JP6999183B2

JP6999183B2 - 流路切換弁

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Publication number: JP6999183B2
Application number: JP2019153121A
Authority: JP
Inventors: 仁志木船
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: JP2021032331A; CN112413172A; CN112413172B

Description

本発明は、スライド式の流路切換弁に関する。

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において、冷暖房運転の切り換えに応じて冷媒の流れ方向を切り換える流路切換弁が用いられる。

従来の流路切換弁が特許文献１に開示されている。図８に示すように、流路切換弁９０１は、六方切換弁であって、筒状の弁ハウジング９１０と、弁ハウジング９１０内にブラケット９５３に押されることで軸線Ｌ方向にスライド可能に配置された弁体９１８と、を有している。弁ハウジング９１０内には、軸線Ｌと直交する方向に対向して配置された第１弁座９１３と第２弁座９１５とが設けられている。第１弁座９１３には、３つのポートｐＢ、ｐＡ、ｐＦが軸線Ｌ方向に順に並んで設けられている。第２弁座９１５には、３つのポートｐＢ、ｐＡ、ｐＦと対向するように別の３つのポートｐＣ、ｐＤ、ｐＥが軸線Ｌ方向に順に並んで設けられている。

弁体９１８には、３つのポートのうちの２つのポート（ポートｐＡとポートｐＢ、または、ポートｐＡとポートｐＦ）を連通させる第１Ｕターン通路９２８と、別の３つのポートのうちの２つのポート（ポートｐＣとポートｐＤ、または、ポートｐＥとポートｐＤ）を連通させる第２Ｕターン通路９２９と、が設けられている。また、弁体９１８には、ポートｐＣとポートｐＢとを連通させる第１ストレート通路９３６と、ポートｐＥとポートｐＦとを連通させる第２ストレート通路９４６と、が設けられている。

特開２０１８－４４６６６号公報

上述した流路切換弁９０１は、例えば、ヒートポンプ式冷暖房システムの圧縮機の吐出部がポートｐＡに接続され、ポートｐＡを通じて第１Ｕターン通路９２８に高圧冷媒が流れる。高圧冷媒は圧縮機の動作により圧力変動（脈動）が発生することがある。そのため、高圧冷媒の脈動にあわせて弁体９１８が間欠的に第１弁座９１３から浮き上がってしまう現象（「チャタリング」ともいう）が生じて、弁漏れが発生するおそれがある。第２Ｕターン通路９２９に高圧冷媒が流れる場合も同様である。

そこで、本発明は、弁漏れを効果的に抑制できる流路切換弁を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の流路切換弁は、弁室が設けられた筒状の弁ハウジングと、前記弁室に配置された第１弁座と、前記弁室に前記第１弁座と対向して配置された第２弁座と、前記第１弁座と前記第２弁座との間に軸線方向にスライド可能に配置されたＵターン弁体と、を有する流路切換弁であって、前記Ｕターン弁体は、前記第１弁座側に配置された第１弁体部と、前記第２弁座側に配置された第２弁体部と、を有し、前記第１弁体部は、前記第１弁座に設けられた複数のポートのうちの２つのポートを連通させる第１Ｕターン通路が設けられ、前記第２弁体部は、筒状部材と、前記筒状部材の内側に当該筒状部材に対して前記第１弁座と前記第２弁座との対向方向に移動可能に配置された通路部材と、前記筒状部材と前記通路部材との間に配置された環状の封止部材と、を有し、前記筒状部材と前記通路部材とは、前記第２弁座に設けられた複数のポートのうちの２つのポートを連通させる第２Ｕターン通路を形成するように構成され、前記第１弁体部と前記第２弁体部との間には前記弁室と連通された背圧空間が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、第２Ｕターン通路に高圧流体が流れる場合、通路部材が第１弁座と第２弁座との対向方向に移動して第１弁体部に突き当たり、第１弁体部とともに高圧流体の圧力を受け止めることができる。また、第２Ｕターン通路に低圧流体または中圧流体が流れ、弁室に高圧流体が流れた場合、背圧空間に高圧流体が導入されるが、封止部材によって背圧空間から第２Ｕターン通路への流体の移動が規制される。これにより、第２Ｕターン通路の低圧流体または中圧流体から受ける圧力と背圧空間の高圧流体から受ける圧力との差圧によって第２弁体部が第２弁座に押し付けられる。そのため、第２弁体部と第２弁座との間に隙間が生じることを抑制して、弁漏れを効果的に抑制できる。

本発明において、前記第１弁座と前記第２弁座との間に軸線方向にスライド可能に配置されたストレート弁体をさらに有し、前記ストレート弁体は、前記Ｕターン弁体とともにスライドされるように構成されており、前記第１弁座に設けられた複数のポートのうちの１つのポートと前記第２弁座に設けられた複数のポートのうちの１つのポートとを連通させるストレート通路を有していることが好ましい。このようにすることで、ストレート通路によって連通されるポート間でスムーズに流体を流動させることができる。

本発明において、前記第１弁体部と前記第２弁体部の筒状部材との間に圧縮コイルばねが配置されていることが好ましい。このようにすることで、第１弁体部を第１弁座により確実に押し付け、筒状部材を第２弁座により確実に押し付けることができ、弁漏れをより効果的に抑制できる。

本発明において、前記通路部材は、前記第２弁座と対向する半楕円球状の凹部が設けられていることが好ましい。このようにすることで、凹部が第２Ｕターン通路の一部を形成し、第２Ｕターン通路内で流体をスムーズに折り返すことができる。

本発明において、前記第２弁座または前記筒状部材における前記第２弁座側の端面には、当該第２弁座に設けられた複数のポートのうちの最も高圧の流体が流れるポートと前記弁室とを連通する均圧路が設けられ、前記封止部材は、前記第２Ｕターン通路から前記背圧空間への流体の移動を許容しかつ前記背圧空間から前記第２Ｕターン通路への流体の移動を規制するように構成されていることが好ましい。このようにすることで、第２Ｕターン通路内の流体圧力が一時的に上昇すると、均圧路を通じて弁室に流体が移動するとともに、封止部材と通路部材との間を通じて背圧空間にも流体が移動する。これにより、脈動による急激な冷媒圧力の上昇の際に、均圧路から圧力を逃がすとともに、均圧路とは異なる経路からも圧力を逃がすことができる。そのため、流体の脈動に起因する弁漏れを効果的に抑制できる。

本発明によれば、弁漏れを効果的に抑制できる。

本発明の一実施例に係る流路切換弁の断面図である。図１の流路切換弁の他の状態を示す断面図である図１の流路切換弁における弁体およびその近傍の拡大断面図である。図１の流路切換弁が有する弁体を説明する図である。図１の流路切換弁の断面図である。図１の流路切換弁の変形例の構成を示す図である。図６の流路切換弁が有するＵターン弁体を示す図である。従来の流路切換弁の断面図である。

以下、本発明の一実施例に係る流路切換弁について、図１～図７を参照して説明する。

本実施例の流路切換弁は、六方切換弁であって、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において、冷暖房運転の切り換えに応じて流体としての冷媒の流れ方向を切り換えるために用いられる。

図１、図２は、本発明の一実施例に係る流路切換弁の断面図である。図１は、弁体ユニットが第１の停止位置（冷房運転時の停止位置）にある状態を示す。図２は、弁体ユニットが第２の停止位置（暖房運転時の停止位置）にある状態を示す。図３は、図１の流路切換弁における弁体ユニットおよびその近傍の拡大断面図である。図４は、図１の流路切換弁が有する弁体を説明する図である。図４（ａ）は正面図であり、図４（ｂ）は平面図であり、図４（ｃ）は第２弁体部の平面図である。図５は、図１の流路切換弁の断面図である。図５（ａ）は軸線Ｌ方向に沿う断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一点鎖線内を拡大した断面図である。図６は、図１の流路切換弁の変形例の構成を示す図であり、弁体ユニットおよびその近傍の拡大断面図である。図７は、図６の流路切換弁が有するＵターン弁体を第２弁座側から見た図である。図１～図３、図６において、太線の矢印は冷媒の流れの例を模式的に示している。

図１～図３に示すように、本実施例の流路切換弁１は、弁ハウジング１０と、弁体ユニット１８と、ピストン部５０と、パイロット部６０と、を有している。

弁ハウジング１０は、円筒状に形成されている。弁ハウジング１０の軸は軸線Ｌに一致する。弁ハウジング１０の一端部（図１、図２において右端部）には蓋部材１１が固着され、他端部（図１、図２において左端部）には蓋部材１２が固着されている。弁ハウジング１０の内部には、第１弁座１３と第２弁座１５とが配置されている。

第１弁座１３は、弁ハウジング１０の内周面に固着されている。第１弁座１３は、第１弁座面１４を有している。第１弁座面１４には、図１、図２において右側から左側に向かって軸線Ｌ方向に順に並ぶ円形のポートｐＢ、ｐＡ、ｐＦが設けられている。ポートｐＢ、ｐＡ、ｐＦには、それぞれ弁ハウジング１０を貫通する円管状の管継手Ｂ、Ａ、Ｆが接続されている。

第２弁座１５は、弁ハウジング１０の内周面に固着されている。第１弁座１３と第２弁座１５とは、軸線Ｌと直交する方向に対向している。第１弁座１３と第２弁座１５との対向方向を、単に「対向方向」という。第２弁座１５は、第２弁座面１６を有している。第２弁座面１６には、図１、図２において右側から左側に向かって軸線Ｌ方向に順に並ぶ円形のポートｐＣ、ｐＤ、ｐＥが設けられている。ポートｐＣ、ｐＤ、ｐＥは、第１弁座１３のポートｐＢ、ｐＡ、ｐＦと対向している。ポートｐＣ、ｐＤ、ｐＥには、それぞれ弁ハウジング１０を貫通する円管状の管継手Ｃ、Ｄ、Ｅが接続されている。

第２弁座１５の第２弁座面１６には、ポートｐＣから第２弁座面１６における蓋部材１１側の端部まで延びる均圧路としての均圧溝１６ａが設けられている。均圧溝１６ａは、ポートｐＣがＵターン弁体２０によって覆われた際に、ポートｐＣと後述する弁室５９とを連通させる。均圧溝１６ａに代えて、第２弁座１５を貫通してポートｐＣと弁室５９とを連通する均圧路としての貫通孔を設けてもよい。ポートｐＣには高圧冷媒が流れる。すなわち、第２弁座１５には、当該第２弁座１５に設けられた複数のポートのうちの最も高圧の冷媒が流れるポートと弁室とを連通する均圧路が設けられていればよい。

本実施例において、ポートｐＣに接続される管継手Ｃは、ヒートポンプ式冷暖房システムの圧縮機の吐出部に接続されており、高圧冷媒が流れる。ポートｐＦに接続される管継手Ｆは、圧縮機の吸込部に接続されており、低圧冷媒が流れる。

弁体ユニット１８は、それぞれ別体のＵターン弁体２０と、ストレート弁体３０とを有している。

Ｕターン弁体２０と、ストレート弁体３０とは、第１弁座１３と第２弁座１５との間に軸線Ｌ方向にスライド可能に配置されている。Ｕターン弁体２０と、ストレート弁体３０とは、後述するピストン部５０のブラケット５３によって一体的に保持されている。

Ｕターン弁体２０は、図４、図５に示すように、第１弁体部２１と、第２弁体部２２と、側板２６、２６と、を有している。

第１弁体部２１は、例えば、合成樹脂製であり、略直方体状に形成されている。第１弁体部２１は、第１弁座１３側に配置されている。第１弁体部２１における第１弁座１３側の端面は、第１弁座面１４に接しており、当該端面には略半楕円球状（または長円球を半分にした形状）の凹部である第１Ｕターン通路２８が設けられている。

第２弁体部２２は、第２弁座１５側に配置されている。第２弁体部２２は、筒状部材２３と、通路部材２４と、封止部材２５と、を有している。

筒状部材２３は、例えば、合成樹脂製であり、略四角筒状に形成されている。筒状部材２３における第２弁座１５側の端面は、第２弁座面１６に接している。筒状部材２３における第２弁座１５側の端部の内縁には内側に突出する環状の内鍔部２３ａが設けられている。

通路部材２４は、例えば、合成樹脂製であり、略直方体状に形成されている。通路部材２４は、筒状部材２３の内側に上記対向方向に移動可能に配置されている。通路部材２４は、筒状部材２３の内側で第１弁座１３側に移動したとき、第１弁体部２１に突き当たり、筒状部材２３の内側で第２弁座１５側に移動したとき、筒状部材２３の内鍔部２３ａに突き当たる。通路部材２４における第２弁座１５側の端面には、第２弁座１５と対向する略半楕円球状の凹部２４ａが設けられている。通路部材２４は、筒状部材２３とともに第２Ｕターン通路２９を形成している。

封止部材２５は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの合成樹脂製であり、環状かつ帯状に形成されている。封止部材２５は筒状部材２３に保持されている。具体的には、封止部材２５における幅方向の一端部２５ａが、筒状部材２３の内周面に設けられたＶ字状の環状溝２３ｂの内面と、環状溝２３ｂに固定された環状の押さえ部材２３ｃのくさび状の先端とに挟まれている。環状溝２３ｂは、第１弁座１３側に向けて開口しており、押さえ部材２３ｃは環状溝２３ｂに圧入されることによりまたは挿入後に溶着されることにより固定されている。封止部材２５における幅方向の他端部２５ｂは、環状溝２３ｂから第１弁座１３側に向けて突出するように配置される。

封止部材２５の内側面２５ｃは、他端部２５ｂにおいて全周にわたって通路部材２４の外周面２４ｂに接している。これにより、封止部材２５は、筒状部材２３と通路部材２４との間を封止している。封止部材２５の内側面２５ｃは、筒状部材２３と通路部材２４との隙間４８に面している。隙間４８は、第２Ｕターン通路２９に通じている。封止部材２５の外側面２５ｄは、後述する背圧空間２７に面している。

Ｕターン弁体２０は、第１弁体部２１と第２弁体部２２との間に背圧空間２７が設けられている。背圧空間２７は、正面側（図１、図２の紙面手前側）および背面側（図１、図２の紙面奥側）に開いており、Ｕターン弁体２０の外部である弁室５９と連通されている。

第２Ｕターン通路２９の冷媒圧力が背圧空間２７の冷媒圧力より上昇すると、封止部材２５の内側面２５ｃと通路部材２４の外周面２４ｂとの間を通じて、内側面２５ｃ側の隙間４８から外側面２５ｄ側の背圧空間２７に冷媒が移動する。また、背圧空間２７の冷媒圧力が第２Ｕターン通路２９の冷媒圧力より上昇すると、内側面２５ｃが全周にわたって外周面２４ｂに押し付けられて、内側面２５ｃと外周面２４ｂとの間を冷媒が移動することができない。つまり、封止部材２５は、第２Ｕターン通路２９から背圧空間２７への冷媒の移動を許容しかつ背圧空間２７から第２Ｕターン通路２９への冷媒の移動を規制するように構成されている。

側板２６、２６は、金属製であり、平板状に形成されている。側板２６、２６は、第１弁体部２１および第２弁体部２２を軸線Ｌ方向に挟むように配置されている。剛性の高い金属製の側板２６、２６を配置することで、ブラケット５３が側板２６、２６を介して第１弁体部２１における第１弁座１３寄りの部分を押すことができる。そのため、第１弁体部２１における第１弁座１３から離れた部分を押す構成に比べて、第１弁体部２１がスライド時に第１弁座面１４から浮き上がってしまうことをより効果的に抑制でき、耐久性を高めることができる。同様に、ブラケット５３が側板２６、２６を介して第２弁体部２２の筒状部材２３における第２弁座１５寄りの部分を押すことができる。そのため、筒状部材２３における第２弁座１５から離れた部分を押す構成に比べて、筒状部材２３がスライド時に第２弁座面１６から浮き上がってしまうことをより効果的に抑制でき、耐久性を高めることができる。また、スティックスリップを原因とする異音の発生を抑制できる。

また、Ｕターン弁体２０は、第１弁体部２１と第２弁体部２２の筒状部材２３との間に複数の圧縮コイルばねからなるばね部材８０が配置されている。ばね部材８０の一端部は、第１弁体部２１に設けられた円形の凹みであるコイルばね組付部８１に配置される。ばね部材８０の他端部は、筒状部材２３に設けられた円形の凹みであるコイルばね組付部８２に配置される。複数のばね部材８０によって第１弁体部２１と筒状部材２３とに対して上記対向方向に引き離す力が加わり、第１弁体部２１が第１弁座面１４に押し付けられ、筒状部材２３が第２弁座面１６に押し付けられる。

ストレート弁体３０は、図３に示すように、円筒状の外筒部材３１と、円筒状の雄型部材３２と、円筒状の雌型部材３３と、Ｏリング３４と、ばね部材３５と、を有している。外筒部材３１における第１弁座１３側の端部には雄型部材３２が挿入されている。外筒部材３１における第２弁座１５側の端部には雌型部材３３が挿入されている。雄型部材３２と雌型部材３３とは、外筒部材３１内で嵌合しており、互いの間がＯリング３４によって封止されている。雄型部材３２と雌型部材３３とは、ストレート通路３６を構成している。雄型部材３２と雌型部材３３との間には圧縮コイルばねからなるばね部材３５が配置されている。ばね部材３５により、雄型部材３２が第１弁座面１４に押し付けられ、雌型部材３３が第２弁座面１６に押し付けられている。

本実施例において、外筒部材３１は、金属製であり、雄型部材３２と雌型部材３３とは、合成樹脂製である。外筒部材３１を剛性の高い金属製とすることで、ブラケット５３が外筒部材３１を介して雄型部材３２における第１弁座１３寄りの部分を押すことができる。そのため、雄型部材３２における第１弁座１３から離れた部分を押す構成に比べて、雄型部材３２がスライド時に第１弁座面１４から浮き上がってしまうことをより効果的に抑制でき、耐久性を高めることができる。同様に、ブラケット５３が外筒部材３１を介して雌型部材３３における第２弁座１５寄りの部分を押すことができる。そのため、雌型部材３３における第２弁座１５から離れた部分を押す構成に比べて、雌型部材３３がスライド時に第２弁座面１６から浮き上がってしまうことをより効果的に抑制でき、耐久性を高めることができる。また、スティックスリップを原因とする異音の発生を抑制できる。

弁体ユニット１８は、第１弁座面１４上および第２弁座面１６上で軸線Ｌ方向に沿って弁ハウジング１０の一端部側にスライドされると第１の停止位置に位置づけられ、弁ハウジング１０の他端部側にスライドされると第２の停止位置に位置づけられる。

弁体ユニット１８が第１の停止位置にあるとき、第１Ｕターン通路２８は、第１弁座１３に設けられた複数のポートｐＢ、ｐＡ、ｐＦのうちのポートｐＢとポートｐＡとを連通させる。第２Ｕターン通路２９は、第２弁座１５に設けられた複数のポートｐＣ、ｐＤ、ｐＥのうちのポートｐＣとポートｐＤとを連通させる。ストレート通路３６は、第１弁座１３に設けられたポートｐＦと第２弁座１５に設けられたポートｐＥとを連通させる。均圧溝１６ａは、ポートｐＣと弁室５９とを連通させる。

弁体ユニット１８が第２の停止位置にあるとき、第１Ｕターン通路２８は、第１弁座１３に設けられた複数のポートｐＢ、ｐＡ、ｐＦのうちのポートｐＡとポートｐＦとを連通させる。第２Ｕターン通路２９は、第２弁座１５に設けられた複数のポートｐＣ、ｐＤ、ｐＥのうちのポートｐＤとポートｐＥとを連通させる。弁室５９は、第１弁座１３に設けられたポートｐＢと第２弁座１５に設けられたポートｐＣとを連通させる。

ピストン部５０は、第１ピストン５１と、第２ピストン５２と、ブラケット５３と、を有している。

第１ピストン５１は、弁ハウジング１０の一端部に設けられた蓋部材１１と第１弁座１３および第２弁座１５との間に配置されている。第１ピストン５１と蓋部材１１との間に第１作動室５７が形成される。第２ピストン５２は、弁ハウジング１０の他端部に設けられた蓋部材１２と第１弁座１３および第２弁座１５との間に配置される。第２ピストン５２と蓋部材１２との間に第２作動室５８が形成される。第１ピストン５１と第２ピストン５２との間に弁室５９が形成される。弁室５９には、第１弁座１３と、第２弁座１５と、弁体ユニット１８とが配置されている。

金属製のブラケット５３は、長方形板状に形成されたブラケット本体５４と、ブラケット本体５４の両端に設けられたピストン取付片５５、５６と、を一体に有している。ブラケット本体５４は、Ｕターン弁体２０が挿入される略長方形状のＵターン弁体保持孔５４ａと、ストレート弁体３０が挿入される円形状のストレート弁体保持孔５４ｂとが設けられている。ピストン取付片５５には、第１ピストン５１が取り付けられる。ピストン取付片５６には、第２ピストン５２が取り付けられる。ブラケット５３は、第１ピストン５１と第２ピストン５２とを連結する。

パイロット部６０は、例えば、ソレノイド式の流路切換弁で構成されている。パイロット部６０は、細管７１～７４の接続を切り換えることにより、第１作動室５７および第２作動室５８と、管継手Ｃおよび管継手Ｆとの接続を切り換えて、第１作動室５７および第２作動室５８内の冷媒圧力を制御する。これにより、第１作動室５７および第２作動室５８内の冷媒圧力の差によってピストン部５０を弁ハウジング１０の一端部側または他端部側へ移動させる。ピストン部５０の移動に伴って、ブラケット５３に保持された弁体ユニット１８が軸線Ｌ方向にスライドされ、図１に示す第１の停止位置または図２に示す第２の停止位置に位置づけられる。

次に、上述した流路切換弁１の動作の一例について説明する。

冷房運転時に、流路切換弁１は、パイロット部６０により細管７１と細管７２とを接続し、細管７３と細管７４とを接続する。これにより、管継手Ｃと第２作動室５８とが接続されかつ管継手Ｆと第１作動室５７とが接続されて、第１作動室５７の冷媒圧力が低くなり、第２作動室５８の冷媒圧力が高くなる。冷媒圧力の差によってピストン部５０が弁ハウジング１０の一端部側に移動して、図１に示すように、弁体ユニット１８が第１の停止位置に位置づけられる。

第１の停止位置において、第１Ｕターン通路２８はポートｐＢとポートｐＡとを連通させ、第１Ｕターン通路２８には中圧冷媒が流れる。第２Ｕターン通路２９はポートｐＣとポートｐＤとを連通させ、第２Ｕターン通路２９には高圧冷媒が流れる。ストレート通路３６は、ポートｐＥとポートｐＦとを連通させ、ストレート通路３６には低圧冷媒が流れる。均圧溝１６ａはポートｐＣと弁室５９とを連通させ、弁室５９には高圧冷媒が導入される。背圧空間２７には高圧冷媒が導入される。このとき、Ｕターン弁体２０において、第２Ｕターン通路２９を流れる高圧冷媒から受ける圧力によって通路部材２４が第１弁体部２１側に移動して第１弁体部２１に突き当たり、第１弁体部２１が第１弁座面１４に押し付けられる。なお、高圧冷媒の脈動により第２Ｕターン通路２９内の高圧冷媒の圧力が一時的に上昇した場合は、高圧冷媒が均圧溝１６ａを通り弁室５９に移動して圧力を逃がし、さらに、高圧冷媒が通路部材２４と封止部材２５との間を通り第２Ｕターン通路２９から背圧空間２７に移動して圧力を逃がすことができる。また、複数のばね部材８０によって、第１弁体部２１が第１弁座面１４に押し付けられ、筒状部材２３が第２弁座面１６に押し付けられる。

また、暖房運転時に、流路切換弁１は、パイロット部６０により細管７１と細管７４とを接続し、細管７３と細管７２とを接続する。これにより、管継手Ｃと第１作動室５７とが接続されかつ管継手Ｆと第２作動室５８とが接続されて、第１作動室５７の冷媒圧力が高くなり、第２作動室５８の冷媒圧力が低くなる。冷媒圧力の差によってピストン部５０が弁ハウジング１０の他端部側に移動して、図２に示すように、弁体ユニット１８が第２の停止位置に位置づけられる。

第２の停止位置において、第１Ｕターン通路２８はポートｐＡとポートｐＦとを連通させ、第１Ｕターン通路２８には低圧冷媒が流れる。第２Ｕターン通路２９はポートｐＤとポートｐＥとを連通させ、第２Ｕターン通路２９には中圧冷媒が流れる。弁室５９は、ポートｐＣとポートｐＢとを連通させ、弁室５９には高圧冷媒が流れる。背圧空間２７には高圧冷媒が導入される。このとき、第１Ｕターン通路２８を流れる低圧冷媒から受ける圧力と背圧空間２７に導入された高圧冷媒から受ける圧力との差圧によって、第１弁体部２１が第１弁座面１４に押し付けられる。また、背圧空間２７に導入された高圧冷媒から受ける圧力によって通路部材２４が第２弁座１５側に移動して筒状部材２３の内鍔部２３ａに突き当たる。このとき、封止部材２５の内側面２５ｃが全周にわたって通路部材２４の外周面２４ｂに押し付けられて、背圧空間２７から第２Ｕターン通路２９への冷媒の移動が規制される。そして、第２Ｕターン通路２９を流れる中圧冷媒から受ける圧力と背圧空間２７に導入された高圧冷媒から受ける圧力との差圧によって、第２弁体部２２が第２弁座面１６に押し付けられる。さらに、複数のばね部材８０によって、第１弁体部２１が第１弁座面１４に押し付けられ、筒状部材２３が第２弁座面１６に押し付けられる。なお、第２の停止位置では、通路部材２４と封止部材２５との間を高圧冷媒が通ることがなく、高圧冷媒は背圧空間２７から第２Ｕターン通路２９に流入しない。

このように、第１の停止位置および第２の停止位置のいずれにおいても、第１弁体部２１を第１弁座１３に押し付け、第２弁体部２２を第２弁座１５に押し付けることができる。また、第２Ｕターン通路２９に高圧冷媒が流れた場合に、均圧溝１６ａを通じて弁室５９と背圧空間２７とに高圧冷媒が導入されるが、高圧冷媒の脈動による一時的な圧力上昇の際は、圧力を第２Ｕターン通路２９から通路部材２４と封止部材２５との間を通じて背圧空間２７にも逃がすことができる。この構成により、封止部材２５や第１弁体部２１に加わる圧力変動を軽減し振動の発生を抑制できる。なお、高圧冷媒の脈動が比較的小さい冷凍サイクルでは封止部材２５に代えてＯリング等の双方向の冷媒の流通を規制する部材を用いることもできる。

以上より、本発明の流路切換弁１によれば、第２Ｕターン通路２９に高圧冷媒が流れる場合、通路部材２４が第１弁座１３と第２弁座１５との対向方向に移動して第１弁体部２１に突き当たり、第１弁体部２１とともに高圧冷媒の脈動（圧力変動）を受け止めることができる。そして、高圧冷媒の脈動により第２Ｕターン通路２９内の冷媒圧力が一時的に上昇した際は、均圧溝１６ａを通じて弁室５９に冷媒が移動するとともに、封止部材２５と通路部材２４との間を通じて背圧空間２７にも冷媒が移動する。そのため、２つの経路から第２Ｕターン通路２９内の冷媒圧力を逃がすことができ、冷媒の脈動に起因する弁漏れを効果的に抑制できる。また、第２Ｕターン通路２９に中圧冷媒が流れ、弁室５９に高圧冷媒が流れた場合、背圧空間２７に高圧冷媒が導入されるが、封止部材２５によって背圧空間２７から第２Ｕターン通路２９への冷媒の移動が規制される。これにより、第２Ｕターン通路２９の中圧冷媒から受ける圧力と背圧空間２７の高圧冷媒から受ける圧力との差圧によって第２弁体部２２が第２弁座１５に押し付けられる。そのため、第２弁体部２２と第２弁座１５との間に隙間が生じることを抑制して、弁漏れを効果的に抑制できる。

また、第１弁座１３と第２弁座１５との間に軸線Ｌ方向にスライド可能に配置されたストレート弁体３０を有している。ストレート弁体３０は、Ｕターン弁体２０とともにスライドされるように構成されている。そして、ストレート弁体３０は、第１弁座１３に設けられたポートｐＦと第２弁座１５に設けられたポートｐＥとを連通させるストレート通路３６を有している。このようにすることで、ストレート通路３６によって連通されるポート間でスムーズに冷媒を流動させることができる。

また、第１弁体部２１と第２弁体部２２の筒状部材２３との間に圧縮コイルばねからなる複数のばね部材８０が配置されている。このようにすることで、第１弁体部２１を第１弁座１３により確実に押し付け、筒状部材２３を第２弁座１５により確実に押し付けることができ、弁漏れをより効果的に抑制できる。

また、通路部材２４は、第２弁座１５と対向する半楕円球状の凹部２４ａが設けられている。このようにすることで、凹部２４ａが第２Ｕターン通路２９の一部を形成し、第２Ｕターン通路２９内で冷媒をスムーズに折り返すことができる。

上述した実施例では、第２弁座１５に、ポートｐＣと弁室５９とを連通する均圧溝１６ａが設けられていたが、この構成に限定されるものではない。第２弁座１５に設けられた均圧溝１６ａに代えて、例えば、図６、図７に示すように、第２弁体部２２の筒状部材２３に均圧路としての均圧溝２３ｆを設けた構成としてもよい。均圧溝２３ｆは、筒状部材２３における第２弁座１５側の端面２３ｅに設けられている。この構成では、ポートｐＣの面取部（テーパ面）を大きくして、弁体ユニット１８が第１の停止位置にあるときのみ均圧溝２３ｆとポートｐＣの面取部との間を通じてポートｐＣと弁室５９とが連通される。すなわち、均圧路は、第２弁座１５または第２弁体部２２の筒状部材２３に設けられ、第２弁座１５に設けられた複数のポートのうちの最も高圧の流体が流れるポートと弁室５９とを連通するものであればよい。

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

１…流路切換弁、１０…弁ハウジング、１１、１２…蓋部材、１３…第１弁座、１４…第１弁座面、１５…第２弁座、１６…第２弁座面、１６ａ…均圧溝、１８…弁体ユニット、２０…Ｕターン弁体、２１…第１弁体部、２２…第２弁体部、２３…筒状部材、２３ａ…内鍔部、２３ｂ…環状溝、２３ｃ…押さえ部材、２４…通路部材、２４ａ…凹部、２４ｂ…外周面、２５…封止部材、２５ａ…一端部、２５ｂ…他端部、２５ｃ…内側面、２５ｄ…外側面、２６…側板、２７…背圧空間、２８…第１Ｕターン通路、２９…第２Ｕターン通路、３０…ストレート弁体、３１…外筒部材、３２…雄型部材、３３…雌型部材、３４…Ｏリング、３５…ばね部材、４８…隙間、５０…ピストン部、５１…第１ピストン、５２…第２ピストン、５３…ブラケット、５４…ブラケット本体、５５、５６…ピストン取付片、５７…第１作動室、５８…第２作動室、５９…弁室、６０…パイロット部、７１、７２、７２、７４…細管、８０…ばね部材、８１、８２…コイルばね組付部、ｐＡ、ｐＢ、ｐＣ、ｐＤ、ｐＥ、ｐＦ…ポート、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ…管継手、Ｌ…軸線

Claims

弁室が設けられた筒状の弁ハウジングと、前記弁室に配置された第１弁座と、前記弁室に前記第１弁座と対向して配置された第２弁座と、前記第１弁座と前記第２弁座との間に軸線方向にスライド可能に配置されたＵターン弁体と、を有する流路切換弁であって、
前記Ｕターン弁体は、前記第１弁座側に配置された第１弁体部と、前記第２弁座側に配置された第２弁体部と、を有し、
前記第１弁体部は、前記第１弁座に設けられた複数のポートのうちの２つのポートを連通させる第１Ｕターン通路が設けられ、
前記第２弁体部は、筒状部材と、前記筒状部材の内側に当該筒状部材に対して前記第１弁座と前記第２弁座との対向方向に移動可能に配置された通路部材と、前記筒状部材と前記通路部材との間に配置された環状の封止部材と、を有し、
前記筒状部材と前記通路部材とは、前記第２弁座に設けられた複数のポートのうちの２つのポートを連通させる第２Ｕターン通路を形成するように構成され、
前記第１弁体部と前記第２弁体部との間には前記弁室と連通された背圧空間が設けられていることを特徴とする流路切換弁。
前記第１弁座と前記第２弁座との間に軸線方向にスライド可能に配置されたストレート弁体をさらに有し、
前記ストレート弁体は、前記Ｕターン弁体とともにスライドされるように構成されており、前記第１弁座に設けられた複数のポートのうちの１つのポートと前記第２弁座に設けられた複数のポートのうちの１つのポートとを連通させるストレート通路を有している、請求項１に記載の流路切換弁。
前記第１弁体部と前記第２弁体部の筒状部材との間に圧縮コイルばねが配置されている、請求項１または請求項２に記載の流路切換弁。
前記通路部材は、前記第２弁座と対向する半楕円球状の凹部が設けられている、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の流路切換弁。
前記第２弁座または前記筒状部材における前記第２弁座側の端面には、当該第２弁座に設けられた複数のポートのうちの最も高圧の流体が流れるポートと前記弁室とを連通する均圧路が設けられ、
前記封止部材は、前記第２Ｕターン通路から前記背圧空間への流体の移動を許容しかつ前記背圧空間から前記第２Ｕターン通路への流体の移動を規制するように構成されている、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の流路切換弁。