JPH0648063B2 - 冷凍サイクル用四方弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷凍サイクル、特にヒートポンプ型の空調機の
冷房・暖房の切換に用いる冷凍サイクル用四方弁に関す
るものである。

従来の技術 近年、冷凍サイクル用四方弁は、空調機のヒートポンプ
化が進むにつれ、その需要は急増しており、低コスト
化，信頼性向上，小型化等の要求が強くなっている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の冷凍サイクル
用四方弁の一例について説明する。

第６図は従来の冷凍サイクル用四方弁の断面図を示すも
のである。１は圧縮機、２はアキュムレータであり、四
方弁３を介して室内コイル４と膨張器５と室外コイル６
の環状回路と接続され、周知のヒートポンプ式冷媒回路
を構成している。四方弁３は、弁本体７とパイロットバ
ルブ８とで構成されており、弁本体７は２個のピストン
９，１０により３つの空間１１，１２，１３に分けら
れ、２個ピストン９，１０は連結棒１０で結ばれ同時に
第５図上で左右に移動する。連結棒１４上にはスライド
バルブ１５が取り付けられており、ピストン９，１０が
動けば前記スライドバルブ１５が共に動く。ピストン
９，１０で挾まれた領域には４本の導管１６，１７，１
８，１９が接続され、圧縮機１の吐出管１６は常に空間
１２に連通し、圧縮機１の吸入管１７はスライドバルブ
１５とバルブシート２０にて形成される空間２１に常に
連通している。また導管１８，１９はそれぞれ室内コイ
ル４及び室外コイル６に接続されており、スライドバル
ブ１５の位置により空間１２と連通したり空間２１と連
通したりする。ピストン９，１０には圧力バランス孔２
２，２３を設けている。次にパイロットバルブ８の構造
について説明する。パイロットバルブ８内には２つの空
間２４，２５が設けられ、ソレノイドコイル２６により
作動するニードルバルブ２７，２８にて交互に閉塞され
る連通孔２９を有している。第５図のニードルバルブ２
７，２８はソレノイドコイル２６が通電された暖房運転
状態を示している。３０は前記連通孔２９と吸入管１７
とを連通する抽気管、３１は空間１１と空間２４を連通
する抽気管、３２は空間１３と空間２５を連結する排気
管である。次に以上の構成にてなる四方弁３の動作につ
いて説明する。

第６図は暖房運転状態を示しており、各空間１１，１
２，１３，２４，２５の圧力は次の様になっている。圧
縮機１の吐出ガスにより空間１２は高圧となり、ピスト
ン９，１０に設けられた圧力バランス孔２２，２３を通
じて空間１１及び空間１３を高圧圧力に保とうとする。
ところがパイロットバルブ８内のニードルバルブ２７が
連通孔２９を閉じているため空間１３は抽気管３２，空
間２５，連通孔２９及び抽気管３０を介して吸入管１７
と連通し低圧圧力となっている。従って空間１１と空間
１３の間にはピストン９，１０を介して圧力差を生じピ
ストン９，１０及びスライドバルブ１５が第６図の右方
向に押しつけられ所定の暖房運転状態を維持する。次
に、暖房運転が停止されるか、除霜運転が開始される
か、又は冷房運転開始時における四方弁３の動作を説明
する。上記３つの運転状態においてはソレノイドコイル
３は通電が停止されている。そのためニドルバルブ２
７，２８は第５図左方向に移動するため、ニードルバル
ブ２８が連通孔２９を閉じ、抽気管３０は空間２４と連
通するようになる。従って暖房時に高圧圧力となってい
た空間１１は抽気管３１，空間２４，抽気管３０を介し
て吸入管１７と連通し急激に低圧圧力となる。そのため
ピストン９をへだてて空間１２と空間１１の間に圧力差
が生じ、この圧力差によってピストン９，１０及びスラ
イドバルブ１５が第５図の左方向に押しつけられる。従
って吐出管１６は導管１９と連通し、導管１８は空間２
１を介して吸入管１７と連通する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の構成はスライドバルブ１５の駆動を
冷媒ガスの高低圧力差を用いて行うパイロット方式とな
っているために、非常に多くの部品が必要となり、構造
が複雑で、組立工数も多くなる問題点を有していた。更
に構造中に、抽気管３０，３１，３２や圧力バランス孔
２２，２３，パイロットバルブ８の連通孔２８，２９等
の微小開口部分が多いため、冷媒回路中の異物等により
閉塞され、切換作動不能となる恐れがある等、信頼性の
面でも不安定であるという問題点を有していた。

一方、昨今のエアコン動向として四方弁切換時の高圧冷
媒と低圧冷媒の衝突による衝撃音をなくす目的で除霜前
後や冷房暖房切換時に圧縮機の運転を停止して高低圧力
差をなくした後に四方弁を切換える制御方式が主流化し
つつあることから切換時の高低圧力差が低減されスライ
ドバルブ１５の切換力が従来に比べて大巾に低減される
傾向にあり、パイロット方式を採用しなくても切換が可
能な方向に向かいつつある。

本発明は上記問題点と昨今のエアコンの動向による四方
弁の使われる環境変化に鑑み、パイロットバルブレス化
を図り、構造を簡素化し、組立作業性を向上させ、低コ
スト化を行うとともに切換作動の信頼性及びスライドシ
ートリングの耐久性を向上させた冷凍サイクル用四方弁
を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の冷凍サイクル用四
方弁は、導出口とこの導出口の両側に第一，第二の通口
を並設したバルブシートを弁本体を形成するシリンダ内
に設け、前記バルブシートに当接シールするフッ素樹脂
等の摩擦係数の小さい材料より成るスライドシートリン
グをその開口端の最も内寄りに設けた溝部に収納しその
溝部両壁を変形させて加締固着し内側に凹部を有するキ
ャップ型スライドバルブをソレノイドによりシリンダ軸
方向に移動することにより、導出口と連通される通口を
選択し、冷媒通路を切換える様構成すると共に、スライ
ドシートリングはスライドバルブに形成した溝部にカシ
メ止めされており、かつ低圧圧力域に連通する連通路に
て前記溝部を連通したものである。

作 用 本発明は上記した構成によってシステムの高低圧力差が
スライドバルブの内外に加わってもバルブシート面との
シール位置を四方弁としての所要流路断面積を確保でき
る最も内寄りとしているのでスライドバルブのシステム
差圧力の受圧面積が最小となりスライドシートリングの
シール面荷重を小さくできるので、スライドシートリン
グの作動抗力（摩擦係数×作用力）は小さく、シリンダ
軸方向に移動するために要する切換力が大巾に低減でき
る。

また、スライドバルブに形成した連通路により、カシメ
止めされたスライドシートリング底面に高圧圧力が作用
して、スライドシートリングを抜け出し方向に移動さす
力の発生を阻止できスライドシートリングの不用な変形
を防止する。

実施例 以下本発明の一実施例の冷凍サイクル用四方弁について
図面を参照しながら説明する。第１図から第３図は本発
明の一実施例における冷凍サイクル用四方弁の非通電時
の断面図を示すものである。３３は弁本体を形成するシ
リンダで側面に圧縮機の吐出側に接続される吐出管３４
の導入口３４ａが開口されている。３５は前記シリンダ
３３の一端に嵌合溶接された蓋である。３６は前記シリ
ンダ３３の内壁に固定され反固定側にシート面３６ａを
有するバルブシートであり、前記シリンダ３３の軸方向
に３個の開口部３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを並設してい
る。前記バルブシート３６の中央の開口部３６ｂは、圧
縮機の吸入側に接続される吸入管３７が接続される導出
口である。又前記導出口３６ｂの両側の開口部３６ｃ，
３６ｄは、各々凝縮器又は蒸発器として可逆的に機能す
る室外コイル，室内コイルに接続される第一，第二の導
管３８，３９が接続される第一，第二の通口である。４
０は前記バルブシート３６のシート面３６ａに当接して
シールする摺動性の優れた例えば四フッ化エチレン樹脂
等のフッ素樹脂より成るスライドシートリング４１を開
口端の最も内寄りに設けた円状溝部４０ａに収納し、そ
の溝部両壁４０ｂ，４０ｃを溝部４０ａ側に変形させて
前記スライドシートリング４１を加締固定し内側に流路
を形成する凹部４０ｄを有するキャップ型スライドバル
ブである。４０ｄは溝部４０ａの底部よりスライドシー
トリング４１で区画される低圧圧力域(L)（高圧圧力域
は(H)で表示）に連通する連通路である。４２は前記シ
リンダ３３の他端を閉塞する蓋である。４３は前記蓋４
２の中央に固定的に取り付けられた操作用ソレノイドで
あり、固定鉄心４４，電磁コイル４５，復帰バネ４６そ
して前記スライドバルブ４０をその反吸着側のリング部
４７ａに嵌合して連結したプランジャ４５より構成され
ており、電磁コイル４５への通電制御により前記スライ
ドバルブ４０が前記シリンダ３３内を軸方向に摺動す
る。そして前記スライドバルブ４０の開口端に固定され
てスライドシートリング４１の位置は、第１図，第３図
図示の前記スライドバルブ４０第一の位置（電磁コイル
４５無通電）において前記導出口３６ｂと第一の通口３
６ｃを前記スライドバルブ４０の内側凹部４０ｄを流路
として連通させ、電磁コイル４５の通電によりプランジ
ャ４７及びスライドバルブ４０を吸引した第二の位置
（第４図）において前記導出口３６ｂと第二の通口３６
ｄを連通させる如く設計されている。

以上の様に構成された冷凍サイクル用四方弁について以
下第１図から第４図を用いてその動作を説明する。第１
図，第３図は電磁コイル４５に非通電時の態様を示した
ものでプランジャ４７は復帰バネ４８の作用により図の
左方に附勢されてそのリング部４７ａ先端が蓋３５に当
接して止まる。この結果、スライドシートリング４１を
シール面にしてスライドバルブ４０の内側凹部４０ｄを
流路として導出口３６ｂと第一の通口３６ｃが連通され
ると共に、導入口３４ａと第二の通口３６ｄもシリンダ
３３の内部を通して連通される。従って冷媒ガスは、圧
縮機→吐出管３４→第一の導管３８→室外コイル→膨張
弁→室内コイル→第二の導管３９→吸入管３７→圧縮機
の冷房サイクル回路あるいは除霜サイクル回路となる。

次に電磁コイル４５を通電状態にすると（第４図）、プ
ランジャ４７は固定鉄心４４に吸着され当接して止ま
る。この結果、バルブスライド４０の内側凹部４０ｄに
より形成される流路にて導出口３６ｂと第二の通口３６
ｄが連通されると共に、導入口３４ｄと第一の通口３６
ｃもシリンダ３３の内部を通して連通される。従って冷
媒ガスは、圧縮機→吐出管３４→第二の導管３９→室内
コイル→膨張弁→室外コイル→第一の導管３８→吸入管
３７→圧縮機の暖房サイクル回路となる。

以上の様に本実施例によれば、導出管３６ｂとこの導出
口３６ｂの両側に第一，第二の通口３６ｃ，３６ｄを並
設したバルブシート３６を弁本体を形成するシリンダ３
３内に設け、前記バルブシート３６のシート面３６ａに
当接シールするフッ素樹脂より成るスライドシートリン
グ４１をその開口端の最も内寄りに設けた溝部４０ａに
収納しその溝部側壁４０ｂ，４０ｃを変形させて加締固
着し内側に凹部４０ｄを有するキャップ型スライドバル
ブ４０をソレノイド４３によりシリンダ３３軸方向に移
動することにより、導出口３６ｂと連通される通口３６
ｃ，３６ｄを選択し、冷媒通路を切換える様構成したこ
とにより、システムの高低圧力差がスライドバルブ４０
の内外に加わってもバルブシート３６のシート面３６ａ
とのシール位置が最も内寄りであるためにスライドバル
ブ４０のシステム差圧力受圧面積を最小としてスライド
シートリング４１のシール面荷重を小さくできるので、
スライドシートリング４１の作動抗力（摩擦係数×作用
力）は小さく、シリンダ３３軸方向に移動するために要
する切換力が大巾に低減できる。また、スライドバルブ
４０に形成した連通路４０ｄの存在により、スライドシ
ートリング４１の底面は常に低圧圧力に運転中維持され
る。従って、可撓性の高い合成樹脂材料であって、かつ
低摩擦係数を有するフッ素樹脂等を使用しても、カシメ
部よりスライドシートリング４１が脱出する等の問題が
ない。なお、第５図は他の実施例であり、連通路４０ｄ
に連らなる凹陥４０ｅを形成し、圧力分布の均一化を図
ったものである。

発明の効果 以上の様に本発明は、弁本体を形成し導入口を有するシ
リンダと前記シリンダの内壁に固定し導出口とこの導出
口の両側に第一，第二の通口を前記シリンダの軸方向に
並設したバルブシートと、前記バルブシートに当接して
シールするスライドシートリングを開口端の最も内寄り
に設けた溝部に収納しその溝部両壁を変形させて前記ス
ライドシートリングを固着するとともに、溝部から低圧
圧力域に連通する連通路を形成し、前記シリンダの軸方
向に移動して内側凹部を流路として前記導出口と第一あ
るいは第二の通口を択一的に連通させるキャップ形スラ
イドバルブと、前記スライドバルブを往復動させるソレ
ノイドとを備えた構成とすることにより、システムの高
低圧力差がスライドバルブの内外に加わってもバルブシ
ートのシート面とのシール位置が最も内寄りであるため
にスライドバルブのシステム差圧力受圧面積を最小とし
てスライドシートリングのシール面荷重を小さくできる
ので、スライドシートリングの作動抗力（摩擦係数×作
用力）は小さく、また、スライドバルブに形成した連通
路の存在により、スライドシートリングの底面は常に低
圧圧力に運転中維持されるので、スライドシートリング
に可撓性があるものの、摩擦係数の小さいフッ素樹脂等
を用いることが可能となるため、シリンダ軸方向に移動
するために要する切換力が大巾に低減でき、弁切換を従
来の如くパイロットバルブを用いなくても可能となり、
大巾な低コスト化，小型化，作動信頼性向上が図れるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における冷凍サイクル用四方
弁の冷房及び除霜状態を示す断面図、第２図は第１図の
要部拡大図、第３図は第１図のｘ−ｘ方向の断面図、第
４図は第１図の暖房状態を示す断面図、第５図は他の実
施例を示す第２図相当の断面図、第６図は従来の冷凍サ
イクル用四方弁の断面図である。 ３３……シリンダ、３４ａ……導入口、３６……バルブ
シート、３６ｂ……導出口、３６ｃ，３６ｄ……第一，
第二の通口、４０……スライドバルブ、４１……スライ
ドシートリング、４０ａ……溝部、４３……ソレノイ
ド、４０ｄ……連通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁本体を形成し導入口を有するシリンダ
   と、前記シリンダの内壁に固定し導出口とこの導出口の
   両側に第一，第二の通口を前記シリンダの軸方向に並設
   したバルブシートと、前記バルブシートに当接してシー
   ルする摩擦係数の小さい材料より成るスライドシートリ
   ングを開口部の最も内寄りに設けた溝部に収納しその溝
   部両壁を変形させて前記スライドシートリングを固着し
   前記シリンダの軸方向に移動して内側凹部を流路として
   前記導出口と第一あるいは第二の通口を択一的に連通さ
   せるキャップ形スライドバルブと、前記スライドバルブ
   を往復動させるソレノイドとを有し、一端が前記溝部
   に、他端が前記スライドシートリングにて高低圧力に区
   画される低圧圧力域に連通する連通路を備えたことを特
   徴とする冷凍サイクル用四方弁。