JP2022124369A - 切換弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造でかつ切り換え制御が簡便な切換弁装置を提供する。【解決手段】入口１５から出口１６に流れる途中の流路を切り換える切換弁装置１であって、入口１５から延びる流路を２つの流路の一方に切り換える第１弁３０と、第１弁３０の下流側に設けられ、途中の流路に接続される外部流路で減圧されることにより生じる差圧により途中の流路を切り換える第２弁４０と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、流体が流れる流路を切り換える切換弁装置に関する。

様々な産業分野において、流体供給源と流体作動装置や熱交換器が流路によって環状に接続された流体回路が用いられている。このような流体回路には、作動流体が流れる流路を切り換える切換弁装置を設け、一つの流体回路によって複数の機能を実現させることがある。

例えば、特許文献１の切換弁装置は、熱媒体の気化熱および凝縮熱を利用したヒートポンプを構成する流体回路の切り換えを行うものである。ヒートポンプは、圧縮機、室外の第１熱交換器、熱媒を膨張させる減圧手段としての膨張弁、室内の第２熱交換器、を有し、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器が直列接続されている。切換弁装置により、圧縮機の直下に接続される、熱交換器を第１熱交換器と第２熱交換器とで切り換えることで、冷気運転と暖気運転を切り換えるようになっている。

切換弁装置は、圧縮機の吐出側高圧ポート、圧縮機の吸入側低圧ポート、室外側入出ポート、及び室内側入出ポートが設けられたハウジング内で平行に弁体が配置された第１電磁弁及び第２電磁弁により流路を切り換え可能となっている。第１電磁弁は、オフ状態において吐出側高圧ポートと室内側入出ポートとを非連通状態、室内側入出ポートと吸入側低圧ポートとを連通状態とし、オン状態において吐出側高圧ポートと室内側入出ポートとを連通状態、室内側入出ポートと吸入側低圧ポートとを非連通状態とするようになっている。一方、第２電磁弁は、オフ状態において吐出側高圧ポートと室外側入出ポートとを非連通状態、室外側入出ポートと吸入側低圧ポートとを連通状態とし、オン状態において吐出側高圧ポートと室外側入出ポートとを連通状態、室外側入出ポートと吸入側低圧ポートとを非連通状態とするようになっている。

冷気運転モードにあっては、第１電磁弁をオフ状態、第２電磁弁をオン状態とすることで、流体回路内の熱媒が圧縮機から切換弁装置、室外熱交換器、膨張弁、室内熱交換器、切換弁装置、圧縮機の順で循環するようになる。一方、暖気運転モードにあっては、第１電磁弁をオン状態、第２電磁弁をオフ状態とすることで、流体回路内の熱媒が圧縮機から切換弁装置、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器、切換弁装置、圧縮機の順で循環するようになる。

特開２０１５－１０８３８５号公報（第８頁、第１図）

特許文献１の切換弁装置にあっては、第１電磁弁及び第２電磁弁を制御することで冷気運転モードと暖気運転モードを切り換えることができるようになっている。このような複数の電磁弁を用いたユニットを用いて流路を切り換える場合には、弁体を移動させる各電磁弁をそれぞれ制御する必要があることから、かかる制御が煩雑になるとともに、構造が複雑になるという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、簡素な構造でかつ切り換え制御が簡便な切換弁装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の切換弁装置は、
入口から出口に流れる途中の流路を切り換える切換弁装置であって、
前記入口から延びる流路を２つの流路の一方に切り換える第１弁と、
前記第１弁の下流側に設けられ、前記途中の流路に接続される外部流路で減圧されることにより生じる差圧により前記途中の流路を切り換える第２弁と、を備えている。
これによれば、第１弁の入口側の流路の切り換え動作に応じて下流側に差圧が生じ、該差圧に基づいて第２弁が動作して途中の流路の切り換えが行われるので、簡素な構造で入口側の流路と出口側の流路との間の途中の流路を簡便に切り換えることができる。

前記第２弁は、対向して配置される一対の弁座と、前記一対の弁座のうち一方に当接し他方から離間するように移動可能な弁体と、を有するポペットバルブであってもよい。
これによれば、第２弁の弁体は、入力流路の高い流体圧により閉弁方向への力を受けるので一方の弁座に当接した状態を維持することができる。

前記弁体は、受圧面と該受圧面の背面側に設けられ弁座に当接する当接面を有する受圧当接部が対向して一対配置されていてもよい。
これによれば、高圧側の受圧当接部の受圧面が流体圧を受けて該受圧当接部の当接面が一方の弁座に接触したときに、低圧側の受圧当接部の当接面と他方の弁座とが離間し、低圧側の受圧当接部の当接面と他方の弁座との間で出口への流路を形成することができる。

前記第２弁は、前記一方の弁座または前記他方の弁座の少なくとも一方に前記受圧当接部の当接面を付勢する付勢手段を有していてもよい。
これによれば、付勢手段の付勢力により弁体の姿勢または挙動が安定するため、弁体のがたつきを抑えることができる。

前記第１弁及び前記第２弁は、１つのハウジング内に構成されており、
前記ハウジングは、前記入口から前記第２弁を駆動させる第１室に延びる第１流路と、前記入口から前記第２弁を駆動させる第２室に延びる第２流路と、を有していてもよい。
これによれば、第１弁及び第２弁が構成されるハウジングに第１流路と第２流路が設けられているため、切換弁装置の構造を簡素にできる。

本発明の実施例１における切換弁装置が組込まれたヒートポンプを示す概略図である。 切換弁装置を示す斜視図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 第２弁の構造を示す分解斜視である。 冷気運転時の切換弁装置の態様を示す概略図である。 暖気運転時の切換弁装置の態様を示す概略図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の実施例２における第１弁の挙動を示す概略図である。

本発明に係る切換弁装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例に係る切換弁装置につき、図１から図６を参照して説明する。以下、図３の紙面手前側を切換弁装置の正面側（前面側ということもある。）とし、図３の紙面左右側を切換弁装置の左右側として説明する。尚、図５及び図６は、説明の便宜上、各流路の断面を縦方向に並べた状態で概略的に図示している。

図１に示される切換弁装置１は、例えば、圧縮機Ｃ、第１熱交換器Ｈ１、膨張弁Ｅ、第２熱交換器Ｈ２等とともに自動車等において冷気、暖気を供給するヒートポンプＲを構成している。尚、切換弁装置１は、例えば、流体により作動する作動装置が流路によって環状に接続された流体回路に組込まれていてもよい。

先ず、ヒートポンプＲについて説明する。切換弁装置１は、ヒートポンプＲの流体回路を圧縮機Ｃの下流側の流路を、冷気を供給する冷気運転モードにあっては、第１熱交換器Ｈ１、膨張弁Ｅ、第２熱交換器Ｈ２の順に熱媒が流れるように切り換え（図１の実線矢印参照）、暖気を供給する暖気運転モードにあっては、第２熱交換器Ｈ２、膨張弁Ｅ、第１熱交換器Ｈ１の順に冷媒が流れるように切り替える（図１の破線矢印参照）。これにより、冷気運転モードにおいては、第１熱交換器Ｈ１が凝縮器となり、第２熱交換器Ｈ２が蒸発器となり、暖房運転モードにおいては、第２熱交換器Ｈ２が凝縮器となり、第１熱交換器Ｈ１が蒸発器となる。

次いで、切換弁装置１の具体的構造について図２～図４を用いて説明する。

図２及び図３に示されるように、切換弁装置１は、ハウジング２０と、ハウジング２０内に収容される第１弁３０及び第２弁４０と、から主に構成されている。尚、切換弁装置１は４つの流路が接続されるいわゆる４方弁である。

ハウジング２０は、アルミあるいはステンレス等の金属素材（すなわち、インゴット）を削り出しにより作製したものである。このハウジング２０には、該ハウジング２０の前面から後方に延びる第１穴部２１及び第２穴部２２が左右方向に離間して形成されている。尚、この第１穴部２１の前面開口が流入ポート１５を構成しており、第２穴部２２の前面開口が流出ポート１６を構成している。

また、ハウジング２０には、上下方向に貫通する段付きの第１貫通孔２３及び第２貫通孔２４が左右に離間して平行に設けられている。この第１貫通孔２３は、第１弁３０の一部が構成され、第２貫通孔２４は、第２弁４０の一部が構成されるようになっている。尚、第２貫通孔２４は第１貫通孔２３よりも僅かに後方に設けられている。

第１貫通孔２３は、その上方の部位が小径孔部２３ａとなっており、下方の部位が大径孔部２３ｂとなっており、上下方向中間の部位が中径孔部２３ｃとなっている。この中径孔部２３ｃには前方側で第１穴部２１が連通している。

また、大径孔部２３ｂには、下方側の開口から後述する第２弁座部材３５を保持する有底筒状の保持部材５０がシールリング５１を介して圧入されており、大径孔部２３ｂの下部が密封されている。保持部材５０は、上方に開口する穴部５０ａが形成された有底筒状体であって、筒状部に左右方向に貫通する貫通孔５０ｇが形成されている。また、該穴部５０ａの縁部には上方に突出する環状凸部５０ｂが形成されており、環状凸部５０ｂは中径孔部２３ｃに配置されている。

第２貫通孔２４は、その上方の部位及び下方の部位が同径を成す大径孔部２４ａ，２４ｂとなっており、上下方向中間の部位が小径孔部２４ｃとなっている。この小径孔部２４ｃには前方側で第２穴部２２が連通している。

上方の大径孔部２４ａの上端部、下方の大径孔部２４ｂの下端部には、シールリング５２を介して蓋部材５３がそれぞれ圧入されており、大径孔部２４ａ，２４ｂの上部及び下部が密封されている。尚、詳しくは後述するが、大径孔部２４ａは、第２弁４０を駆動させるための第１室として機能し、大径孔部２４ｂは、第２弁４０を駆動させるための第２室として機能している。

また、ハウジング２０には、該ハウジング２０の右面から左方に水平に延びる第３穴部２５及び第４穴部２６が形成されている。第３穴部２５は、第２貫通孔２４の上方の大径孔部２４ａと第１貫通孔２３の小径孔部２３ａとの前面側に配設され、小径孔部２３ａ及び大径孔部２４ａと連通している（図５，６も参照。）。尚、この第３穴部２５の右面開口が第１入出ポート１７を構成している。

また、第４穴部２６は、第２貫通孔２４の下方の大径孔部２４ｂを貫通するとともに、穴部５０ａに連通し、保持部材５０の貫通孔５０ｇを通って穴部５０ａに流通可能となっている（図５，６も参照。）。尚、この第４穴部２６の右面開口が第２入出ポート１８を構成している。

次いで第１弁３０について説明する。図３に示されるように、第１弁３０は、ソレノイド式のポペットバルブであり、コイル３７に通電されることによりロッド３２を下方向に駆動させるソレノイド部３１と、ロッド３２に固定される弁体３３と、弁体３３の上端面３３ａが当接可能な弁座３４ａを有する第１弁座部材３４と、弁体３３の下端面３３ｂが当接可能な弁座３５ａを有する第２弁座部材３５と、弁体３３を上方に付勢する巻バネ３６と、を主に備えている。

ソレノイド部３１は、第１貫通孔２３の上方の開口を閉塞するようにハウジング２０の上面に固定されており、コイル３７、固定鉄心３８、可動鉄心３９を主に備える。ロッド３２は、可動鉄心３９に固定され固定鉄心３８を貫通して第１貫通孔２３内に配置される第１軸部材３２１と、第１軸部材３２１の下端に若干の相対移動が許容された状態で接続される第２軸部材３２２と、から構成されている。

弁体３３は、下方に開口する環状の凹部３３ｃを有する筒状体をなしており、筒状部の下端面３３ｂは環状を成している。また、弁体３３の中央には下方に延びる突出部が形成されており凹部３３ｃの内壁となっている。ロッド３２の第２軸部材３２２は、弁体３３の中央の貫通孔を上下方向に挿通した状態で溶着または圧入により固定されている。また、凹部３３ｃには、円錐状の巻バネ３６の大径側の上端部が嵌入されている。

第１弁座部材３４は、板部材のプレス品であって、中心側から外径側にかけて、下方に開口するとともに貫通孔が形成された筒状凹部３４ｃと、筒状凹部３４ｃに連なり外径方に延びる底部３４ｂと、底部３４ｂから上方に連なり環状かつ断面逆Ｕ字状の外縁部３４ｆから構成される、断面略Ｍ字状の部材である。

筒状凹部３４ｃには、環状のベアリング５４が配置されており、第２軸部材３２２の上下の移動をガイドしている。

また、第１弁座部材３４の底部３４ｂには、筒状凹部３４ｃと外縁部３４ｆとを連結する部分を残して上下方向に貫通する貫通孔３４ｄが複数形成されている。この貫通孔３４ｄは、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃと小径孔部２３ａとを連通可能としている。また、第１弁座部材３４の底部３４ｂの外縁部の下面が弁座３４ａとなっている。

この第１弁座部材３４は、ハウジング２０の第１貫通孔２３の下方から中径孔部２３ｃの上端の位置に圧入されている。第１弁座部材３４の外縁部３４ｆは逆Ｕ字形状であるため、最外径側の環状鉛直片の下端が内径側に向かって変形可能で、圧入によってハウジング２０に簡単かつ強固に取り付けることができる。

また、第１弁座部材３４は、中径孔部２３ｃと小径孔部２３ａとの段部に接触するため、第１弁座部材３４の位置決めを行いやすい。尚、第１弁座部材３４は、中径孔部２３ｃに対して圧入されることに限られず、挿入された後、任意の固定手段により固定されてもよい。

第２弁座部材３５は、板部材のプレス品であって、中心側から外径側にかけて、上方に開口するとともに貫通孔が形成された筒状凹部３５ｃと、筒状凹部３５ｃに連なり外径方に延びる底部３５ｂと、底部３４ｂから下方に連なり環状かつ断面Ｕ字状の外縁部３５ｆから構成される、断面略Ｍ字状の部材である。

筒状凹部３５ｃには、環状のベアリング５４が配置されており、第２軸部材３２２の上下の移動をガイドしている。また、筒状凹部３５ｃには円錐状の巻バネ３６の小径側の下端部が載置されている。

また、第２弁座部材３５の底部３５ｂには、筒状凹部３５ｃと外縁部３５ｆとを連結する部分を残して上下方向に貫通する貫通孔３５ｄが複数形成されている。この貫通孔３５ｄは、保持部材５０の穴部５０ａと第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃとを連通可能としている。また、第２弁座部材３５の底部３５ｂの外縁部の上面が弁座３５ａとなっている。

この第２弁座部材３５の外縁部３５ｆと底部３５ｂとで構成される下向きに開口する凹部には、保持部材５０の環状凸部５０ｂが挿入されており、底部３５ｂの外縁部が環状凸部５０ｂに載置されるとともに外縁部３５ｆのＵ底部が保持部材５０の上端面詳しくは環状凸部５０ｂよりも外径側の上端面に載置されている。また、第２弁座部材３５の貫通孔３５ｄは保持部材５０の穴部５０ａと第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃとを連通可能としている。

この第２弁座部材３５は、ハウジング２０の第１貫通孔２３の下方から中径孔部２３ｃの下端の位置に圧入されている。第２弁座部材３５の外縁部３５ｆはＵ字形状であるため、最外径側の環状垂直片の上端が内径側に向かって変形可能で、圧入によってハウジング２０に簡単かつ強固に取り付けることができる。

巻バネ３６は、弁体３３の突出部及びロッド３２を取り巻くように配置されるコイルスプリングであり、上端部から下端部に向けて漸次縮径されている。

次いで、第２弁４０について説明する。図３及び図４に示されるように、第２弁４０は、差圧駆動式のポペットバルブであって、第２貫通孔２４に上下方向に移動可能に配置される弁体４１と、弁体４１の上方側の当接面４１ａが接離可能な第１弁座部材４２と、弁体４１の下方側の当接面４１ａ’が接離可能な第２弁座部材４３と、弁体４１の移動をガイドするガイド部材４４，４５と、弁体４１を上方へ付勢する付勢手段としてのバネ４６と、から主に構成されている。

特に図４に示されるように、弁体４１は、上下に対向して配置される一対の受圧当接部４１Ａ，４１Ａ’と、受圧当接部４１Ａ，４１Ａ’を連結する連結軸部４１Ｂと、を備えている。

受圧当接部４１Ａ，４１Ａ’は、円板状を成している。上側の受圧当接部４１Ａは、その上面に大径孔部２４ａ内の熱媒から流体圧を受ける受圧面４１ｂが形成されており、その下面に後述する第１弁座部材４２の弁座４２ａに当接する当接面４１ａが形成されている。

また、下側の受圧当接部４１Ａ’は、その下面に大径孔部２４ｂ内の熱媒から流体圧を受ける受圧面４１ｂ’が形成されており、その上面に後述する第２弁座部材４３の弁座４３ａに当接する当接面４１ａ’が形成されている。

図３及び図４に示されるように、上側のガイド部材４４は、第２貫通孔２４の上方から圧入され、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａと小径孔部２４ｃとで形成される段部に載置されて位置決めされている。

このガイド部材４４は、板部材のプレス品であって、中心側から外径側にかけて、下方に開口するとともに貫通孔が形成された筒状凹部４４ｃと、筒状凹部４４ｃに連なり外径方に延びる底部４４ｂと、底部４４ｂに連なり上方に延びる環状を成す外縁部４４ｆから構成される、断面略Ｕ字状の部材である。外縁部４４ｆの端部は僅かに外径方向に延びるフランジが形成されており外縁部４４ｆの強度が高くなっている。

筒状凹部４４ｃには、環状のベアリング４７が配置されており、連結軸部４１Ｂの上下の移動をガイドしている。すなわち、弁体４１の傾きが規制され上下の移動が安定する。

ガイド部材４４の底部４４ｂには、筒状凹部４４ｃと外縁部４４ｆとを連結する部分を残して上下方向に貫通する貫通孔４４ｄが複数形成されている。

このガイド部材４４は、ハウジング２０の第２貫通孔２４の上方から大径孔部２４ａの下端の位置に圧入されている。ガイド部材４４の外縁部４４ｆの上端が内径側に向かって変形可能であるため、圧入によってハウジング２０に簡単かつ強固に取り付けることができる。

また、ガイド部材４４は、大径孔部２４ａと小径孔部２４ｃとの段部に接触するため、ガイド部材４４の位置決めを行いやすい。尚、ガイド部材４４は、大径孔部２４ａに対して圧入されることに限られず、挿入された後、任意の固定手段により固定されてもよい。このガイド部材４４の上方には、第１弁座部材４２が固定的に配設されている。

第１弁座部材４２は、リング状の部材であり、中央の貫通孔４２ｂの上方周縁部が弁座４２ａとなっている。尚、第１弁座部材４２は、ガイド部材４４に固定されていてもよいし、ハウジング２０に固定されていてもよい。

これらガイド部材４４の貫通孔４４ｄ及び第１弁座部材４２の貫通孔４２ｂは、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａと小径孔部２４ｃとを連通可能としている。

また、ガイド部材４５は、板部材のプレス品であって、中心側から外径側にかけて、上方に開口するとともに貫通孔が形成された筒状凹部４５ｃと、筒状凹部４５ｃに連なり外径方に延びる底部４５ｂと、底部４４ｂに連なり下方に延びる環状を成す外縁部４５ｆから構成される、断面略Ｕ字状の部材である。外縁部４５ｆの端部は僅かに外径方向に延びるフランジが形成されており外縁部４５ｆの強度が高くなっている。

筒状凹部４５ｃには、環状のベアリング４７が配置されおり、連結軸部４１Ｂの上下の移動をガイドしている。すなわち、弁体４１の傾きが規制され上下の移動が安定する。

また、ガイド部材４５の底部４５ｂには、筒状凹部４５ｃと外縁部４５ｆとを連結する部分を残して上下方向に貫通する貫通孔４５ｄが複数形成されている。

このガイド部材４５はハウジング２０の第２貫通孔２４の下方から大径孔部２４ｂの上端の位置に圧入されている。ガイド部材４５の外縁部４５ｆの下端が内径側に向かって変形可能であるため、圧入によってハウジング２０に簡単かつ強固に取り付けることができる。

また、ガイド部材４５は、大径孔部２４ｂと小径孔部２４ｃとの段部に接触するため、ガイド部材４５の位置決めを行いやすい。尚、ガイド部材４５は、大径孔部２４ｂに対して圧入されることに限られず、挿入された後、任意の固定手段により固定されてもよい。

このガイド部材４５の下方には、第２弁座部材４３が固定的に配設されている。第２弁座部材４３は、リング状の部材であり、中央の貫通孔４３ｂの下方周縁部が弁座４３ａとなっている（図３参照）。尚、第２弁座部材４３は、ガイド部材４５に固定されていてもよいし、ハウジング２０に固定されていてもよい。

これらガイド部材４５の貫通孔４５ｄ及び第２弁座部材４３の貫通孔４３ｂは、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂと小径孔部２４ｃとを連通可能としている。

バネ４６は、連結軸部４１Ｂを取り巻くように配置されるコイルスプリングであり、その上端部が受圧当接部４１Ａに当接し、その下端部がガイド部材４４の底部４４ｂに当接しており、これにより弁体４１を上方に付勢している。

次に、切換弁装置１の冷気運転モードおよび暖気運転モードにおける熱媒の流れを図５及び図６に基づいて説明する。尚、図５及び図６では、説明の便宜上、バネ４６の図示を省略している。

図５に示されるように、冷気運転時に設定される切換弁装置１の第１状態は、第１弁３０のソレノイド部３１を通電状態とすることにより実現される。

ソレノイド部３１が通電されると、ロッド３２が巻バネ３６の付勢力に抗して弁体３３を下方に押し下げ、弁体３３の上端面３３ａが弁座３４ａから離間するとともに、弁体３３の下端面３３ｂが弁座３５ａに当接する。これにより、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃと小径孔部２３ａとが連通され、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃと保持部材５０の穴部５０ａとが閉塞される。

尚、このとき、ロッド３２における第２軸部材３２２の上下の部位が第１弁座部材３４の筒状凹部３４ｃ、第２弁座部材３５の筒状凹部３５ｃ、ベアリング５４（図３参照）により両端がガイドされるため、弁体３３を安定して移動させることができる。加えて、ロッド３２の第１軸部材３２１と第２軸部材３２２は若干の相対移動が許容された状態で接続されているため、可動鉄心３９（図３参照）が僅かに傾いたとしても第１軸部材３２１と第２軸部材３２２が相対移動して弁体３３の移動への影響を抑えることができるとともに、ロッド３２の破損を防止できるようになっている。

流入ポート１５から中径孔部２３ｃに流入した熱媒は、第１貫通孔２３の小径孔部２３ａ、第３穴部２５の一部、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａ、第１入出ポート１７、第１熱交換器Ｈ１、膨張弁Ｅ、第２熱交換器Ｈ２、第２入出ポート１８、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂと流れる。

すなわち、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃ、小径孔部２３ａ、第３穴部２５の一部は、流入ポート１５から第２貫通孔２４の大径孔部２４ａに延びる第１流路として機能している。尚、第１熱交換器Ｈ１、膨張弁Ｅ、第２熱交換器Ｈ２は切換弁装置１の外部流路を構成している。

これによれば、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａには膨張弁Ｅで減圧される前の熱媒が流入し、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂには膨張弁Ｅで減圧された後の熱媒が流入するため、大径孔部２４ａの圧力と大径孔部２４ｂの圧力とで圧力差が生じる。

これにより、第２弁４０の弁体４１が下方に押し下げられ、弁体４１の当接面４１ａが弁座４２ａに当接し、弁体４１の当接面４１ａ’が弁座４３ａから離間する。すなわち、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａと小径孔部２４ｃが閉塞され、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂと小径孔部２４ｃが連通する。

したがって、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂ内に流入した熱媒は、弁体４１の当接面４１ａ’と弁座４３ａとの間を通って小径孔部２４ｃに流れ、流出ポート１６から切換弁装置１の外（すなわち圧縮機Ｃ）に流出するようになっている。すなわち、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂ、弁体４１の当接面４１ａ’と弁座４３ａとの間、小径孔部２４ｃは、流出ポート１６に流れる途中の流路を構成している。

尚、弁体４１は大径孔部２４ａの熱媒の流体圧により下方向へ力を受けるので、当接面４１ａが弁座４２ａに当接した状態を維持することができる。

対して、図６に示されるように、暖気運転時に設定される切換弁装置１の第２状態は、第１弁３０のソレノイド部３１を非通電状態とすることにより実現される。

ソレノイド部３１への通電が停止されると、巻バネ３６の付勢力により弁体３３が上方に押し上げられ、弁体３３の上端面３３ａが弁座３４ａに当接するとともに、弁体３３の下端面３３ｂが弁座３５ａから離間する。これにより、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃと小径孔部２３ａとが閉塞され、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃと保持部材５０の穴部５０ａが連通される。

流入ポート１５から中径孔部２３ｃに流入した熱媒は、保持部材５０の穴部５０ａ、第４穴部２６の一部、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂ、第２入出ポート１８、第２熱交換器Ｈ２、膨張弁Ｅ、第１熱交換器Ｈ１、第１入出ポート１７、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａと流れる。

すなわち、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃ、保持部材５０の穴部５０ａ、第４穴部２６の一部は、流入ポート１５から第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂに延びる第２流路として機能している。

これによれば、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂには膨張弁Ｅで減圧される前の熱媒が流入し、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａには膨張弁Ｅで減圧された後の熱媒が流入するため、大径孔部２４ａの圧力と大径孔部２４ｂの圧力とで圧力差が生じる。

これにより、第２弁４０の弁体４１が上方に押し上げられ、弁体４１の当接面４１ａが弁座４２ａから離間し、弁体４１の当接面４１ａ’が弁座４３ａに当接する。すなわち、第２貫通孔２４の大径孔部２４ｂと小径孔部２４ｃが閉塞され、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａと小径孔部２４ｃが連通する。

したがって、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａ内に流入した熱媒は、弁体４１の当接面４１ａと弁座４２ａとの間を通って小径孔部２４ｃに流れ、流出ポート１６から切換弁装置１の外（すなわち圧縮機Ｃ）に流出するようになっている。すなわち、第２貫通孔２４の大径孔部２４ａ、弁体４１の当接面４１ａと弁座４２ａとの間、小径孔部２４ｃは、流出ポート１６に流れる途中の流路を構成している。

尚、弁体４１は大径孔部２４ｂの熱媒の流体圧により上方向へ力を受けるので、当接面４１ａ’が弁座４３ａに当接した状態を維持することができる。

以上説明したように、第１弁３０が第１流路（すなわち、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃ、小径孔部２３ａ、第３穴部２５の一部）及び第２流路（すなわち、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃ、保持部材５０の穴部５０ａ、第４穴部２６の一部）のうち一方に流路を切り換える切り換え動作に応じて下流側の第１室（すなわち、大径孔部２４ａ）と第２室（すなわち、大径孔部２４ｂ）に差圧が生じ、該差圧に基づいて第２弁４０が動作して途中の流路の切り換えが行われるので、簡素な構造で流入ポート１５側の流路と流出ポート１６側の流路との間の途中の流路を簡便に切り換えることができる。

また、第２弁４０は、対向して配置される一対の弁座４２ａ，４３ａと、一対の弁座４２ａ，４３ａのうち一方に当接し他方から離間するように移動可能な弁体４１と、を有するポペットバルブである。これによれば、第２弁４０の弁体４１は、流入ポート１５側の流路の高い流体圧により閉弁方向への力を受けるので弁座４２ａまたは弁座４３ａに当接した状態を維持することができる。

また、弁体４１は、受圧面４１ｂと該受圧面４１ｂの背面側に設けられた当接面４１ａを有する受圧当接部４１Ａと、受圧面４１ｂ’と該受圧面４１ｂ’の背面側に設けられた当接面４１ａ’を有する受圧当接部４１Ａ’が対向して一対配置されているため、例えば高圧側の受圧当接部４１Ａの受圧面４１ｂが流体圧を受けて当接面４１ａが弁座４２ａに接触したときに、低圧側の受圧当接部４１Ａ’の当接面４１ａ’と弁座４３ａとが離間し、低圧側の受圧当接部４１Ａ’の当接面４１ａ’と弁座４３ａとの間で出口への流路を形成することができる。

また、第２弁４０は、弁座４３ａに受圧当接部４１Ａ’の当接面４１ａ’を当接させるように付勢するバネ４６を有しており、バネ４６の付勢力により受圧当接部４１Ａ’の当接面４１ａ’が弁座４３ａに当接されることにより、弁体４１のがたつきを抑えることができる。また、バネ４６の付勢力により弁体４１が支持されているため、重力により下方に移動することを防止できる。

尚、本実施例では、バネ４６の付勢力が弁体４１に対して上方向に作用することにより受圧当接部４１Ａ’の当接面４１ａ’が弁座４３ａに当接する形態を例示したが、バネ４６の付勢力が弁体４１に対して下方向に作用することにより受圧当接部４１Ａの当接面４１ａが弁座４２ａに当接するようになっていてもよい。さらに尚、弁体４１の受圧当接部４１Ａとガイド部材４４との間、受圧当接部４１Ａ’とガイド部材４５との間にそれぞれバネ４６を配置し、軸方向両側で弁体４１に付勢力を付与することにより、弁体４１のがたつきを抑えるようにしてもよい。

また、本実施例では、弁体４１が縦方向に移動するように切換弁装置１が縦置きされた状態を例示したが、弁体４１が横方向に移動するように水平置きされてもよい。この場合、付勢手段の構成を省略してもよいが、弁体４１のがたつきを抑えるために水平方向に付勢する付勢手段が設けられることが好ましい。

また、第１弁３０及び第２弁４０は、１つのハウジング２０内に構成されており、ハウジング２０は、流入ポート１５から第２弁４０を駆動させる大径孔部２４ａに延びる第１流路と、流入ポート１５から第２弁４０を駆動させる大径孔部２４ｂに延びる第２流路と、を有している。これによれば、第１弁３０及び第２弁４０が収容されるハウジング２０に第１流路と第２流路が設けられているため、流入ポート１５と大径孔部２４ａ，２４ｂの間を連通させるための部材を別途用意しなくてよく、切換弁装置１の構造を簡素にできる。

次に、実施例２に係る切換弁装置につき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

本実施例２の切換弁装置１００は、第１弁３００の構造が実施例１の第１弁３０と異なり、他の部分は実施例１の切換弁装置１と同様の構成となっている。

図７（ａ）に示されるように、第１弁３００の弁体３３０は、弁体３３０の中央部において上下に貫通する段付きの貫通孔３３１と、貫通孔３３１と第１貫通孔２３における中径孔部２３ｃとを連通する孔３３２と、が形成されている。

貫通孔３３１は、上方の部位である第１孔部３３１ａが下部の部位である第２孔部３３１ｂよりも僅かに小径に形成されており、第１孔部３３１ａを構成する内周面３３１ｃと第２孔部３３１ｂを構成する内周面３３１ｄとの間はテーパ面３３１ｅとなっている。また、孔３３２は、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃと第２孔部３３１ｂを連通するように水平に延びている。

また、本実施例２の第２軸部材３２３は、２つの軸部３２４，３２５により上下に分割されている。上方の軸部３２４は、貫通孔３３１の第１孔部３３１ａに上方から相対移動可能に挿通されている。すなわち、第１孔部ａの内周面３３１ｃと軸部３２４の外周面との間には僅かに隙間が形成されている。

また下方の軸部３２５は貫通孔３３１の第２孔部３３１ｂの下方を閉塞するように弁体３３０の下面に固定されている。

また、貫通孔３３１における第２孔部３３１ｂ、すなわち軸部３２４，３２５の間には上下方向に移動可能な球体３４０が配置されている。

図７（ａ）に示されるように、ソレノイド部３１（図３参照）の非通電状態（すなわち切換弁装置１００の第２状態）にあっては、第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃに流入する高圧の熱媒が孔３３２を通って第２孔部３３１ｂに流入し、熱媒の流体圧により球体３４０が持ち上げられ、テーパ面３３１ｅに当接するようになっている。これにより第１孔部３３１ａと第２孔部３３１ｂとが非連通状態となっている。

図７（ｂ）に示されるように、ソレノイド部３１に通電された初期状態（すなわち切換弁装置１００を第２状態から第１状態へ切り換える初期状態）にあっては、軸部３２４が下降して球体３４０を僅かに押し下げる。これにより、球体３４０とテーパ面３３１ｅとが離間し、第２孔部３３１ｂに流入した熱媒が第１孔部ａの内周面３３１ｃと軸部３２４の外周面との間の隙間を通り、第１弁座部材３４の貫通孔３４ｄから第１貫通孔２３の小径孔部２３ａ（図３参照）に流れる。

これにより、弁体３３０を上方へ押し上げるように作用する第１貫通孔２３の中径孔部２３ｃ内の熱媒の流体圧が低下し、弁体３３０の上下に存在する熱媒の流体圧が均圧状態に近づく。

そのため、図７（ｃ）に示されるように、小さい力で弁体３３０を下方に押し下げ、切換弁装置１００を第２状態から第１状態へと迅速に切り換えることができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例１，２では、第１弁は、ロッドが直動することにより弁体を移動させる形態を例示したが、これに限られず、例えば、回動モータにより回転駆動する回動軸に対して弁体が進退移動可能に螺合されたもの等であってもよい。

また、前記実施例１，２では、第１弁がポペットバルブである形態を例示したが、これに限られず、例えば、種々の駆動手段により駆動するスプールバルブやバタフライバルブ等であってもよい。

また、前記実施例１，２では、第２弁がポペットバルブである形態を例示したが、これに限られず、例えば、差圧により駆動するスプールバルブやバタフライバルブ等であってもよい。

また、前記実施例１，２では、第１弁と第２弁が１つのハウジング内で構成されている形態を例示したが、第１弁と第２弁が別々のハウジングにより構成されていてもよい。

また、前記実施例１，２では、第１弁の弁座及び第２弁４０の弁座がハウジングと別体の部材により構成される形態を例示したが、第１弁と第２弁の各弁座がハウジングに一体に形成されていてもよい。

また、前記実施例１，２では、外部流路と流出ポートとを連通可能な途中の流路が２つ設けられる形態を例示したが、途中の流路は３つ以上複数個設けられていてもよい。

また、前記実施例１，２では、弁体は、受圧当接部が対向して一対設けられる形態を例示したが、これに限られず、例えば、弁体は、１つの円柱状の部材からなり、その対向する一対の面が受圧面と当接面を兼ねていてもよい。

１ 切換弁装置
１５ 流入ポート（入口）
１６ 流出ポート（出口）
１７ 第１入出ポート
１８ 第２入出ポート
２０ ハウジング
２３ 第１貫通孔
２３ａ 小径孔部（第１流路）
２３ｃ 中径孔部（第１流路、第２流路）
２４ 第２貫通孔
２４ａ，２４ｂ 大径孔部（第１室、第２室）
２５ 第３穴部（第１流路）
２６ 第４穴部（第２流路）
３０ 第１弁
３３ 弁体
３４ａ，３５ａ 弁座
４０ 第２弁
４１ 弁体
４１Ａ，４１Ａ’ 受圧当接部
４１Ｂ 連結軸部
４１ａ，４１ａ’ 当接面
４１ｂ，４１ｂ’ 受圧面
４２ 第１弁座部材
４２ａ 弁座
４２ｂ 貫通孔
４３ 第２弁座部材
４３ａ 弁座
４６ バネ（付勢手段）
５０ 保持部材
５０ａ 穴部（第２流路）
Ｃ 圧縮機
Ｅ 膨張弁
Ｈ１ 第１熱交換器
Ｈ２ 第２熱交換器
Ｒ ヒートポンプ

Claims (5)

1. 入口から出口に流れる途中の流路を切り換える切換弁装置であって、
   前記入口から延びる流路を２つの流路の一方に切り換える第１弁と、
   前記第１弁の下流側に設けられ、前記途中の流路に接続される外部流路で減圧されることにより生じる差圧により前記途中の流路を切り換える第２弁と、を備えている切換弁装置。
2. 前記第２弁は、対向して配置される一対の弁座と、前記一対の弁座のうち一方に当接し他方から離間するように移動可能な弁体と、を有するポペットバルブである請求項１に記載の切換弁装置。
3. 前記弁体は、受圧面と該受圧面の背面側に設けられ弁座に当接する当接面を有する受圧当接部が対向して一対配置されている請求項２に記載の切換弁装置。
4. 前記第２弁は、前記一方の弁座または前記他方の弁座の少なくとも一方に前記受圧当接部の当接面を付勢する付勢手段を有している請求項３に記載の切換弁装置。
5. 前記第１弁及び前記第２弁は、１つのハウジング内に構成されており、
   前記ハウジングは、前記入口から前記第２弁を駆動させる第１室に延びる第１流路と、前記入口から前記第２弁を駆動させる第２室に延びる第２流路と、を有している請求項１ないし４のいずれかに記載の切換弁装置。

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