JP6689418B2 - Flow path switching valve - Google Patents
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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。 The present invention relates to a rotary type flow path switching valve that switches a flow path by rotating a valve body, and more particularly to a flow path switching valve suitable for performing flow path switching in a heat pump type cooling and heating system or the like.
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。 Generally, a heat pump type cooling / heating system for a room air conditioner, a car air conditioner, etc., includes a flow path switching valve as a flow path (flow direction) switching means in addition to a compressor, an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, an expansion valve, etc. Is equipped with.
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24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100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)140で行うようになっており、基本的には、圧縮機110、室外熱交換器120、室内熱交換器130、及び膨張弁160を備え、前記の圧縮機110、室外熱交換器120、室内熱交換器130、及び膨張弁160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140が配在されている。
An example of the heat pump type cooling and heating system provided with this flow path switching valve will be briefly described with reference to FIG. The heat pump type cooling and
前記各機器間は導管(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24において実線矢印で示される如くに、流路切換弁140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110に吸入されるとともに、圧縮機110から高温高圧の冷媒が流路切換弁140を介して室外熱交換器120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160に導入される。この膨張弁160により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室内熱交換機130に導入され、ここで室内空気と熱交換(冷房)して蒸発し、室内熱交換機130からは低温低圧の冷媒が流路切換弁140を介して圧縮機110の吸入側に戻される。
The respective devices are connected by a flow path formed by a conduit (pipe) or the like, and when the cooling operation mode is selected, as shown by a solid arrow in FIG. 24, the discharge side of the flow
それに対し、暖房運転モードが選択されたときには、図24において破線矢印で示される如くに、流路切換弁140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110から高温高圧の冷媒が室内熱交換機130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160に導入される。この膨張弁160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120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120からは低温低圧の冷媒が流路切換弁140を介して圧縮機110の吸入側に戻される。
On the other hand, when the heating operation mode is selected, the discharge-side high pressure port D of the flow
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。
As a four-way switching valve incorporated in a heat pump type cooling and heating system as described above, there is conventionally known one provided with a valve body (valve housing) having a slide type main valve element built therein and an electromagnetic pilot valve ( See, for example,
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作動室)への高圧冷媒導入・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。
On the other hand,
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。 The conventional flow path switching valve as described above has the following problems to be solved.
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。
That is, in the slide type flow path switching valve disclosed in
また、特許文献2に所載のロータリー式の流路切換弁においては、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、シールすべき面に円筒面を含んでいるので、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、弁洩れしやすいという問題もある。
Further, in the rotary type flow path switching valve disclosed in
加えて、弁ハウジング内において高圧流体が板状弁体や内壁面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り、また、主弁ハウジングの外周4箇所に概ね90°間隔でポートが設けられるので、配管の取り回しが厄介であり、パイロット弁や配管を含めた実質的な占有スペースが極めて大きくなるという問題もある。 In addition, the high-pressure fluid collides with the plate-shaped valve element and the inner wall surface in the valve housing, and the flow direction changes greatly, resulting in a large pressure loss, and also at approximately 90 ° intervals at the four outer circumferences of the main valve housing. Since the port is provided in, there is also a problem that the arrangement of the piping is troublesome and the substantial occupied space including the pilot valve and the piping becomes extremely large.
上記に加え、従来の流路切換弁、特に、前記したヒートポンプ式冷暖房システムに使用される四方切換弁では、主弁ハウジング内において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)で流されるので、それらの主弁ハウジング内での熱交換量が大きくなって、システムの効率が悪くなるという問題もある。 In addition to the above, in the conventional flow path switching valve, in particular, in the four-way switching valve used in the heat pump type cooling and heating system described above, in the main valve housing, the high temperature high pressure refrigerant and the low temperature low pressure refrigerant are in close proximity (thin wall Since they are flowed in a state where they are separated from each other, there is a problem that the amount of heat exchange in the main valve housing becomes large and the efficiency of the system deteriorates.
さらに加えて、上記特許文献2に所載の流路切換弁では、主弁体を回転(流路切換)させるための流体圧式のアクチュエータにおいても、主弁体側と同様に、高圧を受ける部分が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。
In addition, in the flow path switching valve disclosed in
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、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とともに、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、さらに、配管の取り回し、占有スペースの削減等の便宜も図ることのできる流路切換弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce pressure loss and wear of sliding parts as much as possible, improve sealability, and prevent valve leakage. (EN) Provided is a flow path switching valve which can be made difficult, can secure sufficient strength to withstand high pressure and can improve durability, and can also be convenient for manipulating pipes, reducing occupied space, etc. It is in.
また、本発明の他の目的とするところは、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧の流体と低温低圧の流体が流される環境で使用される場合において、内部熱交換量を可及的に低減し得るようにされた流路切換弁を提供することにある。 Another object of the present invention is to reduce the amount of internal heat exchange as much as possible when used in an environment in which a high-temperature high-pressure fluid and a low-temperature low-pressure fluid are flowed, such as a heat pump type cooling and heating system. It is to provide a flow path switching valve adapted to obtain.
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、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個設けられたポート、及び前記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、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は、それぞれU字状の連通路を有し、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、前記連通路の一つとして、前記上半部と前記下半部とに跨がる分割連通路を有し、該分割連通路のうちの上半部分の下端部及び下半部分の上端部の一方に大径部が形成されるとともに、他方に前記大径部に挿入される円筒部が延設され、前記大径部と前記円筒部との間にOリングが介装されていることを特徴としている。 In order to achieve the above-mentioned object, the flow path switching valve according to the present invention is basically a tubular main valve whose upper opening and lower opening are hermetically sealed by an upper valve seat and a lower valve seat. A main valve having a valve housing, a total of at least three ports provided on the upper valve seat and / or the lower valve seat, and a main valve body rotatably disposed in the main valve housing; An actuator for rotating the main valve body, a plurality of communication passages for selectively communicating between the ports are provided in the main valve body, and by rotating the main valve body, , The communicating ports are switched, and the main valve body is divided into two parts, that is, an upper half part and a lower half part that are integrally rotatable and can move up and down. parts, respectively have a U-shaped communication passage, and the upper half An urging means for urging them in mutually opposite directions is interposed between the lower half portion and the lower half portion, and as one of the communication passages, a split extending across the upper half portion and the lower half portion. A cylindrical portion having a communication passage, wherein a large diameter portion is formed on one of a lower end portion of an upper half portion and an upper end portion of a lower half portion of the divided communication passage and the other portion is inserted into the large diameter portion. There are extended, O-ring is characterized that you have been interposed between the large diameter portion and said cylindrical portion.
好ましい具体的な態様では、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る。 In a preferred specific embodiment, at least one first communication passage capable of communicating at least one of the ports and another one in the main valve body, and one of the ports and another one And at least one second communication passage that can communicate with each other are provided, and by rotating the main valve element in one direction, between the ports communicated with the first communication passage from the ports communicated with the second communication passage. To the port communicating with the second communication passage by rotating the main valve element in the other direction after switching the flow passage to the port communicating with the first communication passage. The switching of the flow paths is performed.
他の好ましい具体的な態様では、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る。 In another preferred specific embodiment, the upper valve seat and / or the lower valve seat are provided with first, second, third and fourth ports, and the main valve body is provided with the main valve body. When taking the first rotational position, the first communication passage that communicates the first port and the third port, the second communication passage that communicates the second port and the fourth port, and the main valve body A third communication passage that communicates the first port with the second port or the fourth port and a fourth communication passage that communicates the third port with the fourth port or the second port when the rotation position of 2 is taken. Is provided.
この場合、好ましい態様では、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ポートが設けられる。 In this case, in a preferred mode, the upper valve seat is provided with first and second ports, and the lower valve seat is provided with third and fourth ports.
好ましい態様では、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る。 In a preferred aspect, at least one of the plurality of communication passages is formed of a linear passage as a whole.
前記連通路の両端部に、好ましくは、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る。 At both ends of the communication passage, preferably, a protrusion having an annular sealing surface that closely contacts around the opening of each port in the upper valve seat and / or the lower valve seat is provided in a protruding manner.
他の好ましい態様では、前記主弁体と前記上側弁シートとの間及び前記主弁体と前記下側弁シートとの間に、前記主弁体の回転時において、前記主弁体側のシール面を前記上側弁シート及び前記下側弁シートから離れさせるボール式シール面離隔機構が設けられる。 In another preferred aspect, between the main valve body and the upper valve seat and between the main valve body and the lower valve seat, at the time of rotation of the main valve body, a sealing surface on the main valve body side. A ball-type seal surface separating mechanism for separating the upper valve seat and the lower valve seat from each other is provided.
更に好ましい態様では、前記ボール式シール面離隔機構は、ボールと、該ボールを、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と、前記主弁体の回転開始前及び回転終了時においては、前記主弁体側のシール面が前記上側弁シート及び前記下側弁シートから離れないようにすべく、前記収容部から突出する前記ボールの一部が嵌め込まれ、前記主弁体の回転時においては、前記ボールが前記上半部を押し下げるとともに、前記下半部を押し上げながら転がり出るような寸法形状を持つ凹穴と、を備え、前記ボール及び前記収容部は、前記上半部と前記下半部の同一円周上に2箇所以上設けられるとともに、前記凹穴は前記上側弁シートと前記下側弁シートの同一円周上の、平面視で前記収容部と同一位置及び該位置から前記主弁体が流路切換時に回転する角度分離れた位置に設けられる。 In a further preferred embodiment, the ball-type seal surface separating mechanism houses a ball and the ball in a state in which a part of the ball is projected in the vertical direction, rotatably and substantially in the state of being prevented from moving. Of the main valve body before the start of rotation and at the end of rotation of the main valve body, so that the sealing surface on the main valve body side does not separate from the upper valve seat and the lower valve seat. When a part of the ball is fitted and the main valve body is rotated, the ball pushes down the upper half portion, and a concave hole having a size and shape that rolls out while pushing up the lower half portion, The ball and the accommodating part are provided at two or more locations on the same circumference of the upper half part and the lower half part, and the recessed hole has the same circumference of the upper valve seat and the lower valve seat. Top view It said main valve body from the same position and the position and the accommodation portion is provided in the angle component away rotating the flow channel switching.
別の好ましい態様では、前記アクチュエータは、前記主弁に供給される高圧流体が導入される作動室が設けられた本体部を有し、前記作動室に、前記高圧流体の圧力を利用して、往復直線運動を正逆両方向の回転運動に変換する運動変換機構が設けられる。 In another preferred aspect, the actuator has a main body portion in which a working chamber into which high-pressure fluid supplied to the main valve is introduced is provided, and the working chamber uses the pressure of the high-pressure fluid, A motion conversion mechanism for converting the reciprocating linear motion into a rotational motion in both forward and reverse directions is provided.
本発明に係る流路切換弁の好ましい態様においては、例えば、ポート間を連通する4本の連通路のうちの2本は、始端から終端までの太さ(通路径)が各ポートの口径と略同じ直線状の通路とされ、冷媒はポートから真下もしくは真上にストレートに流れるので、主弁(主弁体)内での圧力損失はほとんど生じない。また、残りの連通路も内容積を比較的大きくできるので、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。 In a preferred embodiment of the flow path switching valve according to the present invention, for example, two of the four communication passages that communicate between the ports have a thickness (passage diameter) from the start end to the end that is equal to the diameter of each port. The passages are formed in substantially the same straight line, and the refrigerant flows straight from below or above the port, so that there is almost no pressure loss in the main valve (main valve body). Further, since the inner volume of the remaining communication passages can be made relatively large, the pressure loss can be reduced, and in total, the pressure loss can be considerably reduced as compared with the conventional flow path switching valve.
また、主弁体が上半部と下半部との二分割構成とされ、上半部と下半部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、上半部と下半部との間に付勢手段が介装されているので、その付勢力により、上半部は押し上げられてそのシール面が上側弁シートの弁シート面における各ポート周りに押し付けられるとともに、下半部は押し下げられてそのシール面が下側弁シートの弁シート面における各ポート周りに押し付けられる。この場合、主弁体(上半部と下半部)側に凸部が突設されてその端面が環状シール面とされていることから、弁シート面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、弁洩れを効果的に抑制できる。 Further, the main valve body has a two-part configuration of an upper half part and a lower half part, and the upper half part and the lower half part can be moved up and down independently of each other, and the upper half part and the lower half part are Since the urging means is interposed between the upper and the lower half, the upper half is pushed up by the urging force to press the sealing surface around each port on the valve seat surface of the upper valve seat, and the lower half is It is depressed so that its sealing surface is pressed around each port on the valve seat surface of the lower valve seat. In this case, since the convex portion is provided on the main valve body (upper half portion and lower half portion) side and the end surface is the annular seal surface, the area of the portion that contacts the valve seat surface is the minimum necessary. Therefore, the contact surface pressure is increased. As a result, sufficient sealing performance can be secured and valve leakage can be effectively suppressed.
加えて、上側弁シート及び下側弁シートは平板状とされるので、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。 In addition, since the upper valve seat and the lower valve seat are flat plates, the valve seat surface can be made flat and smooth (the surface accuracy can be easily increased). The sealability can be significantly improved as compared with the case where the surface to be sealed includes a cylindrical surface.
さらに、主弁ハウジングの上側弁シート及び下側弁シートに全てのポート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。 Further, since all the ports are provided in the upper valve seat and the lower valve seat of the main valve housing, the piping can be easily handled, and the substantial occupied space including the piping can be reduced.
さらに加えて、ボール式シール面離隔機構が設けられることにより、主弁体の回転時(流路切換中)には、主弁体の上半部が押し下げられるとともに、下半部が押し上げられて、主弁体側のシール面が上側弁シート及び下側弁シートの弁シート面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。 In addition, the ball-type seal face separation mechanism allows the upper half of the main valve to be pushed down and the lower half to be pushed up when the main valve is rotating (during flow path switching). Since the seal surface on the main valve body side is separated from the valve seat surfaces of the upper valve seat and the lower valve seat, sliding friction hardly occurs, and therefore stick-slip or the like is less likely to occur and sliding parts The wear can be significantly suppressed, and further, the wear is suppressed, so that the sealability is improved and the valve leakage can be effectively suppressed.
さらに、本発明の流路切換弁は、高圧を受ける主弁体(上半部と下半部)を円柱状とでき、その内部に連通路を設けることができるので、従来例のような変形(撓み)等は生じ難く、十分な強度や耐久性を確保できる。 Further, in the flow path switching valve of the present invention, the main valve body (upper half portion and lower half portion) that receives high pressure can be formed into a cylindrical shape, and the communication passage can be provided inside the main valve body, so that it can be modified as in the conventional example. (Bending) hardly occurs, and sufficient strength and durability can be secured.
上記に加え、本発明に係る流路切換弁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、各連通路は主弁体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、システムの効率を向上できるという効果も得られる。 In addition to the above, when the flow path switching valve according to the present invention is used in an environment in which a high-temperature high-pressure refrigerant and a low-temperature low-pressure refrigerant flow, such as a heat pump type cooling and heating system, the communication passages are relatively separated from each other in the main valve body. Since they are installed separately, heat exchange in the main valve housing is higher than that of the conventional type in which high-temperature and high-pressure refrigerant and low-temperature and low-pressure refrigerant flow close to each other (a thin wall is separated). The amount can be significantly reduced, and the system efficiency can be improved.
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。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following embodiments.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る流路切換弁の第1実施例を示し、(A)は一側面図、(B)は上面側配置図、(C)は下面側配置図である。また、図2、図3、図4は、それぞれ図1(B)のA−A矢視線に従って部分的に破断した他側面図、B−B矢視線に従って部分的に破断した他側面図、C−C矢視線に従う主弁部分の拡大断面図である。 1A and 1B show a first embodiment of a flow path switching valve according to the present invention. FIG. 1A is a side view, FIG. 1B is a top side layout view, and FIG. 1C is a bottom side layout view. In addition, FIGS. 2, 3, and 4 are other side views partially broken along the line AA of FIG. 1B, other side views partially broken along the line BB, and C, respectively. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the main valve portion taken along the line C of FIG.
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。 In the present specification, the description of the position and direction such as up and down, left and right, and front and back is added for convenience according to the drawings in order to avoid complicated explanation, and is actually incorporated in a heat pump type cooling and heating system or the like. It does not necessarily indicate the position and direction in the closed state.
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。 Further, in each drawing, the gaps formed between the members and the separation distances between the members are larger than the dimensions of the respective constituent members for the sake of easy understanding of the invention and convenience of drawing. Or it may be drawn small.
[主弁の第1実施例]
図示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24に示されるヒートポンプ式冷暖房システム100における四方切換弁140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。
[First embodiment of main valve]
The flow
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。
In the following, first, the
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。
The
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、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。
The
本実施例では、図24に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム100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は室内熱交換機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)。
In the present embodiment, when incorporated in the heat pump type cooling and
前記主弁ハウジング10における上側弁シート10Aの下面側中央(主弁ハウジング10の中心線O上)には、主弁体20の上側回転軸部30A(後述)を回転自在に支持する軸受穴15Aが設けられ、また、下側弁シート10Bの下面側中央付近には、下向きに凹部19(後述する回転伝達機構70の収容部)が設けられ、この凹部19における前記中心線O上に、主弁体20の下側回転軸部30B(後述)を回転自在に支持する軸受穴15Bが設けられている。
A
また、下側弁シート10Bの下面側の前後にはアクチュエータ7の本体部50及びパイロット弁80が設けられている。前記本体部50及びパイロット弁80は、平面視で主弁ハウジング10から側方には突出しないようになっている(下側弁シート10Bの径内に収まっている)。
Further, the
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。
The
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、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(図2参照)。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。
Between the
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が形成されており、この横断溝27、27の両端近くには、主弁体20の上半部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3に示される如くに、2本の貫通孔26が形成されるとともに、この2本の貫通孔26に上下端部に小径部25aを備えた段付きの一体回動棒25が挿入されている。
A rectangular cross section passing through the center line O of the main valve body 20 (common to the main valve housing 10) at the same position in plan view on the upper surface side of the
主弁体20の回転軸部は、図2〜4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。上側回転軸部30Aは、前記軸受穴15Aに挿入される枢軸部30aと、前記横断溝27に嵌合する断面矩形の角棒部30bとからなっている。下側回転軸部30Bは、前記軸受穴15Bに挿入される枢軸部30cと、前記横断溝27に嵌合する断面矩形の角棒部30dと、中間大径部30eとからなっている。角棒部30b、30dの両端近くには挿通穴が設けられ、該挿通穴に、前記一体回動棒25の上下端部に設けられた小径部25aが嵌挿されることで、前記一体回動棒25は、上側回転軸部30Aと下側回転軸部30Bとに固定される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the rotary shaft portion of the
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、相互に若干の相対移動可能かつ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、二分割構成とされた主弁体20(上半部20A、下半部20B)の上下動、傾き、位置ずれ等に柔軟に対応できる。
Therefore, the upper and lower
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°回転させた、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。
In switching the flow path, the
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。
The
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。
Specifically, the upper surface opening or the lower surface opening of each of the passage portions provided in the first to
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。
As shown in FIG. 7, the
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。
Therefore, when the
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。
As shown in FIG. 8, the
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。
As shown in FIG. 9, the
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。
As shown in FIG. 10, the
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。
Therefore, when the
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。
Since the communication passage (third communication passage 33) is formed by combining the two members of the
前記した各連通路31、32、33、34の両端部には、図4、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。
At both ends of each of the
また、第1連通路31と第2連通路32は、図4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。
Further, as shown in FIG. 4, the
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。
In addition to the above, in the present embodiment, the
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4、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47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47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。
The ball-type seal
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。
The
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。
In such a seal
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。
When the
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。
As can be understood from the above description, when the
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。
On the other hand, when the
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。
As described above, in the flow
本実施例の流路切換弁1を、図24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は室内熱交換機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。
When the flow
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。
When performing the cooling operation, the
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。
On the other hand, when performing the heating operation, the
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。
In the flow
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。
Further, the
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。
In this case, since the
加えて、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、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。
In addition, since the
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。
Further, since all the
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。
In addition, in the present embodiment, the ball-type seal
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。
Further, in the conventional four-way switching valve having the slide type main valve body as disclosed in
さらに、本実施例の流路切換弁1は、高圧を受ける主弁体20(上半部20Aと下半部20B)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、従来例のような変形(撓み)等は生じ難く、十分な強度や耐久性を確保できる。
Further, in the flow
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、システムの効率を向上できるという効果も得られる。
In addition to the above, when the flow
次に、上記した第1実施例の主弁体の変形例について説明する。 Next, a modified example of the main valve body of the first embodiment described above will be described.
図11は、第1実施例の主弁体20の上半部20Aと下半部20Bをそれぞれ一体物とした例を示す。すなわち、上記第1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、本例では、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たものである。他の構成は、上記第1実施例と同じであり、上記第1実施例と略同様な作用効果が得られる。
FIG. 11 shows an example in which the
図12は、第1実施例の主弁体20の上半部20Aと下半部20Bを一体物とした例を示す。すなわち、主弁体20全体(第1〜第4層部材21〜24)を、3Dプリンター等で始めから一体物として作製したものである。この例のものでは、主弁体20を上下方向に付勢する手段を設けることができないので、所要のシール性を確保することは難しくなる。
FIG. 12 shows an example in which the
[主弁の第2実施例]
以下、本発明の第2実施例の流路切換弁2を図13〜15を参照しながら説明する。
[Second Embodiment of Main Valve]
Hereinafter, the flow
本第2実施例の流路切換弁2は、上記第1実施例の主弁体20内に設けられる連通路構成が異なるだけで、他の構成は略同じであるので、第1実施例の流路切換弁1との共通部分は図示を簡略化ないし省略し、以下においては、相違点(連通路構成)のみを重点的に説明する。なお、図13〜図15において、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が付されている。
The flow
図13の(A)は主弁体20が第1の回転位置にある状態を示し、(B)は主弁体20が、第1の回転位置から時計回りに90°回転した第2の回転位置にある状態を示しており、(1)は上面側配置図、(2)は各状態における連通路構成を示す概略図、(3)は下面側配置図である。
13A shows a state in which the
図14の(A)は、第2実施例における主弁体20が第1の回転位置にある状態の、(1)第1層部材21、(2)第2層部材22、(3)第3層部材23、(4)第4層部材24のそれぞれの平面図、(B)は、主弁体20が第1の回転位置にある状態における連通路構成を示し、(B)の(1)〜(4)は、(A)の(1)〜(4)のX−X矢視線に従う断面図である。
FIG. 14A shows (1) the
図15(A)は、主弁体20が第2の回転位置にある状態の、(1)第1層部材21、(2)第2層部材22、(3)第3層部材23、(4)第4層部材24のそれぞれの平面図、(B)は、主弁体20が第2の回転位置にある状態における連通路構成を示し、(B)の(1)の上段側、下段側は、それぞれ(A)の(1)におけるU−U矢視線、V−V矢視線に従う部分断面図、(B)の(2)及び(3)は、(A)の(2)及び(3)のY−Y矢視線に従う断面図、(B)の(4)の上段側、下段側は、それぞれ(A)の(4)におけるJ−J矢視線、K−K矢視線に従う部分断面図である。
FIG. 15 (A) shows (1) the
本実施例の流路切換弁2を、図24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、第1実施例とは異なり、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は圧縮機吸入側に接続される吸入側低圧ポートS、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は室内熱交換機に接続される室内側入出ポートEとされる。
When the flow
そして、本第2実施例の流路切換弁2の主弁体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41及び第4ポート14と第2ポート12とを連通させる第2連通路42とが設けられるとともに、第1の回転位置から時計回りに90°回転した第2の回転位置をとるとき、第1ポート11と第4ポート14とを連通させる第3連通路43及び第3ポート13と第2ポート12とを連通させる第4連通路44とが設けられている。
Then, in the
上記第1〜第4連通路41〜44を形成するために、主弁体20を構成する第1〜第4層部材21〜24には、それぞれ4個ずつ通路部が設けられており、第1層部材21に設けられた4個の通路部の上面開口及び第4層部材24に設けられ4個の通路部の下面開口は、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41と第2連通路42は、各ポート11〜14の口径と略同じ通路径となっている。
In order to form the first to
主弁体上半部20Aの上部を構成する第1層部材21には、第1実施例の直線貫通路部21A、21Bと同様に、180°間隔をあけて2つの直線貫通路部41A、41Bが設けられる。また、図15(B)の(1)の上段側及び下段側に示される如くに、一端部が開口し(上面開口41a、41c)、下面側全体が開口した横穴付き通路部41C、41Dが設けられる。横穴付き通路部41C、41Dの上面開口41a、41cは直線貫通路部41A、41Bから90°離れた位置に配在され、また、他端部以外の下面開口は第2層部材22により閉塞され、第2層部材22により閉塞されていない他端部(下面開口41b、41d)は、直線貫通路部41A、41Bの中心を結ぶ直線上に配在されている。
In the
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41A、41B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90°回転させると、直線貫通路部41A、41B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41D、41C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。
Therefore, when the
主弁体上半部20Aの下部を構成する第2層部材22には、前記した第1層部材21の直線貫通路部41A、41Bの中心を結ぶ直線上に所定間隔をあけて4つの直線貫通路部42A、42B、42C、42Dが設けられている。直線貫通路部42A、42Dは、第1層部材21の直線貫通路部41A、41Bの真下に位置している。直線貫通路部42Bは、横穴付き通路部41Cの下面開口41bの真下に位置し、直線貫通路部42Cは、横穴付き通路部41Dの下面開口41dの真下に位置している。
In the
主弁体下半部20Bの上部を構成する第3層部材23には、第2層部材22に設けられた4つの直線貫通路部42A、42B、42C、42Dの真下に、4つの直線貫通路部43A、43B、43C、43Dが設けられている。
The
主弁体下半部20Bの下部を構成する第4層部材24には、第1実施例の直線貫通路部21A、21Bと同様に、180°間隔をあけて2つの直線貫通路部44A、44Bが設けられる。また、図15(B)の(4)の上段側及び下段側に示される如くに、一端部が開口し(下面開口44a、44c)、上面側全体が開口した横穴付き通路部44C、44Dが設けられる。横穴付き通路部44C、44Dの下面開口44a、44cは直線貫通路部41A、41Bから90°離れた位置に配在され、また、他端部以外の上面開口は第3層部材23により閉塞され、第3層部材23により閉塞されていない他端部(上面開口44b、44d)は、直線貫通路部44A、44Bの中心を結ぶ直線上に配在されている。
The
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44A、44B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90°回転させると、直線貫通路部44A、44B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44D、44Cの下面開口44c、44aが第3ポート13、第4ポート14の真上に位置する。
Therefore, when the
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41は、直線貫通路部41A、42A、43A、及び44Aで構成される直線状通路となり、また、第4ポート14と第2ポート12とを連通させる第2連通路42は、直線貫通路部41B、42D、43D、及び44Bで構成される直線状通路となる。
As can be understood from the above description, when the
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4ポート14とを連通させる第3連通路43は、上から順に横穴付き通路部41D→直線貫通路部42C→直線貫通路部43C→横穴付き通路部44Cで構成されるクランク状通路となる。また、第3ポート13と第2ポート12とを連通させる第4連通路44は、下から順に横穴付き通路部44D→直線貫通路部43B→直線貫通路部42B→横穴付き通路部41Cで構成されるクランク状通路となる。
On the other hand, when the
上記のように、本実施例の流路切換弁2では、主弁体20を第1の回転位置から時計回りに90°回転させることにより、第1連通路41により連通するポート11−13間及び第2連通路42により連通するポート14−12間から、第3連通路43により連通するポート11−14間及び第4連通路により連通するポート13−12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90°回転させることにより、第3連通路43により連通するポート11−14間及び第4連通路により連通するポート13−12間から、第1連通路41により連通するポート11−13間及び第2連通路42により連通するポート14−12間への流路の切り換えが行われる。
As described above, in the flow
本実施例の流路切換弁2を、図24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んで、冷房運転を行う場合には、主弁体20に図13(A)の(1)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13(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41→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14(E)→直線状の第2連通路42→吸入側低圧ポート12(S)へと流れる。
When the flow
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90°回転させて図13(B)の(1)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13(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)→クランク状の第3連通路43→室内側入出ポート14(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)→クランク状の第4連通路44→吸入側低圧ポート12(S)へと流れる。
On the other hand, when performing the heating operation, the
このような構成とされた本実施例の流路切換弁2においても第1実施例とほぼ同様な作用効果が得られる。
Also in the flow
[主弁の第3実施例]
図16は、第3実施例の流路切換弁を示し、(A)は主弁体が第1の回転位置にある状態、(B)は主弁体が第2の回転位置にある状態であり、(1)は上面側配置図、(2)は(1)のX−X矢視線に従う断面図である。なお、図16において、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が付されている。
[Third Embodiment of Main Valve]
FIG. 16 shows the flow path switching valve of the third embodiment, (A) in a state where the main valve body is in the first rotation position, and (B) in a state where the main valve body is in the second rotation position. Yes, (1) is a top surface side layout diagram, and (2) is a cross-sectional view taken along the line X-X of (1). Note that, in FIG. 16, parts corresponding to the respective parts of the flow
本第3実施例の流路切換弁3は、三方切換弁であり、上記第1実施例の主弁ハウジング10に設けられている第2ポート12が無く、第1層部材21と第2層部材22とが一体化され(U字状の連通路(第3連通路33)を形成する必要がないため)、また、第1実施例における第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したものである。
The flow
したがって、本第3実施例の流路切換弁3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間から第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間への流路の切り換えが行われる。
Therefore, in the flow
このような構成とされた本実施例の流路切換弁3においても、三方切換弁と四方切換弁との違いはあるが、第1実施例の四方切換弁1とほぼ同様な作用効果が得られる。
Also in the flow
なお、本実施例の三方切換弁3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3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。
When the three-
[アクチュエータの実施例]
次に、図17〜図22を参照しながら、前記第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。
[Example of actuator]
Next, the
本実施例1のアクチュエータ7は、前記主弁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、前記主弁ハウジング10における下側弁シート10Bの一端側に設けられた本体部50を有する。本体部50は、下側弁シート10Bから下方に向けて延設された円筒状の胴部51と、この胴部51の下面開口を気密的に封止するように固着されてかしめ固定された、中央に凸部52aを持つ下面閉塞部材52と、胴部51の上面開口を封止するようかしめ固定され、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、シール部材とストッパを兼ねる上面閉塞部材53とを備え、その内部には、作動室55が設けられ、この作動室55には、運動変換機構58を構成する厚肉有底円筒状の受圧移動体60と、この受圧移動体60に該受圧移動体60の上下方向の移動に伴い相対的に回動可能に内挿される短円柱状の回転駆動体65とが収容されている。回転駆動体65は、本体部50に対して回動可能に軸支されているため、作動室55内で上下方向に移動せずに、受圧移動体60の上下方向の移動に伴って相対的に該受圧移動体60内で回動するようになっている(後で詳説する)。
The
前記受圧移動体60の外周下端近くには、作動室55の内周面との間を気密的に封止して該作動室55を容積可変の上部55Aと下部55Bとに気密的に仕切るパッキン62が装着され、また、受圧移動体60の外周の上部には、胴部51の内周上半部に左右2カ所設けられた高さ方向に伸びるキー溝54にそれぞれ嵌め込まれる作動ピン63が圧入等により固定されている。
A packing near the lower end of the outer periphery of the pressure-receiving
前記作動ピン63とキー溝54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。
Due to the
なお、図17には、受圧移動体60が最下降位置にある状態(下動行程完了状態)が示され、図18(A)には、受圧移動体60が最上昇位置にある状態(上動行程完了状態)が示されている(後で詳述)。
Note that FIG. 17 shows a state in which the pressure receiving moving
また、本体部50の上部には、作動室上部55Aに高圧流体を導入・排出するための上部ポート56が設けられるとともに、その底部(下面閉塞部材52)には、作動室下部55Bに高圧流体を導入・排出するための下部ポート57が設けられている。
In addition, an
そして、本実施例のアクチュエータ7には、前記運動変換機構58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の収容部74、及び螺旋溝75が設けられている。
In the
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及びその収容部74が設けられ、回転駆動体65には、その外周に、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2本)の螺旋溝75が設けられている。前記収容部74は、受圧移動体60の上端部と、該上端部に溶接等により接合された環状押さえ部材66とにより、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、前記螺旋溝75は、該収容部74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。
In detail, the pressure receiving moving
前記回転駆動体65の中央には、該回転駆動体65と一体回動するように回転駆動軸部76がかしめ固定されている。回転駆動軸部76は、回転駆動体65にその下部が固定された下部大径部76aと、これに続く中間部76bと、下側弁シート10Bの下面側に設けられた軸受穴16に回転自在に支持されている小径の枢軸部76cとからなっている。また、回転駆動軸部76の下部大径部76aは、下側から、回転駆動体65の中央穴に通される挿通部76aaと、該挿通部76aaよりも拡径され且つ上面閉塞部材53の中央穴に通される第1拡径部76abと、該第1拡径部76abよりもさらに拡径された第2拡径部76ac(上面閉塞部材53と回転伝達機構77の駆動アーム78との間に配在される部分)とからなっており、上面閉塞部材53の中央穴と第1拡径部76abとの間にはOリング59が介装されている。
At the center of the
第1拡径部76abと第2拡径部76acにより形成される段差の下向きの段差面と上面閉塞部材53の上面とが当接することで、前記回転駆動軸部76とそれに固定された回転駆動体65とが抜け落ちることが防止され、また、挿通部76aaと第1拡径部76abにより形成される段差の下向きの段差面は、回転駆動体65を回転駆動軸部76にかしめ固定する際の受け面とされている。
The downward step surface of the step formed by the first expanded diameter portion 76ab and the second expanded diameter portion 76ac and the upper surface of the upper surface closing member 53 come into contact with each other, whereby the rotary
ここで、回転駆動体65の回転軸線Q(回転駆動軸部76)は、主弁体20の回転軸線Oに対して偏心するとともに、主弁体20の回転軸線Oに平行に配在されており、回転駆動軸部76と主弁体20の下側回転軸部30Bとの間には、回転駆動体65の回転を主弁体20に伝達する回転伝達機構77が設けられている。
Here, the rotation axis Q (rotational drive shaft portion 76) of the
回転伝達機構77は、図17、図18(A)に加えて図19を参照すればよくわかるように、回転駆動軸部76の中間部76bにその基端部が連結固定され、その先端中央にU形係合溝78aが形成された駆動アーム78と、前記主弁体20における下側回転軸部30Bの枢軸部30cにその基端部が連結固定され、その先端付近に、前記U形係合溝78aに摺動自在に係合する係合ピン79が下向きに垂設された従動アーム39とから構成されている。
The
かかる構成の回転伝達機構77は、回転駆動軸部76が回転すると、それと一体に駆動アーム78が回転(揺動)し、これに伴って従動アーム39の先端付近(係合ピン79)が駆動アーム78の先端付近(U形係合溝78a)に連れ回され、これによって、下側回転軸部30B及び主弁体20が回転する。この場合、本実施例では、従動アーム39の回転角度θは60°とされ、前述したように主弁体20が流路切換に必要とする回転角度である。前記回転角度θは、受圧移動体60の上下動のストローク長や駆動アーム78と従動アーム39のレバー比(てこ比)等により設定される。なお、図17、図18(A)、及び後述する図21(A)〜(D)においては、駆動アーム78及び従動アーム39の回転途中状態が示されている。
In the
また、回転伝達機構としては、図20に示される如くの、回転駆動軸部76に連結固定された駆動ギア97と、下側回転軸部30Bに連結固定され、前記駆動ギア97に噛合する従動ギア98とで構成する等してもよい。
Further, as the rotation transmission mechanism, as shown in FIG. 20, a
次に、アクチュエータ7の本体部50内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)。
Next, the operation inside the
図17及び図21(A)は、作動室上部55Aに上部ポート56を介して高圧流体(高圧冷媒)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した状態を示している。作動室上部55Aに高圧流体を導入すると、高圧流体は、受圧移動体60に装着されているパッキン62より上方で上面閉塞部材53より下方の空間(作動室上部55A)の隅々まで、つまり、受圧移動体60の内周面と回転駆動体65の外周面との間に形成される隙間を介して受圧移動体60の底面と回転駆動体65の下面との間の部分や、本体部50の胴部51の内周面と受圧移動体60の外周面との間に形成される隙間部分等に行き渡るので、受圧移動体60の上面側の受圧面積と下面側の受圧面積は等しくなる。
17 and 21 (A) show a state in which a high-pressure fluid (high-pressure refrigerant) is introduced into the upper working
このような構成のもとで、図17及び図21(A)に示される状態において、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、作動室上部55Aより作動室下部55Bの方が高圧となるので、受圧移動体60が上向きに押されて、受圧移動体60の作動ピン63がキー溝54に案内されながら、受圧移動体60が真っ直ぐに上動し、これに伴って運動変換機構58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の上端(環状押さえ部材66)が上面閉塞部材53に接当すると、受圧移動体60の上動が停止し、回転駆動体65の回転も停止する。以下、この行程を上動行程と称し、図21(B)に示される状態(受圧移動体60が最上昇位置にある状態)を上動行程完了状態と称する。
With such a configuration, in the state shown in FIGS. 17 and 21 (A), high-pressure fluid is introduced into the
それに対し、図21(C)、(D)に示される如くに、前記上動行程完了状態において、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、作動室下部55Bより作動室上部55Aの方が高圧となるので、受圧移動体60が下向きに押されて、受圧移動体60の作動ピン63がキー溝54に案内されながら、受圧移動体60が真っ直ぐに下動し、これに伴って運動変換機構58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の下端が下面閉塞部材52の凸部52aに接当すると、受圧移動体60の下動が停止し、回転駆動体65の回転も停止する。以下、この行程を下動行程と称し、図21(D)に示される状態(受圧移動体60が最下降位置にある状態)を下動行程完了状態と称する。
On the other hand, as shown in FIGS. 21 (C) and 21 (D), in the state where the upper stroke is completed, high-pressure fluid is introduced into the working chamber
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の回転位置へと回転して前述した如くの流路切換が行われる。
By causing the pressure receiving moving
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(吸入側低圧ポートS)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。
In the present embodiment, the switching of the flow paths, that is, the switching between the upper stroke and the lower stroke is performed by the
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22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の側面部に圧入・かしめ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。
The structure itself of the four-
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・かしめ等により気密的に取着されている。
The inside of the
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87が縮装されている。
Further, a
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弁体ホルダ90がその基端部を取付具96と共に圧入・かしめ等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。
A
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。
The
細管95aの他端部は、本体部50の上部ポート56を介して作動室上部55Aに接続され、細管95bの他端部は、低圧部分である第4ポート14(吸入側低圧ポートS)に接続され、細管95cの他端部は、本体部50の下部ポート57を介して作動室下部55Bに接続されている。
The other end of the
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22(A)に示される如くに、プランジャ85は圧縮コイルばね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→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95a→ポートa→凹部93→ポートb→細管95b→第4ポート14(吸入側低圧ポートS)へと流れて排出される。
In the four-
それに対し、ソレノイド部82への通電をONにすると、図22(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→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95c→ポートc→凹部93→ポートb→細管95b→第4ポート14(吸入側低圧ポートS)へと流れて排出される。
On the other hand, when the energization of the
したがって、ソレノイド部82への通電をOFF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一方、ソレノイド部82への通電をON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。
Therefore, when the energization to the
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による流路切換は、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。
As described above, in the flow
また、主弁体20を回動させるアクチュエータ7は、流体圧により受圧移動体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に伝達する構成であるので、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、受圧面積を大きくでき、そのため、流路切換を確実かつ迅速に行うことができる。
Further, the
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58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58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(受圧移動体60の肉厚を厚くする等)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。
In addition to the above, a ball screw mechanism is generally known as a mechanism for converting a linear motion into a rotary motion.However, since a normal ball screw mechanism uses many balls and requires a return structure, Compared with the
[アクチュエータの変形例]
図23は、アクチュエータの変形例を示す。図示例のアクチュエータ8は、基本構成は上記アクチュエータ7と同様に、本体部50、運動変換機構58(受圧移動体60、回転駆動体65、ボール72、収容部74、螺旋溝75)、上部ポート56、下部ポート57、四方パイロット弁80等(符号は共通)を備えているが、本例のアクチュエータ8では、回転駆動体65の駆動軸部と主弁体20の回転軸部とが共通の軸線上に配置されて、主弁体20と回転駆動体65とが一体的に回動するようにされている。
[Modification of actuator]
FIG. 23 shows a modification of the actuator. The
詳細には、回転駆動体65は主弁体20の下側回転軸部30Bに圧入・かしめ等により外嵌固定されており、回転駆動体65の回転が主弁体20に直接伝達されるようになっている。したがって、本実施例2では、アクチュエータ7の回転伝達機構77は不要とされ、また、受圧移動体60の上動を下側弁シート10Bの下面10eで止めるようになっているので、アクチュエータ7の上面閉塞部材53も不要とされる。そのため、構成が簡素化され、コスト的には有利である。
Specifically, the
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、装置、機器類にも組み込めることは勿論である。 The flow path switching valve according to the present invention can, of course, be incorporated not only in the heat pump type cooling and heating system but also in other systems, devices and equipment.
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。
Further, as the material of the
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
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
41 第1連通路
42 第2連通路
43 第3連通路
44 第4連通路
45 ボール式シール面離隔機構
50 本体部(アクチュエータ)
52 下面閉塞部材
53 上面閉塞部材
54 キー溝
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
58 運動変換機構
60 受圧移動体
62 パッキン
63 作動ピン
65 回転駆動体
72 ボール
75 螺旋溝
76 回転駆動軸部
77 回転伝達機構
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
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
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
1 flow
52 Lower surface closing member 53 Upper
95a, 95b, 95c Capillary tube D High-pressure port on discharge side S Low-pressure port on suction side C Outdoor entrance / exit port E Indoor entrance / exit port
Claims (9)
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、
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は、それぞれU字状の連通路を有し、
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、
前記連通路の一つとして、前記上半部と前記下半部とに跨がる分割連通路を有し、該分割連通路のうちの上半部分の下端部及び下半部分の上端部の一方に大径部が形成されるとともに、他方に前記大径部に挿入される円筒部が延設され、前記大径部と前記円筒部との間にOリングが介装されていることを特徴とする流路切換弁。 At least three in total are provided in the tubular main valve housing, the upper and lower openings of which are hermetically sealed by the upper valve seat and the lower valve seat, and the upper valve seat and / or the lower valve seat. A main valve having a main valve body rotatably disposed in the main valve housing, and an actuator for rotating the main valve body,
A plurality of communication passages for selectively communicating between the ports are provided in the main valve body, and by rotating the main valve body, the communicating ports are switched.
The main valve body has a two-part configuration of an upper half part and a lower half part that are integrally rotatable and can move up and down.
The lower half and the upper half is to have a U-shaped communication passage, respectively,
Between the upper half and the lower half, biasing means for biasing them in mutually opposite directions are interposed.
As one of the communication passages, there is a divided communication passage that extends over the upper half portion and the lower half portion, and the lower end portion of the upper half portion and the upper end portion of the lower half portion of the divided communication passage are on the other hand with the large diameter portion is formed, the cylindrical portion is extended to the the other is inserted into the large diameter portion, the Rukoto O-ring is interposed between the large diameter portion and the cylindrical portion Characteristic flow path switching valve.
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1又は2に記載の流路切換弁。 The upper valve seat and / or the lower valve seat is provided with first, second, third and fourth ports,
A first communication passage communicating with the first port and the third port and a communication passage communicating with the second port with the fourth port when the main valve body is in the first rotation position; 2 passages,
A third communication passage for communicating the first port with the second port or the fourth port and a communication of the third port with the fourth port or the second port when the main valve body takes the second rotational position. The flow path switching valve according to claim 1 or 2 , further comprising a fourth communication passage that allows the passage.
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