JPH102434A - 切換え弁と、流体圧縮機およびヒートポンプ式冷凍サイクル - Google Patents

切換え弁と、流体圧縮機およびヒートポンプ式冷凍サイクル

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JPH102434A
JPH102434A JP8158383A JP15838396A JPH102434A JP H102434 A JPH102434 A JP H102434A JP 8158383 A JP8158383 A JP 8158383A JP 15838396 A JP15838396 A JP 15838396A JP H102434 A JPH102434 A JP H102434A
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slider
fluid compressor
fluid
valve
switching
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JP8158383A
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Masao Ozu
政雄 小津
Toshitsune Inoue
年庸 井上
Masumi Hasegawa
益巳 長谷川
Kazuhiko Miura
一彦 三浦
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/26—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves of fluid flow reversing valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】構造の簡素化と、信頼性の向上を得る流体流路
の切換え弁と、この切換え弁を備え部品費の低減と圧縮
性能の向上を得る流体圧縮機と、この流体圧縮機を備え
運転切換え時間短縮と快適空調の保持、配管接続の簡素
化と配管スペースの低減をなすヒートポンプ式冷凍サイ
クルを提供する。 【解決手段】切換え弁１２は、複数の流体流路が接続さ
れるバルブボディ１３、２つの流体流路を互いに流通可
能に切換えるガス通路３２を備えたスライダ２５、ガス
通路とスライダ外部とを連通するバランスポート３３、
このバランスポートを開閉自在なパイロットバルブ４
３、このパイロットバルブとスライダを一方向にのみ一
体的に移動させる送り機構５０、スライダを駆動する正
逆回転可能な駆動部（電動機部３）とを備え、パイロッ
トバルブでバランスポートを開放し、スライダ内外の圧
力差を解消したのちスライダを移動し流体流路を切換え
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、流体の流路を切換
える切換え弁と、この切換え弁をケース体内に収容する
流体圧縮機と、この流体圧縮機を備えたヒートポンプ式
冷凍サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】冷房運転と暖房運転が容易に切換わるヒ
ートポンプ式冷凍サイクルを備えた空気調和機におい
て、上記運転の切換えは、流体である冷媒ガスの流通方
向を変えることにより可能としている。
【０００３】上記冷媒ガスの流路の変更は、冷凍サイク
ルに備えた四方弁によりなされている。この四方弁は、
１つの導入部と、直列的に並んだ３つの導出部を備えお
り、これら導出部のうちの２つは弁体によって常に閉塞
される。
【０００４】上記弁体は、電磁コイルによって駆動さ
れ、弁筺内を移動するようになっていて、電磁コイルに
対する信号に応じて移動し、開放対象とする導出部を変
える。すなわち、導入部から弁筺内に導かれた冷媒ガス
は弁体の位置に応じて異なる導出部から導出され、流路
の切換えがなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようにして、流路
の切換えが速やかに行なわれる四方弁であるが、以下の
ような不具合がある。 １）冷凍サイクルを構成する配管接続が複雑化するため
に、大きな配管スペースが必要となり、空気調和機自体
の小型化が阻害されている。
【０００６】２）四方弁として構造が複雑なために、内
部リークが無視できないものとなり、性能低下や故障誘
引、コスト高の原因となっている。 ３）弁体を駆動するコイルに絶えず通電する構造となっ
ており、電力消費がかさんでいる。
【０００７】そこで、これらの不具合を除去することを
目的として、冷凍サイクルを構成する流体圧縮機のケー
ス内部に四方弁を収容し、この弁を電磁駆動によるアク
チュエータで切換える方式のものが提案されている。
【０００８】しかしながら、この流体圧縮機の場合は、
アクチュエータをケース体内に収容するとともに、その
電源端子も必要となるなど、圧縮機の大型化が避けられ
ず、コストに悪影響を与えている。
【０００９】また、四方弁を切換えるに際して、強制的
なガスバランス手段を持たないために、システムの停止
後、ガスバランスを待って弁にかかる力が落ちてから、
弁の開閉動作をなす必要がある。
【００１０】上記ガスバランスをなすには、普通、数分
程度かかっており、たとえば暖房モードから除霜モード
に切換えた場合など、除霜時間が長くかかることにな
り、結果として暖房能力の低下を招き、快適性が犠牲に
される。
【００１１】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その第１の目的とするところは、流体流路を切
換えるのに、構造の簡素化を図って内部リークの低減を
なし、信頼性の向上を得る切換え弁を提供しようとする
ものである。
【００１２】第２の目的とするところは、上記切換え弁
を流体圧縮機内に収容して流体流路の切換えをなす。ま
た、切換え弁を駆動するための別のトルク発生手段を必
要とせず、部品費の低減と圧縮性能の向上を得る流体圧
縮機を提供しようとするものである。
【００１３】第３の目的とするところは、上記流体圧縮
機を備えて、冷暖房運転の切換えや、暖房運転から除霜
運転の切換えをなす。切換え時間の短縮を図って、快適
空調を保持し、かつ冷凍サイクルとして配管接続を簡素
化して、配管スペースの低減をなすヒートポンプ式冷凍
サイクルを提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
第１の発明の切換え弁は、請求項１として、複数の流体
流路が接続されるバルブボディと、このバルブボディに
接続される複数の流体流路のうちの２つの流体流路を互
いに流通可能に切換えるガス通路を備えたスライダと、
このスライダに設けられ、上記ガス通路とスライダ外部
とを連通するバランスポートと、このバランスポートを
開閉自在なパイロットバルブと、このパイロットバルブ
と上記スライダを一方向にのみ一体的に移動させる送り
機構と、上記スライダを駆動する正逆回転可能な駆動部
とを具備し、上記駆動部と送り機構により、パイロット
バルブを駆動してバランスポートを開放し、スライダ内
外の圧力差を解消したのちに、スライダを移動させて上
記流体流路を切換えることを特徴とする。
【００１５】上記目的を満足するため第２の発明の流体
圧縮機は、請求項２として、請求項１記載の上記切換え
弁を、ケース体内に収容したことを特徴とする。請求項
３として、請求項２記載の上記電動機部は、切換え弁の
駆動部を兼用したことを特徴とする。
【００１６】請求項４として、請求項３記載の上記磁気
的結合手段は、電動機部を構成するロータに設けられる
第１のマグネットと、切換え弁に設けられる第２のマグ
ネットからなり、互いに非接触状態でトルク伝達可能で
あることを特徴とする。
【００１７】請求項５として、請求項４記載の上記第１
のマグネットおよび第２のマグネットのうち、いずれか
一方のマグネットを、非着磁の磁性体からなるマグネッ
トとしたことを特徴とする。
【００１８】請求項６として、請求項３ないし請求項５
記載の上記磁気的結合手段およびクラッチ手段は、電動
機部を構成するステータのコイルエンドの内周径よりも
小さく、かつコイルエンドの内側に入り込んで配設され
ていることを特徴とする。
【００１９】請求項７として、請求項２記載の上記パイ
ロットバルブは、板厚方向に可撓性を有する材料で構成
されたことを特徴とする。請求項８として、請求項２記
載の上記送り機構は、上記スライダに設けられたテーパ
状の切欠き部と、上記パイロットバルブに設けられ上記
切欠き部に掛合するドライバとからなることを特徴とす
る。
【００２０】請求項９として、請求項２記載の上記送り
機構は、上記駆動部がスライダを逆回転駆動したとき、
ドライバと切欠き部との掛合を解除してスライダとパイ
ロットバルブの相対位置を移動させ、上記バランスポー
トを開放して圧力差を解消することを特徴とする。
【００２１】請求項１０として、請求項８記載の上記送
り機構は、上記駆動部がスライダを正回転駆動したと
き、ドライバを切欠き部に掛合させてスライダとパイロ
ットランプを同一方向に移動するとともにパイロットバ
ルブはバランスポートを閉成保持し、流体流路を切換え
ることを特徴とする。
【００２２】請求項１１として、請求項８記載の上記送
り機構は、電動機部の一回転以下の回転で上記パイロッ
トバルブのドライバが作動しないよう、アイドル手段を
備えたことを特徴とする。
【００２３】請求項１２として、請求項１１記載の上記
アイドル手段は、上記駆動部とスライダとの掛合部に設
けられ、駆動部とスライダを分離自在にして回転方向に
遊びを持たせたことを特徴とする。
【００２４】請求項１３として、請求項２記載の上記バ
ルブボディは、上記電動機部がスライダを逆回転駆動し
たときに、上記パイロットバルブの回転を規制するスト
ッパを備えたことを特徴とする。
【００２５】請求項１４として、請求項２記載の上記切
換え弁は、上記電動機部を停止する第１のステップ、電
動機部を逆回転させる第２のステップ、電動機部を正回
転する第３のステップを順次実行し、バランスポートを
開放してスライダ内外の圧力差を解消したのちに流体流
路の切換えを行なう制御手段によって制御されることを
特徴とする。
【００２６】請求項１５として、請求項２記載の上記ケ
ース体は、その内部が上記スライダの外側に位置し、か
つ高圧流体の圧力空間を形成することを特徴とする。請
求項１６として、請求項１５記載の上記ケース体は、圧
縮機構部を収容し、この圧縮機構部で圧縮された高圧流
体を一旦集溜する密閉ケースであることを特徴とする。
【００２７】請求項１７として、請求項２記載の上記電
動機部は、インバータ装置により能力可変制御されるこ
とを特徴とする。請求項１８として、請求項２記載の上
記スライダは、弾性部材によって上記バルブボディに弾
性的に押圧付勢されることを特徴とする。
【００２８】請求項１９として、請求項２記載の上記駆
動部は、電動機部の回転数が所定値に達すると断状態に
なるクラッチ手段を介して上記スライダに駆動力を伝達
することを特徴とする。
【００２９】上記目的を満足するため、第３の発明のヒ
ートポンプ式冷凍サイクルは、請求項２０として、流体
を圧縮する流体圧縮機と、圧縮前の低圧流体および圧縮
あとの高圧流体の流路を切換える切換え弁と、この切換
え弁に接続された室内熱交換器および室外熱交換器と、
これら室内熱交換器と室外熱交換器との間に絞り装置を
備えたヒートポンプ式冷凍サイクルにおいて、上記切換
え弁は、複数の流体流路が接続されるバルブボディと、
このバルブボディに接続される複数の流体流路のうちの
２つの流体流路を互いに流通可能に切換えるガス通路を
備えたスライダと、このスライダに設けられ、上記ガス
通路とスライダ外部とを連通するバランスポートと、こ
のバランスポートを開閉自在なパイロットバルブと、こ
のパイロットバルブと上記スライダを一方向にのみ一体
的に移動させる送り機構と、上記スライダを駆動する正
逆回転可能な駆動部とを具備し、上記駆動部と送り機構
により、パイロットバルブを駆動してバランスポートを
開放し、スライダ内外の圧力差を解消したのちに、スラ
イダを移動させて上記流体流路を切換えることを特徴と
する。
【００３０】請求項２１として、請求項２０記載の上記
切換え弁は、その動作前に流体圧縮機の予備運転をなす
ことを特徴とする。請求項２２として、請求項２０記載
の上記絞り装置は、上記切換え弁の切換え前に、開度を
大きくして高圧側と低圧側の圧力をバランスさせること
を特徴とする。
【００３１】請求項２３として、請求項２０記載の上記
切換え弁は、その切換え動作がモニタ手段によってモニ
タされることを特徴とする。請求項２４として、請求項
２３記載の上記モニタ手段による切換え弁の切換え動作
の誤りを判断したとき、正しい切換え動作を再度指令す
る制御手段を備えたことを特徴とする。
【００３２】請求項２５として、請求項２３記載の上記
モニタ手段は、高圧側および低圧側の少なくともいずれ
か一方に設けられた温度センサもしくは圧力センサであ
ることを特徴とする。
【００３３】以上のような課題を解決する手段を備える
ことにより、請求項１の発明によれば、駆動部の正逆回
転によるトルク伝達で流体流路の切換えをなし、別のト
ルク発生手段を必要としない。
【００３４】請求項２ないし請求項１９の発明によれ
ば、上記切換え弁を流体圧縮機内に収容して、電動機部
の駆動にもとづいて流路の切換えをなす。切換え弁の構
成を、より詳細に表して、低トルクで弁の切換えを可能
とする。
【００３５】請求項２０ないし請求項２５の発明によれ
ば、上記流体圧縮機をヒートポンプ式冷凍サイクルに備
えて、流体圧縮機において冷媒ガスの圧縮をなすととも
に流路の切換えを行なう。特に暖房運転から除霜運転の
切換えを迅速に、かつ確実に行なえることとなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面にもとづいて説明する。図１に、流体圧縮機Ａおよび
アキュームレータＢを示す。流体圧縮機Ａにおいて、図
中１はケース体である密閉ケースであり、この密閉ケー
ス１は、上面が開口するメインケース１ａと、このメイ
ンケースの上面開口部を閉成するアッパケース１ｂとか
ら構成される。
【００３７】上記密閉ケース１内部に回転軸２が垂直方
向に向けて回転自在に枢支され、この回転軸上部に電動
機部３が、下部には図示しない圧縮機構部がそれぞれ設
けられる。
【００３８】上記電動機部３は、回転軸２に嵌着される
ロータ４と、このロータの外周面に狭小の間隙を存して
おり、上記メインケース１ａに嵌着されるステータ５と
から構成される。
【００３９】そして、電動機部３はインバータ装置６に
電気的に接続されており、またインバータ装置は制御部
７からの制御信号にもとづいて圧縮機構の能力を可変す
る回転数制御および正逆回転の制御がなされるようにな
っている。
【００４０】上記圧縮機構部は、通常のレシプロ式や、
ロータリー式と呼ばれる圧縮機構部であってもよく、ま
たいわゆるスクロール式と呼ばれる圧縮機構部であって
もよく、ここではその種類を問わない。
【００４１】いずれにしても、上記圧縮機構部には２つ
のシリンダが備えられていて、それぞれのシリンダの吸
込み部が、流体圧縮機Ａと並設されるアキュームレータ
Ｂから延出される吸込み管８ａ，８ｂを介して直接連通
される。
【００４２】圧縮機構部の吐出部は、密閉ケース１内に
対して開口しており、上記アキュームレータＢから圧縮
機構部に吸込まれた低圧の冷媒ガスを圧縮して高圧ガス
化し、密閉ケース１内に吐出する、ケース内高圧タイプ
である。
【００４３】なお、上記アキュームレータＡの上部に接
続される連通管９は、流体圧縮機Ａの上部から延出され
る、後述するＳパイプ１１と接続される。上記密閉ケー
ス１内部には、後述する切換え弁１２が収容される。こ
の切換え弁１２は、電動機部３の上端面とアッパケース
１ｂのとの間の空間部に配置されている。
【００４４】上記切換え弁１２は、図２に拡大して示す
ように、上記アッパケース１ｂに設けられる取付け用孔
１ｂ1 に取付けられ、その上面が密閉ケース外部に露出
するバルブボディ１３と、密閉ケース１内部であるバル
ブボディの下面部に取付けられるバルブ切換え組立て１
４とから構成される。
【００４５】上記バルブボディ１３は、図３にも示すよ
うに、上下両面部１３ａ，１３ｂに亘って貫通するＳ孔
１５と、Ｅ孔１６およびＣ孔１７が設けられる。さら
に、下面部１３ｂから上面中途部まで、２つのねじ孔１
８，１９が設けられている。一方のねじ孔１８は、Ｅ孔
１６とＣ孔１７との中間に位置する。他のねじ孔１９
は、Ｓ孔１５よりも周面側に位置する。そして、特に下
面部１３ｂは、極めて平坦な面に仕上げられている。な
お、ねじ孔１９の両側にある孔１９ａは、後述するスト
ッパ２４の位置決め用の孔である。
【００４６】再び図１および図２で示すように、上記Ｓ
孔１５には、先に説明したＳパイプ１１が接続され、Ｅ
孔１６とＣ孔１７にはそれぞれＥパイプ２０およびＣパ
イプ２１（一方のみ図示）が接続される。
【００４７】そして、図８および図９に示すように、上
記Ｓパイプ１１は流体圧縮機Ａと並設される上記アキュ
ームレータＢに上記連通管９を介して接続され、上記Ｅ
パイプ２０は室内熱交換器Ｅに接続され、かつ上記Ｃパ
イプ２１は室外熱交換器Ｃに接続される。
【００４８】また、上記室内熱交換器Ｅと上記室外熱交
換器Ｃとを連通する配管Ｐの中途部には絞り装置Ｋが設
けられ、これらでヒートポンプ式の冷凍サイクルが構成
される。
【００４９】再び図２で示すように、一方の上記ねじ孔
１８には、シャフト２２が螺着固定される。このシャフ
ト２２は、バルブボディ下面部１３ｂから下方へ突出し
ていて、上記バルブ切換え組立て１４の構成部品が取付
けられる。
【００５０】他方のねじ孔１９には取付けねじ２３が螺
挿され、バルブ切換え組立て１４を構成するストッパ２
４が取付けられる。このストッパ２４は、取付けねじ２
３によってバルブボディ下面部１３ｂに螺着される取付
け座２４ａと、この取付け座から下方に垂設され、その
下端部は水平方向に折曲されて、ほぼＬ字状に形成され
るストッパ部２４ｂとからなる。
【００５１】上記バルブ切換え組立て１４は、上記シャ
フト２２およびストッパ２４と、上記シャフト２２に掛
合されるスライダ２５、スリーブ２６および上部マグネ
ット組立て２７とから構成される。
【００５２】上記スライダ２５は、たとえばプラスチッ
クモールドで成形されており、その上面部２５ａは上記
バルブボディ１３の平坦に仕上げられた下面部１３ｂに
接触している。上記シャフト２２に対しては回転自在に
枢支されており、回転駆動されればバルブボディ１３に
対して摺接状態で回転することになる。
【００５３】図４にも示すように、スライダ２５の軸芯
位置には、その上面部２５ａから下面部２５ｂに亘って
貫通する取付け孔２８が設けられている。特に、下面部
２５ｂ側の取付け孔２８周囲は、この取付け孔よりも直
径の大なる凹部２９となっている。
【００５４】また、軸芯位置から所定距離だけ離間した
位置で、かつ軸芯を介して互いに９０°存した位置に
は、第１の吐出孔３０と第２の吐出孔３１が設けられ
る。各吐出孔３０，３１は、スライダ２５を貫通され、
上下面部２５ａ，２５ｂに開口している。
【００５５】上面部２５ａから下面部側中途部まで、断
面が半円状のガス通路３２が設けられている。このガス
通路３２は、平面視で円弧状に形成されていて、そのほ
ぼ中央部に、下面部２５ｂに開口するバランスポート３
３が設けられる。
【００５６】なお、上記取付け孔２８に上記シャフト２
２が緩挿されていて、スライダ２５周方向に回転自在で
ある。スライダ２５の位置に応じて、上記ガス通路３２
はバルブボディ１３に設けられるＳ孔１５とＥ孔１６に
同時に対向する位置と、Ｃ孔１７とＳ孔１５に同時に対
向する位置が選択できるようになっている。
【００５７】したがって、上記いずれの状態でも、少な
くともＳ孔１５はガス通路３２に対向しており、かつＳ
孔１５に接続されるＳパイプ１１は流体圧縮機Ａから延
出されてアキュームレータＢと連通しているので、ガス
通路３２およびバランスポート３３内は常に低圧となっ
ている。
【００５８】また、ガス通路３２がＳ孔１５とＥ孔１６
に対向したとき、第１の吐出孔３０がＣ孔１７に連通す
る。ガス通路３２がＣ孔１７とＳ孔１５に対向したと
き、第２の吐出孔３１がＥ孔１６に連通するようになっ
ている。
【００５９】なお、スライダ上面部２５ａにおける第
１，第２の吐出孔３０，３１相互間の矩形状の座面３４
と、取付け孔２８およびガス通路３２を囲繞する座面３
５は、スライダ上面部２５ａの上記バルブボディ下面部
１３ｂに対する接触面積を、より小さくするとともに、
座面３４，３５が取付け孔２８を挟み２ケ所に分れて配
置されているので、スライダ２５が傾くことを防止する
ためのものである。
【００６０】スライダ下面部２５ｂには、第１の切欠き
部３６と、第２の切欠き部３７が設けられる。これら切
欠き部３６，３７はスライダ２５の周端部に沿って設け
られ、平面視で円弧状をなす。
【００６１】各切欠き部３６，３７に沿う断面は、同図
（Ｄ）に展開して示すように、一端側から他端部に亘っ
て徐々に深さがます傾斜部ａと、この傾斜部ａの他端最
深部において形成される、同一深さの平坦部ｂとからな
る。
【００６２】上記スリーブ２６は、図５に示すように、
取付け用孔３８と、この取付け用孔よりも大きな直径の
スプリング支持用孔３９が連設されている。この周部に
は、下部側に突出する円柱状の第１の突部４０が一体に
突設され、さらにこの第１の突部４０の周部には径方向
に突出する第２の突部４１が一体に突設される。
【００６３】上記取付け孔３８の軸芯を中心として９０
°存した位置に、半円状の突起４２，４２が設けられ
る。これら突起４２，４２は、後述するパイロットバル
ブ４３の第１の突起部４６，第２の突起部４７と形状が
一致し、重なり合うように設けられる。
【００６４】再び図２に示すように、取付け用孔３８に
シャフト２２が緩挿され、スリーブ２６は回転自在に枢
支される。シャフト２２周面とスプリング支持孔３９と
の間に形成される空間部に、弾性部材としてのコイルバ
ネ４４が収容されている。
【００６５】このコイルバネ４４はスリーブ２６上面部
から突出しており、上記スライダ下面部２５ｂに設けら
れる凹部２９に当接し、スライダを弾性的に支持してい
る。上記スライダ２５は押し上げられ、バルブボディ１
３に対して一定の摩擦力が発生した状態で互いに摺接さ
れることになる。
【００６６】また、スリーブ２６の第２の突部４１は、
スリーブの回転位置によっては、上記バルブボディ１３
に取付けられる上記ストッパ２４のストッパ部２４ｂに
衝止され、衝止方向への回転が阻止されるようになって
いる。
【００６７】上記パイロットバルブ４３は、図６に示す
ように、大部分が板厚が極く薄い（約０．３mm）板体で
あり、板厚方向に弾性を有する素材からなる。この軸芯
には、４つの平坦な面を有する取付け孔４５が設けられ
ている。
【００６８】軸芯を介して９０°存した位置に半円状よ
り大きな円形状の第１の突起部４６と、第２の突起部４
７が設けられている。これら第１，第２の突起部４６，
４７の中間部には、その先端部に中空のボス部４８を備
えたドライバ４９が一体に突設される。
【００６９】再び図２に示すように、パイロットバルブ
４３は、その取付け孔４５が上記スリーブ２６の一端に
嵌着される。スリーブ２６に対するパイロットバルブ４
３の位置合せは、取付け孔４５がスリーブ２６に嵌合す
ることで決まってしまい、先に述べたように、スリーブ
２６の各突起４２，４２にパイロットバルブ４３の第
１，第２の突起部４６，４７が正しく対向する位置に合
せられる。
【００７０】組立てられた状態でパイロットバルブ４３
はスライダ下面部２５ｂに密に接する。したがって、パ
イロットバルブ４３の位置によっては、上記第１，第２
の突起部４６，４７のいずか一方は、スライダ下面部２
５ｂに開口する上記バランスポート３３を開閉するよう
になっている。
【００７１】そして、第１の突起部４６がバランスポー
ト３３を閉成したとき、ドライバ４９のボス部４８が第
１の切欠き部３６の平坦部ｂに位置し、第２の突起部４
７がバランスポート３３を閉成したとき、上記ボス部４
８が第２の切欠き部３７の平坦部ｂに位置するよう設定
されている。
【００７２】たとえば、ボス部４８がそれぞれの切欠き
部３６，３７の平坦部ｂに位置した状態から、傾斜部ａ
とは反対側の周方向（図４（Ｃ）における時計回り方
向）にパイロットバルブ４３が回動しようとすると、各
切欠き部の形状から、スライダ２５は同方向に回動付勢
されることになる。
【００７３】すなわち、スライダ２５の第１，第２の切
欠き部３６，３７と、パイロットバルブ４３のドライバ
４９とで、スライダ２５を回動付勢する送り機構５０が
構成される。
【００７４】上記上部マグネット組立て２７は、シャフ
ト２２の最下部に、平滑材料からなるカラー５１ａを介
して回転自在に嵌合されており、シャフト２２の最下端
部に取付けられるストップリング５１ｂによって脱落が
阻止されている。
【００７５】この上部マグネット組立て２７の上面部に
は、突条部５１ｃが一体に突設される。この突条部５１
ｃは、上部マグネット組立て１４の回転位置によって
は、上記スリーブ２６の第１の突部４０に当接するよう
設定されている。
【００７６】一方、図１にのみ示すように、上記電動機
部３から突出する回転軸２の上端部に下部マグネット組
立て５２が取付けられる。なお説明すれば、この下部マ
グネット組立て５２は、マグネットホルダ５３を介して
電動機部３を構成するロータ４上部に固定される。固定
の方法は、マグネットホルダ５３の中心部が、ロータ４
の回転軸２に廻り止めとして形成された突起に挿入され
る。
【００７７】下部マグネット組立て５２は、上部マグネ
ット組立て２７と狭小の間隙を存しており、互いに磁気
影響下にある。すなわち、電動機部３の回転駆動にとも
なって下部マグネット組立て５２が回転すれば、同方向
に上部マグネット組立て２７も回転するようになってい
る。
【００７８】このような、上部マグネット組立て２７を
第２のマグネットとし、下部マグネット組立て５２を第
１のマグネットとした、磁気的結合手段であるマグネッ
トカップリング５４が構成される。
【００７９】このマグネットカップリング５４は、電動
機部３を構成するステータ５のコイルエンド５ａの内周
径よりも小さく、かつコイルエンドの内側に入り込んで
配設されている。
【００８０】つぎに、流体圧縮機Ａと、この圧縮機に収
容される切換え弁１２の作用およびヒートポンプ式冷凍
サイクルについて説明する。流体圧縮機Ａにおける電動
機部３を起動し、圧縮機構部で冷媒ガスの圧縮作用を行
わせる。たとえば回転軸２が正回転（下からみて時計回
り方向）すると、マグネットカップリング５４の構成か
ら、下部マグネット組立て５２に対して上部マグネット
組立て２７が非接触状態のままトルク伝達され、回転軸
２と下部マグネット組立て５２の回転に同期して回転す
る。
【００８１】上部マグネット組立て２７が正回転して、
この突条部５１ｃがスリーブ２６の第１の突部４０周面
に当接すると、スリーブは同期して正回転させられる。
１回転したところで第２の突部４１側面がストッパ２４
のストッパ部２４ｂに衝止され、スリーブの回転が阻止
される。
【００８２】図７（Ａ）に示すように、このとき上記ス
リーブ２６と一体のパイロットバルブ４３は、ドライバ
４９先端部のボス部４８がスライダ２５に設けられる第
１の切欠き部３６の平坦部ｂに掛合する。
【００８３】そしてまた、この位置は後述するようにパ
イロットバルブ４３の第２の突起部４７によって、スラ
イダ下面部２５ｂに設けられるバランスポート３３が閉
成される。このようなスライダ２５の位置を、たとえば
ポジションＬと呼ぶ。
【００８４】一方、このポジションＬにおいて、スライ
ダ上面部２５ａでは、ガス通路３２がバルブボディ１３
に設けられるＳ孔１５と、Ｅ孔１６との両方に連通状態
にあり、かつＣ孔１７はスライダの第２の吐出孔３１に
連通する。
【００８５】スライダ２５がＬポジションを保持してい
る間、上部マグネット組立て２７はドライバ４９先端部
がストッパ部２４ｂに衝止されるので回転しないが、下
部マグネット組立て５２は自由に回転する。すなわち、
圧縮機構部はアキュームレータＢから低圧の冷媒ガスを
吸込んで圧縮し、高圧ガスに変えて密閉ケース１内に吐
出する。
【００８６】密閉ケース１内に充満する高圧ガスは、ス
ライダ２５の第２の吐出孔３１とバルブボディ１３のＣ
孔１７から、図８に示すように、Ｃパイプ２１を介して
室外熱交換器Ｃに吐出される。
【００８７】高圧ガス冷媒は室外熱交換器Ｃで凝縮さ
れ、液冷媒化して絞り装置Ｋに導かれ、減圧膨張してか
ら室内熱交換器Ｅに導かれる。この室内熱交換器Ｅで、
ここに送風される被空調室空気と熱交換をなし、蒸発す
る。熱交換空気は蒸発潜熱を奪われて低温除湿化した状
態で被空調室へ吹出される。すなわち、ポジションＬに
おいて、被空調室に対する冷房作用がなされる。
【００８８】上記室内熱交換器Ｅで蒸発した冷媒は、Ｅ
パイプ２０を介して流体圧縮機Ａに導かれる。ところ
が、このＥパイプ２０が接続されるＥ孔１６はスライダ
２５のガス通路３２によってＳ孔１５と連通しており、
蒸発冷媒はＥパイプ２０からガス通路２３を介してＳ孔
１５とＳパイプ１１に導かれる。
【００８９】すなわち、低圧の蒸発冷媒は、一旦、流体
圧縮機Ａに導かれるものの、その直後に流体圧縮機から
出て上記アキュームレータＢに導入される。ここで気液
分離され、上述したように流体圧縮機Ａの圧縮機構部に
再び導かれる。
【００９０】なお、同図に示す５５は室内熱交換器温度
センサであり、５６は室外熱交換器温度センサ、５７は
第１の圧力センサ、５８は第２の圧力センサである。こ
れらセンサ５５〜５８は、全て図１に示す上述の制御部
７と電気的に接続されており、検知信号を送るモニタ手
段Ｍを構成する。
【００９１】冷房運転から暖房運転への切換えには、最
終的に図７（Ｄ）に示す、たとえばポジションＨと呼ば
れる状態にスライダ２５を切換える。この切換え手順
は、以下に述べる通りである。
【００９２】図示しないリモコンなどの操作部から制御
部７に運転切換えの指令信号が入ると、制御部７では第
１のステップとして、流体圧縮機Ａの電動機部３の運転
を一旦停止する制御をなす。
【００９３】その直後に、第２ステップとして、制御部
７は電動機部３を逆回転駆動をなすよう制御する。電動
機部３に設けられる下部マグネット組立て５２が逆回転
すれば、磁気的結合をなす上部マグネット組立て２７も
同方向（反時計回り方向）に回転駆動される。
【００９４】上部マグネット組立て２７が同方向に１回
転したところで、この突条部５１ｃがスリーブ２６の第
１の突部４０に、これまでとは反対側の側面に当接し、
スリーブを同方向に回動付勢する。
【００９５】上記スリーブ２６と一体のパイロットバル
ブ４３も同方向に回転し、ドライバ４９のボス部４８が
第１の切欠き部３６の平坦部ｂから傾斜部ａに移動し、
さらにここから出る。したがって、この間にスライダ２
５の位置は以前と変更なく保持される。
【００９６】パイロットバルブ４３の移動にともなっ
て、第２の突起部４７はスライダ２５のバランスポート
３３から離反し、このポートは開孔される。したがっ
て、密閉ケース１内に充満する高圧ガスの一部は、開孔
されたバランスポート３３に導かれ、さらにこのポート
に連通するガス通路３２に流れる。
【００９７】これにより、スライダ２５に対する圧力差
が解消されることになり、スライダをバルブボディ１３
側に押付けていた力が除去される。すなわち、スライダ
２５上面部２５ａとバルブボディ下面部１３ｂとの間の
摩擦力は解放され、極めて小さいトルクでも回転できる
準備が整われる。
【００９８】さらに、スリーブ２６とともにパイロット
バルブ４３の回動が継続し、ドライバボス部４８は第１
の切欠き部３６から離間し、第２の切欠き部３７の平坦
部ｂに一旦落ち込んでから、この傾斜部ａに至る位置で
停止する。
【００９９】図７（Ｂ）に示すように、スリーブ２６は
１回転したところで、第２の突部４１のこれまでとは反
対側の側面がストッパ２４に衝止され、この回転が停止
される。
【０１００】以上のガスバランス工程は、電動機部３に
通電してトルクをかけっ放しの状態を保持してもよく、
また、通電を断っても、機能上は何らの問題もない。つ
ぎに、制御部７は第３のステップとして、電動機部３を
正回転方向に駆動制御をなす。
【０１０１】したがって、上部マグネット組立て２７の
突条部５１ｃがスリーブ２６の第１の突部４０から離間
して１回転し、再び第１の突起部の反対側の側面に当接
して、同方向にスリーブを回動させる。
【０１０２】図７（Ｃ）に示すように、スリーブ２６と
一体のパイロットバルブ４３も同方向に回動し、ドライ
バボス部４８は第２の切欠き部３７の傾斜部ａから移動
して平坦部ｂに掛合する。
【０１０３】切欠き部３７の形状から、スライダ２５は
パイロットバルブ４３の移動にともなって同方向に回転
する。すなわち、送り機構５０が作動する。この状態で
は、第１の突起部４６が上記バランスポート３３を閉成
しており、ガス通路３２への高圧ガスの流通が遮断され
る。
【０１０４】上部マグネット組立て２７とともに、スリ
ーブ２６、パイロットバルブ４３およびスライダ２５は
一斉に、同方向に回動する。１回転したところで、スリ
ーブ２６の第２の突部４１がストッパ２４に衝止され
る。
【０１０５】図７（Ｄ）に示すように、スリーブ２６の
回転停止とともにパイロットバルブ４３が同位置で回転
停止する。勿論、上部マグネット組立て２７およびスラ
イダ２５も停止する。この状態を、たとえばポジション
Ｈと呼ぶ。
【０１０６】このポジションＨにおいて、スライダ上面
部２５ａでは、ガス通路３２がバルブボディ１３に設け
られるＳ孔１５とＣ孔１７との両方に連通され、Ｅ孔１
６にはスライダ２５の第１の吐出孔３０に連通される。
【０１０７】また、バランスポート３３は第１の突起部
４６による閉成状態が継続されており、したがってガス
バランスはなされない。スライダ２５，スリーブ２６お
よび上部マグネット組立て２７などがＨポジションを保
持している間、下部マグネット組立て５２は回転しない
が、上部マグネット組立て２７は自由に回転する。
【０１０８】すなわち、図９に示すように圧縮機構部は
アキュームレータＢから低圧の冷媒ガスを吸込んで圧縮
し、高圧ガスに変えて密閉ケース１内に吐出する。密閉
ケース１内に充満する高圧ガスは、スライダ２５の第１
の吐出孔３０とバルブボディ１３のＥ孔１６から、Ｅパ
イプ２０に吐出され、室内熱交換器Ｅに導かれる。
【０１０９】この室内熱交換器Ｅで凝縮され、凝縮熱を
熱交換空気に放出する。熱交換空気は温度上昇して被空
調室へ吹出される。すなわち、ポジションＨにおいて、
被空調室に対する暖房作用がなされる。
【０１１０】また、室内熱交換器Ｅで液化した冷媒は絞
り装置Ｋに導かれ、ここで減圧膨張してから室外熱交換
器Ｃに導かれ蒸発する。そして、Ｃパイプ２１を介して
流体圧縮機Ａに導かれる。
【０１１１】このＣパイプ２１が接続されるＣ孔１７は
スライダ２５のガス通路３２によってＳ孔１５と連通し
ており、蒸発冷媒はＣパイプ２１からガス通路３２を介
してＳ孔１５とＳパイプ１１に導かれる。
【０１１２】すなわち、蒸発冷媒は、一旦、流体圧縮機
Ａに導かれ、さらに流体圧縮機から出て上記アキューム
レータＢに導入される。ここで気液分離され、上述した
ように流体圧縮機Ａの圧縮機構部に再び導かれる。
【０１１３】つぎに、暖房運転モードから冷房運転モー
ドに切換えるには、図７（Ｄ）の状態から、同図（Ｂ）
−同図（Ｃ）−同図（Ａ）の上述した手順を繰り返せば
よい。これによりスライダ２５は、ポジションＨからポ
ジションＬに戻ることになる。
【０１１４】このようにして、スライダ２５の第１，第
２の切欠き部３６，３７と、ここに設けられるバランス
ポート３３を開閉するパイロットバルブ４３の第１，第
２の突起部４６，４７とが、対になって交互に入れ替わ
る。
【０１１５】実際に、暖房運転モードから冷房運転モー
ドに切換えるのは、暖房シーズンにおいて室外熱交換器
Ｃの除霜をなす場合を対象としており、かなり頻繁な切
換えがなされるが、本発明の切換え弁１２を用いること
により、軽い切換えトルクで迅速に、かつリークがな
く、確実な切換えが可能となる。
【０１１６】すなわち、流体圧縮機Ａの密閉ケース１内
圧が高圧となる、たとえばロータリ式圧縮機の場合で
は、運転中は継続して高圧状態を保持し、かつ停止後は
ある程度の時間は残圧が残る。
【０１１７】運転中、上記切換え弁１２のスライダ２５
に対して、数１０Kgの最大圧力がかかり、スライダはス
ライド面に押付けられる。この押付け力のために、運転
中はスライダ２５のシール面からのガスリークがほとん
どなく、この位置が確保される。
【０１１８】しかしながら、運転停止直後の残圧が大き
いことにより、電動機部３のトルクでスライダ２５を回
動することができない。特に、上述したマグネットカッ
プリング５４の構成では、上下部マグネット組立て２
７，５２が互いにスリップしてしまう。
【０１１９】そこで本発明では、送り機構５０を構成す
るパイロットバルブ４３と切欠き部３６，３７を備え
て、スライダ２５の切換え動作を行なう前に、スライダ
に備えたバランスポート３３を開放して、強制的にガス
バランスをとるようにした。このことにより、たとえば
暖房運転モードから除霜運転モードへの切換えが極く短
時間で、かつ確実になされる。
【０１２０】また、ガスバランスを早急に行う手段とし
て、上記絞り装置Ｋとして電子自動膨張弁を採用し、切
換え時に全開すればよい。あるいは、この電子膨張弁と
上記送り機構５０を併用して作動させることも可能であ
る。
【０１２１】上記パイロットバルブ４３は、板厚方向に
可撓性をもつので、バランスポート３３に対するシール
性がよく、また平滑な素材からなるのでスライダ２５に
対して滑らかに摺動し、ここに設けられる第１，第２の
切欠き部３６，３７に確実に掛合してスライダ２５を一
方向のみ回動付勢する。
【０１２２】上記スリーブ２６に支持したコイルバネ４
４で、スライダ２５の上部面２５ａとバルブボディ１３
の下部面１３ｂとの間に所定の摩擦力（予圧）を加えた
から、パイロットバルブ４３がスライダ下部面２５ｂを
摺動する際にたとえ摩擦が生じても、スライダの位置が
確保される。
【０１２３】上部マグネット組立て２７が回動すると、
ここに備えられる突条部５１ｃがスリーブ２６の第１の
突部４０に当接し、スリーブを同方向に回動せしめる。
１回転したところで、今度はスリーブ２６の第２の突部
４１がバルブボディ１３から延出されるストッパ２４に
衝止され、スリーブの回転が阻止される。
【０１２４】このように、上部マグネット組立て２７お
よびスリーブ２６は、正逆方向に最大２回転して、１回
転のいわゆる遊び（アイドル）を備えたアイドル手段構
成となっている。
【０１２５】すなわち、運転停止後の残圧により圧縮機
構部のピストンが動いて、回転軸２と一体のロータ４が
最大１回転することがあるが、上記切換え弁１２では１
回転の遊び（アイドル）を有しているので、たとえ弁切
換えの指令がないにもかかわらずロータが最大１回転し
ても、誤動作の発生がない。
【０１２６】なお、電動機部３を逆回転するとともにガ
スバランスをなし、マグネットカップリング５４での発
生トルクによりスライダ２５の切換えを可能とする必要
時間は、ガスバランスの早さと、マグネットカップリン
グの発生トルクにより決定される。
【０１２７】さらに、ガスバランスの早さは、スライダ
２５に設けられるバランスポート３３の断面積に比例す
るから、切換え可能時間をより短くするには、バランス
ポートの直径を大きくすることで有利となる。
【０１２８】ただし、バランスポート３３の直径を必要
以上に大きくすると、圧力により荷重を受けているパイ
ロットバルブ４３を回転させるためのトルクが大きくな
り、そのためマグネットカップリング５４のパワーを増
加する必要が生じて、配置スペースの問題とランニング
コストの面から不利となる。
【０１２９】たとえば、ガスアンバランス量が０．５Kg
／cm3 でスライダ２５を回転させる１ＨＰの空気調和機
の場合、実験結果によると、バランスポート３３直径は
１〜４mmが最適値であった。このときの切換え可能時間
は、約５〜１０秒の範囲で、極めて迅速である。
【０１３０】当然、運転モードや条件によっても、切換
え可能時間は変動する。したがって、切換え時間は運転
モードに応じて予め設定し、逆回転から正回転までの時
間を決めればよい。
【０１３１】他の方法として、冷凍サイクルに使用され
ている上記室内，室外熱交換器温度センサ５５，５６
や、第１，第２の圧力センサ５７，５８のモニタ手段Ｍ
によっても比較的簡単に決定することができ、しかも確
実である。
【０１３２】たとえば、室内熱交換器Ｅの温度を検知す
る温度センサ５５と、室外熱交換器Ｃの温度を検知する
温度センサ５６との検知温度信号から、予め高圧側圧力
（Ｐｄ）と、低圧側圧力（Ｐｃ）を割り出して、切換え
時間を推定する。
【０１３３】もしくは、圧縮機Ａの停止もしくは逆回転
のあと、室内熱交換器温度センサ５５と室外熱交換器温
度センサ５６の温度差がある一定の範囲にくれば、ガス
バランスが所定の範囲に入ったと判断する。
【０１３４】もしくは、第１，第２の圧力センサ５７，
５８の検知信号から、高圧側圧力と低圧側圧力との圧力
差を直接演算することにより、さらに容易な判断が可能
となる。
【０１３５】なお、上記スライダ２５の位置がどのポジ
ションにあるかを、システムが予め判別していないと、
つぎの運転モードを決定することができない。これは、
前回の運転モードが何であったかを、制御部７の記憶回
路に記憶することで、問題がない。
【０１３６】しかるに、以下のようにスライダ２５を切
換えたつもりでも、誤動作で、切換えができていないこ
とも、万一あり得る。すなわち、ガスバランスが充分に
小さくならない場合や、スライダ２５の一時的な引っ掛
かり現象で電動機部３による切換え動作をなしても、完
全な切換えがない場合である。
【０１３７】このような誤動作を判別するために、上記
温度，圧力センサ５５〜５８などからなるモニタ手段Ｍ
を設け、運転状況をモニタすることにより、容易に判断
が可能である。
【０１３８】たとえば、冷房運転モードでは室外熱交換
器（凝縮器）Ｃの温度が室内熱交換器（蒸発器）Ｅの温
度よりも高くなければならないのに、実際の運転モード
が暖房運転モードである場合。
【０１３９】このときにも、各温度センサ５５，５６の
モニタをなしていれば、弁切換えが誤動作していること
を確認できる。そして、ガスバランス圧力が充分になる
まで時間を長くかけ、もう一度スライダ２５の切換え動
作をすることで、弁の切換えが完全となり、正常な運転
モードに切換えることができる。
【０１４０】通常、システムを運転した後停止させ、３
分以上経過すると、充分にガスバランスすることが確認
されており、システムの比較的長い運転停止中（５分以
上）に遍切換え動作が行なわれた場合は、弁切換えの失
敗はないと判断できる。
【０１４１】したがって、電動機部３を逆回転から一旦
停止直後に正回転しても、弁切換えが可能となる。上記
スライダ２５のポジションが所定の位置よりも若干ずれ
て運転されている虞れのある場合には、システムの停止
中に通電して弁の切換え動作を行い、スライダの位置を
イニシャライズ（初期化）すればよい。
【０１４２】すなわち、たとえば２回の動作をなすこと
で、ＬポジションからＨポジションへ、さらにＬポジシ
ョンへと、はじめのポジションにイニシャライジングが
可能となる。
【０１４３】上記ロータ４の回転速度を速くし過ぎる
と、スリーブ２６がストッパ２４に当たる衝撃が大き
く、異常音発生や弁装置の故障を招くことになるので、
弁切換え操作の際は、ロータ４の回転速度を小さくする
ことが得策である。
【０１４４】本発明では、流体圧縮機Ａの電動機部３を
インバータ装置６で能力可変制御するようにしたから、
有利である。上記マグネットカップリング５４を、電動
機部３の上部で、かつステータ５内径部に位置して取付
けたので、いわゆるオイルセパレータと同様の作用効果
を得られて都合がよい。
【０１４５】電動機部３を長時間使用しないまま放置す
ると、切換え弁１２における潤滑油が欠乏し、実際の切
換えの際に大きなトルクが必要となる。このような虞れ
がある場合には、弁切換え直前に圧縮機構部を短時間予
備運転して、切換え弁１２を潤滑油で濡らすとよい。
【０１４６】切換え弁１２の切換え動作にあたって、カ
ムの機能をなす第１，第２の切欠き部３６，３７および
バランスポート３３をスライダ２５に一体に配置したの
で、部品点数の削減が得られ、一体モールド化ができる
利点がある。
【０１４７】空気調和機のリモコンに対する操作による
冷房運転モードと暖房運転モードの切換えに指令に対し
て、切換え弁１２の切換え動作を連動するよう設定して
おけば、使用者の希望通りの運転モードを確実に得られ
る。
【０１４８】上記流体圧縮機は、先に説明したように空
気調和機の冷凍サイクルとしてとして用いるばかりでな
く、冷凍装置にも適用でき、蒸発器の除霜時に本発明は
極めて有効である。
【０１４９】なお、上記実施の形態では、バランスポー
ト３３をスライダ２５に備えて、モード切換え時に冷凍
サイクルの高圧と低圧を強制的にバランスさせたが、こ
れに限定されるものではない。
【０１５０】たとえばバルブボディ１３にバランス回路
を設ける一方、上記シャフト２２に切欠き部を設けて、
シャフトを回転させてバランス回路と切欠き部を連通さ
せバランスをとる手段も有効である。
【０１５１】また、上記スライダ２５の切換えをなすの
に、電動機部ロータ４を逆回転してバランスポート３３
を開孔したあと、正回転してスライダのポジションを変
えるようにしたが、これに限定されるものではなく、ロ
ータ４を逆回転してパイロットバルブ４３のみを操作
し、そのあとスライダ２５を所定の位置に移動させても
よい。
【０１５２】また、上記実施の形態では、密閉ケース１
内が高圧となる流体圧縮機Ａを適用して説明したが、逆
に、密閉ケース内が低圧となるタイプの圧縮機において
も用いることができる。
【０１５３】このような場合では、図１０に示すような
切換え弁１２Ａ構成となる。すなわち、密閉ケース１に
直接取付けられるバルブボディ１３Ａを除いて、この下
面側のスライダ２５、パイロットバルブ４３を一体的に
備えたスリーブ２６および上部マグネット組立て２７
は、先に説明したものと同一でよい。
【０１５４】上記バルブボディ１３Ａは、ここでは図示
しないＥ孔とＣ孔がそれぞれ、先に説明した位置に設け
られていて、Ｅパイプ２０とＣパイプ２１が接続される
ことは変わりがない。上記Ｓ孔１５Ａは、図示するよう
に、バルブボディ１３Ａ側面から直接に密閉ケース１内
に開口させる。
【０１５５】したがって、密閉ケース１に接続されるの
はＥパイプ２０とＣパイプ２１の２本だけとなり、先に
図１で説明した圧縮機よりも外観がシンプル化する。上
記バルブボディ１３Ａの下面部周端部に沿ってチャンバ
６０が取付けられている。したがってこのチャンバ６０
は、スライダ２５と、スリーブ２６と、パイロットバル
ブ４３および上部マグネット組立て２７の突条部５２が
設けられる周面を囲繞する。特に、上部マグネット組立
て２７に対してはシール材６１を介して取付けられてお
り、チャンバ６０内部のシールが確保されている。
【０１５６】上記チャンバ６０の周面には、図示しない
圧縮機構部の吐出部と連通する高圧ガス導入管６２が接
続されている。図示しない圧縮機構部の吸込み部は密閉
ケース内に開口している。この構成では、アキュームレ
ータは不要にできる。
【０１５７】このような切換え弁１２Ａを備えた流体圧
縮機では、低圧ガスが密閉ケース１内に充満する。すな
わち、密閉ケース１内が低圧化する。圧縮機構部で圧縮
された高圧ガスは高圧ガス導入管６２に導かれ、チャン
バ６０内に一旦充満する。そして、先に説明した切換え
作用に応じてＣパイプ２１もしくはＥパイプ２０から導
出されることになる。
【０１５８】また、上記実施の形態では、電動機部３が
上部に配置された流体圧縮機で、この電動機部の上部空
間に切換え弁１２を配置したが、これに限定されるもの
ではなく、電動機部が下部にある圧縮機の場合でも適用
できる。
【０１５９】すなわち、切換え弁１２も密閉ケース１の
下部側に配置される。この場合、密閉ケース１内底部に
形成される潤滑油の溜り部に切換え弁１２が浸漬される
ことになるが、切換え機能上何らの支障もきたさない。
かえって、潤滑油によってスライダ２５のガスシール性
が向上し、かつ切換え動作が一層円滑になる。
【０１６０】ただし、回転軸２に取付けられる下部マグ
ネット組立て５２は常時回転するところから、この回転
抵抗の減少を図る意味で、潤滑油中に浸漬しないことが
望ましい。
【０１６１】また、上記実施の形態では、マグネットカ
ップリング５４を電動機部３のロータ４に取付けたが、
これに限定されるものではなく、要はロータ４と同期し
て回転する回転体であればよい。
【０１６２】たとえば図１１に示すように、回転軸２Ａ
を水平方向に向けた、いわゆる横置き型の圧縮機の場合
は、ロータリ式圧縮機構部７０の端部にマグネットカッ
プリング５４Ａを取付けてもよい。
【０１６３】なお説明すれば、シリンダ室７１を構成す
る副軸受け７２はまた、回転軸２Ａ端部を回転自在に枢
支する。この回転軸２Ａの端部を副軸受け７２から突出
させ、ここに第１のマグネットである駆動側マグネット
組立て５２Ａが設けられる。
【０１６４】第２のマグネットである従動側マグネット
組立て２７他の切換え弁１２構成は、先に説明したもの
と全く同一でよく、同一の作用効果が得られる。また、
上記実施の形態では、マグネットカップリング５４を、
２つのマグネットを対向させて構成したが、一方のみを
マグネットとし、他方を非着磁の磁性体のマグネットで
構成しても同様の作用効果が得られる。
【０１６５】すなわち、第１のマグネットと第２のマグ
ネットの両方を着磁したものを用いると、切換え弁１２
の切換え終了後に、一方のマグネットが停止し、他方の
マグネットが回転した場合、互いのマグネットの磁界が
定期的に同相になって、吸引、反発を繰り返して乱調現
象を起こし、異常振動が発生する虞がある。
【０１６６】そこで、上述の実施の形態では、着磁され
たマグネットの磁界を受けて、非着磁のマグネットの磁
界とは、所定の位相差をもって磁化されながら吸引作用
によりトルク伝達が行なわれるようにした。また、一方
のマグネットを停止した場合でも、互いのマグネットの
磁界が同相になることがないので、乱調現象が発生せず
振動の発生がない。
【０１６７】また、マグネットカップリングの代用とし
て、図１２に示すような、スライダを摩擦力で直接駆動
するクラッチ手段５４Ｂを採用してもよい。すなわち、
電動機部３の停止中は、クラッチ手段５４Ｂを構成する
第１のクラッチ７３と第２のクラッチ７４とが連結して
おり、「続」状態にある。
【０１６８】電動機部３が駆動され、ロータ４の回転数
が一定速以上となると、第１のクラッチ７３はガバナ装
置（錘状のものを回転して遠心力を作用させ、クラッチ
板を離間させる）７５の作用によって第２のクラッチ７
４から離間し、「断」状態に変わる。
【０１６９】ロータ４の回転初速は、数回転までは充分
に遅いから、第１，第２のクラッチ７３，７４は噛み合
っているので、ロータ４の正回転と逆回転との組み合わ
せで上記実施の形態と同様の弁切換えがなされる。
【０１７０】正回転すれば各クラッチ７３，７４は
「断」となり、切換え弁１２Ｂの機能に悪影響を与える
ことがなく、損傷もない。ここでも、電動機部３を上記
インバータ装置６で制御する場合は、回転速度を自在に
制御可能であり、さらに有効となる。
【０１７１】また、上記実施の形態では、スライダ２５
にバランスポート３３と、カムとしての第１，第２の切
欠き部３６，３７を設け、パイロットバルブ４３にカム
駆動装置としてのドライバ４９を備えて、構成の簡素化
を図ったが、これらはそれぞれ別個に配置することも可
能である。
【０１７２】すなわち、たとえば先に図１０で説明した
チャンバ６０に、パイロットバルブとバランスポートを
備え、チャンバ内の高圧ガスを密閉ケース１内の低圧雰
囲気に放出してもよい。
【０１７３】あるいは、圧縮機構部にバランサ手段を備
えて、圧縮機の運転停止にともなって圧縮機構部を介し
てバランスさせてもよい。また、上記実施の形態では、
切換え弁１２として流体圧縮機Ａへの応用を説明したが
これに限定されるものではなく、たとえば空調システム
で多用されている電子自動膨張弁であるパルスモータバ
ルブへも適用できる。
【０１７４】このバルブは、ステッピングモータを持つ
ことが特徴で、正逆回転が可能であるため、パイロット
装置によるガスバランス機能を備えれば、そのまま弱い
トルクで切換えが可能である。
【０１７５】本発明では、四方弁への応用例を示し、多
段の弁装置として有効であることを説明したが、これに
限定されるものではなく、三方弁や、いわゆるアンロー
ダ機能への適用も可能である。
【０１７６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
切換え弁では、別のトルク発生手段を必要とせずに流体
流路の切換え確実に行なえ、内部リークの低減をなす。
部品費の低減と、信頼性の向上を得られる効果を奏す
る。
【０１７７】請求項２ないし請求項１９の発明の流体圧
縮機では、上記切換え弁を流体圧縮機内に収容して、電
動機部の駆動にもとづいて流路の切換えをなす。したが
って、特に圧縮機を大型化することなく、低トルクで弁
の切換えを可能とし、部品費の低減と圧縮性能の向上を
得られる効果を奏する。
【０１７８】請求項２０ないし請求項２５の発明のヒー
トポンプ式冷凍サイクルでは、上記流体圧縮機をヒート
ポンプ式冷凍サイクルに備えて、流体圧縮機において冷
媒ガスの圧縮をなすとともに流路の切換えを迅速に行な
う。切換え時間の短縮を図って、快適空調を保持し、か
つシステムとして配管接続を簡素化して、配管スペース
の低減をなすなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す、流体圧縮機の一
部省略した縦断面図。
【図２】同実施の形態の、切換え弁の一部を省略した縦
断面図。
【図３】（Ａ）は、同実施の形態の、切換え弁を構成す
るバルブボディの縦断面図。（Ｂ）は、バルブボディの
下面図。
【図４】（Ａ）は、同実施の形態の、切換え弁を構成す
るスライダの上面図。（Ｂ）は、スライダの縦断面図。
（Ｃ）は、スライダの下面図、（Ｄ）は、スライダに設
けられる切欠き部を展開し、かつ縦断面した図。
【図５】（Ａ）は、同実施の形態の、切換え弁を構成す
るスリーブの下面図。（Ｂ）は、スリーブの一部切欠し
た側面図。
【図６】（Ａ）は、同実施の形態の、切換え弁を構成す
るパイロットバルブの縦断面図。（Ｂ）は、パイロット
バルブの下面図。
【図７】（Ａ）ないし（Ｄ）は、同実施の形態の、切換
え弁の切換え動作を順に説明する図。
【図８】同実施の形態の、冷房運転モードにおける冷凍
サイクル構成図。
【図９】同実施の形態の、暖房運転モードにおける冷凍
サイクル構成図。
【図１０】他の実施の形態の、切換え弁の縦断面図。
【図１１】さらに他の実施の形態の、流体圧縮機の一部
を省略した縦断面図。
【図１２】さらに他の実施の形態の、流体圧縮機の一部
を省略した縦断面図。
【符号の説明】 １２…切換え弁、 １５，１６，１７…流体流路（Ｓ孔，Ｅ孔，Ｃ孔）、 １３…バルブボディ、 ２５…スライダ、 ３２…ガス通路、 ３３…バランスポート、 ４３…パイロットバルブ、 ５０…送り機構、 ３６，３７…（第１，第２の）切欠き部， ４９…ドライバ、 ３…駆動部（電動機部）、 Ａ…流体圧縮機、 １…ケース体（密閉ケース）、 ５４…磁気的結合手段（マグネットカップリング）、 ４…ロータ、 ５２…第１のマグネット（下部マグネット組立て）、 ２７…第２のマグネット（上部マグネット組立て）、 ５…ステータ、 ５ａ…コイルエンド、 ２４…ストッパ、 ７…制御手段（制御部）、 ６…インバータ装置、 ４４…弾性部材（コイルバネ）、 ５４Ｂ…クラッチ手段、 Ｍ…モニタ手段、 ５５…室内熱交換器温度センサ、 ５６…室外熱交換器温度センサ、 ５７…第１の圧力センサ、 ５８…第３の圧力センサ。
【手続補正書】
【提出日】平成９年３月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】なお、上記アキュームレータＢの上部に接
続される連通管９は、流体圧縮機Ａの上部から延出され
る、後述するＳパイプ１１と接続される。上記密閉ケー
ス１内部には、後述する切換え弁１２が収容される。こ
の切換え弁１２は、電動機部３の上端面とアッパケース
１ｂとの間の空間部に配置されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７５】この上部マグネット組立て２７の上面部に
は、突条部５１ｃが一体に突設される。この突条部５１
ｃは、上部マグネット組立て２７の回転位置によって
は、上記スリーブ２６の第１の突部４０に当接するよう
設定されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８４】一方、このポジションＬにおいて、スライ
ダ上面部２５ａでは、ガス通路３２がバルブボディ１３
に設けられるＳ孔１５と、Ｅ孔１６との両方に連通状態
にあり、かつＣ孔１７はスライダの第１の吐出孔３０に
連通する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８５】スライダ２５がＬポジションを保持してい
る間、上部マグネット組立て２７はスリーブ２６の第２
の突部４１がストッパ部２４ｂに衝止されるので回転し
ないが、下部マグネット組立て５２は自由に回転する。
すなわち、圧縮機構部はアキュームレータＢから低圧の
冷媒ガスを吸込んで圧縮し、高圧ガスに変えて密閉ケー
ス１内に吐出する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８６】密閉ケース１内に充満する高圧ガスは、ス
ライダ２５の第１の吐出孔３０とバルブボディ１３のＣ
孔１７から、図８に示すように、Ｃパイプ２１を介して
室外熱交換器Ｃに吐出される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８８】上記室内熱交換器Ｅで蒸発した冷媒は、Ｅ
パイプ２０を介して流体圧縮機Ａに導かれる。ところ
が、このＥパイプ２０が接続されるＥ孔１６はスライダ
２５のガス通路３２によってＳ孔１５と連通しており、
蒸発冷媒はＥパイプ２０からガス通路３２を介してＳ孔
１５とＳパイプ１１に導かれる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０６】このポジションＨにおいて、スライダ上面
部２５ａでは、ガス通路３２がバルブボディ１３に設け
られるＳ孔１５とＣ孔１７との両方に連通され、Ｅ孔１
６にはスライダ２５の第２の吐出孔３１に連通される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０７】また、バランスポート３３は第１の突起部
４６による閉成状態が継続されており、したがってガス
バランスはなされない。スライダ２５，スリーブ２６お
よび上部マグネット組立て２７などがＨポジションを保
持している間、下部マグネット組立て５２は回転する
が、上部マグネット組立て２７は回転しない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０８】すなわち、図９に示すように圧縮機構部は
アキュームレータＢから低圧の冷媒ガスを吸込んで圧縮
し、高圧ガスに変えて密閉ケース１内に吐出する。密閉
ケース１内に充満する高圧ガスは、スライダ２５の第２
の吐出孔３１とバルブボディ１３のＥ孔１６から、Ｅパ
イプ２０に吐出され、室内熱交換器Ｅに導かれる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１１７】運転中、上記切換え弁１２のスライダ２５
に対して、数１０Kg／cm2 の最大圧力がかかり、スライ
ダはスライド面に押付けられる。この押付け力のため
に、運転中はスライダ２５のシール面からのガスリーク
がほとんどなく、この位置が確保される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１２９】たとえば、ガスアンバランス量が０．５Kg
／cm2 でスライダ２５を回転させる１ＨＰの空気調和機
の場合、実験結果によると、バランスポート３３直径は
１〜４mmが最適値であった。このときの切換え可能時間
は、約５〜１０秒の範囲で、極めて迅速である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 一彦 静岡県富士市蓼原336番地 株式会社東芝 富士工場内

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の流体流路が接続されるバルブボディ
    と、 このバルブボディに接続される複数の流体流路のうちの
    ２つの流体流路を互いに流通可能に切換えるガス通路を
    備えたスライダと、 このスライダに設けられ、上記ガス通路とスライダ外部
    とを連通するバランスポートと、 このバランスポートを開閉自在なパイロットバルブと、 このパイロットバルブと上記スライダを一方向にのみ一
    体的に移動させる送り機構と、 上記スライダを駆動する正逆回転可能な駆動部とを具備
    し、 上記駆動部と送り機構により、パイロットバルブを駆動
    してバランスポートを開放し、スライダ内外の圧力差を
    解消したのちに、スライダを移動させて上記流体流路を
    切換えることを特徴とする切換え弁。
  2. 【請求項２】ケース体内に、圧縮機構部および電動機部
    を備えた流体圧縮機において、 請求項１記載の上記切換え弁を、上記ケース体内に収容
    したことを特徴とする流体圧縮機。
  3. 【請求項３】請求項２記載の流体圧縮機において、上記
    電動機部は、上記切換え弁の駆動部を兼用し、この駆動
    部は上記電動機部とともに磁気的結合手段を備えたこと
    を特徴とする流体圧縮機。
  4. 【請求項４】請求項３記載の流体圧縮機において、上記
    磁気的結合手段は、電動機部を構成するロータに設けら
    れる第１のマグネットと、切換え弁に設けられる第２の
    マグネットからなり、互いに非接触状態でトルク伝達可
    能であることを特徴とする流体圧縮機。
  5. 【請求項５】請求項４記載の流体圧縮機において、上記
    第１のマグネットおよび第２のマグネットのうち、いず
    れか一方のマグネットを、非着磁の磁性体からなるマグ
    ネットとしたことを特徴とする流体圧縮機。
  6. 【請求項６】請求項３ないし請求項５記載の流体圧縮機
    において、上記磁気的結合手段は、電動機部を構成する
    ステータのコイルエンドの内周径よりも小さく、かつ上
    記コイルエンドの内側に入り込んで配設されていること
    を特徴とする流体圧縮機。
  7. 【請求項７】請求項２記載の流体圧縮機において、上記
    パイロットバルブは、板厚方向に可撓性を有する材料で
    構成されたことを特徴とする流体圧縮機。
  8. 【請求項８】請求項２記載の流体圧縮機において、上記
    送り機構は、上記スライダに設けられたテーパ状の切欠
    き部と、上記パイロットバルブに設けられ上記切欠き部
    に掛合するドライバとからなることを特徴とする流体圧
    縮機。
  9. 【請求項９】請求項２記載の流体圧縮機において、上記
    送り機構は、上記駆動部がスライダを逆回転駆動したと
    き、ドライバと切欠き部との掛合を解除してスライダと
    パイロットバルブの相対位置を移動させ、上記バランス
    ポートを開放して圧力差を解消することを特徴とする流
    体圧縮機。
  10. 【請求項１０】請求項８記載の流体圧縮機において、上
    記送り機構は、上記駆動部がスライダを正回転駆動した
    とき、ドライバを切欠き部に掛合させてスライダとパイ
    ロットランプを同一方向に移動するとともにパイロット
    バルブはバランスポートを閉成保持し、流体流路を切換
    えることを特徴とする流体圧縮機。
  11. 【請求項１１】請求項８記載の流体圧縮機において、上
    記送り機構は、電動機部の一回転以下の回転のとき上記
    パイロットバルブのドライバの作動を阻止するアイドル
    手段を備えたことを特徴とする流体圧縮機。
  12. 【請求項１２】請求項１１記載の流体圧縮機において、
    上記アイドル手段は、上記駆動部とスライダとの掛合部
    に設けられ、駆動部とスライダを分離自在にして回転方
    向に遊びを持たせたことを特徴とする流体圧縮機。
  13. 【請求項１３】請求項２記載の流体圧縮機において、上
    記バルブボディは、上記電動機部がスライダを逆回転駆
    動したときに、上記パイロットバルブの回転を規制する
    ストッパを備えたことを特徴とする流体圧縮機。
  14. 【請求項１４】請求項２記載の流体圧縮機において、上
    記切換え弁は、上記電動機部を停止する第１のステッ
    プ、電動機部を逆回転させる第２のステップ、電動機部
    を正回転する第３のステップを順次実行し、バランスポ
    ートを開放してスライダ内外の圧力差を解消したのちに
    流体流路の切換えを行なう制御手段によって制御される
    ことを特徴とする流体圧縮機。
  15. 【請求項１５】請求項２記載の流体圧縮機において、上
    記ケース体は、その内部が上記スライダの外側に位置
    し、かつ高圧流体の圧力空間を形成することを特徴とす
    る流体圧縮機。
  16. 【請求項１６】請求項１５記載の流体圧縮機において、
    上記ケース体は、圧縮機構部を収容し、この圧縮機構部
    で圧縮された高圧流体を一旦集溜する密閉ケースである
    ことを特徴とする流体圧縮機。
  17. 【請求項１７】請求項２記載の流体圧縮機において、上
    記電動機部は、インバータ装置により能力可変制御され
    ることを特徴とする流体圧縮機。
  18. 【請求項１８】請求項２記載の流体圧縮機において、上
    記スライダは、弾性部材によって上記バルブボディに弾
    性的に押圧付勢されることを特徴とする流体圧縮機。
  19. 【請求項１９】請求項２記載の流体圧縮機において、上
    記駆動部は、電動機部の回転数が所定値に達すると断状
    態になるクラッチ手段を介して上記スライダに駆動力を
    伝達することを特徴とする流体圧縮機。
  20. 【請求項２０】流体を圧縮する流体圧縮機と、圧縮前の
    低圧流体および圧縮あとの高圧流体の流路を切換える切
    換え弁と、この切換え弁に接続された室内熱交換器およ
    び室外熱交換器と、これら室内熱交換器と室外熱交換器
    との間に絞り装置を備えたヒートポンプ式冷凍サイクル
    において、 上記切換え弁は、 複数の流体流路が接続されるバルブボディと、このバル
    ブボディに接続される複数の流体流路のうちの２つの流
    体流路を互いに流通可能に切換えるガス通路を備えたス
    ライダと、このスライダに設けられ、上記ガス通路とス
    ライダ外部とを連通するバランスポートと、このバラン
    スポートを開閉自在なパイロットバルブと、このパイロ
    ットバルブと上記スライダを一方向にのみ一体的に移動
    させる送り機構と、上記スライダを駆動する正逆回転可
    能な駆動部とを具備し、 上記駆動部と送り機構により、パイロットバルブを駆動
    してバランスポートを開放し、スライダ内外の圧力差を
    解消したのちに、スライダを移動させて上記流体流路を
    切換えることを特徴とするヒートポンプ式冷凍サイク
    ル。
  21. 【請求項２１】請求項２０記載のヒートポンプ式冷凍サ
    イクルにおいて、上記切換え弁は、その動作前に流体圧
    縮機の予備運転をなすことを特徴とするヒートポンプ式
    冷凍サイクル。
  22. 【請求項２２】請求項２０記載のヒートポンプ式冷凍サ
    イクルにおいて、上記絞り装置は、上記切換え弁の切換
    え前に、開度を大きくして高圧側と低圧側の圧力をバラ
    ンスさせることを特徴とするヒートポンプ式冷凍サイク
    ル。
  23. 【請求項２３】請求項２０記載のヒートポンプ式冷凍サ
    イクルにおいて、上記切換え弁は、その切換え動作がモ
    ニタ手段によってモニタされることを特徴とするヒート
    ポンプ式冷凍サイクル。
  24. 【請求項２４】請求項２３記載のヒートポンプ式冷凍サ
    イクルにおいて、上記モニタ手段による切換え弁の切換
    え動作の誤りを判断したとき、正しい切換え動作を再度
    指令する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポン
    プ式冷凍サイクル。
  25. 【請求項２５】請求項２３記載のヒートポンプ式冷凍サ
    イクルにおいて、上記モニタ手段は、高圧側および低圧
    側の少なくともいずれか一方に設けられた温度センサも
    しくは圧力センサであることを特徴とするヒートポンプ
    式冷凍サイクル。
JP8158383A 1996-06-19 1996-06-19 切換え弁と、流体圧縮機およびヒートポンプ式冷凍サイクル Pending JPH102434A (ja)

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