JPH10122395A - 四方切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒漏れが生ずることなく、冷房、暖房能力
を低下させることのない四方切換弁を提供する。 【解決手段】 スライド弁(32)のバルブシート部(8）と
当接する座面(16)に形成された開口部(34)が、バルブシ
ート部(8）に形成される流路(9,10,11）の断面形状に対
応する形状としたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用空気調和
装置等の冷媒サイクルの構成部品である四方切換弁の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空気調和装置等の冷媒サイクル
には、冷房時と暖房時に回路を切り換える冷暖房兼用型
ヒートポンプシステムがあるが、冷暖房の回路の切換に
は、通常四方切換弁が使用されている。

【０００３】従来の冷房の四方切換弁１は、図１０に示
すように、本体ケース２と、当該本体ケース２内に摺動
自在に設けられたスプール３と、当該スプール３のブラ
ケット１３により作動されるスライド弁４と、前記スプ
ール３を作動させるための制御用の流体圧を分配して供
給するパイロットバルブ５とを有している。

【０００４】前記本体ケース２は、筒状をしたものであ
り、両端部に制御用の流体圧が出入りする出入口６ａ，
６ｂが形成され、これら出入口６ａ，６ｂは、配管７
ａ，７ｂを介してパイロットバルブ５と連結されてい
る。

【０００５】本体ケース２の中央上部には、高圧冷媒が
本体ケース２内に導入される通路１２が設けられ、ま
た、本体ケース２内の中央下部には、台状のバルブシー
ト部８が設けられている。

【０００６】このバルブシート部８には、低圧冷媒が導
入される流路１０と、当該流路１０を中心として両側に
それぞれ開設された切替用の流路９，１１が開設され、
該バルブシート部８上に設けられた前記スライド弁４を
前記スプール３により左右方向に摺動させることによ
り、通路１２より本体ケース２内に導入された高圧冷媒
が流れる切替用の流路９又は１１と、前記流路１０を流
通している低圧冷媒が流される切替用の流路１１又は９
を切り替え制御するようになっている。

【０００７】つまり、流路１０に連通された配管７ｃに
より当該流路１０内を流通する冷媒の一部をパイロット
圧としてパイロットバルブ５に導き、当該パイロットバ
ルブ５より圧力差のあるパイロット圧を配管７ａ，７ｂ
と出入口６ａ，６ｂを介して本体ケース２内に導入し、
この圧力差により本体ケース２内でスプール３を移動さ
せ、当該スプール３のブラケット１３を介してスライド
弁４をバルブシート部８上で摺動させて前記切り替え制
御を行なうようになっている。

【０００８】ここに、前記スライド弁４は、ナイロン樹
脂等よりなり、図１１に示すように、全体がほぼドーム
状をしたものであり、下端に矩形直方体形状の弁座１４
を有し、当該弁座１４にはドーム状に膨出し内部に流路
が形成されたカバー部１５が一体に設けられている。こ
の弁座１４の座面１６には前記バルブシート部８に形成
された低圧冷媒用の流路１０と隣接した２つの切替用の
流路９，１１のいずれか一方とを選択的に覆う大きさの
長方形の開口部１７が形成されている。

【０００９】なお、図１０中の符号「１９」は、スライ
ド弁４をバルブシート部８に圧接するための板ばねであ
り、前記スライド弁４とブラケット１３との間に設けれ
られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した四方切換弁１
において、本体ケース２内の高圧側と低圧側の気密性を
決めるのは、スライド弁４とバルブシート部８との圧着
性であり、この圧着性は、板ばね１９の弾性力と、高圧
側と低圧側の圧力差による。

【００１１】この圧力差は、ヒートポンプシステムの作
動時に四方切換弁１の本体ケース２内の高圧側と低圧側
の差圧であるが、この差圧が少ないと、スライド弁４の
弁座面１６とバルブシート部８の座面１８との圧着性が
弱く、また座面１６が平面であるために、高度な面精度
に仕上げることは難しく、摩擦力も大きいことから、四
方切換弁１の作動に影響する。

【００１２】また、ばね１９の弾性力を大きくすること
も難しい。すなわち、四方切換弁１の最少作動圧力が高
くなり低差圧時のスライド弁４の切換が困難になる虞れ
がある。したがって、低外気温度での運転時等、差圧が
低い場合、高圧冷媒がスライド弁４の弁座面１６から図
１３に破線で示すように漏れる可能性がある。

【００１３】また、図１２に示すように、スライド４の
開口部１７は長方形形状であり、バルブシート部８の切
替用の流路９、低圧冷媒用の流路１０、切替用の流路１
１は丸孔であるために、斜線で示すような突出部Ｐが生
じ、これが流通抵抗を発生させる原因となる。したがっ
て、低圧冷媒がＰ部に衝突し、スライド弁４を押し上
げ、バルブシート部８との圧接を弱め、冷媒漏れを生ず
るように作用する。これは、冷媒の流れを逆にして流す
ような場合、高圧冷媒がＰ部に衝突する場合には一層顕
著なものとなる。

【００１４】このようにスライド弁４とバルブシート部
８との間には、差圧の高低如何に拘らず、冷媒漏れが生
じる可能性があり、冷媒漏れが生じると、ヒートポンプ
サイクルの冷媒が、液状態とガス状態とを交互に繰返
す、いわゆるハンチング状態が発生し、その結果冷房や
暖房の能力不足が生じる虞れがある。

【００１５】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
み、冷媒漏れが生ずることなく、冷暖房の回路の切換を
行ない、これにより冷房、暖房能力を低下させることの
ない四方切換弁を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明は、第１の流体が導入される
本体ケース内に摺動自在に設けられかつ外部からの駆動
力により駆動されるスプールと、当該スプールの移動に
ともなって、前記本体ケースのバルブシート部の座面に
当接して摺動するスライド弁と、前記バルブシート部に
形成され第２の流体が導入される第２流体用の流路及び
当該第２流体用の流路を中心として両側にそれぞれ開設
された切替用の流路とを有し、前記スライド弁を前記バ
ルブシート部上で摺動させることにより前記第１の流体
が本体ケース内を流通した後に流通する切替用の流路
と、前記第２の流体が第２流体用の流路を流通した後に
流通する切替用の流路が切り替わるようにした四方切換
弁において、前記スライド弁の前記バルブシート部と当
接する座面に形成された開口部は、前記バルブシート部
に形成される流路の断面形状に対応する形状としたこと
を特徴とする。

【００１７】このようにすれば、スライド弁の開口部と
バルブシート部の流路が連通しているときは、流通抵抗
を発生させる原因となる突出部がない円滑な通路が形成
されることになるので、冷媒等の流体が突出部に衝突
し、スライド弁を押し上げたり、バルブシート部との当
接状態を弱めたり、冷媒漏れが生ずる虞れがなく、円滑
に冷媒を流すことになり、所望の冷暖房能力が発揮され
ることになる。

【００１８】請求項２記載の発明では、スライド弁は、
開口部の周縁に環状溝が形成され、当該環状溝にＯリン
グを嵌着したことを特徴とする。

【００１９】このようにすれば、Ｏリングのシール性も
加わり、スライド弁とバルブシート部との間のシール性
がさらに向上する。

【００２０】請求項３記載の発明では、スライド弁は、
環状溝と本体ケースの内部空間と連通される１つ又は複
数の圧力取入孔を有することを特徴とする。

【００２１】このようにすれば、本体ケース内に導入さ
れる第１の流体の圧力が圧力取入孔よりＯリングを加圧
することになるので、スライド弁とバルブシート部との
間のシール性がさらに向上する。

【００２２】請求項４記載の発明では、スライド弁は、
圧力取入孔のバルブシート部側の出口部内周面に内側に
向かう突部を有することを特徴とする。

【００２３】このようにすれば、本体ケース内に導入さ
れる第１の流体の圧力が相当高圧であってもＯリングが
環状溝から脱落することはなく、スライド弁とバルブシ
ート部との間のシール性がさらに良好なものとなる。

【００２４】請求項５記載の発明では、スライド弁は、
スプールとの間に当該スライド弁をバルブシート部側に
押圧するばねを設けたことを特徴とする。

【００２５】このようにすれば、スライド弁とバルブシ
ート部との間のシール性が良好なものとなる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る四方切換弁の
一実施の形態を図１〜９を参照して説明する。なお、従
来の技術と共通する部分には同一の符号を用いる。

【００２７】図１に示すように本実施の形態の四方切換
弁３１は、本体ケース２と、スプール３と、スライド弁
３２と、ばね１９と、パイロットバルブ５とを有してい
る。

【００２８】本体ケース２は、両端部にパイロット圧用
の出入口６ａ，６ｂが形成され、中央下部には切替用の
流路９，第２流体用の流路１０及び切替用の流路１１が
形成されたバルブシート部８が設けられ、中央部上部に
は高圧冷媒が本体ケース２内に導入される通路１２が設
けられている。

【００２９】スプール３は、本体ケース２内に摺動自在
に一対設けられ、両者はブラケット１３により連結され
ているが、このブラケット１３はスライド弁３２の頂部
に形成された凹部を挿通して伸延され、当該スライド弁
３２とブラケット１３の間にはスライド弁３２をバルブ
シート部８に押し付けるばね１９が設けられている。

【００３０】スライド弁３２は、図２に示すように、直
方体形状の弁座３３と、ドーム形状のカバー部１５とを
備え、全体的にはナイロン樹脂等により一体に成形され
たものである。そして、弁座３３の座面１６には、図
２，３に示すように、バルブシート部８に形成される流
路９，１０，１１の断面形状に対応する形状の開口部３
４が形成されている。つまり、バルブシート部８に形成
された２つの切替用の流路９，１１のいずれか一方と、
第２流体用の流路１０をカバーするように円形部分を連
結した眼鏡形状の開口部３４が形成されている。

【００３１】この開口部３４の周縁には、環状溝３５
と、この環状溝３５に嵌着されたＯリング３６（図５参
照）が設けられている。この環状溝３５には、図２に示
すように、４個所に外部と連通する圧力取入孔３７が形
成され、この圧力取入孔３７のバルブシート部８側の出
口部内周面には、図５に示すように、内側に向かう方向
の突部３８が形成され、Ｏリング３６が環状溝３５から
脱落することを防止している。

【００３２】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。開口部３４は、第２流体用の流路１０と切替用の流
路９又は１１の形状に合わせた円形を併設した眼鏡形状
であるので、前述したような流通抵抗となる突出部Ｐは
なく、第２流体用の流路１０と、切替用の流路９又は１
１を流通する冷媒の流通抵抗が減少し、これにより低圧
冷媒によるスライド弁３２の押し上げが防止される。

【００３３】スライド弁３２は、バルブシート部８にＯ
リング３６を介して当接されるので、シール性が向上
し、冷媒漏れを確実に防止できる。

【００３４】また、圧力取入孔３７は、低差圧時におい
ては、図６および７に示すように高圧冷媒圧力（ＰＨ）
と低圧冷媒圧力（ＰＬ）との間で低差圧が生じると、圧
力取入孔３７から高圧冷媒圧力（ＰＨ）が環状溝３５に
流入し、Ｏリング３６に高圧冷媒圧力（ＰＨ）が加圧さ
れ、Ｏリング３６は環状溝３５の内側方向へスライドし
て環状溝３５の内壁およびバルブシート部８の座面１８
に圧接し、シールが保持される。

【００３５】高圧冷媒圧力（ＰＨ）と低圧冷媒圧力（Ｐ
Ｌ）が高差圧時においては、低差圧の場合と同様の作用
に加えて、図８および９に示すようにＯリング３６の変
形が圧力差によって大きくなるので、Ｏリングのシール
性はさらに向上する。

【００３６】なお、図６，８に示すように、前記環状溝
３５の内周面上方側角部にＯリング３６の形状に沿うよ
うな湾曲部３５ａを形成すれば、一層シール性が向上す
る。

【００３７】特に、自動車用空気調和装置等の冷媒サイ
クルには、コンプレッサ内に貯溜されている潤滑油が冷
媒と共にサイクルの回路に流出することがあるが、この
潤滑油が冷媒に混合して圧力取入孔３７から入ってＯリ
ング３６に付着するので、Ｏリング３６の摺動がスムー
ズとなり、シール性が向上するのみならずスライド弁３
２の切換時の摺動抵抗も減少し、スライド弁３２の作動
が円滑になる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、四方切換弁のスライド弁の開口部はバルブ
シート部に形成される流路に対応する断面形状をしてい
るので、冷媒の通路抵抗が減少し、円滑に冷媒が流れ、
所望の冷暖房能力が発揮され、ひいてはコンプレッサの
省電力化も達成される。

【００３９】また、低差圧時から高差圧時にわたって、
低圧、高圧冷媒間の漏れが減少するので、サイクルハン
チングがなくなり、これによっても冷房暖房能力が向上
する。

【００４０】さらに、これらは極めて簡単で安価な構造
で、故障がなく達成させることができる。

【００４１】請求項２記載の発明では、Ｏリングのシー
ル性も加わり、スライド弁とバルブシート部との間のシ
ール性がさらに向上する。

【００４２】請求項３記載の発明では、本体ケース内に
導入される第１の流体の圧力が圧力取入孔よりＯリング
を加圧することになるので、スライド弁とバルブシート
部との間のシール性がさらに向上する。

【００４３】請求項４記載の発明では、本体ケース内に
導入される第１の流体の圧力が相当高圧であってもＯリ
ングが環状溝から脱落することはなく、スライド弁とバ
ルブシート部との間のシール性がさらに良好なものとな
る。

【００４４】請求項５記載の発明では、ばねの弾撥力に
よりスライド弁とバルブシート部との間のシール性が良
好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態を示す縦断面図であ
る。

【図２】 スライド弁の斜視図である。

【図３】 スライド弁とバルブシート部との関係を示す
下面図である。

【図４】 スライド弁とバルブシート部との関係を示す
縦断面図である。

【図５】 図４の一部拡大縦断面図である。

【図６】 低差圧時の環状溝とＯリングの関係を示す説
明図である。

【図７】 低差圧時の環状溝とＯリングの関係を示す説
明図である。

【図８】 高差圧時の環状溝とＯリングの関係を示す説
明図である。

【図９】 高差圧時の環状溝とＯリングの関係を示す説
明図である。

【図１０】 従来の四方切換弁の縦断面図である。

【図１１】 従来のスライド弁の斜視図である。

【図１２】 図１１の下面図である。

【図１３】 スライド弁からの漏れの状態を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

２…本体ケース、 ２ａ…本体ケースの内部空間、 ３…スプール、 ８…バルブシート部、 ９，１１…切替用の流路 １０…第２流体用の流路、 １８…バルブシート部の座面、 １９…ばね、 ３１…四方切換弁、 ３２…スライド弁、 ３４…開口部、 ３５…環状溝、 ３６…Ｏリング、 ３７…圧力取入孔、 ３８…突部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の流体が導入される本体ケース(2）
   内に摺動自在に設けられかつ外部からの駆動力により駆
   動されるスプール(3）と、当該スプール(3）の移動にと
   もなって、前記本体ケース(2）のバルブシート部(8）の
   座面(18)に当接して摺動するスライド弁(33)と、前記バ
   ルブシート部(8）に形成され第２の流体が導入される第
   ２流体用の流路(10)及び当該第２流体用の流路(10)を中
   心として両側にそれぞれ開設された切替用の流路(9,11)
   とを有し、前記スライド弁(33)を前記バルブシート部
   (8）上で摺動させることにより前記第１の流体が本体ケ
   ース(2）内を流通した後に流通する切替用の流路(9,11)
   と、前記第２の流体が第２流体用の流路(10)を流通した
   後に流通する切替用の流路(9,11)が切り替わるようにし
   た四方切換弁において、前記スライド弁(32)の前記バル
   ブシート部(8）と当接する座面(16)に形成された開口部
   (34)は、前記バルブシート部(8）に形成される流路(9,1
   0,11）の断面形状に対応する形状としたことを特徴とす
   る四方切換弁。
2. 【請求項２】 前記スライド弁(32)は、前記開口部(34)
   の周縁に環状溝(35)が形成され、当該環状溝(35)にＯリ
   ング(36)を嵌着したことを特徴とする請求項１に記載の
   四方切換弁。
3. 【請求項３】 前記スライド弁(32)は、前記環状溝(35)
   と前記本体ケース(2）の内部空間(2a)と連通される１つ
   又は複数の圧力取入孔(37)を有することを特徴とする請
   求項２記載の四方切換弁。
4. 【請求項４】 前記スライド弁(32)は、前記圧力取入孔
   (37)の前記バルブシート部(8）側の出口部内周面に内側
   に向かう突部(38)を有することを特徴とする請求項３に
   記載の四方切換弁。
5. 【請求項５】 前記スライド弁(32)は、前記スプール
   (3）との間に当該スライド弁(32)を前記バルブシート部
   (8）側に押圧するばね(19)を設けたことを特徴とする請
   求項１〜４のいずれかに記載の四方切換弁。