JPH09264438A - 冷凍サイクル用四方弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 冷媒の圧力を利用することなく、気密性が確
保され駆動力が小さくて冷暖房の切り換え可能な小形、
低コスト、低電力の冷凍サイクル用四方弁。 【解決手段】 駆動体にＹ字形冷媒通路を設け、冷媒の
圧力を受けないようなそれぞれの通路の断面積とし、か
つ冷媒の圧力を受けず気密性を確保するに必要な加圧力
を駆動力とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の属する技術分野〕この発明は冷凍
サイクル、特にヒートポンプ形の空調機の冷房、暖房の
切り換えに用いる冷凍サイクル用四方弁に関するもので
ある。

【０００２】〔従来の技術〕現在使用されている四方弁
の構成は図５に示すように円筒状シリンダー（３０）内
にバルブシート（３１）とバルブスライド（３２）を内
蔵し冷媒の圧力を利用しバルブスライド（３２）を加圧
しバルブシート（３１）とバルブスライド（３２）間の
気密を保持しパイロットバルブ（３３）を利用して冷媒
の圧力を切り換え、バルブスライド（３２）を摺動させ
冷暖房の切り換えを行う方式のものである。

【０００３】また、前述のごとくバルブシート（３１）
とバルブスライド（３２）間の気密を保持しバルブスラ
イド（３２）の摺動をパイロットバルブ（３３）に代え
てステッピンツモータ、ギヤードモータ、リニアモータ
によりネジシャフトを駆動し冷暖房の切り換えを行う方
式が開示されている。

【０００４】その他、円板形のバルブシートに冷媒の圧
力を利用して回転式のバルブスライドを加圧し気密を保
持し前記モータなどでバルブスライドを回転し冷暖房の
切り換えを行う方式も開示されている。さらにバルブス
ライドが高低圧の圧力差によって傾くことを防ぐために
バルブスライドを機械的に加圧して気密を保持しバルブ
スライドを回転し冷暖房の切り換えを行う方式も開示さ
れている。

【０００５】〔発明が解決しようとする課題〕上述した
現在使用されている四方弁の構成は図５のごとく気密を
保持するために複雑な構造と正確性を必要とする大変作
業性の悪いものであった。また冷暖房切り換えのための
パイロットバルブやピストンロッドやピストンリングが
コスト高、大型化していた。また開示されているパイロ
ットバルブに代えて各種モータ、減速機を使用してもコ
スト高になっている。

【０００６】その他開示されているバルブスライドの回
転式は冷媒の高低圧差によりバルブスライドが傾き気密
を保持することが難しい。機械的な押圧によれば構成は
複雑化し摺動源は大型化、コスト高となりいづれにして
も未だ実用化されていないのが実状である。

【０００７】上述のごとく冷媒の圧力を利用した四方弁
の構成では気密性を確保しようとすれば構造が複雑にな
りまたは摺動源が大型化し、摺動源を小型化すれば気密
性が損なわれる。気密性と摺動源との相反する事象を解
決するものである。

【０００８】〔課題を解決するための手段〕本発明は、
気密性の確保と回転駆動力の低減を図り、この相反する
事象を解決しさらに作業性の改善、小形化、低コスト化
をしたもので、第１の発明は、弁本体（１）内に支軸
（４、５）とリング板に３つ以上のボールを支えた摺動
子（６、７）で回転体（８）を挟み、弁板（２）と弁板
（３）で加圧密着し回転自在に狭持することにより、回
転体（８）は冷媒の高圧、低圧の如何に関係なく変位は
ない。

【０００９】また、気密性の確保も、冷媒の高圧、低圧
に関係なく、シール部（１４、１５）の長さやシール体
（１６、１７）を加圧するスプリング（１９）の圧縮力
により弁板（２）を加圧する力は決まり常に一定であ
る。

【００１０】更に、回転体（８）の回転力も、冷媒の高
圧、低圧に関係なく弁板（２）を加圧する力は決まり常
に一定である。

【００１１】本発明の特徴は冷凍サイクル用四方弁の洩
れ量は規定されており、この洩れ量を定めれば自動的に
回転力は定まり、常に一定の気密性と回転力で冷暖房の
切り換えが出来、気密性の確保と回転力の相反する事象
を解決した。

【００１２】第２の発明は所定の熱膨張係数を持つシー
ル体（２０、２１）を利用して冷暖房の切り換えを行う
もので、多くの場合冷暖房の切り換えは圧縮機が停止し
ている。従来の圧力を利用する方法はある高低圧の圧力
差が無いと切り換えが出来ない。本発明は多くの場合に
すぐ切り換え出来ることを特徴としている。

【００１３】また、冷媒の温度が所定の温度を越えるよ
うな特異な場合は、温度センサー（２７）により圧縮機
を停止させ送風機で冷却し、所定の温度以下になって冷
暖房の切り換えを得ることを特徴としている。

【００１４】〔作用〕冷暖房の切り換えを行う時は、ま
ず回転駆動手段（２９）が作動し一定の回転力で回転体
（８）を作動させ冷暖房の切り換えが出来る。よって回
転駆動手段（２９）や回転体（８）が容易な管理で無理
なく作動出来る。

【００１５】また、シール体（２０、２１）の熱膨張を
利用する場合は冷暖房の切り換えを行う多くの場合冷暖
房をしていない。よって常温時はシール体（２０、２
１）は熱膨張がないため弁板（２）を加圧する力が少な
く容易に作動する。また、所定温度以上で切り換えを行
う時は一旦圧縮機を止めて所定温度以下にて容易に作動
させる。

【００１６】〔発明の実施の形態〕以下、図１に示す一
例として実施の形態を詳細に説明する。 所定範囲の回
転駆動をするためのストッパーを有する回転駆動手段
（２９）を内蔵した弁本体（１）に弁板（３）を固定
し、この弁板（３）上にリング板で３つのボールを支え
た摺動子（７）を挿入し、支軸（４、５）により所定間
隔離れ、かつ支軸（４、５）を中心として円周の軌跡上
に所定角度離れて２つの所定長さのシール部（１４、１
５）を設け、この２つのシール部（１４、１５）を略Ｕ
字状に連通する連通路（１３）を備え、さらにこのシー
ル部（１４、１５）と離れて両面に、摺動溝（２３、２
４）を設け、かつ偏芯軸（２５）を有する回転体（８）
を、支軸（５）および回転駆動手段（２９）に偏芯軸
（２５）を通して挿入し、前記摺動子（７）を前記摺動
溝（２４）に合わせ、さらに弁板（２）に支軸（４）を
備え、この支軸（４）から所定間隔離れて開口した第１
導管口（９）と、この第１導管口（９）を中央にして両
側に所定角度離れ、かつ支軸（４）を中心とした円周の
軌跡上にそれぞれ開口した２つの導通口（１０、１１）
と、これら２つの導通口（１０、１１）および第１導管
口（９）と離れて第２導管口（１２）を備えた弁板
（２）を、摺動子（６）を回転体（８）の摺動溝（２
３）に合わせ、さらに支軸（４）を通して回転体（８）
に挿入し摺動子（６、７）を加圧密着させて弁本体
（１）と固定する。

【００１７】回転体（８）に設けられた導通口（１０、
１１）と回転体（８）の偏芯軸（２５）を所定角度に固
定し、さらに回転駆動手段（２９）のストッパーと合致
させ、かつ弁板（２）の第１導管口（９）と回転体
（８）の２つの導通口（１０、１１）のどちらかと連通
させ弁板（２）を固定することにより冷媒回路が出来、
回転駆動手段（２９）の作動により冷暖房の切り換えが
出来る。

【００１８】規定の冷媒の洩れ量を保証するためのシー
ル部（１４、１５）の長さ、シール体（１６、１７）を
加圧するスプリング（１９）の圧縮力、所定の熱膨張係
数を持つシール体（２０、２１）の熱膨張長さは実験的
に定められ、自動的に気密性および回転力が決まる。

【００１９】組立は弁本体（１）に回転駆動手段（２
９）と弁板（３）を固定し、順次摺動子（７）、回転体
（８）、摺動子（６）、弁板（２）を挿入し摺動子
（６、７）が所定の加圧力で密着させ弁板（２）を弁本
体（１）に固定する。

【００２０】回転駆動手段（２９）の関連において支軸
（４、５）および摺動子（６、７）は突起形状でもよ
い。

【００２１】支軸（４）へのゴミの進入を防ぐため弁板
（２）の摺動面より支軸（４）を飛び出させるとよい。
また支軸（４）は防塵タイプを使用してもよい。さらに
支軸（４）への油溜まりを防ぐために油抜き（２８）を
設けるとよい。

【００２２】シール体（１６、１７）のスプリング（１
９）の当たる面は冷媒の圧力が加わりこれがシール体
（１６、１７）を通して弁板（２）を加圧する。この力
がスプリング（１９）の圧縮力に付加される。よってシ
ール体（１６、１７）の面取り（２６）をし弁板（２）
とのシール面の面積を小さくするとよい。またシール体
（１６、１７）に相当する導通口（１０、１１）に流れ
る冷媒を低圧とすると圧力は低くまた圧力変動も少な
く、よってスプリングの圧縮力の管理で概略よい。

【００２３】〔発明の効果〕この発明は、以上説明した
ように構成されているので以下に示すような効果を有す
る。

【００２４】摺動子（６、７）を弁板（２）、回転体
（８）、弁板（３）で所定の加圧密着することにより、
高圧、低圧の如何に拘わらず気密性や回転力に影響しな
いため管理が容易である。

【００２５】よって洩れ量が規定されると、シール部
（１４、１５）の長さおよびシール体（１６、１７）へ
のスプリング（１９）の圧縮力は部品状態で実験的に決
められ自動的に気密性や回転力は決定し管理が容易であ
り、また弁本体（１）内は高圧域、低圧域のどちらでも
よい。

【００２６】所定の熱膨張係数を持つシール体（２０、
２１）は通常実施される冷暖房の切り換えには直ちに作
動出来、また所定の温度を越えたときの切り換えには温
度センサー（２７）により所定の温度まで冷却させて作
動させることにより回転力の小形化が出来る。

【００２７】回転駆動手段（２９）、回転体（８）、弁
板（２）などは部品時において精度管理が出来、組立精
度が高い。

【００２８】組立性については調整作業もなく順次部品
を挿入するのみで簡単でかつ容易に出来、作業性が高
い。

【００２９】回転駆動手段（２９）も小形化し、かつ低
コストとなり、また弁本体（１）や回転体（８）の構成
も簡単で小形化、低コストが計られる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における冷凍サイクル用四
方弁の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。

【図３】〔請求項２〕の連通路（１３）の断面図であ
る。

【図４】〔請求項３、４〕の連通路（１３）とその周辺
の断面図である。

【図５】従来の冷凍サイクル用四方弁の断面図である。

【符号の説明】

１、弁本体 ２、弁板 ３、弁板
４、支軸 ５、支軸 ６、摺動子 ７、摺動子 ８、回転体
９、第１導管口 １０、導通口 １１、導通口 １２、第２導管口
１３、連通路 １４、シール部 １５、シール部 １６、シール体 １
７、シール体 １８、Ｏリング １９、スプリング ２０、シー
ル体 ２１、シール体 ２２、固定部 ２３、摺動溝 ２４、摺動溝 ２
５、偏芯軸 ２６、面取り ２７、温度センサー ２８、油抜
き ２９、回転駆動手段 ３０、円筒シリンダ ３１、バルブシート ３
２、バルブスライド ３３、パイロットバルブ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年８月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年８月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】冷凍サイクル用四方弁

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の属する技術分野〕この発明は冷凍
サイクル、特にヒートポンプ形の空調機の冷房、暖房の
切り換えに用いる冷凍サイクル用四方弁に関するもので
ある。

【０００２】〔従来の技術〕現在使用されている四方弁
の構成は図５に示すように円筒状シリンダー（３０）内
にバルブシート（３１）とバルブスライド（３２）を内
蔵し冷媒の圧力を利用しバルブスライド（３２）を加圧
しバルブシート（３１）とバルブスライド（３２）間の
気密を保持しパイロットバルブ（３３）を利用して冷媒
の圧力を切り換えバルブスライド（３２）を摺動させ冷
暖房の切り換えを行う方式のものである。

【０００３】また、前述のごとくバルブシート（３１）
とバルブスライド（３２）間の気密を保持しバルブスラ
イド（３２）の摺動をパイロットバルブ（３３）に代え
てステッピングモータ、ギヤードモータ、リニアモータ
によりネジシャフトを駆動し冷暖房の切り換えを行う方
式が開示されている。

【０００４】その他、円板状のバルブシートに冷媒の圧
力を利用して回転式のバルブスライドを加圧し気密を保
持し前記モータなどでバルブスライドを回転し冷暖房の
切り換えを行う方式も開示されている。さらにバルブス
ライドが高低圧の圧力差によって傾くことを防ぐために
バルブスライドを機械的に加圧して気密を保持しバルブ
スライドを回転し冷暖房の切り換えを行う方式も開示さ
れている。

【０００５】〔発明が解決しようとする課題〕上述した
現在使用されている四方弁の構成は図５のごとく気密を
保持するために複雑な構造と正確性を必要とする大変作
業性の悪いものである。また冷暖房切り換えのためのパ
イロットバルブやピストンロッドやピストンリングがコ
スト高、大型化している。また開示されているパイロッ
トバルブに代えて各種モータ、減速機を使用してもコス
ト高になっている。

【０００６】その他開示されているバルブスライドの回
転式は冷媒の高低圧差によりバルブスライドが傾き気密
を保持することが難しい。機械的な押圧によれば構造は
複雑化し摺動源は大型化、コスト高となりいづれにして
も未だ実用化されていないのが実状である。

【０００７】上述のごとく多くの場合冷媒の圧力を利用
した四方弁であり、この構成ではパイロットバルブを使
用すれば構造が複雑となり別の駆動手段を使用すれば大
型化、高コスト化となる。冷媒の圧力を利用しない四方
弁でこれらを解決するものである。

【０００８】〔課題を解決するための手段〕第１の発明
は回転体（４）に設けたＹ字形連通路（１３）において
開口部（１０）、（１１）の断面積の和が開口部（１
２）の断面積と同一にすることにより回転体（４）には
冷媒の高圧、低圧の如何に関係なく加圧されることはな
い。よって回転体（４）の回転力は必要なく自由に回転
出来る。

【０００９】第２の発明は、所定の気密性を確保するた
めに弁板（３）と開口部（１０）、（１１）のシール面
および弁板（２）と開口部（１２）シール面に加圧して
回転体（４）を挟持している。この加圧力のみが回転駆
動に必要な駆動力であり、この駆動力は冷媒の高圧、低
圧の如何に関係なく変わることはない。

【００１０】〔作用〕冷暖房の切り換えを行う時は、ま
ず回転駆動手段（１７）が作動し、冷媒の圧力に関係な
く一定の回転力で回転体（４）を回転させ冷暖房の切り
換えが出来る。また、この回転力は非常に小さなもので
容易に無理なく作動出来る。

【００１１】〔発明の実施の形態〕回転体（４）に開口
部（１０）、（１１）の断面積の和と開口部（１２）の
断面積とを等しくしたＹ字形連通路を有する回転駆動式
四方弁においては冷媒の高、低圧の圧力に関係なく常に
弁板（２）と弁板（３）の間に回転体（４）の支軸
（５）と軸受け（１４）、（１５）に加圧することなく
宙に浮いた形で挟持されている。

【００１２】弁板（３）が開口部（１０）、（１１）の
シール面からの加圧力と弁板（２）が開口部（１２）の
シール面からの加圧力は常に冷媒の高、低圧の圧力に関
係なく等しい。

【００１３】弁板が受ける圧力は所定の冷媒圧力のとき
所定の気密性を確保するに必要な圧力で非常に小さな圧
力であり、ほぼ一定でありまた所定の冷媒圧力の値を変
えることがあっても所定の気密性の変動は少ない。よっ
て回転駆動手段（１７）は小形化、低コスト化が図られ
る。ただし、所定の冷媒圧力の値の決め方が通常の使用
時の圧力に対して異常な場合は〔請求項４〕の弁板が受
ける圧力を変動形にしてもよいし、また〔請求項１、
２、３〕のどれかと〔請求項４〕とを併用してもよい。

【００１４】弁板とシール面に摩擦係数の小さく傷つき
にくい低ヤング率の材料、例えばテフロンなどをコーテ
ィングすることにより回転駆動手段（１７）をさらに小
さくすることが出来る。

【００１５】油抜き（１６）は第２導管口（９）に接続
され、第２導管口（９）を低圧出口として使用する場合
は圧縮機により油抜き部分の油を吸引する。また高圧入
り口として使用する場合は高圧圧力により油抜き部に油
は溜まらない。

【００１６】軸受け（１４）、（１５）はベアリングで
も突起状軸受けでもよい。

【００１７】Ｏリングは耐冷媒、耐油性の材質またはフ
ッ素系ゴムのＯリングに耐冷媒、耐油性の材質をコーテ
ィング例えばテフロンコーティングをしてもよい。

【００１８】〔発明の効果〕この発明は冷媒高低圧の圧
力の如何に拘わらず気密性や回転駆動力はほぼ一定であ
るため管理が容易であり信頼性が高い。

【００１９】気密性の確保が容易であり構造が簡単であ
る。

【００２０】組立性は構造が簡単の上に部品において精
度管理が出来、調整作業もなく作業性は高い。

【００２１】弁本体や回転体の構成が簡単でありまた回
転駆動手段もともに小形化低コスト化が図られる。

【００２２】

【図の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における回転体にＹ字形連
通路を設けた冷凍サイクル用四方弁の断面図である。

【図２】〔請求項１〕の断面図である。

【図３】〔請求項２〕の断面図である。

【図４】〔請求項３〕の断面図である。

【図５】〔請求項４〕の断面図である。

【図６】従来の冷凍サイクル用四方弁の断面図である。

【００２３】

【符号の説明】 １．弁本体 ２．弁板 ３．弁板
４．回転体 ５．支軸 ６．第１導管口 ７．導通口 ８．導通口
９．第２導管口 １０，１１，１２．開口部 １３．Ｙ字状連通路
１４，１５．軸受 １６．油抜き １７．回転駆動手段 ２０，２
１，２４．摺動子 ２２，２３，２５．スプリング ２７，２８，２９．
摺動子 ３０．円筒シリンダー ３１．バルブシート ３
２．バルブスライド ３３ パイロットバルブ ３４、３５、３６ 摺動子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁本体（１）内に、支軸（４、５）とリン
   グ板に３つ以上のボールを支えた摺動子（６、７）で回
   転体（８）をはさみ、これを弁板（２）と弁板（３）で
   加圧密着させ回転自在に狭持し、前記弁板（２）に支軸
   （４）から所定間隔離れて開口した第１導管口（９）
   と、この第１導管口（９）を中央にして両側に所定角度
   離れ、かつ支軸（４）を中心とした円周の軌跡上にそれ
   ぞれ開口した２つの導通口（１０、１１）と、これら導
   通口（１０、１１）および第１導管口（９）と離れた弁
   本体（１）に開口した第２導管口（１２）と、前記回転
   体（８）の一端に第１導管口（９）と連通して２つの導
   通口（１０、１１）のうちの一方に所定角度正逆方向に
   回転するごとに択一的に連動する略Ｕ字状の連通路（１
   ３）を設けるとともに、前記２つの導通口のうちの他方
   と弁本体（１）に開口する第２導管口（１２）を弁本体
   （１）内部の空間を介して連通させ、シール部（１４、
   １５）の所定の長さにより弁板（２）とシール部（１
   ４、１５）間に加圧密着させ、所定の気密性の確保と回
   転力を得ることを特徴とする、弁本体（１）の−側に前
   記回転体（８）を正逆方向に所定角度回転させる回転駆
   動手段（２９）を備えた冷凍サイクル用四方弁。
2. 【請求項２】シール体（１６、１７）にＯリング（１
   ８）を嵌め、スプリング（１９）を介して回転体（８）
   に挿入し、スプリング（１９）の所定の圧縮力により、
   弁板（２）とシール体（１６、１７）間に加圧密着さ
   せ、所定の気密性の確保と回転力を得ることを特徴とす
   る請求項１記載の冷凍サイクル用四方弁。
3. 【請求項３】所定の熱膨張係数をもつシール体（２０、
   ２１）にＯリング（１８）を嵌め、固定部（２２）を介
   して回転体（８）に挿入し第１導管口（９）に圧縮機か
   ら吐出する高温冷媒により前記シール体（２０、２１）
   は熱膨張し、この熱膨張の長さにより弁体（２）とシー
   ル体（２０、２１）間に加圧密着させ、これが気密性の
   確保と回転力を得ることを特徴とする請求項１記載の冷
   凍サイクル用四方弁。
4. 【請求項４】前記第１導管口（９）内に温度センサー
   （２７）を設け、所定の温度を越えない範囲で冷暖房の
   切り換えを行うことを特徴とする請求項１、３記載の冷
   凍サイクル用四方弁。