JP2019065896A - 流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】弁漏れし難くできるとともに、圧力損失を効果的に抑えることのできる流路切換弁を提供する。【解決手段】連結体２５が、主弁座（第１主弁座１３及び第２主弁座１４）の弁シート面に対して平行に且つ前記主弁座（第１主弁座１３及び第２主弁座１４）の弁シート面に対して直交する方向（弁シート面の高さ方向）に離れて配置された一対の支持板部２５ａを有する一枚又は複数枚の板材からなり、その一対の支持板部２５ａの各々に、一対の第１及び第２スライド弁体１５Ａ、１５Ｂの各々がピストン２１、２２の往復移動に伴って移動するように連結、嵌合、もしくは係合せしめられる。【選択図】図１

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に係り、例えば、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７（Ａ）、（Ｂ）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７（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、高圧の気液二相又は液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７（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、高圧の気液二相又は液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等に組み込まれる六方切換弁（流路切換弁）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（主弁ハウジング）と電磁式のパイロット弁（四方パイロット弁）とを有し、主弁ハウジングに、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。主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（流路切換弁）では、前記６個のポートｐＡ〜ｐＦのうち５個のポートｐＢ〜ｐＦが軸線方向に並んで設けられているので、前記５個のポートｐＢ〜ｐＦが設けられる主弁座やスライド式主弁体が（軸線方向で）長くなり、スライド式主弁体が摺動自在に対接せしめられる主弁座の弁シート面やスライド式主弁体のシール面の面精度（平面度）の確保が難しく、初期漏れや耐久劣化による漏れ（弁漏れ）が増加するおそれがある。

また、内容積が比較的小さな主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、その流れ方向がクランク状に大きく変わるので、圧力損失が大きくなる嫌いがある。

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、主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）とが近接した状態で流される。詳しくは、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが、冷房運転時には主弁座を介して隣接するポートｐＢとポートｐＣとに流され、暖房運転時には主弁座を介して隣接するポートｐＦとポートｐＣとに流されるが、その各ポートが設けられる主弁座は、一般に熱伝導率の高い金属で作製されているので、それらの間の熱交換量（つまり、熱損失）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、弁漏れし難くできるとともに、圧力損失を効果的に抑えることのできる流路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、ピストン及び主弁室が配在された筒状の主弁ハウジング、複数のポートが開口せしめられた弁シート面を持つ主弁座、前記主弁室内に軸線方向に移動可能に配在されるとともに、前記弁シート面に摺動自在に対接せしめられたスライド式の主弁体、及び前記ピストンの往復移動に伴って前記主弁体を移動させるための連結体を備え、前記主弁室内で前記連結体を介して前記主弁体を移動させることにより、連通するポート間が切り換えられるようにされ、前記主弁ハウジングの軸線に対して反対側にそれぞれ複数のポートが開口せしめられるとともに、前記主弁体は、前記複数のポート間を選択的に連通させるＵターン通路がそれぞれに設けられた一対のスライド弁体が前記主弁座の弁シート面に対して直交する方向で背面合わせの状態で配在されて構成されており、前記連結体は、前記主弁座の弁シート面に対して平行に且つ前記主弁座の弁シート面に対して直交する方向で相互に離れて配置された一対の支持板部を有する一枚又は複数枚の板材からなり、前記一対の支持板部の各々に、前記一対のスライド弁体の各々が前記ピストンの往復移動に伴って移動するように連結、嵌合、もしくは係合せしめられていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記一対の支持板部の各々に、前記一対のスライド弁体の各々が前記ピストンの往復移動に伴って軸線方向に一体的に移動自在に押動されるとともに、前記主弁座の弁シート面に対して直交する方向に摺動自在に嵌合せしめられる開口が形成される。

他の好ましい態様では、前記一対の支持板部の各々は、前記一対のスライド弁体の各々における前記弁シート面寄りの部位で該一対のスライド弁体の各々に連結、嵌合、もしくは係合する。

他の好ましい態様では、前記連結体における前記支持板部と前記ピストンとの間に延在する接続板部に、別途の開口が形成される。

別の好ましい態様では、前記連結体は、それぞれが前記支持板部を有する、逆向きに配置された同一寸法及び同一形状の一対の板材で構成される。

更に好ましい態様では、前記一対の板材には、該一対の板材を相互に位置合わせするための突き合わせ段部が設けられる。

別の好ましい態様では、前記連結体は、前記一対の支持板部を有する一枚の板材で構成される。

本発明に係る六方切換弁では、主弁ハウジングの軸線に対して反対側にそれぞれ複数のポートが開口せしめられ、主弁体は、前記複数のポートを選択的に連通させるＵターン通路がそれぞれに設けられた一対のスライド弁体が主弁座の弁シート面に対して直交する方向で背面合わせの状態で配在されて構成されており、主弁室内で主弁体を移動させることにより、連通するポート間が切り換えられるようにされている。そのため、従来のスライド式主弁体を使用した流路切換弁と比べて、ポートが設けられる主弁座や主弁体を（軸線方向で）短くできるので、主弁座の弁シート面や主弁体のシール面の面精度（平面度）が確保しやすくなり、弁漏れを抑えられるとともに、流体（例えば高圧流体（冷媒））がＵターン通路を介して流されるので、圧力損失を低減することもできる。

上記に加えて、本発明に係る流路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、高温高圧の冷媒が流されるＵターン通路と低温低圧の冷媒が流されるＵターン通路が、例えば金属製の主弁座を介することなく比較的大きく離されて設けられるので、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが金属製の主弁座を介して近接した状態で流される従来のものに比べて、それらの間の熱交換量（つまり、熱損失）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、本発明に係る流路切換弁では、連結体が、主弁座の弁シート面に対して平行に且つ前記主弁座の弁シート面に対して直交する方向（弁シート面の高さ方向）に離れて配置された一対の支持板部を有し、その一対の支持板部の各々に、一対のスライド弁体の各々がピストンの往復移動に伴って移動するように連結、嵌合、もしくは係合せしめられる。そのため、例えば連結体が主弁座の弁シート面に対して平行に配置された一枚の板材から構成される従来の流路切換弁と比べて、主弁体（詳しくは、主弁体を構成する各スライド弁体）を弁シート面に近い位置で押すことができ、主弁体の傾きを抑えてスムーズに移動（スライド）させられるので、これによっても、弁漏れを抑えられるとともに、摺動抵抗を抑えられるので、動作性を高めることができる。

また、本発明に係る流路切換弁では、主弁体を構成する各スライド弁体は、弁シート面に対して上下動できるように各支持板部に支持されているので、シール性を確保しやすいといった利点もある。

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。

本発明に係る流路切換弁（六方切換弁）の一実施形態の第１連通状態（冷房運転時）を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁（六方切換弁）の一実施形態の第２連通状態（暖房運転時）を示す縦断面図。 図１のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図。 図１に示される六方切換弁の要部を拡大して示す要部拡大縦断面図。 本発明に係る流路切換弁（六方切換弁）の一実施形態の連結体を構成する一対の連結板を示す図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は上面図。 本発明に係る流路切換弁（六方切換弁）に使用される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（冷房運転時）（通電ＯＦＦ時）、（Ｂ）は第２連通状態（暖房運転時）（通電ＯＮ時）をそれぞれ示す縦断面図。 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及び図２は、本発明に係る流路切換弁としての六方切換弁の一実施形態を示す縦断面図であり、図１は、第１連通状態（冷房運転時）、図２は、第２連通状態（暖房運転時）を示す図である。図３は、図１のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図である。

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。

図示実施形態の六方切換弁１は、例えば前述した図７（Ａ）、（Ｂ）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として用いられるスライド式のもので、基本的に、シリンダ型の六方弁本体１０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１０の構成］
六方弁本体１０は、真鍮あるいはステンレス等の金属製とされた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、第１作動室３１、第１ピストン２１、主弁室１２、第２ピストン２２、及び第２作動室３２が配在されている。前記第１及び第２ピストン２１、２２にはいずれにも、主弁ハウジング１１を気密的に仕切るべく、主弁ハウジング１１の内周面にその外周部が圧接するばね付きパッキンが取り付けられている。

主弁ハウジング１１の上端には、容量可変の第１作動室３１を画成する第１ピストン２１の上方向への移動を阻止するストッパを兼ねる傘状の上端側蓋部材１１Ａが気密的に固着され、主弁ハウジング１１の下端には、容量可変の第２作動室３２を画成する第２ピストン２２の下方向への移動を阻止するストッパを兼ねる逆立傘状の下端側蓋部材１１Ｂが気密的に固着されている。上端側蓋部材１１Ａ及び下端側蓋部材１１Ｂには、第１作動室３１及び第２作動室３２に高圧流体（冷媒）を導入・排出するためのポートｐ１１、ｐ１２がそれぞれ取り付けられている。

前記主弁ハウジング１１（の主弁室１２）には、合計で６個のポートが設けられている。

詳しくは、前記主弁室１２の左部中央には、その表面（右面）が平坦な弁シート面とされた例えば金属製の第１主弁座（弁シート）１３がろう付け等により主弁ハウジング１１（の内周）に気密的に固着され、その第１主弁座１３の弁シート面に、左方に向けて延びる管継手からなる３個のポート（上端側から順次、ポートｐＢ、ポートｐＡ、ポートｐＦ）が縦並びで（軸線Ｏ方向に並んで）略等間隔に開口せしめられている。

また、前記主弁室１２の右部中央（第１主弁座１３に対向する位置、言い換えれば、軸線Ｏに対して第１主弁座１３の反対側の位置）には、その表面（左面）が平坦な弁シート面とされた例えば金属製の第２主弁座（弁シート）１４がろう付け等により主弁ハウジング１１（の内周）に気密的に固着され、その第２主弁座１４の弁シート面に、右方に向けて延びる管継手からなる３個のポート（上端側から順次、ポートｐＣ、ポートｐＤ、ポートｐＥ）が縦並びで（軸線Ｏ方向に並んで）略等間隔に開口せしめられている。

第１主弁座１３に設けられた各ポート（ポートｐＢ、ポートｐＡ、ポートｐＦ）と第２主弁座１４に設けられた各ポート（ポートｐＣ、ポートｐＤ、ポートｐＥ）とは、対向する位置（軸線Ｏに対して反対側）に設定されるとともに、本例では、第１主弁座１３及び第２主弁座１４に設けられた各ポートｐＡ〜ｐＦの口径は略同径に設定されている。

前記主弁室１２内には、両側面（左面及び右面）が前記第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面にそれぞれ摺動自在に対接せしめられる、レーストラック形の環状シール面を持つ断面矩形状のスライド式の主弁体１５が軸線Ｏ方向（上下方向）に移動可能に配在されている。

前記主弁体１５は、例えば合成樹脂製とされ、第１主弁座１３側（左側）の第１スライド弁体１５Ａと、第２主弁座１４側（右側）の第２スライド弁体１５Ｂとが、背面合わせの状態で配在されて構成されている。

第１スライド弁体１５Ａの左面側（第２スライド弁体１５Ｂ側とは反対側）には、第１主弁座１３の弁シート面に開口する３個のポートのうちの隣り合う２個のポート（ポートｐＢとポートｐＡ、あるいは、ポートｐＡとポートｐＦ）を選択的に連通させ得るような大きさの椀状窪みからなる第１Ｕターン通路（連通路）１６Ａが開設されている。また、第２スライド弁体１５Ｂの右面側（第１スライド弁体１５Ａ側とは反対側）には、第２主弁座１４の弁シート面に開口する３個のポートのうちの隣り合う２個のポート（ポートｐＣとポートｐＤ、あるいは、ポートｐＤとポートｐＥ）を選択的に連通させ得るような大きさの椀状窪みからなる第２Ｕターン通路（連通路）１６Ｂが開設されている。

一方、第２スライド弁体１５Ｂの左面（第１スライド弁体１５Ａに対向する面）には、該第２スライド弁体１５Ｂの外形とほぼ同形の筒状部１５ｂが（左向きに）延設され、第１スライド弁体１５Ａの右面（第２スライド弁体１５Ｂに対向する面）には、該第１スライド弁体１５Ａの外形（言い換えれば、第２スライド弁体１５Ｂの外形）より若干小さい筒状の嵌合凸部１５ａが（右向きに）突設されている。前記嵌合凸部１５ａが前記筒状部１５ｂに（間にＯリング１８を挟んで）摺動自在に内嵌されることにより、第１スライド弁体１５Ａと第２スライド弁体１５Ｂとは、左右方向（軸線Ｏに対して垂直な方向であって第１主弁座１３に設けられた各ポート（ポートｐＢ、ポートｐＡ、ポートｐＦ）と第２主弁座１４に設けられた各ポート（ポートｐＣ、ポートｐＤ、ポートｐＥ）とが対向する方向）に相互に若干の移動自在、かつ、上下方向（軸線Ｏ方向）に一体的に移動自在とされている。

なお、第１スライド弁体１５Ａの嵌合凸部１５ａと第２スライド弁体１５Ｂの筒状部１５ｂとの配置関係は逆でも良い。つまり、第１スライド弁体１５Ａに筒状部を設け、第２スライド弁体１５Ｂに嵌合凸部を設け、第１スライド弁体１５Ａの筒状部に第２スライド弁体１５Ｂの嵌合凸部を内嵌して、当該第１スライド弁体１５Ａと第２スライド弁体１５Ｂとを一体としても良い。

また、図示例では、第１スライド弁体１５Ａの右面（における嵌合凸部１５ａより内側の部分）と第２スライド弁体１５Ｂの左面（における嵌合凸部１５ａより内側の部分）との間に、若干の隙間が形成されるとともに、第１スライド弁体１５Ａ（における第１Ｕターン通路１６Ａの底部）に、第１Ｕターン通路１６Ａと前記隙間とを連通する横孔からなる連通孔１６ａが設けられており、前記嵌合凸部１５ａと前記筒状部１５ｂとの間に（具体的には、嵌合凸部１５ａの外周に設けられた環状溝に）、シール部材としてのＯリング１８が介装されている。

そのため、前記隙間を含む前記Ｏリング１８より内側の部分は、ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡから第１Ｕターン通路１６Ａ及び連通孔１６ａを介して高圧流体（冷媒）が導入される圧力室１７とされている。この圧力室１７と主弁室１２とは、その間に配在された前記Ｏリング１８によりシール（封止）されている。

ここでは、図１〜図３とともに図４を参照すればよく分かるように、左右方向（軸線Ｏに対して垂直な方向）で視て、第１スライド弁体１５Ａにおける圧力室１７側（右面側）の受圧面積Ｓｂは第１主弁座１３側（左面側）の受圧面積Ｓａより大きくされる。

より詳しくは、左右方向に対して垂直な平面に対する前記圧力室１７の投影面積であって、前記圧力室１７内に導入された高圧冷媒によって第１スライド弁体１５Ａ（の右面）が左方向の圧力を受ける面の投影面積（受圧面積Ｓｂ）が、左右方向に対して垂直な平面に対する前記第１主弁座１３側の環状シール面の投影面積であって、ポート（環状シール面の内側）を流れる高圧冷媒によって第１スライド弁体１５Ａ（の左面）が右方向の圧力を受ける面の投影面積（受圧面積Ｓａ）より大きくされている。

これにより、ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡを介して第１Ｕターン通路１６Ａに高圧冷媒が導入され、該第１Ｕターン通路１６Ａに導入された高圧冷媒の一部が前記連通孔１６ａを介して圧力室１７に充填されたときに、圧力室１７（の高圧冷媒）から受ける圧力（より詳細には、圧力室１７（の高圧冷媒）から受ける圧力と第２Ｕターン通路１６Ｂを流れる冷媒（低圧冷媒）から受ける圧力との差圧）によって、第２スライド弁体１５Ｂの右面（の環状シール面）が第２主弁座１４の弁シート面に押し付けられるとともに、圧力室１７（の高圧冷媒）から受ける圧力と第１Ｕターン通路１６Ａを流れる冷媒（高圧冷媒）から受ける圧力との差圧によって、第１スライド弁体１５Ａの左面（の環状シール面）が第１主弁座１３の弁シート面に押し付けられるようになっている。

なお、本例では、第１スライド弁体１５Ａの第１Ｕターン通路１６Ａ及び第２スライド弁体１５Ｂの第２Ｕターン通路１６Ｂの略中央に、形状保持のための補強ピン１５ｃ、１５ｄが前後方向に向けて架設されている。

また、本例では、主弁体１５（を構成する第１スライド弁体１５Ａ及び第２スライド弁体１５Ｂ）の外周面（上下面及び前後面）に、後述する連結体２５の連結板２５Ａ、２５Ｂの矩形開口２５ｄ（の上下の端縁部）に嵌合せしめられる窪み面１５ｅが形成されている。

前記主弁体１５は、前述のように、第１スライド弁体１５Ａと第２スライド弁体１５Ｂとが一体となって軸線Ｏ方向に移動せしめられ、図１に示される如くの、ポートｐＦを開きかつポートｐＢとポートｐＡとを第１スライド弁体１５Ａの第１Ｕターン通路１６Ａを介して連通させるとともに、ポートｐＥを開きかつポートｐＣとポートｐＤとを第２スライド弁体１５Ｂの第２Ｕターン通路１６Ｂを介して連通させる冷房位置（上端位置）と、図２に示される如くの、ポートｐＢを開きかつポートｐＡとポートｐＦとを第１スライド弁体１５Ａの第１Ｕターン通路１６Ａを介して連通させるとともに、ポートｐＣを開きかつポートｐＤとポートｐＥとを第２スライド弁体１５Ｂの第２Ｕターン通路１６Ｂを介して連通させる暖房位置（下端位置）とを選択的にとり得るようにされている。

主弁体１５の第１スライド弁体１５Ａは、移動時以外は３個のポートのうちの２個のポート（ポートｐＢとポートｐＡ、あるいは、ポートｐＡとポートｐＦ）の真上に位置し、主弁体１５の第２スライド弁体１５Ｂは、移動時以外は３個のポートのうちの２個のポート（ポートｐＣとポートｐＤ、あるいは、ポートｐＤとポートｐＥ）の真上に位置し、このときは、第１スライド弁体１５Ａと第２スライド弁体１５Ｂとの間に設けられた圧力室１７（に導入された高圧冷媒）からの圧力や圧縮コイルばね１９の付勢力によりそれぞれ左右に押圧されて第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面に圧接せしめられている。

第１ピストン２１と第２ピストン２２とは、連結体２５により一体移動可能に連結されており、この連結体２５に、前記主弁体１５の第１スライド弁体１５Ａと第２スライド弁体１５Ｂとが左右方向に若干の摺動自在かつ前後方向及び上下方向での移動はほぼ阻止された状態で嵌合せしめられて支持されている。

前記連結体２５は、本例では、例えばプレス成形等で作製された、同一寸法及び同一形状の一対の板材で構成されており、各板材が、左右方向に直交するように（言い換えれば、第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面に平行となるように）配置されるとともに、それら一対の板材が、左右方向（弁シート面に直交する方向）で相互に離れて対向配置されている。なお、以下、左側（第１スライド弁体１５Ａ側）に配置される板材を連結板２５Ａ、右側（第２スライド弁体１５Ｂ側）に配置される板材を連結板２５Ｂと称する。

より詳しくは、図１〜図３とともに図５を参照すればよく分かるように、各連結板２５Ａ、２５Ｂは、その中心から左右方向に延びる中心線（対称線）に対して対称な縦長矩形状の板材で構成されている。各連結板２５Ａ、２５Ｂの（上下方向の）中央部は、前記主弁体１５（の第１スライド弁体１５Ａ、第２スライド弁体１５Ｂ）を軸線Ｏ方向に一体的に移動自在に係合支持するための支持板部２５ａとされ、この支持板部２５ａ（つまり、連結板２５Ａ、２５Ｂの中央部）に、主弁体１５の第１スライド弁体１５Ａ、第２スライド弁体１５Ｂが左右側から摺動自在に嵌合せしめられる例えば角部が丸み付け（Ｒ付け）された矩形開口２５ｄが形成されている。主弁体１５の第１スライド弁体１５Ａ、第２スライド弁体１５Ｂは、第１及び第２ピストン２１、２２の往復移動に伴って前記連結体２５の各連結板２５Ａ、２５Ｂの矩形開口２５ｄ部分に押動されて冷房位置（上端位置）と暖房位置（下端位置）との間を行き来するようにされている。本例では、各連結板２５Ａ、２５Ｂの矩形開口２５ｄ部分が、主弁体１５の第１スライド弁体１５Ａ、第２スライド弁体１５Ｂにおける第１主弁座１３、第２主弁座１４の弁シート面寄りの部位を押動するように、前記各連結板２５Ａ、２５Ｂ（の支持板部２５ａ）が（左右方向で）離間配置される。

各連結板２５Ａ、２５Ｂにおける前記支持板部２５ａの上下は、第１ピストン２１又は第２ピストン２２まで延在する接続板部２５ｂとされ、この接続板部２５ｂ（言い換えれば、矩形開口２５ｄの上下）に、より詳しくは、主弁体１５が冷房位置（上端位置）をとるときに第１主弁座１３の下側のポートｐＦと第２主弁座１４の下側のポートｐＥの略真横に位置する部位に（ポートｐＦ、ｐＥと略同径の）円形開口２５ｅが形成されるとともに、主弁体１５が暖房位置（下端位置）をとるときに第１主弁座１３の上側のポートｐＢと第２主弁座１４の上側のポートｐＣの略真横に位置する部位に（ポートｐＢ、ｐＣと略同径の）円形開口２５ｅが形成されている。

また、各連結板２５Ａ、２５Ｂ（の接続板部２５ｂ）の上下の端部は、対向配置される連結板２５Ｂ、２５Ａ側に向けて略９０°折り曲げられて形成された取付脚部２５ｃとされ、その取付脚部２５ｃに、当該連結板２５Ａ、２５Ｂを第１ピストン２１又は第２ピストン２２に連結するボルト３０を挿通するためのねじ穴２９が螺設されている（特に、図５（Ｃ）参照）。

また、本例では、組立性を考慮して（後で詳述）、各連結板２５Ａ、２５Ｂの取付脚部２５ｃの端部に、対向配置される連結板２５Ｂ、２５Ａに対して当該連結板２５Ａ、２５Ｂ（の左右方向及び前後方向の位置）を当接させて位置合わせする（すなわち、一対の連結板２５Ａ、２５Ｂを相互に位置合わせする）ための突き合わせ段部２５ｆが形成されている（特に、図５（Ｃ）参照）。

本例では、前記したように、各連結板２５Ａ、２５Ｂは、同一寸法及び同一形状の板材で構成されているので、２枚の連結板２５Ａ、２５Ｂを左右方向で対向して配置するとともに、前記突き合わせ段部２５ｆを介して逆向きで（詳しくは、上下逆さまにして）組み合わせて（相互に位置合わせした状態で）配置し、各連結板２５Ａ、２５Ｂにおける支持板部２５ａの矩形開口２５ｄに前記主弁体１５の第１スライド弁体１５Ａ及び第２スライド弁体１５Ｂを（それぞれ左右方向から）配置する。そして、ボルト３０を介して各取付脚部２５ｃを前記第１ピストン２１又は第２ピストン２２に固定することで、前記主弁体１５の第１スライド弁体１５Ａと第２スライド弁体１５Ｂとが、左右方向に若干の摺動自在かつ前後方向及び上下方向での移動はほぼ阻止された状態で当該連結体２５に嵌合せしめられる。

連結体２５（の一対の連結板２５Ａ、２５Ｂ）に嵌合されて支持された主弁体１５は、第１及び第２ピストン２１、２２の往復移動に伴って前記連結体２５の連結板２５Ａ、２５Ｂにおける矩形開口２５ｄの上端縁部又は下端縁部に押動されて（ここでは、主弁体１５の第１スライド弁体１５Ａ及び第２スライド弁体１５Ｂの上下面が押圧されて）冷房位置（上端位置）と暖房位置（下端位置）との間を行き来するようにされている。

［六方弁本体１０の動作］
次に、上記した如くの構成を有する六方弁本体１０の動作を説明する。

主弁ハウジング１１内に配在された主弁体１５が暖房位置（下端位置）（図２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、第２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、第１作動室３１を吸入側低圧ポートであるポートｐＤに連通させると、第２作動室３２に高温高圧の冷媒が導入されるとともに、第１作動室３１から高温高圧の冷媒が排出される。そのため、主弁室１２の他端側（下端側）の第２作動室３２の圧力が主弁室１２の一端側（上端側）の第１作動室３１の圧力より高くなり、図１に示される如くに、第１、第２ピストン２１、２２及び主弁体１５が上方に移動して第１ピストン２１が上端側蓋部材１１Ａに接当係止され、主弁体１５が冷房位置（上端位置）（図１に示される如くの第１連通状態）をとる。

これにより、ポートｐＡとポートｐＢとが（第１Ｕターン通路１６Ａを介して）連通せしめられ、ポートｐＣとポートｐＤとが（第２Ｕターン通路１６Ｂを介して）連通せしめられ、ポートｐＥとポートｐＦとが（主弁室１２を介して）連通せしめられるので、図７（Ａ）、（Ｂ）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。

主弁体１５が冷房位置（上端位置）（図１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、第１作動室３１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、第２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、第１作動室３１に高温高圧の冷媒が導入されるとともに、第２作動室３２から高温高圧の冷媒が排出される。そのため、主弁室１２の一端側（上端側）の第１作動室３１の圧力が主弁室１２の他端側（下端側）の第２作動室３２の圧力より高くなり、図２に示される如くに、第１、第２ピストン２１、２２及び主弁体１５が下方に移動して第２ピストン２２が下端側蓋部材１１Ｂに接当係止され、主弁体１５が暖房位置（下端位置）（図２に示される如くの第２連通状態）をとる。

これにより、ポートｐＡとポートｐＦとが（第１Ｕターン通路１６Ａを介して）連通せしめられ、ポートｐＥとポートｐＤとが（第２Ｕターン通路１６Ｂを介して）連通せしめられ、ポートｐＣとポートｐＢとが（主弁室１２を介して）連通せしめられるので、図７（Ａ）、（Ｂ）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。

［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６（Ａ）、（Ｂ）に拡大図示されている如くに、基端側（左端側）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の左端部は、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の右端開口部には、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（右端側）から順次、前記した六方弁本体１０の第１作動室３１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、第２作動室３２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（左右方向）に沿って所定間隔をあけて横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の左右方向の移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、右方）に付勢するようになっているが、本例では、弁座９３（の左端部）が、プランジャ９７の右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１０の背面側等の適宜の箇所に取付けられる。また、上記四方パイロット弁９０では、吸入側低圧ポートであるポートｐＤに細管＃ｃを接続しているが、中圧冷媒が流されるポートｐＣに細管＃ｃを接続してもよい。

［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１及び図６（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、その右端が弁座９３に接当する位置まで押し動かされている。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ｐ１２を介して第２作動室３２に導入されるとともに、第１作動室３１の高圧流体がポートｐ１１→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２及び図６（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、その左端が吸引子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ｐ１１を介して第１作動室３１に導入されるとともに、第２作動室３２の高圧流体がポートｐ１２→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、六方弁本体１０の主弁体１５が暖房位置（第２連通状態）から冷房位置（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、六方弁本体１０の主弁体１５が冷房位置（第１連通状態）から暖房位置（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では、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１０を構成する主弁体１５を主弁室１２内で移動させることにより、主弁ハウジング１１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７（Ａ）、（Ｂ）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（流路切換弁）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、主弁室１２に、ポートｐＢ、ポートｐＡ、及びポートｐＦが軸線Ｏ方向に並んで開口せしめられるとともに、ポートｐＢ、ポートｐＡ、及びポートｐＦとは軸線Ｏに対して反対側に、ポートｐＣ、ポートｐＤ、及びポートｐＥが軸線Ｏ方向に並んで開口せしめられ、主弁体１５は、前記３個のポート（ポートｐＢ、ポートｐＡ、及びポートｐＦ、並びに、ポートｐＣ、ポートｐＤ、及びポートｐＥ）を選択的に連通させる第１及び第２Ｕターン通路１６Ａ、１６Ｂがそれぞれに設けられた一対の第１及び第２スライド弁体１５Ａ、１５Ｂが主弁座（第１主弁座１３及び第２主弁座１４）の弁シート面に対して直交する方向で背面合わせの状態で配在されて構成されており、主弁室１２内で主弁体１５を移動させることにより、連通するポート間が切り換えられるようにされている。そのため、従来のスライド式主弁体を使用した流路切換弁と比べて、ポートが設けられる主弁座（第１主弁座１３及び第２主弁座１４）や主弁体１５を（軸線Ｏ方向で）短くできるので、主弁座（第１主弁座１３及び第２主弁座１４）の弁シート面や主弁体１５のシール面の面精度（平面度）が確保しやすくなり、弁漏れを抑えられるとともに、流体（例えば高圧流体（冷媒））が第１Ｕターン通路１６Ａを介して流されるので、圧力損失を低減することもできる。

また、本実施形態では、六方弁本体１０内を流れる流体（例えば低圧冷媒）が第２Ｕターン通路１６Ｂを介して流されるとともに、流体（例えば中圧冷媒）が主弁室１２内を左右方向に（ストレート状に）流されるので、これによっても、圧力損失を低減することが可能となる。

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、高温高圧の冷媒が流される第１Ｕターン通路１６Ａと低温低圧の冷媒が流される第２Ｕターン通路１６Ｂが、例えば金属製の主弁座を介することなく比較的大きく離されて設けられるので、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが金属製の主弁座を介して近接した状態で流される従来のものに比べて、それらの間の熱交換量（つまり、熱損失）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、連結体２５が、主弁座（第１主弁座１３及び第２主弁座１４）の弁シート面に対して平行に且つ前記主弁座（第１主弁座１３及び第２主弁座１４）の弁シート面に対して直交する方向（弁シート面の高さ方向）に離れて配置された一対の支持板部２５ａを有し、その一対の支持板部２５ａの各々に、一対の第１及び第２スライド弁体１５Ａ、１５Ｂの各々がピストン２１、２２の往復移動に伴って移動するように連結、嵌合、もしくは係合せしめられる。そのため、例えば連結体が主弁座の弁シート面に対して平行に配置された一枚の板材から構成される従来の流路切換弁と比べて、主弁体１５（詳しくは、主弁体１５を構成する各第１及び第２スライド弁体１５Ａ、１５Ｂ）を弁シート面に近い位置で押すことができ、主弁体１５の傾きを抑えてスムーズに移動（スライド）させられるので、これによっても、弁漏れを抑えられるとともに、摺動抵抗を抑えられるので、動作性を高めることができる。

また、本実施形態の六方切換弁１では、主弁体１５を構成する各第１及び第２スライド弁体１５Ａ、１５Ｂは、弁シート面に対して上下動できるように各支持板部２５ａに支持されているので、シール性を確保しやすいといった利点もある。

なお、上記実施形態では、主弁ハウジング１１の軸線Ｏに対して反対側にそれぞれ３個ずつ合計６個のポートｐＡ〜ｐＦが開口せしめられた六方切換弁を例示して説明したが、主弁ハウジング１１（の主弁室１２）に設けられるポートの数や位置、主弁ハウジング１１の構成や形状、主弁ハウジング１１（の主弁室１２）内に配在される主弁体１５の構成や形状等は、図示例に限られないことは勿論である。

また、上記実施形態では、連結体２５として、それぞれが矩形開口２５ｄ付きの支持板部２５ａを有する、同一寸法及び同一形状の一対の板材で構成される例を説明したが、前記連結体２５は、例えば一枚の板材を折り曲げ等して、左右方向で離間して対向配置された一対の支持板部２５ａ等を形成するようにしてもよい。また、上記実施形態では、連結体２５を構成する各連結板２５Ａ、２５Ｂにおける接続板部２５ｂが、支持板部２５ａと同様に（左右方向で）離間して配置されているが、各連結板２５Ａ、２５Ｂにおける接続板部２５ｂの一部もしくは全部を相互に近づく方向に変形させて対接させてもよいことは当然である。

また、上記実施形態の六方切換弁１では、四方パイロット弁９０を用いて主弁室１２内で主弁体１５を駆動する構成について説明したが、例えば四方パイロット弁９０に代えてモータを用いて主弁室１２内で主弁体１５を駆動する構成でも良い。

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（流路切換弁）
１０ 六方弁本体
１１ 主弁ハウジング
１１Ａ 上端側蓋部材
１１Ｂ 下端側蓋部材
１２ 主弁室
１３ 第１主弁座（弁シート）
１４ 第２主弁座（弁シート）
１５ 主弁体
１５Ａ 第１スライド弁体
１５Ｂ 第２スライド弁体
１５ａ 第１スライド弁体の嵌合凸部
１５ｂ 第２スライド弁体の筒状部
１６Ａ 第１Ｕターン通路（連通路）
１６Ｂ 第２Ｕターン通路（連通路）
１６ａ 連通孔
１７ 圧力室
１８ Ｏリング
２１ 第１ピストン
２２ 第２ピストン
２５ 連結体
２５Ａ、２５Ｂ 一対の連結板（板材）
２５ａ 支持板部
２５ｂ 接続板部
２５ｃ 取付脚部
２５ｄ 矩形開口
２５ｅ 円形開口
２５ｆ 突き合わせ段部
３１ 第１作動室
３２ 第２作動室
９０ 四方パイロット弁
ｐＡ、ｐＢ、ｐＣ、ｐＤ、ｐＥ、ｐＦ ポート

Claims (7)

1. ピストン及び主弁室が配在された筒状の主弁ハウジング、複数のポートが開口せしめられた弁シート面を持つ主弁座、前記主弁室内に軸線方向に移動可能に配在されるとともに、前記弁シート面に摺動自在に対接せしめられたスライド式の主弁体、及び前記ピストンの往復移動に伴って前記主弁体を移動させるための連結体を備え、前記主弁室内で前記連結体を介して前記主弁体を移動させることにより、連通するポート間が切り換えられるようにされた流路切換弁であって、
   前記主弁ハウジングの軸線に対して反対側にそれぞれ複数のポートが開口せしめられるとともに、前記主弁体は、前記複数のポート間を選択的に連通させるＵターン通路がそれぞれに設けられた一対のスライド弁体が前記主弁座の弁シート面に対して直交する方向で背面合わせの状態で配在されて構成されており、
   前記連結体は、前記主弁座の弁シート面に対して平行に且つ前記主弁座の弁シート面に対して直交する方向で相互に離れて配置された一対の支持板部を有する一枚又は複数枚の板材からなり、前記一対の支持板部の各々に、前記一対のスライド弁体の各々が前記ピストンの往復移動に伴って移動するように連結、嵌合、もしくは係合せしめられていることを特徴とする流路切換弁。
2. 前記一対の支持板部の各々に、前記一対のスライド弁体の各々が前記ピストンの往復移動に伴って軸線方向に一体的に移動自在に押動されるとともに、前記主弁座の弁シート面に対して直交する方向に摺動自在に嵌合せしめられる開口が形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. 前記一対の支持板部の各々は、前記一対のスライド弁体の各々における前記弁シート面寄りの部位で該一対のスライド弁体の各々に連結、嵌合、もしくは係合していることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路切換弁。
4. 前記連結体における前記支持板部と前記ピストンとの間に延在する接続板部に、別途の開口が形成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流路切換弁。
5. 前記連結体は、それぞれが前記支持板部を有する、逆向きに配置された同一寸法及び同一形状の一対の板材で構成され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. 前記一対の板材には、該一対の板材を相互に位置合わせするための突き合わせ段部が設けら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. 前記連結体は、前記一対の支持板部を有する一枚の板材で構成され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。

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