JP5249818B2

JP5249818B2 - 四方切換弁

Info

Publication number: JP5249818B2
Application number: JP2009045075A
Authority: JP
Inventors: 良輔津久井; 紀幸森田
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP2010196858A

Description

本発明は、冷凍機器、空調機器等の可逆冷凍サイクルを利用した機器等に用いられる四方切換弁に関する。

従来、冷凍サイクルシステムの冷媒通路に四方切換弁を配置して冷媒通路を切り換え、室内の冷房と暖房とを切り換えることが行なわれている。このような四方切換弁として、特許文献１には、図４に示すような四方切換弁が提案されている。

この四方切換弁６１は、密閉中空のシリンダ状の弁本体６２に、圧縮機６３の吐出管８０に連結される導管６４の接続口６５と、圧縮機６３の吸入管６６に連通する接続口６７を設け、この接続口６７を挟んで両側に、熱交換機６８、６９への導管７０、７１に連通する２つの接続口７２、７３を配置し、椀状の弁体７４を弁座７５に摺動自在に設け、この弁体７４を摺動させ、中央の接続口６７と両側の接続口７２、７３のいずれか一方との間を選択的に接続する。尚、圧縮機６３の吐出管８０は、導管６４の段付部６４ａで位置決めされる。

特開平７−１５１２５１号公報

しかし、上記従来の四方切換弁６１は、図５に示すように、導管６４の接続口６５の周辺部と、弁体７４の外周面７４ａとの隙間ａが狭隘であるため、同図の矢印方向に高圧冷媒が流れる際の圧力損失が大きく、冷媒流量の低下を招き、冷凍ユニット等の効率の低下に繋がるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の四方切換弁における問題点に鑑みてなされたものであって、弁本体の内部を流れる高圧冷媒等の圧力損失を小さく抑えることが可能な四方切換弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、密閉空間を有する弁本体と、該弁本体の一側部に連結され、前記密閉空間と連通する第１導管と、前記弁本体の他側部に連結され、前記密閉空間と連通する第２導管と、該第２導管を挟んで両側に各々隣接して配置され、前記密閉空間と連通するとともに、前記第２導管と同一の内径を有する第３及び第４導管と、前記弁本体内において前記第２乃至第４導管の各々に連通する開口部を有する弁座と、該弁座に摺動可能に配置された弁体とを備え、該弁体を一方向又は他方向に摺動させることにより、前記第１導管と前記第３導管との間、又は前記第１導管と前記第４導管との間の連通状態が選択的に切り換えられる四方切換弁において、前記弁本体の前記第１導管は、前記第２導管と同一の軸線を有するとともに、該第１導管に接続される管の外径よりも大きな内径を有し、前記第１導管の接続口の周辺部と、前記弁体の外周面との間の最小断面積を、前記第１導管に接続される管の内径断面積と同一又はそれ以上としたことを特徴とする。

そして、本発明によれば、第１導管の接続口の周辺部と、弁体の外周面との間の最小断面積を、第１導管に接続される管の内径断面積と同一又はそれ以上としたため、第１導管の接続口の周辺部と、弁体の外周面との間を流れる流体の圧力損失を小さくすることができ、この四方切換弁を冷凍ユニット等に用いた場合に、冷媒流量の低下を招くことなく、冷凍ユニット等の効率の低下を回避することができる。
また、前記第１導管を、前記第２導管と同一の軸線を有するとともに、該第１導管に接続される管の外径よりも大きな内径を有するように構成することにより、第１導管の接続口の周辺部と、弁体の外周面との間の最小断面積を、第１導管に接続される管の内径断面積と同一又はそれ以上とすることが可能となる。

また、該四方切換弁を、冷凍サイクルシステムの冷媒通路を切り換えるために用い、前記第１導管に接続される管を、該冷凍サイクルに用いられる圧縮機の吐出管とし、該吐出管を前記第１導管の内部に突設したストッパによって係止することができる。この構成により、圧縮機の吐出管との配管接続構造を簡便なものとしながら、冷凍ユニット等の冷凍サイクルシステムに用いた場合に、冷媒流量の低下を招くことなく、冷凍ユニット等の効率の低下を回避することができる。

以上のように、本発明によれば、弁本体内部を流れる流体の圧力損失を小さくすることのできる四方切換弁を提供することができ、冷凍サイクルシステムに用いた場合に、冷媒流量の低下を招くことなく、冷凍ユニット等の効率の低下を回避することができる。

本発明にかかる四方切換弁の一実施の形態を示す断面図である。本発明にかかる四方切換弁と従来の四方切換弁の弁体等の形状の相違について説明するための断面図である。四方切換弁のバーリング部の断面積と圧力損失の関係を示すグラフである。従来の四方切換弁の一例を示す断面図である。従来の四方切換弁の弁本体内部を流れる高圧冷媒の圧力損失を説明するための断面図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる四方切換弁を冷凍サイクルの冷媒通路の切換に用いた場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかる四方切換弁の一実施の形態を示し、この四方切換弁１は、図４に示した四方切換弁６１と同様の基本構成を備え、密閉中空のシリンダ状の弁本体２に、圧縮機（不図示）の吐出管２０に連結される導管４の接続口５と、圧縮機の吸入管６に連通する接続口７を設け、この接続口７を挟んで両側に、熱交換機（不図示）への導管１０、１１に連通する２つの接続口１２、１３を配置し、椀状の弁体１４を弁座１５に摺動自在に設け、この弁体１４を摺動させ、中央の接続口７と両側の接続口１２、１３のいずれか一方との間を選択的に接続する。

この四方切換弁１の、圧縮機の吐出管２０に連結される導管４は、図４に示した導管６４と異なり、下部４ａが上部４ｂより大径に形成されるとともに、上部４ｂに吐出管２０の位置決めのためのストッパ４ｃを管内に向かって突設し、下部４ａの内径を吐出管２０の外径よりも大きく形成したことを特徴の一つとし、これにより、後述するように、導管４の接続口５の周辺部の空間を大きく形成することができ、高圧冷媒の圧力損失を小さくすることを可能としている。

次に、本発明にかかる四方切換弁１の弁本体２に穿設された導管４の接続口５の近傍と、弁体１４の外周面の形状と、図４に示した従来の四方切換弁６１の導管６４の接続口６５の近傍と、弁体７４の外周面の形状の相違点について、図２を参照しながら説明する。尚、同図で示す部分は、図５の点線で楕円状に囲んだ部分に相当する。図２では、上記相違点を判り易くするため、断面のハッチングを施さずに各部品を描いている。また、本発明にかかる弁体１４等を実線で、従来の弁体７４等を点線で示す。

上述のように、導管４の下部４ａを上部４ｂより大径に形成したことで、図２に示すように、導管４の内径は、導管６４の内径よりも大きく形成されている。これに伴い、接続口５も、接続口６５よりも大きな開口となっている。

上記構成により、四方切換弁６１における隙間ａに比較して四方切換弁１の隙間Ａを大きく形成することができ、導管４の接続口５の周辺部と、弁体１４の外周面との間の最小断面積（バーリング部断面積）を大きく取ることができる。より具体的には、四方切換弁１は、この最小断面積を吐出管２０の内径断面積と同一又はそれ以上としたことを特徴とする。

次に、上記弁体１４と弁体７４を用いた場合の圧力損失の比較例として、図３にバーリング部断面積と圧力損失の関係を示す。尚、高圧管とは、弁体１４、７４の各々の導管４、６４であって、高圧圧損とは、高圧管を高圧冷媒が流れたときの圧力損失をいう。

同図に示すように、バーリング部断面積が大きくなるに従い圧力損失が低下し、本発明のようにバーリング部断面積が高圧管の内径断面積と同一になると（低減品と表示）、図４に示した四方切換弁６１（従来品）に比較して、圧力損失が略々半減していることが判る。その後バーリング部断面積が大ききくなっても圧力損失は僅かに漸減するが、その際弁本体の寸法も漸増する。従って、弁本体の寸法と圧力損失の低下の両面から見た場合、バーリング部断面積を高圧管の内径断面積（３０８ｍｍ²）に一致させるのが最適である。

尚、上記実施の形態においては、本発明にかかる四方切換弁を冷凍サイクルの冷媒通路の切換に用いた場合を例示したが、本発明にかかる四方切換弁をその他の用途にも利用できることは勿論である。

１四方切換弁
２弁本体
４導管
４ａ下部
４ｂ上部
４ｃストッパ
５接続口
６吸入管
７接続口
１０導管
１１導管
１２接続口
１３接続口
１４弁体
１４ａ外周面
１５弁座
２０吐出管

Claims

密閉空間を有する弁本体と、該弁本体の一側部に連結され、前記密閉空間と連通する第１導管と、前記弁本体の他側部に連結され、前記密閉空間と連通する第２導管と、該第２導管を挟んで両側に各々隣接して配置され、前記密閉空間と連通するとともに、前記第２導管と同一の内径を有する第３及び第４導管と、前記弁本体内において前記第２乃至第４導管の各々に連通する開口部を有する弁座と、該弁座に摺動可能に配置された弁体とを備え、該弁体を一方向又は他方向に摺動させることにより、前記第１導管と前記第３導管との間、又は前記第１導管と前記第４導管との間の連通状態が選択的に切り換えられる四方切換弁において、
前記弁本体の前記第１導管は、前記第２導管と同一の軸線を有するとともに、該第１導管に接続される管の外径よりも大きな内径を有し、
前記第１導管の接続口の周辺部と、前記弁体の外周面との間の最小断面積を、前記第１導管に接続される管の内径断面積と同一又はそれ以上としたことを特徴とする四方切換弁。
該四方切換弁は、冷凍サイクルシステムの冷媒通路を切り換えるために用いられ、前記第１管路に接続される管は、該冷凍サイクルに用いられる圧縮機の吐出管であって、該吐出管を前記第１導管の内部に突設したストッパによって係止したことを特徴とする請求項１に記載の四方切換弁。