JP4136550B2 - 三方切換弁及びこれを用いた冷凍サイクル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
以下に説明する参照例及び本発明は、流体の流れる方向を切り換えるようにした三方切換弁、及び該三方切換弁を用いる冷凍サイクルに関するものであり、更に詳しくは、流体圧により従動的に流路が切り換わる三方切換弁、電磁式で流路切換機能を有する三方切換弁、及び、該三方切換弁を用いた冷凍サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置等に用いられる冷凍サイクルは、冷媒流路を切り換えるために流路中に流路切換弁が用いられている。従来、流路切換弁として四方切換弁が用いられるケースが多い。例えば、図２７及び図２８には四方切換弁を用いた空調機器の冷凍サイクルが示されており、図２７は冷房サイクルが、そして、図２８は暖房サイクルがそれぞれ示されている。
図２７において、圧縮機１、四方切換弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、及び室内熱交換器５は、管路６により冷媒が流動するように連結されており、四方切換弁２によってその流れの方向が決定される。図２８は、四方切換弁２によって、流れの方向が切り換えられており、冷媒を図２７に示す流れ方向とは逆にすることで、暖房サイクルが実現している。
しかしながら、上記冷媒サイクルに用いられている四方切換弁は部品点数が多く、且つ、多くの流体管路の配置が四方切換弁近傍に集中するなど、冷凍サイクルの構築に空間的制限が多いばかりでなく、四方切換弁の構造が複雑になるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、以下に説明する参照例及び本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、構造・機能が簡単で配置が容易な三方切換弁、及びこの三方切換弁を用いた冷媒サイクルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、参照例及び本発明は下記の手段を講ずる。
参照例１の三方切換弁は、第１流体入口と、第２流体入口と、流体出口と、を具備する三方切換弁であって、第１流体入口と流体出口との間の流路内に第１チェック弁を設け、且つ、第２流体入口と上記流体出口との間の流路内に第２チェック弁を設け、第１流体入口に作用する流体圧と第２流体入口に作用する流体圧の内、高い側の流体圧が作用するチェック弁が「閉」となることを特徴とする。
【０００５】
参照例２の三方切換弁は、上記参照例１の三方切換弁において、１つの本体ブロックに、第１流体入口と、第２流体入口と、流体出口とが形成され、第１流体入口には本体ブロックに形成された第１弁孔を介して流体出口に連通させ、第２流体入口には本体ブロックに形成された第２弁孔を介して上記流体出口に連通させ、上記第１弁孔には第１チェック弁が配置され、上記第２弁孔には第２チェック弁が配置され、両チェック弁は、一方が「開」のとき、他方は「閉」となるように形成されていることを特徴とする。
【０００６】
参照例３の冷凍サイクルは、圧縮機と、高圧側の三方切換弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、低圧側の三方切換弁と、を具備する冷凍サイクルにおいて、高圧側の三方切換弁に流路切換機能を付加すると共に、低圧側に参照例１又は参照例２の三方切換弁を用いることを特徴とする。
【０００７】
参照例４の三方切換弁は、流体入口と、第１流体出口と、第２流体出口とを具備する三方切換弁であって、流体入口と第１流体出口との流路内に第１弁体を設け、且つ、流体入口と第２流体出口との流路内に第２弁体を設け、第１流体出口に作用する流体圧と第２流体出口に作用する流体圧の内、高い側の流体圧が作用する弁体が「開」となることを特徴とする。
【０００８】
参照例５の三方切換弁は、上記参照例４の三方切換弁において、１つの本体ブロックに、流体入口と、第１流体出口と、第２流体出口とが形成され、流体入口には本体ブロックに形成された弁孔を介して第１流体出口と第２流体出口に連通させ、弁孔内に移動可能に設けられ且つその両端部に第１弁体及び第２弁体が一体に設けられたスライド弁の移動により、上記両弁は、一方が「開」のとき、他方は「閉」となるように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
参照例６の冷凍サイクルは、圧縮機と、高圧側の三方切換弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、低圧側の三方切換弁とを具備する冷凍サイクルにおいて、低圧側の三方切換弁に流路切換機能を付加すると共に、高圧側の三方切換弁として、上記参照例４又は参照例５の三方切換弁を用いることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明による三方切換弁は、流体入口と、流体出入口と、流体出口と、を具備する三方切換弁であって、流体入口と流体出口との間に弁室を設けると共に該弁室は流体出入口に連通させ、更に、前記弁室には流体入口から流入する流体の荷重で流体出口が「閉」となるスライド弁を設け、流体出入口から流体が流入するときは、スライド弁は「開」となることをもって第１の前提とするものである。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明による三方切換弁は、上記第１の前提を満たす三方切換弁において、１つの本体ブロックに、流体入口と、流体出入口と、流体出口とが形成され、上記流体出口に連通して形成された弁座に対して、スライド弁は離接可能に配置され、且つ、該スライド弁は流体入口側に弾持されていることをもって第２の前提とするものである。
【００１２】
請求項１に記載の発明による三方弁は、上記第１及び第２の前提を満たす三方切換弁において。上記弁室と流体出入口との間に出入口流路を設け、該出入口流路にはスライド弁の開状態を保持させるロック部材を設け、該ロック部材は、流体出入口から流体が流入しているときのみ、スライド弁の開状態をロックすることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明による冷凍サイクルは、圧縮機と、３個の三方切換弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを具備する冷凍サイクルにおいて、一個の三方切換弁には流路切換機能を有すると共に、他の二個の三方切換弁には、請求項１に記載の三方切換弁を用いることを特徴とする。
【００１４】
参照例７の三方切換弁は、流体入口と、流体出入口と、流体出口とを具備する三方切換弁であって、上記流体入口と上記流体出入口との間の流路に電磁式で開閉される第１弁部を介装し、且つ、上記流路と流体出口との間の流路に電磁式で開閉される第２弁部を介装することを特徴とする。
【００１５】
参照例８の三方切換弁は、上記参照例７の三方切換弁において、１つの本体ブロックに、流体入口と、流体出入口と、流体出口とが形成され、第１弁部及び第２弁部をそれぞれ開閉駆動する電磁弁が上記ブロック本体に装着されていることを特徴とする。
【００１６】
参照例９の冷凍サイクルは、圧縮機と、二個の三方切換弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、これらを連結する管路とを具備する冷凍サイクルにおいて、二個の三方切換弁は参照例７又は参照例８の三方切換弁とし、その内、一方の三方切換弁においては、流体入口は圧縮機の高圧側の管路に、流体出入口は室外熱交換器への管路に、そして、流体出口は圧縮機の低圧側の管路に、それぞれ連結し、他方の三方切換弁においては、流体入口は圧縮機の高圧側の管路に、流体出入口は室内熱交換器への管路に、そして、その流体出口は圧縮機の低圧側の管路に、それぞれ連結することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、前記した参照例及び本発明に係る５つの実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
実施例１の三方切換弁８は、図１，２に示されている。図１は実施例１に係る三方切換弁の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面の断面図である。
実施例１の三方切換弁８は、金属製で直方体状の本体ブロック１０内に形成されており、図１に示すように、その正面に第１流体入口１１、第２流体入口１２及び流体出口１３が形成されている。なお、図１において、符号１７は、各管路を本体ブロック１０に連結するための管路装着孔である。
【００１８】
本体ブロック１０内の中心部には、右側面から左側面にかけて、第１弁孔１４、連通孔１６、及び第２弁孔１５が連通状態で穿設されている。第１弁孔１４の内径と第２弁孔１５の内径とは、同一であり、その中間にある連通孔１６は第１弁孔１４及び第２弁孔１５の内径より小径に形成されている。
【００１９】
そして、第１弁孔１４には第１流体入口１１が第１入口流路１１ａを介して、第２弁孔１５には第２流体入口１２が第２入口流路１２ａを介して、また、連通孔１６には流体出口１３が出口流路１３ａを介して、各々連通している。
第１弁孔１４内には第１弁室１４ａが形成され、その内部には第１チェック弁２１が配置されると共に、右端の開口部は第１蓋１４ｂで閉止されている。前記第１チェック弁２１は、その断面が駒状に形成され、その傾斜部が本体ブロック１０の突部で形成される弁座に当接可能に形成されている。また、第１チェック弁２１の周部には冷媒が流通可能な隙間が形成されている。
また、本体ブロック１０の左側に形成されている第２弁孔１５内には第２弁室１５ａが形成され、その内部には第２チェック弁２２が配置されると共に、その後方、すなわち第２弁孔１５の開口部には、第２蓋１５ｂが取り付けられている。
【００２０】
前記第２チェック弁２２は、第１チェック弁２１と同一形状、かつ同一姿勢で対称的に配置され、且つ両弁２１，２２は、連結ピン２３により一体に連結されている。また、第１蓋１４ｂは第２蓋１５ｂと同一の形状であり、結局、第１チェック弁２１と第１蓋１４ｂとは、第２チェック弁２２と第２蓋１５ｂと対照的に配置されていることになる。そして、図２に示すように、第１チェック弁２１が弁座に当接しているときは、第２チェック弁２２は弁座から離れた状態、すなわち「開」の状態となり、逆に、第２チェック弁２２が弁座に当接したときは、第１チェック弁２１は弁座から離れ、「開」状態となるように配置されている。
【００２１】
次に、上記三方切換弁８を用いた冷凍サイクルの実施例を、図５，６を用いて説明する。図５は三方切換弁８の冷房時の使用態様を示す説明図、図６は同三方切換弁８の暖房時の使用態様を示す説明図である。
実施例１の冷凍サイクルは、圧縮機１、高圧側の三方切換弁７、室外熱交換器３、膨張弁４、室内熱交換器５及び低圧側の三方切換弁８とからなり、管路６により冷媒が流動するように連結されており、高圧側の三方切換弁７によってその流れの方向が決定される。なお、上記膨張弁４は、電気式膨張弁（例えば、電動弁）或いは機械式膨張弁（例えば、温度式膨張弁）のいずれでもよい。図６は、三方切換弁７によって、流れの方向が切り換えられており、冷媒を図５に示す流れ方向と逆とすることで、暖房サイクルが実現している。
【００２２】
なお、以下の説明の管路６において、図５，６に示すように、低圧側三方切換弁８における流体出口１３に連結される管路を低圧管路６４、室外熱交換器３に連結される管路を第１管路６２、室内熱交換器５に連結される管路を第２管路６３とする。また、高圧側の三方切換弁７における流体入口に連結される管路を高圧管路６５、第２管路６３に連結される管路を第３管路６６、第１管路６２に連結される管路を第４管路６７とする。
【００２３】
実施例１は、図５に示す冷凍サイクルにおいて、低圧側の三方切換弁８として好適な三方切換弁８、及び、同三方切換弁８を用いた冷凍サイクルに関する。
上記のように三方切換弁８は、図２に示すように、第１流体入口１１には第１管路６２が連結され、第２流体入口１２には、第２管路６３が連結され、流体出口１３には、圧縮機への低圧管路６４が連結されている。
【００２４】
したがって、この三方切換弁８を図５に示す管路６に配置したとき、高圧側の三方切換弁７に配置されている、例えば、電磁弁等により冷媒の流れ方向が切り換えられるが、第１流体入口１１及び第２流体入口１２に高・低のいずれかの冷媒圧が作用したとき、高圧冷媒が作用した側のチェック弁が「閉」となり、低圧側のチェック弁は「開」となって低圧側が流路形成されることになる。
図２に示す状態は、第１管路６２から第１流体入口１１、第１入口流路１１ａを通って流入した高圧冷媒が第１チェック弁２１を左方に押圧し、その結果、第２管路６３からの低圧冷媒が第２流体入口１２、第２入口流路１２ａ、第２弁孔１５、及び連通孔１６を通って、流体出口１３から圧縮機側の低圧管路６４に流出する状態を示している。
【００２５】
なお、図２の示す三方切換弁の状態は図５に示す冷房サイクルの状態を示しているが、図６に示す暖房サイクルになると、第２管路６３側が高圧となり、第１チェック弁２１及び第２チェック弁２２の状態は図２に示す状態とは逆となって、第１管路６２から低圧管路６４に低圧の冷媒が流れることになる。
このように高圧側の三方切換弁７の操作により、冷媒の流れを変えることによって低圧側の三方切換弁８は受動的にその低圧冷媒の流れを変換する。
【００２６】
実施例１は、例えば、図５，６に示す高圧側の三方切換弁７と低圧側の三方弁８を用いる冷凍サイクルにおいて、三方切換弁７を流路切換機能を有する、例えば電磁弁付三方切 換弁としたときに、流路の冷媒圧を感知して、自動的に切り換わる三方切換弁８としたものである。しかし、本発明はこの使用態様に限定されるものではない。
【００２７】
【実施例２】
次に、図３乃至図６を用いて実施例２を説明する。図３は本発明の実施例２に係る三方切換弁の正面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面の断面図であり、図５は同三方切換弁の冷房時の使用態様を示す説明図、図６は同三方切換弁の暖房時の使用態様を示す説明図であることは前述の通りである。
【００２８】
三方切換弁７を構成する本体ブロック３０は、図３に示されるように、金属製で略直方体形状に形成され、本体ブロック３０の正面に第１流体出口３２と第２流体出口３３が形成されており、また、その反対の面に流体入口３１が形成されている。なお、符号１７は管路装着孔である。
本体ブロック３０の右側面から左方に向けて弁孔３４が横方向に穿設されている。そして、該弁孔３４の右方部分は、第１出口流路３２ａを介して第１流体出口３２に連通しており、更に、弁孔３４の中央部上方は、第１入口流路３１ａを介して流体入口３１に連通している。また、弁孔３４の左方の部分は、第２出口流路３３ａを介して第２流体出口３３に連通している。なお、流体入口３１には圧縮機側の高圧管路６５が連結され、第１流体出口３２には第３管路６６が連結され、第２流体出口３３には第４管路６７が連結されることになる。
【００２９】
上記弁孔３４内には、略円柱状のスライド弁４０が左右に摺動可能に配置され、その右端部には、ボール状の第１弁体４１が装着され、更に第１弁室３４ｂが形成されている。また、その左端部には、ボール状の第２弁体４２が装着され、第２弁室３４ｃが形成されている。
また、第２弁体４２に対応する本体ブロック３０には第２弁座３４ａが形成されている。また、弁孔３４の右方の入口部には蓋部３５が装着され、該蓋部３５の第１弁体４１に対応する本体ブロック３０には、第１弁座３５ａが形成されている。また、蓋部３５の第１弁座３５ａの中心部には弁座孔３５ｂが穿設され、該弁座孔３５ｂに連通させて連通孔３５ｃが形成されている。
更に、スライド弁４０の中央部分で第１入口流路３１ａの開口部分には、径小部４０ａが形成され、その側面は第１入口流路３１ａからの冷媒圧の受圧面が形成されている。また、スライド弁４０の外周部と弁孔３４の内面との間には、冷媒が流動可能な隙間が形成されている。
【００３０】
次に、上記実施例２の三方切換弁を用いた冷凍サイクルについて説明する。
実施例２は、図５，６に示す高圧側の三方切換弁７と低圧側の三方切換弁８を用いる冷凍サイクルにおいて、低圧側の三方切換弁８を流路切換機能をもった、例えば電磁弁付の三方切換弁としたときに、流路の冷媒圧を感知して自動的（受動的）に切り換わる三方切換弁７としたものである。しかし、本発明の三方切換弁７の適用分野は、これに限定されるものではない。
この実施例２の冷凍サイクルは、図５，６における高圧側の三方切換弁７として配置されるもので、三方切換弁８によって切り換えられた流体の流れに応じて、受動的に冷媒の流れが切り換わるものである。
【００３１】
上記構成において、圧縮機１側の高圧管路６５の高圧冷媒は、本体ブロック３０に流入し、そして、第１流体出口３２に連結されている第３管路６６、又は第２流体出口３３に連結されている第４管路６７から流出することになるが、第１流体出口３２に作用する冷媒圧と第２流体出口３３に作用する冷媒圧とを比べてみると、第２流体出口３３に連結される第４管路６７は低圧冷媒となっているから、結局、スライド弁４０は、図４に示すように、高圧冷媒により左方に押圧され、第２弁体４２は「閉」となり、第１弁体４１側は「開」となる。
【００３２】
したがって、高圧管路６５から流入した冷媒は、流体入口３１、第１入口流路３１ａ、第１弁室３４ｂ、弁座孔３５ｂ、連通孔３５ｃ、第１出口流路３２ａ及び第１流体出口３２から第３管路６６、そして、室内熱交換器５に流れることになる。そして、図６に示す暖房サイクルが実現することになる。
【００３３】
また、低圧側の三方切換弁８により冷凍サイクルとされて冷媒流路が切り換わると、第３管路６６側が低圧となり、第４管路６７側が高圧冷媒となるから、図４に示す状態とは逆の状態になることは言うまでもない。
以上のように、実施例２においては、低圧側の三方切換弁８において冷媒の流れを操作（スイッチオンオフ）することによって、自動的に三方切換弁７が切り換わることになる。
【００３４】
【実施例３】
ところで、上記実施例１の三方切換弁８は、冷凍サイクルに用いる場合、低圧側三方切換弁として使用される。また、実施例２の三方切換弁についても、冷凍サイクルに用いる場合、高圧側三方切換弁として使用される。そこで、実施例３では低圧側三方切換弁或いは高圧側三方切換弁として、いずれにも使用可能な汎用性の高い三方切換弁を提案する。
以下、図７及び図８を用いて実施例３の三方切換弁を説明する。図７（Ａ）はその三方切換弁の正面図、図７（Ｂ）は同側面図であり、図８は図７（Ｂ）のＤ−Ｄ断面の断面図である。なお、この実施例３の三方切換弁は、図１６及び図１７に示す冷凍サイクルの三方切換弁９，９’として用いるものであり、「三方切換弁９」として説明する。
【００３５】
三方切換弁９を構成する本体ブロック７０は、金属製で正面視略Ｌ型形状に形成され、その正面に流体入口７１と流体出口７２が形成されており、また、図７（Ｂ）に示すように、その側面には流体出入口７３が形成されている。なお、符号１７は管路装着孔である。
図８に示すように、本体ブロック７０の上面から下面に向けて弁孔７４が穿設されている。この弁孔７４の内部には、略柱状のスライド弁７８が上下動可能に配置され、スライド弁７８下部側の弁孔７４は弁室７４ｃを構成している。また、スライド弁７８の下端にはボール状の弁本体７８ａが装着されている。
【００３６】
また、弁孔７４の上方部分には蓋部７５が装着されていると共に、該蓋部７５に形成された入口流路７１ａは流体入口７１に連通している。なお、スライド弁７８と弁孔７４の内壁との間には隙間があり冷媒の流動が可能である。また、スライド弁７８の下部にはバネ受部７８ｂが形成されると共に、弁孔７４の下部にもバネ支持凹部７４ｄが形成され、これらのバネ受部７８ｂとバネ支持凹部７４ｄとの間には、スライド弁７８を上方に弾持するように開バネ７９が介装されている。上記バネ支持凹部７４ａの側部は、スライド弁７８下部の案内部７４ｂを構成している。また、上記弁室７４ｃの下部には出口流路７２ａに続く弁座７４ａが形成され、該出口流路７２ａを介して流体出口７２に連通している。
上記弁室７４ｃの側部には弁室７４ｃと連通して出入口流路７３ａが形成され、この出入口流路７３ａは流体出入口７３に接続されている。
【００３７】
次に、図１６及び図１７を用いて、実施例３の三方切換弁９の機能を、該三方切換弁９を用いた冷凍サイクルによって説明する。図１６は冷房時の使用態様を示す説明図、図１７は暖房時の使用態様を示す説明図である。
上記冷凍サイクルでは、圧縮機１、流路切換機能をもった三方切換弁７、１個目の実施例３の三方切換弁９、室外熱交換器３、膨張弁４、室内熱交換器５、２個目の実施例３の三方切換弁９’を管路６で連結している。上記三方切換弁７は、１つの流体入口と２つの流体出口とを有し、１つの流体入口から流入する冷媒をいずれかの流体出口を切換・選択して流出させることができるものであればどのようなものであってもよく、例えば、電磁弁による切換機能を有する三方切換弁が望ましい。
【００３８】
また、三方切換弁７における入口側（圧縮機１側）に接続される管路を高圧管路６５、一方の出口側（室外熱交換器３側）に接続される管路を第４管路６７、他方の出口側に接続される管路を第３管路６６、低圧側（圧縮機１への管路）の管路を低圧管路６４とする。
図１６に示す冷凍サイクルで、三方切換弁７からの第４管路６７は一方の三方切換弁９の流体入口７１に接続される。また、同三方切換弁９の流体出入口７３は室外熱交換器３に接続される。また、同三方切換弁９の流体出口７２は圧縮機１への低圧管路６４に接続される。
【００３９】
また、他方の三方切換弁９’については、その流体入口７１には三方切換弁７からの第３管路６６が接続される。また、同三方切換弁９’の流体出入口７３は室内熱交換器５に接続される。また、同三方切換弁９’の流体出口７２は低圧管路６４に接続される。
【００４０】
上記冷凍サイクルの冷房運転においては、図１６に示すように、高圧冷媒が第４管路６７を介して三方切換弁９の流体入口７１（図８参照）から流入すると、該高圧冷媒の荷重がスライド弁７８を押し下げ、弁本体７８ａを弁座７４ａに当接させ、流体出口７２を「閉」とする。その結果、冷媒は連通している出入口流路７３ａに流れ、流体出入口７３から室外熱交換器３に流れる。このとき、流体出口７２側には低圧管路６４を介して低圧冷媒が作用しているから、弁本体７８ａには上動力（開弁荷重）は作用しない。
【００４１】
また、図１６に示す他方の三方切換弁９’においては、管路６６から流体入口７１（図８）への冷媒の流れはない。冷媒は、室内熱交換器５から第２管路６３を介して流体出入口７３に流れ込み、流体出口７２から低圧管路６４に流れ出る。このとき、スライド弁７８に対する冷媒圧は、流体出入口７３からの冷媒圧の荷重によって上下均衡しており、したがって、スライド弁７８は開バネ７９により上動している。
【００４２】
上記冷凍サイクルが暖房運転においては、図１７に示すように、高圧冷媒が第３管路６６を介して三方切換弁９’の流体入口７１（図８）から流入すると、該高圧冷媒の荷重がスライド弁７８を押し下げ、弁本体７８ａを弁座７４ａに当接させ、流体出口７２を「閉」とする。その結果、冷媒は連通している出入口流路７３ａに流れ、流体出入口７３から第２の管路６３を介して室内熱交換器５に流れる。このとき、流体出口７２側には低圧冷媒が作用しているから、弁本体７８ａには上動力（開弁荷重）は作用しない。
【００４３】
また、もう一方の三方切換弁９においては、第４管路６７からの流体入口７１への冷媒の流れはない。しかし、室外熱交換器３から流体出入口７３に、戻り冷媒が流れ込み、流体出口７２から低圧管路６４に流れ、圧縮機１にもどる。このとき、スライド弁７８に対する冷媒圧は流体出入口７３からの冷媒圧により上下均衡しており、したがって、スライド弁７８は開バネ７９により上動している。
【００４４】
以上のように、実施例３の三方切換弁は高圧側でも低圧側でも共用でき、別途設けた切換機能を有する三方切換弁７において冷媒の流れを操作することによって、従動的に三方切換弁９，９’を切り換えることができる。
【００４５】
【実施例４】
次に、図９乃至図１５を用いて実施例４を説明する。図９は本発明の実施例４に係る三方切換弁の正面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）であり、図１０は図９（Ｂ）のＤ−Ｄ断面の断面図であり、図１１は図１０のＡ−Ａ線の断面図であり、図１２は図１０のＢ−Ｂ 線の断面図であり、図１３は図１０のＣ−Ｃ 線の断面図であり、図１４は図１０に示すスライド弁８８の外観図であり、図１５は図１０に示すロック部材８６の外観図である。実施例４の発明は、実施例３の発明を基本とするものであり、以下に詳説する。
【００４６】
三方切換弁９ａを構成する本体ブロック８０は、金属製で図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、正面視略Ｌ型形状に形成され、所定の厚みを有し、その正面に流体入口８１と流体出口８２と流体出入口８３とが形成されている。なお、符号１７は管路装着孔である。
【００４７】
図１０に示すように、本体ブロック８０の上面から下面に向けて弁孔８４が穿設されている。この弁孔８４の内部には、略柱状のスライド弁８８が上下動可能に配置され、スライド弁８８下部の弁孔８４は弁室８４ｃを構成している。前記スライド弁８８は、図１２及び図１４に示すように、その主体部が横断面略８角形状で、その内、互いに離れた辺部は円弧状に形成されており、弁孔８４の内壁に摺接している。また、図１０に示すように、スライド弁８８の下部にはバネ受部８８ｂが形成されると共に、弁孔８４の下部にもバネ支持凹部８４ｄが形成され、これらのバネ受部８８ｂとバネ支持凹部８４ｄとの間には、スライド弁８８を上方に弾持するように開バネ８９が介装されている。また、スライド弁８８の下端部にはボール状の弁本体８８ａが装着されている。
【００４８】
また、弁孔８４の上方部分には、図１０及び図１１に示すように横断面円形の蓋部８５が装着されていると共に、該蓋部８５に形成された入口流路８１ａを介して流体入口８１に連通している。なお、図１２に示すように、スライド弁８８と弁孔８４の内壁との間には隙間があり、冷媒の流動が可能である。
また、図１０に示すように、上記バネ支持凹部８４ｄの内側部は、スライド弁８８下部の案内部８４ｂを構成している。また、弁室８４ｃの下部には弁座８４ａが形成されると共に出口流路８２ａが形成され、該出口流路８２ａを介して流体出口８２に連通している。また、上記弁室８４ｃの側部には弁室８４ｃと連通して出入口流路８３ａが形成され、この出入口流路８３ａは流体出入口８３に接続されている。
また、図１０及び図１４に示すように、スライド弁８８の下部外周にはリング状に所定深さの係合凹溝８８ｃが形成されている。
【００４９】
前記出入口流路８３ａには、図１０に示すように、ロック部材８６が左右に移動可能に配置されている。ロック部材８６は、図１３，１５に示すように、その主体部が横断面略８角形状に形成され、そのうちの互いに離れた４辺が円弧状に形成され、この円弧部が出入口流路８３ａの内壁に摺接している。そして、ロック部材８６の右部外周には径小部８６ａが形成され、この径小部８６ａのバネ受部８６ｅと本体ブロック８０側に形成された隔壁部８４ｅのバネ受部８４ｆとの間にはバネ８６ｄが介装され、所定圧でロック部材８６を蓋部８５側に弾圧している。また、ロック部材８６の右端部中央には止め片８６ｂがスライド弁８８側に向けて突出して設けられている。
【００５０】
また、ロック部材８６には、図１３に示すように、その左右に所定長さで突出する４本の突杆８６ｃが設けられ、ロック部材８６が蓋部８５又は本体ブロック８０の隔壁部８４ｅに直接当接しないようにしている。即ち、この突杆８６ｃによりロック部材８６は左右に移動した際に本体ブロック８０又は蓋部８５に対して所定距離はなれた状態で停止させて、出入口流路８３ａ内で冷媒を円滑に流動させるようにしている。
【００５１】
そして、冷媒が流体出入口８３から流入して、その冷媒圧の荷重がロック部材８６にかかっているときのみロック部材８６は右動し、スライド弁８８に形成されている係合凹溝８８ｃに係合可能とし、係合したとき、スライド弁８８の上下動をロックさせて弁体の機能を安定させることができる。また、流体入口８１から高圧冷媒が流入し、流体出入口８３から流出するとき、ロック部材８６は冷媒圧とバネ圧とにより左動しているからロック作用は発生しない。
実施例４の三方切換弁９ａを冷凍サイクルに適用した状態・作動は実施例３と同様である。
【００５２】
【実施例５】
次に実施例５について説明する。図１８は本発明の実施例５に係る三方切換弁９ｂの正面図、図１９は同三方切換弁９ｂの左側面図、図２０は同三方切換弁９ｂの右側面図、図２１は同三方切換弁９ｂの平面図、図２２は図１８のＡ−Ａ線の断面図、図２３は図２２のＢ−Ｂ線の断面図、図２４は図２２のＣ−Ｃ線の断面図、図２５は実施例５の三方切換弁の冷房時の使用態様を示す説明図、図２６は実施例５の三方切換弁の暖房時の使用態様を示す説明図である。
実施例５の三方切換弁９ｂは、図１８乃至図２１に示すように、本体ブロック１００に対してその上部に２つの常閉の電磁弁１５０が取付具１５１を介して装着されている。
【００５３】
先ず、本体ブロック１００について説明する。本体ブロック１００は、１個の金属製のブロックからなり、図１８，２２に示すように、該本体ブロック１００の正面には、流体入口１１１と流体出入口１１２が一定距離離して設けられており、流体入口１１１に連通する入口流路１１１ａと流体出入口１１２に連通する出入口流路１１２ａとが連通孔１１６を介して連通している。入口流路１１１ａには第１弁部１２１が介装されている。
また、図２０，２２に示すように、本体ブロック１００の側面には流体出口１１３が設けられ、該流体出口１１３に連通する出口流路１１３ａは連通孔１１６を介して入口流路１１１ａ及び出入口流路１１２ａに連通している。そして、出口流路１１３ａと連通孔１１６の間には第２弁部１３１が介装されている。
【００５４】
つぎに、第１弁部１２１について説明する。第１弁部１２１は、図２２に示すように、本体ブロック１００に穿設された断面円形の第１弁孔１１４内に形成される。該第１弁孔１１４内には、その底部に形成された弁座部１２２に対して遠近方向（図２２では左右方向）に移動可能なボール弁１２３ａが配置される。
【００５５】
該ボール弁１２３ａは、ボール形状を有しているとともに一体的に設けられた円柱状の第１弁体１２３に支持されている。換言すれば、シリンダー状の第１弁孔１１４に対してピストン状の第１弁体１２３が左右に往復移動可能に配置されていることになる。前記弁座部１２２の中央部の開口部は、入口流路１１１ａを介して連通孔１１６に開口している。
【００５６】
また、第１弁孔１１４は第１弁室１１４ａを構成しており、該第１弁室１１４ａは入口流路１１１ａに連通している。また、第１弁孔１１４には第１蓋１１４ｂが装着されると共に、該第１蓋１１４ｂと第１弁体１２３との間には背圧空間１１４ｃが形成されており、該背圧空間１１４ｃには、第１蓋１１４ｂに支持される常閉バネ１２４が介装されており、第１弁体１２３は常閉バネ１２４により右方、即ち、「閉」側に付勢されている。
【００５７】
第１弁室１１４ａ内の冷媒は、前記第１弁孔１１４と第１弁体１２３との隙間を介して第１弁体１２３の左側に形成される背圧空間１１４ｃに至るように形成されている。また、背圧空間１１４ｃに至った冷媒は、該冷媒圧が保たれる限り第１弁体１２３に対して背圧として作用（「閉」方向に作用）することになる。上記背圧空間１１４ｃからは、パイロット流路１１４ｄが略直線状に穿設されており、パイロット流路１１４ｄの他端は後述の電磁弁１５０の弁室１６６に連通している。
【００５８】
電磁弁１５０として図２３に示す常閉の電磁弁が設けられている。電磁弁１５０のソレノイド部１６０は、通電用のリード線１５２が連結され、ソレノイドコイル１６０ａ、吸引子１６３、プランジャ１６１等からなり、ソレノイドケース１６０ｂに内装される。プランジャ１６１の下部には弁室１６６が形成されると共に、プランジャ１６１の上部には吸引子１６３が配置され、該吸引子１６３は、ソレノイドケース１６０ｂにボルト等により固定される。また、弁室１６６の下部には弁座１７０が設けられ、該弁座１７０に形成されているオリフィス１７１は入口流路１１１ａに連通している。
また、プランジャ１６１と吸引子１６３の間にバネ室１６５が形成され、該バネ室１６５内にバネ１６４が配置され、ボール弁１６１ａを常閉状態としている。
そして、上記電磁弁１５０は、ソレノイド部１６０をオン・オフするスイッチ（図外）の操作により、プランジャ１６１が上下動する。
【００５９】
上記取付具１５１は、外側に雄ねじが刻設された筒状部１５１ａと、円板リング状で径大部として形成されたフランジ部１５１ｂとの一体物からなり、その中心部はプランジャパイプ１６２を支持していると共に、筒状部１５１ａの外面の雄ねじは本体ブロック１００に形成された電磁弁１５０の装着孔の内面に穿設された雌ねじに螺合されて装着される。
【００６０】
つぎに、第２弁部１３１について説明する。第２弁部１３１の構成は、第１弁部１２１と略同じであるが念のため説明する。
第２弁部１３１は、図２２，２４に示すように、本体ブロック１００に穿設された断面円形の第２弁孔１１５内に形成される。該第２弁孔１１５内には、その底部に形成された弁座部１３２に対して遠近方向（図２２では左右方向）に移動可能なボール弁１３３ａが配置される。
【００６１】
該ボール弁１３３ａは、ボール形状を有しているとともに一体的に設けられた円柱状の第２弁体１３３に支持されている。換言すれば、シリンダー状の第２弁孔１１５に対してピストン状の第２弁体１３３が左右に往復移動可能に配置されていることになる。前弁座部１３２の中央部の開口部は、出口流路１１３ａに連通している。
【００６２】
また、第２弁孔１１５内は第２弁室１１５ａを構成しており、該第２弁室１１５ａは連通孔１１６に連通している。また、第２弁孔１１５には第２蓋１１５ｂが装着されると共に、該第２蓋１１５ｂと第２弁体１３３との間には背圧空間１１５ｃが形成されており、該背圧空間１１５ｃには、第２蓋１１５ｂに支持される常閉バネ１３４が介装されており、第２弁体１３３は常閉バネ１３４により右方、即ち、「閉」側に付勢されている。
【００６３】
第２弁室１１５ａ内の冷媒は、前記第２弁孔１１５と第２弁体１３３との隙間を介して第２弁体１３３の左側に形成される背圧空間１１５ｃに至るように形成されている。また、背圧空間１１５ｃに至った冷媒は、該冷媒圧が保たれる限り第２弁体１３３に対して背圧として作用（「閉」方向に作用）することになる。上記背圧空間１１５ｃからは、パイロット流路１１５ｄが略直線状に穿設されており、パイロット流路１１５ｄの他端は後述の電磁弁１５０の弁室１６６に連通している。
なお、第２弁部１３１に付設されている電磁弁１５０の構成は、第１弁部１２１に付設されている電磁弁１５０の構成と全く同一であるので説明を省略する。
【００６４】
次に、図２５及び図２６を用いて上記実施例５の三方切換弁９ｂの機能を、該三方切換弁９ｂを用いた冷凍サイクルによって説明する。図２５は冷房時の使用態様を示す説明図、図２６は暖房時の使用態様を示す説明図である。
上記冷凍サイクルでは、圧縮機１、流路切換機能をもった三方切換弁７、１個目の実施例５の三方切換弁９ｂ、室外熱交換器３、膨張弁４、室内熱交換器５、２個目の実施例５の三方切換弁９ｂ’を管路６で連結している。なお、三方切換弁９ｂと三方切換弁９ｂ’とは取付位置が相違するだけで構成は同じである。
【００６５】
また、圧縮機１側に接続される管路を高圧管路６５、室外熱交換器３側に接続される管路を第４管路６７、高圧管路６５に接続される管路を第３管路６６、圧縮機１への管路を低圧管路６４、室内熱交換器５側に接続される管路を第２管路６３とする。
図２５に示す冷凍サイクルで、圧縮機１からの高圧管路６５は一方の三方切換弁９ｂの流体入口１１１に接続される。また、同三方切換弁９ｂの流体出入口１１２は第４管路６７を介して室外熱交換器３に接続される。また、同三方切換弁９ｂの流体出口１１３は圧縮機１への低圧管路６４に接続される。
【００６６】
他方の三方切換弁９ｂ’については、その流体入口１１１には圧縮機１からの高圧管路６５から分岐された第３管路６６が接続される。また、同三方切換弁９ｂ’の流体出入口１１２は第２管路６３を介して室内熱交換器５に接続される。また、同三方切換弁９ｂ’の流体出口１１３は低圧管路６４に接続される。
【００６７】
上記冷凍サイクルの冷房運転においては、先ず、三方切換弁９ｂは、電磁弁１５０を第１弁部１２１側をオン設定で「開」、第２弁部１３１をオフ設定で「閉」とする。また、他方の三方切換弁９ｂ’においては、電磁弁１５０を第１弁部１２１側をオフ設定で「閉」、第２弁部１３１をオン設定で「開」とする。
この設定において、図２５に示すように、高圧冷媒は三方切換弁９ｂの流体入口１１１から流入し、連通している出入口流路１１２ａに流れ、流体出入口１１２から室外熱交換器３に流れる。このとき、流体出口１１３側には低圧冷媒が作用しているから、ボール弁１３３ａには上動力は作用しない。
また、他方の三方切換弁９ｂ’においては、流体入口１１１から冷媒の流入はない。室内熱交換器５から流体出入口１１２に冷媒が流れ込み、流体出口１１３から低圧管路６４に流れ出る。
【００６８】
上記冷凍サイクルが暖房運転においては、先ず、三方切換弁９ｂは、電磁弁１５０を第１弁部１２１側をオフ設定で「閉」、第２弁部１３１をオン設定で「開」とする。また、他方の三方切換弁９ｂ’においては、電磁弁１５０を第１弁部１２１側をオン設定で「開」、第２弁部１３１をオフ設定で「閉」とする。
この設定において、図２６に示すように、高圧冷媒は他方の三方切換弁９ｂ’の流体入口１１１から流入し、連通している出入口流路１１２ａに流れ、流体出入口１１２から室内熱交換器５に流れる。このとき、流体出口１１３側には低圧冷媒が作用しているから、ボール弁１３３ａには上動力は作用しない。
【００６９】
また、一方の三方切換弁９ｂにおいては、流体入口１１１から冷媒の流入はない。室外熱交換器３から流体出入口１１２に冷媒が流れ込み、流体出口１１３から低圧管路６４に流れ出る。したがって、実施例５では、２つの電磁弁１５０のオン・オフで、冷媒の流れを切換え、冷房或いは暖房とすることができる。
【００７０】
以上のように、実施例５の三方切換弁は高圧側でも低圧側でも用いることができ、しかも、切換機能を有するから、冷媒の流れを能動的に切り換えることができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の三方切換弁は、１つのブロックに収めることができるから、構成が簡単で、管路を少なくすることができ、しかも、流体の従動的或いは能動的な切換機能を有するから、冷凍サイクルに適用することで、冷凍システムの運用管理を容易にし、スペースメリットもよくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参照例もしくは本発明の実施例１に係る三方切換弁の正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の断面図。
【図３】参照例もしくは本発明の実施例２に係る三方切換弁の正面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面の断面図。
【図５】実施例１又は実施例２の三方切換弁の冷房時の使用態様を示す説明図。
【図６】実施例１又は実施例２の三方切換弁の暖房時の使用態様を示す説明図。
【図７】参照例もしくは本発明の実施例３に係る三方切換弁の正面図（Ａ）、及び側面図（Ｂ）。
【図８】図７（Ｂ）のＤ−Ｄ断面の断面図。
【図９】参照例もしくは本発明の実施例４に係る三方切換弁の正面図（Ａ）、及び側面図（Ｂ）。
【図１０】図９（Ｂ）のＤ−Ｄ断面の断面図。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線の断面図。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ線の断面図。
【図１３】図１０のＣ−Ｃ線の断面図。
【図１４】図１０に示すスライド弁の外観図。
【図１５】図１０に示すロック部材の外観図。
【図１６】実施例３又は実施例４の三方切換弁の冷房時の使用態様を示す説明図。
【図１７】実施例３又は実施例４の三方切換弁の暖房時の使用態様を示す説明図。
【図１８】参照例もしくは本発明の実施例５に係る三方切換弁の正面図
【図１９】同三方切換弁の左側面図。
【図２０】同三方切換弁の右側面図。
【図２１】同三方切換弁の平面図。
【図２２】図１８のＡ−Ａ線の断面図。
【図２３】図２２のＢ−Ｂ線の断面図。
【図２４】図２２のＣ−Ｃ線の断面図。
【図２５】実施例５の三方切換弁の冷房時の使用態様を示す説明図。
【図２６】実施例５の三方切換弁の暖房時の使用態様を示す説明図。
【図２７】四方切換弁を用いた場合の冷房時の使用態様を示す説明図。
【図２８】四方切換弁を用いた場合の暖房時の使用態様を示す説明図。
【符号の説明】
１・・・圧縮機 ２・・・四方切換弁 ３・・・室外熱交換器
４・・・膨張弁 ５・・・室内熱交換器 ６・・・管路
７・・・三方切換弁 ８・・・三方切換弁 ９，９’・・・三方切換弁
９ａ，９ａ’・・・三方切換弁 ９ｂ，９ｂ’・・三方切換弁
１０・・本体ブロック（実施例１）
１１・・第１流体入口 １１ａ・・第１入口流路
１２・・第２流体入口 １２ａ・・第２入口流路
１３・・流体出口 １３ａ・・出口流路
１４・・第１弁孔 １４ａ・・第１弁室 １４ｂ・・第１蓋
１５・・第２弁孔 １５ａ・・第２弁室 １５ｂ・・第２蓋
１６・・連通孔 １７・・管路装着孔
２１・・第１チェック弁 ２２・・第２チェック弁 ２３・・連結ピン
３０・・本体ブロック（実施例２）
３１・・流体入口 ３１ａ・・第１入口流路
３２・・第１流体出口 ３２ａ・・第１出口流路
３３・・第２流体出口 ３３ａ・・第２出口流路
３４・・弁孔 ３４ａ・・第２弁座
３４ｂ・・第１弁室 ３４ｃ・・第２弁室
３５・・蓋部 ３５ａ・・第１弁座
３５ｂ・・弁座孔 ３５ｃ・・連通孔
４０・・スライド弁 ４０ａ・・径小部 ４１・・第１弁体
４２・・第２弁体
６２・・第１管路 ６３・・第２管路
６４・・（圧縮機側の）低圧管路 ６５・・（圧縮機側の）高圧管路
６６・・第３管路 ６７・・第４管路
７０・・本体ブロック（実施例３）
７１・・流体入口 ７１ａ・・入口流路
７２・・流体出口 ７２ａ・・出口流路
７３・・流体出入口 ７３ａ・・出入口流路
７４・・弁孔 ７４ａ・・弁座 ７４ｂ・・案内部
７４ｃ・・弁室 ７４ｄ・・バネ支持凹部 ７５・・蓋部
７８・・スライド弁 ７８ａ・・弁本体 ７８ｂ・・バネ支持凹部
７９・・開バネ ８０・・本体ブロック（実施例４）
８１・・流体入口 ８１ａ・・入口流路 ８２・・流体出口
８２ａ・・出口流路 ８３・・流体出入口 ８３ａ・・出入口流路
８４・・弁孔 ８４ａ・・弁座 ８４ｂ・・案内部
８４ｃ・・弁室 ８４ｄ・・バネ支持凹部 ８４ｅ・・隔壁部
８４ｆ・・バネ受部 ８５・・蓋部材
８６・・ロック部材 ８６ａ・・径小部 ８６ｂ・・止め片
８６ｃ・・突杆 ８６ｄ・・バネ ８６ｅ・・バネ受部
８８・・スライド弁 ８８ａ・・弁本体 ８８ｂ・・バネ受部
８８ｃ・・係合凹溝 ８９・・開バネ
１００・・本体ブロック（実施例５）
１１１・・流体入口 １１１ａ・・入口流路
１１２・・流体出入口 １１２ａ・・出入口流路
１１３・・流体出口 １１３ａ・・出口流路
１１４・・第１弁孔 １１４ａ・・第１弁室 １１４ｂ・・第１蓋
１１４ｃ・・背圧空間 １１４ｄ・・パイロット流路
１１５・・第２弁孔 １１５ａ・・第２弁室 １１５ｂ・・第２蓋
１１５ｃ・・背圧空間 １１５ｄ・・パイロット流路 １１６・・連通孔
１２１・・第１弁部 １２２・・弁座部
１２３・・第１弁体 １２３ａ・・ボール弁 １２４・・常閉バネ
１３１・・第２弁部 １３２・・弁座部
１３３・・第２弁体 １３３ａ・・ボール弁 １３４・・常閉バネ
１５０・・電磁弁
１５１・・取付具 １５１ａ・・筒状部 １５１ｂ・・フランジ部
１５２・・リード線 １６０・・ソレノイド部
１６０ａ・・ソレノイドコイル １６０ｂ・・ソレノイドケース
１６１・・プランジャ １６１ａ・・ボール弁 １６２・・プランジャパイプ
１６３・・吸引子 １６４・・バネ １６５・・バネ室
１６６・・弁室 １７０・・弁座 １７１・・オリフィス

Claims (2)

1. 一つの本体ブロックに、流体入口と、流体出入口と、流体出口とが形成されており、上記流体入口と上記流体出口との間に弁室を設けると共に、該弁室は上記流体出入口に連通させ、更に、上記弁室には上記流体入口から流入する流体の荷重で上記流体出口が「閉」となるスライド弁を設け、上記流体出入口から流体が流入するときは、上記スライド弁が「開」となるようにし、上記流体出口に連通して形成された弁座に対して、上記スライド弁が離接可能に配置され、且つ、該スライド弁が流体入口側に弾持されてなる三方切換弁であって、
   上記弁室と上記流体出入口との間に出入口流路を設け、該出入口流路には、上記スライド弁の開状態を保持させるロック部材を設け、該ロック部材は、上記流体出入口から流体が流入しているときのみ、上記スライド弁の開状態をロックするように構成されていることを特徴とする三方切換弁。
2. 圧縮機と、３個の三方切換弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを含み、一個の三方切換弁には流路切換機能を有すると共に、他の二個の三方切換弁には、請求項１に記載の三方切換弁を用いることを特徴とする三方切換弁を用いた冷凍サイクル。

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