JP6498313B2 - 弁装置および空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁装置およびそれを備えた空気調和装置に関するものである。

従来、空気調和装置においては、たとえば、特開平１０−２８１３２１号公報（特許文献１）に記載された制御弁のように、膨張弁と四方弁とを組み合わせた弁装置が提案されている。この公報に記載された制御弁では、膨張弁の機能を果たす電動弁は、弁軸の下方に設けられた針状弁と、弁座とで構成されている。弁軸の軸方向において上下に針状弁が移動することにより、針状弁が弁座に離接する。これにより、電動弁の流量が調整される。

特開平１０−２８１３２１号公報

上記の公報に記載された制御弁では、弁軸の軸方向において上下に針状弁が移動するため、弁軸の軸方向における制御弁の寸法が大きくなる。このため、弁装置の小型化が困難である。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化できる弁装置およびそれを備えた空気調和装置を提供することである。

本発明の弁装置は、弁本体と、軸体と、第１弁体と、第２弁体とを備えている。弁本体は、円形の第１凹部および第１凹部から分離された円形の第２凹部と、第１凹部に連通する第１〜第３ポートならびに第２凹部に連通する第４および第５ポートとを有する。軸体は、弁本体内に配置され、かつ軸方向を中心に回転可能である。第１弁体は、第１凹部内に配置され、軸体に接続され、かつ円板形状を有する。第２弁体は、第２凹部内に配置され、軸方向に第１弁体と並んで軸体に接続され、かつ円板形状を有する。軸方向周りに回転する第１弁体によって第２および第３ポートのいずれかが塞がれることにより第１ポートが第２および第３ポートのいずれかと選択的に連通される。軸方向周りに回転する第２弁体によって第４ポートが塞がれることにより第４ポートと第５ポートとの間を流れる流体の流量が変化可能である。

本発明の弁装置によれば、円板形状を有する第１弁体が、円形の第１凹部内を軸体の軸方向周りに回転し、第１弁体によって第２および第３ポートのいずれかが塞がれることにより第１ポートが第２および第３ポートのいずれかと選択的に連通される。また、円板形状を有する第２弁体が、円形の第２凹部内を軸体の軸方向周りに回転し、第２弁体によって第４ポートが塞がれることにより第４ポートと第５ポートとの間を流れる流体の流量が変化可能である。したがって、軸体の軸方向に第１および第２弁体は移動しないため、軸体の軸方向における弁装置の寸法を小さくすることができる。

本発明の一実施の形態における弁装置の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の一実施の形態における弁装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１の弁装置の構成を概略的に示す平面図である。 本発明の一実施の形態における空気調和装置の構成を概略的に示す冷媒回路図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が０度の状態を示す平面図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が３０度の状態を示す平面図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が９０度の状態を示す平面図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が１５０度の状態を示す平面図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が１８０度の状態を示す平面図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が２１０度の状態を示す平面図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が２７０度の状態を示す平面図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が３３０度の状態を示す平面図である。 図３の弁装置の第１および第２弁体の回転角が３６０度の状態を示す平面図である。 回転角と開口率との関係を示す図である。 本発明の一実施の形態における空気調和装置の変形例の構成を概略的に示す冷媒回路図である。 本発明の一実施の形態における弁装置の変形例１の構成を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態における弁装置の変形例２の構成を概略的に示す断面図である。 図１７の弁装置の変形例２の構成を概略的に示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施の形態における弁装置１の構成について説明する。本実施の形態では、弁装置１が空気調和装置に適用される場合について説明する。

主に図１および図２を参照して、本実施の形態の弁装置１は、三方弁と膨張弁とが一体化された複合弁装置である。また、本実施の形態の弁装置１は、ロータリー式の弁装置である。

本実施の形態の弁装置１は、弁本体２と、軸体３と、第１弁体４と、第２弁体５と、ギヤボックス６と、モータ７とを主に備えている。弁本体２の内部に、軸体３と、第１弁体４と、第２弁体５とが収容されている。軸体３に第１弁体４および第２弁体５がそれぞれ接続されている。第１弁体４および第２弁体５は軸体３の軸方向に配置されている。軸体３はギヤボックス６を介してモータ７に接続されている。続いて、本実施の形態の弁装置１の構成を詳述する。

弁本体２は、第１本体部２ａと第２本体部２ｂとを有している。第１本体部２ａおよび第２本体部２ｂはそれぞれ円柱形状を有している。本実施の形態では、第１本体部２ａの直径は第２本体部２ｂの直径よりも小さい。なお、第１本体部２ａの直径は、第２本体部２ｂの直径よりも大きくてもよい。また、第１本体部２ａの直径は、第２本体部２ｂの直径と同じでもよい。第１本体部２ａと第２本体部２ｂとは軸体３の軸方向に積み重ねられている。第１本体部２ａは軸体３の軸方向において第２本体部２ｂ上に配置されている。

第１本体部２ａの下面には第１貫通孔Ｈ１が設けられている。第２本体部２ｂの上面には第２貫通孔Ｈ２が設けられている。第２本体部２ｂの下面には第３貫通孔Ｈ３が設けられている。また、ギヤボックス６の上面には第４貫通孔Ｈ４が設けられている。第１〜第４貫通孔Ｈ１〜Ｈ４は軸体３を挿入可能に構成されている。

弁本体２は、第１凹部Ｃ１と第２凹部Ｃ２とを有している。第１凹部Ｃ１および第２凹部Ｃ２はそれぞれ円形である。つまり、第１凹部Ｃ１および第２凹部Ｃ２はそれぞれ軸体３の軸方向から見て円形に構成されている。第１凹部Ｃ１は第１本体部２ａの内部に設けられている。第２凹部Ｃ２は第２本体部２ｂの内部に設けられている。第２凹部Ｃ２は第１凹部Ｃ１から分離されている。

弁本体２は、第１壁部Ｓ１と第２壁部Ｓ２とを有している。第１壁部Ｓ１および第２壁部Ｓ２はそれぞれ軸体３の軸方向に交差するように構成されている。軸体３の軸方向において、第１壁部Ｓ１は弁本体２の一方端部（上端部）を構成しており、第２壁部Ｓ２は弁本体２の他方端部（下端部）を構成している。

弁本体２は、第１周壁Ｗ１と第２周壁Ｗ２とを有している。第１周壁Ｗ１は第１凹部Ｃ１の周囲を取り囲むように構成されている。第１周壁Ｗ１は第１本体部２ａの外周壁を構成している。第２周壁Ｗ２は第２凹部Ｃ２の周囲を取り囲むように構成されている。第２周壁Ｗ２は第２本体部２ｂの外周壁を構成している。

弁本体２は第１〜第５ポートＰ１〜Ｐ５を有している。第１〜第５ポートＰ１〜Ｐ５はそれぞれ弁本体２の外壁を貫通している。第１〜第３ポートＰ１〜Ｐ３は第１凹部Ｃ１に連通している。第４および第５ポートＰ４，Ｐ５は第２凹部Ｃ２に連通している。第１ポートＰ１は、第１周壁Ｗ１に設けられている。第２ポートＰ２および第３ポートＰ３の各々は、第１壁部Ｓ１に設けられている。第４ポートＰ４は、第２壁部Ｓ２に設けられている。第５ポートＰ５は、第２周壁Ｗ２に設けられている。

本実施の形態では、弁装置１は、ガス管Ｇ、高圧管Ｈ、低圧管Ｓ、中圧管Ｍおよび液管Ｌに接続されている。図１中において実線矢印および破線矢印で示すように冷媒が流れる。第１ポートＰ１はガス管Ｇに接続されている。具体的には、第１ポートＰ１にガス管Ｇが挿入されている。第２ポートＰ２は高圧管Ｈに接続されている。具体的には、第２ポートＰ２に高圧管Ｈが挿入されている。第３ポートＰ３は低圧管Ｓに接続されている。具体的には、第３ポートＰ３に低圧管Ｓが挿入されている。第４ポートＰ４は液管Ｌに接続されている。具体的には、第４ポートＰ４に液管Ｌが挿入されている。第５ポートＰ５は中圧管Ｍに接続されている。具体的には、第５ポートＰ５に中圧管Ｍが挿入されている。

軸体３は弁本体２内に配置されている。軸体３は、軸方向を中心に回転可能に構成されている。つまり、軸体３は、軸体３の仮想の軸線Ａを中心に回転可能に構成されている。軸体３は、ギヤボックス６を介してモータ７に接続されている。軸体３は、第１〜第４貫通孔Ｈ１〜Ｈ４に挿入されている。軸体３と第１〜第４貫通孔Ｈ１〜Ｈ４の各々との間の隙間は封止されている。たとえば、軸体３と第１〜第４貫通孔Ｈ１〜Ｈ４の各々との間の隙間に封止部材が設けられていてもよい。モータ７の回転駆動力により軸体３は軸方向を中心に回転可能に構成されている。

第１弁体４は、第１凹部Ｃ１内に配置されている。第１弁体４は、軸体３に接続されている。第１弁体４は円板形状を有している。具体的には、図１および図３に示すように、第１弁体４は、半円板形状を有している。第１弁体４は、軸体３の回転により軸方向まわりに回転可能に構成されている。つまり、第１弁体４は、第１凹部Ｃ１内を仮想の軸線Ａを中心に第１凹部Ｃ１の周方向に回転可能に構成されている。第１弁体４は、軸体３の軸方向周りに回転することにより、第２ポートＰ２および第３ポートＰ３の一部を選択的に閉塞可能に構成されている。第１弁体４の上面は、第１壁部Ｓ１の内面に摺接するように構成されている。

第２弁体５は、第２凹部Ｃ２内に配置されている。第２弁体５は、軸体３の軸方向に第１弁体４と並んで軸体３に接続されている。第２弁体５は円板形状を有している。具体的には、図１および図３に示すように、第２弁体５は楕円形状を有している。第２弁体５は、軸体３の回転により軸方向まわりに回転可能に構成されている。つまり、第２弁体５は、第２凹部Ｃ２内を仮想の軸線Ａを中心に第２凹部Ｃ２の周方向に回転可能に構成されている。第２弁体５は、軸体３の軸方向まわりに回転することにより、第４ポートＰ４を全開状態から全閉状態まで連続的に開閉可能に構成されている。第２弁体５の下面は、第２壁部Ｓ２の内面に摺接するように構成されている。

第１弁体４および第２弁体５はそれぞれ熱伝導率の小さい材料で構成することができる。これにより、熱伝導による熱交換ロスを削減することができる。熱伝導率の小さい材料として、たとえば、真鍮、アルミニウム、ステンレスなどを用いることができる。

弁本体２の第２壁部Ｓ２にギヤボックス６が取り付けられている。ギヤボックス６はケース６ａと、大歯車６ｂと、小歯車６ｃとを有している。ケース６ａの内部に大歯車６ｂと小歯車６ｃとが配置されている。ケース６ａの上面に設けられた第４貫通孔Ｈ４から軸体３はケース６ａ内に挿入されている。ケース６ａ内において大歯車６ｂは軸体３に接続されている。大歯車６ｂと軸体３とは互いに同心に配置されている。

ケース６ａの下面に設けられた第５貫通孔Ｈ５からモータ７の軸７ａはケース６ａ内に挿入されている。ケース６ａ内において小歯車６ｃはモータ７の軸７ａに接続されている。小歯車６ｃとモータ７の軸７ａとは互いに同心に配置されている。

軸体３とモータの軸７ａとは、大歯車６ｂおよび小歯車６ｃに対して互いに反対方向に延びている。大歯車６ｂと小歯車６ｃとは互いに噛み合うように構成されている。したがって、モータ７の軸７ａが回転すると、軸７ａに接続された小歯車６ｃが回転し、小歯車６ｃと噛み合う大歯車６ｂが回転する。このため、大歯車６ｂに接続された軸体３が回転する。

モータ７は、軸７ａ、小歯車６ｃ、大歯車６ｂを介して軸体３に接続されている。モータ７は、軸体３を軸方向を中心に回転可能に構成されている。つまり、モータ７は、回転駆動力を軸７ａ、小歯車６ｃ、大歯車６ｂを介して軸体３に伝達することにより、軸体３を軸方向を中心に回転させるように構成されている。モータ７は、たとえばパルスモータである。

また、モータ７は、軸７ａに接続された遊星歯車機構を有していてもよい。これにより、少スペース化を図ることができる。また、少ない段数で大きな減速比を得ることができる。大きなトルクを伝達することができる。入力軸と出力軸とを同軸上に配置することができる。

弁装置１においては、軸体３の軸方向周りに回転する第１弁体４によって第２ポートＰ２および第３ポートＰ３のいずれかが塞がれることにより第１ポートＰ１が第２ポートＰ２および第３ポートＰ３のいずれかと選択的に連通される。第１弁体４と第１〜第３ポートＰ１〜Ｐ３とによって三方弁が構成されている。

また、軸体３の軸方向周りに回転する第２弁体５によって第４ポートＰ４が塞がれることにより第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間を流れる流体の流量が変化可能である。第２弁体５と第４および第５ポートＰ４，Ｐ５とによって膨張弁が構成されている。

次に、図４を参照して、本実施の形態の弁装置１を備えた空気調和装置について説明する。

本実施の形態の空気調和装置は、室外機１０と、室内機２０と、分流器３０と、第１室外接続管４１と、第２室外接続管４２と、第１室内接続管５１と、第２室内接続管５２とを主に有している。室外機１０と分流器３０とは第１室外接続管４１および第２室外接続管４２により互いに接続されている。室内機２０と分流器３０とは第１室内接続管５１および第２室内接続管５２により互いに接続されている。本実施の形態の空気調和装置は２管式の空気調和装置である。

室外機１０は、圧縮機１１と、四方弁１２と、室外熱交換器（第１熱交換器）１３と、第１〜第４逆止弁１４ａ〜１４ｄと、配管１５とを有している。圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器１３および第１〜第４逆止弁１４ａ〜１４ｄは、配管１５により互いに接続されている。

圧縮機１１は吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。四方弁１２は圧縮機１１から吐出された冷媒の流通方向を切替えるように構成されている。室外熱交換器１３は室外熱交換器１３内を流通する冷媒と室外の空気との間で熱交換を行うように構成されている。

第１逆止弁１４ａは室外熱交換器１３と第１室外接続管４１との間に設けられている。第１逆止弁１４ａは室外熱交換器１３から第１室外接続管４１の方向へのみ冷媒の流通を許容するように構成されている。第２逆止弁１４ｂは四方弁１２と第２室外接続管４２との間に設けられている。第２逆止弁１４ｂは第２室外接続管４２から四方弁の方向へのみ冷媒の流通を許容するように構成されている。第３逆止弁１４ｃは四方弁１２と第１室外接続管４１との間に設けられている。第３逆止弁１４ｃは四方弁１２から第１室外接続管４１の方向へのみ冷媒の流通を許容するように構成されている。第４逆止弁１４ｄは室外熱交換器１３と第２室外接続管４２との間に設けられている。第４逆止弁１４ｄは第２室外接続管４２から室外熱交換器１３の方向へのみ冷媒の流通を許容するように構成されている。

室内機２０は、室内熱交換器（第２熱交換器）２１を有している。室内熱交換器２１は室内熱交換器２１内を流通する冷媒と室内の空気との間で熱交換を行うように構成されている。本実施の形態の空気調和装置は、３台の室内機２０を備えている。これらの３台の室内機２０はそれぞれ室内機２０ａ〜２０ｃとして図示されている。これらの室内機２０ａ〜２０ｃの各々の室内熱交換器２１はそれぞれ室内熱交換器２１ａ〜２１ｃとして図示されている。これらの室内機２０ａ〜２０ｃの各々に接続された第１室内接続管５１および第２室内接続管５２はそれぞれ第１室内接続管５１ａ〜５１ｃおよび第２室内接続管５２ａ〜５２ｃとして図示されている。

分流器３０は、弁装置１と、ガス管Ｇと、高圧管Ｈと、低圧管Ｓと、中圧管Ｍと、液管Ｌと、気液分離器３１と、第１電子制御式膨張弁３２と、第２電子制御式膨張弁３３とを有している。本実施の形態の空気調和装置は、３台の弁装置１を備えている。これらの３台の弁装置１はそれぞれ弁装置１ａ〜１ｃとして図示されている。これらの弁装置１ａ〜１ｃはそれぞれガス管Ｇ、高圧管Ｈ、低圧管Ｓ、中圧管Ｍおよび液管Ｌに接続されている。これらの弁装置１ａ〜１ｃの各々は、ガス管Ｇと、高圧管Ｈまたは低圧管Ｓとを選択的に接続可能に構成されている。また、これらの弁装置１ａ〜１ｃの各々は、中圧管Ｍと液管Ｌとを接続可能に構成されている。

弁装置１ａ〜１ｃの各々に接続されたガス管Ｇは、第２室内接続管５２ａ〜５２ｃにそれぞれ接続されている。弁装置１ａ〜１ｃの各々に接続された高圧管Ｈは、気液分離器３１に接続されている。気液分離器３１は、第１室外接続管４１から流入した気液二相の冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離させて、ガス冷媒を高圧管Ｈに流し、液冷媒を第１電子制御式膨張弁３２に流すように構成されている。第１電子制御式膨張弁３２および第２電子制御式膨張弁３３は冷媒を減圧させるように構成されている。弁装置１ａ〜１ｃの各々に接続された低圧管Ｓは、第２室外接続管４２に接続されている。弁装置１ａ〜１ｃの各々に接続された中圧管Ｍは、第２電子制御式膨張弁３３に接続されている。弁装置１ａ〜１ｃの各々に接続された液管Ｌは、第１室内接続管５１ａ〜５１ｃにそれぞれ接続されている。

図２および図４に示すように、第１ポートＰ１はガス管Ｇを介して室内熱交換器２１の一端に接続されている。第２ポートＰ２は高圧管Ｈを介して圧縮機１１の吐出側に接続されている。第３ポートＰ３は低圧管Ｓを介して圧縮機１１の吸入側に接続されている。第４ポートＰ４は液管Ｌを介して室内熱交換器２１の他端に接続されている。第５ポートＰ５は中圧管Ｍを介して室外熱交換器１３に接続されている。

本実施の形態の空気調和装置においては、弁装置１ａ〜１ｃの各々がガス管Ｇと、高圧管Ｈと、低圧管Ｓとに接続されているため、弁装置１ａ〜１ｃの各々によりガス管Ｇと、高圧管Ｈまたは低圧管Ｓとの間の冷媒の流れを切替えることができる。また、弁装置１ａ〜１ｃの各々が中圧管Ｍと、液管Ｌとに接続されているため、弁装置１ａ〜１ｃの各々により中圧管Ｍと液管Ｌとの間を流れる冷媒の流量を制御することができる。したがって、室内機２０ａ〜２０ｃの一部が冷房運転を行い、他の一部が暖房運転を行うことができる。

次に、本実施の形態の空気調和装置の動作について説明する。
再び図４を参照して、本実施の形態の空気調和装置において、室内機２０ａ〜２０ｃの一部が冷房運転を行い、他の一部が暖房運転を行う場合について説明する。具体的には、室内機２０ａ，２０ｂが冷房運転を行い、室内機２０ｃが暖房運転を行う場合について説明する。

図中矢印で示すように、圧縮機１１で圧縮された高温高圧の冷媒は四方弁１２を通って室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３において冷媒は室外の空気と熱交換する。これにより、冷媒は凝縮され、気液二相の状態となる。この気液二相の状態の冷媒は、第１逆止弁１４ａおよび第１室外接続管４１を通って分流器３０に流入する。分流器３０に流入した気液二相の冷媒は、気液分離器３１に送られ、気液分離器３１でガス冷媒と液冷媒とに分離される。

気液分離器３１で分離されたガス冷媒は、高圧管Ｈを通って弁装置１ｃに流入し、ガス管Ｇおよび第２室内接続管５２ｃを通って室内機２０ｃに流入する。室内機２０ｃに流入したガス冷媒は、室内の空気と熱交換して凝縮し液化して、室内を暖房する。液化した冷媒は、第１室内接続管５１ｃおよび液管Ｌを通って弁装置１ｃに流入し、減圧される。弁装置１ｃで減圧された冷媒は、中圧管Ｍに流入する。

気液分離器３１で分離された液冷媒は、第１電子制御式膨張弁３２および中圧管Ｍを通って弁装置１（１ａ）および弁装置１（１ｂ）にそれぞれ流入し、減圧される。弁装置１（１ａ）で減圧された冷媒は、液管Ｌおよび第１室内接続管５１ａを通って室内機２０ａに流入する。室内機２０ａに流入した冷媒は、室内の空気と熱交換して蒸発しガス化して、室内を冷房する。ガス化した冷媒は、第２室内接続管５２ａおよびガス管Ｇを通って弁装置１ａに流入し、低圧管Ｓに流れる。

同様に、弁装置１（１ｂ）で減圧された冷媒は、液管Ｌおよび第１室内接続管５１ｂを通って室内機２０ｂに流入する。室内機２０ｂに流入した冷媒は、室内の空気と熱交換して蒸発しガス化して、室内を冷房する。ガス化した冷媒は、第２室内接続管５２ｂおよびガス管Ｇを通って弁装置１ｂに流入し、低圧管Ｓに流れる。

低圧管Ｓに流入した冷媒は、第２室外接続管４２を通って室外機１０に流入する。室外機１０に流入した冷媒は、四方弁１２を通って圧縮機１１に流入する。このようにして、冷媒が冷凍回路を循環する。

本実施の形態の空気調和装置においては、冷暖房運転（冷房および暖房を同時に行う運転）にあわせて、弁装置１ａ〜１ｃを切替えることにより、室内機２０ａ〜２０ｃの一部が冷房運転を行い、他の一部が暖房運転を行うことができる。さらに、冷房運転にあわせて四方弁１２および弁装置１ａ〜１ｃを切替えることにより、室内機２０ａ〜２０ｃの全てが冷房運転を行うこともできる。また、暖房運転にあわせて四方弁１２および弁装置１ａ〜１ｃを切替えることにより、室内機２０ａ〜２０ｃの全てが暖房運転を行うこともできる。

次に、図５〜図１４を参照して、本実施の形態の弁装置１の動作について説明する。なお、図５〜図１４では、第１弁体４および第２弁体５の動作を見やすくするため、弁装置１の構造が適宜、実線、破線および断面線で示されている。

図５を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが０度（θ＝０）のときの状態である。この回転角θは、反時計回りの方向の回転角である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の半分が第１弁体４で閉塞されており、第３ポートＰ３の開口面積の半分が第１弁体４で閉塞されている。また、第４ポートＰ４は第２弁体５で閉塞されておらず開いている（全開）。

なお、第１ポートＰ１は第１弁体４で閉塞されておらず開いており（全開）、第５ポートＰ５は第２弁体５で閉塞されておらず開いている（全開）。この点については、図５〜図１２も同様である。

図６を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが３０度（θ＝３０°）のときの状態である。つまり、この状態は、図５の状態から第１弁体４および第２弁体５を図中矢印で示すように反時計回りの方向に３０°回転させた状態である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されており（全閉）、第３ポートＰ３の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されておらず開いている（全開）。また、第４ポートＰ４は第２弁体５で閉塞されておらず開いている。

図７を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが９０度（θ＝９０°）のときの状態である。つまり、この状態は、図６の状態から第１弁体４および第２弁体５を図中矢印で示すように反時計回りの方向にさらに６０°回転させた状態である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されており（全閉）、第３ポートＰ３の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されておらず開いている（全開）。また、第４ポートＰ４の開口面積の半分が第２弁体５で閉塞されている。

図８を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが１５０度（θ＝１５０°）のときの状態である。つまり、この状態は、図７の状態から第１弁体４および第２弁体５を図中矢印で示すように反時計回りの方向にさらに６０°回転させた状態である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されており（全閉）、第３ポートＰ３の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されておらず開いている（全開）。また、第４ポートＰ４の開口面積の全体が第２弁体５で閉塞されている（全閉）。

図９を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが１８０度（θ＝１８０°）のときの状態である。つまり、この状態は、図８の状態から第１弁体４および第２弁体５を図中矢印で示すように反時計回りの方向にさらに３０°回転させた状態である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の半分が第１弁体４で閉塞されており、第３ポートＰ３の開口面積の半分が第１弁体４で閉塞されている。また、第４ポートＰ４の開口面積の全体が第２弁体５で閉塞されている（全閉）。

図１０を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが２１０度（θ＝２１０°）のときの状態である。つまり、この状態は、図９の状態から第１弁体４および第２弁体５を図中矢印で示すように反時計回りの方向にさらに３０°回転させた状態である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されておらず開いており（全開）、第３ポートＰ３の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されている（全閉）。また、第４ポートＰ４の開口面積の全体が第２弁体５で閉塞されている（全閉）。

図１１を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが２７０度（θ＝２７０°）のときの状態である。つまり、この状態は、図１０の状態から第１弁体４および第２弁体５を図中矢印で示すように反時計回りの方向にさらに６０°回転させた状態である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されておらず開いており（全開）、第３ポートＰ３の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されている（全閉）。また、第４ポートＰ４の開口面積の半分が第２弁体５で閉塞されている。

図１２を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが３３０度（θ＝３３０°）のときの状態である。つまり、この状態は、図１１の状態から第１弁体４および第２弁体５を図中矢印で示すように反時計回りの方向にさらに６０°回転させた状態である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されておらず開いており（全開）、第３ポートＰ３の開口面積の全体が第１弁体４で閉塞されている（全閉）。また、第４ポートＰ４は第２弁体５で閉塞されておらず開いている（全開）。

図１３を参照して、この状態は、第１弁体４および第２弁体５の仮想の軸線Ａを中心とする回転角θが３６０度（θ＝３６０°）のときの状態である。つまり、この状態は、図１２の状態から第１弁体４および第２弁体５を図中矢印で示すように反時計回りの方向にさらに３０°回転させた状態である。この状態では、第２ポートＰ２の開口面積の半分が第１弁体４で閉塞されており、第３ポートＰ３の開口面積の半分が第１弁体４で閉塞されている。また、第４ポートＰ４は第２弁体５で閉塞されておらず開いている（全開）。

図５および図６に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが０°から３０°までは第４ポートＰ４の開口面積は全開の状態である。また、この回転角θが０°から３０°までは、第２ポートＰ２の開口面積は連続的に減少し、第３ポートＰ３の開口面積は連続的に増加する。

このため、図１４に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが０°から３０°までは中圧管Ｍと第４ポートＰ４に接続された液管Ｌとの間の流路の開口率は１００％である。また、この回転角θが０°から３０°までは、第１ポートＰ１に接続されたガス管Ｇと第２ポートＰ２に接続された高圧管Ｈとの間の流路の開口率は連続的に減少し、ガス管Ｇと第３ポートＰ３に接続された低圧管Ｓとの間の流路の開口率は連続的に増加する。

図６〜図８に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが３０°から１５０°までは第４ポートＰ４の開口面積は連続的に減少する。また、この回転角θが３０°から１５０°までは第２ポートＰ２の開口面積は全閉の状態であり、第３ポートＰ３の開口面積は全開の状態である。

このため、図１４に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが３０°から１５０°までは中圧管Ｍと液管Ｌとの間の流路の開口率は連続的に減少する。これにより、第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間を流れる流体の流量が減少する。また、この回転角θが３０°から１５０°までは、ガス管Ｇと高圧管Ｈとの間の流路の開口率は０％であり、ガス管Ｇと低圧管Ｓとの間の流路の開口率は１００％である。この回転角θが３０°から１５０°までが冷房運転の状態である。

図８〜図１０に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが１５０°から２１０°までは第４ポートＰ４の開口面積は全閉の状態である。また、この回転角θが１５０°から２１０°までは第２ポートＰ２の開口面積は連続的に増加し、第３ポートＰ３の開口面積は連続的に減少する。

このため、図１４に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが１５０°から２１０°までは中圧管Ｍと液管Ｌとの間の流路の開口率は０％となる。また、この回転角θが１５０°から２１０°まではガス管Ｇと高圧管Ｈとの間の流路の開口率は連続的に増加し、ガス管Ｇと低圧管Ｓとの間の流路の開口率は連続的に減少する。

図１０〜図１２に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが２１０°から３３０°までは第４ポートＰ４の開口面積は連続的に増加する。また、この回転角θが２１０°から３３０°までは第２ポートＰ２の開口面積は全開の状態であり、第３ポートＰ３の開口面積は全閉の状態である。

このため、図１４に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが２１０°から３３０°までは中圧管Ｍと液管Ｌとの間の流路の開口率は連続的に増加する。これにより、第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間を流れる流体の流量が増加する。また、この回転角θが２１０°から３３０°までは、ガス管Ｇと高圧管Ｈとの間の流路の開口率は１００％であり、ガス管Ｇと低圧管Ｓとの間の流路の開口率は０％である。この回転角θが２１０°から３３０°までが暖房運転の状態である。つまり、回転角θが２１０°になったときに運転状態が暖房運転に切り替えられる。

図１２および図１３に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが３３０°から３６０°までは第４ポートＰ４の開口面積は全開の状態である。また、この回転角θが３３０°から３６０までは第２ポートＰ２の開口面積は連続的に減少し、第３ポートＰ３の開口面積は連続的に増加する。

このため、図１４に示すように、第１弁体４および第２弁体５の回転角θが３３０°から３６０°までは中圧管Ｍと液管Ｌとの間の流路の開口率は１００％となる。また、この回転角θが３３０°から３６０°まではガス管Ｇと高圧管Ｈとの間の流路の開口率は連続的に減少し、ガス管Ｇと低圧管Ｓとの間の流路の開口率は連続的に増加する。

このように、第１弁体４および第２弁体５が回転することにより、第２ポートＰ２または第３ポートＰ３の開閉操作と同時に第４ポートＰ４の開閉操作を行うことができる。これにより、ガス管Ｇと高圧管Ｈまたは低圧管Ｓとの間の流路を流れる冷媒の流量と、中圧管Ｍと液管Ｌとの間の流路を流れる冷媒の流量とを同時に制御することが可能となる。したがって、三方弁における冷媒の流通方向と同時に膨張弁における冷媒の絞り量とを同時に制御することができる。

また、中圧管Ｍと液管Ｌとの間の流路の開口率が大きくなると室内機への冷媒循環量が多くなり、中圧管Ｍと液管Ｌとの間の流路の開口率が小さくなると室内機への冷媒循環量が少なくなる。

次に、図１５を参照して、本実施の形態の空気調和装置の変形例について説明する。以下、特に説明しない限り、上記の本実施の形態の空気調和装置と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

この変形例の空気調和装置は、室外機１０と分流器３０とを互いに接続する第１〜第３室外接続管４１〜４３を備えている。この変形例の空気調和装置は、３管式の空気調和装置である。

室外機１０は、圧縮機１１と、室外熱交換器１３と、配管１５と、第１三方弁１６と、第２三方弁１７と、電子制御式膨張弁１８とを有している。圧縮機１１、室外熱交換器１３、第１三方弁１６、第２三方弁１７および電子制御式膨張弁１８は、配管１５により互いに接続されている。第１三方弁１６および第２三方弁１７はそれぞれ圧縮機１１から吐出された冷媒の流通方向を切替えるように構成されている。電子制御式膨張弁１８は冷媒を減圧させるように構成されている。

弁装置１ａ〜１ｃの各々に接続された高圧管Ｈは、第１室外接続管４１に接続されている。弁装置１ａ〜１ｃの各々に接続された低圧管Ｓは、第２室外接続管４２に接続されている。弁装置１ａ〜１ｃの各々に接続された中圧管Ｍは、第３室外接続管４３に接続されている。

この変形例の空気調和装置においても、弁装置１ａ〜１ｃの各々がガス管Ｇと、高圧管Ｈと、低圧管Ｓとに接続されているため、弁装置１ａ〜１ｃの各々によりガス管Ｇと、高圧管Ｈまたは低圧管Ｓとの間の冷媒の流れを切替えることができる。また、弁装置１ａ〜１ｃの各々が中圧管Ｍと、液管Ｌとに接続されているため、弁装置１ａ〜１ｃの各々により中圧管Ｍと液管Ｌとの間を流れる冷媒の流量を制御することができる。したがって、室内機２０ａ〜２０ｃの一部が冷房運転を行い、他の一部が暖房運転を行うことができる。

次に、図１６を参照して、本実施の形態の弁装置１の変形例１について説明する。以下、特に説明しない限り、上記の本実施の形態の弁装置１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。なお、この点は下記の本実施の形態の弁装置１の変形例２についても同様である。

この変形例１の弁装置１においては、第４ポートＰ４が第２本体部２ｂの上面に設けられている。このため、第４ポートＰ４を第２ポートＰ２および第３ポートＰ３と同じ方向に配置することができる。また、液管Ｌは第２本体部２ｂの上面に接続されている。このため、液管Ｌを高圧管Ｈおよび低圧管Ｓと同じ方向に配置することができる。

続いて、図１７および図１８を参照して、本実施の形態の弁装置１の変形例２について説明する。

この変形例２の弁装置１においては、第１ポートＰ１が第１本体部２ａの上面に設けられている。ガス管Ｇは第１本体部２ａの上面に接続されている。第２ポートＰ２および第３ポートＰ３は第１周壁Ｗ１に設けられている。第２ポートＰ２および第３ポートＰ３は対向するように配置されている。高圧管Ｈおよび低圧管Ｓは第１周壁Ｗ１に接続されている。第１弁体４の上面は、第１壁部Ｓ１の内面との間に隙間をあけて配置されている。第１弁体４の側面は、第１周壁Ｗ１の内面に摺接するように構成されている。

このため、円板形状を有する第１弁体４が、円形の第１凹部Ｃ１内を軸体３の軸方向周りに回転し、第１弁体４の側面によって第２ポートＰ２および第３ポートＰ３のいずれかが塞がれることにより第１ポートＰ１が第２ポートＰ２および第３ポートＰ３のいずれかと選択的に連通される。

次に本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の弁装置１によれば、円板形状を有する第１弁体４が、円形の第１凹部Ｃ１内を軸体３の軸方向周りに回転し、第１弁体４によって第２ポートＰ２および第３ポートＰ３のいずれかが塞がれることにより第１ポートＰ１が第２ポートＰ２および第３ポートＰ３のいずれかと選択的に連通される。また、円板形状を有する第２弁体５が、円形の第２凹部Ｃ２内を軸体３の軸方向周りに回転し、第２弁体５によって第４ポートＰ４が塞がれることにより第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間を流れる流体の流量が変化可能である。したがって、軸体３の軸方向に第１弁体４および第２弁体５は移動しないため、軸体３の軸方向における弁装置１の寸法を小さくすることができる。

また、本実施の形態の弁装置１では、第１弁体４が配置された第１凹部Ｃ１に第１〜第３ポートＰ１〜Ｐ３が連通し、第２弁体５が配置された第２凹部Ｃ２に第４および第５ポートＰ４，Ｐ５が連通するため、第１〜第５ポートＰ１〜Ｐ５の配置の自由度を向上することができる。たとえば、弁体の下面に流路が設けられ、その流路にポートが接続されることにより弁装置が構成される場合には、ポートは弁本体の下面に設けなければならない。これに対して、本実施の形態の弁装置１では、第１弁体４が配置された第１凹部Ｃ１に第１〜第３ポートＰ１〜Ｐ３が連通し、第２弁体５が配置された第２凹部Ｃ２に第４および第５ポートＰ４，Ｐ５が連通するため、第１本体部２ａおよび第２本体部２ｂの上面、下面、側面に第１〜第５ポートＰ１〜Ｐ５を設けることができる。このため、第１〜第５ポートの配置の自由度を向上することができる。

また、本実施の形態の弁装置１では、円板形状の第１弁体４および第２弁体５が軸方向に並んで軸体３に接続されている。このため、軸体３の軸方向における第１弁体４および第２弁体５の寸法を小さくすることができる。これにより、第１弁体４および第２弁体５の振動を抑制することができる。たとえば、弁装置が弁軸の下方に設けられた針状弁と弁座とで構成されている場合には、弁軸の軸方向の寸法が長くなるため、針状弁の先端が振動しやすい。このため、針状弁の先端が弁座に接触することにより騒音が発生しやすい。これに対して、本実施の形態では、軸体３の軸方向における第１弁体４および第２弁体５の寸法を小さくすることができるため、第１弁体４および第２弁体５の振動を抑制することができる。これにより、弁装置１の低騒音化を図ることができる。

また、本実施の形態の弁装置１では、三方弁と膨張弁とを一体化することにより、弁装置１を小型化することができる。また、弁装置１のコストを低減することができる。さらに、弁装置１の内容積が削減されるため、冷媒容量を削減することができる。

本実施の形態の弁装置１によれば、第２ポートＰ２および第３ポートＰ３の各々は、弁本体２の軸方向に交差する第１壁部Ｓ１に設けられ、第４ポートＰ４は、弁本体２の軸方向に交差する第２壁部Ｓ２に設けられている。このため、第２ポートＰ２および第３ポートＰ３と、第４ポートＰ４とを軸方向において反対側に配置することができる。したがって、これらのポートを軸方向において同じ側に配置する場合よりも弁本体２を小さくすることが可能となる。

本実施の形態の弁装置１によれば、第１ポートＰ１は円形の第１凹部Ｃ１の周囲を取り囲む第１周壁Ｗ１に設けられており、第５ポートＰ５は円形の第２凹部Ｃ２の周囲を取り囲む第２周壁Ｗ２に設けられている。このため、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２および第３ポートＰ３とを互いに交差する方向に配置することができる。また、第５ポートＰ５と第４ポートＰ４とを互いに交差する方向に配置することができる。このため、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２および第３ポートＰ３との間を流れる流体の圧力損失を低減することができる。また、第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間を流れる流体の圧力損失を低減することができる。

つまり、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２および第３ポートＰ３とが同じ方向に配置され、第５ポートＰ５と第４ポートＰ４とが同じ方向に配置される場合には、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２および第３ポートＰ３との間を流れる流体はＵターンし、第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間を流れる流体はＵターンする。これに対して、本実施の形態の弁装置１では、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２および第３ポートＰ３とを互いに交差する方向に配置することができ、第５ポートＰ５と第４ポートＰ４とを互いに交差する方向に配置することができる。このため、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２および第３ポートＰ３との間を流れる流体および第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間を流れる流体はそれぞれＬ字状に流れる。このため、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２および第３ポートＰ３との間を流れる流体および第４ポートＰ４と第５ポートＰ５との間を流れる流体の圧力損失を低減することができる。

本実施の形態の弁装置１によれば、パルスモータは、軸体を軸方向を中心に回転可能に構成されている。パルスモータは、常時通電不要であるため、弁装置１を省電力化することができる。つまり、弁装置１の消費電力を低減することができる。

本実施の形態の弁装置１によれば、第１弁体４は半円板形状を有している。第２弁体５は楕円板形状を有している。このため、第１弁体４および第２弁体５を簡易な形状で構成することができる。

本実施の形態の空気調和装置は、弁装置１と、圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出された冷媒が流通する室外熱交換器（第１熱交換器）１３と、室内熱交換器（第２熱交換器）２１とを備えている。第１ポートＰ１はガス管Ｇを介して室内熱交換器２１の一端に接続されている。第２ポートＰ２は高圧管Ｈを介して圧縮機１１の吐出側に接続されている。第３ポートＰ３は低圧管Ｓを介して圧縮機１１の吸入側に接続されている。第４ポートＰ４は液管Ｌを介して室内熱交換器２１の他端に接続されている。第５ポートＰ５は中圧管Ｍを介して室外熱交換器１３に接続されている。このため、小型化できる弁装置１を備えた空気調和装置を提供することができる。

また、本実施の形態の空気調和装置では、室内機２０に膨張弁が備えられていない。このため、室内機２０を小型化することができる。また、膨張弁を室外に配置することにより、室内の騒音を低減することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 弁装置、２ 弁本体、３ 軸体、４ 第１弁体、５ 第２弁体、６ ギヤボックス、７ モータ、１０ 室外機、１１ 圧縮機、１２ 四方弁、１３ 室外熱交換器、１４ａ〜１４ｄ 第１〜第４逆止弁、１５ 配管、１６ 第１三方弁、１７ 第２三方弁、１８ 電子制御式膨張弁、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 室内機、２１，２１ａ，２１ｃ 室内熱交換器、３０ 分流器、３１ 気液分離器、３２ 第１電子制御式膨張弁、３３ 第２電子制御式膨張弁、４１ 第１室外接続管、４２ 第２室外接続管、４３ 第３室外接続管、５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ 第１室内接続管、５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ 第２室内接続管、Ｃ１ 第１凹部、Ｃ２ 第２凹部、Ｇ ガス管、Ｈ 高圧管、Ｌ 液管、Ｍ 中圧管、Ｐ１〜Ｐ５ 第１〜第５ポート、Ｓ 低圧管、Ｓ１ 第１壁部、Ｓ２ 第２壁部、Ｗ１ 第１周壁、Ｗ２ 第２周壁。

Claims (6)

1. 円形の第１凹部および前記第１凹部から分離された円形の第２凹部と、前記第１凹部に連通する第１ポート、第２ポートおよび第３ポートならびに前記第２凹部に連通する第４および第５ポートとを有する弁本体と、
   前記弁本体内に配置され、かつ軸方向を中心に回転可能な軸体と、
   前記第１凹部内に配置され、前記軸体に接続され、かつ円板形状を有する第１弁体と、
   前記第２凹部内に配置され、前記軸方向に前記第１弁体と並んで前記軸体に接続され、かつ円板形状を有する第２弁体とを備え、
   前記軸方向周りに回転する前記第１弁体によって前記第２および第３ポートのいずれかが塞がれることにより前記第１ポートが前記第２および第３ポートのいずれかと選択的に連通され、
   前記軸方向周りに回転する前記第２弁体によって前記第４ポートが塞がれることにより前記第４ポートと前記第５ポートとの間を流れる流体の流量が変化可能である、弁装置。
2. 前記第２および第３ポートの各々は、前記弁本体の前記軸方向に交差する第１壁部に設けられ、
   前記第４ポートは、前記弁本体の前記軸方向に交差する第２壁部に設けられている、請求項１に記載の弁装置。
3. 前記第１ポートは、円形の前記第１凹部の周囲を取り囲む第１周壁に設けられており、
   前記第５ポートは、円形の前記第２凹部の周囲を取り囲む第２周壁に設けられている、請求項２に記載の弁装置。
4. 前記軸体に接続されたパルスモータをさらに備え、
   前記パルスモータは、前記軸体を前記軸方向を中心に回転可能に構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弁装置。
5. 前記第１弁体は、半円板形状を有し、
   前記第２弁体は、楕円板形状を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弁装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の弁装置と、
   圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒が流通する第１および第２熱交換器とを備え、
   前記第１ポートは前記第２熱交換器の一端に接続されており、
   前記第２ポートは前記圧縮機の吐出側に接続されており、
   前記第３ポートは前記圧縮機の吸入側に接続されており、
   前記第４ポートは、前記第２熱交換器の他端に接続されており、
   前記第５ポートは、前記第１熱交換器に接続されている、空気調和装置。

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