JP6491861B2 - 流路切換弁 - Google Patents

Description

本発明は、弁体を回転させることにより流路の切り換えを行うロータリー式の流路切換弁に係り、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等において流路切換を行うのに好適な流路切換弁に関する。

一般に、ルームエアコン、カーエアコン等のヒートポンプ式冷暖房システムは、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、及び膨張弁等に加えて、流路（流れ方向）切換手段としての流路切換弁を備えている。

この流路切換弁を備えたヒートポンプ式冷暖房システムの一例を図２２を参照しながら簡単に説明する。図示例のヒートポンプ式冷暖房システム２００は、運転モード（冷房運転と暖房運転）の切り換えを流路切換弁（四方切換弁）２４０で行うようになっており、基本的には、圧縮機２１０、室外熱交換器２２０、室内熱交換器２３０、及び膨張弁２６０を備え、前記の圧縮機２１０、室外熱交換器２２０、室内熱交換器２３０、及び膨張弁２６０の四者の間に４つのポート、すなわち、吐出側高圧ポートＤ、室外側入出ポートＣ、室内側入出ポートＥ、及び吸入側低圧ポートＳを有する流路切換弁２４０が配在されている。

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おり、冷房運転モードが選択されたときには、図２２において実線矢印で示される如くに、流路切換弁２４０の吐出側高圧ポートＤが室外側入出ポートＣに、また、室内側入出ポートＥが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通せしめられる。これにより、冷媒が圧縮機２１０に吸入されるとともに、圧縮機２１０から高温高圧の冷媒が流路切換弁２４０を介して室外熱交換器２２０に導かれ、ここで室外空気と熱交換して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁２６０に導入される。この膨張弁２６０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室内熱交換器２３０に導入され、ここで室内空気と熱交換（冷房）して蒸発し、室内熱交換器２３０からは低温低圧の冷媒が流路切換弁２４０を介して圧縮機２１０の吸入側に戻される。

それに対し、暖房運転モードが選択されたときには、図２２において破線矢印で示される如くに、流路切換弁２４０の吐出側高圧ポートＤが室内側入出ポートＥに、また、室外側入出ポートＣが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通せしめられ、圧縮機２１０から高温高圧の冷媒が室内熱交換器２３０に導かれ、ここで室内空気と熱交換（暖房）して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁２６０に導入される。この膨張弁２６０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室外熱交換器２２０に導入され、ここで室外空気と熱交換して蒸発し、室外熱交換器２２０からは低温低圧の冷媒が流路切換弁２４０を介して圧縮機２１０の吸入側に戻される。

前記した如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込まれる四方切換弁として、従来、スライド式主弁体を内蔵する弁本体（弁ハウジング）と、電磁式のパイロット弁とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に所載の流路切換弁は、弁ハウジングに、吐出側高圧ポートＤ、室外側入出ポートＣ、吸入側低圧ポートＳ、及び室内側入出ポートＥが形成されるとともに、前記したポートＤ→Ｃ及びＥ→Ｓ、又は、ポートＤ→Ｅ及びＣ→Ｓの連通状態を作り出す（流路切換を行う）べくスライド式主弁体が左右方向に摺動可能に配在されている。弁ハウジングにおけるスライド式主弁体の左右には、パイロット弁を介して圧縮機吐出側の高圧冷媒及び圧縮機吸入側の低圧冷媒が導入される、それぞれスライド式主弁体に結合された左右一対のピストン型パッキンにより画成される高圧室及び低圧室が設けられ、この高圧室と低圧室の圧力差を利用して前記スライド式主弁体を左右方向に摺動させることで前記流路切換を行うようにされている。

一方、特許文献２には、パイロット弁を備えたロータリー式の四方切換弁が提案されている。この四方切換弁は、円筒状胴体（主弁ハウジング）内を区劃片（回転軸部に片持ち支持された板状主弁体）により２つに区画するとともに、主弁ハウジングの外周部に前記吐出側高圧ポートＤと吸入側低圧ポートＳとを、また、室外側入出ポートＣと室内側入出ポートＥとを、それぞれ１８０°前後離して対向配置させ、板状主弁体を回転させることにより、流路の切り換え、すなわち、吐出側高圧ポートＤが室外側入出ポートＣに、また、室内側入出ポートＥが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通する第１連通状態と、吐出側高圧ポートＤが室内側入出ポートＥに、また、室外側入出ポートＣが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通する第２連通状態とを作り出すようにされ、また、主弁体の回転（流路切換）は、主弁ハウジングの上側に設けられた、システム内の高圧冷媒と低圧冷媒の差圧を利用する流体圧式のアクチュエータ（板状主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された板状体で仕切られた二つの作動室）への高圧冷媒の導入・排出をパイロット弁で選択的に行うことによりなされる。

特開２００９−４１６３６号公報 特開２００１−８２８３４号公報

前記した如くの従来の流路切換弁においては、次のような解決すべき課題がある。

すなわち、特許文献１に所載のスライド式の流路切換弁では、内容積が比較的小さな弁ハウジング内において高圧流体（冷媒）が内壁面等に衝突するとともに、その流れ方向が大きく変わるので、圧力損失が大きくなる嫌いがあり、また、左右一対のピストン型パッキンを伴うスライド式主弁体を摺動させて流路切換を行う構成であるので、スティックスリップ等により摺動部分が摩耗しやすく、それに伴い、摺動部分のシール性が悪くなって、弁洩れしやすいという問題もある。

また、特許文献２に所載の従来のロータリー式の流路切換弁では、主弁部分の他に主弁体を回動させるためのアクチュエータが主弁ハウジング外に設けられており、また、アクチュエータは、主弁内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用して主弁体を回動させる構成であるので、主弁とアクチュエータとを結ぶ配管が必要であり、そのため、アクチュエータや配管を含めた流路切換弁全体の体格や占有スペースが極めて大きくなる嫌いがあり、流路切換弁の製造コスト、設置コスト等が高くなるという問題がある。

また、従来のアクチュエータは、主弁体の回転軸部を直接又はギア等を介して回転させる構成であるので、主弁体に対して小さな出力で大きなトルクを生み出すには、アクチュエータとその回転伝達機構部分を大きくする必要があり、それによっても、流路切換弁全体の体格や占有スペースが大きくなる嫌いがある。

さらに、上記特許文献２に所載のロータリー式の流路切換弁におけるアクチュエータは、高圧を受ける部分が主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるので、変形（撓み）等が生じやすく、強度や耐久性に問題があるとともに、円筒面を含む作動室内面と板状体との間のシールが難しいので、上記変形（撓み）等が生じやすいこととあいまって、シール性が損なわれやすく、流路切換の確実性や迅速性にも欠ける嫌いがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、アクチュエータや配管を含めた全体の体格や占有スペースを小さくしてコンパクトに纏めることができるとともに、主弁体に対して小さな出力で大きなトルクを生み出すことができ、高圧に耐えられる十分な強度を確保できて耐久性を向上させることができ、しかも、流路切換を確実かつ迅速に行うことができるとともに、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧環境下にも組み込むことのできる流路切換弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る流路切換弁は、基本的には、上側弁シート及び下側弁シートによりその上面開口及び下面開口が気密的に封止された筒状の主弁ハウジング、及び該主弁ハウジング内に回動可能に配在された主弁体を有する主弁と、前記主弁体を回動させるためのアクチュエータとを備え、前記主弁体を回転させることにより、流路が切り換えられるようにされ、前記アクチュエータは、前記主弁ハウジング内における前記主弁体の外周側で前記上側弁シートと前記下側弁シートとの間に画成された円筒状の空所からなる作動室を有し、該作動室に、前記主弁に供給される高圧流体が導入されるとともに、円筒状の受圧移動体がその回転は阻止された状態で上下動可能に配在され、該受圧移動体の内周側で前記主弁体の外周側に該主弁体と一体化ないし一体的に回動可能に連結された回転駆動体が配在され、前記受圧移動体と前記回転駆動体との間に、前記受圧移動体の上下動を前記回転駆動体の正逆両方向の回転運動に変換するための運動変換部が設けられていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記運動変換部として、前記受圧移動体及び前記回転駆動体のうちの一方に、ボールと、該ボールを、その一部を半径方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部とが設けられ、他方に、前記収容部から半径方向に突出する前記ボールの一部が嵌め込まれる、周方向に曲がりながら上下方向に伸びる螺旋溝が設けられている構成のものが使用される。

他の好ましい態様では、前記作動室における前記受圧移動体より上側の作動室上部に高圧流体を導入するため及び／又は前記作動室上部から高圧流体を排出するための上部ポートが設けられるとともに、前記作動室における前記受圧移動体より下側の作動室下部に高圧流体を導入するため及び／又は前記作動室下部から高圧流体を排出するための下部ポートが設けられる。

また、好ましい態様では、前記作動室を前記作動室上部と前記作動室下部とそれらの中間部とに気密的に仕切るべく、前記受圧移動体の内周及び外周の上下に、それぞれ前記作動室の内周面及び外周面との間を封止するシール部材が装着され、前記作動室上部に前記上部ポートを介して高圧流体を導入するとともに、前記作動室下部から前記下部ポートを介して高圧流体を排出することにより、前記受圧移動体を下動させて前記回転駆動体を一方向に回転させる下動行程と、前記作動室下部に前記下部ポートを介して高圧流体を導入するとともに、前記作動室上部から前記上部ポートを介して高圧流体を排出することにより、前記受圧移動体を上動させて前記回転駆動体を他方向に回転させる上動行程と、を選択的にとり得るようにされる。

この場合、好ましくは、前記主弁は、該主弁に供給される高圧流体が流通する高圧部分と、該高圧流体より減圧された低圧流体が流通する低圧部分とを有し、前記上動行程と前記下動行程との切り換えを、前記上部ポートと前記下部ポート、及び、前記主弁内の高圧部分と低圧部分とに接続された四方パイロット弁により行うようにされる。

一方、他の好ましい態様では、前記主弁は、該主弁に供給される高圧流体より減圧された低圧流体が流通する低圧部分を有し、前記上部ポートと前記下部ポートは前記主弁の低圧部分に弁手段を介して接続され、前記弁手段により、前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記下部ポートを介して行うことによって、前記受圧移動体を下動させて前記回転駆動体を一方向に回転させる下動行程と、前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記上部ポートを介して行うことによって、前記受圧移動体を上動させて前記回転駆動体を他方向に回転させる上動行程とを選択的にとり得るようにされる。

この場合、好ましくは、前記受圧移動体の上端及び下端に、該受圧移動体の上下動に連動して前記上部ポート及び前記下部ポートを開閉するための上閉弁体及び下閉弁体が設けられるとともに、前記作動室上部及び前記作動室下部を含む作動室全体に前記主弁に供給される高圧流体を行き渡らせるための均圧通路が設けられる。

他の好ましい態様では、前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記上部ポート、前記下部ポート、及び、前記主弁の低圧部分に接続された前記弁手段としての三方パイロット弁により行うようにされる。

この場合、好ましい態様では、前記作動室上部、前記作動室下部、及び前記主弁の低圧部分と前記三方パイロット弁とを接続するポート及び通路部分が前記主弁ハウジングの内部に設けられる。

本発明に係る流路切換弁では、主弁内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用した流体圧式アクチュエータにより、主弁体を回動させるようにされているので、電動モータ等で主弁体を回動させる場合に比べて、コスト削減、消費電力の低減、省エネ化等を図ることができ、また、スライド式のものに比べて、圧力損失や摺動部分の摩耗を可及的に抑えることができ、シール性を向上させ得て、弁洩れし難くできる。

また、アクチュエータの主要部（運動変換機構等）が主弁ハウジング内における主弁体の外周側に配置される構成であるので、主弁ハウジングの外径を少し大きくすれば済み、従来のように主要部が主弁ハウジング外に設けられるものに比べて、アクチュエータや配管を含めた流路切換弁全体の体格や占有スペースを小さくでき、そのため、全体をコンパクトに纏めることができるとともに、流路切換弁の製造コスト、設置コスト等を低く抑えることができる。

また、本発明のアクチュエータでは、回転力を加える部位が主弁体の外周であるので、主弁体の回転軸線から力点までの距離が長くなり、そのため、従来例のように主弁体の回転軸部を直接又はギア等を介して回転させる構成のものに比べて、主弁体に対して小さな出力で大きなトルクを得ることができ、これによっても、アクチュエータとその回転伝達機構部分を小さくすることができ、流路切換弁を小型でコンパクトに纏めることが可能となる。

加えて、アクチュエータは、主弁体より大径の厚肉円筒状の受圧移動体を上下動させ、この上下動を回転運動に変換して主弁体に伝達する構成なので、従来例のように高圧を受ける部分が主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるものに比して、高圧を受ける部分（受圧移動体）に、十分な強度を確保でき、耐久性を向上させることができるとともに、十分な強度を確保できることから、受圧面積を大きくすることができる。また、円筒状の受圧移動体が円筒状の作動室内を上下動する構成であるので、受圧移動体の内外周面と作動室の内外周面との間のシールは、従来例のような円筒面を含む作動室内面と板状体との間のシールに比べて容易であり、アクチュエータにおけるシール性を向上させることができ、上記主弁体に対して小さな出力で大きなトルクを得ることができること並びに上記受圧面積を大きくできることとあいまって、流路切換を確実かつ迅速に行うことができる。

上記に加え、直線運動を回転運動に変換する機構としては、一般にボールねじ機構が知られているが、通常のボールねじ機構は、ボールを多数使用し、リターン構造も必要であるため、本発明の運動変換機構に比べて、構造が複雑で高価であり、また、高温高圧環境下での使用は考慮されていないため、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれる流路切換弁に採用することは難しい。それに対し、本発明に係る運動変換機構を備えた流体圧式のアクチュエータは、部品点数が少なく極めてシンプルな構成であるので、コスト的に有利であるとともに、高温高圧環境下で使用する場合の対策を容易にとることができ、そのため、本発明の流路切換弁は、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧環境下に組み込まれる流路切換弁として費用対効果に極めて優れるものとなる。

上記した以外の、課題、構成、及び作用効果は、以下の実施形態により明らかにされる。

本発明に係る流路切換弁の第１実施例を示す一側面図。 第１実施例の上面を示し、（Ａ）は主弁体が第１の回転位置にあるときの上面配置図、（Ｂ）は主弁体が第２の回転位置にあるときの上面配置図。 図２（Ａ）のＡ−Ａ矢視線に従う、主として主弁体部分を示す拡大断面図。 第１実施例の部分破断他側面図。 第１実施例の主弁体に設けられたシール面離隔機構の構成及び動作説明に供される拡大断面図。 （Ａ）は、主弁体が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は上面側配置図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、主弁体が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は上面側配置図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、主弁体の第１層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、主弁体の第１層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、主弁体の第２層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、主弁体の第２層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、主弁体の第３層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、主弁体の第３層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、主弁体の第４層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、主弁体の第４層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 図２（Ａ）のＢ−Ｂ矢視線に従う、第１実施例のアクチュエータを含む流路切換弁の拡大断面図（受圧移動体：最上動位置、主弁体：第１の回転位置）。 図２（Ｂ）のＢ−Ｂ矢視線に従う、第１実施例のアクチュエータを含む流路切換弁の拡大断面図（受圧移動体：最下動位置、主弁体：第２の回転位置）。 第１実施例のアクチュエータの運動変換機構を構成する、（Ａ）受圧移動体と（Ｂ）回転駆動体を示す斜視図。 図２（Ａ）のＣ−Ｃ矢視線に従う拡大断面図（通電：ＯＮ、受圧移動体：最上動位置、主弁体：第１の回転位置）。 図２（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視線に従う拡大断面図（通電：ＯＦＦ、受圧移動体：最下動位置、主弁体：第２の回転位置）。 第１実施例の流路切換弁に使用されている四方パイロット弁を示し、（Ａ）は通電ＯＦＦ時を、（Ｂ）は通電ＯＮ時をそれぞれ示す拡大断面図。 第２実施例のアクチュエータの構成及び動作説明に供される図であり、第１実施例における図２（Ａ）のＣ−Ｃ矢視線に従う拡大断面図に相当する図（通電：ＯＮ、受圧移動体：最上動位置、主弁体：第１の回転位置）。 第２実施例のアクチュエータの構成及び動作説明に供される図であり、第１実施例における図２（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視線に従う拡大断面図に相当する図（通電：ＯＦＦ、受圧移動体：最下動位置、主弁体：第２の回転位置）。 第２実施例の流路切換弁に使用されている三方パイロット弁を示し、（Ａ）は通電ＯＦＦ時を、（Ｂ）は通電ＯＮ時をそれぞれ示す拡大断面図。 図１７のＡ部の拡大図。 第２実施例のアクチュエータの運動変換機構を構成する受圧移動体を示す斜視図。 ヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

［第１実施例］
図１は、本発明に係る流路切換弁の第１実施例を示し、図１は一側面図、図２は、図１の上面を示し、（Ａ）は主弁体が第１の回転位置にあるときの上面配置図、（Ｂ）は主弁体が第２の回転位置にあるときの上面配置図、図３は、図２（Ａ）のＡ−Ａ矢視線に従う、主として主弁体部分を示す拡大断面図である。

なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際にヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれた状態での位置、方向を指すとは限らない。

また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。

図示第１実施例の流路切換弁１は、四方切換弁であり、例えば前述した図２２に示されるヒートポンプ式冷暖房システム２００における四方切換弁２４０として用いられるもので、ロータリー式の主弁５と、流体圧式のアクチュエータ７とを備える。

ロータリー式の主弁５は、基本的には、主弁ハウジング１０とその中に回動可能に配在された主弁体２０を有し、また、流体圧式のアクチュエータ７（後述する運動変換機構５０等の主要部）は、前記主弁体２０を回動させるべく、主弁ハウジング１０内における主弁体２０の外周側に配在されている。

以下においては、まず、主として主弁５について説明し、その後にアクチュエータ７について説明する。

［主弁５の構成、動作、作用効果］
主弁５は、主弁ハウジング１０と、この主弁ハウジング１０内に回動可能かつ上下動可能に配在された主弁体２０とを備える。

主弁ハウジング１０は、アルミあるいはステンレス等の金属製とされ、図１〜図３に加えて、図１１、図１２並びに図１４、図１５を参照すればよくわかるように、円筒状の胴部１０Ｃと、この胴部１０Ｃの上面開口を気密的に封止するようにかしめ固定され、さらにはんだ付け、ろう付け、溶接等により固定された厚肉円板状の上側弁シート１０Ａと、胴部１０Ｃの下面開口を閉塞するように前記上側弁シート１０Ａと同様に前記胴部１０Ｃに固定された厚肉円板状の下側弁シート１０Ｂとを有し、上側弁シート１０Ａの左右には、管継手からなる第１ポート１１、第２ポート１２が垂設され、下側弁シート１０Ｂの左右には、管継手からなる第３ポート１３、第４ポート１４が垂設されている。各ポート１１〜１４は同一円周上に設けられており、第１ポート１１と第３ポート１３及び第２ポート１２と第４ポート１４は平面視同一位置に配在されている。上側弁シート１０Ａの下面及び下側弁シート１０Ｂの上面は、平坦で滑らかな弁シート面１７、１７となっている。

本実施例では、図２２に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム２００に組み込まれた場合において、例えば、第１ポート１１は圧縮機吐出側に接続される吐出側高圧ポートＤとされ、第２ポート１２は室内熱交換器に接続される室内側入出ポートＥとされ、第３ポート１３は室外熱交換器に接続される室外側入出ポートＣとされ、第４ポート１４は圧縮機吸入側に接続される吸入側低圧ポートＳとされる（図１参照）。

前記主弁ハウジング１０における上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの内面側中央（主弁ハウジング１０の中心線Ｏ上）には、それぞれ主弁体２０の上側回転軸部３０Ａ及び下側回転軸部３０Ｂ（後述）を回転自在に支持する軸受穴１５Ａ、１５Ｂが設けられている。

また、下側弁シート１０Ｂの下面側の一端側には、アクチュエータ７に付随するパイロット弁８０が設けられている。

主弁体２０は、短円柱状の上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの二分割構成となっている。詳しくは、比較的厚みのある第１層部材２１と該第１層部材２１の下面側に溶接等により一体的に接合された第２層部材２２とで上半部２０Ａが構成され、厚肉円板状の第３層部材２３と該第３層部材２３の下面側に溶接等により一体的に接合された比較的厚みのある第４層部材２４とで下半部２０Ｂが構成されている。

前記上半部２０Ａ（の第２層部材２２）と下半部２０Ｂ（の第３層部材２３）との間には、図４に示される如くに、それらを相互に逆方向に付勢する付勢手段としての４本の圧縮コイルばね２９が縮装されている。４本の圧縮コイルばね２９は、第３層部材２３の上面側の同一円周上に等角度間隔で設けられた４個のばね収納穴２３ｈ（図９参照）に、その一部を上方に突出させた状態で装填されている。

主弁体２０の第１層部材２１の上面側及び第４層部材２４の下面側の平面視同一位置には、主弁体２０の中心線Ｏ（主弁ハウジング１０と共通）を通る断面矩形の横断溝２７、２７が形成されている。

主弁体２０の回転軸部は、図３及び図１１に示される如くに、主弁体２０の本体部分（上半部２０Ａ、下半部２０Ｂ）と一体的に挙動可能な上側回転軸部３０Ａと下側回転軸部３０Ｂとに分けられている。上下の回転軸部３０Ａ、３０Ｂは、同一構成となっており、前記軸受穴１５Ａ、１５Ｂに挿入される枢軸部３０ａと、前記横断溝２７に嵌合する、それと長さが略同じで断面矩形の角棒部３０ｂとからなっている。角棒部３０ｂの両端部には連結棒部３０ｃが突設されている。この連結棒部３０ｃは、後述する運動変換機構５０における段付き円筒状の回転駆動体６５の上下に２カ所ずつ肉厚方向に貫設された係止横穴６６（図１３（Ｂ）も参照）を通して、角棒部３０ｂの両端部に外側から圧入、螺合等することにより結合されている。なお、角棒部３０ｂと連結棒部３０ｃとを一体物として作製し、回転駆動体６５の方に、係止横穴６６に代えてＵ形溝を形成し、該Ｕ形溝に前記一体物とされた連結棒部を嵌合させるようにしてもよい。

また、横断溝２７、２７の両端近くには、主弁体上半部２０Ａと下半部２０Ｂとを一体回動可能かつ上下動可能とすべく、図１１に示される如くに、２本の貫通穴２６が形成されており、この２本の貫通穴２６に上下端部が小径とされた段付きの一体回動棒２５がそれぞれ挿入されている。一体回動棒２５の上下の小径部２５ａは、前記回転軸部３０Ａ、３０Ｂの角棒部３０ｂの両端近くに設けられた挿通穴３０ｄに圧入やかしめ固定等されて挿入されている。

したがって、上下の回転軸部３０Ａ、３０Ｂと左右の一体回動棒２５、２５は、一体回動可能に井形状ないし矩形状に組まれた枠状体２８を構成しており、この枠状体２８により、運動変換機構５０における回転駆動体６５の回転が主弁体２０（上半部２０Ａと下半部２０Ｂ）に偏り無く確実に伝達されるとともに、二分割構成とされた主弁体２０（上半部２０Ａ、下半部２０Ｂ）が一体回動棒２５に沿って若干摺動可能とされていることにより、その上下動、傾き、位置ずれ等に柔軟に対応できる。

流路切換にあたり、主弁体２０は、後述するアクチュエータ７により、正逆両方向に回転せしめられ、図６（Ａ）に示される如くの第１の回転位置と、この第１の回転位置から時計回りに６０°回転した、図６（Ｂ）に示される如くの第２の回転位置とを選択的にとり得るようにされている。

主弁体２０には、第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる第１連通路３１及び第２ポート１２と第４ポート１４とを連通させる第２連通路３２とが設けられるとともに、第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させる第３連通路３３及び第３ポート１３と第４ポート１４とを連通させる第４連通路３４とが設けられている。

詳細には、前記第１〜第４連通路３１〜３４を構成する、第１〜第４層部材２１〜２４に設けられた各通路部の上面開口又は下面開口は、第１〜第４ポート１１〜１４と同一円周上に配在されており、また、その口径は各ポート１１〜１４の口径と略同じとされ、さらに、第１連通路３１と第２連通路３２は、各ポート１１〜１４の口径と略同じ通路径となっている。

主弁体上半部２０Ａの上部を構成する第１層部材２１には、図７に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂが設けられるとともに、第２層部材２２によりその下面開口が閉塞される、平面視波状の横穴２１Ｅにより結ばれた２つの横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄが設けられている。横穴付き通路部２１Ｃと２１Ｄは、１８０°間隔をあけて配在されており、２つ合わせてＵ字状の比較的容積の大きな連通路（第３連通路３３）を形成する。直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂと横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄとの角度間隔は６０°とされている。

したがって、主弁体２０が第１の回転位置にあるときには、直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂが第１ポート１１、第２ポート１２の真下に位置し、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させると、直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂの上面開口が上側弁シート１０Ａにより閉塞されるとともに、横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄの上面開口が第１ポート１１、第２ポート１２の真下に位置する。

主弁体上半部２０Ａの下部を構成する第２層部材２２には、図８に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂが設けられている。直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂは第１層部材２１の直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂの真下に位置している。

主弁体下半部２０Ｂの上部を構成する第３層部材２３には、図９に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂが設けられている。直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂは第２層部材２２の直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂの真下に位置している。

主弁体下半部２０Ｂの下部を構成する第４層部材２４には、図１０に示される如くに、第１層部材２１と同様に、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂが設けられるとともに、第３層部材２３によりその上面開口が閉塞される、平面視波状の横穴２４Ｅにより結ばれた２つの横穴付き通路部２４Ｃ、２４Ｄが設けられている。直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂは第３層部材２３の直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂの真下に位置している。横穴付き通路部２４Ｃと２４Ｄは、１８０°間隔をあけて配在されており、２つ合わせてＵ字状の比較的容積の大きな連通路（第４連通路３４）を形成する。直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂと横孔付き通路部２４Ｃ、２４Ｄとの角度間隔は６０°とされている。

したがって、主弁体２０が第１の回転位置にあるときには、直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂが第３ポート１３、第４ポート１４の真上に位置し、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させると、直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂの下面開口が下側弁シート１０Ｂにより閉塞されるとともに、横穴付き通路部２４Ｃ、２４Ｄの下面開口が第３ポート１３、第４ポート１４の真上に位置する。

第１層部材２１と第２層部材２２の２つの部材を合わせて連通路（第３連通路３３）を形成したため、断面視で視て、横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄの間には、横穴２１Ｅ側に膨出した案内部が、中心線Ｏに垂直な方向に比較的長く設けられている。この案内部により、流体（冷媒）がＵ字状に曲がる部分に発生する渦流を防止することができ、また、横穴２１Ｅの口径と各ポート１１〜１４の口径とがほぼ同じ通路径となるので、流路の体積を一様にすることができるため、主弁５内で流体の膨張や縮小が発生せず、圧力損失を低減できる。仮に、後述する３Ｄプリンターを用いずに成形品にて主弁体上半部２０Ａを作成した場合には、前記連通路は、案内部の無い椀型とせざるを得ず、渦流が発生したり、流路の体積を一様にできないため、圧力損失が大きくなる。

前記した各連通路３１、３２、３３、３４の両端部には、図３、図５、図７を参照すればよくわかるように、上側弁シート１０Ａ、下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７における各ポート１１〜１４の開口周りに密接する円環状シール面３７、３７を持つ凸部３６が突設されている。隣り合う凸部３６、３６（のシール面３７、３７）は連設されて平面視メガネ状を呈するものとなっており、第４層部材２４に設けられた凸部３６（のシール面３７）も同様である。

また、第１連通路３１と第２連通路３２は、図３に示される如くに、主弁体２０の上半部２０Ａと下半部２０Ｂとに跨がる分割連通路となっているので、シール性を確保するため、次のような方策が講じられている。すなわち、第１連通路３１を代表して説明するに、第１連通路３１を構成する第２層部材２２の直線貫通路部２２Ａの下部に大径部２２ｃが形成されるとともに、第３層部材２３の直線貫通路部２３Ａの上端に、前記大径部２２ｃに摺動自在に挿入される円筒状部２３ｃが延設され、大径部２２ｃと円筒状部２３ｃとの間にＯリング４９が介装され、当該Ｏリング４９の脱落を防止するワッシャ４９ａが大径部２２ｃの端部に溶接にて接合されている。第２連通路３２も同様な構成となっている。

上記に加え、本実施例では、主弁体２０の第１層部材２１と上側弁シート１０Ａとの間、及び、第４層部材２４と下側弁シート１０Ｂとの間に、主弁体２０の回転時において、主弁体２０側のシール面３７、３７を上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７から離れさせるボール式シール面離隔機構４５が設けられている。

ボール式シール面離隔機構４５は、第１層部材２１と上側弁シート１０Ａとの間に設けられたものが図３、図５に代表例で示されているように、ボール４６と、該ボール４６を、その一部を上下方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部４７と、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時においては、主弁体２０側のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７から離れないように、前記収容部４７から突出する前記ボール４６の一部が嵌め込まれ、主弁体２０の回転時（流路切換中）においては、ボール４６が主弁体２０を押し下げながら転がり出るような寸法形状とされた逆円錐状の凹穴４８とを備えている。なお、収容部４７は、丸穴４７ａと該丸穴４７ａに圧入等により固定された、上部が窄まった筒状抜け止め金具４７ｂとで構成されている。

前記ボール４６が収容された収容部４７は、図７及び図１０の（Ａ）の（１）に示される如くに、主弁体２０の第１層部材２１と第４層部材２４の同一円周上にそれぞれ９０°間隔をあけて４箇所に設けられており、また、凹穴４８は上側弁シート１０Ａと下側弁シート１０Ｂの同一円周上の、平面視で前記収容部４７と同一位置及び該位置から時計回りに６０°離れた位置の計８箇所に設けられている。

かかるシール面離隔機構４５では、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時においては、図５（Ａ）に示される如くに、上側弁シート１０Ａの凹穴４８内にボール４６の一部が嵌り込んでいる。この嵌り込み量（上側弁シート１０Ａの弁シート面１７からボール４６の頂上までの高さ）をｈとする。この状態から主弁体２０を６０°回転させ始めると、収容部４７が周方向に移動（回転）し、これに伴ってボール４６は、図５（Ｂ）に示される如くに、主弁体２０（上半部２０Ａ）を、上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの間に縮装された圧縮コイルばね２９の付勢力に抗して、押し下げながら凹穴４８から転がり出る。これによって、主弁体２０のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７から離れる。この際の主弁体２０の押し下げ量は前記嵌り込み量ｈとなる。

なお、主弁体２０が６０°回転すると、ボール４６が次の凹穴４８に嵌り込むので、主弁体２０（上半部２０Ａ）は圧縮コイルばね２９の付勢力によって押し上げられ、主弁体２０のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７に押し付けられる。

［主弁５の動作、作用効果］
以上の説明から理解されるように、主弁体２０が第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる第１連通路３１は、直線貫通路部２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、及び２４Ａで構成される直線状通路となり、また、第２ポート１２と第４ポート１４とを連通させる第２連通路３２は、直線貫通路部２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、及び２４Ｂで構成される直線状通路となる。

それに対し、主弁体２０が第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させる第３連通路３３は、主弁体２０の上半部２０Ａに設けられた横穴付き通路部２１Ｃ及び２１Ｄで構成されるＵ字状通路となり、また、第３ポート１３と第４ポート１４とを連通させる第４連通路３４は、主弁体２０の下半部２０Ｂに設けられた横穴付き通路部２４Ｃ及び２４Ｄで構成されるＵ字状通路となる。

上記のように、本実施例の流路切換弁１では、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させることにより、第１連通路３１により連通するポート１１−１３間及び第２連通路３２により連通するポート１２−１４間から、第３連通路３３により連通するポート１１−１２間及び第４連通路３４により連通するポート１３−１４間への流路の切り換えが行われ、主弁体２０を第２の回転位置から反時計回りに６０°回転させることにより、第３連通路３３により連通するポート１１−１２間及び第４連通路３４により連通するポート１３−１４間から、第１連通路３１により連通するポート１１−１３間及び第２連通路３２により連通するポート１２−１４間への流路の切り換えが行われる。

本実施例の流路切換弁１を、図２２に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込む際には、前述したように、例えば、第１ポート１１は圧縮機吐出側に接続される吐出側高圧ポートＤ、第２ポート１２は室内熱交換器に接続される室内側入出ポートＥ、第３ポート１３は室外熱交換器に接続される室外側入出ポートＣ、第４ポート１４は圧縮機吸入側に接続される吸入側低圧ポートＳとされる。

そして、冷房運転を行う場合には、主弁体２０に図６（Ａ）に示される如くの第１の回転位置をとらせる。これにより、図６（Ａ）の（２）に白抜き矢印で示される如くに、圧縮機からの高圧冷媒が吐出側高圧ポート１１（Ｄ）→直線状の第１連通路３１→室外側入出ポート１３（Ｃ）へと流れるとともに、室内熱交換器からの低圧冷媒が室内側入出ポート１２（Ｅ）→直線状の第２連通路３２→吸入側低圧ポート１４（Ｓ）へと流れる。

一方、暖房運転を行う場合には、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させて図６（Ｂ）に示される如くの第２の回転位置をとらせる。これにより、流路の切り換えが行われ、図６（Ｂ）の（２）に白抜き矢印で示される如くに、圧縮機からの高圧冷媒が吐出側高圧ポート１１（Ｄ）→Ｕ字状の第３連通路３３→室内側入出ポート１２（Ｅ）へと流れるとともに、室外側熱交換器からの低圧冷媒が室外側入出ポート１３（Ｃ）→逆Ｕ字状の第４連通路３４→吸入側低圧ポート１４（Ｓ）へと流れる。

このような構成とされた本実施例の流路切換弁１においては、第１連通路３１及び第２連通路３２は始端から終端までの太さ（通路径）が第１ポート１１及び第２ポート１２の口径と略同じ直線状の通路とされ、冷媒は第１ポート１１、第２ポート１２から真下にストレートに流れるので、主弁５（主弁体２０）内での圧力損失はほとんど生じない。また、二つの横穴付き通路部２１Ｃ及び２１Ｄ、２４Ｃ及び２４Ｄで構成される第３連通路３３及び第４連通路３４は、内容積が比較的大きくされているので、圧力損失が軽減され、トータルでは従来の流路切換弁に比べて圧力損失を相当軽減できる。

また、主弁体２０が上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの二分割構成とされ、上半部２０Ａと下半部２０Ｂはそれぞれ独立して上下動できるようにされるとともに、上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの間に圧縮コイルばね２９が縮装されているので、そのばね力により、上半部２０Ａは押し上げられてそのシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７における各ポート１１、１２周りに押し付けられるとともに、下半部２０Ｂは押し下げられてそのシール面３７が下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７における各ポート１３、１４周りに押し付けられる。

この場合、主弁体２０（上半部２０Ａと下半部２０Ｂ）側に凸部３６が突設されてその端面が環状シール面３７とされていることから、弁シート面１７に対接する部分の面積が必要最小限とされ、そのため、対接面圧が高められる。これにより、十分なシール性を確保できて、流体（冷媒）が主弁体２０の摺動面から漏れる弁洩れを効果的に抑制できる。

また、高圧を受ける主弁体２０が円柱状とされ、その内部に連通路３１〜３４が設けられるので、従来例のように、高圧を受ける主弁体が片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるものに比べて、変形（撓み）等は生じ難く、十分な強度や耐久性を確保できる。

加えて、シールすべき面、すなわち、流路切換時に主弁体が摺接する部分（上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂ）は、平板状とされるので、シールすべき面（弁シート面）を平坦な平滑面とする（容易に面精度を上げる）ことができ、これによっても、従来例のようにシールすべき面に円筒面を含んでいるものに比べて、シール性を格段に向上できる。

また、主弁ハウジング１０の上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂにポート１１〜１４が設けられるので、弁シート面１７を平坦な平滑面とする（容易に面精度を上げる）ことができ、これによっても、従来例のようにシールすべき面に円筒面を含んでいるものに比べて、シール性を格段に向上できる。

さらに、主弁ハウジング１０の上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂに全てのポート１１〜１４が設けられることから、配管の取り回しが容易となるとともに、配管を含めた実質的な占有スペースを小さくできる。

さらに加えて、本実施例においては、ボール式シール面離隔機構４５により、主弁体２０の回転時（流路切換中）には、主弁体２０の上半部２０Ａが押し下げられるとともに、下半部２０Ｂが押し上げられ、主弁体２０側のシール面３７、３７が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７から離されるようにされているので、摺動摩擦がほとんど生じず、そのため、スティックスリップ等を生じ難くでき、摺動部分の摩耗を大幅に抑制することができ、さらに、摩耗が抑制されることから、シール性が向上して弁洩れを効果的に抑えることができる。

また、特許文献１に示されるような従来のスライド式主弁体を有する四方切換弁においては、流路の切換時に高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの流路開口面積が急激に変化するため、高圧の冷媒が低圧配管に一気に入り込むことより異音（切換音）が発生する。この異音を防止するために、冷暖房システム側で圧縮機の周波数を徐々に低下させて、高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの圧力差による異音が許容できる程度の差圧になるようにしてから流路の切り換えを行う必要があった。本実施例の流路切換弁１においては、ボール式シール面隔離機構４５により主弁体を弁シート面から嵌り込み量ｈの分だけ浮かせてから切り換えるので、切換直後から一定の流路開口面積を確保でき、高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの間の流路開口面積が急激に変化することがなく、それゆえ上記の異音の発生を抑制できる。また、嵌り込み量ｈを適宜変更することにより、流路切換時の圧縮機の周波数の低下度合を特許文献１の四方切換弁を用いた冷暖房システムより小さくすることもできるし、圧縮機の周波数の低下を行うことなく流路を切り換えることもできる。

上記に加え、本実施例の流路切換弁１をヒートポンプ式冷暖房システム等の、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒が流される環境で使用する場合、各連通路３１〜３４は主弁体２０内で比較的大きく離されて設けられているので、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが近接した状態（薄壁一枚を隔てた状態）で流される従来のものに比べて、主弁ハウジング内での熱交換量を大幅に低減でき、そのため、システムの効率が向上できるという効果も得られる。

なお、上記実施例では、主弁体２０が第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる直線状の第１連通路３１と、第２ポート１２と第４ポート１４とを連通させる直線状の第２連通路３２とが設けられるとともに、主弁体２０が第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させるＵ字状の第３連通路３３と、第３ポート１３と第４ポート１４とを連通させるＵ字状の第４連通路３４とが設けられているが、４本の連通路構成は、それに限られることはなく、例えば、主弁体２０が第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる直線状の第１連通路と、第４ポート１４と第２ポート１２とを連通させる直線状の第２連通路とを設けるとともに、主弁体２０が第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第４ポート１４とを連通させるクランク状の第３連通路と、第３ポート１３と第２ポート１２とを連通させるクランク状の第４連通路とを設ける構成等にすることもできる。

また、上記実施例では、第１層部材２１とこれに接合された第２層部材２２とで上半部２０Ａが、また、第３層部材２３とこれに接合された第４層部材２４とで下半部２０Ｂが構成されていたが、それに代えて、３Ｄプリンター等で上半部２０Ａ及び下半部２０Ｂをそれぞれ始めから一体物として作製してもよい。

また、上記実施例では、四方切換弁１を例示したが、本発明に係る流路切換弁は四方切換弁に限られることはなく、三方切換弁等にも適用できる。三方切換弁の場合は、上記実施例の流路切換弁（四方切換弁）１において、例えば、主弁ハウジング１０に設けられている第２ポート１２を無くすとともに、第１層部材２１と第２層部材２２とを一体化し、第２連通路３２及び第３連通路３３を構成する直線貫通路部２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂと横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄ及びそれに付随する部分を削除するとよい。

なお、上記三方切換弁を前述したヒートポンプ式冷暖房システムに使用する場合には、当該三方切換弁を２個使用して四方切換弁として働かせる、あるいは、冷媒又は冷気・暖気供給先の切り換え（例えば、２室のうちの一方に送るか、他方に送るかの切り換え）等に使用する。

［アクチュエータ７の構成］
次に、主として図１１〜図１６を参照しながら、第１実施例の流路切換弁１における主弁体２０を回動させるためのアクチュエータ７について説明する。

本例のアクチュエータ７は、主弁５内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用した流体圧式のもので、主弁ハウジング１０の胴部１０Ｃ内における主弁体２０の外周側で上側弁シート１０Ａと下側弁シート１０Ｂとの間に画成された所定の幅（厚み）を持つ円筒状の内空部１６に設けられた主要部を構成する運動変換機構５０と、下側弁シート１０Ｂの下面側における一端部に設けられた四方パイロット弁８０と、を備えている。

運動変換機構５０は、往復直線運動を正逆両方向の回転運動に変換するためのもので、受圧移動体６０と、回転駆動体６５と、内空部１６を厚み方向中央部付近で仕切るように、上側弁シート１０Ａから下向きに延設された薄肉短円筒状の上部隔壁５２Ａと、下側弁シート１０Ｂから上向きに延設された薄肉短円筒状の下部隔壁５２Ｂとを有する。この上下の隔壁５２Ａ、５２Ｂの高さは、内空部１６の高さの１／３弱程度となっている。

上下の隔壁５２Ａ、５２Ｂの外周側と内周側とに、それぞれ受圧移動体６０と回転駆動体６５とが配在されている。

詳しくは、上下の隔壁５２Ａ、５２Ｂと主弁ハウジング１０の胴部１０Ｃとの間には、前記内空部１６の半分程度の幅（厚み）を持つ円筒状の作動室５５が画成されており、この作動室５５に、図１３（Ａ）に示される如くの、円筒状ピストン形の受圧移動体６０が摺動自在に嵌挿されている。受圧移動体６０の上下方向の長さは、作動室５５の高さの２／３強とされており、その上半部と下半部には、それぞれ上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂに圧入等により垂直に植立固定された上下２本ずつ計４本の作動案内ピン５３が相対摺動可能に嵌挿される縦穴６３が設けられている。この４本の作動案内ピン５３と縦穴６３により、受圧移動体６０は、直線的に上下動するがその回転は阻止される。

また、受圧移動体６０の上下端近くの内外周には、作動室５５の内周面（上下の隔壁５２Ａ、５２Ｂの外周面）及び外周面（胴部１０Ｃの内周面）との間を気密的に封止すべく、摺動面間用のシール部材（パッキン）６１（内周側）、６２（外周側）が装着されている。以下、作動室５５のうちの、前記上側のシール部材６１、６２より上側の部分を作動室上部５５Ａ（図１２参照）と称し、前記下側のシール部材６１、６２より下側の部分を作動室下部５５Ｂ（図１１参照）と称する。

一方、図１４、図１５に示される如くに、作動室上部５５Ａの上端面及び作動室下部５５Ｂの下端面には、それぞれ、上側弁シート１０Ａの厚み方向に貫設された上部ポート５６及び下側弁シート１０Ｂの厚み方向に貫設された下部ポート５７が開口せしめられている。なお、受圧移動体６０の上下の両端面部における上部ポート５６及び下部ポート５７が開口する部位（上下の両縦穴６３、６３から９０°離れた部位で上下１箇所ずつのみ）には、高圧流体の導入・排出を行うための厚み方向に横断する横溝６４が形成されている（図１３（Ａ）、図１４、図１５参照）。

前記内空部１６における上下の隔壁５２Ａ、５２Ｂ及び受圧移動体６０と主弁体２０との間には、前記枠状体２８を介して主弁体２０に一体的に回動可能に連結された回転駆動体６５が配在されている。この回転駆動体６５は、図１３（Ｂ）に示される如くに、前記枠状体２８の連結棒部３０ｃが挿入される係止穴６６が形成された上下の薄肉部６５Ａ、６５Ｂと中央厚肉部６５Ｃとからなる段付き円筒状とされており、前記受圧移動体６０に回動可能かつ上下方向に相対移動可能に内挿されている。回転駆動体６５は、連結棒部３０ｃにより主弁体２０（の上下の回転軸部３０Ａ、３０Ｂ）と一体的に連結されており、内空部１６内で上下方向にほぼ移動せずに、受圧移動体６０の上下方向の移動に伴って該受圧移動体６０内で回動するようになっている。

前記運動変換機構５０を構成する受圧移動体６０と回転駆動体６５との間には、受圧移動体６０の上下動（往復直線運動）を回転駆動体６５の正逆両方向の回転運動に変換するため、ボール７２、このボール７２の収容穴７１、及び螺旋溝７５を有する運動変換部７０が設けられている。

詳細には、受圧移動体６０には、複数個（本実施例では２個）のボール７２及びその収容穴７１が設けられ、回転駆動体６５の中央厚肉部６５Ｃの外周には、周方向に曲がりながら上下方向に伸びる複数本（本実施例では１８０°間隔で２本）の螺旋溝７５が設けられている。

前記収容穴７１は、ボール７２を、その一部を半径方向内方に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容するようになっており、半径方向内周側が若干窄まった段付き丸穴と、この丸穴の外周側に圧入等により嵌込固定されたボール押さえ円板７３とから構成されている。

また、前記螺旋溝７５は、図１３（Ｂ）に示される如くに、収容穴７１から半径方向内方に突出するボール７２の一部が嵌め込まれて回転自在に密接するような、断面円弧状の浅溝からなっている。

［アクチュエータ７の動作］
次に、アクチュエータ７の運動変換機構５０の動作について説明する（四方パイロット弁８０の構成及びそれを用いた動作については後述する）。

図１１及び図１４は、作動室下部５５Ｂに下部ポート５７を介して高圧流体（高圧冷媒）を導入するとともに、作動室上部５５Ａから上部ポート５６を介して高圧流体を排出した状態を示している。この状態では、受圧移動体６０が作動室５５の上端面（上側弁シート１０Ａ）に接当して停止し、受圧移動体６０が最上動位置、主弁体２０が第１の回転位置にある。

この状態において、作動室上部５５Ａに上部ポート５６を介して高圧流体を導入するとともに、作動室下部５５Ｂから下部ポート５７を介して高圧流体を排出すると、受圧移動体６０が下向きに押されて作動案内ピン５３に案内されながら真っ直ぐに下動し、これに伴って運動変換機構５０のボール７２も回転しながら真っ直ぐに下動する。この際、ボール７２の、螺旋溝７５内に嵌り込んでいる部分により螺旋溝７５が周方向に押されて回転駆動体６５が一方向（ここでは時計回り）に回転する。そして、受圧移動体６０の下端が作動室５５の下端面（下側弁シート１０Ｂ）に接当すると、受圧移動体６０の下動が停止するとともに、回転駆動体６５の回転も停止し、図１２及び図１５に示される如くの状態となる。この状態では、受圧移動体６０が最下動位置、主弁体２０が第２の回転位置にある。以下、受圧移動体６０が最上動位置から最下動位置まで下降する行程を下動行程と称し、図１２及び図１５に示される状態を下動行程完了状態と称する。

それに対し、図１２及び図１５に示される如くの、前記下動行程完了状態において、作動室下部５５Ｂに下部ポート５７を介して高圧流体を導入するとともに、作動室上部５５Ａから上部ポート５６を介して高圧流体を排出すると、受圧移動体６０が上向きに押されて、受圧移動体６０が作動案内ピン５３に案内されながら真っ直ぐに上動し、これに伴って運動変換機構５０のボール７２も回転しながら真っ直ぐに上動する。この際、ボール７２の、螺旋溝７５内に嵌り込んでいる部分により螺旋溝７５が周方向に押されて回転駆動体６５が他方向（ここでは反時計回り）に回転する。そして、受圧移動体６０の上端が上側弁シート１０Ａに接当すると、受圧移動体６０の上動が停止するとともに、回転駆動体６５の回転も停止し、図１１及び図１４に示される如くの状態となる。この状態では、受圧移動体６０が最上動位置、主弁体２０が第１の回転位置にある。以下、受圧移動体６０が最下動位置から最上動位置まで上昇する行程を上動行程と称し、図１１及び図１４に示される状態を上動行程完了状態と称する。

前記上動行程完了状態において受圧移動体６０に下動行程をとらせることにより、主弁体２０が第１の回転位置から第２の回転位置へと時計回りに６０°回転して前述した如くの流路切換が行われ、それとは逆に、前記下動行程完了状態において受圧移動体６０に上動行程をとらせることにより、主弁体２０が第２の回転位置から第１の回転位置へと反時計回りに６０°回転して前述した如くの流路切換が行われる。なお、前記流路切換に必要とされる回転角度６０°は、受圧移動体６０の上下動のストローク長や螺旋溝７５のピッチ等により設定され、回転方向は螺旋溝７５の巻き方向により決定される。

本実施例では、前記流路切換、すなわち、上動行程と下動行程との切り換えを、前記上部ポート５６と下部ポート５７、及び、高圧部分である主弁ハウジング１０内と低圧部分である第４ポート１４（ここでは、吸入側低圧ポートＳであり，以下、低圧ポート１４と称することがある）とに接続された電磁式の四方パイロット弁８０により行うようにされている。

［電磁式四方パイロット弁８０の構成、動作］
電磁式四方パイロット弁８０は、その構造自体はよく知られているもので、図１４〜図１６に示される如くに、前記主弁ハウジング１０の下側弁シート１０Ｂの下面側におけるアクチュエータ７の本体部５０とは反対側に下方に向けて延設された下面が開口した円筒状の弁ケース部８１と、この弁ケース部８１の下面開口を気密的に封止するようにろう付け・かしめ等により固定されたソレノイド部８２と、弁ケース部８１の側面部にかしめ・ろう付け・はんだ付け・溶接等により気密的に取着された、その内端面が弁座（シート面）９２とされる有底筒形の弁座ブロック８３とを有する。

弁ケース部８１内は、弁室８８となっており、この弁室８８は、下側弁シート１０Ｂに貫設された細孔８９を介して高圧部分である主弁ハウジング１０内に連通するようになっている。ソレノイド部８２は、通電励磁用のコイル８２ａ、このコイル８２ａの外周を覆うカバーケース８２ｂ、コイル８２ａの内周側に配在されてボルト８２ｃによりカバーケース８２ｂに固定された吸引子８４、この吸引子８４に対向配置されたプランジャ８５等を備えている。プランジャ８５は、コイル８２ａと吸引子８４との間にその下部が配在された円筒状のガイドパイプ８６に摺動自在に嵌挿されている。ガイドパイプ８６の下端は吸引子８４の外周段丘部に溶接等により固定され、その上端鍔状部が弁ケース部８１に溶接・ろう付け・かしめ・はんだ付け等により気密的に取着されている。

また、吸引子８４とプランジャ８５との間には、プランジャ８５を吸引子８４から離れる方向（図では上方）に付勢する圧縮コイルばねからなるプランジャばね８７が縮装されている。

プランジャ８５の吸引子８４側とは反対側の端部には、弁体９１をその自由端側で厚み方向に摺動可能に保持する板状の弁体ホルダ９０がその幅広の基端部９６をかしめにより取付固定されている。弁体ホルダ９０には、弁体９１を弁座９２に押し付ける方向（厚み方向）に付勢する板ばね９４が取り付けられている。弁体９１は弁座９２のシート面をプランジャ８５の上下動に伴って摺動するようになっている。

前記弁座９２には、上から順にポートａ、ポートｂ、ポートｃが設けられており、また、弁体９１には、前記ポートａとポートｂ及びポートｂとポートｃを選択的に連通させ得る、厚み方向に凹む凹部９３が設けられている。弁座ブロック８３には、ポートａのみに連通するように細管９５ａの一端部が、ポートｂのみに連通するように細管９５ｂの一端部が、ポートｃのみに連通するように細管９５ｃの一端部がそれぞれ気密的に挿着されている。

細管９５ａの他端部は、下部ポート５７を介して作動室下部５５Ｂに接続され、細管９５ｂの他端部は低圧ポート１４に接続され、細管９５ｃの他端部は、上部ポート５６を介して作動室上部５５Ａに接続されている。

このような構成とされた四方パイロット弁８０においては、ソレノイド部８２への通電ＯＦＦ時には、図１５、図１６（Ａ）に示される如くに、プランジャ８５はプランジャばね８７の付勢力により、その上端が弁座ブロック８３に接当する位置まで押し上げられている。この状態では、弁体９１がポートａとポートｂ上に位置し、その凹部９３によりポートａとポートｂが連通するとともに、ポートｃと弁室８８とが連通するので、主弁ハウジング１０内の高圧流体が細孔８９→弁室８８→ポートｃ→細管９５ｃ→上部ポート５６を介して作動室上部５５Ａに導入されるとともに、作動室下部５５Ｂの高圧流体が下部ポート５７→細管９５ａ→ポートａ→凹部９３→ポートｂ→細管９５ｂ→低圧ポート１４へと流れて排出される。

それに対し、ソレノイド部８２への通電ＯＮ時には、図１４、図１６（Ｂ）に示される如くに、プランジャ８５は吸引子８４の吸引力により、その下端が吸引子８４に接当する位置まで引き寄せられている。このときには、弁体９１がポートｂとポートｃ上に位置し、その凹部９３によりポートｂとポートｃが連通するとともに、ポートａと弁室８８とが連通するので、主弁ハウジング１０内の高圧流体が細孔８９→弁室８８→ポートａ→細管９５ａ→下部ポート５７を介して作動室下部５５Ｂに導入されるとともに、作動室上部５５Ａの高圧流体が上部ポート５６→細管９５ｃ→ポートｃ→凹部９３→ポートｂ→細管９５ｂ→低圧ポート１４へと流れて排出される。

したがって、ソレノイド部８２への通電をＯＮからＯＦＦにすると、前記下動行程がとられ、主弁体２０が第１の回転位置から第２の回転位置へと回転し、前記した如くの流路切換が行われる一方、ソレノイド部８２への通電をＯＦＦからＯＮにすると、前記上動行程がとられ、主弁体２０が第２の回転位置から第１の回転位置へと回転し、前記した如くの流路切換が行われる。

［アクチュエータ７の作用効果］
このように、本実施例の流路切換弁１においては、電磁式四方パイロット弁８０への通電をＯＮ／ＯＦＦで切り換えることで、主弁１０内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用して主弁体２０を回動させるようにされているので、電動モータ等で主弁体２０を回動させる場合に比べて、コスト削減、消費電力の低減、省エネ化等を図ることができる。なお、本実施例のアクチュエータ７よる流路切換は、電動モータ＋減速機で行う流路切換より素早く行うことができる。

また、アクチュエータ７の主要部（運動変換機構５０等）が主弁ハウジング１０内における主弁体２０の外周側に配置された構成であるので、主弁ハウジング１０の外径を少し大きくすれば済み、従来のように主要部が主弁ハウジング外に設けられるものに比べて、アクチュエータや配管を含めた流路切換弁全体の体格や占有スペースを小さくでき、全体をコンパクトに纏めることができるとともに、流路切換弁の製造コスト、設置コスト等を低く抑えることができる。

また、本実施例のアクチュエータ７では、回転力を加える部位が主弁体２０の外周であるので、主弁体２０の回転軸線Ｏから力点までの距離が長くなり、そのため、従来例のように主弁体の回転軸部を直接又はギア等を介して回転させる構成のものに比べて、主弁体に対して小さな出力で大きなトルクを得ることができ、これによっても、アクチュエータとその回転伝達機構部分を小さくすることができ、流路切換弁を小型でコンパクトに纏めることが可能となる。

加えて、アクチュエータ７は、主弁体２０より大径の厚肉円筒状の受圧移動体６０を上下動させ、この上下動を回転運動に変換して主弁体２０に伝達する構成なので、従来例のように高圧を受ける部分が主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるものに比して、高圧を受ける部分（受圧移動体６０）に、十分な強度を確保でき、耐久性を向上させることができるとともに、十分な強度を確保できることから、受圧面積を大きくすることができる。また、円筒状の受圧移動体６０が円筒状の作動室５５内を上下動する構成であるので、受圧移動体６０の内外周面と作動室５５の内外周面との間のシールは、従来例のような円筒面を含む作動室内面と板状体との間のシールに比べて容易であり、アクチュエータにおけるシール性を向上させることができ、上記主弁体２０に対して小さな出力で大きなトルクを得ることができること並びに上記受圧面積を大きくできることとあいまって、流路切換を確実かつ迅速に行うことができる。

上記に加え、直線運動を回転運動に変換する機構としては、一般にボールねじ機構が知られているが、通常のボールねじ機構は、ボールを多数使用し、リターン構造も必要であるため、本実施例の運動変換機構５０に比べて、構造が複雑で高価であり、また、高温高圧環境下での使用は考慮されていないため、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれる流路切換弁に採用することは難しい。それに対し、本実施例の運動変換機構５０を備えた流体圧式のアクチュエータ７は、部品点数が少なく極めてシンプルな構成であるので、コスト的に有利であるとともに、高温高圧環境下で使用する場合の対策を容易にとることができ、そのため、本実施例の流路切換弁１は、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧環境下に組み込まれる流路切換弁として費用対効果に極めて優れるものとなる。

［第２実施例：アクチュエータ８の構成、動作、作用効果］
次に、第２実施例の流路切換弁２を、図１７〜図２１を参照しながら説明する。

本第２実施例の流路切換弁２は、第１実施例の流路切換弁１に対して、主弁５部分（主弁ハウジング１０、主弁体２０等）は略同じ構成であり、また、本第２実施例のアクチュエータ８の主要部（運動変換機構５０）も、基本構成は略同じであるので、第１実施例の流路切換弁１の各部に対応する部分には共通の符号を付してその重複説明は省略し、以下においては、相違点を重点的に説明する。

本例の主弁ハウジング１０は、上側弁シート１０Ａと胴部１０Ｃとが一体化され、第１実施例のものよりやや厚手とされた下側弁シート１０Ｂが胴部１０Ｃの下面開口を気密的に封止するようにかしめ固定され、さらにはんだ付け、ろう付け、溶接等により固定されている。

本例のアクチュエータ８は、受圧移動体６０の上下動に連動して上側弁シート１０Ａ内部に設けられた上部ポート５６及び下側弁シート１０Ｂ内部に設けられた下部ポート５７を選択的に開閉すべく、受圧移動体６０の上下端に１箇所ずつ円錐台状の上閉弁体６７Ａ、下閉弁体６７Ｂが一体に設けられており（図１７、図１８に加えて図２１参照）、受圧移動体６０の最上動位置、最下動位置は、上閉弁体６７Ａ、下閉弁体６７Ｂが上部ポート５６、下部ポート５７（の端縁部）に接当してそれを閉塞した位置となる。

この場合、最上動位置においても、受圧移動体６０の上閉弁体６７Ａ部分を除く上端面と作動室５５の上端面（上側弁シート１０Ａ）との間には隙間が形成され、この隙間を含むシール部材６１、６２より上側の部分が作動室上部５５Ａとされ、この作動室上部５５Ａに、受圧移動体６０が前記最上動位置にあるときにおいても、主弁ハウジング１０内の高圧流体を導入すべく、上部隔壁５２Ａの外周側には、下端から上端近くまで伸びる浅くて細い縦溝からなる上部均圧通路５８Ａが形成されている（図１７に加えて図２０の拡大図参照）。

また、同様に、最下動位置においても、受圧移動体６０の下閉弁体６７Ｂ部分を除く下端面と作動室５５の下端面（下側弁シート１０Ｂ）との間には隙間が形成され、この隙間を含むシール部材６１、６２より下側の部分が作動室下部５５Ｂとされ、この作動室下部５５Ｂに、受圧移動体６０が前記最下動位置にあるときにおいても、主弁ハウジング１０内の高圧流体を導入すべく、下部隔壁５２Ｂの外周側には、上端から下端近くまで伸びる浅くて細い縦溝からなる下部均圧通路５８Ｂが形成されている（図１８に加えて図１９（Ａ）の拡大図参照）。

さらに、本例のシール部材６１、６２と作動室５５の内外周面との間には若干の隙間が形成されるようになっており（この点が第１実施例のものとは相違する）、この隙間が均圧通路として働いて、作動室上部５５Ａ、作動室下部５５Ｂだけでなく、作動室５５における上下のシール部材６１−６１間（受圧移動体６０の内周側）、６２−６２間（受圧移動体６０の外周側）にも高圧流体が導入されるようになっている。

また、本実施例のアクチュエータ８では、上動行程と下動行程との切り換えに、第１実施例の電磁式四方パイロット弁８０に代えて電磁式三方パイロット弁１００が用いられ、また、第１実施例では存在した外部細管（９５ａ、９５ｂ、９５ｃ）に相当するものは無く、それに代わり、主弁ハウジング１０の一端側内部に、三方パイロット弁１００の一部を構成する上側弁室１０１、下側弁室１０２、上側弁口１０４付き上側弁座１０３、下側弁口１０６付き下側弁座１０５等が設けられるとともに、上部ポート５６と下側弁室１０２を連通する高圧排出通路１０７、上側弁座１０３と下側弁座１０５との間に形成された中央弁室１０９と低圧ポート１４とを連通する低圧通路１０８等が設けられている。上動行程は、作動室上部５５Ａ内の高圧流体を上部ポート５６から高圧排出通路１０７、三方パイロット弁１００、低圧通路１０８を介して低圧ポート１４に排出することにより行われ、また、下動行程は、作動室下部５５Ｂ内の高圧流体を下部ポート５７から三方パイロット弁１００、低圧通路１０８を介して低圧ポート１４に排出することにより行われる。

以下、これについて詳細に説明する。

電磁式三方パイロット弁１００は、その構造自体はよく知られているもので、図１９に拡大図示されているように、主弁ハウジング１０の下側弁シート１０Ｂの下面側における一端部に下方に向けて延設された下面が開口した円筒状の取付ケース部１１１と、この取付ケース部１１１の下面開口を気密的に封止するようにろう付け・かしめ等により固定されたソレノイド部１１２とを有する。

ソレノイド部１１２は、通電励磁用のコイル１１２ａ、このコイル１１２ａの外周を覆うカバーケース１１２ｂ、コイル１１２ａの内周側に配在されてボルト１１２ｃによりカバーケース１１２ｂに固定された吸引子１１４、この吸引子１１４に対向配置されたプランジャ１１５等を備えている。プランジャ１１５は、コイル１１２ａと吸引子１１４との間にその下部が配在された円筒状のガイドパイプ１１６に摺動自在に嵌挿されている。ガイドパイプ１１６の下端は吸引子１１４の外周段丘部に溶接等により固定され、その上端鍔状部が弁ケース部１１１に溶接・ろう付け・かしめ等により気密的に取着されている。

また、吸引子１１４とプランジャ１１５との間には、プランジャ１１５を吸引子１１４から離れる方向（図では上方）に付勢する円錐状の圧縮コイルばねからなるプランジャばね１１７が縮装されている。

取付ケース部１１１内と下側弁シート１０Ｂに設けられた下面が開口した凸穴とで前記下側弁室１０２が構成され、また、下側弁シート１０Ｂには、下部ポート５７に連なって前記上側弁室１０１が設けられており、下側弁室１０２には、一端が上部ポート５６に接続された高圧排出通路１０７の他端が接続されている。高圧排出通路１０７は、上側弁シート１０Ａ、胴部１０Ｃ、及び下側弁シート１０Ｂに跨って形成されている。また、前記中央弁室１０９は、横孔からなる低圧通路１０８の一端部（始端部）として同径に形成されている。

一方、プランジャ１１５の吸引子１１４側とは反対側の端部には、先端（上端部）が円錐状の下側弁体１２２がプランジャ１１５の上部に設けられた収容穴に上下方向に若干移動可能に抜け止め支持された状態で前記下側弁室１０２に上下方向に移動可能に配在されている。また、上側弁室１０１には、先端（下端部）が円錐状の上側弁体１２１が上側弁室１０１の上端部との間に縮装された圧縮コイルばねからなる弁体付勢ばね１２３により下向きに付勢された状態で上下方向に移動可能に配在されている。

前記弁体付勢ばね１２３の付勢力は、プランジャばね１１７の付勢力より小さくされている。

また、上側弁体１２１及び下側弁体１２２の先端部には弁口１０４、１０６を通して相互に突き合わせられる突き合わせロッド１２４、１２５が固定されている。

ここで、ソレノイド部１１２への通電ＯＦＦ時には、プランジャばね１１７の付勢力の方が弁体付勢ばね１２３のそれより大きくされているので、図１９（Ａ）に示される如くに、プランジャ１１５及び下側弁体１２２が押し上げられ、突き合わせロッド１２５が上側弁体１２１に固定された突き合わせロッド１２４に当接することにより、上側弁体１２１は一緒に押し上げられて、下側弁体１２２が下側弁口１０６を閉じるとともに、上側弁体１２１が上側弁口１０４を開いた状態で停止する。

そのため、上部ポート５６に接続された高圧排出通路１０７と低圧ポート１４に接続された低圧通路１０８との間は遮断される一方、下部ポート５７は、上側弁室１０１→上側弁口１０４→中央弁室１０９→低圧通路１０８を介して低圧ポート１４に連通する。

それに対し、ソレノイド部１１２への通電をＯＮにすると、図１９（Ｂ）に示される如くに、プランジャ１１５は吸引子１１４の吸引力により引き寄せられ、それに伴い、下側弁体１２２がプランジャ１１５の上部に設けられたワッシャにより下側に引き下げられ、突き合わせロッド１２５も下側に引き下げられる。それとともに、弁体付勢ばね１２３の付勢力により上側弁体１２１が一緒に押し下げられて、下側弁体１２２が下側弁口１０６を開くとともに、上側弁体１２１が上側弁口１０４を閉じた状態で停止する。この時、突き合わせロッド１２４と突き合わせロッド１２５との間には若干の隙間Ｇが形成される。

そのため、下部ポート５７と低圧通路１０８との間は遮断され、上部ポート５６に接続された高圧排出通路１０７は、下側弁室１０２→下側弁口１０６→中央弁室１０９→低圧通路１０８を介して低圧ポート１４に連通する。

次に、上記した如くの三方パイロット弁１００を備えたアクチュエータ８の動作について説明する。

図１８及び１９（Ａ）は、受圧移動体６０が最下動位置にあり、三方パイロット弁１００が通電ＯＦＦにされて下側弁口１０６が閉じられ、高圧排出通路１０７−低圧通路１０８間が遮断されるとともに、上側弁口１０４は開かれているが、下部ポート５７が受圧移動体６０の下閉弁体６７Ｂにより閉じられ、下部ポート５７を除く作動室５５全体（上下のシール部材６１−６１間、６２−６２間、高圧排出通路１０７、及び下側弁室１０２を含む）に高圧流体が行き渡った状態を示している。

上記のように、作動室５５全体に高圧流体が行き渡った状態において、三方パイロット弁１００を通電ＯＮにすると、図１９（Ｂ）に示される如くに、上側弁口１０４が閉じられるとともに、下側弁口１０６が開かれ、下部ポート５７−低圧通路１０８間が遮断されるとともに、高圧排出通路１０７−低圧通路１０８間が連通し、作動室上部５５Ａの高圧流体が上部ポート５６→高圧排出通路１０７→下側弁室１０２→下側弁口１０６→中央弁室１０９→低圧通路１０８→低圧ポート１４へと排出され、作動室上部５５Ａの圧力が急激に低下し、受圧移動体６０の上面側の受圧荷重が下面側の受圧荷重より小さくなるので、受圧移動体６０が上動し始める。

受圧移動体６０が上動すると、下閉弁体６７Ｂが下部ポート５７から離れて下部ポート５７を開くが、下部ポート５７−低圧通路１０８間は遮断されているので、作動室５５の高圧流体は下部ポート５７からは排出されず、受圧移動体６０の上面側の受圧荷重と下面側の受圧荷重との差が大きくなり、受圧移動体６０はさらに上動する。

受圧移動体６０がさらに上動すると、図１７、図２０に示される如くに、上閉弁体６７Ａが上部ポート５６に接当してそれを閉塞し、受圧移動体６０が最上動位置にて停止し、これにより、上動行程が完了する。

この上動行程においては、受圧移動体６０の上動に伴って運動変換部７０を構成するボール７２も回転しながら真っ直ぐに上動する。この際、ボール７２の、螺旋溝７５内に嵌り込んでいる部分により螺旋溝７５が周方向に押されて回転駆動体６５が一方向（ここでは反時計回り）に回転し、主弁体２０が第２の回転位置から第１の回転位置へと回転して前述した如くの流路切換が行われる。

それに対し、図１７、図１９（Ｂ）、図２０に示される如くの、受圧移動体６０が最上動位置にある状態（上動行程完了後）において、三方パイロット弁１００を通電ＯＦＦにすると、図１９（Ａ）に示される如くに、下側弁口１０６が閉じられるとともに、上側弁口１０４が開かれ、高圧排出通路１０７−低圧通路１０８間が遮断されるとともに、下部ポート５７−低圧通路１０８間が連通し、作動室下部５５Ｂの高圧流体が下部ポート５７→上側弁室１０１→上側弁口１０４→中央弁室１０９→低圧通路１０８→低圧ポート１４へと排出され、作動室下部５５Ｂの圧力が急激に低下し、受圧移動体６０の下面側の受圧荷重が上面側の受圧荷重より小さくなるので、受圧移動体６０が下動し始める。

受圧移動体６０が下動すると、上閉弁体６７Ａが上部ポート５６から離れて上部ポート５６を開くが、上部ポート５６−低圧通路１０８間は遮断されているので、作動室５５の高圧流体は上部ポート５６からは排出されず、受圧移動体６０の下面側の受圧荷重と上面側の受圧荷重との差が大きくなり、受圧移動体６０はさらに下動する。

受圧移動体６０がさらに下動すると、図１８、図１９（Ａ）に示される如くに、下閉弁体６７Ｂが下部ポート５７に接当してそれを閉塞し、受圧移動体６０が最下動位置にて停止し、これにより、下動行程が完了する。

この下動行程においても、受圧移動体６０の下動に伴って運動変換部７０を構成するボール７２も回転しながら真っ直ぐに下動する。この際、ボール７２の、螺旋溝７５内に嵌り込んでいる部分により螺旋溝７５が周方向に押されて回転駆動体６５が他方向（ここでは時計回り）に回転し、主弁体２０が第１の回転位置から第２の回転位置へと回転して前述した如くの流路切換が行われる。

このように、本第２実施例の流路切換弁２においては、作動室上部５５Ａ内の高圧流体を上部ポート５６から高圧排出通路１０７、三方パイロット弁１００、低圧通路１０８を介して低圧ポート１４に排出することにより上動行程が行われ、また、作動室下部５５Ｂ内の高圧流体を下部ポート５７から三方パイロット弁１００、低圧通路１０８を介して低圧ポート１４に排出することにより下動行程が行われ、それによって、流路の切り換えが行われるようにされる。そのため、第１実施例のものと略同様な作用効果が得られることに加えて、本例のアクチュエータ８では、外部細管が無く、三方パイロット弁１００の一部並びに高圧排出通路１０７及び低圧通路１０８等が主弁ハウジング１０内部に設けられるので、第１実施例のアクチュエータ７に比して、気密性や組立性を向上でき、アクチュエータや配管を含めた全体の体格や占有スペースを一層小さくでき、全体をコンパクトに纏めることができる。

なお、本発明に係る流路切換弁は、ヒートポンプ式冷暖房システムのみならず、他のシステム（給湯設備等）、装置、機器類にも組み込めることは勿論である。

また、弁ハウジング１０、主弁体２０、受圧移動体６０、回転駆動体６５等の素材としては、アルミやステンレス等が用いられるが、それに限られることはなく、その他の金属、樹脂等の、導入される流体の圧力に耐えられるものであれば、いかなるものであってもよい。

１ 流路切換弁
５ 主弁
７ アクチュエータ
１０ 主弁ハウジング
１０Ａ 上側弁シート
１０Ｂ 下側弁シート
１１ 第１ポート
１２ 第２ポート
１３ 第３ポート
１４ 第４ポート
１７ シート面
２０ 主弁体
２０Ａ 上半部
２０Ｂ 下半部
２１ 第１層部材
２２ 第２層部材
２３ 第３層部材
２４ 第４層部材
２７ 横断溝
２８ 枠状体
２９ 圧縮コイルばね
３０Ａ 上側回転軸部
３０Ｂ 下側回転軸部
３１ 第１連通路
３２ 第２連通路
３３ 第３連通路
３４ 第４連通路
３６ 凸部
３７ シール面
４５ ボール式シール面離隔機構
５０ 運動変換機構
５２Ａ 上部隔壁
５２Ｂ 下部隔壁
５３ 作動案内ピン
５５ 作動室
５５Ａ 作動室上部
５５Ｂ 作動室下部
５６ 上部ポート
５７ 下部ポート
５８Ａ 上部均圧通路
５８Ｂ 下部均圧通路
６０ 受圧移動体
６１ シール部材（内周側）
６２ シール部材（外周側）
６５ 回転駆動体
６７Ａ 上閉弁体
６７Ｂ 下閉弁体
７０ 運動変換部
７１ 収容穴
７２ ボール
７５ 螺旋溝
８０ 四方パイロット弁
８２ ソレノイド部
８３ 弁座ブロック
８５ プランジャ
８７ プランジャばね
８８ 弁室
８９ 細孔
９０ 弁体ホルダ
９１ 弁体
９２ 弁座
９３ 凹部
ａ、ｂ、ｃ ポート（四方パイロット弁）
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ 細管
１００ 三方パイロット弁
１０１ 上側弁室
１０２ 下側弁室
１０３ 上側弁座
１０４ 上側弁口
１０５ 下側弁座
１０６ 下側弁口
１０７ 高圧排出通路
１０８ 低圧通路
１１２ ソレノイド部
１１５ プランジャ
１１７ プランジャばね
１２１ 上側弁体
１２２ 下側弁体
１２３ 弁体付勢ばね
Ｄ 吐出側高圧ポート
Ｓ 吸入側低圧ポート
Ｃ 室外側入出ポート
Ｅ 室内側入出ポート

Claims (17)

1. 上側弁シート及び下側弁シートによりその上面開口及び下面開口が気密的に封止された筒状の主弁ハウジング、及び該主弁ハウジング内に回動可能に配在された主弁体を有する主弁と、前記主弁体を回動させるためのアクチュエータとを備え、前記主弁体を回転させることにより、流路が切り換えられるようにされた流路切換弁であって、
   前記アクチュエータは、前記主弁ハウジング内における前記主弁体の外周側で前記上側弁シートと前記下側弁シートとの間に画成された円筒状の空所からなる作動室を有し、該作動室に、前記主弁に供給される高圧流体が導入されるとともに、円筒状の受圧移動体がその回転は阻止された状態で上下動可能に配在され、該受圧移動体の内周側で前記主弁体の外周側に該主弁体と一体化ないし一体的に回動可能に連結された回転駆動体が配在され、前記受圧移動体と前記回転駆動体との間に、前記受圧移動体の上下動を前記回転駆動体の正逆両方向の回転運動に変換するための運動変換部が設けられていることを特徴とする流路切換弁。
2. 前記運動変換部として、前記受圧移動体及び前記回転駆動体のうちの一方に、ボールと、該ボールを、その一部を半径方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部とが設けられ、他方に、前記収容部から半径方向に突出する前記ボールの一部が嵌め込まれる、周方向に曲がりながら上下方向に伸びる螺旋溝が設けられている構成のものが使用されていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
3. 前記作動室における前記受圧移動体より上側の作動室上部に高圧流体を導入するため及び／又は前記作動室上部から高圧流体を排出するための上部ポートが設けられるとともに、前記作動室における前記受圧移動体より下側の作動室下部に高圧流体を導入するため及び／又は前記作動室下部から高圧流体を排出するための下部ポートが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路切換弁。
4. 前記作動室を前記作動室上部と前記作動室下部とそれらの中間部とに気密的に仕切るべく、前記受圧移動体の内周及び外周の上下に、それぞれ前記作動室の内周面及び外周面との間を封止するシール部材が装着され、前記作動室上部に前記上部ポートを介して高圧流体を導入するとともに、前記作動室下部から前記下部ポートを介して高圧流体を排出することにより、前記受圧移動体を下動させて前記回転駆動体を一方向に回転させる下動行程と、前記作動室下部に前記下部ポートを介して高圧流体を導入するとともに、前記作動室上部から前記上部ポートを介して高圧流体を排出することにより、前記受圧移動体を上動させて前記回転駆動体を他方向に回転させる上動行程と、を選択的にとり得るようにされていることを特徴とする請求項３に記載の流路切換弁。
5. 前記主弁は、該主弁に供給される高圧流体が流通する高圧部分と、該高圧流体より減圧された低圧流体が流通する低圧部分とを有し、
   前記上動行程と前記下動行程との切り換えを、前記上部ポートと前記下部ポート、及び、前記主弁内の高圧部分と低圧部分とに接続された四方パイロット弁により行うようにされていることを特徴とする請求項４に記載の流路切換弁。
6. 前記主弁は、該主弁に供給される高圧流体より減圧された低圧流体が流通する低圧部分を有し、
   前記上部ポートと前記下部ポートは前記主弁の低圧部分に弁手段を介して接続され、前記弁手段により、前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記下部ポートを介して行うことによって、前記受圧移動体を下動させて前記回転駆動体を一方向に回転させる下動行程と、前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記上部ポートを介して行うことによって、前記受圧移動体を上動させて前記回転駆動体を他方向に回転させる上動行程とを選択的にとり得るようにされていることを特徴とする請求項３に記載の流路切換弁。
7. 前記受圧移動体の上端及び下端に、該受圧移動体の上下動に連動して前記上部ポート及び前記下部ポートを開閉するための上閉弁体及び下閉弁体が設けられるとともに、前記作動室上部及び前記作動室下部を含む作動室全体に前記主弁に供給される高圧流体を行き渡らせるための均圧通路が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の流路切換弁。
8. 前記作動室から前記主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、前記上部ポート、前記下部ポート、及び、前記主弁の低圧部分に接続された前記弁手段としての三方パイロット弁により行うようにされていることを特徴とする請求項６又は７に記載の流路切換弁。
9. 前記作動室上部、前記作動室下部、及び前記主弁の低圧部分と前記三方パイロット弁とを接続するポート及び通路部分が前記主弁ハウジングの内部に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の流路切換弁。
10. 前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートに合計で少なくとも３個のポートが設けられ、前記主弁ハウジング内に回動可能に配在された前記主弁体内に、前記ポート間を選択的に連通するための複数本の連通路が設けられ、前記アクチュエータにより前記主弁体を回転させることにより、連通するポート間が切り換えられるようにされていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の流路切換弁。
11. 前記主弁体内に、少なくとも、前記ポートのうちの一つと他の一つとを連通させ得る少なくとも一つの第１連通路と、前記ポートのうちの一つと別の一つとを連通させ得る少なくとも一つの第２連通路とが設けられ、前記主弁体を一方向に回転させることにより、前記第１連通路により連通するポート間から前記第２連通路により連通するポート間への流路の切り換えが行われ、該流路切換後に前記主弁体を他方向に回転させることにより、前記第２連通路により連通するポート間から前記第１連通路により連通するポート間への流路の切り換えが行われるようにされていることを特徴とする請求項１０に記載の流路切換弁。
12. 前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートに第１、第２、第３及び第４のポートが設けられ、
    前記主弁体に、該主弁体が第１の回転位置をとるとき、前記第１ポートと第３ポートとを連通させる第１連通路及び前記第２ポートと第４ポートとを連通させる第２連通路と、
    前記主弁体が第２の回転位置をとるとき、前記第１ポートと第２ポート又は第４ポートとを連通させる第３連通路及び前記第３ポートと第４ポート又は第２ポートとを連通させる第４連通路とが設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の流路切換弁。
13. 前記上側弁シートに第１及び第２ポートが設けられるとともに、前記下側弁シートに第３及び第４ポートが設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の流路切換弁。
14. 前記複数本の連通路のうちの少なくとも１本は、全体が直線状の通路で構成されていることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の流路切換弁。
15. 前記複数本の連通路のうちの少なくとも１本は、Ｕ字状又はクランク状の通路で構成されていることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の流路切換弁。
16. 前記連通路の両端部に、前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートにおける前記各ポートの開口周りに密接する環状シール面を持つ凸部が突設されていることを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載の流路切換弁。
17. 前記主弁体は、一体回動可能かつ上下動可能な上半部と下半部との二分割構成とされ、前記上半部と前記下半部との間に、それらを相互に逆方向に付勢する付勢手段が介装されていることを特徴とする請求項１０から１６のいずれかに記載の流路切換弁。

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