JP6979705B2 - Flow switching valve - Google Patents
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Description
本発明は、Uターン形状の連通空間からなるUターン連通路が形成された弁体がハウジング内に配在された流路切換弁に係り、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 flow path switching valve in which a valve body having a U-turn communication path formed of a U-turn-shaped communication space is arranged in a housing, and particularly performs flow path switching in a heat pump type heating / cooling system or the like. The present invention relates to a flow path switching valve suitable for the above.
従来より、ヒートポンプ式冷暖房システムの流路(流れ方向)切換手段として、四方切換弁や六方切換弁等の流路切換弁はよく知られている。この種の流路切換弁としては、シリンダ型のハウジング内にスライド弁体がスライド可能に配在されたスライド式のものと、円筒状のハウジング内に回転弁体が回動可能に配在されたロータリー式のものとがある。また、この流路切換弁に、ハウジングに設けられたポート間を選択的に連通すべく、隣り合うポートを連通させるUターン形状の連通空間(以下、Uターン連通路という)が形成された弁体を用いることも既知である(例えば、下記特許文献1参照)。
Conventionally, a flow path switching valve such as a four-way switching valve or a six-way switching valve has been well known as a flow path (flow direction) switching means of a heat pump type heating / cooling system. As this type of flow path switching valve, a slide type valve body in which a slide valve body is slidably arranged in a cylinder type housing and a rotary valve body in which a rotary valve body is rotatably arranged in a cylindrical housing are arranged. There is a rotary type. Further, a valve in which a U-turn-shaped communication space (hereinafter referred to as a U-turn communication passage) for communicating adjacent ports is formed in this flow path switching valve so as to selectively communicate between ports provided in the housing. It is also known to use a body (see, for example,
図7に、従来例の流路切換弁を示す。図示従来例の流路切換弁は、例えばヒートポンプ式冷暖房システムにおいて流路切換用として使用されるスライド式の四方切換弁1'であり、シリンダ型のハウジング80、該ハウジング80内に設けられた弁シート部材81、該弁シート部材81の上面に形成された弁シート面82に開口する、左右方向に横並びに設けられたポートpC、ポートpS(低圧ポート)、及びポートpE、並びに、弁シート面82上を左右方向に摺動可能に配在された断面逆立椀形状の弁体(スライド弁体)10を有する。
FIG. 7 shows a conventional flow path switching valve. The flow path switching valve of the conventional example shown is, for example, a slide type four-way switching valve 1'used for flow path switching in a heat pump type heating / cooling system, and is a
弁体10は、前記弁シート面82に対接するシール面12を有し、弁体10内には、前記3つのポートpC、pS、pEを選択的に連通させるべく、言い換えれば、ポートpSとポートpEとを連通させる第1の連通状態と、ポートpSとポートpCとを連通させる第2の連通状態とを作り出すべく、Uターン連通路15が設けられている。
The
ハウジング80の両端には、蓋部材87A、87Bが気密的に固着され、ハウジング80内は、左右2つのパッキン付きピストン84A、84Bにより気密的に仕切られて、弁室83と、2つの作動室86A、86Bとが画成されている。弁室83には、圧縮機の吐出側に接続されるポートpD(高圧ポート)が開口せしめられている。
The
2つのピストン84A、84Bは、横長矩形板状の連結体70により一体移動可能に連結されている。連結体70には、弁体10が下側から摺動自在に嵌合せしめられる開口72が形成されており、弁体10は、2つのピストン84A、84Bの往復移動に伴って連結体70の開口72部分に押動され、その内部に形成されたUターン連通路15を介してポートpEとポートpSとを連通させる右端位置(第1の連通状態)と、ポートpCとポートpSとを連通させる左端位置(第2の連通状態)との間を摺動するようにされている。なお、図7は、第2の連通状態を示している。
The two
また、連結体70には、前記開口72の左右に円形開口75が形成されている。
Further, the
前記2つの作動室86A、86Bは、四方パイロット弁(図7では不図示、図1に図示)を介して選択的に圧縮機吐出側と圧縮機吸入側とに接続され、2つの作動室86A、86Bの圧力差を利用してピストン84A、84Bを移動させ、それに伴って弁体10を弁シート面82上で摺動させて流路の切り換えを行うようにされている。
The two
また、上記のようなUターン連通路15が形成された弁体10(のシール面12)は、その外側(弁室83内)を流通する高圧流体とその内側(Uターン連通路15内)を流通する低圧流体との圧力差により弁シート面82に強く押し付けられ、これによって、Uターン連通路15のシールがなされる(シール性が確保される)ようになっている。
Further, the valve body 10 (seal surface 12) on which the
ところで、例えば通常のスライド式の流路切換弁においては、弁口としてのポートの一部を塞ぐと流路の開口面積(流体通過面積)が減少するため、図7に示す如くに、弁口としてのポートを塞がないように弁体を配置し、これによってCv値(流量に相当)が確保しやすくなると考えられてきた(例えば上記特許文献2も併せて参照)。
By the way, for example, in a normal slide type flow path switching valve, if a part of the port as a valve port is closed, the opening area (fluid passage area) of the flow path decreases. Therefore, as shown in FIG. 7, the valve port It has been considered that the valve body is arranged so as not to block the port, which makes it easier to secure the Cv value (corresponding to the flow rate) (see also
また、通常、ポートの周縁(内周縁)と弁体の内径部としてのUターン連通路の開口縁部がほぼ面一に重なったときが、最適な流路と考えられてきた。 Further, it has been considered that the optimum flow path is usually when the peripheral edge (inner peripheral edge) of the port and the opening edge of the U-turn communication path as the inner diameter portion of the valve body overlap almost flush with each other.
そのため、さらに、Cv値を上げる際には、Uターン連通路の高さを高くし、より綺麗なUターン形状(ターン部分が完全なR形状)にする、あるいは、ポート径(弁口径)を大きくする必要があり、ハウジング外径や配管ピッチの拡大・拡張が必要となり、全体体格の大型化、コストアップの要因となっていた。 Therefore, when further increasing the Cv value, the height of the U-turn communication passage is increased to make a more beautiful U-turn shape (turn part is a perfect R shape), or the port diameter (valve diameter) is changed. It was necessary to increase the size, and it was necessary to expand and expand the outer diameter of the housing and the piping pitch, which was a factor in increasing the overall size and cost.
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、体格の大型化、コストアップを要することなく、Cv値を効果的に向上させ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 provide a flow path switching valve capable of effectively improving a Cv value without requiring an increase in body size and cost. To do.
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、シリンダ型のハウジングと、該ハウジング内に軸線方向に移動可能に配在された弁体と、該弁体が対接せしめられるとともに複数のポートが軸線方向に並んで開口せしめられた弁シート面と、を備え、前記弁体は、前記複数のポートのうち隣り合うポートを連通させる大きさのUターン連通路を有し、該Uターン連通路を介して前記ポート間を選択的に連通させる複数の連通状態をとり得るようにされ、前記弁体が所定の連通状態をとるとき、前記隣り合うポートのうち少なくとも出口側となるポートの一部を塞ぐように、前記Uターン連通路の開口縁部の軸線方向端部が前記ポートの周縁よりも内側に配置されるとともに、前記ポートの全開口に対する塞ぎ率は、13%までであり、前記弁体によって前記隣り合うポートの出口側となるポートの一部のみが塞がれるようにされていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the flow path switching valve according to the present invention basically includes a cylinder type housing, a valve body movably arranged in the housing in the axial direction, and the valve body. The valve body is provided with a valve seat surface that is face-to-face and has a plurality of ports opened side by side in the axial direction, and the valve body is a U-turn communication passage having a size for communicating adjacent ports among the plurality of ports. And can take a plurality of communication states that selectively communicate between the ports via the U-turn communication path, and when the valve body takes a predetermined communication state, among the adjacent ports. The axial end of the opening edge of the U-turn communication passage is arranged inside the peripheral edge of the port so as to block at least a part of the port on the exit side, and the blocking rate with respect to the entire opening of the port. the state, and are up to 13%, is characterized that you have been so that only a part of the port to which the outlet side port adjacent said is closed by the valve body.
前記塞ぎ率は、好ましくは、9%までである。 The blockage rate is preferably up to 9%.
前記塞ぎ率は、より好ましくは、5%である。 The blockage rate is more preferably 5%.
別の好ましい態様では、前記Uターン連通路の開口縁部は、軸線方向端部に位置する一対の半円部と、軸線方向に垂直な方向の端部に位置して軸線方向に沿って延びる一対の直線部とで構成される。 In another preferred embodiment, the opening edge of the U-turn passage is located at a pair of semicircular portions located at the axial end and at the end perpendicular to the axial direction and extends along the axial direction. It is composed of a pair of straight sections.
別の好ましい態様では、前記Uターン連通路の開口縁部の軸線方向端部は、前記弁シート面に摺接するシール面に垂直な面で構成される。 In another preferred embodiment, the axial end of the opening edge of the U-turn communication passage is configured with a surface perpendicular to the sealing surface that is in sliding contact with the valve seat surface.
また、本発明に係る流路切換弁は、基本的に、筒状のハウジングと、該ハウジング内に移動可能に配在された弁体と、該弁体が対接せしめられるとともに複数のポートが並んで開口せしめられた弁シート面と、を備え、前記弁体は、前記複数のポートのうち隣り合うポートを連通させる大きさのUターン連通路を有し、該Uターン連通路を介して前記ポート間を選択的に連通させる複数の連通状態をとり得るようにされ、前記弁体が所定の連通状態をとるとき、前記隣り合うポートのうち少なくとも出口側となるポートの一部を塞ぐように、前記Uターン連通路の開口縁部の前記隣り合うポートの並設方向端部が前記ポートの周縁よりも内側に配置されるとともに、前記ポートの全開口に対する塞ぎ率は、13%までであり、前記弁体によって前記隣り合うポートの出口側となるポートの一部のみが塞がれるようにされており、前記弁体として、前記ハウジングの軸線と平行な回転軸線周りに回動可能に配在される回転弁体を備えることを特徴としている。 Further, the flow path switching valve according to the present invention basically has a tubular housing, a valve body movably arranged in the housing, and the valve body is brought into contact with each other and has a plurality of ports. The valve body comprises a valve seat surface which is opened side by side, and the valve body has a U-turn communication passage having a size for communicating adjacent ports among the plurality of ports, and the valve body has a U-turn communication passage through the U-turn communication passage. It is possible to take a plurality of communication states for selectively communicating between the ports, and when the valve body takes a predetermined communication state, at least a part of the adjacent ports on the exit side is blocked. In addition, the parallel end of the adjacent port of the opening edge of the U-turn communication passage is arranged inside the peripheral edge of the port, and the blockage rate for the entire opening of the port is up to 13%. The valve body is configured to block only a part of the port on the exit side of the adjacent ports, and the valve body can rotate around a rotation axis parallel to the axis of the housing. It is characterized by having a rotating valve body distributed.
かかる構成の流路切換弁においては、Uターン連通路の入口側流路に対して出口側流路の方がポート内の圧力バランスに差異が見られ、出口側流路のポート及びその近傍では、内側(つまり、隣り合うポート側)は圧力損失し、外側(つまり、隣り合うポート側とは反対側)よりも若干低圧となる。 In the flow path switching valve having such a configuration, a difference in pressure balance in the port is seen in the outlet side flow path with respect to the inlet side flow path of the U-turn continuous passage, and in the port of the outlet side flow path and its vicinity. , The inside (that is, the adjacent port side) loses pressure, and the pressure is slightly lower than the outside (that is, the side opposite to the adjacent port side).
前記した如くの従来の流路切換弁においては、Uターン連通路の開口縁部の軸線方向端部がポートの周縁と一致する位置もしくはポートの周縁よりも外側に配置され、弁口としてのポートを塞がないように弁体が配置されており、Uターン連通路の出口側端部とポートとは、断面積(流体通過面積)が基本的に変わらない、あるいは、ポート側の方が若干小さいので、入口側流路となるポートから流入してUターン連通路を通過した流体(冷媒)は、出口側流路となるポート内に流出した直後に全体的に(つまり、ポートの内側と外側とで)圧力が低下し始める。すなわち、外側の高圧も、出口側流路となるポート内に流出した直後に圧力損失するため、実際にCv値(流量)を大きくすることは難しくなる。 In the conventional flow path switching valve as described above, the axial end of the opening edge of the U-turn continuous passage is arranged at a position corresponding to the peripheral edge of the port or outside the peripheral edge of the port, and the port as a valve port. The valve body is arranged so as not to block the U-turn, and the cross-sectional area (fluid passage area) is basically the same between the exit side end of the U-turn passage and the port, or the port side is slightly. Since it is small, the fluid (refrigerant) that has flowed in from the port that is the inlet side flow path and has passed through the U-turn communication passage is totally (that is, inside the port) immediately after flowing out into the port that is the outlet side flow path. The pressure begins to drop (on the outside). That is, it is difficult to actually increase the Cv value (flow rate) because the pressure loss also occurs immediately after the high voltage on the outside flows out into the port which is the outlet side flow path.
本発明の流路切換弁では、Uターン連通路の開口縁部の軸線方向端部(隣り合うポートの並設方向端部)がポートの周縁よりも内側に配置され、少なくとも出口側流路となるポートの一部を弁体で塞ぐとともに、そのポートの全開口に対する塞ぎ率は、例えば13%まで、好ましくは9%まで、より好ましくは5%とされるので、入口側流路となるポートから流入してUターン連通路を通過した流体(冷媒)は、出口側流路となるポート内に流出した後も圧力低下(特にポートの外側の圧力低下)が少なくて済む。すなわち、外側の高圧は、出口側流路となるポート内に流出した後も圧力損失し難くなるため、前記した従来の流路切換弁と比べて、Cv値(流量)を格段に大きくすることができる。 In the flow path switching valve of the present invention, the axial end of the opening edge of the U-turn continuous passage (the end in the parallel direction of adjacent ports) is arranged inside the peripheral edge of the port, and at least the outlet side flow path. A part of the port is closed with a valve body, and the closing rate for the entire opening of the port is, for example, up to 13%, preferably up to 9%, and more preferably 5%. The fluid (refrigerant) that has flowed in from the U-turn and passed through the U-turn communication passage has a small pressure drop (particularly, a pressure drop outside the port) even after flowing out into the port that is the outlet side flow path. That is, since the high pressure on the outside is less likely to cause pressure loss even after flowing out into the port that is the outlet side flow path, the Cv value (flow rate) should be significantly increased as compared with the conventional flow path switching valve described above. Can be done.
また、本発明の流路切換弁では、ポートの一部を弁体で塞ぐようにすればよく、ハウジング外径や配管ピッチを拡大・拡張する必要はないため、体格の大型化、コストアップを招くことはない。 Further, in the flow path switching valve of the present invention, it is sufficient to block a part of the port with a valve body, and it is not necessary to expand or expand the outer diameter of the housing or the piping pitch. I won't invite you.
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一実施形態を示す全体縦断面図である。図2は、図1に示される弁体の下面図である。なお、図2では、シート部材に設けられたポートpC、pS、pEの位置を仮想線で図示している。 FIG. 1 is an overall vertical sectional view showing an embodiment of a flow path switching valve according to the present invention. FIG. 2 is a bottom view of the valve body shown in FIG. In FIG. 2, the positions of the ports pC, pS, and pE provided on the seat member are illustrated by virtual lines.
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 addition, in this specification, the description indicating the position and direction such as up / down, left / right, front / back, etc. is added for convenience according to the drawing in order to avoid complicated explanation, and is actually incorporated in the air conditioning system or the like. It does not always point to the position or direction in the 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 gap formed between the members, the separation distance between the members, etc. are larger than the dimensions of each constituent member in order to facilitate understanding of the invention and for convenience in drawing. Or it may be drawn small.
図示実施形態の流路切換弁は、例えばヒートポンプ式冷暖房システムにおいて流路切換用として使用されるスライド式の四方切換弁1であり、弁体(スライド弁体)10を内蔵する主弁9と、四方パイロット弁8とを備える。
The flow path switching valve of the illustrated embodiment is, for example, a slide type four-
主弁9は、シリンダ型(円筒状)のハウジング80、該ハウジング80内に設けられた弁シート部材81、該弁シート部材81の上面に形成された平坦で滑らかな弁シート面82に開口する、左右方向(ハウジング80の長さ又は軸線O方向)に横並びに設けられたポートpC、ポートpS(低圧ポート)、及びポートpE、並びに、弁シート面82上を左右方向に摺動可能に配在された断面逆立椀形状の弁体10を有する。
The
弁体10は、例えば合成樹脂製とされ、前記弁シート面82に対接(対面)するシール面12を有し、弁体10内、つまり、シール面12の内側には、前記3つのポートpC、pS、pEを選択的に連通させるべく、言い換えれば、ポートpSとポートpEとを連通させる第1の連通状態と、ポートpSとポートpCとを連通させる第2の連通状態とを作り出すべく、Uターン連通路15が設けられている。
The
ハウジング80の両端には、蓋部材87A、87Bが気密的に固着され、ハウジング80内は、左右2つの(一対の)パッキン付きピストン84A、84Bにより気密的に仕切られて、弁室83と、2つの作動室86A、86Bとが画成されている。弁室83(図示例では、中央のポートpSに対向する位置)には、圧縮機の吐出側に接続されるポートpD(高圧ポート)が開口せしめられている。
The
2つのピストン84A、84Bは、横長矩形板状の連結体70により一体移動可能に連結されている。連結体70には、弁体10が下側から摺動自在に嵌合せしめられる矩形状の開口72が形成されており、弁体10は、2つのピストン84A、84Bの往復移動に伴って連結体70の開口72部分に押動され、その内部に形成されたUターン連通路15を介してポートpEとポートpS(低圧ポート)とを連通させる右端位置(第1の連通状態)と、ポートpCとポートpS(低圧ポート)とを連通させる左端位置(第2の連通状態)との間を摺動するようにされている。なお、図1は、第2の連通状態を示している。
The two
また、連結体70には、前記開口72の左右、すなわち、弁体10が右端位置(第1の連通状態)をとるとき左側のポートpCの略真上に位置する部位に円形開口75が形成されるとともに、弁体10が左端位置(第2の連通状態)をとるとき右側のポートpEの略真上に位置する部位に円形開口75が形成されている。
Further, in the connecting
かかる主弁9において、前記2つの作動室86A、86Bは、四方パイロット弁8及び細管#1〜#4を介して選択的に圧縮機吐出側と圧縮機吸入側とに接続され、2つの作動室86A、86Bの圧力差を利用してピストン84A、84Bを移動させ、それに伴って弁体10を弁シート面82上で摺動させて流路の切り換えを行うようにされている。
In the
また、上記のようなUターン連通路15が形成された弁体10(のシール面12)は、その外側(弁室83内)を流通する高圧流体とその内側(Uターン連通路15内)を流通する低圧流体との圧力差により弁シート面82に強く押し付けられ、これによって、Uターン連通路15のシールがなされる(シール性が確保される)ようになっている。
Further, the valve body 10 (seal surface 12) on which the
次に、上記実施形態の四方切換弁(流路切換弁)1の要部である弁体10周りについて詳細に説明する。
Next, the circumference of the
本実施形態においては、図2を参照すればよく分かるように、弁体10の環状のシール面12の内縁部12Cは、左右方向(長手方向)両端部に位置する左右一対の半円部13A、13Bと、前後方向(短手方向)両端部に位置して長手方向に沿って延びており、前記左右一対の半円部13A、13B(の端部同士)を繋ぐ前後一対の直線部14A、14Bとを備える、平面視概略レーストラック形状を有する。
In the present embodiment, as can be clearly seen with reference to FIG. 2, the
前記左右一対の半円部13A、13Bの直径及び前記前後一対の直線部14A、14B同士の間隔は、弁シート面82に開口せしめられたポートpC、pS、pEの口径(内径)よりも若干大きくされている。
The diameters of the pair of left and right
また、弁体10のシール面12の内側に設けられたUターン連通路15は、下側(つまり、ポートpC、pS、pEが開口した弁シート面82側)が開口した、隣り合うポート(pC−pS、又は、pS−pE)を連通させる大きさの側面視概略逆U字状ないし凹状を有する。
Further, the
このUターン連通路15の開口縁部15Cは、前記したシール面12の内縁部12Cと同様に、左右方向(長手方向)両端部に位置する左右一対の半円部16A、16Bと、前後方向(短手方向)両端部に位置して長手方向に沿って延びており、前記左右一対の半円部16A、16B(の端部同士)を繋ぐ前後一対の直線部17A、17Bとを備える、平面視概略レーストラック形状を有する。
The opening
前記左右一対の半円部16A、16Bの直径及び前記前後一対の直線部17A、17B同士の間隔は、弁シート面82に開口せしめられたポートpC、pS、pEの口径(内径)よりも若干大きくされているが、左右一対の半円部16A、16B同士の(左右方向の)間隔は、左右一対の半円部13A、13Bの(左右方向の)間隔よりも若干短くされ、前後一対の直線部17A、17Bの(前後方向の)間隔は、前後一対の直線部14A、14B同士の間隔の(前後方向の)間隔よりも若干短くされており、Uターン連通路15の開口縁部15Cは、シール面12の内縁部12Cよりも左右方向(長手方向)長さが若干短くされている。
The diameters of the pair of left and right
また、本例では、Uターン連通路15の開口縁部15Cの両端部に位置する前記左右一対の半円部16A、16Bは、前記シール面12に略垂直な面で構成されている。
Further, in this example, the pair of left and right
前記シール面12の内縁部12Cと前記Uターン連通路15の開口縁部15Cとの間には、テーパ面(面取りともいう)18が設けられている。図示例では、前記テーパ面18は、シール面12に対して略45°傾いた傾斜面で形成されている。
A tapered surface (also referred to as chamfer) 18 is provided between the
なお、本例では、前記Uターン連通路15(の内部空間)は、(テーパ面18が設けられた端部を除いて)一端から他端まで全長にわたって略等しい断面積(通路断面積)を有するように形成されている。 In this example, the U-turn continuous passage 15 (internal space) has a substantially equal cross-sectional area (passage cross-sectional area) over the entire length from one end to the other end (excluding the end provided with the tapered surface 18). It is formed to have.
弁体10が右端位置をとるとき、シール面12の内縁部12Cにおける左側の半円部13A及びUターン連通路15の開口縁部15Cにおける左側の半円部16Aは出口側となるポートpSの周縁の右側(内側)に位置し、シール面12の内縁部12Cにおける右側の半円部13B及びUターン連通路15の開口縁部15Cにおける右側の半円部16Bは入口側となるポートpEの周縁の左側(内側)に位置する。また、弁体10が左端位置をとるとき、シール面12の内縁部12Cにおける左側の半円部13A及びUターン連通路15の開口縁部15Cにおける左側の半円部16Aは入口側となるポートpCの周縁の右側(内側)に位置し、シール面12の内縁部12Cにおける右側の半円部13B及びUターン連通路15の開口縁部15Cにおける右側の半円部16Bは出口側となるポートpSの周縁の左側(内側)に位置する。また、シール面12の内縁部12Cにおける前後の直線部14A、14B及びUターン連通路15の開口縁部15Cにおける前後の直線部17A、17Bはそれぞれ、3個のポートpC、pS、pEの前側及び後側に位置する。
When the
本実施形態では、前記した如くの配置構成をとることにより、弁体10が右端位置(第1の連通状態)及び左端位置(第2の連通状態)をとるとき、Uターン連通路15を介して連通せしめられる(入口側流路及び出口側流路となる)両ポートの一部(外縁部分)が(平面視で視たときに)塞がれることになる(特に、図2参照)。すなわち、弁体10が右端位置をとるとき、Uターン連通路15の入口側流路となるポートpEの右端部分及び出口側流路となるポートpSの左端部分が塞がれ、弁体10が左端位置をとるとき、Uターン連通路15の入口側流路となるポートpCの左端部分及び出口側流路となるポートpSの右端部分が塞がれる。
In the present embodiment, by adopting the arrangement configuration as described above, when the
このような構成の四方切換弁1においては、図3、図4に示される如くに、Uターン連通路15の入口側流路に対して出口側流路の方がポート内の圧力バランスに差異が見られ、出口側流路のポート及びその近傍では、内側(つまり、隣り合うポート側)は圧力損失し、外側(つまり、隣り合うポート側とは反対側)よりも若干低圧となり、その後、ポート内を通過するに従って次第に圧力が低下していく。なお、図3、図4において、矢印の向きが流れ方向、その矢印の太さが圧力の大きさを表しており、太線矢印の領域が高圧、細線矢印の領域が低圧、その中間太さの矢印の領域が中圧を意味している。
In the four-
従来のように、弁口としてのポートを塞がないように弁体を配置する場合、Uターン連通路の出口側端部とポートとは、断面積(流体通過面積)が基本的に変わらない、あるいは、ポート側の方が若干小さいので、図4に示される如くに、入口側流路となるポートから流入してUターン連通路を通過した流体(冷媒)は、出口側流路となるポート内に流出した直後に全体的に(つまり、ポートの内側と外側とで)圧力が低下し始める。すなわち、外側の高圧も、出口側流路となるポート内に流出した直後に圧力損失し、その結果、実際にCv値(流量)を大きくすることは難しくなる。 When the valve body is arranged so as not to block the port as the valve port as in the conventional case, the cross-sectional area (fluid passage area) is basically the same between the outlet side end of the U-turn communication passage and the port. Or, since the port side is slightly smaller, as shown in FIG. 4, the fluid (refrigerant) that has flowed in from the port that is the inlet side flow path and has passed through the U-turn communication passage becomes the outlet side flow path. Immediately after spilling into the port, the pressure begins to drop overall (ie, inside and outside the port). That is, the high voltage on the outside also loses pressure immediately after flowing out into the port that becomes the outlet side flow path, and as a result, it becomes difficult to actually increase the Cv value (flow rate).
一方、本実施形態のように、少なくとも出口側流路となるポート(本例では、弁体10が右端位置をとるときも左端位置をとるときも同じポートpS)の一部を弁体10で塞ぐことにより、図3に示される如くに、入口側流路となるポート(本例では、弁体10が右端位置をとるときポートpE、左端位置をとるときポートpC)から流入してUターン連通路15を通過した流体(冷媒)は、出口側流路となるポートpS内に流出した後も圧力低下(特にポートpSの外側の圧力低下)が少なくて済む。すなわち、外側の高圧は、出口側流路となるポートpS内に流出した後も圧力損失し難くなり、その結果、Cv値(流量)を格段に大きくすることができる。
On the other hand, as in the present embodiment, at least a part of the port that becomes the outlet side flow path (in this example, the same port pS when the
図5は、弁体10によるポートpSの全開口(ここでは、ポート径(口径)はφ20mm)に対する塞ぎ率とCv値(相対値)との関係を示したものである。なお、本明細書において、塞ぎ率は、以下の数式(1)により算出される割合ないし比率である(数式(1)における閉塞量L及びポート径φDについては図3参照)。図5において、塞ぎ率が正の値であるときは、弁体10のUターン連通路15の開口縁部15C(の半円部16A、16B)が出口側となるポート(の周縁)の内側に位置してポートの一部が塞がれている状態、塞ぎ率が負の値であるときは、弁体10のUターン連通路15の開口縁部15C(の半円部16A、16B)がポート(の周縁)の外側に位置している(つまり、ポートは塞がれていない)状態を意味している。なお、図5におけるCv値は、塞ぎ率が−5%のときのCv値を基準にして(100%として)示している。
[数1]
塞ぎ率(%)=(弁体によるポートの閉塞量L)/(ポート径φD)×100
・・・(1)
FIG. 5 shows the relationship between the blockage rate and the Cv value (relative value) with respect to the full opening of the port pS by the valve body 10 (here, the port diameter (diameter) is φ20 mm). In the present specification, the blockage rate is a ratio or ratio calculated by the following formula (1) (see FIG. 3 for the blockage amount L and the port diameter φD in the formula (1)). In FIG. 5, when the closing rate is a positive value, the inside of the port (periphery) where the opening
[Number 1]
Closure rate (%) = (port blockage amount L by valve body) / (port diameter φD) × 100
... (1)
図5に示されるように、Cv値は、塞ぎ率が0〜5%程度で次第に大きくなり、塞ぎ率が5%程度で最大となり、塞ぎ率が5〜13%程度で次第に小さくなり、塞ぎ率が約13%を超えると基準以下(100%以下)となる。つまり、塞ぎ率が約13%まで(約13%以内)は、外側の高圧は圧力損失し難く(5%程度で最も圧力損失が少ない)、塞ぎ率が約13%を超えると、外側の高圧の損失が大きくなると考えられる。また、塞ぎ率が9%程度で、塞ぎ率が0%のとき(Uターン連通路15の開口縁部15Cにおける両端部に位置する半円部16A、16Bがポートの周縁に一致する位置であって、出口側となるポートの開口面積の減少がないとき)のCv値とほぼ同等となる。
As shown in FIG. 5, the Cv value gradually increases when the blockage rate is about 0 to 5%, reaches the maximum when the blockage rate is about 5%, and gradually decreases when the blockage rate is about 5 to 13%, and the blockage rate gradually decreases. When it exceeds about 13%, it becomes below the standard (100% or less). That is, when the blockage rate is up to about 13% (within about 13%), the pressure loss on the outside is hard to occur (the pressure loss is the smallest at about 5%), and when the blockage rate exceeds about 13%, the pressure loss on the outside is high. It is thought that the loss will increase. Further, when the closing rate is about 9% and the closing rate is 0% (the
すなわち、図3、図4、図5から、弁体10による所定の閉塞状況までは、弁体10に設けられたUターン連通路15によるUターン形状の流れに起因する損失の方が、ポートpSの一部を塞いだことに起因する損失よりも影響が大きくなることが分かった。
That is, from FIGS. 3, 4, and 5, until a predetermined blockage condition by the
以上で説明したように、かかる構成の四方切換弁(流路切換弁)1においては、Uターン連通路の入口側流路に対して出口側流路の方がポート内の圧力バランスに差異が見られ、出口側流路のポート及びその近傍では、内側(つまり、隣り合うポート側)は圧力損失し、外側(つまり、隣り合うポート側とは反対側)よりも若干低圧となる。 As described above, in the four-way switching valve (flow path switching valve) 1 having such a configuration, there is a difference in the pressure balance in the port between the outlet side flow path and the inlet side flow path of the U-turn continuous passage. As can be seen, in and near the port of the outlet side flow path, the inside (that is, the adjacent port side) loses pressure, and the pressure is slightly lower than the outside (that is, the side opposite to the adjacent port side).
前記した如くの従来の流路切換弁においては、Uターン連通路の開口縁部の軸線方向端部がポートの周縁と一致する位置もしくはポートの周縁よりも外側に配置され、弁口としてのポートを塞がないように弁体が配置されており、Uターン連通路の出口側端部とポートとは、断面積(流体通過面積)が基本的に変わらない、あるいは、ポート側の方が若干小さいので、入口側流路となるポートから流入してUターン連通路を通過した流体(冷媒)は、出口側流路となるポート内に流出した直後に全体的に(つまり、ポートの内側と外側とで)圧力が低下し始める。すなわち、外側の高圧も、出口側流路となるポート内に流出した直後に圧力損失するため、実際にCv値(流量)を大きくすることは難しくなる。 In the conventional flow path switching valve as described above, the axial end of the opening edge of the U-turn continuous passage is arranged at a position corresponding to the peripheral edge of the port or outside the peripheral edge of the port, and the port as a valve port. The valve body is arranged so as not to block the U-turn, and the cross-sectional area (fluid passage area) is basically the same between the exit side end of the U-turn passage and the port, or the port side is slightly. Since it is small, the fluid (refrigerant) that has flowed in from the port that is the inlet side flow path and has passed through the U-turn communication passage is totally (that is, inside the port) immediately after flowing out into the port that is the outlet side flow path. The pressure begins to drop (on the outside). That is, it is difficult to actually increase the Cv value (flow rate) because the pressure loss also occurs immediately after the high voltage on the outside flows out into the port which is the outlet side flow path.
本実施形態の四方切換弁(流路切換弁)1では、Uターン連通路15の開口縁部15Cの軸線O方向端部(半円部16A、16B)がポートpSの周縁よりも内側に配置され、少なくとも出口側流路となるポートpSの一部を弁体10で塞ぐとともに、そのポートpSの全開口に対する塞ぎ率は、例えば13%まで、好ましくは9%まで、より好ましくは5%とされるので、入口側流路となるポート(ポートpE又はポートpC)から流入してUターン連通路15を通過した流体(冷媒)は、出口側流路となるポートpS内に流出した後も圧力低下(特にポートpSの外側の圧力低下)が少なくて済む。すなわち、外側の高圧は、出口側流路となるポートpS内に流出した後も圧力損失し難くなるため、前記した従来の流路切換弁と比べて、Cv値(流量)を格段に大きくすることができる。
In the four-way switching valve (flow path switching valve) 1 of the present embodiment, the axial O-direction ends (
また、本実施形態の四方切換弁(流路切換弁)1では、ポートpSの一部を弁体10で塞ぐようにすればよく、ハウジング外径や配管ピッチを拡大・拡張する必要はないため、体格の大型化、コストアップを招くことはない。
Further, in the four-way switching valve (flow path switching valve) 1 of the present embodiment, it is sufficient to block a part of the port pS with the
なお、上述した実施形態では、弁体10が右端位置又は左端位置をとるときに、弁体10によって隣り合うポートの両方のポートの一部が塞がれるようにされているが、例えば図6に示される如くに、弁体10によって隣り合うポートのうち出口側流路となるポートpSの一部(隣り合うポート側とは反対側)のみが塞がれるようにした場合でも、上述した実施形態と同様の作用効果が得られることは詳述するまでも無い。
In the above-described embodiment, when the
なお、上記実施形態では、流路切換弁として四方切換弁を例示して説明したが、本発明は、弁体(スライド弁体)により流路の切り換えを行う二方弁や、三方切換弁、五方以上の多方切換弁にも適用できることは勿論である。 In the above embodiment, the four-way switching valve has been exemplified as the flow path switching valve, but the present invention has a two-way valve for switching the flow path by a valve body (slide valve body), a three-way switching valve, and the like. Of course, it can also be applied to a multi-way switching valve with five or more directions.
また、上記実施形態では、流路切換弁としてスライド式のものを例示して説明したが、本発明は、円筒状のハウジング内に(ハウジングの軸線と平行な回転軸線周りに)回動可能に配在され、内部に(1本又は複数本の)Uターン連通路が設けられた弁体(回転弁体)により流路の切り換えを行うロータリー式のものにも適用できることは勿論である。 Further, in the above embodiment, a slide type valve is exemplified and described, but the present invention can rotate in a cylindrical housing (around a rotation axis parallel to the axis of the housing). Of course, it can also be applied to a rotary type that is arranged and switches the flow path by a valve body (rotary valve body) provided with (one or a plurality of) U-turn communication passages inside.
また、本実施形態の四方切換弁1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。
Further, it goes without saying that the four-
1 四方切換弁(流路切換弁)
8 四方パイロット弁
9 主弁
10 弁体
12 シール面
12C シール面の内縁部
13A、13B 半円部
14A、14B 直線部
15 Uターン連通路
15C Uターン連通路の開口縁部
16A、16B 半円部
17A、17B 直線部
18 テーパ面
70 連結体
72 開口
75 円形開口
80 ハウジング
81 弁シート部材
82 弁シート面
83 弁室
84A、84B ピストン
86A、86B 作動室
87A、87B 蓋部材
1 Four-way switching valve (flow path switching valve)
8 Four-
Claims (6)
前記弁体は、前記複数のポートのうち隣り合うポートを連通させる大きさのUターン連通路を有し、該Uターン連通路を介して前記ポート間を選択的に連通させる複数の連通状態をとり得るようにされている流路切換弁であって、
前記弁体が所定の連通状態をとるとき、前記隣り合うポートのうち少なくとも出口側となるポートの一部を塞ぐように、前記Uターン連通路の開口縁部の軸線方向端部が前記ポートの周縁よりも内側に配置されるとともに、前記ポートの全開口に対する塞ぎ率は、13%までであり、
前記弁体によって前記隣り合うポートの出口側となるポートの一部のみが塞がれるようにされていることを特徴とする流路切換弁。 A cylinder-type housing, a valve body movably arranged in the housing in the axial direction, and a valve seat surface in which the valve bodies are brought into contact with each other and a plurality of ports are opened side by side in the axial direction. , Equipped with
The valve body has a U-turn communication passage having a size for communicating adjacent ports among the plurality of ports, and a plurality of communication states for selectively communicating between the ports via the U-turn communication passage. It is a flow switching valve that can be taken.
When the valve body takes a predetermined communication state, the axial end of the opening edge of the U-turn communication passage is the port so as to block at least a part of the port on the exit side of the adjacent ports. It is placed inside the periphery, and the blockage rate for the entire opening of the port is up to 13%.
A flow path switching valve characterized in that only a part of a port on the outlet side of the adjacent ports is blocked by the valve body.
前記弁体は、前記複数のポートのうち隣り合うポートを連通させる大きさのUターン連通路を有し、該Uターン連通路を介して前記ポート間を選択的に連通させる複数の連通状態をとり得るようにされている流路切換弁であって、
前記弁体が所定の連通状態をとるとき、前記隣り合うポートのうち少なくとも出口側となるポートの一部を塞ぐように、前記Uターン連通路の開口縁部の前記隣り合うポートの並設方向端部が前記ポートの周縁よりも内側に配置されるとともに、前記ポートの全開口に対する塞ぎ率は、13%までであり、
前記弁体によって前記隣り合うポートの出口側となるポートの一部のみが塞がれるようにされており、
前記弁体として、前記ハウジングの軸線と平行な回転軸線周りに回動可能に配在される回転弁体を備えることを特徴とする流路切換弁。 It is provided with a cylindrical housing, a valve body movably arranged in the housing, and a valve seat surface to which the valve bodies are opposed to each other and a plurality of ports are opened side by side.
The valve body has a U-turn communication passage having a size for communicating adjacent ports among the plurality of ports, and a plurality of communication states for selectively communicating between the ports via the U-turn communication passage. It is a flow switching valve that can be taken.
When the valve body takes a predetermined communication state, the adjacent ports at the opening edge of the U-turn communication passage are arranged side by side so as to block at least a part of the ports on the exit side of the adjacent ports. The ends are located inside the perimeter of the port and the blockage rate for the full opening of the port is up to 13%.
Only a part of the port on the exit side of the adjacent port is blocked by the valve body.
The flow path switching valve is provided with a rotary valve body rotatably arranged around a rotary axis parallel to the axis of the housing as the valve body.
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