JP7258340B2

JP7258340B2 - 流路切換弁

Info

Publication number: JP7258340B2
Application number: JP2019081868A
Authority: JP
Inventors: 祐紀小林; 貴雄原田
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2023-04-17
Anticipated expiration: 2039-04-23
Also published as: JP2020180624A

Description

本発明は、ロータリー式の流路切換弁に関する。

特許文献１に従来のロータリー式の流路切換弁が開示されている。特許文献１の流路切換弁は、冷媒の流れる方向を切換えて冷房運転又は暖房運転を行う空気調和機に用いられる。空気調和機の冷房運転時には、冷媒が圧縮機から流路切換弁、室外熱交換器、制御弁、室内熱交換器の順に流れ、流路切換弁を経て、再び圧縮機に戻って循環する。空気調和機の暖房運転時には、冷媒が圧縮機から、流路切換弁、室内熱交換器、制御弁、室外熱交換器の順に流れ、流路切換弁を経て、再び圧縮機に戻って循環する。

特開２００２－１９５６９４号公報

特許文献１の流路切換弁は、弁体が弁座面上に回転可能に配置されている。この流路切換弁は、弁座面に開口した複数のポートを弁体に設けられた溝状の連通路で接続している。そのため、冷媒が連通路で折り返され、弁体に対して弁座面から離れる向きの力が加わる。

そこで、本発明は、弁体に対して弁座面から離れる向きの力が加わること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、本発明に係る流路切換弁は、入口ポートと出口ポートとが設けられた弁本体と、前記弁本体に取り付けられた、弁座面を有するシート部材と、前記弁本体と前記シート部材とに回転軸方向に挟まれて配置された回転弁体と、を有し、前記シート部材は、前記出口ポートと通じる弁座溝が前記弁座面に設けられ、前記回転弁体は、前記入口ポートと対向する一端面から前記弁座面に摺動可能に接する他端面まで貫通し、前記入口ポートと前記弁座溝とを接続可能な連通孔が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、回転弁体が弁本体とシート部材とに回転軸方向に挟まれて配置されている。回転弁体は、弁本体の入口ポートと対向する一端面からシート部材の弁座面に摺動可能に接する他端面まで貫通する連通孔が設けられている。そして、連通孔は、入口ポートと、出口ポートと通じるように弁座面に設けられた弁座溝と、を接続可能である。このようにしたことから、回転弁体の回転位置に応じて、入口ポートと、出口ポートに通じる弁座溝とを接続したり、接続しなかったりすることができる。また、回転弁体がシート部材より上流側に配置されるので、流体の圧力によって回転弁体がシート部材の弁座面に押し付けられる。そのため、回転弁体に対して弁座面から離れる向きの力が加わることを効果的に抑制できる。

本発明において、前記弁本体は、前記出口ポートとして第１～第４出口ポートが設けられ、前記回転弁体は、前記連通孔として前記第１～第４出口ポートに通じる第１～第４連通孔が設けられ、前記第１連通孔と前記第２連通孔とは、前記他端面において前記回転軸を中心とする大径の仮想円上に径方向に対向して配置され、前記第３連通孔と前記第４連通孔とは、前記他端面において前記回転軸を中心とする小径の仮想円上に径方向に対向して配置され、前記第１連通孔と前記第２連通孔との対向方向と、前記第３連通孔と前記第４連通孔との対向方向とは、直交しており、前記シート部材は、前記弁座溝として第１～第４直線溝と第１円弧溝とが設けられ、前記第１直線溝と前記第２直線溝とは、前記弁座面における前記大径の仮想円に対応する箇所から径方向外方に向かって延びるとともに、径方向に対向して配置され、前記第３直線溝と前記第４直線溝とは、前記弁座面における前記小径の仮想円に対応する箇所から径方向外方に向かって延びるとともに、径方向に対向して配置され、前記第１直線溝と前記第２直線溝との対向方向と、前記第３直線溝と前記第４直線溝との対向方向とは、直交しており、前記第１円弧溝は、前記第１直線溝に連設され、前記大径の仮想円に沿って一方向に延び、前記第１円弧溝は、前記第１直線溝と前記第１連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に４５度回転された状態において前記第１連通孔と対向し、かつ、前記第１直線溝と前記第１連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に９０度回転された状態において前記第１連通孔と対向しないように形成されている。このようにすることで、回転弁体の回転位置に応じて、１つの入口ポートを、第１～第４直線溝および第１円弧溝を介して第１～第４出口ポートのうちの１つ、２つ、もしくは４つに接続し、または、いずれにも接続しないようにすることができる。そのため、簡易な構成で流体の流れを１つとし、または、２つもしくは４つに分岐可能とし、または、流体の流れを遮断する小型の流路切換弁を実現することができる。

本発明において、前記シート部材は、前記弁座溝として、さらに、第２、第３円弧溝と小円弧溝とが設けられ、前記第２円弧溝は、前記第２直線溝に連設され、前記大径の仮想円に沿って前記一方向に延び、前記第２円弧溝は、前記第２直線溝と前記第２連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に４５度回転された状態において前記第２連通孔と対向し、かつ、前記第２直線溝と前記第２連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に９０度回転された状態において前記第２連通孔と対向しないように形成され、前記第３円弧溝は、前記第３直線溝に連設され、前記大径の仮想円に沿って前記一方向に延び、前記第３円弧溝は、前記第３直線溝と前記第２連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に４５度回転された状態において前記第２連通孔と対向し、かつ、前記第３直線溝と前記第２連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に９０度回転された状態において前記第２連通孔と対向しないように形成され、前記小円弧溝は、前記第３直線溝に連設され、前記小径の仮想円に沿って前記一方向に延び、前記小円弧溝は、前記第３直線溝と前記第３連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に４５度回転された状態において前記第３連通孔と対向し、かつ、前記第３直線溝と前記第３連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に９０度回転された状態において前記第３連通孔と対向しないように形成されていることが好ましい。このようにすることで、回転弁体の回転位置に応じて、１つの入口ポートを、第１～第４直線溝、第１～第３円弧溝および小円弧溝を介して第１～第４出口ポートのうちの１つ、２つ、３つまたは４つに接続することができる。そのため、簡易な構成で流体の流れを１つとし、または、２つ、３つもしくは４つに分岐可能とする小型の流路切換弁を実現することができる。

本発明において、前記第３円弧溝と前記小円弧溝とが一体に形成されていることが好ましい。このようにすることで、第３円弧溝および小円弧溝を別々に形成することがなくなり、シート部材の加工が容易になる。

本発明において、前記シート部材および前記回転弁体は、前記回転軸方向に移動可能であり、前記流路切換弁は、前記シート部材を前記弁本体に向かい前記回転軸方向に押す弾性部材をさらに有していることが好ましい。このようにすることで、例えば、回転弁体の連通孔の詰まりにより、入口ポートの流体圧力が上昇した場合に、回転弁体およびシート部材が回転軸方向に移動して、弁本体と回転弁体とに隙間を設けることができる。そのため、弁本体と回転弁体との隙間に流体が流れて、連通孔の詰まりによる流体圧力の上昇を抑制できる。

本発明によれば、弁体に対して弁座面から離れる向きの力が加わること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縦断面図である。図１のＡ－Ａに沿う断面図である。図１の流路切換弁の一部分解斜視図である。図１の流路切換弁が有するシート部材および弁体を説明する図である。図１の流路切換弁の連通孔および弁座溝を説明する図である。図１の流路切換弁の動作を説明する図である。図１の流路切換弁が有するシート部材の変形例の構成を説明する図である。図１の流路切換弁の変形例の構成を示す縦断面図（通常動作時）である。図８の流路切換弁の縦断面図（閉塞時）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５を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る流路切換弁の縦断面図である。図２は、図１のＡ－Ａに沿う断面図である。図３は、図１の流路切換弁の一部分解斜視図であり、シート部材と弁体とを示している。図４は、図１の流路切換弁が有するシート部材および弁体を説明する図である。図４（ａ）、（ｂ）は、シート部材および弁体の平面図である。図４（ｃ）、（ｄ）は、シート部材および弁体の底面図である。図４（ｅ）は、図４（ｃ）のＸ１－Ｘ１線に沿う断面図である。図４（ｆ）は、図４（ｄ）のＸ２－Ｘ２線に沿う断面図である。図４（ｇ）は、図４（ｃ）のＹ１－Ｙ１線に沿う断面図である。図４（ｈ）は、図４（ｄ）のＹ２－Ｙ２線に沿う断面図である。図５は、図１の流路切換弁の連通孔および弁座溝を説明する図であり、シート部材の底面図である。図６は、図１の流路切換弁の動作を説明する図であり、シート部材の底面図である。図６（ａ）は、シート部材の第１～第４直線溝と弁体の第１～第４連通孔とが対向した状態を模式的に示す図である。図６（ｂ）～（ｅ）は、図６（ａ）の状態から弁体を反時計方向に４５度、９０度、１３５度および１８０度回転させた状態を模式的に示す図である。

本実施例の流路切換弁１は、例えば、空気調和機のサイクルシステムにおいて、圧縮機から吐出される流体としての冷媒の流れを１つとし、または、２つ、３つもしくは４つに分岐させて、圧縮機に接続される熱交換器の数を切り換えるために用いられるものである。

各図に示すように、流路切換弁１は、弁本体５と、回転弁体である弁体２０と、シート部材３０と、弁体駆動部５０と、を有している。

弁本体５は、全体的に見て円柱状であり、上部から下部に向かうにしたがって段階的に径が大きくなるように形成されている。

弁本体５の上面５ａには、平面視円形のシート部材収容穴８が設けられている。弁本体５は、入口ポート１０と、第１出口ポート１１、第２出口ポート１２、第３出口ポート１３および第４出口ポート１４と、が設けられている。入口ポート１０は、下面５ｂの中央から軸線Ｌに沿ってシート部材収容穴８まで貫通している。第１～第４出口ポート１１～１４は、弁本体５の下面５ｂにおいて、入口ポート１０を中心とする円周方向に９０度間隔で配置されており、下面５ｂからシート部材収容穴８まで貫通している。弁本体５における、入口ポート１０のシート部材収容穴８側の周縁には、弁体２０を支持する環状の弁体支持面１５が設けられている。入口ポート１０および第１～第４出口ポート１１～１４は、それぞれに銅管６が挿入される。各銅管６は、弁本体５に固着される。

弁体２０は、円柱状に形成されている。弁体２０は、弁本体５とシート部材３０との間に軸線Ｌ方向（回転軸方向）に挟まれており、軸線Ｌ周りに回転可能に配置されている。軸線Ｌは弁体２０の回転軸と一致する。弁体２０の一端面である下面２０ａは、周縁部が弁本体５の弁体支持面１５に摺動可能に接し、周縁部の内側の中央部が入口ポート１０と対向している。弁体２０の他端面である摺動面２０ｂは、シート部材３０の弁座面３３と摺動可能に接する。弁体２０は、下面２０ａから摺動面２０ｂまで貫通する第１連通孔２１、第２連通孔２２、第３連通孔２３および第４連通孔２４が設けられている。

第１～第４連通孔２１～２４の下部は、断面円形に形成されている。図２に示すように、第１～第４連通孔２１～２４は、下面２０ａにおいて軸線Ｌを中心として円周方向に９０度間隔で配置されており、入口ポート１０と対向している。

第１～第４連通孔２１～２４の上部は、断面円弧形に形成されている。第１～第４連通孔２１～２４は、摺動面２０ｂにおいて軸線Ｌを中心として円周方向に９０度間隔で配置されている。図４（ｂ）において、第１～第４連通孔２１～２４は、摺動面２０ｂに順に９時、３時、６時および１２時の位置に配置されている。

第１連通孔２１と第２連通孔２２とは、摺動面２０ｂにおいて軸線Ｌを中心とする大径の仮想円ＶＣ１上に径方向に対向して配置されている。

第３連通孔２３と第４連通孔２４とは、摺動面２０ｂにおいて軸線Ｌを中心とする小径の仮想円ＶＣ２上に径方向に対向して配置されている。

第１連通孔２１と第２連通孔２２との対向方向（図４（ｂ）において左右方向）と、第３連通孔２３と第４連通孔２４との対向方向（図４（ｂ）において上下方向）とは、直交している。

弁体２０の摺動面２０ｂの中心には、駆動軸５４が挿入される軸穴２５が設けられている。駆動軸５４は、軸穴２５に挿入されて弁体２０に固着されている。

シート部材３０は、弁本体５に取り付けられている。シート部材３０は、シート部材収容穴８に軸線Ｌ方向に移動可能に収容されている。シート部材３０は、円筒状の周壁部３１と、周壁部３１の上端を塞ぐ円板状の天井部３２と、を一体に有している。周壁部３０１の内径は、弁体２０の外径と略同一である。天井部３２の下面である弁座面３３には、弁座溝としての第１直線溝４１、第２直線溝４２、第３直線溝４３および第４直線溝４４と、第１円弧溝４５、第２円弧溝４６および第３円弧溝４７と、小円弧溝４８と、が設けられている。

第１～第４直線溝４１～４４は、弁座面３３において軸線Ｌを中心として円周方向に９０度間隔で配置されている。図４（ｃ）、図５および図６において、第１～第４直線溝４１～４４は、順に９時、３時、１２時および６時の位置に配置されている。

第１直線溝４１と第２直線溝４２とは、弁座面３３における大径の仮想円ＶＣ１に対応する箇所から径方向外方に向かって周壁部３１の外周面３１ａまで延びるように形成されている。第１直線溝４１と第２直線溝４２とは、径方向に対向して配置されている。第１直線溝４１は、第１出口ポート１１に通じている。第２直線溝４２は、第２出口ポート１２に通じている。

第３直線溝４３と第４直線溝４４とは、弁座面３３における小径の仮想円ＶＣ２に対応する箇所から径方向外方に向かって周壁部３１の外周面３１ａまで延びるように形成されている。第３直線溝４３と第４直線溝４４とは、径方向に対向して配置されている。第３直線溝４３は、第３出口ポート１３に通じている。第４直線溝４４は、第４出口ポート１４に通じている。

第１直線溝４１と第２直線溝４２との対向方向（図４（ｃ）、図５および図６において左右方向）と、第３直線溝４３と第４直線溝４４との対向方向（図４（ｃ）、図５および図６において上下方向）とは、直交している。

第１円弧溝４５は、第１直線溝４１に連設されている。第１円弧溝４５は、第１直線溝４１を介して第１出口ポート１１に通じている。第１円弧溝４５は、第１直線溝４１から大径の仮想円ＶＣ１に沿って一方向Ｄ１（図４（ｃ）、図５および図６において反時計方向）に延びるように円弧形に形成されている。第１円弧溝４５は、第１直線溝４１と第１連通孔２１とが対向する状態（図６（ａ））から弁体２０が一方向Ｄ１に４５度回転された状態（図６（ｂ））において第１連通孔２１と対向する。すなわち、第１円弧溝４５と第１連通孔とは、対向状態になる。第１円弧溝４５は、第１直線溝４１と第１連通孔２１とが対向する状態（図６（ａ））から弁体２０が一方向Ｄ１に９０度回転された状態（図６（ｃ））において第１連通孔２１と対向しない。すなわち、第１円弧溝４５と第１連通孔とは、非対向状態になる。

第２円弧溝４６は、第２直線溝４２に連設されている。第２円弧溝４６は、第２直線溝４２を介して第２出口ポート１２に通じている。第２円弧溝４６は、第２直線溝４２から大径の仮想円ＶＣ１に沿って一方向Ｄ１に延びるように円弧形に形成されている。第２円弧溝４６は、第２直線溝４２と第２連通孔２２とが対向する状態（図６（ａ））から弁体２０が一方向Ｄ１に４５度回転された状態（図６（ｂ））において第２連通孔２２と対向する。すなわち、第２円弧溝４６と第２連通孔２２とは、対向状態になる。第２円弧溝４６は、第２直線溝４２と第２連通孔２２とが対向する状態（図６（ａ））から弁体２０が一方向Ｄ１に９０度回転された状態（図６（ｃ））において第２連通孔２２と対向しない。すなわち、第２円弧溝４６と第２連通孔２２とは、非対向状態になる。

第３円弧溝４７は、第３直線溝４３に連設されている。第３円弧溝４７は、第３直線溝４３を介して第３出口ポート１３に通じている。第３円弧溝４７は、第３直線溝４３から大径の仮想円ＶＣ１に沿って一方向Ｄ１に延びるように円弧形に形成されている。第３円弧溝４７は、第３直線溝４３と第２連通孔２２とが対向する状態（図６（ｃ））から弁体２０が一方向Ｄ１に４５度回転された状態（図６（ｄ））において第２連通孔２２と対向する。すなわち、第３円弧溝４７と第２連通孔２２とは、対向状態になる。第３円弧溝４７は、第３直線溝４３と第２連通孔２２とが対向する状態（図６（ｃ））から弁体２０が一方向Ｄ１に９０度回転された状態（図６（ｅ））において第２連通孔２２と対向しない。すなわち、第３円弧溝４７と第２連通孔２２とは、非対向状態になる。

小円弧溝４８は、第３直線溝４３に連設されている。小円弧溝４８は、第３直線溝４３を介して第３出口ポート１３に通じている。小円弧溝４８は、第３直線溝４３から小径の仮想円ＶＣ２に沿って一方向Ｄ１に延びるように円弧形に形成されている。小円弧溝４８は、第３直線溝４３と第３連通孔２３とが対向する状態（図６（ａ））から弁体２０が一方向Ｄ１に４５度回転された状態において第３連通孔２３と対向する。すなわち、小円弧溝４８と第３連通孔２３とは、対向状態になる。小円弧溝４８は、第３直線溝４３と第３連通孔２３とが対向する状態（図６（ａ））から弁体２０が一方向Ｄ１に９０度回転された状態（図６（ｃ））において第３連通孔２３と対向しない。すなわち、小円弧溝４８と第３連通孔２３とは、非対向状態になる。

本実施例において、第３円弧溝４７と小円弧溝４８とは一体に形成されている。これ以外にも、第３円弧溝４７と小円弧溝４８とを、別々に形成した構成を採用してもよい。

シート部材３０の天井部３２の中心には、駆動軸５４が挿通される軸挿通孔３４が設けられている。

弁体駆動部５０は、弁体２０を軸線Ｌ周りに回転するように回転駆動する。弁体駆動部５０は、キャン５１と、ローター５２と、ステーター５３と、駆動軸５４と、コイルばね５５と、を有している。

キャン５１は、上端が塞がれた円筒状に形成されている。キャン５１の下端５１ａには弁本体５が嵌め込まれている。キャン５１の下端５１ａは弁本体５に溶接されている。ローター５２は、キャン５１の内側に回転可能に配置されている。ステーター５３は、キャン５１の外側に配置されている。ローター５２とステーター５３とでステッピングモーターを構成している。駆動軸５４は、ローター５２に同軸に固着されている。駆動軸５４の上端は、軸受５６によって回転可能に支持されている。駆動軸５４の下端は、シート部材３０の軸挿通孔３４に挿通されており、弁体２０の軸穴２５に挿入・固着されている。コイルばね５５は、シート部材３０と駆動軸５４との間に圧縮状態で配置されている。コイルばね５５は、シート部材３０を弁体２０に向かい軸線Ｌ方向に押している。

次に、本実施例の流路切換弁１の動作について、図６を参照して説明する。図６（ａ）～（ｅ）は、シート部材３０の弁座面３３を下方から見た底面図である。

図６（ａ）に示す状態では、第１直線溝４１と第１連通孔２１とが対向し、第２直線溝４２と第２連通孔２２とが対向し、第３直線溝４３と第３連通孔２３とが対向し、第４直線溝４４と第４連通孔２４とが対向している。この状態において、入口ポート１０は第１～第４連通孔２１～２４を通じて第１～第４直線溝４１～４４と接続されており、入口ポート１０からの冷媒の流れは４つに分岐している。

図６（ａ）に示す状態から弁体２０を一方向Ｄ１に４５度回転させて図６（ｂ）に示す状態にする。この状態では、第１円弧溝４５と第１連通孔２１とが対向し、第２円弧溝４６と第２連通孔２２とが対向し、小円弧溝４８と第３連通孔２３とが対向し、第４連通孔２４は弁座面３３によって塞がれる。これにより、入口ポート１０は第１連通孔２１、第２連通孔２２および第３連通孔２３を通じて第１円弧溝４５、第２円弧溝４６および小円弧溝４８と接続され、入口ポート１０からの冷媒の流れは３つに分岐する。

図６（ｂ）に示す状態から弁体２０を一方向Ｄ１に４５度回転させて図６（ｃ）に示す状態にする。この状態では、第３直線溝４３と第２連通孔２２とが対向し、第４直線溝４４と第１連通孔２１とが対向し、第３連通孔２３および第４連通孔２４は弁座面３３によって塞がれる。これにより、入口ポート１０は第１連通孔２１および第２連通孔２２を通じて第３直線溝４３および第４直線溝４４と接続され、入口ポート１０からの冷媒の流れは２つに分岐する。

図６（ｃ）に示す状態から弁体２０を一方向Ｄ１に４５度回転させて図６（ｄ）に示す状態にする。この状態では、第３円弧溝４７と第２連通孔２２とが対向し、第１連通孔２１、第３連通孔２３および第４連通孔２４は弁座面３３によって塞がれる。これにより、入口ポート１０は第２連通孔２２を通じて第３円弧溝４７と接続され、入口ポート１０からの冷媒の流れは分岐せずに１つの流れとなる。

図６（ｄ）に示す状態から弁体２０を一方向Ｄ１に４５度回転させて図６（ｅ）に示す状態にする。この状態では、第１直線溝４１と第２連通孔２２とが対向し、第２直線溝４２と第１連通孔２１とが対向し、第３直線溝４３と第４連通孔２４とが対向し、第４直線溝４４と第３連通孔２３とが対向する。これにより、入口ポート１０は第１～第４連通孔２１～２４を通じて、第１～第４直線溝４１～４４と接続され、入口ポート１０からの冷媒の流れは４つに分岐する。

このように、流路切換弁１では、弁体２０の回転位置に応じて、入口ポート１０からの冷媒の流れを１つとし、または、２つ、３つもしくは４つに分岐させることができる。

以上より、本実施例の流路切換弁１によれば、弁体２０が弁本体５とシート部材３０とに軸線Ｌ方向に挟まれて配置されている。弁体２０は、弁本体５の入口ポート１０と対向する下面２０ａからシート部材３０の弁座面３３に摺動可能に接する摺動面２０ｂまで貫通する第１～第４連通孔２１～２４が設けられている。そして、第１～第４連通孔２１～２４は、入口ポート１０と、第１～第４出口ポートに通じるように弁座面３３に設けられた弁座溝としての第１～第４直線溝４１～４４、第１～第３円弧溝４５～４７および小円弧溝４８と、を接続可能である。このようにしたことから、弁体２０の回転位置に応じて、入口ポート１０と、第１～第４出口ポート１１～１４に通じる各弁座溝とを接続したり、接続しなかったりすることができる。また、弁体２０がシート部材３０より上流側に配置されるので、冷媒の圧力によって弁体２０がシート部材３０の弁座面３３に押し付けられる。そのため、弁体２０に対して弁座面３３から離れる向きの力が加わることを効果的に抑制できる。

また、弁体２０の回転位置に応じて、１つの入口ポート１０を、第１～第４直線溝４１～４４、第１～第３円弧溝４５～４７および小円弧溝４８を介して第１～第４出口ポート１１～１４のうちの１つ、２つ、３つまたは４つに接続することができる。そのため、簡易な構成で冷媒の流れを１つとし、または、２つ、３つもしくは４つに分岐可能とする小型の流路切換弁を実現することができる。

また、第３円弧溝４７と小円弧溝４８とが一体に形成されているので、第３円弧溝４７および小円弧溝４８を別々に形成することがなくなり、シート部材の加工が容易になる。

図７に、上述した実施例の流路切換弁１が有するシート部材３０の変形例の構成を示す。変形例のシート部材３０Ａは、上述した実施例の流路切換弁１が有するシート部材３０において、第２円弧溝４６、第３円弧溝４７および小円弧溝４８を省略した以外は、シート部材３０と同一の構成を有する。

このシート部材３０Ａを採用した流路切換弁１の動作について、図７を参照して説明する。図７（ａ）～（ｄ）は、シート部材３０Ａの底面図である。図７（ａ）は、シート部材３０Ａの第１～第４直線溝４１～４４と弁体２０の第１～第４連通孔２１～２４とが対向した状態を模式的に示す図である。図７（ｂ）～（ｄ）は、図７（ａ）の状態から弁体を一方向Ｄ１（反時計方向）に４５度、９０度および１３５度回転させた状態を模式的に示す図である。

図７（ａ）に示す状態では、第１直線溝４１と第１連通孔２１とが対向し、第２直線溝４２と第２連通孔２２とが対向し、第３直線溝４３と第３連通孔２３とが対向し、第４直線溝４４と第４連通孔２４とが対向している。この状態において、入口ポート１０は第１～第４連通孔２１～２４を通じて第１～第４直線溝４１～４４と接続されており、入口ポート１０からの冷媒の流れは４つに分岐している。

図７（ａ）に示す状態から弁体２０を一方向Ｄ１に４５度回転させて図７（ｂ）に示す状態にする。この状態では、第１円弧溝４５と第１連通孔２１とが対向し、第２連通孔２２、第３連通孔２３および第４連通孔２４は弁座面３３によって塞がれる。これにより、入口ポート１０は第１連通孔２１を通じて第１円弧溝４５と接続され、入口ポート１０からの冷媒の流れは分岐せずに１つの流れとなる。

図７（ｂ）に示す状態から弁体２０を一方向Ｄ１に４５度回転させて図７（ｃ）に示す状態にする。この状態では、第３直線溝４３と第２連通孔２２とが対向し、第４直線溝４４と第１連通孔２１とが対向し、第３連通孔２３および第４連通孔２４は弁座面３３によって塞がれる。これにより、入口ポート１０は第１連通孔２１および第２連通孔２２を通じて第３直線溝４３および第４直線溝４４と接続され、入口ポート１０からの冷媒の流れは２つに分岐する。

図７（ｃ）に示す状態から弁体２０を一方向Ｄ１に４５度回転させて図７（ｄ）に示す状態にする。この状態では、第１連通孔２１、第２連通孔２２、第３連通孔２３および第４連通孔２４は弁座面３３によって塞がれる。これにより、入口ポート１０は弁座面３３に設けられた第１～第４直線溝４１～４４および第１円弧溝４５のいずれにも接続されず、入口ポート１０からの冷媒の流れは遮断される。

このように、変形例のシート部材３０Ａを採用した流路切換弁１では、弁体２０の回転位置に応じて、１つの入口ポート１０を、第１～第４直線溝４１～４４および第１円弧溝４５を介して第１～第４出口ポート１１～１４のうちの１つ、２つ、もしくは４つに接続し、または、いずれにも接続しないようにすることができる。そのため、簡易な構成で冷媒の流れを１つとし、または、２つもしくは４つに分岐可能とし、または、冷媒の流れを遮断する小型の流路切換弁を実現することができる。

次に、上述した実施例の流路切換弁１の変形例の構成を、図８、図９を参照して説明する。図８、図９は、図１の流路切換弁の変形例の構成を示す縦断面図であり、図８は通常状態を示し、図９は弁体の連通孔の閉塞状態を示す。図８、図９において、冷媒の流れを矢印で模式的に示す。

上記流路切換弁１の変形例である流路切換弁２は、流路切換弁１において、（１）弁体２０、シート部材３０、ローター５２および駆動軸５４が軸線Ｌ方向に移動可能に設けられている、（２）シート部材３０を弁本体５に向かい軸線Ｌ方向に押す弾性部材５８が設けられている、（３）弁体２０の下面２０ａに円錐部２６が設けられている、こと以外は、流路切換弁１と同様の構成を有する。

弾性部材５８は、例えば、板ばねなどで構成されている。弾性部材５８は、シート部材収容穴８内でシート部材３０の上面３０ａに接するように配置されている。弾性部材５８は、シート部材３０に対して下方に向けて押す力を加えている。弾性部材５８は、板ばね以外にも、コイルばねやゴム材などであってもよい。

円錐部２６は、弁体２０の下面２０ａの中央部に先端を下方に向けて設けられている。円錐部２６は、入口ポート１０に流入した冷媒を分流および整流してスムーズに第１～第４連通孔２１～２４に流れ込むようにしている。上述した実施例の流路切換弁１の弁体２０に円錐部２６を設けてもよい。

図８に示すように、弁体２０の各連通孔に詰まりのない通常状態において、流路切換弁２では、入口ポート１０に流入した冷媒が、第１～第４連通孔２１～２４、第１～第４直線溝４１～４４、第１～第３円弧溝４５～４７および小円弧溝４８を通り、第１～第４出口ポート１１～１４から流出する。

そして、図９に示すように、弁体２０の各連通孔に異物Ｆが詰まった閉塞状態になると、入口ポート１０に流入した冷媒の圧力により、弾性部材５８がシート部材３０を下方に向けて押す力に逆らって、弁体２０、シート部材３０、ローター５２および駆動軸５４が上方に移動する。これにより、弁本体５の弁体支持面１５と弁体２０の下面２０ａとの間に隙間が生じる。そのため、このような閉塞状態において、流路切換弁２では、入口ポート１０に流入した冷媒が、弁本体５の弁体支持面１５と弁体２０の下面２０ａとの間の隙間を通り、第１～第４出口ポート１１～１４から流出する。

このようにすることで、弁体２０の連通孔の詰まりにより、入口ポート１０の冷媒圧力が上昇した場合に、弁体２０およびシート部材３０が軸線Ｌ方向に移動して、弁本体５と弁体２０とに隙間を設けることができる。そのため、弁本体５と弁体２０との隙間に冷媒が流れて、連通孔の詰まりによる冷媒圧力の上昇を抑制できる。

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、５…弁本体、５ａ…上面、６…銅管、８…シート部材収容穴、１０…入口ポート、１１…第１出口ポート、１２…第２出口ポート、１３…第３出口ポート、１４…第４出口ポート、１５…弁体支持面、２０…弁体、２０ａ…下面、２０ｂ…摺動面、２１…第１連通孔、２２…第２連通孔、２３…第３連通孔、２４…第４連通孔、２５…軸穴、３０…シート部材、３１…周壁部、３１ａ…外周面、３２…天井部、３３…弁座面、３４…軸挿通孔、４１…第１直線溝、４２…第２直線溝、４３…第３直線溝、４４…第４直線溝、４５…第１円弧溝、４６…第２円弧溝、４７…第３円弧溝、４８…小円弧溝、５０…弁体駆動部、５１…キャン、５１ａ…下端、５２…ローター、５３…ステーター、５４…駆動軸、５５…コイルばね、５８…弾性部材、Ｌ…軸線、Ｄ１…一方向、ＶＣ１…大径の仮想円、ＶＣ２…小径の仮想円、Ｆ…異物

Claims

入口ポートと出口ポートとが設けられた弁本体と、
前記弁本体に取り付けられた、弁座面を有するシート部材と、
前記弁本体と前記シート部材とに回転軸方向に挟まれて配置された回転弁体と、を有し、
前記シート部材は、前記出口ポートと通じる弁座溝が前記弁座面に設けられ、
前記回転弁体は、前記入口ポートと対向する一端面から前記弁座面に摺動可能に接する他端面まで貫通し、前記入口ポートと前記弁座溝とを接続可能な連通孔が設けられ、
前記弁本体は、前記出口ポートとして第１～第４出口ポートが設けられ、
前記回転弁体は、前記連通孔として前記第１～第４出口ポートに通じる第１～第４連通孔が設けられ、
前記第１連通孔と前記第２連通孔とは、前記他端面において前記回転軸を中心とする大径の仮想円上に径方向に対向して配置され、
前記第３連通孔と前記第４連通孔とは、前記他端面において前記回転軸を中心とする小径の仮想円上に径方向に対向して配置され、
前記第１連通孔と前記第２連通孔との対向方向と、前記第３連通孔と前記第４連通孔との対向方向とは、直交しており、
前記シート部材は、前記弁座溝として第１～第４直線溝と第１円弧溝とが設けられ、
前記第１直線溝と前記第２直線溝とは、前記弁座面における前記大径の仮想円に対応する箇所から径方向外方に向かって延びるとともに、径方向に対向して配置され、
前記第３直線溝と前記第４直線溝とは、前記弁座面における前記小径の仮想円に対応する箇所から径方向外方に向かって延びるとともに、径方向に対向して配置され、
前記第１直線溝と前記第２直線溝との対向方向と、前記第３直線溝と前記第４直線溝との対向方向とは、直交しており、
前記第１円弧溝は、前記第１直線溝に連設され、前記大径の仮想円に沿って一方向に延び、前記第１円弧溝は、前記第１直線溝と前記第１連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に４５度回転された状態において前記第１連通孔と対向し、かつ、前記第１直線溝と前記第１連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に９０度回転された状態において前記第１連通孔と対向しないように形成されていることを特徴とする流路切換弁。
前記シート部材は、前記弁座溝として、さらに、第２、第３円弧溝と小円弧溝とが設けられ、
前記第２円弧溝は、前記第２直線溝に連設され、前記大径の仮想円に沿って前記一方向に延び、前記第２円弧溝は、前記第２直線溝と前記第２連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に４５度回転された状態において前記第２連通孔と対向し、かつ、前記第２直線溝と前記第２連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に９０度回転された状態において前記第２連通孔と対向しないように形成され、
前記第３円弧溝は、前記第３直線溝に連設され、前記大径の仮想円に沿って前記一方向に延び、前記第３円弧溝は、前記第３直線溝と前記第２連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に４５度回転された状態において前記第２連通孔と対向し、かつ、前記第３直線溝と前記第２連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に９０度回転された状態において前記第２連通孔と対向しないように形成され、
前記小円弧溝は、前記第３直線溝に連設され、前記小径の仮想円に沿って前記一方向に延び、前記小円弧溝は、前記第３直線溝と前記第３連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に４５度回転された状態において前記第３連通孔と対向し、かつ、前記第３直線溝と前記第３連通孔とが対向する状態から前記回転弁体が前記一方向に９０度回転された状態において前記第３連通孔と対向しないように形成されている、請求項１に記載の流路切換弁。
前記第３円弧溝と前記小円弧溝とが一体に形成されている、請求項２に記載の流路切換弁。
前記シート部材および前記回転弁体は、前記回転軸方向に移動可能であり、
前記流路切換弁は、前記シート部材を前記弁本体に向かい前記回転軸方向に押す弾性部材をさらに有している、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の流路切換弁。