JP4451801B2 - Four-way valve - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル等に用いられる四方弁に係り、特に、高温高圧の冷媒から低温低圧の冷媒への伝熱量を効果的に低減し得るようにされた四方弁に関する。 The present invention relates to a four-way valve used in a refrigeration cycle, and more particularly to a four-way valve that can effectively reduce the amount of heat transfer from a high-temperature and high-pressure refrigerant to a low-temperature and low-pressure refrigerant.
一般に、空気調和機、冷凍装置等の冷凍サイクルは、圧縮機、気液分離器、凝縮器(室外熱交換器)、蒸発器(室内熱交換器)、及び膨張弁等に加えて、下記特許文献1等にも見られるように、流路(流れ方向)切換手段としての四方弁を備えている。
In general, refrigeration cycles such as air conditioners and refrigeration systems include the following patents in addition to compressors, gas-liquid separators, condensers (outdoor heat exchangers), evaporators (indoor heat exchangers), expansion valves, etc. As can be seen in
この四方弁を備えた冷凍サイクルの一例を図11を参照しながら説明する。図示例の冷凍サイクル300は、空気調和機のもので、運転モード(冷房運転と暖房運転)の切り換えを四方弁320で行うようになっている。すなわち、圧縮機310、気液分離器312、凝縮器(室外熱交換器)314、蒸発器(室内熱交換器)316、及び膨張弁318を備え、前記の圧縮機310、気液分離器312、凝縮器314、及び蒸発器316の四者の間に、第1〜第4の4つのポートa、b、c、d(図12参照)を有する四方弁320が配在されている。
An example of the refrigeration cycle provided with this four-way valve will be described with reference to FIG. The
前記各機器類間は導管(パイプ)等で形成される流路で接続されている。具体的には、気液分離器312内の冷媒を圧縮機310に導く吸入流路321、圧縮機310から吐出された冷媒を四方弁320の第1ポートaに導く吐出流路322、四方弁320の第2ポートbと凝縮器314の第1流通口314aとを接続する凝縮器側送り戻し流路323、四方弁20の第3ポートcと蒸発器316の第1流通口316aとを接続する蒸発器側送り戻し流路324、四方弁320の第4ポートdと気液分離器312の戻し口312aとを接続する戻し流路325、凝縮器314の第2流通口314bと膨張弁318とを接続する流路326と、及び、膨張弁318と蒸発器316の第2流通口316bとを接続する流路327が設けられている。
The devices are connected by a flow path formed by a conduit (pipe) or the like. Specifically, the
このような構成の冷凍サイクル300においては、冷房運転モードが選択されたときには、四方弁20が、図12(A)に示される如くに、吐出流路322と凝縮器側送り戻し流路323とを連通させるとともに、蒸発器側送り戻し流路324と戻し流路325とを連通させる状態に切り換えられる。このときには、図11において実線矢印で示される如くに、気液分離器312内の冷媒が吸入流路321を介して圧縮機310に吸入されるとともに、圧縮機310の吐出口310aから高温高圧の冷媒が吐出流路322、四方弁320、及び凝縮器側送り戻し流路323を介して凝縮器314に導かれ、凝縮器314において室外空気と熱交換して凝縮し、高圧の二相冷媒となって流路326を介して膨張弁318に導入される。この膨張弁318により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、流路327を介して蒸発器316に導入され、ここで室内空気と熱交換(冷房)して蒸発し、蒸発器316からは低温低圧の冷媒が蒸発器側送り戻し流路324、四方弁320、及び戻し流路325を介して気液分離器312に戻される。
In the
それに対し、暖房運転モードが選択されたときには、四方弁320が、図12(B)に示される如くに、吐出流路322と蒸発器側送り戻し流路324とを連通させるとともに、凝縮器側送り戻し流路323と戻し流路325とを連通させる状態に切り換えられる。このときには、図11において破線矢印で示される如くに、気液分離器312内の冷媒が吸入流路321を介して圧縮機310に吸入されるとともに、圧縮機310の吐出口310aから高温高圧の冷媒が吐出流路322、四方弁320、及び蒸発器側送り戻し流路324を介して蒸発器316に導かれ、蒸発器316において室内空気と熱交換(暖房)して蒸発し、高圧の二相冷媒となって流路327を介して膨張弁318に導入される。この膨張弁318により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、流路326を介して凝縮器314に導入され、ここで室外空気と熱交換して凝縮し、凝縮器314からは低温低圧の冷媒が凝縮器側送り戻し流路323、四方弁320、及び戻し流路325を介して気液分離器312に戻される。
On the other hand, when the heating operation mode is selected, the four-
なお、前記四方弁としては、下記特許文献2等に所載のように、二つの三方弁を一体的に組み合わせたものが提案ないし実用に供されている。 As the four-way valve, as described in Patent Document 2 below, a combination of two three-way valves has been proposed or put into practical use.
前記した如くの従来の冷凍サイクルに使用される四方弁においては、図12(A)、(B)に示される如くに、四方弁320内で高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが近接して流動するため、高温高圧の冷媒から低温低圧の冷媒への熱伝導量(伝熱量)が大きくなり、無視できない熱損失が発生してしまうという問題があった。
In the four-way valve used in the conventional refrigeration cycle as described above, as shown in FIGS. 12A and 12B, the high-temperature and high-pressure refrigerant and the low-temperature and low-pressure refrigerant are close to each other in the four-
かかる問題を解消するための一つの方策として、例えば下記特許文献3等に見られるように、四方弁に断熱手段を組み込むことが考えられる。 As one measure for solving such a problem, it is conceivable to incorporate a heat insulating means into the four-way valve, as can be seen, for example, in Patent Document 3 below.
しかしながら、前記四方弁に断熱手段を組み込むと、部品点数が増加して構成が複雑となるだけではなく、加工組み立てコストが嵩む等の問題がある。 However, when a heat insulating means is incorporated in the four-way valve, there are problems such as an increase in the number of parts and a complicated configuration, and an increase in processing and assembly costs.
本発明は、前記した如くの事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高温高圧の冷媒から低温低圧の冷媒への伝熱量を効果的に低減し得、もって、熱損失の低減を低コストで達成できるようにされた四方弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above. The object of the present invention is to effectively reduce the amount of heat transfer from a high-temperature and high-pressure refrigerant to a low-temperature and low-pressure refrigerant. It is an object of the present invention to provide a four-way valve that can achieve reduction at a low cost.
前記目的を達成すべく、本発明に係る四方弁は、基本的には、冷凍サイクル等に用いられるもので、高圧冷媒の導出と低圧冷媒の導入に供される第1入出口及び第2入出口と、高圧の冷媒を導入するための高圧冷媒導入口と電磁弁が設けられ、前記電磁弁の開閉に応じて前記高圧冷媒導入口からの高圧冷媒を前記第1入出口及び第2入出口のどちらかに導く主切換弁が設けられた主弁本体部と、低圧の冷媒を導出するための低圧冷媒導出口が設けられ、前記主切換弁の動作状態に応じて前記低圧冷媒導出口と前記第1入出口及び第2入出口のどちらかとを連通させる従切換弁が設けられた従弁本体部と、を備える。 In order to achieve the above object, the four-way valve according to the present invention is basically used for a refrigeration cycle or the like, and includes a first inlet / outlet and a second inlet / outlet that are used for derivation of high-pressure refrigerant and introduction of low-pressure refrigerant. An outlet, a high-pressure refrigerant inlet for introducing a high-pressure refrigerant, and an electromagnetic valve are provided, and the high-pressure refrigerant from the high-pressure refrigerant inlet is supplied to the first inlet / outlet and the second inlet / outlet according to opening / closing of the electromagnetic valve A main valve main body provided with a main switching valve that leads to either of the above, a low-pressure refrigerant outlet for leading out low-pressure refrigerant, and the low-pressure refrigerant outlet according to the operating state of the main switching valve; A slave valve main body provided with a slave switching valve for communicating with either the first inlet / outlet or the second inlet / outlet.
そして、高圧冷媒を前記主切換弁から前記従切換弁へ導く第1通路及び第2通路の中間部分に、それぞれ前記第1入出口及び第2入出口が設けられ、前記第1通路及び第2通路のうちの、前記主切換弁と前記第1入出口及び第2入出口を形成する第1入出口形成部及び第2入出口形成部との間の部分、並びに、前記第1入出口形成部及び第2入出口形成部と前記従切換弁との間の部分の、一部ないし全部がパイプもしくは管筒状部で構成され、前記主弁本体部と、前記従弁本体部と、前記第1入出口形成部及び第2入出口形成部とが前記パイプもしくは管筒状部を介して離隔されていることを特徴としている。 The first inlet and the second inlet / outlet are respectively provided in intermediate portions of the first passage and the second passage for guiding the high-pressure refrigerant from the main switching valve to the slave switching valve, and the first passage and the second passage. Of the passage, a portion between the main switching valve and the first inlet / outlet forming portion and the second inlet / outlet forming portion forming the first inlet / outlet and the second inlet / outlet, and the first inlet / outlet forming A part or all of a portion between the first and second inlet / outlet forming portions and the slave switching valve is configured by a pipe or a tubular portion, the main valve main body portion, the slave valve main body portion, The first entry / exit formation part and the second entry / exit formation part are separated from each other via the pipe or the tubular part.
以下に好ましい態様を列挙する。 Preferred embodiments are listed below.
前記第1入出口形成部と前記第2入出口形成部とが別体とされる。 The first entry / exit formation part and the second entry / exit formation part are separated.
前記主弁本体部と前記従弁本体部とが別体とされ、それらは前記第1入出口形成部及び前記第2入出口形成部を挟んで前記パイプもしくは管筒状部で連結される。 The main valve main body part and the slave valve main body part are separated from each other, and they are connected by the pipe or the tubular part with the first inlet / outlet forming part and the second inlet / outlet forming part interposed therebetween.
前記従弁本体部に導かれた高圧冷媒は、そこで静止して滞留するようにされ、前記主弁本体部に導かれた低圧冷媒は、そこで静止して滞留するようにされる。 The high-pressure refrigerant guided to the slave valve main body is allowed to stay stationary there, and the low-pressure refrigerant guided to the main valve main body is allowed to remain stationary there.
前記主切換弁は、高圧冷媒導入口と、該高圧冷媒導入口からの冷媒が第1主弁又は第2主弁を介して選択的に導かれる第1出口及び第2出口と、を有し、前記高圧冷媒導入口と前記第1出口との間に前記第1主弁が設けられるとともに、前記高圧冷媒導入口と前記第2出口との間に前記第2主弁が設けられ、前記第1主弁に作用する背圧と前記第1出口側の圧力との差圧を小さくするための電磁弁が設けられるとともに、前記差圧が小さくされたとき、前記第1主弁が開となるとともに前記第2主弁が閉、あるいは、前記第1主弁が閉となるとともに前記第2主弁が開、となるようにされる。 The main switching valve has a high-pressure refrigerant inlet, and a first outlet and a second outlet through which the refrigerant from the high-pressure refrigerant inlet is selectively guided through the first main valve or the second main valve. The first main valve is provided between the high-pressure refrigerant inlet and the first outlet, and the second main valve is provided between the high-pressure refrigerant inlet and the second outlet, An electromagnetic valve for reducing the differential pressure between the back pressure acting on the one main valve and the pressure on the first outlet side is provided, and when the differential pressure is reduced, the first main valve is opened. At the same time, the second main valve is closed, or the first main valve is closed and the second main valve is opened.
前記第1主弁は、弁体部を有する第1スライド弁体と、前記高圧冷媒導入口と前記第1出口との間を遮断連通すべく前記弁体部が接離する弁座が設けられた第1弁室と、前記第1スライド弁体における前記第1弁室とは反対側に設けられた第1背圧室と、前記弁体部が閉もしくは開となる方向に前記スライド弁体を付勢する付勢部材と、を備え、前記第2主弁は、主弁体部及び副弁体部を有する第2スライド弁体と、前記高圧冷媒導入口と前記第2出口との間を遮断連通すべく前記主弁体部が接離する主弁座が設けられた第2弁室と、前記副弁体部が接離する副弁座が設けられた第2背圧室と、前記主弁体部が閉、前記副弁体部が開となる方向に前記第2スライド弁体を付勢する付勢部材と、を備え、前記第1主弁における前記第1背圧室と前記弁座より下流部分とを連通するパイロット通路が設けられるとともに、該パイロット通路を前記電磁弁で開閉するようにされ、かつ、前記弁座より下流部分の圧力を前記第2スライド弁体の副弁体部に作用させるようにされる。 The first main valve is provided with a first slide valve body having a valve body portion, and a valve seat that contacts and separates the valve body portion so as to cut off and communicate between the high-pressure refrigerant inlet and the first outlet. The first valve chamber, the first back pressure chamber provided on the opposite side of the first slide valve body from the first valve chamber, and the slide valve body in a direction in which the valve body portion is closed or opened. A biasing member that biases the second main valve, a second slide valve body having a main valve body part and a sub-valve body part, and between the high-pressure refrigerant inlet and the second outlet. A second valve chamber provided with a main valve seat that contacts and separates the main valve body portion, and a second back pressure chamber provided with a sub valve seat that contacts and separates the sub valve body portion; A biasing member that biases the second slide valve body in a direction in which the main valve body portion is closed and the sub-valve body portion is opened; and the first back pressure chamber in the first main valve; A pilot passage communicating with the downstream portion from the valve seat is provided, the pilot passage is opened and closed by the electromagnetic valve, and the pressure in the downstream portion from the valve seat is adjusted to the sub-portion of the second slide valve body. It is made to act on a valve body part.
前記第1主弁は、弁体部を有する第1スライド弁体と、前記高圧冷媒導入口と前記第1出口との間を遮断連通すべく前記弁体部が接離する弁座が設けられた第1弁室と、前記第1スライド弁体における前記第1弁室とは反対側に設けられた第1背圧室と、前記弁体部が閉となる方向に前記スライド弁体を付勢する付勢部材と、を備え、前記第2主弁は、主弁体部及び副弁体部を有する第2スライド弁体と、前記高圧冷媒導入口と前記第2出口との間を遮断連通すべく前記主弁体部が接離する主弁座が設けられた第2弁室と、前記副弁体部が接離する副弁座が設けられた第2背圧室と、前記主弁体部が閉、前記副弁体部が開となる方向に前記第2スライド弁体を付勢する付勢部材と、を備え、前記第1スライド弁体に、前記第1背圧室と前記弁座より下流部分とを連通するパイロット通路が設けられるとともに、該パイロット通路を前記電磁弁で開閉するようにされ、かつ、前記弁座より下流部分の圧力を前記第2スライド弁体の副弁体部に作用させるようにされる。この場合、好ましくは、前記第1主弁、前記第2主弁、及び前記電磁弁が同一軸線上に配設される。 The first main valve is provided with a first slide valve body having a valve body portion, and a valve seat that contacts and separates the valve body portion so as to cut off and communicate between the high-pressure refrigerant inlet and the first outlet. The first valve chamber, the first back pressure chamber provided on the opposite side of the first slide valve body from the first valve chamber, and the slide valve body in the direction in which the valve body portion is closed. An urging member for energizing, wherein the second main valve blocks a second slide valve body having a main valve body portion and a sub-valve body portion, and the high-pressure refrigerant inlet and the second outlet. A second valve chamber provided with a main valve seat for contacting and separating the main valve body portion to communicate, a second back pressure chamber provided with a sub valve seat for contacting and separating the sub valve body portion; An urging member that urges the second slide valve body in a direction in which the valve body portion is closed and the sub-valve body portion is opened, and the first slide valve body includes the first back pressure chamber. The valve A pilot passage communicating with a more downstream portion is provided, and the pilot passage is opened and closed by the electromagnetic valve, and the pressure of the downstream portion from the valve seat is reduced by the sub-valve body portion of the second slide valve body It is made to act on. In this case, preferably, the first main valve, the second main valve, and the electromagnetic valve are arranged on the same axis.
前記従切換弁は、冷媒が導入される第1入口及び第2入口と、該第1入口及び第2入口からの低圧冷媒を選択的に導出する低圧冷媒導出口と、前記第1入口と前記低圧冷媒導出口との間に設けられた第1チェック弁と、前記第2入口と前記低圧冷媒導出口との間に設けられた第2チェック弁と、を備え、前記第1チェック弁及び第2チェック弁は、前記第1入口の冷媒圧力が前記第2入口の冷媒圧力より高いときには、前記第2入口と前記低圧冷媒導出口とを連通させるとともに、前記第1入口と前記低圧冷媒導出口との間を遮断し、前記第1入口の冷媒圧力が前記第2入口の冷媒圧力より低いときには、前記第1入口と前記低圧冷媒導出口とを連通させるとともに、前記第2入口と前記低圧冷媒導出口との間を遮断するようにされる。 The secondary switching valve includes a first inlet and a second inlet through which refrigerant is introduced, a low-pressure refrigerant outlet for selectively deriving low-pressure refrigerant from the first inlet and the second inlet, the first inlet, A first check valve provided between the low-pressure refrigerant outlet and a second check valve provided between the second inlet and the low-pressure refrigerant outlet. When the refrigerant pressure at the first inlet is higher than the refrigerant pressure at the second inlet, the two check valve allows the second inlet and the low-pressure refrigerant outlet to communicate with each other, and the first inlet and the low-pressure refrigerant outlet When the refrigerant pressure at the first inlet is lower than the refrigerant pressure at the second inlet, the first inlet and the low-pressure refrigerant outlet are communicated, and the second inlet and the low-pressure refrigerant The connection with the outlet is cut off.
前記従切換弁の第1チェック弁は、前記第1入口に連通する第1弁穴と、該第1弁穴に摺動自在に嵌挿された第1弁体と、該第1弁体が接離する第1弁座が設けられるとともに、前記低圧冷媒導出口に連通する第1弁室と、を有し、前記第2チェック弁は、前記第2入口に連通する第2弁穴と、該第2弁穴に摺動自在に嵌挿された第2弁体と、該第2弁体が接離する第2弁座が設けられるとともに、前記低圧冷媒導出口に連通する第2弁室と、を有する。この場合、好ましくは、前記第1チェック弁と第2チェック弁とは、それらの先端部が対接するように同一軸線上に配設されて機械的に連動するようにされる。 The first check valve of the slave switching valve includes a first valve hole communicating with the first inlet, a first valve body slidably inserted into the first valve hole, and the first valve body A first valve seat for contacting and separating, and a first valve chamber communicating with the low-pressure refrigerant outlet, the second check valve having a second valve hole communicating with the second inlet; A second valve chamber that is slidably fitted into the second valve hole, a second valve seat that contacts and separates from the second valve body, and that communicates with the low-pressure refrigerant outlet port. And having. In this case, it is preferable that the first check valve and the second check valve are disposed on the same axis line so that their tip portions are in contact with each other and mechanically interlock with each other.
また、前記従切換弁における第1弁体と第1弁穴との間及び第2弁体と第2弁穴との間に、低圧冷媒を前記低圧冷媒導出口に導くための隙間が形成される。 In addition, a gap for guiding the low-pressure refrigerant to the low-pressure refrigerant outlet is formed between the first valve body and the first valve hole and between the second valve body and the second valve hole in the slave switching valve. The
前記電磁弁が開及び閉のいずれか一方であるとき、高圧冷媒が前記第1入出口から外部に導出されるとともに、前記従切換弁の第1入口に導かれてそこで滞留せしめられ、かつ、低圧冷媒が前記第2入出口から前記従切換弁の第2入口及び低圧冷媒導出口を介して外部に導出され、前記電磁弁が開及び閉のいずれか他方であるとき、高圧冷媒が前記第2入出口から外部に導出されるとともに、前記従切換弁の第2入口に導かれてそこで滞留せしめられ、かつ、低圧冷媒が前記第1入出口から前記従切換弁の第1入口及び低圧冷媒導出口を介して外部に導出されるように構成される。 When the solenoid valve is either open or closed, high-pressure refrigerant is led out from the first inlet / outlet, led to the first inlet of the slave switching valve, and retained there, and When the low-pressure refrigerant is led out from the second inlet / outlet through the second inlet of the slave switching valve and the low-pressure refrigerant outlet, and the electromagnetic valve is either open or closed, the high-pressure refrigerant is 2 is led to the outside from the inlet / outlet and is led to the second inlet of the slave switching valve and is retained therein, and the low-pressure refrigerant flows from the first inlet / outlet to the first inlet and the low-pressure refrigerant of the slave switching valve. It is configured to be led to the outside through the lead-out port.
本発明に係る四方弁は、高圧冷媒を前記主切換弁から前記従切換弁へ導く第1通路及び第2通路の中間部分に、それぞれ前記第1入出口及び第2入出口が設けられ、前記第1通路及び第2通路のうちの、前記主切換弁と前記第1入出口及び第2入出口を形成する第1入出口形成部及び第2入出口形成部との間の部分、並びに、前記第1入出口形成部及び第2入出口形成部と前記従切換弁との間の部分の、一部ないし全部がパイプもしくは管筒状部で構成されるので、主弁本体部と従弁本体部との間及びそれらと第1入出口形成部及び第2入出口形成部との間の伝熱面積が小さくされ、さらに、前記主弁本体部と、前記従弁本体部と、前記第1入出口形成部及び第2入出口形成部とが前記パイプもしくは管筒状部を介して離隔されるので、高温高圧の冷媒から低温低圧の冷媒への伝熱量を従来の通常の四方弁に比して格段に小さくすることができる。 In the four-way valve according to the present invention, the first inlet and the second inlet and outlet are respectively provided in intermediate portions of the first passage and the second passage for guiding the high-pressure refrigerant from the main switching valve to the slave switching valve. Of the first passage and the second passage, a portion between the main switching valve and the first inlet / outlet forming portion and the second inlet / outlet forming portion forming the first inlet / outlet and the second inlet / outlet, and Since part or all of the portion between the first inlet / outlet forming portion and the second inlet / outlet forming portion and the slave switching valve is constituted by a pipe or a tubular portion, the main valve main body portion and the slave valve The heat transfer area between the main body part and between them and the first inlet / outlet forming part and the second inlet / outlet forming part is reduced, and further, the main valve main body part, the slave valve main body part, and the first Since the 1 entry / exit formation part and the 2nd entry / exit formation part are separated via the pipe or the tubular part, The amount of heat transfer from the refrigerant pressure to a low-temperature low-pressure refrigerant can be significantly reduced compared with the conventional ordinary four-way valve.
また、従弁本体部に導かれた高圧冷媒は、そこで静止して滞留するようにされ、かつ、主弁本体部に導かれた低圧冷媒も、そこで静止して滞留するようにされるので、高温高圧の冷媒から低温低圧の冷媒への伝熱量が、高圧冷媒及び低圧冷媒が弁内で共に流動している従来の通常の四方弁に比して小さくなる。そのため、四方弁に断熱手段を組み込んだ場合と同等以上の熱損失の低減を、より低コストで達成できる。 Further, the high-pressure refrigerant guided to the slave valve main body is allowed to stay stationary there, and the low-pressure refrigerant guided to the main valve main body portion is also allowed to remain stationary there. The amount of heat transfer from the high-temperature and high-pressure refrigerant to the low-temperature and low-pressure refrigerant is smaller than that of a conventional normal four-way valve in which both the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant are flowing in the valve. For this reason, it is possible to achieve a reduction in heat loss equal to or higher than that in the case where a heat insulating means is incorporated in the four-way valve at a lower cost.
さらに、主弁本体部と従弁本体部とを別体とし、加えて、第1入出口形成部と第2入出口形成部とを別体にすることにより、それらを一体とする場合に比して加工組立コストを低減できるとともに、弁の設計自由度及び配管の設置自由度等を向上できる利点も得られる。 Furthermore, the main valve main body and the slave valve main body are separated from each other, and in addition, the first inlet / outlet forming portion and the second inlet / outlet forming portion are separated from each other. As a result, the machining and assembly costs can be reduced, and the advantage that the degree of freedom in designing the valve and the degree of freedom in installing the piping can be improved.
以下、本発明の四方弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the four-way valve of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る四方弁の一実施形態の縦断面図、図2は、図1の平面図、図3は、図1のA−A矢視断面図、図4は、図1のB−B矢視断面図、図5は、図1のC−C矢視断面図である。 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a four-way valve according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. BB arrow sectional drawing, FIG. 5: is CC arrow sectional drawing of FIG.
図1〜図5に示される四方弁10は、冷凍サイクル等に用いられるもので、高圧冷媒の導出と低圧冷媒の導入に供される第1入出口11及び第2入出口12を形成する第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17と、高圧の冷媒を導入するための高圧冷媒導入口23(図3)と電磁弁50が設けられ、この電磁弁50の開閉に応じて前記高圧冷媒導入口23からの高圧冷媒を第1入出口11及び第2入出口12のどちらかに導く主切換弁20が設けられた主弁本体部14と、低圧の冷媒を導出するための低圧冷媒導出口13が設けられ、前記主切換弁20の動作状態に応じて低圧冷媒導出口13と第1入出口11及び第2入出口12のどちらかとを連通させる従切換弁120が設けられた従弁本体部15と、を備える。
A four-
そして、高圧冷媒を前記主切換弁20から前記従切換弁120へ導く第1通路65及び第2通路66の中間部分に、それぞれ前記第1入出口11及び第2入出口12が設けられ、前記第1通路65及び第2通路66のうちの、前記主切換弁20と前記第1入出口11及び第2入出口12を形成する第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17との間の部分、並びに、第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17と従切換弁120との間の部分の一部が金属製のパイプ81、82、83、84で構成され、主弁本体部14と、従弁本体部15と、第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17とが前記パイプ81、82、83、84を介して離隔されている。
The first inlet /
前記第1通路65は、主弁本体部14内部(第1出口25に連なる)、パイプ81、第1入出口形成部16、パイプ82、及び従弁本体部15内部(第1入口131に連なる)で直線状に形成され、前記第2通路66は、主弁本体部14内部(第2出口26に連なる)、パイプ83、第2入出口形成部17、パイプ84、及び従弁本体部15内部(第2入口132に連なる)で直線状に形成されており、第1第1通路65に垂直に第1入出口11が設けられ、第2第2通路66に垂直に第2入出口12が設けられている。
The
前記パイプ81、82、83、84の両端は、それぞれ別体の金属ブロックからなる主弁本体部14、従弁本体部15、第1入出口形成部16、及び第2入出口形成部17に、ろう付けあるいは圧入等により気密的に連結固定されており、それらのパイプ81、82、83、84により、主弁本体部14と従弁本体部15とが、第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17を挟んで一体的に連結されている。
Both ends of the
なお、主弁本体部14、従弁本体部15、第1入出口形成部16、第2入出口形成部17には、それぞれ適宜に当該四方弁10の取り付け用のボルト穴(雌ねじ部)18、18、…が形成されている。
It should be noted that the
次に、主弁本体部14に設けられた主切換弁20と従弁本体部15に設けられた従切換弁120の構成と当該四方弁10の動作を詳細に説明する。
Next, the configuration of the
主弁本体部14は、高圧の冷媒を導入するための高圧冷媒導入口23と、第2入出口12と、電磁弁50とが設けられ、この電磁弁50の開閉に応じて、高圧冷媒導入口23からの高圧冷媒を、第1出口25(第1通路65)、従切換弁120の第1弁穴125、第1入口131を介して第1入出口11に導くか、あるいは、第2出口26(第2通路66)を介して第2入出口12及び従切換弁120の第2入口132、第2弁穴126に導くようにされている。
The main valve
前記主切換弁20は、電磁弁50付き第1主弁40と第2主弁30とからなり、それらが同一軸線上に位置するように共通弁穴を有している。
The
かかる主切換弁20においては、高圧冷媒導入口23と第2出口26との間に第2主弁30が設けられるとともに、高圧冷媒導入口23と第1出口25との間に第1主弁40が設けられ、第1主弁40に作用する背圧と第1出口25側の圧力との差圧を小さくするための電磁弁50が設けられるとともに、前記差圧が小さくされたとき、前記第2主弁30が閉、前記第1主弁40が開となるようにされている。
In the
より具体的には、前記第1主弁40は、弁体部42A及び大径部42Cを有する第1スライド弁体42と、高圧冷媒導入口23と第1出口25との間を遮断連通すべく弁体部42Aが接離する弁座45が設けられた第1弁室44と、第1スライド弁体42における第1弁室44とは反対側に設けられた第1背圧室47と、前記弁体部42Aが閉となる方向にスライド弁体42を付勢する付勢部材としてのコイルばね48と、を備える。
More specifically, the first
前記第2主弁30は、主弁体部32A、副弁体部32B、及び大径部32Cを有する第2スライド弁体32と、高圧冷媒導入口23と第2出口26との間を遮断連通すべく主弁体部32Aが接離する主弁座35が設けられた第2弁室34と、副弁体部32Bが接離する副弁座36が設けられた第2背圧室37と、主弁体部32Aが閉、副弁体部32Bが開となる方向に第2スライド弁体32を付勢する付勢部材としてのコイルばね38と、を備える。
The second
なお、前記高圧冷媒導入口23に導入された高圧の冷媒は、連通路39(図3参照)、第1弁室44、及び第1スライド弁体42(の大径部42C)とその摺動壁面との間を通って第1背圧室47にも導入されるとともに、第2スライド弁体32(の大径部32C)とその摺動壁面との間を通って第2背圧室37にも導入される。
The high-pressure refrigerant introduced into the high-pressure
また、第1主弁40の第1スライド弁体42には、第1背圧室47と前記弁座45より下流部分(第1出口25及び第2主弁30側)とを連通するパイロット通路(連通路)55が設けられるとともに、該パイロット通路55を前記電磁弁50で開閉するようにされ、かつ、前記弁座45より下流部分の圧力を、弁穴21に螺合固定された段付き円筒状の弁座形成部材33の連通路33aを介して第2スライド弁体32の副弁体部32Bに作用させるようにされている。なお、前記電磁弁50は、それ自体はよく知られている汎用品であり、通電されていないときには、付勢ばね54により弁体53が押し下げられて前記パイロット通路55を閉じ、通電されると、前記弁体53が吸引子52側に引き上げられて前記パイロット通路55を開けるようにされる。
The first
一方、従切換弁120は、低圧冷媒導出口13に加えて、冷媒が導入される第1入口131(第1通路65)が設けられるとともに、第2入口132(第2通路66)が設けられ、該第1入口131及び第2入口131からの冷媒を選択的に前記低圧冷媒導出口13に導くようにされており、第1入口131と低圧冷媒導出口13との間に設けられた第1チェック弁121と、第2入口132と低圧冷媒導出口13との間に設けられた第2チェック弁122と、を備え、第1チェック弁121及び第2チェック弁122は、第1入口131の冷媒圧力が前記第2入口132の冷媒圧力より高いときには、第2入口132と低圧冷媒導出口13とを連通させるとともに、第1入口131と低圧冷媒導出口13との間を遮断し、第1入口131の冷媒圧力が第2入口132の冷媒圧力より低いときには、第1入口131と低圧冷媒導出口13とを連通させるとともに、第2入口132と低圧冷媒導出口113との間を遮断するようにされる。
On the other hand, in addition to the low-
より具体的には、前記第1チェック弁121は、第1入口131に連通する第1弁穴125と、該第1弁穴125に摺動自在に嵌挿された第1弁体123と、該第1弁体123が接離する第1弁座127が設けられるとともに、低圧冷媒導出口13に連通する弁室130(第2チェック弁22と共通)と、を有し、前記第2チェック弁122は、第2入口132に連通する第2弁穴126と、該第2弁穴126に摺動自在に嵌挿された第2弁体124と、該第2弁体124が接離する第2弁座128が設けられるとともに、低圧冷媒導出口13に連通する弁室130(第1チェック弁121と共通)と、を有している。
More specifically, the
なお、第1弁体123及び第2弁体124が後退し過ぎないように(高圧冷媒の圧力が作用しなくなるのを避けるため)、それらを付勢部材141、142で相互に押し合う方向に付勢するようにされている。また、第1弁穴125と第2弁穴126の端部には、前記第1弁体123及び第2弁体124の抜け止めともなる蓋部材137、138が固着されている。
In addition, in order to prevent the
ここで、第1チェック弁121と第2チェック弁122とは、同一構造で左右対称的に同一軸線上に配設され、第1弁体123と第2弁体124の円柱状先端部が対接せしめられて、それらが機械的に連動するようにされている。また、第1弁体123及び第2弁体124は、それぞれ第1弁座127及び第2弁座128に接離する円錐面状の弁体部と、断面角丸付き正方形(非円形断面)の嵌挿部と、からなり、第1弁体123と第1弁穴125との間及び第2弁体124と第2弁穴126との間に、冷媒を低圧冷媒導出口13に導くための隙間が形成されている。また、嵌挿部には後面側に開口する断面円形の穴が形成されている。
Here, the
このような構成とされた従切換弁120においては、第1入口131の冷媒圧力が第2入口132の冷媒圧力より高いときには、第1弁体123が第2弁体124を押しながら移動し、第1弁体123の弁体部が第1弁座127に接当するとともに、第2弁体124の弁体部が第2弁座128から離間し、第1チェック弁121が閉、第2チェック弁122が開となり、第1入口131と低圧冷媒導出口13との間が遮断されるとともに、第2入口132と低圧冷媒導出口13とが連通して、第2入口132の低圧の冷媒が弁室130を介して低圧冷媒導出口13から外部に導出(吸入)される。
In the
それに対し、第1入口131の冷媒圧力が第2入口132の冷媒圧力より低いときには、第2弁体124が第1弁体123を押しながら移動し、第2弁体124の弁体部が第2弁座128に接当するとともに、第1弁体123の弁体部が第1弁座27から離間し、第2チェック弁122が閉、第1チェック弁121が開となり、第2入口132と低圧冷媒導出口13との間が遮断されるとともに、第1入口131と低圧冷媒導出口13とが連通して、第1入口131の低圧の冷媒が弁室130を介して低圧冷媒導出口13から外部に導出(吸入)される。
On the other hand, when the refrigerant pressure at the
このような構成とされた主切換弁20においても、冷凍サイクルが運転されていないときには、第2主弁30は、コイルばね38の付勢力により、主弁体部32Aが閉、副弁体部32Bが開とされ、第1主弁40は、コイルばね48の付勢力により、弁体部42が閉とされ、電磁弁50は通電されていない(無通電)のでパイロット通路55は閉とされる。
Even in the
冷凍サイクルが運転され、かつ、電磁弁50が通電されていないとき(無通電時)には、高圧冷媒導入口23に高圧の冷媒が導入されるとともに、電磁弁50によりパイロット通路55が閉じられる。このときには、高圧冷媒導入口23に導入された高圧の冷媒の圧力が第2主弁30の第2スライド弁体32の大径部32Cに作用し、これにより、第2スライド弁体32がコイルばね38の付勢力に抗して移動し、主弁体部32Aが開となるとともに、副弁体部32Bが閉となり、また、第1主弁40の弁座45より下流部分の内圧より第1背圧室47の内圧(背圧)の方が高くなる(差圧が大となる)ので、第1スライド弁体42の弁体部42Aが閉となる。
When the refrigeration cycle is operated and the
このため、高圧の冷媒は第2出口26から第2通路66(パイプ83)を通って第2入出口12に導かれて外部に吐出されるとともに、第2通路66(パイプ84)を通って従切換弁120の第2入口132から第2弁穴126にも導かれる。
For this reason, the high-pressure refrigerant is guided from the
一方、低圧の冷媒は、第1入出口11から第1通路65(パイプ82)及び第1入口131を介して第1弁穴125に導入されるとともに、第1通路65(パイプ81)及び第1出口25にも導入される。
On the other hand, the low-pressure refrigerant is introduced from the first inlet /
このため、第1入口131の冷媒圧力が第2入口132の冷媒圧力より低くなり、第2弁体124が第1弁体123を押しながら移動し、第2弁体124の弁体部が第2弁座128に接当するとともに、第1弁体123の弁体部が第1弁座27から離間し、第2チェック弁122が閉、第1チェック弁121が開となり、第2入口132と低圧冷媒導出口13との間が遮断されるとともに、第1入口131と低圧冷媒導出口13とが連通して、第1入口131に導入された低圧の冷媒が弁室130を介して低圧冷媒導出口13から外部に導出(吸入)される。このとき、第2弁穴126に導入された高圧の冷媒は、静止状態で滞留せしめられるとともに、第1出口25に導入された低圧の冷媒も、静止状態で滞留せしめられる。
Therefore, the refrigerant pressure at the
それに対し、電磁弁50が通電されたとき(通電時)には、高圧冷媒導入口23に高圧の冷媒が導入されるとともに、電磁弁50の弁体53が引き上げられてパイロット通路55が開かれる。これにより、第1主弁40の弁座45より下流部分の圧力が上昇して第1背圧室47との差圧が小さくなり、その上昇した前記弁座45より下流部分41aの圧力が弁座形成部材33の連通路33aを介して第2スライド弁体32の副弁体部32Bに作用するので、第2主弁30の第2スライド弁体32が移動して、主弁体部32Aが閉となるとともに、副弁体部32Bが開となり、これによって、高圧の冷媒は、高圧冷媒導入口23から連通路39を介して第1主弁40の第1弁室44に導かれ、第1スライド弁体42の大径部42Cに作用し、これにより、第1スライド弁体42がコイルばね48の付勢力に抗して移動し、弁体部42Aが開となる。このため、高圧の冷媒は第1出口25から第1通路65(パイプ81)を介して第1入出口11から外部に吐出されるとともに、第1通路65(パイプ81、第1入出口形成部16、パイプ82)を通って従切換弁120の第1入口131から第1弁穴125に導入されて、そこで静止状態で滞留せしめられる。
On the other hand, when the
一方、低圧の冷媒は、第2入出口12から第2通路66(パイプ84)及び第2入口132を介して第2弁穴126に導入されるとともに、第2通路66(パイプ83)を介して第2出口26にも導入されて、そこで静止状態で滞留せしめられる。
On the other hand, the low-pressure refrigerant is introduced into the
このため、第2入口132の冷媒圧力が第1入口131の冷媒圧力より低くなり、第1弁体123が第2弁体124を押しながら移動し、第1弁体123の弁体部が第1弁座127に接当するとともに、第2弁体124の弁体部が第21弁座28から離間し、第1チェック弁121が閉、第2チェック弁122が開となり、第2入口132と低圧冷媒導出口13とが連通するとともに、第1入口131と低圧冷媒導出口13との間が遮断され、第2入口132に導入された低圧の冷媒が弁室130を介して低圧冷媒導出口13から外部に導出(吸入)される。
Therefore, the refrigerant pressure at the
このような構成とされた本実施形態の四方弁10は、高圧冷媒を主切換弁20から従切換弁120へ導く第1通路65及び第2通路66の中間部分に、それぞれ第1入出口11及び第2入出口12が設けられ、第1通路65及び第2通路66のうちの、主切換弁20と第1入出口11及び第2入出口12を形成する第1入出口形成部16及び第2入出口形成部16との間の部分、並びに、第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17と従切換弁120との間の部分の、一部がパイプ81、82、83、84で構成されるので、主弁本体部14と従弁本体部15との間及びそれらと第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17との間の伝熱面積が小さくされ、さらに、主弁本体部14と、従弁本体部15と、第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17とがパイプ81、82、83、84を介して離隔されているので、高温高圧の冷媒から低温低圧の冷媒への伝熱量を従来の通常の四方弁に比して格段に小さくすることができる。
The four-
また、従弁本体部15に導かれた高圧冷媒は、そこで静止して滞留するようにされ、かつ、主弁本体部14に導かれた低圧冷媒も、そこで静止して滞留するようにされるので、高温高圧の冷媒から低温低圧の冷媒への伝熱量が、高圧冷媒及び低圧冷媒が弁内で共に流動している従来の通常の四方弁に比して小さくなる。そのため、四方弁に断熱手段を組み込んだ場合と同等以上の熱損失の低減を、より低コストで達成できる。
Further, the high-pressure refrigerant guided to the sub-valve
さらに、主弁本体部14と従弁本体部15とを別体とし、加えて、第1入出口形成部16と第2入出口形成部17とも別体にすることにより、それらを一体とする場合に比して加工組立コストを低減できるとともに、弁の設計自由度及び配管の設置自由度等を向上できる利点も得られる。
Furthermore, the main valve
図6は、本発明に係る四方弁の他の実施形態の平面図、図7は、図6のD−D矢視断面図、図8は、図6のE−E矢視断面図、図9は、図6のF−F矢視断面図、図10は、図6のG−G矢視断面図である。 6 is a plan view of another embodiment of a four-way valve according to the present invention, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line EE in FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line FF in FIG. 6, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line GG in FIG.
本実施形態の四方弁10’は、主弁本体部14、従弁本体部15、第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17のレイアウトが異なるだけで、前述した実施形態のものと四方弁としての動作、機能は略同じであるので、前記実施形態と同一構成もしくは同一機能部分には共通の符号を付してそれらの重複説明を省略し、以下においては、相違点のみを説明する。
The four-way valve 10 'of the present embodiment is the same as that of the above-described embodiment, except that the
図6〜図10に示される四方弁10’は、主弁本体部14の後方側に第1入出口形成部16及び第2入出口形成部17が配在され、その一側に従弁本体部15が配在されており、第1入出口形成部16’及び第2入出口形成部17’には、それぞれ前記パイプ81、82、83、84に代えて、管筒状部85、86、87、88が一体に形成されている。
The four-
より具体的には、第1通路65及び第2通路66のうちの、主切換弁20と第1入出口11及び第2入出口12を形成する第1入出口形成部16’及び第2入出口形成部17’との間の部分、並びに、第1入出口形成部16’及び第2入出口形成部17’と従切換弁120との間の部分の一部が第1入出口形成部16’及び第2入出口形成部17’に一体に設けられた管筒状部85、86、87、88で構成され、主弁本体部14と、従弁本体部15と、第1入出口形成部16’及び第2入出口形成部17’とが前記管筒状部85、86、87、88を介して離隔されている。
More specifically, of the
前記第1通路65は、主弁本体部14内部(第1出口25に連なる)、管筒状部85、第1入出口形成部16’、管筒状部86、及び従弁本体部15内部(第1入口131に連なる)でアングル状に形成され、前記第2通路66は、主弁本体部14内部(第2出口26に連なる)、管筒状部87、第2入出口形成部17’、管筒状部88、及び従弁本体部15内部(第2入口132に連なる)でアングル状に形成されており、第1第1通路65に垂直に第1入出口11が設けられ、第2第2通路66に垂直に第2入出口12が設けられている。
The
前記管筒状部85、86、87、88の先端部は、主弁本体部14及び従弁本体部15に、ろう付けあるいは圧入等により気密的に連結固定されており、それらの管筒状部85、86、87、88、並びに、図1に示される如くに、従弁本体部15側から主弁本体部14にそれらを架橋するようにねじ込まれた補助ボルト90とこれに緩く外嵌されたカラー92とにより主弁本体部14と従弁本体部15とが一体的に連結されている。この場合、補助ボルト90に外嵌されたカラー92と従弁本体部15との間には所定の隙間Sが形成されるように、従弁本体部15には凹部15aが形成されている。このようにされることにより、当該四方弁10’の剛性及び耐振動性が向上する。
The distal end portions of the
10、10’…四方弁
11…第1入出口
12…第2入出口
13…低圧冷媒導出口
14…主弁本体部
15…従弁本体部
16、16’…第1入出口形成部
17、17’…第2入出口形成部
20…主切換弁
23…高圧冷媒導入口
25…第1出口
26…第2出口
30…第2主弁
32…第2スライド弁体
32A…主弁体部
32B…副弁体部
37…第2背圧室
40…第1主弁
42…第1スライド弁体
42A…弁体部
47…第1背圧室
50…電磁弁
55…パイロット通路
65…第1通路
66…第2通路
81、82、83、84…パイプ
85、86、87、88…管筒状部
120…従切換弁
121…第1チェック弁
122…第2チェック弁
123…第1弁体
124…第2弁体
125…第1弁穴
126…第2弁穴
127…第1弁座
128…第2弁座
131…第1入口
132…第2入口
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記第2主弁は、主弁体部及び副弁体部を有する第2スライド弁体と、前記高圧冷媒導入口と前記第2出口との間を遮断連通すべく前記主弁体部が接離する主弁座が設けられた第2弁室と、前記副弁体部が接離する副弁座が設けられた第2背圧室と、前記主弁体部が閉、前記副弁体部が開となる方向に前記第2スライド弁体を付勢する付勢部材と、を備え、
前記第1主弁における前記第1背圧室と前記弁座より下流部分とを連通するパイロット通路が設けられるとともに、該パイロット通路を前記電磁弁で開閉するようにされ、かつ、前記弁座より下流部分の圧力を前記第2スライド弁体の副弁体部に作用させるようにされていることを特徴とする請求項5に記載の切換弁。 The first main valve is provided with a first slide valve body having a valve body portion, and a valve seat that contacts and separates the valve body portion so as to cut off and communicate between the high-pressure refrigerant inlet and the first outlet. The first valve chamber, the first back pressure chamber provided on the opposite side of the first slide valve body from the first valve chamber, and the slide valve body in a direction in which the valve body portion is closed or opened. A biasing member that biases
The second main valve is connected to the second slide valve body having a main valve body portion and a sub-valve body portion, and the main valve body portion is connected so as to cut off and communicate between the high-pressure refrigerant inlet and the second outlet. A second valve chamber provided with a main valve seat to be separated, a second back pressure chamber provided with a sub valve seat to which the sub valve body portion comes into contact with and separated from, and the main valve body portion is closed; An urging member that urges the second slide valve body in a direction in which the portion is opened,
A pilot passage that communicates the first back pressure chamber of the first main valve with a portion downstream from the valve seat is provided, the pilot passage is opened and closed by the electromagnetic valve, and from the valve seat The switching valve according to claim 5, wherein the pressure in the downstream portion is applied to the sub-valve part of the second slide valve body.
前記第2主弁は、主弁体部及び副弁体部を有する第2スライド弁体と、前記高圧冷媒導入口と前記第2出口との間を遮断連通すべく前記主弁体部が接離する主弁座が設けられた第2弁室と、前記副弁体部が接離する副弁座が設けられた第2背圧室と、前記主弁体部が閉、前記副弁体部が開となる方向に前記第2スライド弁体を付勢する付勢部材と、を備え、
前記第1スライド弁体に、前記第1背圧室と前記弁座より下流部分とを連通するパイロット通路が設けられるとともに、該パイロット通路を前記電磁弁で開閉するようにされ、かつ、前記弁座より下流部分の圧力を前記第2スライド弁体の副弁体部に作用させるようにされていることを特徴とする請求項5に記載の切換弁。 The first main valve is provided with a first slide valve body having a valve body portion, and a valve seat that contacts and separates the valve body portion so as to cut off and communicate between the high-pressure refrigerant inlet and the first outlet. The first valve chamber, the first back pressure chamber provided on the opposite side of the first slide valve body from the first valve chamber, and the slide valve body in the direction in which the valve body portion is closed. An urging member for energizing,
The second main valve is connected to the second slide valve body having a main valve body portion and a sub-valve body portion, and the main valve body portion is connected so as to cut off and communicate between the high-pressure refrigerant inlet and the second outlet. A second valve chamber provided with a main valve seat to be separated, a second back pressure chamber provided with a sub valve seat to which the sub valve body portion comes into contact with and separated from, and the main valve body portion is closed; An urging member that urges the second slide valve body in a direction in which the portion is opened,
The first slide valve body is provided with a pilot passage that communicates the first back pressure chamber and a portion downstream from the valve seat, and the pilot passage is opened and closed by the electromagnetic valve, and the valve 6. The switching valve according to claim 5, wherein the pressure in the downstream portion from the seat is applied to the sub-valve element of the second slide valve element.
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