JP3665181B2 - ロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法及びロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造 - Google Patents
ロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法及びロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロータリ式流路切換弁に関し、特にヒートポンプシステムで使用される四方弁や三方弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四方弁や三方弁として使用されるロータリ式流路切換弁として、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に設けられた弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記弁体を回転駆動する電磁ソレノイドとを有し、前記弁体は、当該弁体の一方の端面にて前記弁座板と接触し、第一の回転位置と第二の回転位置との間の回転変位により、前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁が知られている。
【０００３】
上述のようなロータリ式流路切換弁においては、前記弁体に形成されている前記高圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための高圧側連絡溝、あるいは前記低圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための低圧側連絡溝を利用し、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出するストッパパイプが固定され、このストッパパイプが前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の側壁面に当接することにより、前記弁体の回転変位範囲を戸当たり式に前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限し、前記切換ポートを前記高圧側ポート連通接続する第一の切換状態と、前記切換ポートを前記低圧側ポート連通接続する第二の切換状態とを各々正確に確立することが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなロータリ式流路切換弁においては、ストッパパイプを弁座板の高圧側ポートに固着するためのろう付けなどの際に、ストッパパイプが高温に熱せられると、ストッパパイプの素材の軟化が生じ、ストッパパイプの必要強度を維持できなくなることがある。たとえば、ストッパパイプが銅パイプ製の場合、ストッパパイプの温度が銅の再結晶温度である３５０〜４００゜Ｃを超えると、結晶粒子が粗大化し、このために硬度が極端に低下し、ストッパとしての強度が不十分になり、耐久性能を満足できなくなると云う重要な問題が生じる。
【０００５】
このことに対して、ろう付けなどにより高温にされても軟化しない特別な材料のものでストッパパイプを構成することが考えられるが、この場合には、コスト高になり、高圧側ポートあるいは低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプとは別部品にならざるを得ない。
【０００６】
この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、特別な材料により構成することなく、弁座板への固着のためのろう付けなどにより高温にされても、ストッパパイプの必要強度を維持でき、コスト高を招くことなくストッパパイプの耐久性能を満足することができるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法とロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造とを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法は、円筒状の弁ハウジング内に回転変位可能に設けられた弁体を第一の回転位置と第二の回転位置との間で回転させ、前記弁体の第一の回転位置において、該弁体の低圧側連絡溝を介して、前記弁ハウジングに固定された弁座板の低圧側ポートと少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の高圧側ポートを前記低圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽すると共に、前記弁体の第二の回転位置において、該弁体の高圧側連絡溝を介して、前記弁座板の高圧側ポートと前記少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の低圧側ポートを前記高圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽するロータリ式流路切換弁において、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に固定されて前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出させたストッパパイプを、前記弁体の第一の回転位置及び該弁体の第二の回転位置において、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に各々当接させることにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限する主弁回転規制部を組み付けるに当たり、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に前記ストッパパイプをろう付け固定した後に、該ストッパパイプを塑性変形加工により加工硬化処理するようにしたものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造は、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に設けられた弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記弁体を回転駆動する電磁ソレノイドとを有し、前記弁体は、当該弁体の一方の端面にて前記弁座板と接触し、第一の回転位置と第二の回転位置との間の回転変位により、前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁であって、前記弁体は、前記高圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための高圧側連絡溝と、前記低圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための低圧側連絡溝とを有し、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出するストッパパイプが固定され、前記ストッパパイプが前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に当接することにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限するように構成された主弁回転規制部構造において、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方にろう付け固定された状態で、前記ストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されているものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造は、前記ストッパパイプは前記高圧側ポートあるいは前記低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプと一体である。
【００１０】
請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造は、前記弁座板は切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する前記第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する前記第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方弁である。
【００１１】
請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法と、請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造とによればいずれも、ストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されていることにより、ストッパパイプが弁座板への固着のためのろう付けなどにより高温にされて軟化しても、その状態でさらにストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されることから、弁体の回転に伴う高圧側連絡溝あるいは低圧側連絡溝の側壁面部分への当接による衝撃で変形するのを防ぐのに必要なストッパパイプの強度が維持される。
【００１２】
請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、ストッパパイプが高圧側ポートあるいは低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプと一体であることにより、部品点数、組み付け工数が削減される。
【００１３】
請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、弁座板が切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、弁体が、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位することにより、ロータリ式流路切換弁がヒートポンプシステムで使用される四方弁になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１〜図１０はこの発明による主弁回転規制部組付方法を採用したロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造の実施の形態を示している。ロータリ式流路切換弁は、円筒状の弁ハウジング１と、弁ハウジング１内に回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体（弁体）３と、弁ハウジング１の底部に固定された弁座板５と、主弁体３に設けられたパイロット弁９と、弁ハウジング１の上部に取り付けられた電磁ソレノイド１１とを有している。
【００１６】
このロータリ式流路切換弁は、ヒートポンプシステムで使用される四方弁１００として構成され、弁座板５には、各々配管接続用の継手パイプ１３、１７、２１、２５をはめ込み固定されている低圧側ポート１５、高圧側ポート１９、第一の切換ポート２３、第二の切換ポート２７が各々弁座板５の中心から径方向にずれた箇所に貫通形成されている。
【００１７】
図５、図６に示されているように、低圧側ポート１５には継手パイプ１３を介してヒートポンプシステムにおけるコンプレッサＰの吸入側からの低圧側配管１０２が、高圧側ポート１９には継手パイプ１７を介してコンプレッサＰの吐出側からの高圧側配管１０４が、第一の切換ポート２３には継手パイプ２１を介してエバポレータ（室内熱交換器）Ｅの配管１０６が、第二の切換ポート２７には継手パイプ２５を介してコンデンサ（室外熱交換器）Ｃの配管１０８が各々連通接続されている。
【００１８】
主弁体３は、図１に示されているように、底部に設けられた中心ガイト孔２９にて弁座板５に固定されたセンタピン３１に嵌合していると共に、上部に舌片状に突出形成されたガイド部４（図７参照）にて、弁ハウジング１の上部に大径円筒部２と同心に設けられた主弁体案内円筒部６に軸線方向に移動可能に嵌合し、これらの嵌合ガイドにより自身の中心軸線の周りに第一の回転位置と第二の回転位置との間に回転変位し、軸線方向に直線的に上昇位置と降下位置との間に上下変位する。
【００１９】
主弁体３は降下位置においては、底面（圧力室４１とは反対の側の端面）３３にて弁座板５と接触しており、その底面部の中心から径方向にずれた箇所に、互いに独立した長溝状の低圧側連絡溝３５と高圧側連絡溝３７とを有している。
【００２０】
主弁体３は、第一の回転位置では、図５に示されているように、低圧側連絡溝３５により低圧側ポート１５と第一の切換ポート２３とを連通接続すると共に高圧側連絡溝３７によって高圧側ポート１９と第二の切換ポート２７とを連通接続する第一の切換状態を確立し、第二の回転位置では、図６に示されているように、低圧側連絡溝３５により低圧側ポート１５と第二の切換ポート２７とを連通接続すると共に高圧側連絡溝３７によって高圧側ポート１９と第一の切換ポート２３とを連通接続する第二の切換状態を確立する。
【００２１】
これにより、主弁体３が第一の回転位置である第一の切換状態では、図５に示されているように、コンプレッサＰ→四方弁１００→室外熱交換器Ｃ→絞りＤ→室内熱交換器Ｅ→四方弁１００→コンプレッサＰと云う冷媒循環路が確立し、ヒートポンプシステムは冷房モードになる。
【００２２】
これに対し、主弁体３が第二の回転位置である第二の切換状態では、図６に示されているように、コンプレッサＰ→四方弁１００→室内熱交換器Ｅ→絞りＤ→室外熱交換器Ｃ→四方弁１００→コンプレッサＰと云う冷媒循環路が確立し、ヒートポンプシステムは暖房モードになる。
【００２３】
主弁体３の上側（一方の端面側）には、図１に示されているように、弁ハウジング１と、弁ハウジング１の上部に形成されているパイロット弁案内筒部３９に嵌合しているパイロット弁９とによって圧力室４１が画定されている。圧力室４１は、パイロット弁９と主弁体３との間のバイパス間隙４３や、主弁体３のピストンリング溝４５に嵌め込まれている略Ｃ字状のピストンリング４７の両端部間の連通用間隙（図示せず）を経て、高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９と連通しており、高圧側ポート１９の圧力を導入される。
【００２４】
パイロット弁案内筒部３９は大径円筒部２や主弁体案内筒部６と同心に設けられており、パイロット弁９のプランジャ部１０は、パイロット弁案内筒部３９や、主弁体３の中心部に形成された円形横断面の弁保持孔５１に、軸線方向に移動可能に嵌合しており、先端のニードル弁部５３にて主弁体３に形成された弁ポート５５を開閉する。
【００２５】
この構造により、パイロット弁９は、弁ハウジング１側のパイロット弁案内筒部３９と主弁体３側の弁保持孔５１に軸線方向に移動可能に嵌合し、弁ハウジング１と主弁体３の両方より個別に支持されていることになる。
【００２６】
なお、プランジャ部１０の具体的な形状としては、例えば、図８（ａ）〜（ｃ）に示されているように、外周面にカット面１２を有していて、Ｄ形横断面形状あるいは多角形横断面形状をなしており、残された円周面１４だけでパイロット弁案内筒部３９や弁保持孔５１に嵌合するものが考えられる。
【００２７】
この場合には、パイロット弁９のカット面１２と弁保持孔５１との間に、圧力室４１と弁ポート５５とを連通する通路（図示せず）が形成される。
【００２８】
また、プランジャ部１０の他の具体的な形状としては、図８（ｄ）に示されているように、パイロット弁案内筒部３９や弁保持孔５１の内径に対応した外径の略円柱状をなしており、円周面１４の全周においてパイロット弁案内筒部３９や弁保持孔５１に嵌合するものが考えられる。
【００２９】
この場合には、図８（ｅ）に示されているように、プランジャ部１０のニードル弁部５３寄りの先端部分に小径部１０ａが形成され、この小径部１０ａにプランジャ部１０の中心を通る貫通通路１０ｂがプランジャ部１０の径方向に貫設されると共に、ニードル弁部５３とは反対側のパイロット弁案内筒部３９側に位置する端面から貫通通路１０ｂの中央に至る連絡通路１０ｃがプランジャ部１０の軸方向に形成され、この貫通通路１０ｂと連絡通路１０ｃ、及び、小径部１０ａと弁保持孔５１との間の空間により、圧力室４１と弁ポート５５とを連通する通路が構成される。
【００３０】
弁ポート５５は、弁保持孔５１の底部中央にあり、一方でバイパス間隙４３を介して圧力室４１に連通し、他方で連通孔５７によって低圧側連絡溝３５に連通している。
【００３１】
また、弁ハウジング１は主弁体を受け入れる円筒部である大径円筒部２と主弁体案内筒部６とパイロット弁案内筒部３９とを互いに同心にプレス深絞り加工により一体成形されている。
【００３２】
パイロット弁９は、固定吸引子５９との間に設けられたばね６１により閉弁方向に付勢され、電磁ソレノイド１１の電磁コイル６３に通電が行われることにより、ばね６１のばね力に抗して固定吸引子５９に吸引され、弁ポート５５を開放、すなわち開弁する。
【００３３】
主弁体３の上部にはプラスチックスマグネットによる多極マグネット７１がインサート成形により一体的に設けられている。多極マグネット７１は、主弁体３と同心のリング状をなし、主弁体３の回転方向にＮ極部とＳ極部とを交互に２個ずつ有している。
【００３４】
電磁ソレノイド１１には、電磁コイル６３の上側の一方の磁極と磁気的に連結されているステープル形状の主磁極部材６５がボルト６７により固定されており、また電磁コイル６３の下側の他方の磁極と磁気的に連結されて、主磁極部材６５とは弁ハウジング１の中心軸線周りに９０度回転変位した位置に、ステープル形状の副磁極部材６９が固定されている。
【００３５】
上述のような電磁ソレノイド１１と多極マグネット７１による電磁アクチュエータ構造では、電磁ソレノイド１１に対し通電する電流の方向により主磁極部材６５がＮ極、副磁極部材６９がＳ極に帯磁し、あるいはその反対の極性に主磁極部材６５が及び副磁極部材６９が各々帯磁し、多極マグネット７１との磁気作用により、主弁体３を第一の回転位置より第二の回転位置へ回転変位、あるいはその反対に回転変位させる。
【００３６】
高圧側ポート１９の継手パイプ１７は高圧側ポート１９を貫通して高圧側連絡溝３７内に突出しており、この突出部がストッパパイプ２０となっている。すなわち、継手パイプ１７は一部でストッパパイプ２０を兼ねている。なお、継手パイプ１７には高圧側連絡溝３７に対する突出長を規定するための拡径部２２が成形されている。
【００３７】
ストッパパイプ２０は、高圧側連絡溝３７の一方の側の側壁面３７ａに当接することにより、主弁体３の前記第一の回転位置（第一の切換状態）を確定し、これに対し高圧側連絡溝３７の他方の側の側壁面３７ｂに当接することにより、主弁体３の前前記第二の回転位置（第二の切換状態）を確定し、主弁体３の回転変位範囲を戸当たり式に前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限する。
【００３８】
継手パイプ１７のストッパパイプ２０の部分は、継手パイプ１７をろう付け等により高圧側ポート１９に固定した後、管端部の拡管加工による冷間塑性変形加工によって加工硬化処理を施されている。これにより、継手パイプ１７のストッパパイプ２０の部分は、結晶格子が崩れ、転位や空孔などによる格子欠陥が生じ、結晶格子が歪んでずれ難くなっていることにより、加工硬化を生じている。
【００３９】
上述のような構成による四方弁１００では、図１に示されているような状態において、電磁ソレノイド１１の電磁コイル６３に通電が行われると、固定吸引子５９が励磁し、パイロット弁９がばね６１のばね力に抗して上昇変位して固定吸引子５９に吸着し、弁ポート５５が開放される。
【００４０】
これにより圧力室４１が低圧側連絡溝３５、低圧側ポート１５と連通し、コンプレッサＰの吸入圧により、圧力室４１の内圧が高圧側ポート１９と同じ高圧から低圧側ポート１５と同じ低圧に向かって低下する。これにより主弁体３の下側に比べて主弁体３の上側が低圧になり、圧力差で主弁体３が上昇変位して弁座板５より離れ、弁ハウジング１の主弁体案内筒部６に当接したままガイド部４の側部が上方に摺動する。
【００４１】
この主弁体３の上昇は、弁ポート５５がニードル弁部５３に当接して閉塞されることで制限され、これにより、主弁体３の上下の圧力がバランスして主弁体３が低抵抗で回転変位し得る状態になる。
【００４２】
なお、パイロット弁９が開弁すれば、圧力室４１の内圧が低下するのは、ピストンリング４７の連通用間隙によって圧力室４１と高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９との連通度が絞られてあり、この連通度がパイロット弁９が開弁した時の圧力室４１と低圧側連絡溝３５との連通度より低い値に設定されているからである。
【００４３】
上述の状態になると、主磁極部材６５、副磁極部材６９の帯磁と多極マグネット７１との磁気作用により、主弁体３が第一の回転位置より第二の回転位置へ回転変位、あるいはその反対に回転変位し、ヒートポンプサイクルが冷房モードあるいは暖房モードに切り換えられる。
【００４４】
この後に、電磁コイル６３に対する通電を停止すると、ばね６１にばね力によりパイロット弁９が降下して閉弁し、圧力室４１と低圧側連絡溝３５との連通が遮断され、バイパス用間隙４３やピストンリング４７の連通用間隙を経て、高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９の圧力が圧力室４１に導入され、圧力室４１が主弁体３の下部の圧力と同圧になり、ばね６１のばね力と主弁体３の自重とによって主弁体３が元の降下位置に戻り、弁座板５と密着する。
【００４５】
上述の動作によりロータリ式流路切換弁の流路切換動作は完了する。
【００４６】
継手パイプ１７のストッパパイプ２０の部分は、管端部の拡管加工による塑性変形加工によって結晶格子が崩れ、転位や空孔などによる格子欠陥が形成され、結晶格子が歪み、結晶格子がずれ難くなっていることにより、加工硬化を生じている。このことにより、ストッパパイプ２０が高圧側ポート１９への固着の際にろう付け作業などによって高温にされても、その後の塑性変形加工によって加工硬化が生じているため、ストッパパイプ２０の硬度低下は問題にならない。
【００４７】
これにより、継手パイプ１７とストッパパイプ２０との全体が銅管等の通常の継手パイプ材により一体構成されても、ストッパパイプ２０が高圧側ポート１９を流れる高温の冷媒によって高温雰囲気中に曝されても、スストッパパイプ２０は所要の硬度を保ち、所要の耐久性能を維持する。
【００４８】
加工硬化の度合いは、塑性変形加工による変形率により決まり、変形率の選定により加工硬化の最適値を得ることができる。変形率Ｅ（％）を下式のように定義すると、変形率Ｅと圧入荷重（ｋｇｆ）との関係は図９に示されているようになり、また変形率Ｅと硬度（Ｈｖ）との関係は図１０に示されているようになる。
【００４９】
Ｅ＝［｛（ｄ’−ｄ）／２｝／ｔ］・１００
但し、ｄ’は拡管加工後のパイプ内径（直径）、ｄは拡管加工前のパイプ内径（直径）、ｔはパイプ厚さである。
【００５０】
なお、ストッパパイプ２０の加工硬化処理は、拡管加工以外に、冷間の縮管加工、溝入れ加工等、全ての塑性変形加工により行うことが可能である。
【００５１】
また、ストッパパイプ２０は低圧側ポート１５に設けられ、低圧側ポート１５の継手パイプ１３と一体構造であってもよい。
【００５２】
本実施形態では、四方弁を例に取って説明したが、本発明のロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法及びロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造は、ロータリ式の三方弁においても同様に適用可能であることは云うまでもなく、また、本実施形態のように回転の際に主弁体が弁座板から離間した状態となるようなパイロット弁付のロータリ式流路切換弁でなく、弁座板に接したまま弁体が回転する一般的なロータリ式流路切換弁にも適用可能であることも云うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法によれば、円筒状の弁ハウジング内に回転変位可能に設けられた弁体を第一の回転位置と第二の回転位置との間で回転させ、前記弁体の第一の回転位置において、該弁体の低圧側連絡溝を介して、前記弁ハウジングに固定された弁座板の低圧側ポートと少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の高圧側ポートを前記低圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽すると共に、前記弁体の第二の回転位置において、該弁体の高圧側連絡溝を介して、前記弁座板の高圧側ポートと前記少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の低圧側ポートを前記高圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽するロータリ式流路切換弁において、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に固定されて前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出させたストッパパイプを、前記弁体の第一の回転位置及び該弁体の第二の回転位置において、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に各々当接させることにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限する主弁回転規制部を組み付けるに当たり、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に前記ストッパパイプをろう付け固定した後に、該ストッパパイプを塑性変形加工により加工硬化処理するようにした。
【００５４】
また、請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に設けられた弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記弁体を回転駆動する電磁ソレノイドとを有し、前記弁体は、当該弁体の一方の端面にて前記弁座板と接触し、第一の回転位置と第二の回転位置との間の回転変位により、前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁であって、前記弁体は、前記高圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための高圧側連絡溝と、前記低圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための低圧側連絡溝とを有し、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出するストッパパイプが固定され、前記ストッパパイプが前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に当接することにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限するように構成された主弁回転規制部構造において、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方にろう付け固定された状態で、前記ストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されているものとした。
【００５５】
このため、ストッパパイプが加工硬化し、ストッパパイプが弁座板への固着のためのろう付けなどにより高温にされても軟化する度合いが少なく、従って、弁体の回転に伴う高圧側連絡溝あるいは低圧側連絡溝の側壁面部分への当接による衝撃で変形するのを防ぐのに必要なストッパパイプの強度が維持されるから、ストッパパイプを特別な材料により構成することなくストッパパイプの必要強度を維持でき、コスト高を招くことなくストッパパイプの耐久性能を満足することができる。
【００５６】
請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、前記ストッパパイプは前記高圧側ポートあるいは前記低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプと一体であるものとした。
【００５７】
このため、ストッパパイプと継手パイプとが一体構造の一部品で構成されるようになり、部品点数、組み付け工数が削減され、コストダウンを図ることができる。
【００５８】
請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、前記弁座板は切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する前記第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する前記第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方弁として構成されているものとした。
【００５９】
このため、弁体が、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位することにより、ロータリ式流路切換弁がヒートポンプシステムで使用される四方弁になり、ヒートポンプシステムで使用される四方弁において、ストッパパイプの加工硬化により、ストッパパイプを特別な材料により構成することなくストッパパイプの必要強度を維持でき、コスト高を招くことなくストッパパイプの耐久性能を満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による主弁回転規制部組付方法を採用したロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のロータリ式流路切換弁の平面図である。
【図３】図１のロータリ式流路切換弁の底面図である。
【図４】図１のロータリ式流路切換弁の側面図である。
【図５】図１のロータリ式流路切換弁をヒートポンプシステムに組み込んだ際の冷房運転時における冷媒回路構成を示す説明図である。
【図６】図１のロータリ式流路切換弁をヒートポンプシステムに組み込んだ際の暖房運転時における冷媒回路構成を示す説明図である。
【図７】図１の主弁体の斜視図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は図１のパイロット弁の端面図、（ｅ）は（ｄ）のパイロット弁の断面図である。
【図９】ストッパパイプの変形率と圧入荷重との関係を示すグラフである。
【図１０】ストッパパイプの変形率と硬度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 弁ハウジング
３ 主弁体
５ 弁座板
９ パイロット弁
１１ 電磁ソレノイド
１３ 継手パイプ
１５ 低圧側ポート
１７ 継手パイプ
１９ 高圧側ポート
２０ ストッパパイプ
２１ 継手パイプ
２３ 第一の切換ポート
２５ 継手パイプ
２７ 第二の切換ポート
３５ 低圧側連絡溝
３７ 高圧側連絡溝
３７ａ、３７ｂ 側壁面
４１ 圧力室
４５ ピストンリング溝
４７ ピストンリング
５５ 弁ポート
５９ 固定吸引子
６３ 電磁コイル
６５ 主磁極部材
６９ 副磁極部材
７１ 多極マグネット
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロータリ式流路切換弁に関し、特にヒートポンプシステムで使用される四方弁や三方弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四方弁や三方弁として使用されるロータリ式流路切換弁として、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に設けられた弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記弁体を回転駆動する電磁ソレノイドとを有し、前記弁体は、当該弁体の一方の端面にて前記弁座板と接触し、第一の回転位置と第二の回転位置との間の回転変位により、前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁が知られている。
【０００３】
上述のようなロータリ式流路切換弁においては、前記弁体に形成されている前記高圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための高圧側連絡溝、あるいは前記低圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための低圧側連絡溝を利用し、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出するストッパパイプが固定され、このストッパパイプが前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の側壁面に当接することにより、前記弁体の回転変位範囲を戸当たり式に前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限し、前記切換ポートを前記高圧側ポート連通接続する第一の切換状態と、前記切換ポートを前記低圧側ポート連通接続する第二の切換状態とを各々正確に確立することが行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなロータリ式流路切換弁においては、ストッパパイプを弁座板の高圧側ポートに固着するためのろう付けなどの際に、ストッパパイプが高温に熱せられると、ストッパパイプの素材の軟化が生じ、ストッパパイプの必要強度を維持できなくなることがある。たとえば、ストッパパイプが銅パイプ製の場合、ストッパパイプの温度が銅の再結晶温度である３５０〜４００゜Ｃを超えると、結晶粒子が粗大化し、このために硬度が極端に低下し、ストッパとしての強度が不十分になり、耐久性能を満足できなくなると云う重要な問題が生じる。
【０００５】
このことに対して、ろう付けなどにより高温にされても軟化しない特別な材料のものでストッパパイプを構成することが考えられるが、この場合には、コスト高になり、高圧側ポートあるいは低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプとは別部品にならざるを得ない。
【０００６】
この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、特別な材料により構成することなく、弁座板への固着のためのろう付けなどにより高温にされても、ストッパパイプの必要強度を維持でき、コスト高を招くことなくストッパパイプの耐久性能を満足することができるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法とロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造とを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法は、円筒状の弁ハウジング内に回転変位可能に設けられた弁体を第一の回転位置と第二の回転位置との間で回転させ、前記弁体の第一の回転位置において、該弁体の低圧側連絡溝を介して、前記弁ハウジングに固定された弁座板の低圧側ポートと少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の高圧側ポートを前記低圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽すると共に、前記弁体の第二の回転位置において、該弁体の高圧側連絡溝を介して、前記弁座板の高圧側ポートと前記少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の低圧側ポートを前記高圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽するロータリ式流路切換弁において、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に固定されて前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出させたストッパパイプを、前記弁体の第一の回転位置及び該弁体の第二の回転位置において、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に各々当接させることにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限する主弁回転規制部を組み付けるに当たり、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に前記ストッパパイプをろう付け固定した後に、該ストッパパイプを塑性変形加工により加工硬化処理するようにしたものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造は、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に設けられた弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記弁体を回転駆動する電磁ソレノイドとを有し、前記弁体は、当該弁体の一方の端面にて前記弁座板と接触し、第一の回転位置と第二の回転位置との間の回転変位により、前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁であって、前記弁体は、前記高圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための高圧側連絡溝と、前記低圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための低圧側連絡溝とを有し、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出するストッパパイプが固定され、前記ストッパパイプが前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に当接することにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限するように構成された主弁回転規制部構造において、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方にろう付け固定された状態で、前記ストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されているものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造は、前記ストッパパイプは前記高圧側ポートあるいは前記低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプと一体である。
【００１０】
請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造は、前記弁座板は切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する前記第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する前記第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方弁である。
【００１１】
請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法と、請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造とによればいずれも、ストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されていることにより、ストッパパイプが弁座板への固着のためのろう付けなどにより高温にされて軟化しても、その状態でさらにストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されることから、弁体の回転に伴う高圧側連絡溝あるいは低圧側連絡溝の側壁面部分への当接による衝撃で変形するのを防ぐのに必要なストッパパイプの強度が維持される。
【００１２】
請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、ストッパパイプが高圧側ポートあるいは低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプと一体であることにより、部品点数、組み付け工数が削減される。
【００１３】
請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、弁座板が切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、弁体が、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位することにより、ロータリ式流路切換弁がヒートポンプシステムで使用される四方弁になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１〜図１０はこの発明による主弁回転規制部組付方法を採用したロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造の実施の形態を示している。ロータリ式流路切換弁は、円筒状の弁ハウジング１と、弁ハウジング１内に回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体（弁体）３と、弁ハウジング１の底部に固定された弁座板５と、主弁体３に設けられたパイロット弁９と、弁ハウジング１の上部に取り付けられた電磁ソレノイド１１とを有している。
【００１６】
このロータリ式流路切換弁は、ヒートポンプシステムで使用される四方弁１００として構成され、弁座板５には、各々配管接続用の継手パイプ１３、１７、２１、２５をはめ込み固定されている低圧側ポート１５、高圧側ポート１９、第一の切換ポート２３、第二の切換ポート２７が各々弁座板５の中心から径方向にずれた箇所に貫通形成されている。
【００１７】
図５、図６に示されているように、低圧側ポート１５には継手パイプ１３を介してヒートポンプシステムにおけるコンプレッサＰの吸入側からの低圧側配管１０２が、高圧側ポート１９には継手パイプ１７を介してコンプレッサＰの吐出側からの高圧側配管１０４が、第一の切換ポート２３には継手パイプ２１を介してエバポレータ（室内熱交換器）Ｅの配管１０６が、第二の切換ポート２７には継手パイプ２５を介してコンデンサ（室外熱交換器）Ｃの配管１０８が各々連通接続されている。
【００１８】
主弁体３は、図１に示されているように、底部に設けられた中心ガイト孔２９にて弁座板５に固定されたセンタピン３１に嵌合していると共に、上部に舌片状に突出形成されたガイド部４（図７参照）にて、弁ハウジング１の上部に大径円筒部２と同心に設けられた主弁体案内円筒部６に軸線方向に移動可能に嵌合し、これらの嵌合ガイドにより自身の中心軸線の周りに第一の回転位置と第二の回転位置との間に回転変位し、軸線方向に直線的に上昇位置と降下位置との間に上下変位する。
【００１９】
主弁体３は降下位置においては、底面（圧力室４１とは反対の側の端面）３３にて弁座板５と接触しており、その底面部の中心から径方向にずれた箇所に、互いに独立した長溝状の低圧側連絡溝３５と高圧側連絡溝３７とを有している。
【００２０】
主弁体３は、第一の回転位置では、図５に示されているように、低圧側連絡溝３５により低圧側ポート１５と第一の切換ポート２３とを連通接続すると共に高圧側連絡溝３７によって高圧側ポート１９と第二の切換ポート２７とを連通接続する第一の切換状態を確立し、第二の回転位置では、図６に示されているように、低圧側連絡溝３５により低圧側ポート１５と第二の切換ポート２７とを連通接続すると共に高圧側連絡溝３７によって高圧側ポート１９と第一の切換ポート２３とを連通接続する第二の切換状態を確立する。
【００２１】
これにより、主弁体３が第一の回転位置である第一の切換状態では、図５に示されているように、コンプレッサＰ→四方弁１００→室外熱交換器Ｃ→絞りＤ→室内熱交換器Ｅ→四方弁１００→コンプレッサＰと云う冷媒循環路が確立し、ヒートポンプシステムは冷房モードになる。
【００２２】
これに対し、主弁体３が第二の回転位置である第二の切換状態では、図６に示されているように、コンプレッサＰ→四方弁１００→室内熱交換器Ｅ→絞りＤ→室外熱交換器Ｃ→四方弁１００→コンプレッサＰと云う冷媒循環路が確立し、ヒートポンプシステムは暖房モードになる。
【００２３】
主弁体３の上側（一方の端面側）には、図１に示されているように、弁ハウジング１と、弁ハウジング１の上部に形成されているパイロット弁案内筒部３９に嵌合しているパイロット弁９とによって圧力室４１が画定されている。圧力室４１は、パイロット弁９と主弁体３との間のバイパス間隙４３や、主弁体３のピストンリング溝４５に嵌め込まれている略Ｃ字状のピストンリング４７の両端部間の連通用間隙（図示せず）を経て、高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９と連通しており、高圧側ポート１９の圧力を導入される。
【００２４】
パイロット弁案内筒部３９は大径円筒部２や主弁体案内筒部６と同心に設けられており、パイロット弁９のプランジャ部１０は、パイロット弁案内筒部３９や、主弁体３の中心部に形成された円形横断面の弁保持孔５１に、軸線方向に移動可能に嵌合しており、先端のニードル弁部５３にて主弁体３に形成された弁ポート５５を開閉する。
【００２５】
この構造により、パイロット弁９は、弁ハウジング１側のパイロット弁案内筒部３９と主弁体３側の弁保持孔５１に軸線方向に移動可能に嵌合し、弁ハウジング１と主弁体３の両方より個別に支持されていることになる。
【００２６】
なお、プランジャ部１０の具体的な形状としては、例えば、図８（ａ）〜（ｃ）に示されているように、外周面にカット面１２を有していて、Ｄ形横断面形状あるいは多角形横断面形状をなしており、残された円周面１４だけでパイロット弁案内筒部３９や弁保持孔５１に嵌合するものが考えられる。
【００２７】
この場合には、パイロット弁９のカット面１２と弁保持孔５１との間に、圧力室４１と弁ポート５５とを連通する通路（図示せず）が形成される。
【００２８】
また、プランジャ部１０の他の具体的な形状としては、図８（ｄ）に示されているように、パイロット弁案内筒部３９や弁保持孔５１の内径に対応した外径の略円柱状をなしており、円周面１４の全周においてパイロット弁案内筒部３９や弁保持孔５１に嵌合するものが考えられる。
【００２９】
この場合には、図８（ｅ）に示されているように、プランジャ部１０のニードル弁部５３寄りの先端部分に小径部１０ａが形成され、この小径部１０ａにプランジャ部１０の中心を通る貫通通路１０ｂがプランジャ部１０の径方向に貫設されると共に、ニードル弁部５３とは反対側のパイロット弁案内筒部３９側に位置する端面から貫通通路１０ｂの中央に至る連絡通路１０ｃがプランジャ部１０の軸方向に形成され、この貫通通路１０ｂと連絡通路１０ｃ、及び、小径部１０ａと弁保持孔５１との間の空間により、圧力室４１と弁ポート５５とを連通する通路が構成される。
【００３０】
弁ポート５５は、弁保持孔５１の底部中央にあり、一方でバイパス間隙４３を介して圧力室４１に連通し、他方で連通孔５７によって低圧側連絡溝３５に連通している。
【００３１】
また、弁ハウジング１は主弁体を受け入れる円筒部である大径円筒部２と主弁体案内筒部６とパイロット弁案内筒部３９とを互いに同心にプレス深絞り加工により一体成形されている。
【００３２】
パイロット弁９は、固定吸引子５９との間に設けられたばね６１により閉弁方向に付勢され、電磁ソレノイド１１の電磁コイル６３に通電が行われることにより、ばね６１のばね力に抗して固定吸引子５９に吸引され、弁ポート５５を開放、すなわち開弁する。
【００３３】
主弁体３の上部にはプラスチックスマグネットによる多極マグネット７１がインサート成形により一体的に設けられている。多極マグネット７１は、主弁体３と同心のリング状をなし、主弁体３の回転方向にＮ極部とＳ極部とを交互に２個ずつ有している。
【００３４】
電磁ソレノイド１１には、電磁コイル６３の上側の一方の磁極と磁気的に連結されているステープル形状の主磁極部材６５がボルト６７により固定されており、また電磁コイル６３の下側の他方の磁極と磁気的に連結されて、主磁極部材６５とは弁ハウジング１の中心軸線周りに９０度回転変位した位置に、ステープル形状の副磁極部材６９が固定されている。
【００３５】
上述のような電磁ソレノイド１１と多極マグネット７１による電磁アクチュエータ構造では、電磁ソレノイド１１に対し通電する電流の方向により主磁極部材６５がＮ極、副磁極部材６９がＳ極に帯磁し、あるいはその反対の極性に主磁極部材６５が及び副磁極部材６９が各々帯磁し、多極マグネット７１との磁気作用により、主弁体３を第一の回転位置より第二の回転位置へ回転変位、あるいはその反対に回転変位させる。
【００３６】
高圧側ポート１９の継手パイプ１７は高圧側ポート１９を貫通して高圧側連絡溝３７内に突出しており、この突出部がストッパパイプ２０となっている。すなわち、継手パイプ１７は一部でストッパパイプ２０を兼ねている。なお、継手パイプ１７には高圧側連絡溝３７に対する突出長を規定するための拡径部２２が成形されている。
【００３７】
ストッパパイプ２０は、高圧側連絡溝３７の一方の側の側壁面３７ａに当接することにより、主弁体３の前記第一の回転位置（第一の切換状態）を確定し、これに対し高圧側連絡溝３７の他方の側の側壁面３７ｂに当接することにより、主弁体３の前前記第二の回転位置（第二の切換状態）を確定し、主弁体３の回転変位範囲を戸当たり式に前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限する。
【００３８】
継手パイプ１７のストッパパイプ２０の部分は、継手パイプ１７をろう付け等により高圧側ポート１９に固定した後、管端部の拡管加工による冷間塑性変形加工によって加工硬化処理を施されている。これにより、継手パイプ１７のストッパパイプ２０の部分は、結晶格子が崩れ、転位や空孔などによる格子欠陥が生じ、結晶格子が歪んでずれ難くなっていることにより、加工硬化を生じている。
【００３９】
上述のような構成による四方弁１００では、図１に示されているような状態において、電磁ソレノイド１１の電磁コイル６３に通電が行われると、固定吸引子５９が励磁し、パイロット弁９がばね６１のばね力に抗して上昇変位して固定吸引子５９に吸着し、弁ポート５５が開放される。
【００４０】
これにより圧力室４１が低圧側連絡溝３５、低圧側ポート１５と連通し、コンプレッサＰの吸入圧により、圧力室４１の内圧が高圧側ポート１９と同じ高圧から低圧側ポート１５と同じ低圧に向かって低下する。これにより主弁体３の下側に比べて主弁体３の上側が低圧になり、圧力差で主弁体３が上昇変位して弁座板５より離れ、弁ハウジング１の主弁体案内筒部６に当接したままガイド部４の側部が上方に摺動する。
【００４１】
この主弁体３の上昇は、弁ポート５５がニードル弁部５３に当接して閉塞されることで制限され、これにより、主弁体３の上下の圧力がバランスして主弁体３が低抵抗で回転変位し得る状態になる。
【００４２】
なお、パイロット弁９が開弁すれば、圧力室４１の内圧が低下するのは、ピストンリング４７の連通用間隙によって圧力室４１と高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９との連通度が絞られてあり、この連通度がパイロット弁９が開弁した時の圧力室４１と低圧側連絡溝３５との連通度より低い値に設定されているからである。
【００４３】
上述の状態になると、主磁極部材６５、副磁極部材６９の帯磁と多極マグネット７１との磁気作用により、主弁体３が第一の回転位置より第二の回転位置へ回転変位、あるいはその反対に回転変位し、ヒートポンプサイクルが冷房モードあるいは暖房モードに切り換えられる。
【００４４】
この後に、電磁コイル６３に対する通電を停止すると、ばね６１にばね力によりパイロット弁９が降下して閉弁し、圧力室４１と低圧側連絡溝３５との連通が遮断され、バイパス用間隙４３やピストンリング４７の連通用間隙を経て、高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９の圧力が圧力室４１に導入され、圧力室４１が主弁体３の下部の圧力と同圧になり、ばね６１のばね力と主弁体３の自重とによって主弁体３が元の降下位置に戻り、弁座板５と密着する。
【００４５】
上述の動作によりロータリ式流路切換弁の流路切換動作は完了する。
【００４６】
継手パイプ１７のストッパパイプ２０の部分は、管端部の拡管加工による塑性変形加工によって結晶格子が崩れ、転位や空孔などによる格子欠陥が形成され、結晶格子が歪み、結晶格子がずれ難くなっていることにより、加工硬化を生じている。このことにより、ストッパパイプ２０が高圧側ポート１９への固着の際にろう付け作業などによって高温にされても、その後の塑性変形加工によって加工硬化が生じているため、ストッパパイプ２０の硬度低下は問題にならない。
【００４７】
これにより、継手パイプ１７とストッパパイプ２０との全体が銅管等の通常の継手パイプ材により一体構成されても、ストッパパイプ２０が高圧側ポート１９を流れる高温の冷媒によって高温雰囲気中に曝されても、スストッパパイプ２０は所要の硬度を保ち、所要の耐久性能を維持する。
【００４８】
加工硬化の度合いは、塑性変形加工による変形率により決まり、変形率の選定により加工硬化の最適値を得ることができる。変形率Ｅ（％）を下式のように定義すると、変形率Ｅと圧入荷重（ｋｇｆ）との関係は図９に示されているようになり、また変形率Ｅと硬度（Ｈｖ）との関係は図１０に示されているようになる。
【００４９】
Ｅ＝［｛（ｄ’−ｄ）／２｝／ｔ］・１００
但し、ｄ’は拡管加工後のパイプ内径（直径）、ｄは拡管加工前のパイプ内径（直径）、ｔはパイプ厚さである。
【００５０】
なお、ストッパパイプ２０の加工硬化処理は、拡管加工以外に、冷間の縮管加工、溝入れ加工等、全ての塑性変形加工により行うことが可能である。
【００５１】
また、ストッパパイプ２０は低圧側ポート１５に設けられ、低圧側ポート１５の継手パイプ１３と一体構造であってもよい。
【００５２】
本実施形態では、四方弁を例に取って説明したが、本発明のロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法及びロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造は、ロータリ式の三方弁においても同様に適用可能であることは云うまでもなく、また、本実施形態のように回転の際に主弁体が弁座板から離間した状態となるようなパイロット弁付のロータリ式流路切換弁でなく、弁座板に接したまま弁体が回転する一般的なロータリ式流路切換弁にも適用可能であることも云うまでもない。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法によれば、円筒状の弁ハウジング内に回転変位可能に設けられた弁体を第一の回転位置と第二の回転位置との間で回転させ、前記弁体の第一の回転位置において、該弁体の低圧側連絡溝を介して、前記弁ハウジングに固定された弁座板の低圧側ポートと少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の高圧側ポートを前記低圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽すると共に、前記弁体の第二の回転位置において、該弁体の高圧側連絡溝を介して、前記弁座板の高圧側ポートと前記少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の低圧側ポートを前記高圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽するロータリ式流路切換弁において、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に固定されて前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出させたストッパパイプを、前記弁体の第一の回転位置及び該弁体の第二の回転位置において、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に各々当接させることにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限する主弁回転規制部を組み付けるに当たり、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に前記ストッパパイプをろう付け固定した後に、該ストッパパイプを塑性変形加工により加工硬化処理するようにした。
【００５４】
また、請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に設けられた弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記弁体を回転駆動する電磁ソレノイドとを有し、前記弁体は、当該弁体の一方の端面にて前記弁座板と接触し、第一の回転位置と第二の回転位置との間の回転変位により、前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁であって、前記弁体は、前記高圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための高圧側連絡溝と、前記低圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための低圧側連絡溝とを有し、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出するストッパパイプが固定され、前記ストッパパイプが前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に当接することにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限するように構成された主弁回転規制部構造において、前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方にろう付け固定された状態で、前記ストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されているものとした。
【００５５】
このため、ストッパパイプが加工硬化し、ストッパパイプが弁座板への固着のためのろう付けなどにより高温にされても軟化する度合いが少なく、従って、弁体の回転に伴う高圧側連絡溝あるいは低圧側連絡溝の側壁面部分への当接による衝撃で変形するのを防ぐのに必要なストッパパイプの強度が維持されるから、ストッパパイプを特別な材料により構成することなくストッパパイプの必要強度を維持でき、コスト高を招くことなくストッパパイプの耐久性能を満足することができる。
【００５６】
請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、前記ストッパパイプは前記高圧側ポートあるいは前記低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプと一体であるものとした。
【００５７】
このため、ストッパパイプと継手パイプとが一体構造の一部品で構成されるようになり、部品点数、組み付け工数が削減され、コストダウンを図ることができる。
【００５８】
請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造によれば、前記弁座板は切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する前記第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する前記第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方弁として構成されているものとした。
【００５９】
このため、弁体が、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位することにより、ロータリ式流路切換弁がヒートポンプシステムで使用される四方弁になり、ヒートポンプシステムで使用される四方弁において、ストッパパイプの加工硬化により、ストッパパイプを特別な材料により構成することなくストッパパイプの必要強度を維持でき、コスト高を招くことなくストッパパイプの耐久性能を満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による主弁回転規制部組付方法を採用したロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のロータリ式流路切換弁の平面図である。
【図３】図１のロータリ式流路切換弁の底面図である。
【図４】図１のロータリ式流路切換弁の側面図である。
【図５】図１のロータリ式流路切換弁をヒートポンプシステムに組み込んだ際の冷房運転時における冷媒回路構成を示す説明図である。
【図６】図１のロータリ式流路切換弁をヒートポンプシステムに組み込んだ際の暖房運転時における冷媒回路構成を示す説明図である。
【図７】図１の主弁体の斜視図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は図１のパイロット弁の端面図、（ｅ）は（ｄ）のパイロット弁の断面図である。
【図９】ストッパパイプの変形率と圧入荷重との関係を示すグラフである。
【図１０】ストッパパイプの変形率と硬度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 弁ハウジング
３ 主弁体
５ 弁座板
９ パイロット弁
１１ 電磁ソレノイド
１３ 継手パイプ
１５ 低圧側ポート
１７ 継手パイプ
１９ 高圧側ポート
２０ ストッパパイプ
２１ 継手パイプ
２３ 第一の切換ポート
２５ 継手パイプ
２７ 第二の切換ポート
３５ 低圧側連絡溝
３７ 高圧側連絡溝
３７ａ、３７ｂ 側壁面
４１ 圧力室
４５ ピストンリング溝
４７ ピストンリング
５５ 弁ポート
５９ 固定吸引子
６３ 電磁コイル
６５ 主磁極部材
６９ 副磁極部材
７１ 多極マグネット
Claims (4)
- 円筒状の弁ハウジング内に回転変位可能に設けられた弁体を第一の回転位置と第二の回転位置との間で回転させ、
前記弁体の第一の回転位置において、該弁体の低圧側連絡溝を介して、前記弁ハウジングに固定された弁座板の低圧側ポートと少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の高圧側ポートを前記低圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽すると共に、
前記弁体の第二の回転位置において、該弁体の高圧側連絡溝を介して、前記弁座板の高圧側ポートと前記少なくとも一つの切換ポートとを連通させ且つ前記弁座板の低圧側ポートを前記高圧側ポート及び前記少なくとも一つの切換ポートから遮蔽するロータリ式流路切換弁において、
前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に固定されて前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出させたストッパパイプを、前記弁体の第一の回転位置及び該弁体の第二の回転位置において、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に各々当接させることにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限する主弁回転規制部を組み付けるに当たり、
前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に前記ストッパパイプをろう付け固定した後に、該ストッパパイプを塑性変形加工により加工硬化処理するようにした、
ことを特徴とするロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部組付方法。 - 円筒状の弁ハウジングと、
前記弁ハウジングに回転変位可能に設けられた弁体と、
前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、
前記弁体を回転駆動する電磁ソレノイドとを有し、
前記弁体は、当該弁体の一方の端面にて前記弁座板と接触し、第一の回転位置と第二の回転位置との間の回転変位により、前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁であって、
前記弁体は、前記高圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための高圧側連絡溝と、前記低圧側ポートと前記切換ポートとを連通接続するための低圧側連絡溝とを有し、
前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方に、前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝内に突出するストッパパイプが固定され、
前記ストッパパイプが前記高圧側連絡溝あるいは前記低圧側連絡溝の前記弁体の回転方向に間隔をおいた互いに異なる側壁面部分に当接することにより、前記弁体の回転変位範囲を前記第一の回転位置と前記第二の回転位置との間に制限するように構成されたロータリ式流路切換弁において、
前記弁座板の前記高圧側ポートと前記低圧側ポートの何れか一方にろう付け固定された状態で、前記ストッパパイプが塑性変形加工により加工硬化処理されている、
ことを特徴とするロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造。 - 前記ストッパパイプは前記高圧側ポートあるいは前記低圧側ポートに取り付けられる配管接続用の継手パイプと一体であることを特徴とする請求項２記載のロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造。
- 前記弁座板は切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する前記第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する前記第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方弁であることを特徴とする請求項２又は３記載のロータリ式流路切換弁の主弁回転規制部構造。
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