JP2672573B2 - 切換弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷凍サイクル、特にヒートポンプ型の空調機
の冷房・暖房の切換えに用いる切換弁に関するものであ
る。

従来の技術 近年、冷凍サイクル用切換弁として、低コスト，小型
化及び低消費電力を目的とした、パイロットバルブレス
のものがいくつか使われる様になってきている。

以下図面に基づき上述した従来の冷凍サイクル用切換
弁の構成を説明する。

第６図〜第９図は従来の冷凍サイクル用切換弁の断面
図である。１は圧縮機、２はアキュームレータであり、
切換弁３を介して室内熱交換器４とキャピラリ５と室外
熱交換器６の現状回路と接続されている。７は弁本体を
形成するシリンダで側面に圧縮機１の吐出側に接続され
る吐出パイプ８の導入口8aが開口している。９は前記シ
リンダ７の一端に嵌合溶接された蓋である。10,11は前
記シリンダ７の内壁にシート面10a,11aを互いに平行に
対向させて固定した第一，第二のバルブシートであり、
第一のバルブシート10aには圧縮機１の吸入側に接続さ
れる吸入パイプ12への導出口10bが開口している。又、
第二のパルプシート11には、各々圧縮器又は蒸発器とし
て可逆的に機能する室外熱交換器6,室内熱交換器４に接
続される第１一，第二の接続パイプ13,14が開口される
第一，第二の通口11b,11cがシリンダ７の軸方向に並設
開口されている。15,16は、前記バルブシート10a,11aに
当接してシールする摺動性のすぐれた例えばPTFE（四フ
ッ化エチレン樹脂）等のフッ素樹脂よりなるスライドシ
ートリング17,18を固定した一対のスライドバルブであ
る。19は、前記スライドバルブ15,16を両端に収納して
トンネル状流路を構成するスライダである。20は前記ス
ラダ19内にあって前記スライドバルブ15,16の間に介在
して前記一対のスライドバルブ15,16を前記バルブシー
ト10,11に付勢し、前記スライドシートリング17,18を前
記バルブシート10,11に圧接して内外をシールする板バ
ネである。21,22は前記スライドバルブ15,16の外周中央
凹部に収納され前記スライダ間をシールするＶ字形シー
ルリングである。23は前記シリンダ７の他端を閉塞する
蓋である。24は前記蓋23の中央に前記シリンダ７と同軸
にとりつけられたパイプである。25は前記スライダ19と
一端を連結し前記パイプ内をその軸方向に移動可能なプ
ランジャである。26は前記プランジャ25の他端と同一軸
心で対向し復帰バネ27を介して設けた固定鉄心であり前
記パイプの先端を閉塞している。28は前記固定鉄心26を
前記軸方向で分割する様に介挿され着磁及び消磁が可能
な、たとえばアルニコ系の磁石である。29は前記パイプ
24の外側に配設され前記軸心とほぼ一致した軸心をもつ
コイルであり、第６図に示す如く、信号入力端子29a,29
bを設け、更に信号の引き込みとして29cを引き出し、互
いに逆向きに巻線した着磁コイル29dと消磁29eより成っ
ている。

30は、切換スイッチで信号S1を出力する。31はパルス発
生回路で、切換スイッチ30からの信号S1に応じ、暖房信
号S2又は冷房信号32の増幅回路に出力する。増幅回路32
は、パルス発生回路31からの暖房信号S2又は冷房信号S3
を入力し、着磁コイル29d及び消磁コイル29eの信号入力
端子29a,29bに出力する。

スライダ19の両端に収納されたスライドバルブ15,16の
端部に固定されたスライドシートリング17,18の位置
は、第６図，第７図に示すようにスライダ19が第１の位
置（プランジャ25非吸着状態）において前記導出口10b
と第一の通口11bを連動させ、着磁コイル29aの通電によ
りプランジャ25及びスライダ19を吸収した第２の位置
（第７図）において前記導出口10bと第二の通口11cを連
通させる如く設計されている。

以上の様に構成された従来の冷凍サイクル用切換弁に
ついて以下第６図〜第８図及び第９図を用いてその動作
を説明する。

第6,第７図はプランジャ25の非吸着時の態様を示した
もので信号入力端子29a,29bに電号が供給されていない
状態で図の下方に附勢されてスライダ19が蓋９に当接し
て止まる。この結果、スライダ19及びその両端に収納さ
れたスライドバルブ15,16により形成されるトンネル状
流路により導出口10bと第一の通口11bが連通されるとと
もに、導入口8aと第二の通口11aもシリンダ７の内部を
通して連通される。従って冷媒ガスは、圧縮機１→吐出
パイプ８→第一の接続パイプ13→室外コイル６→膨張弁
５→室内コイル４→第二の接続パイプ14→吸入パイプ12
→圧縮機１の冷房サイクル回路となる。

ここで切換スイッチ30が暖房となった場合信号S1を入
力したパルス発生回路31は増幅回路32に暖房信号S2を出
力し（冷房信号S3は入力されない）増幅回路32より信号
S4が出力され、信号入力端子29a,29c間に信号が入力さ
れ、着磁コイル29dに一定時間の信号が入力され、プラ
ンジャ25は固定鉄心26に吸着され当接して止まる。これ
と同時に磁石28は着磁され、通電後もその吸着力により
プランジャ25を自己保持する。この結果スライダ19及び
その両端に収納されたスライドバルブ15,16により形成
されるトンネル状流路により導出口10bと第二の通口11c
が連通されると共に、導入口8aと第一の量口11bもシリ
ンダ７の内部を通して連通される。従って冷媒ガスは、
圧縮機１→吐出パイプ８→第二の接続パイプ24→室内コ
イル４→膨張弁５→室外コイル６→第一の接続パイプ13
→吸入パイプ12→圧縮機１の暖房サイクル回路になる。
このときの状態を第８図に示す。

次に第３図の状態において切換スイッチ30が冷房とな
った場合、信号S1を入力したパルス発生回路31は増幅回
路32と冷房信号S3を出し（暖房信号S2は入力されない）
増幅回路32より信号S5が出力され、信号入力端子29b,29
c間に信号が入力され、消磁コイル29eに一定時間の信号
が入力され、磁石は消磁され、プランジャ25は復帰バネ
27の作用により図の下方に附勢され、スライダ19が蓋９
に当接して止まる。これにより第６図及び第７図の状態
となり冷房サイクル回路となる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の構成では、コイル29の小型化を図
る上においてコイル29自体の定格を低くおさえる必要が
あり、頻繁に切換スイッチ30を切換える等により、コイ
ル29への通電が繰り返えすと、コイル29自体が発熱し、
断線に至るという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、低コストで小型ロット
バルブレス型であり、しかも消費電力が少なく、誤操作
等に対しても十分に耐え得る切換弁を提供するものであ
る。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の冷凍サイクル用
切換弁は、弁本体を形成するシリンダと、前記シリンダ
内を軸方向に摺動して導通路を切換える摺動弁と、前記
摺動弁と一端を連結し前記軸方向に移動可能なプランジ
ャと、前記プランジャの他端と同一軸心で対向し、復帰
バネを介して設けた固定鉄心と、前記固定鉄心を前記軸
方向で分割する様に介在され着磁及び消磁が可能な磁石
と、前記固７鉄心及びプランジャの外側に配設され前記
軸心とほぼ一致した軸心をもちかつ前記磁石を着磁又は
消磁する着磁コイル及び消磁コイルと、冷房運転と暖房
運転を切換える切換スイッチと、前記切換スイッチから
の信号を入力とするタイマ回路部と前記タイマ回路部と
切換スイッチの信号を入力とし、パルス発生回路に制御
信号を出力する制御回路と、前記パルス発生回路からの
信号を入力とし、着磁及び消磁コイルに一定時間通電信
号を出力する。それぞれ第１及び第２の増幅回路とを備
えるという構成にしたものである。

作用 本発明は、上記した構成によって制御回路において、
切換スイッチが、暖房から一旦冷房になりそして再び、
暖房になるまで（又は、冷房から一旦暖房になりそして
再び冷房になるまで）の時間をカウントし、一定時間を
経過していない場合には、着磁コイル（又は消磁コイ
ル）への通電を禁止することができる。

実施例 以下本発明の一実施例の冷凍サイクル用切換弁につい
て図面を参照しながら説明する。

第１図，第３図は本発明の一実施例の冷凍サイクル用
切換弁の断面図である。

尚冷凍サイクル及び、切換弁自体については、従来例
と同様の為、同一の付号を付与し、詳細なる説明を省略
する。

第４図は制御する回路のブロック図である。

33は切換スイッチで信号S6及びS7を出力する。34はタ
イマ回路で、切換スイッチ33からの信号S6を入力しタイ
マ信号S8を出力する。35は制御回路で、切換スイッチ33
及びタイマ回路34からそれぞれの信号S7及びタイマ信号
S8を入力し制御信号S9を出力する。36はパルス発生回路
で制御回路35からの制御信号S9を入力し、暖房信号S10
又は冷房信号S11を出力する。37は増幅回路で、パルス
発生回路36からの暖房信号S10又は冷房信号S11を入力
し、着磁コイル29dは消磁コイル29eの信号入力端子29a,
29bに出力する。

以上の様に構成された本発明の一実施例の冷凍サイク
ル用切換弁について第１図〜第５図を用いて、その動作
の説明をする。

第１図，第２図は、プランジャ25の非吸着時の態様を
示したもので、冷媒ガスは、圧縮機１→吐出パイプ８→
第一の接続パイプ13→室外コイル６→膨張弁５→室内コ
イル４→第二の接続パイプ14→吸入パイプ12→圧縮機１
の冷房サイクル回路となる（詳細は従来の冷凍サイクル
用切換弁の動作と同様の為説明は省略する。）。

第５図は、本発明の一実施例の冷凍サイクル用切換弁
の動作フローチャートである。

まずSTEP1にて、タイマー回路33のタイマーＩ及びタイ
マII（共に図示せず）をリセットする。次にSTEP2に
て、切換スイッチ33により信号S6をタイマ回路34に信号
S7を制御回路35に入力し暖房であるか冷房であるかが入
力され、暖房であればSTEP3へ、冷房であればSTEP7へ論
理を進める。

STEP3では、制御回路35より制御信号S9がパルス発生
回路36に入力され、パルス発生回路36から増幅回路37を
通して暖房運転信号S12が一定時間、信号入力端子29a,2
9c間に入力され、着磁コイル29dに一定時間の信号が入
力され、プランジャ25は固定鉄心26に吸着され当接して
止まる。これと同時に磁石28は着磁され、通電後もその
吸着力によりプランジャ25を自己保持し、結果として冷
媒ガスは、圧縮機１→吐出パイプ８→第二の接続パイプ
24→室内コイル４→膨張弁５→室外コイル６→第一の接
続パイプ13→吸入パイプ12→圧縮機１の暖房サイクル回
路となる（詳細は従来の冷凍サイクル用切換弁の動作と
同様の為説明は省略する）。

次にSTEP4では、STEP2（又は後述のSTEP9）で切換ス
イッチ33よりタイマ回路34に入力した信号S6に基づき、
タイマＩのカウント動作をスタートする。

次にSTEP5では、再び切換スイッチ33より信号S6及びS
7をそれぞれタイマ回路34及び制御回路35に入力し、切
換スイッチ33が暖暖であればSTEP5を繰り返し、冷房で
あればSTEP6へ論理を進める。

STEP6では、タイマ回路34のタイマII（後述）のカウ
ント（T2）が、あらかじめ定められた値（K2）に対し
（１）式を満たしているか否かを制御回路35にて判断す
る。

K2≦T2 ……………（１） （但し、タイマIIがリセット状態にある時も（１）式
を満たしているとする） もし（１）式を満たしていればSTEP7へ論理を進め、
それ以外についてはSTEP5へ論理をもどす。

STEP7では、制御回路35より制御信号S9がパルス発生
回路36に入力され、パルス発生回路36から増幅回路37を
通して冷房運転S13が一定時間、信号入力端子29b,29c間
に入力され、消磁コイル29eに一定時間の信号が入力さ
れ、磁石28は消磁され、プランジャ25は復帰バネ27の作
用により図の下方に附勢され、スライダ19が蓋９に当接
して止まる。これにより冷房サイクル回路となる。

次にSTEP8では、STEP5で切換スイッチ33よりタイマ回
路34に入力した信号S6に基づき、タイマIIのカウント動
作をスタートする。

次にSTEP9で再度切換スイッチ33より信号S6及びS7を
それぞれタイマ回路34及び制御回路35に入力し、切換ス
イッチ33が暖房であればSTEP10へ論理を進め、冷房であ
れば、STEP9を繰り返す。

STEP10では、タイマ回路34のタイマＩのカウンタ（T
1）があらかじめ定められた値（K1）に対し（２）式を
満たしているか否かを制御回路35にて判断する。

K1≦T1 ……………（２） （但しタイマＩがリセット状態にある時も（２）式を
満たしているとする） もし（２）式を満たしていればSTEP3へそれ以外につい
ては、STEP9へ論理をうつす。

以上の様に本実施例によれば、冷媒回路を構成する吐
出パイプ8,吸入パイプ12,第1,第２の接続パイプ13,14を
切換えるスライダ19及びスライドバルブ15,16により形
成される摺動弁を直接プランジャ25により駆動するソレ
ノイド部の固定鉄心26を分割してその間に着磁及び消磁
が可能な磁石を設け制御回路35に切換スイッチ33からの
信号S7及び、タイマ回路34からのタイマ信号S8を入力
し、切換スイッチ33が冷暖のいずれかのモードから一旦
変化し、再び元のモードにもどるまでに一定時間以上経
過したか否かを判断しパルス回路36、増幅回路37を介し
一定時間の信号S12,S13を信号入力端子29a,29bに入力す
るという構成にしている。

したがってコイル29に通電される時間間隔が規制され
コイル29自体の定格を低くおさえ、小型化を図りつつ、
切換スイッチ33の頻繁なる切換え等においても、コイル
29の断線という問題も防止できることとなる。

発明の効果 以上のように本発明は、弁本体を形成するシリンダ
と、前記シリンダ内を軸方向に摺動して導通路を切換え
る摺動弁と、前記摺動弁と一端を連結し前記軸方向に移
動可能なプランジャと、前記プランジャの他端と同一軸
心で対向し、復帰バネを介して設けた固定鉄心と、前記
固定鉄心を前記軸方向で分割する様に介在され着磁及び
消磁が可能な磁石と、前記固定鉄心及びプランジャの外
側に配設され前記軸心とほぼ一致した軸心をもちかつ前
記磁石を着磁又は消磁する着磁コイル及び消磁コイル
と、冷房運転と暖房運転を切換える切換スイッチと、前
記切換スイッチからの信号を入力とするタイマ回路部と
前記タイマ回路部と切換スイッチの信号を入力とし、パ
ルス発生回路に制御信号を出力する制御回路と、前記パ
ルス発生回路からの信号を入力とし、着磁及び消磁コイ
ルに一定時間通電信号を出力する。それぞれ第１及び第
２の増幅回路とを備えるという構成にしたので、切換ス
イッチ等により、着磁又は消磁コイルへ通電が繰り返さ
れた際にも、通電の間隔に時間的規制を加えられるの
で、コイルの定格をおさえ小型化を実現すると同時に通
電の繰り返しによるコイルの断線を防止できる信頼性の
高い切換弁を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における切換弁の冷房状態を
示す断面図、第２図は第１図の要部斜視図、第３図は第
１図の暖房状態を示す断面図、第４図は本発明の一実施
例における切換弁を制御する回路のブロック図、第５図
は制御の流れを示すフローチャート、第６図は従来の切
換弁における切換弁の冷房状態を示す断面図、第７図は
第６図の要部斜視図、第８図は第６図の暖房状態を示す
断面図、第９図は従来の切換弁を制御する回路のブロッ
ク図である。 ７……シリンダ、15,16,19……摺動弁、25……プランジ
ャ、26……固定鉄心、27……復帰バネ、28……磁石、29
d……着磁コイル、29e……消磁コイル、29a,29b……信
号入力端子、33……切換スイッチ、34……タイマ回路、
35……制御回路、36……パルス発生回路、37……増幅回
路。

フロントページの続き (72)発明者 柿田 健一 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内 (72)発明者 杉岡 一郎 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−155475（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−149770（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−15057（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−67472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−69478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−106481（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁本体を形成するシリンダと、前記シリン
   ダ内を軸方向に摺動して導通路を切換える摺動弁と、前
   記摺動弁と一端を連結し前記軸方向に移動可能なプラン
   ジャと、前記プランジャの他端と同一軸心で対向し、復
   帰バネを介して設けた固定鉄心と、前記固定鉄心を前記
   軸方向で分割する様に介在され着磁及び消磁が可能な磁
   石と、前記固定鉄心及びプランジャの外側に配設され前
   記軸心とほぼ一致した軸心をもちかつ前記磁石を着磁又
   は消磁する着磁コイル及び消磁コイルと、冷房運転と暖
   房運転を切換える切換スイッチと、前記切換スイッチか
   らの信号を入力とするタイマ回路部と、前記タイマ回路
   部と切換スイッチの信号を入力とし、パルス発生回路に
   制御信号を出力する制御回路と、前記パルス発生回路か
   らの信号を入力とし、着磁及び消磁コイルに一定時間通
   電信号を出力するそれぞれ第１及び第２の増幅回路とを
   備えた切換弁。