、を備える。

受圧移動体６０は、蓋板部材１０Ａの上面に嵌合固定されて受圧移動体６０と円筒部６１との間に嵌め込まれた弓形状断面の左右一対の回動阻止兼上下動案内部材６３、６３により、直線的に上下動するがその回転は阻止されるようになっている。

受圧移動体６０と回転駆動体６５には、受圧移動体６０の上下動を回転駆動体６５の回転運動に変換するための運動変換機構として、送り用雌ねじ６６と送り用雄ねじ６７がそれぞれ設けられている（図４では図示省略）。回転駆動体６５は、受圧移動体６０に螺合しているので、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おり、回転駆動体６５が回転すると、該回転駆動体６５に連結された回転軸部材３０及び回転弁体２０も一体に回転する。ここでは、受圧移動体６０が上動すると、回転駆動体６５、回転軸部材３０、及び回転弁体２０が（下から視て）反時計回りに回転し、受圧移動体６０が下動すると、回転駆動体６５、回転軸部材３０、及び回転弁体２０が（下から視て）時計回りに回転する。

前記受圧移動体６０の外周上部には、円筒部６１の内周面との間を気密的に封止して円筒部６１内を容積可変の上室５１と下室５２とに仕切るシール部材（ここでは、Ｏリング７１、例えばテフロン（登録商標）製の滑りリング７２からなるシール部材）及び該シール部材を係止する例えば金属製のリング部材７３がかしめ等により装着されている。

図１には、受圧移動体６０が最下降位置にあり、回転弁体２０が第１の回転位置をとっている状態が示され、図２には、受圧移動体６０が最上昇位置にあり、回転弁体２０が第２の回転位置をとっている状態が示されている。本例では、第１の回転位置と第２の回転位置との角度差、つまり、流路切換に要する回転角度は９０°となっている。

また、円筒部６１の下部には、下室５２に高圧流体を導入・排出するための下部ポート５４が設けられるとともに、その上蓋６２には、上室５１に高圧流体を導入・排出するための上部ポート５３が設けられている。

なお、受圧移動体６０の上下動を回転駆動体６５の回転運動に変換するための運動変換機構としては、上記のような送りねじを用いたものに限定されず、例えば、特開２０１６−８９９０１号公報に開示されているような、ボール、このボールの収容部、及び螺旋溝で構成されているもの等を採用することができる。

＜四方パイロット弁８の構成及び動作＞
次に、四方パイロット弁８について説明する。

本実施形態では、流路切換を、高圧部分である第１ポートｐＤ、上部ポート５３、下部ポート５４、及び、低圧部分である第４ポートｐＳに細管＃１〜＃４で接続された電磁式の四方パイロット弁８により行うようにされている。

四方パイロット弁８は、その構造自体はよく知られているものであるので、その構造説明は省略する。必要なら、例えば特開２０１６−１１４１３３号公報等を参照されたい。

この四方パイロット弁８においては、上部ポート５３に細管＃２を介して接続されるポートａ、第４ポートｐＳに細管＃４を介して接続される低圧ポートｂ、下部ポート５４に細管＃３を介して接続されるポートｃ、第１ポートｐＤに細管＃１を介して接続される低圧ポートｄが設けられている。

本例では、通電ＯＮ時には、高圧ポートｄとポートｃが連通するとともに、ポートａと低圧ポートｂが連通するので、ポートｐＤ（吐出側高圧ポート）に流入する高圧流体が下部ポート５４を介して下室５２に導入されるとともに、上室５１の高圧流体が上部ポート５３から第４ポートｐＳ（吸入側低圧ポート）へ排出される。

それに対し、通電をＯＦＦにすると、高圧ポートｄとポートａが連通するとともに、ポートｃと低圧ポートｂが連通するので、ポートｐＤ（吐出側高圧ポート）に流入する高圧流体が上部ポート５３を介して上室５１に導入されるとともに、下室５２の高圧流体が下部ポート５４から第４ポートｐＳ（吸入側低圧ポート）へ排出される。

したがって、四方パイロット弁８への通電をＯＮにすると、受圧移動体６０が上動し、これによって、回転駆動体６５、回転軸部材３０、及び回転弁体２０が（下から視て）反時計回りに９０°（第１の回転位置から第２の回転位置へと）回転し、図２、図３（Ｂ）に示される如くに、高圧側Ｕターン連通路４１により第１ポートｐＤと第３ポートｐＥとが連通するとともに、低圧側Ｕターン連通路４２により第２ポートｐＣと第４ポートｐＳとが連通する（回転弁体２０が第２の回転位置にある第２の連通状態）。

一方、四方パイロット弁８への通電をＯＦＦにすると、受圧移動体６０が下動し、回転駆動体６５、回転軸部材３０、及び回転弁体２０が（下から視て）時計回りに９０°（第２の回転位置から第１の回転位置へと）回転し、図１、図３（Ａ）に示される如くに、高圧側Ｕターン連通路４１により第１ポートｐＤと第２ポートｐＣとが連通するとともに、低圧側Ｕターン連通路４２により第３ポートｐＥと第４ポートｐＳとが連通する（回転弁体２０が第１の回転位置にある第１の連通状態）。

＜四方切換弁（流路切換弁）１の作用効果＞
上記のような構成とされた本実施形態の四方切換弁１では、回転弁体２０の一端側に収容部２３が設けられ、この収容部２３に、高圧冷媒が流通する高圧側Ｕターン連通路４１が設けられた高圧通路形成部材４０が上下方向に摺動自在に嵌挿保持され、かつ、高圧通路形成部材４０は圧縮コイルばね２５により蓋板部材１０Ａに押し付ける方向（反弁シート面１２側）に付勢されているので、当該高圧側Ｕターン連通路４１を流れる高圧冷媒に伴われる脈動は、低圧側Ｕターン連通路４２が設けられた回転弁体２０の基体部２１に対して高圧通路形成部材４０が主弁ハウジング１０の蓋板部材１０Ａに抑え込まれて吸収減衰される。

そのため、高圧冷媒に伴われる脈動に起因する回転弁体２０の振動を効果的に抑えることができ、そのため、高圧冷媒が脈動を伴っていても、低圧側Ｕターン連通路４２のシール面１７と弁シート面１２との間に隙間が形成され難くなり、その結果、主弁ハウジング１０内（弁室１１）の高圧冷媒が圧縮機吸入側に抜ける弁洩れの発生を効果的に抑えることができる。

また、高圧通路形成部材４０に設けられた高圧側Ｕターン連通路４１は、下面側が開口した側面視概略円弧（弓形）状ないしかまぼこ状とされ、かつ、その断面は、図９を参照すればよくわかるように、上部（外周側）が半円形状とされているので、前述した特許文献１に見られるような飯ごう形状（断面形状が矩形）のものに比して、圧力損失を低減できる。

したがって、本実施形態の四方切換弁１では、圧力損失の低減等を図りながら、低圧側Ｕターン連通路４２のシール性を向上し得て弁洩れを生じ難くできる。

上記に加え、本実施形態の四方切換弁１では、回転弁体２０に設けられた低圧側Ｕターン連通路４２は、基体部２１内に形成された弁体内通路部４６と、該弁体内通路部４６における下面側に溶着固定された低圧通路画成部材４７とで分割構成され、低圧側Ｕターン連通路４２は、側面視が円弧（弓形）状ないしかまぼこ状とされるとともに、断面形状が円形ないしそれに近い楕円形状とされ、かつ、一端から他端まで全長にわたって通路断面積が変わらないようされる。

つまり、低圧側Ｕターン連通路４２は、断面円形のチューブを断面形状（円形）を変えずに円弧状ないしかまぼこ状に湾曲させた理想の通路形状とされ、角部、段差、引っ掛かり等が全くないものとされるので、圧力損失を増大させる原因となる渦流を発生し難くできる。

また、耐圧強度が増大するので、断面形状がかまぼこ形状、角丸矩形、あるいは比較的扁平な楕円状で断面積が一様ではない従来の弁体に比して、内外の高低圧力差が大きくなっても、変形し難くなり、そのため、コストアップ、大型化等を招くことなく、低圧側Ｕターン連通路４２のシール性を向上し得て弁洩れを生じ難くできる。

さらに、低圧通路画成部材４７は、回転弁体２０の補強部材の役割も果たすので、高低圧力差が大きい場合でも、回転弁体２０を変形し難くできる。

また、低圧側Ｕターン連通路４２の通路径と第２〜第４ポートｐＣ、ｐＥ、ｐＳの口径とが略同径とされるので、低圧側Ｕターン連通路４２内での流体の膨張や収縮が発生せず、それによっても、圧力損失を効果的に低減できる。

なお、上記実施形態では、本発明を四方切換弁に適用した場合の例を説明したが、本発明は六方切換弁等にも同様に適用できることは言うまでも無い。

また、上述した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。

１ 四方切換弁（流路切換弁）
５ 主弁
７ アクチュエータ
８ 四方パイロット弁
１０ 主弁ハウジング
１０Ａ 蓋板部材
１０Ｂ 底板部材
１０Ｃ 胴部
１１ 弁室
１２ 弁シート面
１６ 当接面（高圧側Ｕターン連通路）
１７ シール面（低圧側Ｕターン連通路）
２０ 回転弁体
２１ 基体部
２３ 収容部
２５ 圧縮コイルばね（第２付勢部材）
３０ 回転軸部材
３９ 圧縮コイルばね（第１付勢部材）
４０ 高圧通路形成部材
４１ 高圧側Ｕターン連通路
４２ 低圧側Ｕターン連通路
４３ 舌状把手部
４５ 円環状部
４６ 弁体内通路部
４７ 低圧通路画成部材
４８ 山状突部
４９ 円形開口
５１ 上室
５２ 下室
５３ 上部ポート
５４ 下部ポート
５５ ボール保持体
６０ 受圧移動体
６５ 回転駆動体
ｐＤ 第１ポート（吐出側高圧ポート）
ｐＣ 第２ポート（室外側入出ポート）
ｐＥ 第３ポート（室内側入出ポート）
ｐＳ 第４ポート（吸入側低圧ポート）

Claims (8)

1. 筒状の主弁ハウジング、該主弁ハウジングの上面側又は下面側に設けられた弁シート面、該弁シート面に開口する４個以上のポート、及び前記主弁ハウジング内に回動可能に配在されてその上面又は下面が前記弁シート面に対面せしめられる回転弁体を有し、該回転弁体内に、前記ポート間を選択的に連通すべく、低圧流体が流通する低圧側Ｕターン連通路が設けられるとともに、高圧流体が流通する高圧側Ｕターン連通路が設けられた高圧通路形成部材が上下方向に摺動自在に収容保持されていることを特徴とする流路切換弁。
2. 前記回転弁体を前記弁シート面に押し付ける方向に付勢する第１付勢部材、及び、前記高圧通路形成部材を前記弁シート面とは反対側に付勢する第２付勢部材を備え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. 前記第２付勢部材は、前記高圧通路形成部材の周方向で両端部分に設けら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. 前記高圧通路形成部材の前記弁シート面に対面せしめられる面とは反対側の面に、回転時の摩擦抵抗を小さくするための突部が設けら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流路切換弁。
5. 前記弁シート面に第１、第２、第３及び第４ポートが開口し、
   前記回転弁体が第１の回転位置をとるとき、前記高圧側Ｕターン連通路により第１ポートと第２ポートとが連通するとともに、前記低圧側Ｕターン連通路により第３ポートと第４ポートとが連通し、
   前記回転弁体が第２の回転位置をとるとき、前記高圧側Ｕターン連通路により第１ポートと第３ポートとが連通するとともに、前記低圧側Ｕターン連通路により第２ポートと第４ポートとが連通す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流路切換弁。
6. 前記低圧側Ｕターン連通路は、前記回転弁体内に形成された弁体内通路部と、該弁体内通路部における前記弁シート面側に設けられた低圧通路画成部材とで分割構成され、前記弁体内通路部は、前記弁シート面側が開口した側面視概略円弧状ないしかまぼこ状を呈し、かつ、外周側が概ね半円形ないしそれに近い半楕円形の断面形状を持つようにされ、前記低圧通路画成部材は、前記弁シート面に対接するシール面を持ち、前記弁体内通路部と協同して、前記低圧側Ｕターン連通路の断面形状を円形ないしそれに近い楕円形とするとともに、一端から他端まで全長にわたって等しい断面積とするように形成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流路切換弁。
7. 前記低圧通路画成部材には、前記低圧側Ｕターン連通路の一端及び他端を構成する開口が設けられるとともに、その中央部から両端の開口にかけて山状突部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の流路切換弁。
8. 前記山状突部は、断面形状が半円状ないしそれに近い半楕円状の表面を有していることを特徴とする請求項７に記載の流路切換弁。

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