JP5570314B2 - 三方電磁弁 - Google Patents

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Description

本発明は、ヒートポンプ装置を備えた空調装置において冷媒の流路を切り換えるために用いられる三方電磁弁に関する。
従来、冷暖房システム等のヒートポンプ装置では、圧縮機の吐出側と室内側及び室外側熱交換器との間と、圧縮機の吸入側と室内側及び室外側熱交換器との間に各々電磁弁を配置して冷媒の流路を切り換えていた。
しかし、上記ヒートポンプ装置では、２つの電磁弁を用いるため、部品点数が多くなり、装置コストの上昇に繋がるとともに、消費電力も大きくなるため、運転コストが上昇するという問題があった。
特許文献１に記載の冷媒流路の切換弁は、ホットガスサイクル回路を備えた空調装置において、１つの弁本体に、圧縮機とコンデンサとの間に設けられ、冷媒回路を遮断するパイロット電磁弁機構と、圧縮機とエバポレータとの間に設けられ、パイロット電磁弁機構が閉弁するとともに圧縮機とコンデンサの冷媒圧力が所定の差圧に達した時に作動させる差圧弁機構とを一体的に設け、１つの切換弁で冷媒の流路を切り換えることで、上記問題の解決を図っている。
特許第３４１３３８５号公報
しかし、上記特許文献１に記載の冷媒流路の切換弁は、差圧弁機構を用いるため、寒冷地等のような差圧が小さい環境下では機能しない虞があるという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来の切換弁等における問題点に鑑みてなされたものであって、差圧が小さい環境下でも確実に機能し、信頼性の高い三方電磁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、ヒートポンプ装置の熱交換器に連通する流入口、該ヒートポンプ装置の膨張機構に連通する第１流出口、該ヒートポンプ装置の圧縮機の吸入口に連通する第２流出口、前記流入口と前記第１流出口との間に位置する第１弁座、及び前記流入口と前記第２流出口との間に位置し、前記第１弁座と対向するように配置された第２弁座を備えた弁本体と、前記第１弁座と対向するように前記弁本体内に配置された第１弁体と、前記第１弁体を前記第１弁座の方向に付勢する付勢手段と、貫通孔を備え、前記第２弁座と対向するように前記弁本体内に配置された第２弁体と、前記第２弁体に設けられた前記貫通孔を閉塞可能とする電磁手段と、前記第１弁体及び前記第２弁体の間に介装された作動部材とを備えた三方電磁弁であって、前記第２弁体の前記第２弁座への着座を、前記電磁手段への通電により行い、前記第１弁体の前記第１弁座への着座を、前記電磁手段への通電解除及び前記付勢手段による付勢力により行うことを特徴とする。
そして、本発明によれば、冷媒流路の切換を、差圧機構を用いずに、付勢手段による弾
性力又は電磁コイルへの通電によって行うため、寒冷地等のような差圧が小さくなる環境
下でも確実に機能し、信頼性の高い三方電磁弁を提供することができる。また、熱交換器
から圧縮機に流れる低圧冷媒の流路をパイロット弁とすることで、直動弁に比較して弁口
径を大きくすることができ、これにより圧損が低下し、システム効率が向上する。
以上のように、本発明によれば、差圧が小さい環境下でも確実に機能して信頼性が向上するとともに、システム効率の向上を図ることも可能な三方電磁弁を提供することができる。
本発明にかかる三方電磁弁の一実施の形態を示す断面図であって、（ａ）は無通電時、（ｂ）は電磁コイルへ通電した時を示す。 本発明にかかる三方電磁弁を用いたヒートポンプ装置の全体構成を示す図である。
次に、本発明を実施するための形態について図１を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる三方電磁弁の一実施の形態を示し、この三方電磁弁１は、１つの流入口２ａと、第１流出口２ｂ及び第２流出口２ｃと、弁室２ｄ、２ｅとを備える弁本体２と、弁本体２内に位置する第１弁座３、第２弁座４と、これらの弁座３、４に接離して流入口２ａと流出口２ｂ、２ｃを連通させる第１弁体６及び第２弁体７と、両弁体６、７間に介装され、各々の端部で両弁体６、７に当接する複数の作動部材としての作動棒９（９Ａ、９Ｂ）と、弁本体２の下部開口を塞ぐ蓋１１と、蓋１１と第１弁体６との間に介装され、第１弁体６を第１弁座３側に付勢するコイルばね１２と、下端部で第２弁体７に接離するとともに、貫通孔１５ａを有する弁ホルダ１５と、弁ホルダ１５に一体化されたプランジャ１３を昇降させるための電磁コイル組立体１４等を備える。
弁本体２は、弁室２ｄに第２弁体７を、弁室２ｅに第１弁体６を収容し、上部開口は吸引子１６によって閉じられ、下部開口は蓋１１によって塞がれている。吸引子１６と弁本体２との間にはＯリング１７が、蓋１１と弁本体２との間にはＯリング１８が各々装着され、三方電磁弁１の気密性を確保している。
第１弁体６は、コイルばね１２によって上方に付勢され、図１（ａ）の無通電時にコイルばね１２の弾性力によって第１弁座３に着座する。第１弁体６の上面には、作動棒９の下端部が当接する。
第２弁体７は、上下方向に貫通する２つの貫通孔７ａ、７ｂを備え、第２弁体７と吸引子１６の間には、ピストンリング２０が装着される。
作動棒９（９Ａ、９Ｂ）は、弁室２ｄ内において弁本体２を貫通する挿通孔（不図示）によって上下方向に移動可能に設けられ、上述のように、両弁体６、７に挟持される。尚、図示の例では、作動棒９が２本存在するが、作動棒９の本数は特に限定されるものではない。
弁ホルダ１５は、プランジャ１３と一体に形成され、下端部に水平方向に延設された貫通孔１５ａを有する。
プランジャ１３は、円筒状のパイプ２１内に昇降可能に収容され、プランジャ１３と吸引子１６との間に介装されたコイルばね１９によって上方へ付勢される。プランジャ１３は、電磁コイル組立体１４の電磁コイル１４ａに通電した際に、吸引子１６に吸引されて下降する。
次に、上記構成を有する三方電磁弁１の動作について、図１を参照しながら説明する。
電磁コイル１４ａへ通電しない場合には、図１（ａ）に示すように、第１弁体６がコイルばね１２によって上方に付勢され、第１弁座３に着座するとともに、第１弁体６及び作動棒９を介して第２弁体７が上方へ移動し、弁座４から離間する。流入口２ａから流体を流せば、第２弁体７の上下に差圧が生じ該第２弁体７は上方に付勢される。これにより、流入口２ａから弁室２ｄを介して第２流出口２ｃへ流体が流れる。
次に、流入口２ａから流体を流した状態において電磁コイル１４ａに通電すると、プランジャ１３が吸引子１６に吸引されて下降し、これに伴い弁ホルダ１５も下降する。弁ホルダ１５の下降直後に、弁ホルダ１５の下端部１５ｂが貫通孔７ａの上端部に当接して上部開口を塞ぎ、これにより第２弁体７の上下の差圧がなくなり、弁ホルダ１５の押圧により第２弁体７が弁座４に着座する。
プランジャ１３、弁ホルダ１５及び第２弁体７の移動に伴い、複数の作動棒９も下降し、これによって第１弁体６も下降し、第１弁座３から離間する。これにより、流入口２ａから弁室２ｅを介して第１流出口２ｂへ流体が流れる。
次に、上記構成を有する三方電磁弁１を用いた冷暖房システム（ヒートポンプ装置）３１について、図２を中心に参照しながら説明する。
この冷暖房システム３１は、冷媒として例えばＨＦＣ−１３４ａやＨＦＯ−１２３４ｙｆを用い、圧縮機３２と、室外側熱交換器３３と、第１室内側熱交換器３４と、第２室内側熱交換器３５と、第１膨張機構３６と、第２膨張機構３７と、室外側熱交換器３３から第１膨張機構３６又は圧縮機３２への冷媒流路を切り換える三方電磁弁１と、第２室内側熱交換器３５から室外側熱交換器３３への冷媒流路に配置された電磁弁３９とで構成される。ここで、三方電磁弁１は、図１に示した流入口２ａが室外側熱交換器３３に連通し、第１流出口２ｂが第１膨張機構３６に連通し、第２流出口２ｃが圧縮機３２の吸入口に連通するように接続される。
次に、上記構成を有する冷暖房システム３１の動作について説明する。
まず、暖房時の動作について説明する。三方電磁弁１の電磁コイル１４ａに通電せずに図１（ａ）の状態とし、室外側熱交換器３３から流入口２ａ、第２流出口２ｃを介して圧縮機３２への冷媒流路を開状態とし、第１流出口２ｂから第１膨張機構３６への冷媒流路を閉状態とし、電磁弁３９を閉じる。これにより、圧縮機３２より吐出された冷媒は、第２室内側熱交換器３５、第２膨張機構３７を経て室外側熱交換器３３に導入された後、圧縮機３２に戻る。この場合、室外側熱交換器３３は蒸発器として機能し、第２室内側熱交換器３５は凝縮器として機能し、ダクト５０内を矢印Ｆ方向に流れる風が第２室内側熱交換器３５で温められて温風通路５１から車室内に吹き出す暖房運転となる。尚、５３はダンパーであり、破線は暖房時の位置、実線は冷房時の位置を示している。
次に、冷房時の動作について説明する。三方電磁弁１の電磁コイル１４ａに通電して図１（ｂ）の状態とし、室外側熱交換器３３から流入口２ａ、第１流出口２ｂを介して第１膨張機構３６への冷媒流路を開状態とし、第２流出口２ｃから圧縮機３２への冷媒流路を閉状態とし、電磁弁３９を開く。これにより、圧縮機３２より吐出された冷媒は、第２室内側熱交換器３５、電磁弁３９を経て室外側熱交換器３３に導入された後、第１膨張機構３６、第１室内側熱交換器３４を経て圧縮機３２に戻る。この場合、室外側熱交換器３３は凝縮器として機能し、第１室内側熱交換器３４は蒸発器として機能し、ダクト５０内を矢印Ｆ方向に流れる風が第１室内側熱交換器３４で冷却されて冷風通路５２から車室内に吹き出す冷房運転となる。
尚、上記実施の形態において、冷暖房システム３１を流れる冷媒の種類は特に限定されるものではない。
１ 三方電磁弁
２ 弁本体
２ａ 流入口
２ｂ 第１流出口
２ｃ 第２流出口
２ｄ 弁室
３ 第１弁座
４ 第２弁座
６ 第１弁体
７ 第２弁体
７ａ、７ｂ 貫通孔
９（９Ａ、９Ｂ） 作動棒
１１ 蓋
１２ コイルばね
１３ プランジャ
１４ 電磁コイル組立体
１４ａ 電磁コイル
１５ 弁ホルダ
１５ａ 貫通孔
１５ｂ 下端部
１６ 吸引子
１７、１８ Ｏリング
１９ コイルばね
２０ ピストンリング
２１ パイプ
３１ 冷暖房システム
３２ 圧縮機
３３ 室外側熱交換器
３４ 第１室内側熱交換器
３５ 第２室内側熱交換器
３６ 第１膨張機構
３７ 第２膨張機構
３９ 電磁弁
５０ ダクト
５１、５２ 温風通路
５３ ダンパー

Claims (1)

  1. ヒートポンプ装置の熱交換器に連通する流入口、該ヒートポンプ装置の膨張機構に連通する第１流出口、該ヒートポンプ装置の圧縮機の吸入口に連通する第２流出口、前記流入口と前記第１流出口との間に位置する第１弁座、及び前記流入口と前記第２流出口との間に位置し、前記第１弁座と対向するように配置された第２弁座を備えた弁本体と、
    前記第１弁座と対向するように前記弁本体内に配置された第１弁体と、
    前記第１弁体を前記第１弁座の方向に付勢する付勢手段と、
    貫通孔を備え、前記第２弁座と対向するように前記弁本体内に配置された第２弁体と、
    前記第２弁体に設けられた前記貫通孔を閉塞可能とする電磁手段と、
    前記第１弁体及び前記第２弁体の間に介装された作動部材と
    を備えた三方電磁弁であって、
    前記第２弁体の前記第２弁座への着座を、前記電磁手段への通電により行い、
    前記第１弁体の前記第１弁座への着座を、前記電磁手段への通電解除及び前記付勢手段による付勢力により行うことを特徴とする三方電磁弁。
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