JP6595920B2 - 電動弁及びそれをパイロット弁として備えた四方切換弁 - Google Patents
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Description
四方弁本体10は、シリンダ部11を有し、このシリンダ部11に、左端側から順次、第1作動室31、第1ピストン21、主弁室12、第2ピストン22、及び第2作動室32が配在されている。前記第1及び第2ピストン21、22にはいずれにも、シリンダ部11を気密的に仕切るべく、シリンダ部11の内周面にその外周部が圧接するばね付きパッキンが取り付けられている。
次に、上記した如くの構成を有する四方弁本体10の動作を説明する。
パイロット弁としての電動弁50は、図4(及び、図6)に拡大図示されているように、基本的に、高圧流体が導入導出される弁室60を有する弁ハウジング65と、弁室60に回転自在に配在された弁体70を有する弁軸75と、弁ハウジング65に固着された有蓋円筒状のキャン59と、弁室60内で弁体70を回転させるための、キャン59の内側に(所定の間隔をあけて)回転自在に配在されたロ−タ56とキャン59(の円筒状部分)に外嵌されたステータ55とで構成されるステッピングモータ58と、を備えている。
次に、電動弁50を含む四方切換弁1全体並びに冷暖房システム200の構成及び動作を説明する。
除霜(冷房)運転を行う際には、ステータコイル53に前記した所定の態様とは反対の態様で通電する。これにより、図1、図2、図4に示される如くに、ロータ56、弁軸ホルダ78、及び弁軸75が、他方向(例えば時計回り)に回転しながら図4上で右方へ移動し、これに伴って、弁体70が、環状シール面71b(の凹部71a)により第2ポートp2と第3ポートp3を連通させ、かつ、第1凸状シール面71cにより第4ポートp4を閉じる右回転位置をとる。なお、本例では、この右回転位置は、可動ストッパ84が固定ストッパ83と衝接し、弁軸75の図4上で右方向への移動が阻止された位置とされており、図9では、この位置での供給パルス数を0としている。
除霜運転から暖房運転への切り換えを行う際には、ステータコイル53に前記所定の態様で通電(供給パルス数:N1)する(時点t1)。これにより、ロータ56、弁軸ホルダ78、及び弁軸75が、一方向(例えば反時計回り)に回転しながら図4上で左方へ移動し、これに伴い、弁体70が一方向に回動して、環状シール面71b(の凹部71a)により第2ポートp2と第3ポートp3を連通させたままで、第4ポートp4を開く右中間位置をとる。
暖房運転時には、図3に示される如くに、圧縮機210から高温高圧の冷媒が吐出側高圧ポートD→主弁室12→室内側入出ポートE→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から低温低圧の冷媒が室外側入出ポートC→主弁体15内→吸入側低圧ポートSを介して圧縮機210の吸入側に戻される。
一方、暖房運転から除霜運転への切り換えを行う際には、ステータコイル53に前記所定の態様とは反対の態様で通電(供給パルス数:N2)する(時点t4)。具体的には、ステータコイル53への供給パルス数をN3からそれより若干少ないN2に下げる。これにより、ロータ56、弁軸ホルダ78、及び弁軸75が、他方向(例えば時計回り)に回転しながら図4上で右方へ移動し、これに伴い、弁体70が他方向に回動して、環状シール面71b(の凹部71a)により第1ポートp1と第2ポートp2を連通させままで、第4ポートp4を開く左中間位置をとる。
以上の説明から理解されるように、本実施形態の電動弁50をパイロット弁として備えた四方切換弁1は、除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、電動弁50の弁体70に左中間位置あるいは右中間位置(第4ポートp4を開く位置)をとらせて主弁室12の圧力を所定圧まで徐々に低下させるように構成されているので、暖房運転から除霜運転へ及び除霜運転から暖房運転への切り換え時に、圧縮機210の周波数を大きく下げることを要さずに、高圧側と低圧側の圧力差を小さくでき、そのため、騒音を効果的に低減できるとともに、冷媒の圧力が所要の高圧に戻るまでの所要時間を短縮でき、それに伴い、暖房運転から除霜運転に入るまでの所要時間や室内熱交換器230から暖かい空気が出てくるまでの時間を短縮できる。
10 四方弁本体
11 シリンダ部
12 主弁室
14 主弁座
15 主弁体
21 第1ピストン
22 第2ピストン
31 第1作動室
32 第2作動室
50 電動弁
53 ステータコイル
55 ステータ
56 ロータ
58 ステッピングモータ
59 キャン
60 弁室
61 基体部
64 弁座(弁座部材)
65 弁ハウジング
68 圧縮コイルばね
70 弁体
71 対向面
71a 凹部
71b 環状シール面
71c 第1凸状シール面
71d 第2凸状シール面
71e 凹溝
75 弁軸
p1〜p4 第1〜第4ポート
p10 高圧導入ポート
#1〜#4 第1〜第4細管
#10 高圧細管
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
200 ヒートポンプ式冷暖房システム
210 圧縮機
220 室外熱交換器
230 室内熱交換器
260 膨張弁
Claims (11)
- 弁室を有する弁ハウジングと、前記弁室内に回転自在に配在された弁体と、該弁体を回転させるためのステッピングモータとを備え、前記弁ハウジングに、高圧導入ポート、第1、第2、第3、及び第4ポートが開口せしめられた弁座が設けられ、該弁座に、前記第1、第2、及び第3ポート間の連通状態を切り換えるとともに前記第4ポートを開閉すべく前記弁体が回転摺動自在に対接せしめられており、
前記ステッピングモータへの通電に応じて、前記弁体が回動して、前記第2ポートと前記第3ポートを連通させ、前記第1ポートを開き、前記第4ポートを閉じる第1回転位置と、前記第1ポートと前記第2ポートを連通させ、前記第3ポートを開き、前記第4ポートを閉じる第2回転位置とをとるとともに、前記第1回転位置と前記第2回転位置との間の中間位置では、前記第4ポートを開くようにされていることを特徴とする電動弁。 - 前記弁体が圧縮コイルばねによって前記弁座に付勢されて対接せしめられていることを特徴とする請求項1に記載の電動弁。
- 前記弁体における前記弁座との対向面に、前記第1回転位置において前記第2ポートと前記第3ポートを連通させ、前記第2回転位置において前記第1ポートと前記第2ポートを連通させる環状シール面が設けられるとともに、前記第1回転位置おいて前記第4ポートを閉じる第1凸状シール面、前記第2回転位置において前記第4ポートを閉じる第2凸状シール面が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電動弁。
- 前記弁体における前記弁座との対向面に、前記第1回転位置において前記高圧導入ポートと前記第1ポートの間の流路面積を確保し、前記第2回転位置において前記高圧導入ポートと前記第3ポートの間の流路面積を確保する凹溝が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電動弁。
- 前記弁座に、前記第1、第2、及び第3ポートが同心円上で開口せしめられ、前記高圧導入ポートが中心線上に開口せしめられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電動弁。
- 前記弁体には、前記ステッピングモータを構成するロータに連結された弁軸が中心線方向に摺動自在かつ前記弁体と一体に回転可能に嵌挿されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電動弁。
- 冷房運転、暖房運転、及び冷媒を冷房運転時と同方向に流す除霜運転を選択的に行えるようにされたヒートポンプ式冷暖房システムに使用される、冷媒流れ方向を切り換えるための四方切換弁であって、
請求項1から6のいずれか一項に記載の電動弁をパイロット弁として備えるとともに、主弁室、該主弁室に配在された主弁体、及び、該主弁体を可動させるための、高圧冷媒が選択的に導入・排出される容積可変の第1作動室と第2作動室を有する四方弁本体を備え、
前記主弁室に、圧縮機の吐出側に接続される吐出側高圧ポート、室外熱交換器に接続される室外側入出ポート、前記圧縮機の吸入側に接続される吸入側低圧ポート、及び室内熱交換器に接続される室内側入出ポートが開口せしめられ、前記第1作動室及び前記第2作動室への高圧冷媒の導入・排出を制御して前記主弁体を前記主弁室内で可動させることにより、前記室外側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室内側入出ポートとを連通させる冷房位置と、前記室内側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室外側入出ポートとを連通させる暖房位置とが選択的にとられ、それによって、冷房又は除霜運転から暖房運転へ、及び、暖房運転から冷房又は除霜運転へ切り換えられるようにされ、
前記電動弁における前記高圧導入ポートが前記吐出側高圧ポートに、前記第1ポートが前記第1作動室に、前記第2ポートが前記吸入側低圧ポートに、前記第3ポートが前記第2作動室にそれぞれ接続されるとともに、前記第4ポートが前記吸入側低圧ポートに接続され、
除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、前記電動弁の前記弁体に前記第4ポートを開く中間位置をとらせて前記主弁室の圧力を所定圧まで低下させ得るように構成されていることを特徴とする四方切換弁。 - 冷房運転、暖房運転、及び冷媒を冷房運転時と同方向に流す除霜運転を選択的に行えるようにされたヒートポンプ式冷暖房システムに使用される、冷媒流れ方向を切り換えるためのスライド式の四方切換弁であって、
請求項1から6のいずれかに記載の電動弁をパイロット弁として備えるとともに、シリンダ型の四方弁本体を備え、
該四方弁本体に、一端側から順次、第1作動室、第1ピストン、主弁室、第2ピストン、第2作動室が配在され、前記主弁室に、圧縮機の吐出側に接続される吐出側高圧ポートが設けられるとともに、主弁座が設けられ、該主弁座の弁シート面に、一端側から順次、室外熱交換器に接続される室外側入出ポート、前記圧縮機の吸入側に接続される吸入側低圧ポート、及び室内熱交換器に接続される室内側入出ポートが開口せしめられるとともに、前記室外側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室内側入出ポートとを連通させる冷房位置と、前記室内側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室外側入出ポートとを連通させる暖房位置とを選択的にとり得る断面逆立椀形状の主弁体が摺動自在に対接せしめられ、
前記電動弁における前記高圧導入ポートが前記吐出側高圧ポートに、前記第1ポートが前記第1作動室に、前記第2ポートが前記吸入側低圧ポートに、前記第3ポートが前記第2作動室にそれぞれ接続されるとともに、前記第4ポートが前記吸入側低圧ポートに接続され、
除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、前記電動弁の前記弁体に前記第4ポートを開く中間位置をとらせて前記主弁室の圧力を所定圧まで低下させ得るように構成されていることを特徴とする四方切換弁。 - 前記第1ピストンと前記第2ピストンとは、主連結体により一体移動可能に連結され、前記主連結体に、前記主弁体が前記第1及び第2ピストンの往復移動に伴って前記冷房位置と前記暖房位置との間を行き来するように連結、嵌合、もしくは係合せしめられていることを特徴とする請求項8に記載の四方切換弁。
- 前記四方切換弁の一端には、前記第1ピストンの一端方向への移動を阻止するストッパを兼ねる一端側蓋部材が固着され、前記四方切換弁の他端には、前記第2ピストンの他端方向への移動を阻止するストッパを兼ねる他端側蓋部材が固着されていることを特徴とする請求項8又は9に記載の四方切換弁。
- 前記電動弁の前記ステッピングモータへの通電を制御するためのコントローラと、前記主弁室の圧力を検出するための圧力センサとを備え、
前記コントローラは、前記圧力センサから得られる信号に基づいて、前記主弁室の圧力が前記所定圧まで低下したことを検知して、前記ステッピングモータの通電状態を制御するようにされていることを特徴とする請求項8から10のいずれか一項に記載の四方切換弁。
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JP2016004933A JP6595920B2 (ja) | 2016-01-14 | 2016-01-14 | 電動弁及びそれをパイロット弁として備えた四方切換弁 |
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