JP4648692B2

JP4648692B2 - 圧縮機用の切換弁装置

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Publication number: JP4648692B2
Application number: JP2004355198A
Authority: JP
Inventors: 英樹外園
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: JP2006161713A

Description

本発明は、冷凍サイクル等に用いられる圧縮機に一体的に付設され、圧縮機で圧縮された冷媒の流路を切換える圧縮機用の切換弁装置に関する。

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。しかしながら、かかる従来の冷凍サイクルにおいては、四方弁内において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。

そこで、本願の出願人は、先に、冷凍サイクルにおける熱損失の低減を図るべく、流路切換手段として、四方弁に代えて二つの三方弁（切換弁）を使用した冷凍サイクルを提案した（下記特許文献２）。これを以下に図１３（冷房運転状態）、図１４（暖房運転状態）を参照しながら説明する。

図示の冷凍サイクル２０１は、空気調和機のもので、運転モード（冷房運転と暖房運転）の切り換えを送出流路切換手段とされる送出流路切換用三方弁２３０で行うようになっている。すなわち、圧縮機２１０、気液分離器２１２、凝縮器（室外熱交換器）２１４、蒸発器（室内熱交換器）２１６、及び膨張弁２１８を備え、前記の圧縮機２１０、凝縮器２１４、及び蒸発器２１６の三者の間に前記送出流路切換用三方弁２３０が配在されている。この送出流路切換用三方弁２３０は、圧縮機２１０に一体的に付設もしくは保持固定されている。なお、送出流路切換用三方弁２３０としては、弁体位置（状態）が選択的に切り換えられるものであれば、電磁駆動タイプ、電動タイプ等のいずれでもよく、また、スライド式、ロータリ式等のいずれの形態をとるものであってもよい。

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２１２内の冷媒を圧縮機２１０に導く吸入流路２２１、圧縮機２１０の吐出口２１０ａから吐出された冷媒を三方継手２１５が付設された凝縮器２１４の第１流通口２１４ａに導く凝縮器側送出流路２３２、圧縮機２１０の吐出口２１０ａから吐出された冷媒を三方継手２１７が付設された蒸発器２１６の第１流通口２１６ａに導く蒸発器側送出流路２３４、凝縮器２１４の第２流通口２１４ｂと膨張弁２１８とを接続する流路２２６、膨張弁２１８と蒸発器２１６の第２流通口２１６ｂとを接続する流路２２７、凝縮器２１４の第１流通口２１４ａと気液分離器２１２の戻し口２１２ａとを接続するための凝縮器側戻し流路２３６、及び、蒸発器２１６の第１流通口２１６ａと気液分離器２１２の戻し口２１２ａとを接続するための蒸発器側戻し流路２３８が設けられ、気液分離器２１２の戻し口２１２ａと凝縮器側戻し流路２３６及び蒸発器側戻し流路２３８との間に戻し流路切換手段としての戻し流路切換用三方弁２４０が配在されている。この戻し流路切換用三方弁２４０は、気液分離器２１２に一体的に付設もしくは保持固定されている。なお、戻し流路切換用三方弁２４０としては、弁体の位置（状態）が自動的に切り換えられる差圧駆動式等のものが好ましい。

ここで、前記送出流路切換用三方弁２３０は、冷房運転モードが選択されたときには、図１３に示される如くに、圧縮機２１０の吐出口２１０ａと凝縮器側送出流路２３２とを連通させるとともに、前記吐出口２１０ａと蒸発器側送出流路２３４とを遮断し、暖房運転モードが選択されたときには、図１４に示される如くに、圧縮機２１０の吐出口２１０ａと凝縮器側送出流路２３２とを遮断するとともに、前記吐出口２１０ａと蒸発器側送出流路２３４とを連通させるようになっている。

また、前記戻し流路切換用三方弁２４０は、冷房運転モードが選択されたときには、図１３に示される如くに、気液分離器２１２の戻し口２１２ａと凝縮器側戻し流路２３６とを遮断するするとともに、前記戻し口２１２ａと蒸発器側戻し流路２３８とを連通させ、暖房運転モードが選択されたときには、図１４に示される如くに、気液分離器２１２の戻し口２１２ａと凝縮器側戻し流路２３６とを連通させるとともに、前記戻し口２１２ａと蒸発器側戻し流路２３８とを遮断するようになっている。

このような構成の冷凍サイクル２０１においては、冷房運転モードが選択されたときには、図１３に示される如くに、気液分離器２１２内の冷媒が吸入流路２２１を介して圧縮機２１０に吸入されるとともに、圧縮機２１０の吐出口２１０ａから高温高圧の冷媒が送出流路切換用三方弁２３０及び凝縮器側送出流路２３２を介して凝縮器２１４に導かれ、凝縮器２１４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２２６を介して膨張弁２１８に導入される。この膨張弁２１８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２２７を介して蒸発器２１６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２１６からは低温低圧の冷媒が蒸発器側戻し流路２３８及び戻し流路切換用三方弁２４０を介して気液分離器２１２に戻される。このとき、蒸発器側送出流路２３４の圧縮機２１０側の端部は送出流路切換用三方弁２３０により閉じられているので、蒸発器側送出流路２３４内の低圧の冷媒は実質的に静止せしめられており、また、凝縮器側戻し流路２３６の気液分離器２１２側の端部は、戻し流路切換用三方弁２４０により閉じられているので、凝縮器側戻し流路２３６内の高圧の冷媒は実質的に静止せしめられている。

一方、暖房運転モードが選択されたときには、図１４に示される如くに、気液分離器２１２内の冷媒が吸入流路２２１を介して圧縮機２１０に吸入されるとともに、圧縮機２１０の吐出口２１０ａから高温高圧の冷媒が送出流路切換用三方弁２３０及び蒸発器側送出流路２３４を介して蒸発器２１６に導かれ、蒸発器２１６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２２７を介して膨張弁２１８に導入される。この膨張弁２１８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２２６を介して凝縮器２１４に導入され、ここで室外空気と熱交換して凝縮し、凝縮器２１４からは低温低圧の冷媒が凝縮器側戻し流路２３６及び戻し流路切換用三方弁２４０介して気液分離器２１２に戻される。このとき、凝縮器側送出流路２３２の圧縮機２１０側の端部は送出流路切換用三方弁２３０により閉じられているので、凝縮器側送出流路２３２内の低圧の冷媒は実質的に静止せしめられており、また、蒸発器側戻し流路２３８の気液分離器２１２側の端部は、戻し流路切換用三方弁２４０により閉じられているので、蒸発器側戻し流路２３８内の高圧の冷媒は実質的に静止せしめられている。

このような構成とされた冷凍サイクル２０１においては、四方弁に代えて、三方弁２３０、２４０が用いられ、冷房及び暖房のいずれの運転モードが選択されたときでも、送出流路切換用三方弁２３０及び戻し流路切換用三方弁２４０内で高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが近接するものの、それらのうちの一方は流動しているが他方は実質的に静止せしめられているので、高温高圧の冷媒から低温低圧の冷媒への熱伝導量が従来の通常の四方弁が用いられている場合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図ることができる。

また、送出流路切換用三方弁２３０及び戻し流路切換用三方弁２４０をそれぞれ圧縮機２１０と気液分離器２１２に一体的に付設もしくは保持固定しているので、筐体やブラケット類を不要にできる等の利点も得られる。

特開２００３−１３９４３０号公報特願２００４−２５３２９４号の明細書及び図面

ところで、前記した如くの冷凍サイクル２０１の圧縮機２１０に一体的に送出流路切換用三方弁（切換弁）２３０を付設する場合、切換弁の部品点数を少なくして構造を簡素にするとともに、圧縮機に合理的に組み込むことができるようにして、切換弁及びそれを備えた圧縮機のコンパクト化、低コスト化等を図ることが要望される。

本発明は、かかる要望に応えるべくなされたもので、その目的とするところは、コンパクト化、低コスト化等を図るべく、部品点数を少なくして構造を簡素にするとともに、圧縮機に合理的に組み込むことができるようにされた圧縮機用の切換弁装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る圧縮機用の切換弁装置は、基本的には、上面に開口部を有する筺体部と、該筺体部の開口部を密封閉塞する蓋状本体部と電磁弁とを有する切換弁と、を備え、前記圧縮機は、電動機ケースに内蔵される電動機部と前記筺体部内に配在されて上面が開口した吐出室を有する圧縮機構部とを備え、該圧縮機構部は、前記電動機ケース上に配置される。

そして、前記切換弁は、前記圧縮機構部の上面に開口した吐出室を覆うように配置され、前記蓋状本体部によって、前記圧縮機構部と前記電動機ケースにボルト類により共締め固定されると共に、前記蓋状本体部の前記筐体部内に位置する下面側張出部に、高圧の冷媒が導入される入口と第１主弁と第２主弁とを設け、前記蓋状本体部の上面側に、第１出口と第２出口とを開口して、前記電動機ケースの吸入口から吸入された低圧の冷媒を前記圧縮機構部で圧縮し、圧縮された高圧の冷媒を前記切換弁の前記入口に導くとともに、前記電磁弁により前記切換弁の前記第２出口及び前記第１出口のどちらかから吐出するように構成していることを特徴としている。

好ましい態様では、前記蓋状本体部は、断面概略凸状に形成され、該蓋状本体部の凸部に、前記第１主弁、前記第２主弁、及び前記電磁弁が設けられている。

他の好ましい態様では、前記切換弁は、前記入口から導入された高圧の冷媒を前記第１主弁又は第２主弁を介して前記第１出口又は前記第２出口に選択的に導くものであり、前記入口と前記第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、前記電磁弁は前記第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ものであり、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、となるようにされている。

また、本発明に係る圧縮機用の切換弁装置においては、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。

好ましい態様では、第１主弁と第２主弁とが平行に配設されている。

他の好ましい態様では、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。

別の好ましい態様では、前記第１主弁と前記第２主弁とが同一軸線上に配設されているか、あるいは、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ている。

本発明によれば、切換弁装置の部品点数を少なくして構造を簡素にできるとともに、切換弁装置が圧縮機に蓋部材の如くに合理的に組み込まれるので、圧縮機用の切換弁装置のコンパクト化、低コスト化等を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１、図２、図３は、それぞれ本発明に係る圧縮機用の切換弁装置に関連する参考例の、平面図、部分切欠側面図、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

図示の切換弁付き圧縮機１０は、前述した図１３、図１４に示される冷凍サイクル２０１の圧縮機２１０に相当するもので、上面に開口部１２ａを有する有底円筒状の筐体部１２と、該筐体部１２内に配在された圧縮機構部１３と、該圧縮機構部１３を駆動するための回転軸１５、この回転軸１５に外嵌固定されたロータ１６、及び前記ロータ１６に内嵌固定されたステータ１７からなる電動機部１４と、前記筐体部１２の開口部１２ａを密封閉塞する蓋部材の如くに取り付けられた、前述した図１３、図１４に示される冷凍サイクル２０１の送出流路切換用三方弁２３０に相当する切換弁２０と、を備え、筐体部１２の下部に設けられた吸入口（管）１８から吸入された低圧の冷媒を前記圧縮機構部１３で圧縮し、圧縮された高圧の冷媒を前記切換弁２０の入口２３（図５、図６参照）に導くとともに、前記切換弁２０の第２出口２５（管２７）及び第１出口２６（管２８）のどちらかから吐出するようにされている。

前記切換弁２０は、一つの金属ブロックからなる、断面概略矩形の下面側張出部２２ａを持つ円盤状の蓋状本体部２２を有し、この蓋状本体部２２の外周端縁部（に形成された段差部２２ｂ）に前記筐体部１２の上端部が突き合わせ溶接（溶接部Ｋ）により密封接合されている。前記筐体部１２内に位置する蓋状本体部２２の下面側張出部２２ａには、図５、図６を参照すればよくわかるように、前記入口２３が形成されるとともに、該入口２３に直交するように、左右互い違いに、第１主弁４０（パイロット式電磁弁）用の段付き第１弁穴４１及び第２主弁３０（差圧応動弁）用の段付き第２弁穴３１が平行に設けられ、蓋状本体部２２の上面側に、前記第１出口２６（管２８）及び第２出口２５（管２７）が垂設されるとともに、電動機電源用コネクタ１９及び後述する電磁弁５０用の弁穴２１が設けられている。本発明に係る切換弁装置は、上面に開口部を有する筐体部１２と、この筐体部の開口部を密封閉塞する蓋状本体部２２と後述する電磁弁５０とを有する切換弁２０と、を備えて構成される。

前記切換弁２０は、入口２３と第１出口２６との間に第１主弁４０が設けられるとともに、入口２３と第２出口２５との間に第２主弁３０が設けられ、第１主弁４０に作用する背圧と第１出口２６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１主弁４０が開、前記第２主弁３０が閉となるようにされている。

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、入口２３と第１出口２６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。

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、入口２３と第２出口２５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。

なお、前記入口２３に導入された高圧の冷媒は、第２弁室３４、連通路３９、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（第１弁穴４１）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（第２弁穴３１）との間を通って第２背圧室３７にも導入される。

また、図４に拡大図示されている如くに、前記第１主弁４０における第１背圧室４７と前記弁座４５より下流部分４１ａとを電磁弁５０を介して連通するパイロット通路５５が設けられるとともに、該パイロット通路５５（の弁室側ポート５５ａ）を、コイル部５１、吸引子５２、ボール５３ａ付き弁体（プランジャ）５３、付勢ばね５４等からなる電磁弁５０で開閉するようにされ、さらに、前記弁座４５より下流部分４１ａと第２背圧室３７とが連通路４９及び段付き円筒状の弁座形成部材３３の連通路３３ａを介して連通せしめられている。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（の弁室側ポート５５ａ）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（の弁室側ポート５５ａ）を開けるようにされる。

また、蓋状本体部２２の下面側張出部２２ａにおける第１主弁４０及び前記第２主弁３０の第１背圧室４７側及び第２背圧室３７側には、それぞれ前記コイルばね４８、３８のばね受けともなるねじ蓋２４、２９が螺合せしめられている。

このような構成とされた切換弁２０においては、圧縮機構部１３が運転されていないとき（冷媒が圧縮されていないとき）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。

圧縮機構部１３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、図５に示される如くに、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（の弁室側ポート５５ａ）が閉じられる。このときには、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の付勢力に抗して右行し、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４１ａ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。このため、高圧の冷媒は第２出口２５に導かれて吐出される。

それに対し、電磁弁５０が通電されたとき（通電時）には、図６に示される如くに、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（の弁室側ポート５５ａ）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４１ａ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の圧力が連通路４９、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が左行して、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、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の付勢力に抗して左行し、弁体部４２Ａが開となる。このため、高圧の冷媒は第１出口２６に導かれて吐出される。

このように、本実施形態の切換弁２０においては、電磁弁５０を通電／無通電することにより、高圧の冷媒を吐出する出口の切り換え（第２出口２５と第１出口２６との切り換え）が行われるので、前述した図１３、図１４に示される冷凍サイクル２０１の送出流路切換用三方弁２３０としての役目を果たすことができる。

また、本実施形態の切換弁２０は、圧縮機の筐体部１２に密封接合される蓋状本体部２２を有し、筐体部１２内に位置する蓋状本体部２２の下面側張出部２２ａに、入口２３、第１主弁４０、及び第２主弁３０が設けられ、蓋状本体部２２の上面側に、第２出口２５及び第１出口２６が開口せしめられるとともに、電磁弁５０が配設されるので、部品点数を少なくして構造を簡素にできるとともに、圧縮機の筐体部１２に蓋部材の如くに合理的に組み込まれるので、切換弁付き圧縮機１０のコンパクト化、低コスト化等を図ることができる。

図７、図８、図９は、それぞれ前記切換弁付き圧縮機１０とは異なるタイプの圧縮機に、前記と略同じ構成の切換弁２０を組み込んだ本発明に係る圧縮機用の切換弁装置の一実施形態を備える切換弁付き圧縮機６０を示す、平面図、縦断面図、図８のＣ−Ｃ矢視断面図である。図７〜図９においては、図１〜図６に示される切換弁付き圧縮機１０の各部と同一構成ないし同一機能部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。

図７、図８に示される切換弁付き圧縮機６０は、電動機部１４を内蔵する電動機ケース１４ａ上に、固定スクロール部６６が設けられるとともに、上面が開口した吐出室６５を有する短円筒状の上側半体部６２、回転軸１５を支持するとともに、上側半体部６２との間に画成される空間に揺動スクロール部材６３が配在された短円筒状の下側半体部６１とを備えた圧縮機構部１３が配置され、前記吐出室６５を覆うように切換弁２０が配置され、前記切換弁２０（の蓋状本体部２２の外周部分）、前記圧縮機構部１３（上側半体部６２及び下側半体部６１の外周部分）、及び前記電動機ケース１４ａが複数本（ここでは４本）の六角穴付きボルト５８により共締め固定されている。

また、切換弁２０における蓋状本体部２２の下面側張出部２２ａの平面視左下コーナー部及び右上コーナー部には、突出部５６、５６が当該切換弁付き圧縮機６０の取り付けに供されるボルト類挿入もしくは螺入用の穴もしくは雌ねじ部６９、６９が設けられている。

かかる構成の切換弁付き圧縮機６０においても、切換弁２０の蓋状本体部２２が圧縮機の筐体部とされる上側半体部６２にボルト５８による共締めで蓋部材の如くに合理的に組み込まれるので、切換弁付き圧縮機６０のコンパクト化、低コスト化等を図ることができる。

図１０は、図７、図８に示される切換弁付き圧縮機６０と同じ構成の圧縮機に、前記した切換弁２０とは異なる構成の切換弁７０を組み込んだ切換弁付き圧縮機６０’を示す縦断面図である。図１０においては、図７、図８に示される切換弁付き圧縮機６０の各部と同一構成ないし同一機能部分には同一の符号を付して重複説明を省略する。

図１０に示される切換弁付き圧縮機６０’に組み込まれている切換弁７０は、一つの金属ブロックからなる、断面概略凸状の蓋状本体部７２を有し、該蓋状本体部７２の凸部７２ｂには、図１１（電磁弁５０の無通電時）、図１２（電磁弁５０の通電時）を参照すればよくわかるように、入口２３が形成されるとともに、該入口２３に直交し、かつ、電磁弁５０、第１主弁４０、及び第２主弁３０が同一軸線上に位置するように共通弁穴７１が設けられ、凸部７２ｂの左側面側（共通弁穴７１の右端部）に第２出口２５が、また、その上面側に第１出口２６が設けられ、さらに、共通弁穴７１の左端部に電磁弁支持部材５９が装着されている。

かかる切換弁７０においても、入口２３と第２出口２５との間に第２主弁３０が設けられるとともに、入口２３と第１出口２６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２６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。

なお、前記入口２３に導入された高圧の冷媒は、連通路３９、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（共通弁穴７１）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。

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２６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連通穴付き保持部材７２、連通穴付きスペーサ７３及び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。

また、前記蓋状本体部７２の凸部７２ｂには、当該切換弁付き圧縮機６０’取り付け用の雌ねじ部７６が形成されている。

このような構成とされた切換弁７０においても、圧縮機構部１３が電動機部１４で運転されていないとき（冷媒が圧縮されていないとき）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。

圧縮機構部１３が電動機部１４で運転され、かつ、電磁弁５０が通電されていないとき（無通電時）には、図１１に示される如くに、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、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の付勢力に抗して左行し、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。このため、高圧の冷媒は第２出口２５に導かれて吐出される。

それに対し、電磁弁５０が通電されたとき（通電時）には、図１２に示される如くに、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の圧力が連通穴付き保持部材７２、連通穴付きスペーサ７３及び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に作用するので、第２主弁３０の第２スライド弁体３２が右行して、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、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の付勢力に抗して左行し、弁体部４２Ａが開となる。このため、高圧の冷媒は第１出口２６に導かれて吐出される。

このように、本例の切換弁７０においても、電磁弁５０を通電／無通電することにより、高圧の冷媒を吐出する出口の切り換え（第２出口２５と第１出口２６との切り換え）が行われるので、前述した図１３、図１４に示される冷凍サイクル２０１の送出流路切換用三方弁２３０としての役目を果たすことができる。

また、切換弁７０の蓋状本体部７２が圧縮機の筐体部とされる上側半体部６２にボルト５８による共締めで蓋部材の如くに合理的に組み込まれるとともに、電磁弁５０、第１主弁４０、第２主弁３０が同一軸線上に設けられること等により、切換弁付き圧縮機６０’のコンパクト化、低コスト化等を一層図ることができる。

なお、前記実施形態では、第１主弁４０の付勢部材であるコイルばね４８は、第１背圧室４７に配在されて第１スライド弁体４２をその弁体部４２Ａが閉となる方向に付勢するようにされているが、これに代えて、第１主弁４０の付勢部材であるコイルばね４８を、第１弁室４４に配在して第１スライド弁体４２をその弁体部４２Ａが開となる方向に付勢するようにしてもよい。

このようにすることにより、電磁弁５０が通電されていないとき（無通電時）には、第１スライド弁体４２に、入口２３からの高圧の冷媒の圧力に加えてコイルばね４８の付勢力が加えられるので、第１主弁４０の弁体部４２Ａが開となり、それに伴い、第２主弁３０の副弁体部３２Ｂが開となるとともに主弁体部３２Ａが閉となり、これによって、高圧の冷媒は、入口２３から第１弁室４４を介して第１出口２６に導かれて吐出される。

それに対し、電磁弁５０が通電されたとき（通電時）には、パイロット通路５５（の弁室側ポート５５ａ）が開かれるので、第１主弁４０の弁座４５より下流部分４１ａと第１背圧室４７との差圧が小さくなり、入口２３に導入された高圧の冷媒の圧力により、第２スライド弁体３２の主弁体部３２Ａが開となるとともに、副弁体部３２Ｂが閉となり、高圧の冷媒は第２出口２５に導かれて吐出される。

本発明に係る圧縮機用の切換弁装置付き圧縮機に関連する参考例の平面図。本発明に係る圧縮機用の切換弁装置付き圧縮機に関連する参考例の部分切欠側面図。図２のＡ−Ａ矢視断面図。図３の切換弁部分を拡大して示す図。切換弁の構成及び電磁弁無通電時における切換弁の動作説明に供される、図４のＢ−Ｂ矢視断面図。切換弁の構成及び電磁弁通電時における切換弁の動作説明に供される、図４のＢ−Ｂ矢視断面図。図１〜図３に示されるものとは異なるタイプの圧縮機構部に、図１〜図６に示されるものと略同じ構成の切換弁を組み込んだ本発明に係る圧縮機用の切換弁装置の一実施形態を付設した切換弁付き圧縮機を示す平面図。図７に示される切換弁付き圧縮機の縦断面図。図８のＣ−Ｃ矢視断面図。図７、図８に示されるものと同じ構成の圧縮機構部に、前記したものとは異なる構成の切換弁を組み込んだ本発明に係る圧縮機用の切換弁装置の他の実施形態を付設した切換弁付き圧縮機を示す縦断面図。図１０の切換弁部分を拡大して示す図（電磁弁無通電時）。図１０の切換弁部分を拡大して示す図（電磁弁通電時）。本発明に係る圧縮機用の切換弁装置が適用される冷凍サイクルの一例の冷房運転状態を示す図。本発明に係る圧縮機用の切換弁装置が適用される冷凍サイクルの一例の暖房運転状態を示す図。

１０、６０、６０’…切換弁付き圧縮機
１２…筐体部
１３…圧縮機構部
１４…電動機部
１５…回転軸
２０、７０…切換弁
２２…蓋状本体部
２３…入口
２５…第２出口
２６…第１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
４９…連通路
５０…電磁弁
５５、５５’…パイロット通路

Claims

上面に開口部を有する筺体部と、該筺体部の開口部を密封閉塞する蓋状本体部と電磁弁とを有する切換弁と、を備えた圧縮機用の切換弁装置であって、
前記圧縮機は、電動機ケースに内蔵される電動機部と前記筺体部内に配在されて上面が開口した吐出室を有する圧縮機構部とを備え、該圧縮機構部は、前記電動機ケース上に配置されると共に、
前記切換弁は、前記圧縮機構部の上面に開口した吐出室を覆うように配置され、前記蓋状本体部によって、前記圧縮機構部と前記電動機ケースにボルト類により共締め固定されると共に、前記蓋状本体部の前記筐体部内に位置する下面側張出部に、高圧の冷媒が導入される入口と第１主弁と第２主弁とを設け、前記蓋状本体部の上面側に、第１出口と第２出口とを開口して、前記電動機ケースの吸入口から吸入された低圧の冷媒を前記圧縮機構部で圧縮し、圧縮された高圧の冷媒を前記切換弁の前記入口に導くとともに、前記電磁弁により前記切換弁の前記第２出口及び前記第１出口のどちらかから吐出するように構成していることを特徴とする圧縮機用の切換弁装置。
前記蓋状本体部は、断面概略凸状に形成され、該蓋状本体部の凸部に、前記第１主弁、前記第２主弁、及び前記電磁弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機用の切換弁装置。
前記切換弁は、前記入口から導入された高圧の冷媒を前記第１主弁又は第２主弁を介して前記第１出口又は前記第２出口に選択的に導くものであり、前記入口と前記第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、前記電磁弁は、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ものであり、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、となるようにされていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機用の切換弁装置。
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１に記載の圧縮機用の切換弁装置。
前記第１主弁と前記第２主弁とが平行に配設されていることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機用の切換弁装置。
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１に記載の圧縮機用の切換弁装置。
前記第１主弁と前記第２主弁とが同一軸線上に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の圧縮機用の切換弁装置。
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ていることを特徴とする請求項６に記載の圧縮機用の切換弁装置。