JP2020101208A - 流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばハウジング径を大きくした場合に、スライド弁体のシール面や弁座ブロックの弁シート面の位置をハウジングの中心線（軸線）付近に配置しなくても、スムーズに流路切換を行うことのできる流路切換弁を提供する。【解決手段】四方切換弁（流路切換弁）１における連結体１０は、ハウジング８０の軸線（中心線）Ｏ上で弁シート部材８１の弁シート面８２に平行に配置された一枚の板材で構成されるとともに、スライド弁体９０のシール面９２側に向けて変形せしめられた変形部１４が設けられ、この変形部１４を介して２つのピストン８４Ａ、８４Ｂの往復移動に伴ってスライド弁体９０を押動させるようにされている。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ型のハウジング内にスライド弁体が配在されたスライド式の流路切換弁に係り、特に、ハウジング内に配備された２つのピストンを一体移動可能に連結する連結体により２つのピストンの往復移動に伴ってスライド弁体を押動する流路切換弁に関する。

従来より、シリンダ型のハウジング内にスライド弁体が配在されたスライド式の四方切換弁や六方切換弁等の流路切換弁はよく知られている。また、このスライド式の流路切換弁に、スライド弁体を移動（スライド）させるべく、ＳＵＳ等を素材としてプレス加工等により矩形板状に作製された連結体を用いることも既知である（例えば、下記特許文献１参照）。

図６（Ａ）に、従来例の流路切換弁を示す。図示従来例の流路切換弁は、例えば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スライド式の四方切換弁１０１であり、シリンダ型のハウジング８０、該ハウジング８０内に設けられた弁シート部材８１、該弁シート部材８１の上面に形成された弁シート面８２に開口する、左右方向に横並びに設けられたポートｐＣ、ポートｐＳ（低圧ポート）、及びポートｐＥ、並びに、弁シート面８２上を左右方向に摺動可能に配在された断面逆立椀形状のスライド弁体９０を有する。

スライド弁体９０は、前記弁シート面８２に対接するシール面９２を有し、スライド弁体９０内には、前記３つのポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥを選択的に連通させるべく、言い換えれば、ポートｐＳとポートｐＥとを連通させる第１の状態と、ポートｐＳとポートｐＣとを連通させる第２の状態とを作り出すべく、Ｕターン連通路９５が設けられている。

ハウジング８０の両端には、蓋部材８７Ａ、８７Ｂが気密的に固着され、ハウジング８０内は、左右２つのパッキン付きピストン８４Ａ、８４Ｂにより気密的に仕切られて、弁室８３と、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂとが画成されている。弁室８３には、圧縮機の吐出側に接続されるポートｐＤ（高圧ポート）が開口せしめられている。

２つのピストン８４Ａ、８４Ｂは、横長矩形板状の連結体１１０により一体移動可能に連結されている。連結体１１０には、スライド弁体９０が下側から摺動自在に嵌合せしめられる開口１１２が形成されており、スライド弁体９０は、２つのピストン８４Ａ、８４Ｂの往復移動に伴って連結体１１０の開口１１２部分に押動され、その内部に形成されたＵターン連通路９５を介してポートｐＥとポートｐＳとを連通させる右端位置（第１の状態）と、ポートｐＣとポートｐＳとを連通させる左端位置（第２の状態）との間を摺動するようにされている。なお、図６（Ａ）は、第２の状態を示している。

また、連結体１１０には、前記開口１１２の左右に円形開口１１５が形成されている。

前記２つの作動室８６Ａ、８６Ｂは、四方パイロット弁（図６（Ａ）では不図示、図１に図示）を介して選択的に圧縮機吐出側と圧縮機吸入側とに接続され、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂの圧力差を利用してピストン８４Ａ、８４Ｂを移動させ、それに伴ってスライド弁体９０を弁シート面８２上で摺動させて流路の切り換えを行うようにされている。

かかる流路切換弁において、流路切換（つまり、スライド弁体の位置切換）を行う際は、連結体でスライド弁体の所定位置を押して当該スライド弁体を移動させる必要があるが、その押圧部分の所定位置がスライド弁体のシール面（弁シート部材の弁シート面との摺動面）から離れすぎると、スティックスリップ現象が起こりやすくなり、異音が発生するとともに、スライド弁体のシール面が摩耗しやすくなる。そのため、前記した押圧部分の所定位置は、スライド弁体のシール面にできるだけ近づける必要がある。

特開２０１０−３８３２０号公報

しかし、昨今、大流量の流路切換弁が求められ、ハウジング内の流路を確保すべく、ハウジング径（ハウジングの内径）を大きくすることが検討されている。各構成部品に作用する力のバランス上、スライド弁体を押す連結体は、ハウジングの中心線（軸線）付近に配置されているが（上記特許文献１や図６（Ａ）参照）、上述したように、連結体は、シール面からできるだけ近い位置でスライド弁体を押す必要があり、その結果、弁シート部材の弁シート面の位置をハウジングの中心線（軸線）付近に寄せる必要がある（図６（Ｂ）参照）。そのため、ハウジング径を大きくしても、ハウジング内で弁シート部材が占有する体積が大きくなり、流量増加の効果が体格増加に見合わなくなってしまう。また、ハウジング（の内壁）とスライド弁体との間の流路高さを確保することも難しく、この点からも、流量増加の効果が十分に得られない。

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、例えばハウジング径を大きくした場合に、スライド弁体のシール面や弁座ブロックの弁シート面の位置をハウジングの中心線（軸線）付近に配置しなくても、スムーズに流路切換を行う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、一対のピストンにより画成されるとともにポートが開口せしめられた弁室を有するシリンダ型のハウジングと、該ハウジング内に設けられた弁シート部材と、該弁シート部材に形成された弁シート面に開口せしめられた複数のポートと、前記弁シート面上に軸線方向に摺動可能に配在され、前記弁シート面に対接するシール面を有するとともに前記複数のポートを選択的に連通させる連通路が設けられたスライド弁体と、前記一対のピストンを一体移動可能に連結し、前記一対のピストンの往復移動に伴って前記スライド弁体を押動させる連結体と、を備え、前記連結体は、前記ハウジングの軸線上で前記弁シート部材の弁シート面に平行に配置された一枚の板材で構成されるとともに、前記一対のピストンの往復移動に伴って前記スライド弁体を押動させるべく、前記スライド弁体のシール面側に向けて変形せしめられた変形部が設けられていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記連結体に、前記スライド弁体が嵌合せしめられる開口が設けられ、前記開口の軸線方向の端縁部に前記変形部が設けられる。

他の好ましい態様では、前記変形部の表面が、前記スライド弁体と摺接せしめられるようにされる。

他の好ましい態様では、前記変形部の端面が、前記スライド弁体と摺接せしめられるようにされる。

更に好ましい態様では、前記変形部の先端部は、前記弁シート部材の弁シート面に平行に形成される。

別の好ましい態様では、前記変形部は、前記弁シート部材の弁シート面に対して傾斜した傾斜部を有する。

本発明に係る流路切換弁における連結体は、ハウジングの軸線（中心線）上で弁シート部材の弁シート面に平行に配置された一枚の板材で構成されるとともに、スライド弁体のシール面側に向けて変形せしめられた変形部が設けられ、この変形部を介して（すなわち、この変形部がスライド弁体に当接して）一対のピストンの往復移動に伴ってスライド弁体を押動させるようにされている。

この場合、連結体をハウジングの軸線（中心線）上で弁シート部材の弁シート面に平行に配置したまま、変形部を介してスライド弁体のシール面に近い位置を押すことができるので、例えばハウジング径を大きくした場合でも、弁シート部材の弁シート面の位置をハウジングの中心線（軸線）付近に寄せる必要がなくなる。言い換えれば、弁シート部材の弁シート面の位置を低く抑えることができる。そのため、ハウジング内で弁シート部材が占有する体積が少なくて済み、また、ハウジング（の内壁）とスライド弁体との間の流路高さを確保しやすくなり、流量増加の効果を十分に得ることができる。

したがって、例えば連結体がハウジングの軸線（中心線）上で弁シート部材の弁シート面に平行に配置された板材で構成されただけの従来のものに比べて、例えばハウジング径を大きくした場合に、スライド弁体のシール面や弁シート部材の弁シート面の位置をハウジングの中心線（軸線）付近に配置しなくても、スムーズに流路切換（つまり、スライド弁体の移動）を行うことができる。

本発明に係る流路切換弁の一実施形態を示す全体縦断面図。 図１に示される連結体の斜視図。 図１に示される連結体の他例（その１）を示す要部拡大縦断面図。 図１に示される連結体の他例（その２）を示す要部拡大縦断面図。 図１に示される連結体の他例（その３）を示す要部拡大縦断面図。 （Ａ）は従来の流路切換弁を示す縦断面図、（Ｂ）は従来の流路切換弁の課題の説明に供される縦断面図。

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は、本発明に係る流路切換弁の一実施形態を示す全体縦断面図である。図２は、図１に示される連結体の斜視図である。

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、例えば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スライド式の四方切換弁１であり、スライド弁体９０を内蔵する主弁７２と、四方パイロット弁８とを備える。

主弁７２は、シリンダ型（円筒状）のハウジング８０、該ハウジング８０内に設けられた弁シート部材８１、該弁シート部材８１の上面に形成された平坦で滑らかな弁シート面８２に開口する、左右方向（ハウジング８０の長さ又は軸線Ｏ方向）に横並びに設けられたポートｐＣ、ポートｐＳ（低圧ポート）、及びポートｐＥ、並びに、弁シート面８２上を左右方向に摺動可能に配在された断面逆立椀形状のスライド弁体９０を有する。

スライド弁体９０は、前記弁シート面８２に対接するシール面９２を有し、スライド弁体９０内には、前記３つのポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥを選択的に連通させるべく、言い換えれば、ポートｐＳとポートｐＥとを連通させる第１の状態と、ポートｐＳとポートｐＣとを連通させる第２の状態とを作り出すべく、Ｕターン連通路９５が設けられている。

ハウジング８０の両端には、蓋部材８７Ａ、８７Ｂが気密的に固着され、ハウジング８０内は、左右２つの（一対の）パッキン付きピストン８４Ａ、８４Ｂにより気密的に仕切られて、弁室８３と、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂとが画成されている。弁室８３（図示例では、中央のポートｐＳに対向する位置）には、圧縮機の吐出側に接続されるポートｐＤ（高圧ポート）が開口せしめられている。

２つのピストン８４Ａ、８４Ｂは、横長矩形板状の連結体１０により一体移動可能に連結されている。連結体１０には、スライド弁体９０が下側から摺動自在に嵌合せしめられる矩形状の開口１２が形成されており、スライド弁体９０は、２つのピストン８４Ａ、８４Ｂの往復移動に伴って連結体１０の開口１２部分に押動され、その内部に形成されたＵターン連通路９５を介してポートｐＥとポートｐＳ（低圧ポート）とを連通させる右端位置（第１の状態）と、ポートｐＣとポートｐＳ（低圧ポート）とを連通させる左端位置（第２の状態）との間を摺動するようにされている。なお、図１は、第２の状態を示している。

より詳しくは、本実施形態の連結体１０は、例えばＳＵＳ等を素材としてプレス加工等により作製された横長（左右方向に長い）矩形状の一枚の板材（単一部材）で構成されている。この連結体１０は、基本的に（後述する取付脚部１１や変形部１４以外の部分が）ハウジング８０の中心線（軸線Ｏ）上で弁シート部材８１の弁シート面８２に平行に配置されている。連結体１０の左右の端部には、前後で上下逆向きに折り曲げて形成されるとともに、ボルト８５を通す通し穴（ねじ穴）が設けられた取付脚部１１が設けられている。各取付脚部１１をボルト８５で各ピストン８４Ａ、８４Ｂに締め付け固定することにより、連結体１０は、２つのピストン８４Ａ、８４Ｂに連結されている。なお、２つのピストン８４Ａ、８４Ｂと連結体１０との取付（連結）構成は、図示例に限られないことは勿論である。

また、本実施形態において、連結体１０の略中央に設けられた開口１２の左右（軸線Ｏ方向）の端縁部は、湾曲部１３を介して下方に（換言すれば、弁体９０のシール面９２側に向けて略垂直に）立ち下がるように変形（折り曲げ又は屈曲）せしめられており（変形部１４）、各変形部１４の表面（詳しくは、折り曲げ又は屈曲されたことによって内側を向いた面）は、当該開口１２に嵌合せしめられた弁体９０（の外面）に摺接せしめられるようになっている。

したがって、本実施形態において、スライド弁体９０は、２つのピストン８４Ａ、８４Ｂの往復移動に伴って連結体１０の開口１２（の端縁部）に形成された変形部１４に押動されて、前記右端位置（第１の状態）と左端位置（第２の状態）との間を摺動するようになっている。

また、連結体１０には、前記開口１２の左右、すなわち、弁体９０が右端位置（第１の状態）をとるとき左側のポートＣの略真上に位置する部位に円形開口１５が形成されるとともに、弁体９０が左端位置（第２の状態）をとるとき右側のポートＥの略真上に位置する部位に円形開口１５が形成されている。

かかる主弁７２において、前記２つの作動室８６Ａ、８６Ｂは、四方パイロット弁８及び細管＃１〜＃４を介して選択的に圧縮機吐出側と圧縮機吸入側とに接続され、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂの圧力差を利用してピストン８４Ａ、８４Ｂを移動させ、それに伴って（前記変形部１４を介して）スライド弁体９０を弁シート面８２上で摺動させて流路の切り換えを行うようにされている。

このように、本実施形態の四方切換弁（流路切換弁）１における連結体１０は、ハウジング８０の軸線（中心線）Ｏ上で弁シート部材８１の弁シート面８２に平行に配置された一枚の板材で構成されるとともに、スライド弁体９０のシール面９２側に向けて変形せしめられた変形部１４が設けられ、この変形部１４を介して（すなわち、この変形部１４がスライド弁体９０に当接して）２つのピストン８４Ａ、８４Ｂの往復移動に伴ってスライド弁体９０を押動させるようにされている。

この場合、連結体１０をハウジングの軸線（中心線）Ｏ上で弁シート部材８１の弁シート面８２に平行に配置したまま、変形部１４を介してスライド弁体９０のシール面９２に近い位置を押すことができるので、例えばハウジング径を大きくした場合でも、弁シート部材８１の弁シート面８２の位置をハウジング８０の中心線（軸線）Ｏ付近に寄せる必要がなくなる。言い換えれば、弁シート部材８１の弁シート面８２の位置を低く抑えることができる。そのため、ハウジング８０内で弁シート部材８１が占有する体積が少なくて済み、また、ハウジング８０（の内壁）とスライド弁体９０との間の流路高さを確保しやすくなり、流量増加の効果を十分に得ることができる。

したがって、例えば連結体がハウジングの軸線（中心線）上で弁シート部材の弁シート面に平行に配置された板材で構成されただけの従来のものに比べて、例えばハウジング径を大きくした場合に、スライド弁体９０のシール面９２や弁シート部材８１の弁シート面８２の位置をハウジング８０の中心線（軸線）Ｏ付近に配置しなくても、スムーズに流路切換（つまり、スライド弁体９０の移動）を行うことができる。

なお、図示例では、連結体１０の開口１２の端縁部の（前後方向の）全長にわたって変形部１４が設けられているが、連結体１０の開口１２の端縁部の一部のみに前記変形部１４を形成してもよい。

また、前記連結体１０における変形部１４の形状は、ピストン８４Ａ、８４Ｂの往復移動に伴って弁体９０のシール面９２に近い位置を押せれば、図示例に限られないことは勿論である。

例えば、図３に示される如くに、変形部１４の先端部（内端部）を弁シート部材８１の弁シート面８２（換言すれば、連結体１０の平板部分）に平行に形成し、その変形部１４の端面１４ａが、前記弁体９０（の外面）に摺接（当接）せしめられるようにしてもよい。プレス成形にて連結体１０を作製する際に、変形部１４を曲げた後に端面１４ａを型抜きで形成する場合、端面１４ａの位置出しを正確に行えるので、弁体９０において所望の位置を押すことができる。

また、図４に示される如くに、変形部１４を弁シート部材８１の弁シート面８２（換言すれば、連結体１０の平板部分）に対して傾斜して形成してもよい。換言すれば、変形部１４を、弁シート部材８１の弁シート面８２に対して傾斜して形成された傾斜部で構成してもよい。この場合、変形部１４の（連結体１０の平板部分に対する）変形量を抑えられるので、当該変形部１４を加工・成形しやすくなる。

また、図５に示される如くに、変形部１４を、弁シート部材８１の弁シート面８２（換言すれば、連結体１０の平板部分）に対して傾斜して形成された部分と、弁シート部材８１の弁シート面８２に略垂直に立ち下がる部分とで構成してもよい。換言すれば、図４に示す例において、変形部（傾斜部）１４の先端を、弁シート部材８１の弁シート面８２（換言すれば、連結体１０の平板部分）に垂直に形成してもよい。この場合、図４に示す例において、弁体９０との摺接（当接）面積を確保しやすくなる。

なお、上記実施形態では、流路切換弁として四方切換弁を例示して説明したが、本発明は、スライド弁体により流路の切り換えを行う二方弁や、三方切換弁、五方以上の多方切換弁にも適用できることは勿論である。

１ 四方切換弁（流路切換弁）
８ 四方パイロット弁
１０ 連結体
１１ 取付脚部
１２ 開口
１３ 湾曲部
１４ 変形部
１５ 円形開口
７２ 主弁
８０ ハウジング
８１ 弁シート部材
８２ 弁シート面
８３ 弁室
８４Ａ、８４Ｂ ピストン
８５ ボルト
８６Ａ、８６Ｂ 作動室
８７Ａ、８７Ｂ 蓋部材
９０ スライド弁体
９２ シール面
９５ Ｕターン連通路

Claims (6)

1. 一対のピストンにより画成されるとともにポートが開口せしめられた弁室を有するシリンダ型のハウジングと、該ハウジング内に設けられた弁シート部材と、該弁シート部材に形成された弁シート面に開口せしめられた複数のポートと、前記弁シート面上に軸線方向に摺動可能に配在され、前記弁シート面に対接するシール面を有するとともに前記複数のポートを選択的に連通させる連通路が設けられたスライド弁体と、前記一対のピストンを一体移動可能に連結し、前記一対のピストンの往復移動に伴って前記スライド弁体を押動させる連結体と、を備える流路切換弁であって、
   前記連結体は、前記ハウジングの軸線上で前記弁シート部材の弁シート面に平行に配置された一枚の板材で構成されるとともに、前記一対のピストンの往復移動に伴って前記スライド弁体を押動させるべく、前記スライド弁体のシール面側に向けて変形せしめられた変形部が設けられていることを特徴とする流路切換弁。
2. 前記連結体に、前記スライド弁体が嵌合せしめられる開口が設けられ、前記開口の軸線方向の端縁部に前記変形部が設けら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. 前記変形部の表面が、前記スライド弁体と摺接せしめられるようにされ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. 前記変形部の端面が、前記スライド弁体と摺接せしめられるようにされ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。
5. 前記変形部の先端部は、前記弁シート部材の弁シート面に平行に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の流路切換弁。
6. 前記変形部は、前記弁シート部材の弁シート面に対して傾斜した傾斜部を有す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。

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