JP7095914B2 - 流路切換弁 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ式冷暖房システム等に使用される流路切換弁に係り、特に、弁体の剛性を高めてシール性の向上を図った流路切換弁に関する。

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には、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、流路切換手段として、四方切換弁や流路切換弁等の流路切換弁が設けられている。例えば、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すヒートポンプ式冷暖房システムでは、流路切換弁が採用されている。

図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、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１８０で行う。ヒートポンプ式冷暖房システム１００には、基本的に、圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室内熱交換器１３０、冷房用膨張弁１５０、及び暖房用膨張弁１６０が設けられており、それらの間に流路切換弁である流路切換弁１８０が配置される。流路切換弁１８０は６個のポートｐＡ、ｐＢ、ｐＣ、ｐＤ、ｐＥ、ｐＦを有する弁である。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いる。

ヒートポンプ式冷暖房システム１００において、冷房運転モードが選択された場合は、図９（Ａ）に示すように、高温高圧の冷媒が圧縮機１１０から吐出され、吐出された冷媒は流路切換弁１８０のポートｐＡからポートｐＢを介して室外熱交換器１２０に導かれる。室外熱交換器１２０に導かれた冷媒は、ここで室外空気と熱交換して凝縮し、高圧の気液二相又は液冷媒となって冷房用膨張弁１５０に導入される。

冷房用膨張弁１５０により高圧の冷媒は減圧され、減圧された低圧の冷媒は、流路切換弁１８０のポートｐＥからポートｐＦを介して室内熱交換器１３０に導入される。室内熱交換器１３０に導入された冷媒は、ここで室内空気と熱交換（冷房）して蒸発し、低温低圧の冷媒となって流路切換弁１８０のポートｐＣからポートｐＤを介して圧縮機１１０の吸入側に戻される。

一方、ヒートポンプ式冷暖房システム１００において、暖房運転モードが選択された場合は、図９（Ｂ）に示すように、高温高圧の冷媒が圧縮機１１０から吐出され、吐出された冷媒は流路切換弁１８０のポートｐＡからポートｐＦを介して室内熱交換器１３０に導かれる。ここで冷媒は、室内空気と熱交換（暖房）して凝縮し、高圧の気液二相又は液冷媒となって暖房用膨張弁１６０に導入される。

暖房用膨張弁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、流路切換弁１８０のポートｐＣからポートｐＢを介して室外熱交換器１２０に導入される。ここで冷媒は、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１８０のポートｐＥからポートｐＤを介して圧縮機１１０の吸入側に戻される。

以上のようなヒートポンプ式冷暖房システムに組み込まれる流路切換弁としては、スライド式のものが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のスライド式流路切換弁は、主弁体がスライドしながら移動することで流路を切り換える構造を持つ。また、スライド式流路切換弁の主弁体は、２つのスライド弁体、例えば、高圧側スライド弁体と低圧側スライド弁体とが組み合わされて構成されたものがある（例えば、特許文献２）。

特開平８－１７０８６４号公報 特開２０１８－０４４６６６号公報

省エネに対する意識が高まる近年、ヒートポンプ式冷暖房システムには、更なる効率向上が求められており、流路切換を行う六方切換弁等の流路切換弁には、初期漏れや耐久劣化による漏れ（弁漏れ）の発生を防ぐことが要請されている。例えば、高圧側スライド弁体と低圧側スライド弁体とを有するスライド式流路切換弁では、高圧側スライド弁体に高い圧力がかかる。そのため、高圧側スライド弁体のシール面には歪みが生じ易く、弁漏れが発生する懸念がある。そこで従来から、弁漏れの発生を防止する流路切換弁の開発が急務となっていた。

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、高圧側スライド式弁体の剛性を高めることにより、シール面の歪みを抑えて弁漏れを防ぐことができ、ヒートポンプ式冷暖房システムの効率向上に寄与する流路切換弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明の流路切換弁は、次の構成要素（１）～（７）を有することを特徴とする。
（１）主弁室を画成する主弁ハウジングと、
（２）前記主弁室内に軸線方向に移動可能に配在されたスライド式の主弁体と、を備える。
（３）前記主弁室には、軸線方向に並べて３個のポートを開口するとともに、軸線を挟んで前記３個のポートの反対側に別の３個のポートを軸線方向に並べて開口して、前記主弁室内で前記主弁体を移動させることにより連通するポート間を切り換える。
（４）前記主弁体は、筒状の高圧側スライド弁体と、前記高圧側スライド弁体の内側に摺動自在に嵌合される低圧側スライド弁体とを有する。
（５）前記高圧側スライド弁体の対向する内周面には、前記軸線と直交する方向に向き合う内周面同士を繋ぐかけ渡し部を設ける。
（６）前記低圧側スライド弁体に、前記高圧側スライド弁体側に突出する凸部を設ける。
（７）前記凸部と前記高圧側スライド弁体の内周面とで囲むことにより、高圧の流体が導入される高圧側Ｕターン通路を画成する。

本発明によれば、高圧側スライド式弁体の剛性を高めることにより、シール面の歪みを抑えて弁漏れを防ぐことができ、ヒートポンプ式冷暖房システムの効率向上に寄与する流路切換弁を得ることができる。

本発明に係る流路切換弁の第１実施形態の冷房運転時を示す縦断面図。 本発明に係る流路切換弁の第１実施形態の暖房運転時を示す縦断面図。 図１に示される流路切換弁の要部を拡大して示す要部拡大縦断面図。 図３のＡ－Ａ矢視線に従う要部拡大横断面図。 図１に示される流路切換弁の要部を拡大して示す要部拡大斜視図。 図１のＵ－Ｕ矢視線に従う断面図。 本発明に係る流路切換弁の一実施形態の主弁体及び連結体を示す斜視図。 図１に示される流路切換弁の他例の要部を拡大して示す要部拡大縦断面図。 流路切換弁として流路切換弁が使用されたヒートポンプ式冷暖房システムの一例における、（Ａ）は冷房運転時、（Ｂ）は暖房運転時をそれぞれ示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して具体的に説明する。図１及び図２は、本発明に係る流路切換弁の第１の実施形態を示す縦断面図であり、図１は冷房運転時、図２は暖房運転時を示す図である。

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。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。

［第１の実施形態］
［構成］
第１の実施形態に係る流路切換弁１は、例えば前述した図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００における流路切換弁１８０として用いられるスライド式のものである。

図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係る流路切換弁１は、基本的に、シリンダ型の流路弁本体１０と、パイロット弁としての単一の電磁式四方パイロット弁９０とを備える。なお、本実施形態の流路切換弁１は６個のポートを備えた六方切換弁であり、６個のポートは上記流路切換弁１８０の各ポートｐＡ～ｐＦに対応させて同一の符号が付されている。

［流路弁本体１０の構成］
流路弁本体１０は、真鍮あるいはステンレス等の金属製とされた主弁ハウジング１１を有する。この主弁ハウジング１１には、一端側（上端側）から順次、第１作動室３１、第１ピストン２１、主弁室１２、第２ピストン２２、及び第２作動室３２が配在されている。前記第１及び第２ピストン２１、２２にはいずれにも、主弁ハウジング１１を気密的に仕切るべく、主弁ハウジング１１の内周面にその外周部が圧接するばね付きパッキンが取り付けられている。

主弁ハウジング１１は、大径の胴体部１１ｃを有する。胴体部１１ｃの上端開口部には厚肉円板状の上側連結蓋１１ｄが気密的に取り付けられている。上側連結蓋１１ｄには中央穴が設けられている。上側連結蓋１１ｄの中央穴には、小径のパイプ部材からなる第１ピストン部１１ａが、ろう付け・溶接等（以下、ろう付け等とする）により気密的に固着されている。この第１ピストン部１１ａに第１ピストン２１が配在されている。

胴体部１１ｃの下端開口部には厚肉円板状の下側連結蓋１１ｅが気密的に取り付けられている。下側連結蓋１１ｅにも中央穴が設けられている。下側連結蓋１１ｅの中央穴には、小径のパイプ部材からなる第２ピストン部１１ｂが、ろう付け等により気密的に固着されている。この第２ピストン部１１ｂに第２ピストン２２が配在されている。

主弁ハウジング１１の第１ピストン部１１ａの上端には、薄肉円板状の上端側蓋部材１１Ａがろう付け等により気密的に固着されている。上端側蓋部材１１Ａは、容量可変の第１作動室３１を画成するものである。主弁ハウジング１１の第２ピストン部１１ｂの下端には、薄肉円板状の下端側蓋部材１１Ｂがろう付け等により気密的に固着されている。

下端側蓋部材１１Ｂは、容量可変の第２作動室３２を画成するものである。上端側蓋部材１１Ａ及び下端側蓋部材１１Ｂの中央にはポートｐ１１、ｐ１２がそれぞれ取り付けられている。ポートｐ１１、ｐ１２は、第１作動室３１及び第２作動室３２に高圧流体である冷媒を導入・排出するためのポートである。

主弁ハウジング１１の主弁室１２は、主弁ハウジング１１の内部に設けられる空間である。主弁室１２には、合計で６個のポートが設けられている。主弁室１２の左部中央には、例えば金属製の第１主弁座１３が、ろう付け等により主弁ハウジング１１の内周に気密的に固着されている。

第１主弁座１３は、その表面（右面）が平坦な弁シート面とされる。第１主弁座１３の弁シート面には、左方に向けて延びる管継手からなる３個のポートが、縦並びで（すなわち軸線Ｏ方向に並んで）、略等間隔に開口している。３個のポートは、上端側から順次、ポートｐＢ、ポートｐＡ、ポートｐＦとする。

また、主弁室１２の右部中央（第１主弁座１３に対向する位置、言い換えれば、軸線Ｏに対して第１主弁座１３の反対側の位置）には、例えば金属製の第２主弁座１４が、ろう付け等により主弁ハウジング１１の内周に気密的に固着されている。第２主弁座１４は、その表面（左面）が平坦な弁シート面とされる。第２主弁座１４の弁シート面には、右方に向けて延びる管継手からなる３個のポートが、縦並びで（すなわち軸線Ｏ方向に並んで）、略等間隔に開口している。３個のポートは、上端側から順次、ポートｐＣ、ポートｐＤ、ポートｐＥとする。

第１主弁座１３に設けられたポートｐＢ、ポートｐＡ、ポートｐＦと、第２主弁座１４に設けられたポートｐＣ、ポートｐＤ、ポートｐＥとは、対向する位置（軸線Ｏに対して反対側）に配置されている。本例では、第１主弁座１３及び第２主弁座１４に設けられた各ポートｐＡ～ｐＦの口径は全て略同径に設定されている。

主弁ハウジング１１の胴体部１１ｃ内には、スライド式の主弁体１５が軸線Ｏ方向（上下方向）に移動可能に配在されている。主弁体１５は、レーストラック形の環状シール面を持つ断面矩形状の弁体である。主弁体１５は、両側面（左面及び右面）が第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面にそれぞれ摺動自在に対接している。本例では、主弁体１５の左右方向及び前後方向の寸法は、主弁ハウジング１１の第１ピストン部１１ａ及び第２ピストン部１１ｂの外径と同等もしくはそれより若干大きく設定されている。

主弁体１５は、例えば合成樹脂製とされ、第１主弁座１３側（左側）の高圧側スライド弁体１５Ａと、第２主弁座１４側（右側）の低圧側スライド弁体１５Ｂとの２部品構成とされる。

高圧側スライド弁体１５Ａは、右側（第２主弁座１４側）の天井面を備えていない筒状の部材である。高圧側スライド弁体１５Ａは、低圧側スライド弁体１５Ｂの左側の端部（第１主弁座１３側の先端部）を外側から囲むように配置されている。高圧側スライド弁体１５Ａの左面側（低圧側スライド弁体１５Ｂ側とは反対側）には、内鍔状部１５ａが内側に向けて突設されている。内鍔状部１５ａには、第１主弁座１３の弁シート面に開口する３個のポートのうちの隣り合う２個のポート（ｐＢとｐＡ、あるいは、ｐＡとｐＦ）を選択的に連通させ得るような大きさの開口が画成されている。この内鍔状部１５ａの左端面（第１主弁座１３側の端面）は、第１主弁座１３の弁シート面に摺動自在に対接している環状シール面とされている。

図３～図５に示すように、高圧側スライド弁体１５Ａの内周面には、主弁室１２の軸線Ｏに直交する方向に向かい合う内周面同士を繋ぐかけ渡し部１９を設けている。かけ渡し部１９は、高圧側スライド弁体１５Ａと一体的に成形される。かけ渡し部１９は、主弁室１２の軸線方向と直交する方向且つ第１主弁座１３のシート面に平行な方向に延びており、高圧側スライド弁体１５Ａの対向する内周面同士を繋いでいる。図４は、図３のＡ－Ａ矢視線に従う要部拡大横断面図である。

高圧側スライド弁体１５Ａにおいて、低圧側スライド弁体１５Ｂ側の端部を先端部とし、先端部と反対側（第１主弁座１３側）の端部を基端部とする。図３及び図４に示すように、かけ渡し部１９は、高圧側スライド弁体１５Ａの基端部に、隣接する２つのポートのそれぞれに連通する２つの開口部を設けることで、２つの開口部の円弧で挟まれた端面部分から形成される。つまり、かけ渡し部１９は、高圧側スライド弁体１５Ａの基端部に設けられている。なお、本実施例では、高圧側スライド弁体１５Ａの基端部に形成された各開口部は接続されるポートと同形としているが、開口部の形状は必要な流量が確保できればポートと異なる形状でもよい。

低圧側スライド弁体１５Ｂには、高圧側スライド弁体側に突出する凸部１５ｂが設けられている。凸部１５ｂは、高圧側スライド弁体１５Ａの内径とほぼ同じもしくはそれよりも若干小さい外径を持って、低圧側スライド弁体１５Ｂに一体的に形成されている。高圧側スライド弁体１５Ａの内周面と凸部１５ｂとで囲まれた空間には、高圧側Ｕターン通路１６Ａが画成される。高圧側Ｕターン通路１６Ａは、第１主弁座１３の弁シート面に開口する３個のポートのうちの隣り合う２個のポート（ｐＢとｐＡ、あるいは、ｐＡとｐＦ）を選択的に連通させ得るものである。高圧側Ｕターン通路１６Ａには相対的に高圧の流体が導入されるようになっている。

一方、低圧側スライド弁体１５Ｂの右面側（高圧側スライド弁体１５Ａとは反対側）には、低圧側Ｕターン通路１６Ｂが開設されている。低圧側Ｕターン通路１６Ｂは、第２主弁座１４の弁シート面に開口する３個のポートのうちの隣り合う２個のポート（ｐＣとｐＤ、あるいは、ｐＤとｐＥ）を選択的に連通させ得るような大きさの椀状窪みからなる。低圧側Ｕターン通路１６Ｂには相対的に低圧の流体が導入されるようになっている。

本実施形態では、主弁室１２内で主弁体１５を移動させることにより、高圧側Ｕターン通路１６Ａを介して３個のポートのうちの２個のポートを選択的に連通させる。と同時に、低圧側Ｕターン通路１６Ｂを介して別の３個のポートのうちの２個のポートを選択的に連通させ、且つ、３個のポートのうちの他の１個のポートと別の３個のポートのうちの他の１個のポートとが主弁ハウジング１１内を通じて連通する連通状態を選択的に複数とり得るようにしている。

高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂとは、左右方向に相互に若干移動自在であり、且つ、上下方向に一体的に移動自在とされている。ここで左右方向とは、軸線Ｏに対して垂直な方向であって第１主弁座１３に設けられた各ポートｐＢ、ｐＡ、ｐＦと第２主弁座１４に設けられた各ポートｐＣ、ｐＤ、ｐＥとが対向する方向である。また、上下方向とは軸線Ｏ方向である。

図示した例では、高圧側スライド弁体１５Ａの右端側内周に形成された段差部（内周段差部）と低圧側スライド弁体１５Ｂの凸部１５ｂの外周に形成された段差部（外周段差部）との間に、環状のシール部材としてのＯリング１８が介装されている。Ｏリング１８は、高圧側Ｕターン通路１６Ａと主弁室１２との間に配在されている。なお、図５に示した高圧側スライド弁体１５Ａは動作安定性を向上するための外側鍔部１５ｃを備えているが、図３等に示すように外側鍔部１５ｃはなくともよい。

Ｏリング１８によって高圧側Ｕターン通路１６Ａと主弁室１２とがシールされる。Ｏリング１８より内側の部分は、ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡから高圧側Ｕターン通路１６Ａを介して高圧流体（冷媒）が導入される。なお、Ｏリング１８に替えて、リップシール等のシール部材を用いてもよく、Ｏリング等の外観形状は円形に限らず四角形でもよいことはもちろんである。

図１及び図２とともに図３を参照すればよく分かるように、左右方向（第１主弁座１３に直交する方向）で視て、高圧側スライド弁体１５Ａにおける右面側の面積Ｓｂは、左面側（第１主弁座１３側）の面積Ｓａよりも大きく設定されている。面積Ｓｂとは、左右方向に対して垂直な平面に対するＯリング１８外径より内側の投影面積である。

面積Ｓａは、左右方向（第１主弁座１３の弁シート面に直交する方向）に対して垂直な平面に対する第１主弁座１３側の環状シール面内側の投影面積（内鍔状部１５ａの投影面積とほぼ同じ面積）であり、高圧側スライド弁体１５Ａ（の右面）が左方向の圧力を受けない面積である。本実施形態では、かけ渡し部１９の摺動面をシール面としたため、面積Ｓａの形状は環状となるが、かけ渡し部１９を弁シート面から浮かせた場合は面積Ｓａは内鍔状部１５ａの内側となる。

すなわち、高圧側スライド弁体１５Ａの右面側と左面側との面積の差（Ｓｂ－Ｓａ）に起因して、高圧側スライド弁体１５Ａに作用する差圧が生じる。この差圧により、高圧側スライド弁体１５Ａの左面（の環状シール面）が、第１主弁座１３の弁シート面に押し付けられる。つまり、高圧側スライド弁体１５Ａの左面が第１主弁座１３に押し付けられる。

また、ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡを介して高圧側Ｕターン通路１６Ａに高圧冷媒が導入された時に、高圧側Ｕターン通路１６Ａの高圧冷媒から受ける圧力によって、低圧側スライド弁体１５Ｂの右面（の環状シール面）が、第２主弁座１４の弁シート面に押し付けられる。より詳細には、高圧側Ｕターン通路１６Ａを流れる高圧冷媒から受ける圧力と低圧側Ｕターン通路１６Ｂを流れる低圧冷媒から受ける圧力との差圧によって、低圧側スライド弁体１５Ｂの右面が第２主弁座１４の弁シート面に押し付けられる。

なお、高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂとの間、例えば、Ｏリング１８の外側に、高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂを相互に逆方向（引き離す方向）に付勢する付勢部材を配置するようにしてもよい。

付勢部材としては、リング状の板ばねや圧縮コイルばね等がある。このような付勢部材の付勢力により、高圧側スライド弁体１５Ａの左面（の環状シール面）を第１主弁座１３の弁シート面に圧接させる（押し付ける）ことが可能である。

なお、本例では、低圧側スライド弁体１５Ｂの低圧側Ｕターン通路１６Ｂの略中央に、形状保持のための補強ピン１５ｄが前後方向に向けて架設されている（図３、図６、図７も併せて参照）。また、本例では、主弁体１５（を構成する高圧側スライド弁体１５Ａ及び低圧側スライド弁体１５Ｂ）の上下面に、窪み面１５ｅが形成されている。窪み面１５ｅには後述する連結体２５（の連結板２５Ａ、２５Ｂ）の支持部材２５ｃが（左右方向に若干の隙間を持って）嵌め込まれる。

主弁体１５は、高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂとが一体となって軸線Ｏ方向に移動することで、図１に示す冷房位置（上端位置）と図２に示す暖房位置（下端位置）とを選択的にとり得るように構成されている。図１に示すように、冷房位置（上端位置）にある主弁体１５は、ポートｐＦを開き、且つポートｐＢとポートｐＡとを高圧側スライド弁体１５Ａの高圧側Ｕターン通路１６Ａを介して連通させる。また、主弁体１５は、ポートｐＥを開き、且つポートｐＣとポートｐＤとを低圧側スライド弁体１５Ｂの低圧側Ｕターン通路１６Ｂを介して連通させる。

図２に示すように、暖房位置（下端位置）にある主弁体１５は、ポートｐＢを開き、且つポートｐＡとポートｐＦとを高圧側スライド弁体１５Ａの高圧側Ｕターン通路１６Ａを介して連通させる。また、主弁体１５は、ポートｐＣを開き、且つポートｐＤとポートｐＥとを低圧側スライド弁体１５Ｂの低圧側Ｕターン通路１６Ｂを介して連通させる。

主弁体１５において、高圧側スライド弁体１５Ａは、移動時以外は３個のポートのうちの２個のポート（ｐＢとｐＡ、あるいは、ｐＡとｐＦ）の真上に位置する。低圧側スライド弁体１５Ｂは、移動時以外は３個のポートのうちの２個のポート（ｐＣとｐＤ、あるいは、ｐＤとｐＥ）の真上に位置する。これらスライド弁体１５Ａ、１５Ｂは、主弁体１５内の高圧側Ｕターン通路１６Ａに導入された高圧冷媒からの圧力によって、それぞれ左右に押圧されて、第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面に圧接される。

第１ピストン２１と第２ピストン２２とは、連結体２５により一体移動可能に連結されている。この連結体２５には、主弁体１５の高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂとが、左右方向に若干の摺動自在且つ前後方向での移動は、ほぼ阻止された状態で嵌合されて支持されている。

連結体２５は、本例では、例えばプレス成形等で作製された、同一寸法及び同一形状の一対の板材で構成されている。連結体２５の各板材は、左右方向（第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面に対して直交する方向）に沿って、つまり、弁シート面に対して直交する平面に平行となるように配置される。また、連結体２５は、一対の板材が、前後方向で対向配置されており、一対の板材の間に主弁体１５が前後方向で挟持されている。以下、主弁体１５の前側に配置される板材を連結板２５Ａ、主弁体１５の後側に配置される板材を連結板２５Ｂと称する。

より詳しくは、図１及び図２とともに図６、図７を参照すればよく分かるように、連結板２５Ａ、２５Ｂは、その中心から前後方向に延びる中心線（対称線）に対して対称な縦長矩形状（ここでは、上下全長に亘って同幅）の板材で構成されている。連結板２５Ａ、２５Ｂの（上下方向の）略中央には、主弁体１５の前側部分又は後側部分を軸線Ｏ方向に一体的に移動自在に係合支持すべく、支持部材２５ｃが形成されている。図６、図７に示すように、支持部材２５ｃは、主弁体１５の外周（前面及び上下面、又は、後面及び上下面）に沿った形状、つまり断面略凹状を成す。支持部材２５ｃの左右方向の幅は、主弁体１５の上下面に設けられた窪み面１５ｅの幅より若干小さく設定されている。

各連結板２５Ａ、２５Ｂにおける支持部材２５ｃの上下には、第１ピストン２１又は第２ピストン２２まで延在する接続部材２５ａが連接されている。接続部材２５ａは、折り曲げ等によってステップ状ないしクランク状に形成されている。接続部材２５ａには、支持部材２５ｃ側から、オフセット板部２５ａａと、対接板部２５ａｂとが設けられている。

前側の連結板２５Ａにおける接続部材２５ａのオフセット板部２５ａａは、軸線Ｏより前側、特に、左右方向に視て第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面に開口した６個のポートｐＡ～ｐＦを前側に避けた位置（言い換えれば、６個のポートｐＡ～ｐＦから前方にオフセットした位置）に配在されている。

また、後側の連結板２５Ｂにおける接続部材２５ａのオフセット板部２５ａａは、軸線Ｏより後側、特に、左右方向に視て第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面に開口した６個のポートｐＡ～ｐＦを後側に避けた位置（言い換えれば、６個のポートｐＡ～ｐＦから後方にオフセットした位置）に配在されている。

すなわち、本例では、一対の連結板２５Ａ、２５Ｂにおける接続部材２５ａのオフセット板部２５ａａが、第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面に開口した各ポートｐＢ、ｐＣ、ｐＥ、ｐＦを流通する冷媒の流れを妨げないように位置している（特に、図６参照）。より詳しくは、図１に示される冷房位置（上端位置）では下側に位置するポートｐＦとポートｐＥ内の冷媒の流れを妨げないようにオフセット板部２５ａａが位置し、図２に示される暖房位置（下端位置）では上側に位置するポートｐＢとポートｐＣ内の冷媒の流れを妨げないようにオフセット板部２５ａａが位置する。

また、連結板２５Ａにおける接続部材２５ａの対接板部２５ａｂは、連結板２５Ｂにおける接続部材２５ａの対接板部２５ａｂに対接している。これら対接板部２５ａｂは、第１ピストン２１又は第２ピストン２２に近接する部分であって、第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面に開口した各ポートｐＡ～ｐＦとラップしない部分である。なお、後述する組立性等を考慮して、例えば、この対接板部２５ａｂに、対向配置される連結板２５Ａ、２５Ｂを相互に位置合わせするため凹凸等（位置合わせ部）を設けるようにしてもよい。

連結板２５Ａ、２５Ｂの接続部材２５ａの上下の端部には、取付脚部２５ｂが設けられている。取付脚部２５ｂは、対向配置される連結板２５Ｂ、２５Ａ側とは反対側（断面略凹凸状の支持部材２５ｃが形成される方向）に向けて略９０°折り曲げられて形成されている。取付脚部２５ｂには、ボルト３０を挿通するためのねじ穴２９が貫設されている。図６に示すボルト３０は、連結板２５Ａ、２５Ｂを第１ピストン２１又は第２ピストン２２に連結するためのものである。

本例では、前記したように、各連結板２５Ａ、２５Ｂは、同一寸法及び同一形状の板材で構成されているので、２枚の連結板２５Ａ、２５Ｂを前後方向で対向して配置することができる。また、連結板２５Ａ、２５Ｂの接続部材２５ａの対接板部２５ａｂ同士を当接させるようにして逆向きで（詳しくは、上下逆さまにして）組み合わせて配置することができる。

このとき、ボルト３０を介して、各連結板２５Ａ、２５Ｂにおける支持部材２５ｃ同士の間（側面視略矩形状の空間）に、主弁体１５の高圧側スライド弁体１５Ａ及び低圧側スライド弁体１５Ｂをそれぞれ左右方向から配置することで、これら高圧側スライド弁体１５Ａ及び低圧側スライド弁体１５Ｂが、左右方向に若干の摺動自在且つ前後方向での移動はほぼ阻止された状態で連結体２５に嵌合することができる（特に、図７参照）。

連結板２５Ａ、２５Ｂに嵌合されて支持された主弁体１５は、第１及び第２ピストン２１、２２の往復移動に伴って、連結板２５Ａ、２５Ｂにおける断面凹状の支持部材２５ｃの上側部分又は下側部分（左右方向で幅広の矩形状平面）に押動される。つまり、高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂの上下面が押圧される。

押動された主弁体１５は、冷房位置（上端位置）と暖房位置（下端位置）との間を行き来する。なお、本例では、前記連結体２５が、同一寸法及び同一形状の一対の板材（連結板２５Ａ、２５Ｂ）で構成されている場合を例示しているが、例えば一枚の板材で前記連結体２５を構成してもよいことは当然である。

［四方パイロット弁９０の構成］
図１及び図２に示すように、パイロット弁としての四方パイロット弁９０は、弁ケース９２を有し、弁ケース９２に、基端側から順次、吸引子９５、圧縮コイルばね９６、プランジャ９７が直列的に配在されている。弁ケース９２は、基端側（左端側）外周に電磁コイル９１が外嵌固定された円筒状のストレートパイプからなる。弁ケース９２の左端部は、吸引子９５の鍔状部（外周段丘部）に溶接等により密封接合されており、吸引子９５は、通電励磁用の電磁コイル９１の外周を覆うカバーケース９１Ａにボルト９２Ｂにより締結固定されている。

一方、弁ケース９２の右端開口部には、フィルタ付きの蓋部材９８が溶接、ろう付け、かしめ等により気密的に取着されている。蓋部材９８は、高圧冷媒を導入するための細管挿着口を有する。蓋部材９８とプランジャ９７と弁ケース９２とで囲まれる領域が弁室９９となっている。弁室９９には、蓋部材９８の細管挿着口に気密的に挿着された高圧細管＃ａを介してポートｐＡから高温高圧の冷媒が導入されるようになっている。

また、弁ケース９２におけるプランジャ９７と蓋部材９８との間には、その内端面が平坦な弁シート面とされた弁座９３がろう付け等により気密的に接合されている。この弁座９３の弁シート面（内端面）には、所定間隔をあけて横並びに３個のポートが開口されており、各ポートには細管＃ｂ、＃ｃ、＃ｄが接続されている。細管＃ｂには流路弁本体１０の第１作動室３１が接続され、細管＃ｃにはポートｐＤが接続され、細管＃ｄには流路弁本体１０の第２作動室３２が接続されている。

吸引子９５に対向配置されたプランジャ９７は、基本的には円柱状とされ、弁ケース９２内を軸方向（弁ケース９２の中心線に沿う方向）に摺動自在に配在されている。弁体９４は、弁座９３の弁シート面に開口された３個のポートのうちの隣り合うポート間を選択的に連通させてポート間の連通状態を切り換える部材である。弁体９４は、弁座９３の弁シート面に対接された状態で、弁座９３の弁シート面をプランジャ９７の左右方向の移動に伴って摺動するようになっている。

圧縮コイルばね９６は、吸引子９５とプランジャ９７との間に縮装されてプランジャ９７を吸引子９５から引き離す方向（図１、図２では右方）に付勢するようになっているが、本例では、弁座９３の左端部が、プランジャ９７の右方への移動を阻止するストッパとされている。なお、このストッパの構成としては、その他の構成を採用し得ることは言うまでも無い。

［四方パイロット弁９０の動作］
上記した如くの構成とされた四方パイロット弁９０においては、電磁コイル９１への通電ＯＦＦ時には、図１に示される如くに、プランジャ９７は圧縮コイルばね９６の付勢力により、その右端が弁座９３に当接する位置まで押し動かされて、弁体９４が弁座９３の弁シート面に開口された３個のポートのうちの隣り合うポート間を連通させる。

電磁コイル９１への通電ＯＦＦ時では、ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡに流入する高圧流体が、高圧細管＃ａ→弁室９９→細管＃ｄ→ポートｐ１２を介して第２作動室３２に導入される。また、第１作動室３１の高圧流体が、ポートｐ１１→細管＃ｂ→細管＃ｃ→ポート（吸入側低圧ポート）ｐＤへと流れて排出される。

それに対し、電磁コイル９１への通電をＯＮにすると、図２に示される如くに、プランジャ９７は吸引子９５の吸引力により、その左端が吸引子９５に当接する位置まで（圧縮コイルばね９６の付勢力に抗して）引き寄せられて、弁体９４が移動する。このとき、ポート（吐出側高圧ポート）ｐＡに流入する高圧流体が、高圧細管＃ａ→弁室９９→細管＃ｂ→ポートｐ１１を介して第１作動室３１に導入される。また、第２作動室３２の高圧流体が、ポートｐ１２→細管＃ｄ→細管＃ｃ→ポート（吸入側低圧ポート）ｐＤへと流れて排出される。

以上のように、電磁コイル９１への通電をＯＦＦにすると、流路弁本体１０の主弁体１５が暖房位置から冷房位置に移行して流路切換が行われる。また、電磁コイル９１への通電をＯＮにすると、流路弁本体１０の主弁体１５が冷房位置から暖房位置に移行し、前記した如くの流路切換が行われる。

このように、本実施形態の流路切換弁１では、電磁式四方パイロット弁９０への通電をＯＮ／ＯＦＦで切り換えることで、流路切換弁１内を流通する高圧流体（高圧部分であるポートｐＡを流れる流体）と低圧流体（低圧部分であるポートｐＤを流れる流体）との差圧を利用して、主弁体１５を主弁室１２内で移動させることができる。これにより、主弁ハウジング１１に合計で６個設けられたポート間の連通状態が切り換えられる。従って、図９（Ａ）、（Ｂ）に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００において、暖房運転から冷房運転への切り換え、及び、冷房運転から暖房運転への切り換えを行うことができる。

［流路弁本体１０の動作］
ヒートポンプ式冷暖房システム１００を暖房運転から冷房運転へ切り換える時、及び、冷房運転から暖房運転へ切り換える時の流路弁本体１０の動作について説明する。図２に示すように、主弁ハウジング１１内に配在された主弁体１５が暖房位置（下端位置）にあるとき、四方パイロット弁９０を介して、第２作動室３２を吐出側高圧ポートであるポートｐＡに連通させる。また、第１作動室３１を吸入側低圧ポートであるポートｐＤに連通させる。

これにより、第２作動室３２に高温高圧の冷媒が導入されるとともに、第１作動室３１から高圧の冷媒が排出される。そのため、主弁室１２では、第２作動室３２の圧力が第１作動室３１の圧力よりも高くなり、図１に示すように、第１、第２ピストン２１、２２及び主弁体１５が上方に移動して連結体２５が上側連結蓋１１ｄに当接係止され、主弁体１５が冷房位置（上端位置）をとる。

その結果、ポートｐＡとポートｐＢとが高圧側Ｕターン通路１６Ａを介して連通し、ポートｐＣとポートｐＤとが低圧側Ｕターン通路１６Ｂを介して連通し、ポートｐＥとポートｐＦとが主弁室１２を介して連通する。以上のようにして、ヒートポンプ式冷暖房システム１００において冷房運転が行われる。

一方、主弁体１５が冷房位置（上端位置）にあるとき、四方パイロット弁９０を介して、第１作動室３１を吐出側高圧ポートであるポートｐＡに連通させる。また、第２作動室３２を吸入側低圧ポートであるポートｐＤに連通させる。これにより、第１作動室３１に高温高圧の冷媒が導入されるとともに、第２作動室３２から高温高圧の冷媒が排出される。そのため、主弁室１２では、第１作動室３１の圧力が第２作動室３２の圧力よりも高くなり、図２に示すように、第１、第２ピストン２１、２２及び主弁体１５が下方に移動して連結体２５が下側連結蓋１１ｅに当接係止され、主弁体１５が暖房位置（下端位置）をとる。

その結果、ポートｐＡとポートｐＦとが高圧側Ｕターン通路１６Ａを介して連通し、ポートｐＥとポートｐＤとが低圧側Ｕターン通路１６Ｂを介して連通し、ポートｐＣとポートｐＢとが主弁室１２を介して連通する。以上のようにして、ヒートポンプ式冷暖房システム１００において暖房運転が行われる。

［作用及び効果］
以上の説明から理解されるように、第１の実施形態に係る流路切換弁１においては、主弁室１２を画成する筒状の主弁ハウジング１１と、主弁室１２内に軸線方向に移動可能に配在されたスライド式の主弁体１５と、を備え、主弁室１２には、軸線方向に並べて３個のポートを開口するとともに、３個のポートの軸線に対して反対側に、別の３個のポートを軸線方向に並べて開口して、主弁室１２内で主弁体１５を移動させることにより連通するポート間を切り換え、主弁体１５は、筒状の高圧側スライド弁体１５Ａと、高圧側スライド弁体１５Ａの内側に摺動自在に嵌合される低圧側スライド弁体１５Ｂとを有しており、その上で、高圧側スライド弁体１５Ａの対向する内周面に、主弁室１２の軸線方向と直交する方向に延びて高圧側スライド弁体１５Ａの対向する内周面同士を繋ぐかけ渡し部１９を設けている。

以上のように、第１の実施形態に係る流路切換弁１では、高圧側スライド弁体１５Ａの対向する内周面に、主弁室１２の軸線方向と直交する方向に延びるかけ渡し部１９を設けたことで、高圧側スライド弁体１５Ａの剛性を高めることができる。従って、高圧流体からの圧力が高圧側スライド弁体１５Ａの内周面に加わって、高圧側スライド弁体１５Ａの先端部側が外側に広がろうとしても、かけ渡し部１９を設けたことで剛性が高くなった高圧側スライド弁体１５Ａでは、変形量を微小に抑えることができる。従って、高圧側スライド弁体１５Ａのシール面の歪みを抑えることができ、シール性の向上を図り、主弁体１５の弁漏れ防止に寄与することができる。その結果、ヒートポンプ式冷暖房システム１００の更なる効率向上が実現する。

また、第１の実施形態に係る流路切換弁１では、かけ渡し部１９を、高圧側スライド弁体１５Ａの基端部に設けたので、高圧側スライド弁体１５Ａのシール面に近い部分の剛性を高めている。そのため、シール面の歪みを効率良く抑えることが可能であり、シール性の向上を図って、主弁体１５の弁漏れを防止することができる。

また、第１の実施形態に係る流路切換弁１では、高圧側スライド弁体１５Ａの端面に、隣接する２つのポートのそれぞれに連通する２つの開口部を設けるだけで、２つの開口部の円弧で挟まれた端面部分から、かけ渡し部１９を形成している。そのため、かけ渡し部１９がポートを通過する高圧流体の流れを阻害することがない。従って、高圧の冷媒が高圧側Ｕターン通路１６Ａを介してスムーズに流れることができ、圧力損失を低減化することができる。

さらに第１の実施形態に係る流路切換弁１では、主弁室１２内で主弁体１５を移動させることにより、高圧側Ｕターン通路１６Ａを介して３個のポートのうちの２個のポートを選択的に連通させるとともに、低圧側Ｕターン通路１６Ｂを介して別の３個のポートのうちの２個のポートを選択的に連通させ、且つ、３個のポートのうちの他の１個のポートと別の３個のポートのうちの他の１個のポートとが主弁ハウジング１１内を通じて連通する連通状態を選択的に複数とり得るようにしている。

そのため、第１の実施形態では、従来のスライド式主弁体を使用した流路切換弁と比べて、ポートが設けられる第１主弁座１３及び第２主弁座１４や主弁体１５を軸線Ｏ方向に短くすることができる。従って、第１主弁座１３及び第２主弁座１４の弁シート面や主弁体１５のシール面の面精度や平面度が確保し易くなる。その結果、流路切換弁１の弁漏れを防止することができ、高圧の冷媒を高圧側Ｕターン通路１６Ａに安定して流すことができ、さらに圧力損失の低減に寄与することができる。

また、本実施形態では、流路弁本体１０内を流れる流体（例えば低圧冷媒）が低圧側Ｕターン通路１６Ｂを介して流されるとともに、流体（例えば中圧冷媒）が主弁室１２内を左右方向に（ストレート状に）流されるので、これによっても、圧力損失を低減することが可能となる。しかも、流路切換弁１では、高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂの凸部１５ｂとの間には、環状のシール部材であるＯリング１８を設けたので、より確実に主弁体１５の弁漏れを抑止することができる。

上記に加えて、本実施形態に係る流路切換弁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、高温高圧の冷媒が流される高圧側Ｕターン通路１６Ａと低温低圧の冷媒が流される低圧側Ｕターン通路１６Ｂが、例えば金属製の主弁座を介することなく、大きく離して設けることが可能である。従って、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが金属製の主弁座を介して近接した状態で流される従来のものに比べて、それらの間の熱交換量（つまり、熱損失）を大幅に低減できる。その結果、ヒートポンプ式冷暖房システム１００の効率をより向上できるという効果も得られる。

また、本実施形態に係る流路切換弁１の主弁体１５では、高圧側Ｕターン通路１６Ａと低圧側Ｕターン通路１６Ｂとが反対向きになるように、高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂとを背面合わせ状態で配置している。そのため、高圧側スライド弁体１５Ａと低圧側スライド弁体１５Ｂとの間に導入される高圧流体が、高圧側スライド弁体１５Ａ及び低圧側スライド弁体１５Ｂをそれぞれ、第１主弁座１３及び第２主弁座１４に押し付けることになる。

しかも、第１の実施形態に係る高圧側スライド弁体１５Ａでは、基端部にかけ渡し部１９を設けているため、かけ渡し部１９に対して高圧流体の圧力が働き、高圧側スライド弁体１５Ａの左面が第１主弁座１３に強く押し付けられる。このような高圧流体の働きによっても、主弁体１５のシール性が向上し、その弁漏れを抑止することができる。その上、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒の間の熱損失も低減できるため、ヒートポンプ式冷暖房システム１００の効率も一層向上する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る流路切換弁１では、基本的な構成要素は上記第１の実施形態のそれと同一である。そのため、同一の構成要素に関しては同一符号を付して説明は省略し、相違点のみを説明する。

［構成］
図８に示すように、第２の実施形態に係る流路切換弁１では、かけ渡し部１９に、低圧側スライド弁体１５Ｂに向かって凸状にカーブした断面ドーム状の曲面部１９ａが形成されている。

［作用と効果］
第２の実施形態に係る流路切換弁１では、次のような独自の作用及び効果がある。すなわち、第２の実施形態ではかけ渡し部１９に曲面部１９ａを形成している。曲面部１９ａは、低圧側スライド弁体１５Ｂに向かって凸状にカーブした断面ドーム状を成す。そのため、高圧側Ｕターン通路１６Ａの形状に沿ってカーブする傾斜面を有することになる。従って、高圧側Ｕターン通路１６Ａに導入される高圧流体の流れを、かけ渡し部１９が阻害するおそれが無い。これにより、高圧流体が高圧側Ｕターン通路１６Ａをスムーズに流れることができ、圧力損失の低減化が図ることができる。

［他の実施形態］
以上説明した実施形態は、本発明の実施形態の一例として提示したもので、本発明の実施形態は、その他の様々な形態で実施可能である。例えば、第１及び第２の実施形態では、隣接する２つのポートのそれぞれに連通する２つの開口部を、高圧側スライド弁体１５Ａの端面に設けることにより、かけ渡し部１９を高圧側スライド弁体１５Ａに対して一体的に成形したが、これに限らない。

例えば、かけ渡し部１９を構成する部材を、高圧側スライド弁体１５Ａとは別部材として設け、かけ渡し部１９を構成する部材を、高圧側スライド弁体１５Ａに取り付けるようにしてもよい。かけ渡し部１９の構成や形状、寸法等は適宜変更可能である。例えば、かけ渡し部１９を複数の部材から構成するようにしてもよい。

また、第１の実施形態では、四方パイロット弁９０を用いて主弁室１２内で主弁体１５を駆動する構成について説明したが、例えば、四方パイロット弁９０に代えてモータを用いて主弁室１２内で主弁体１５を駆動する構成でも良い。

１ 流路切換弁
１０ 流路弁本体
１１ 主弁ハウジング
１１Ａ 上端側蓋部材
１１Ｂ 下端側蓋部材
１２ 主弁室
１３ 第１主弁座
１４ 第２主弁座
１５ 主弁体
１５Ａ 高圧側スライド弁体
１５Ｂ 低圧側スライド弁体
１５ａ 内鍔状部
１５ｂ 凸部
１６Ａ 高圧側Ｕターン通路
１６Ｂ 低圧側Ｕターン通路
１８ Ｏリング
１９ かけ渡し部
１９ａ 曲面部
２１ 第１ピストン
２２ 第２ピストン
２５ 連結体
２５Ａ、２５Ｂ 連結板
３１ 第１作動室
３２ 第２作動室
９０ 四方パイロット弁
ｐＡ、ｐＢ、ｐＣ、ｐＤ、ｐＥ、ｐＦ ポート
１００ ヒートポンプ式冷暖房システム

Claims (6)

1. 主弁室を画成する主弁ハウジングと、
   前記主弁室内に軸線方向に移動可能に配在されたスライド式の主弁体と、を備え、
   前記主弁室には、軸線方向に並べて３個のポートを開口するとともに、軸線を挟んで前記３個のポートの反対側に別の３個のポートを軸線方向に並べて開口して、前記主弁室内で前記主弁体を移動させることにより連通するポート間を切り換え、
   前記主弁体は、筒状の高圧側スライド弁体と、前記高圧側スライド弁体の内側に摺動自在に嵌合される低圧側スライド弁体とを有し、
   前記高圧側スライド弁体の内周面には、前記主弁室の軸線と直交する方向に向き合う内周面同士を繋ぐかけ渡し部を設け、
   前記低圧側スライド弁体に、前記高圧側スライド弁体側に突出する凸部を設け、
   前記凸部と前記高圧側スライド弁体の内周面とで囲むことにより、高圧の流体が導入される高圧側Ｕターン通路を画成したことを特徴とする流路切換弁。
2. 前記高圧側スライド弁体において前記低圧側スライド弁体側の端部を先端部とし、当該先端部と反対側の端部を基端部とするとき、前記かけ渡し部は、前記高圧側スライド弁体の前記基端部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
3. 前記かけ渡し部には、前記低圧側スライド弁体に向かって凸状にカーブした断面ドーム状の曲面部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
4. 前記かけ渡し部は、前記高圧側スライド弁体の端面に、隣接する２つの前記ポートのそれぞれに連通する２つの開口部を設けることにより形成されたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の流路切換弁。
5. 前記主弁室内で前記主弁体を移動させることにより、相対的に高圧の流体が導入される高圧側Ｕターン通路を介して前記３個のポートのうちの２個のポートを選択的に連通させるとともに、相対的に低圧の流体が導入される低圧側Ｕターン通路を介して前記別の３個のポートのうちの２個のポートを選択的に連通させ、且つ、前記３個のポートのうちの他の１個のポートと前記別の３個のポートのうちの他の１個のポートとが前記主弁ハウジング内を通じて連通する連通状態を選択的に複数とり得るようにしたことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の流路切換弁。
6. 前記高圧側スライド弁体と前記低圧側スライド弁体との間に、環状のシール部材を設けたことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の流路切換弁。

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