JPH1113905A - ロータリ式流路切換弁における弁体用ピストンリング構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンリングの熱膨張や冷媒膨潤により圧
力室と高圧側ポートとの連通度が低減することを回避
し、主弁体が動作不良を起こさないようにする。 【解決手段】 パイロット弁９を有するロータリ式流路
切換弁において、主弁体３の外周部に形成されたピスト
ンリング溝４５に装着されるピストンリング４７を、フ
ッ素樹脂等の高滑性耐熱成形樹脂材７３に金属製心材７
５をインサート成形することで略Ｃ字状に形成して、ピ
ストンリング４７の両端面間に形成されるスリット部４
９と、主弁体３及び弁ハウジング１間のバイパス間隙４
３とを介して高圧側ポート１９と圧力室４１とを連通さ
せる。

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、ロータリ式流路
切換弁に関し、特にヒートポンプシステムで使用される
パイロット弁付きの四方弁や三方弁に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】四方弁や三方弁として使用されるロータ
リ式流路切換弁として、円筒状の弁ハウジングと、前記
弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可
能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジングに固定され
低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接
続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポ
ートを有する弁座板と、前記主弁体の一方の端面側に画
定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧力室及び前
記低圧側ポートを選択的に連通接続するパイロット弁
と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁
の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前記主弁体
は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁座板と接
触し、回転変位により前記切換ポートを前記低圧側ポー
トと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接
続するように構成されたパイロット弁付きのロータリ式
流路切換弁が知られている。

【０００３】このロータリ式流路切換弁では、定常状態
では、圧力室に高圧側ポートの圧力を導入されているこ
とにより主弁体は弁座板に押し付けられ、各ポート間の
気密性を保ち、流路切換時には主弁体の回転変位に先だ
ってパイロット弁を開き、圧力室と低圧側ポートとを連
通接続して圧力室の高圧状態を解除し、圧力室と弁座板
側との圧力差で主弁体を弁座板より浮上させ、低抵抗で
主弁体を回転変位させることができる。

【０００４】上述のようなロータリ式流路切換弁におい
ては、主弁体が低抵抗で弁ハウジング内を回転軸方向
（浮上方向）に移動でき、パイロット弁が開けば圧力室
の内圧は低圧側ポートの圧力に近い圧力になり、パイロ
ット弁が閉じている場合には圧力室の内圧が高圧側ポー
トの圧力になるように、主弁体の回転変位及び回転軸方
向への移動を円滑にするためのピストンリングが、主弁
体の外周に嵌着される。

【０００５】そして、例えば本出願人が過去に提案した
特願平８−１３９２８４号の四方弁の場合には、ピスト
ンリングを略Ｃ字状に形成して、主弁体の外周に嵌着し
た状態でピストンリングの両端間に若干の隙間が生じる
ようにし、この隙間を利用して前記高圧側ポートと前記
圧力室とを連通させている。

【０００６】ところで、上述した従来の略Ｃ字状のピス
トンリングとしては、全体をフッ素系樹脂等の高滑性樹
脂により構成された成形品が使用され、このピストンリ
ングをピストンリング溝に装填されたインナばねによっ
てハウジングの内周面に摺動可能に押し付けることが行
われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】全体をフッ素系樹脂等
の高滑性樹脂により構成されたピストンリングでは、熱
変動により伸縮したり、湿気を含んで膨張することがあ
るので、熱変動や冷媒の膨潤に伴う収縮により上述した
ピストンリングの両端間の隙間の寸法が変化して、ピス
トンリングの両端間の隙間を経て高圧側ポートから圧力
室に流入する流体流量が変化してしまい、高圧側ポート
と圧力室との圧力差に変化が生じて、パイロット弁の開
閉に応じて主弁体を良好に移動させることができなくな
ってしまう。

【０００８】このことに対して、ピストンリングを熱膨
張や冷媒膨潤が少ないポリフェニレンスルフィド樹脂
（ＰＰＳ）により構成することが考えられるが、ポリフ
ェニレンスルフィド樹脂は、硬質で、高剛性のため、Ｃ
形リングでは、これを開いてピストンリング溝に嵌め込
む際に大きな力をかけて拡開しなければならず、このた
め、治具等を用いないと嵌着できなくなってしまい、あ
るいは、大きな力をかけた拡開により、ピストンリング
が折損したり、塑性変形して元の形状に復帰できなくな
ってしまう。

【０００９】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、この発明の第１の目的は、パイロ
ット弁を用いたロータリ式流路切換弁において、弁ハウ
ジング内における主弁体の回転変位及び回転軸方向への
移動を円滑にするピストンリングを、主弁体に対する嵌
着が容易で、しかも、弁ハウジングと弁本体とのシール
性を高く設定できる構成とすることが可能な、ロータリ
式流路切換弁における弁体用ピストンリング構造を提供
することにある。

【００１０】また、この発明の第２の目的は、周囲の熱
変動や冷媒の膨潤に対する変形を抑制し、弁ハウジング
と弁本体との間を流れる流体の流量を正確に設定するこ
とが可能な、ロータリ式流路切換弁における弁体用ピス
トンリング構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の第１の目的を達成
する請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁
における弁体用ピストンリング構造は、円筒状の弁ハウ
ジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転
軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジ
ングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、
高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくと
も一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体の一
方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入され
る圧力室及び前記低圧側ポートを選択的に連通接続する
パイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記
パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有
し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて
前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを
前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に
選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路
切換弁において、前記主弁体の外周部に形成された環状
溝に嵌着されて前記弁ハウジングの内周面に摺接するピ
ストンリングの構造であって、前記ピストンリングは、
金属製心材を高滑性樹脂材により被覆することで、前記
主弁体の周方向における全体の寸法が前記環状溝の前記
周方向における全周の寸法よりも小さい寸法の円弧状に
形成されていて、前記金属製心材のばね力により前記弁
ハウジングの内周面に摺動可能に押し付けられており、
前記ピストンリングの前記周方向における両端間に、前
記主弁体の外周部と前記弁ハウジングの内周面との間に
画定される環状通路のうち、前記高圧側ポート側の通路
部分と前記圧力室側の通路部分とを連通させるスリット
部が形成されているものである。

【００１２】また、上述の第２の目的を達成する請求項
２に記載のロータリ式流路切換弁における弁体用ピスト
ンリング構造は、前記高滑性樹脂材がフッ素系樹脂材で
あるものである。

【００１３】請求項３に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁における弁体用ピストンリング構造は、円筒状
の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に
且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記
弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側
ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、
少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主
弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を
導入される圧力室及び前記低圧側ポートを選択的に連通
接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると
共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイド
とを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端
面にて前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポ
ートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか
一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ
式流路切換弁において、前記主弁体の外周部に形成され
た環状溝に嵌着されて前記弁ハウジングの内周面に摺接
するピストンリングの構造であって、前記ピストンリン
グは、前記主弁体の周方向において分割された複数のリ
ング要素により、前記周方向における各リング要素全体
の寸法の総和が前記環状溝の前記周方向における全周の
寸法よりも小さくなるように形成され、前記複数のリン
グ要素のうち前記周方向において隣接する少なくとも一
対のリング要素間に、前記主弁体の外周部と前記弁ハウ
ジングの内周面との間に画定される環状通路のうち、前
記高圧側ポート側の通路部分と前記圧力室側の通路部分
とを連通させるスリット部が形成されているものであ
る。

【００１４】請求項４に記載のロータリ式流路切換弁に
おける弁体用ピストンリング構造は、前記リング要素が
ポリフェニレンスルフィド樹脂あるいはこれと同等の低
熱膨張・低冷媒膨潤の硬質材料により構成されているも
のである。

【００１５】また、請求項５に記載のロータリ式流路切
換弁における弁体用ピストンリング構造は、前記弁座板
が切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポー
トの二つの切換ポートを有し、前記主弁体は、前記低圧
側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共
に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接
続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二
の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポート
と前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位
置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプ
システムで使用される四方弁として構成されているもの
である。

【００１６】請求項１に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁によれば、ピストンリングが金属製心材を高滑
性樹脂材により被覆することで形成されていることか
ら、金属材単体で形成して径を太くするのに比べて弁ハ
ウジングの内周面に対する摺動抵抗が低くなり、また、
金属製心材のばね力によりピストンリングが弁ハウジン
グの内周面に摺動可能に押し付けられ、ピストンリング
の内側に従来配設しているインナばねを省略することが
できる。

【００１７】請求項２に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁によれば、高滑性樹脂材がフッ素系樹脂材によ
り構成されているので、フッ素系樹脂材と金属製心材と
の組み合わせにより、周辺温度の変化や冷媒膨潤に伴う
ピストンリングの伸縮が低減し、スリット部の間隔が変
動することが抑制され、これにより、主弁体の外周と弁
ハウジングの内周壁との間から各リング要素間の隙間を
経て高圧側ポートから圧力室に流れる流体の流量が変化
して、高圧側ポートと圧力室との圧力差が変動するのが
回避される。

【００１８】請求項３に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁によれば、ピストンリングが、主弁体の周方向
において分割された複数のリング要素により構成されて
いることから、各リング要素が環状溝の全周の寸法に比
べてある程度小さい寸法となり、従って、各リング要素
を例えば熱膨張や冷媒膨潤の小さい硬質、高剛性材料で
構成しても、各リング要素を拡開せずそのままの状態で
主弁体の環状溝に難なく嵌着することが可能となる。

【００１９】請求項４に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁によれば、高滑性樹脂材がフッ素系樹脂材によ
り構成されているので、フッ素系樹脂材と金属製心材と
の組み合わせにより、周辺温度の変化や冷媒膨潤に伴う
各リング要素の伸縮が低減し、主弁体の周方向における
各リング要素全体の寸法の総和、つまり、ピストンリン
グの寸法と環状溝の全周の寸法との寸法差が変動するこ
とが抑制され、これにより、主弁体の外周と弁ハウジン
グの内周壁との間から各リング要素間の隙間を経て高圧
側ポートから圧力室に流れる流体の流量が変化して、高
圧側ポートと圧力室との圧力差が変動するのが回避され
る。

【００２０】請求項５に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁によれば、弁座板が切換ポートとして第一の切
換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有
し、主弁体が、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポー
トとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二
の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記
低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する
と共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連
通接続する第二の回転位置との間に回転変位することに
より、ロータリ式流路切換弁がヒートポンプシステムで
使用される四方弁になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１〜図９はこの発明に
よるロータリ式流路切換弁の実施の形態１を示してい
る。ロータリ式流路切換弁は、円筒状の弁ハウジング１
と、弁ハウジング１内に回転変位可能に且つ回転軸方向
に移動可能に設けられた主弁体３と、弁ハウジング１の
底部に固定された弁座板５と、主弁体３に設けられたパ
イロット弁９と、弁ハウジング１の上部に取り付けられ
た電磁ソレノイド１１とを有している。

【００２３】このロータリ式流路切換弁は、図５及び図
６に示されているように、ヒートポンプシステムで使用
される四方弁１００として構成され、弁座板５には、ヒ
ートポンプシステムにおけるコンプレッサＰの吸入側か
らの低圧側配管１３を接続される低圧側ポート１５と、
コンプレッサＰの吐出側からの高圧側配管１７を接続さ
れる高圧側ポート１９と、エバポレータ（室内熱交換
器）Ｅの配管２１を接続される第一の切換ポート２３
と、コンデンサ（室外熱交換器）Ｃの配管２５を接続さ
れる第二の切換ポート２７とを有している。

【００２４】主弁体３は、図１に示されているように、
底部に設けられた中心ガイト孔２９にて弁座板５に固定
されたセンタピン３１に嵌合していると共に、上部に舌
片状に突出形成されたガイド部４にて、弁ハウジング１
の上部に大径円筒部２と同心に設けられた主弁体案内円
筒部６に軸線方向に移動可能に嵌合し、これらの嵌合ガ
イドにより自身の中心軸線の周りに第一の回転位置と第
二の回転位置との間に回転変位し、軸線方向に直線的に
上昇位置と降下位置との間に上下変位する。

【００２５】なお、ガイド部４は後述する高圧側連絡溝
３７の側とは反対側に形成され、主弁体案内円筒部６と
の当接関係により、高圧側の流入圧力による主弁体３の
傾き偏倚を抑制する。

【００２６】主弁体３は降下位置においては、底面（圧
力室４１とは反対の側の端面）３３にて弁座板５と接触
しており、その底面部に互いに独立した低圧側連絡溝３
５と高圧側連絡溝３７とを有している。

【００２７】主弁体３は、第一の回転位置では、図５に
示されているように、低圧側連絡溝３５により低圧側ポ
ート１５と第一の切換ポート２３とを連通接続すると共
に高圧側連絡溝３７によって高圧側ポート１９と第二の
切換ポート２７とを連通接続し、第二の回転位置では、
図６に示されているように、低圧側連絡溝３５により低
圧側ポート１５と第二の切換ポート２７とを連通接続す
ると共に高圧側連絡溝３７によって高圧側ポート１９と
第一の切換ポート２３とを連通接続する。

【００２８】これにより、主弁体３が第一の回転位置で
ある切換状態では、図５に示されているように、コンプ
レッサＰ→四方弁１００→コンデンサＣ→絞りＤ→エバ
ポレータＥ→四方弁１００→コンプレッサＰと云う冷媒
循環路が確立し、ヒートポンプシステムは冷房モードに
なる。

【００２９】これに対し、主弁体３が第二の回転位置で
ある切換状態では、図６に示されているように、コンプ
レッサＰ→四方弁１００→エバポレータＥ→絞りＤ→コ
ンデンサＣ→四方弁１００→コンプレッサＰと云う冷媒
循環路が確立し、ヒートポンプシステムは暖房モードに
なる。

【００３０】なお、高圧側配管１７の先端は、高圧側ポ
ート１９を貫通して高圧側連絡溝３７内に突出してお
り、高圧側連絡溝３７の内壁面との当接により、主弁体
３の回動変位範囲を第一の回転位置と第二の回転位置と
の間の往復回動範囲に制限するストッパを兼ねている。

【００３１】主弁体３の上側（一方の端面側）には、図
１に示されているように、弁ハウジング１と、弁ハウジ
ング１の上部に形成されているパイロット弁案内筒部３
９に嵌合しているパイロット弁９とによって圧力室４１
が画定されている。圧力室４１は、パイロット弁９と主
弁体３との間のバイパス間隙４３や、主弁体３のピスト
ンリング溝４５に嵌め込まれているピストンリング４７
の両端間に形成されるスリット部４９（図８参照）を経
て、高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９と連通してお
り、高圧側ポート１９の圧力を導入される。

【００３２】パイロット弁案内筒部３９は大径円筒部２
や主弁体案内筒部６と同心に設けられており、パイロッ
ト弁９のステム部１０は、パイロット弁案内筒部３９
や、主弁体３の中心部に形成された円形横断面の弁保持
孔５１に、軸線方向に移動可能に嵌合しており、先端の
ニードル弁部５３にて主弁体３に形成された弁ポート５
５を開閉する。

【００３３】この構造により、パイロット弁９は、弁ハ
ウジング１側のパイロット弁案内筒部３９と主弁体３側
の弁保持孔５１に軸線方向に移動可能に嵌合し、弁ハウ
ジング１と主弁体３の両方より個別に支持されているこ
とになる。

【００３４】なお、ステム部１０の具体的な形状として
は、例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示されているよう
に、外周面にカット面１２を有していて、Ｄ形横断面形
状あるいは多角形横断面形状をなしており、残された円
周面１４だけでパイロット弁案内筒部３９や弁保持孔５
１に嵌合するものが考えられる。

【００３５】この場合には、パイロット弁９のカット面
１２と弁保持孔５１との間に、圧力室４１と弁ポート５
５とを連通する通路（図示せず）が形成される。

【００３６】また、ステム部１０の他の具体的な形状と
しては、図７（ｄ）に示されているように、パイロット
弁案内筒部３９や弁保持孔５１の内径に対応した外径の
略円柱状をなしており、円周面１４の全周においてパイ
ロット弁案内筒部３９や弁保持孔５１に嵌合するものが
考えられる。

【００３７】この場合には、図７（ｅ）に示されている
ように、ステム部１０のニードル弁部５３寄りの先端部
分に小径部１０ａが形成され、この小径部１０ａにステ
ム部１０の中心を通る貫通通路１０ｂがステム部１０の
径方向に貫設されると共に、ニードル弁部５３とは反対
側のパイロット弁案内筒部３９側に位置する端面から貫
通通路１０ｂの中央に至る連絡通路１０ｃがステム部１
０の軸方向に形成され、この貫通通路１０ｂと連絡通路
１０ｃ、及び、小径部１０ａと弁保持孔５１との間の空
間により、圧力室４１と弁ポート５５とを連通する通路
が構成される。

【００３８】弁ポート５５は、弁保持孔５１の底部中央
にあり、一方でバイパス間隙４３を介して圧力室４１に
連通し、他方で連通孔５７によって低圧側連絡溝３５に
連通している。

【００３９】また、弁ハウジング１は主弁体を受け入れ
る円筒部である大径円筒部２と主弁体案内筒部６とパイ
ロット弁案内筒部３９とを互いに同心にプレス深絞り加
工により一体成形されている。

【００４０】パイロット弁９は、電磁ソレノイド１１の
固定吸引子５９との間に設けられたばね６１により閉弁
方向に付勢され、電磁ソレノイド１１の電磁コイル６３
に通電が行われることにより、ばね６１のばね力に抗し
て固定吸引子５９に吸着し、弁ポート５５を開放、すな
わち開弁する。

【００４１】主弁体３の上部にはプラスチックスマグネ
ットによる多極マグネット７１がインサート成形により
一体的に設けられている。多極マグネット７１は、主弁
体３と同心のリング状をなし、主弁体３の回転方向にＮ
極部とＳ極部とを交互に２個ずつ有している。

【００４２】電磁ソレノイド１１には、電磁コイル６３
の上側の一方の磁極と磁気的に連結されているステープ
ル形状の主磁極部材６５がボルト６７により固定されて
おり、また電磁コイル６３の下側の他方の磁極と磁気的
に連結されて、主磁極部材６５とは弁ハウジング１の中
心軸線周りに９０度回転変位した位置に、ステープル形
状の副磁極部材６９が固定されている。

【００４３】上述のような電磁ソレノイド１１と多極マ
グネット７１による電磁アクチュエータ構造では、電磁
ソレノイド１１に対し通電する電流の方向により主磁極
部材６５がＮ極、副磁極部材６９がＳ極に帯磁、あるい
はその反対の極性に帯磁し、多極マグネット７１との磁
気作用により、主弁体３を第一の回転位置より第二の回
転位置へ回転変位、あるいはその反対に回転変位させ
る。

【００４４】ピストンリング溝４５は主弁体３の外周部
に周溝状に形成されており、ピストンリング４７は、図
８、図９に示されているように、口径が３５〜４０ｍｍ
程度のもので、スリット幅が１．０〜１．５ｍｍ程度の
スリット部４９を有してＣ形をなし、高滑性耐熱成形樹
脂材、たとえばフッ素系樹脂材７３に、ばね鋼線材やス
テンレス鋼線材等の金属製心材７５をインサート成形し
た成形品により構成されている。

【００４５】ピストンリング４７は、スリット部４９の
間隔が大きくなるように拡げつつピストンリング溝４５
に嵌着することで、金属製心材７５の復元力により元の
形状に復元し、この状態で弁ハウジング１の大径円筒部
２に主弁体３ごと収容されることで、フッ素系樹脂材７
３の外周面は金属製心材７５のばね力により、弁ハウジ
ング１の大径円筒部２の内周面に摺動可能に押し付けら
れている。

【００４６】そして、この実施の形態では、高圧側連絡
溝３７やバイパス間隙４３、ピストンリング４７のスリ
ット部４９を経て高圧側ポート１９から圧力室４１に流
入する冷媒の流量が、圧力室４１から、パイロット弁９
のカット面１２と弁保持孔５１との間の通路や、パイロ
ット弁９のステム部１０内部の通路を介して弁ポート５
５に至り、さらに、連通孔５７を経て低圧側連絡溝３５
に流入する冷媒の流量を下回るように構成されている。

【００４７】上述のような構成による四方弁１００で
は、図１に示されているような状態において、電磁ソレ
ノイド１１の電磁コイル６３に通電が行われると、固定
吸引子５９が励磁し、パイロット弁９がばね６１のばね
力に抗して上昇変位して固定吸引子５９に吸着し、弁ポ
ート５５が開放される。

【００４８】これにより圧力室４１が低圧側連絡溝３
５、低圧側ポート１５と連通し、コンプレッサＰの吸入
圧により、圧力室４１の内圧が高圧側ポート１９と同じ
高圧から低圧側ポート１５と同じ低圧に向かって低下す
る。これにより主弁体３の下側に比べて主弁体３の上側
が低圧になり、圧力差で主弁体３が上昇変位し、弁座板
５より離れ、低抵抗で回転変位し得る状態になる。

【００４９】なお、パイロット弁９が開弁すれば、圧力
室４１の内圧が低下するのは、ピストンリング４７のス
リット部４９によって圧力室４１と高圧側連絡溝３７、
高圧側ポート１９との連通度が絞られてあり、この連通
度がパイロット弁９が開弁した時の圧力室４１と低圧側
連絡溝３５との連通度より低い値に設定されているから
である。従って、ピストンリング４７のスリット部４９
のスリット幅の寸法精度は、安定した弁切換動作上、重
要な要件である。

【００５０】上述の状態になると、主磁極部材６５、副
磁極部材６９の帯磁と多極マグネット７１との磁気作用
により、主弁体３が第一の回転位置より第二の回転位置
へ回転変位、あるいはその反対に回転変位し、ヒートポ
ンプサイクルが冷房モードあるいは暖房モードに切り換
えられる。

【００５１】この後に、電磁コイル６３に対する通電を
停止すると、ばね６１のばね力によりパイロット弁９が
降下して閉弁し、圧力室４１と低圧側連絡溝３５との連
通が遮断され、バイパス用間隙４３やピストンリング４
７のスリット部４９を経て、高圧側連絡溝３７、高圧側
ポート１９の圧力が圧力室４１に導入され、圧力室４１
が主弁体３の下部の圧力と同圧になり、ばね６１のばね
力と主弁体３の自重とによって主弁体３が元の降下位置
に戻り、弁座板５と密着する。

【００５２】上述のような動作において、ピストンリン
グ４７がフッ素系樹脂材等の高滑性耐熱成形樹脂材７３
に金属製心材７５をインサート成形したものにより構成
されていることにより、この材料の組み合わせから、周
辺温度の変化や冷媒膨潤によるピストンリング４７の膨
張や収縮が低減し、スリット部４９のスリット幅が変動
することが回避され、圧力室４１と高圧側ポート１９と
の連通度が大きく変動することがない。

【００５３】このことにより、主弁体３の上下動作が、
温度変化に拘わらず安定して行われ、主弁体３が弁ハウ
ジング１内でこじれて動作不良を起こすことがないとと
もに、高圧側ポート１９と圧力室４１との連通度が変動
して、これによる動作不良を起こすこともない。

【００５４】また、金属製心材７５のばね力によりピス
トンリング４７の表面の高滑性耐熱成形樹脂材７３が弁
ハウジング１の内周面に摺動可能に押し付けられるか
ら、インナばねを省略することができ、部品点数、組立
工数が減り、その上で、ピストンリング４７による弁ハ
ウジング１の内周面と弁本体３の外周との間のシール性
が向上する。

【００５５】また、ピストンリング４７の表面はフッ素
系樹脂材等の高滑性耐熱成形樹脂材７３により構成され
ているので、高滑性耐熱成形樹脂材７３が弁ハウジング
１の内周面に接触して摺動することとなり、従って、ピ
ストンリング４７を金属棒単体で構成するのに比べて充
分な高滑性が得られ、ピストンリング４７の摩耗が低減
し耐久性が向上する。

【００５６】（実施の形態２）図１０〜図１３はこの発
明によるロータリ式流路切換弁の実施の形態２を示して
いる。なお、図１０において、図１に対応する部分は図
１に付した符号と同一の符号を付けてその説明を省略す
る。

【００５７】この実施の形態では、主弁体３のピストン
リング溝４５に、複数個、この場合、２分割されて全体
で円環状をなす２個のピストンリング構成部材８１（リ
ング要素）と、ピストンリング構成部材８１を弁ハウジ
ング１の内周面に摺動可能に押し付けるインナばね８５
とが取り付けられており、前記２個のピストンリング構
成部材８１によりピストンリング４７が構成されてい
る。

【００５８】ピストンリング構成部材８１は、半割の略
円弧形状をなし、ピストンリング溝４５に対する組み付
け状態で、ピストンリング構成部材８１間に連通用間隙
８３を作り、この連通用間隙８３によって高圧側ポート
１９と圧力室４１とを連通させている。

【００５９】ピストンリング構成部材８１は、図１１に
示されているように、口径が３５〜４０ｍｍ程度のもの
で、２つのピストンリング構成部材８１をつなげたピス
トンリング４７全体としての寸法が、ピストンリング溝
４５の全周の寸法よりも１．０〜１．５ｍｍ程度短くな
るように、つまり、各ピストンリング構成部材８１の両
端面間の２箇所の連通用間隙８３，８３の合計が１．０
〜１．５ｍｍとなるように、両ピストンリング構成部材
８１が互いに同じ寸法で形成されている。

【００６０】これにより、高圧側連絡溝３７やバイパス
間隙４３、各ピストンリング構成部材８１間の連通用隙
間８３を経て、高圧側ポート１９から圧力室４１に流入
する冷媒の流量が、圧力室４１から通路５６、弁ポート
５５、連通孔５７を経て低圧側連絡溝３５に流入する冷
媒の流量を下回るように構成されている。

【００６１】そして、各ピストンリング構成部材８１
は、図１２（ａ）、（ｂ）に示されているような断面形
状をもって、全体をポリフェニレンスルフィド樹脂（Ｐ
ＰＳ）あるいはこれと同等の低熱膨張・低冷媒膨潤の硬
質材料により構成されている。

【００６２】この実施の形態では、ピストンリングが複
数個に分割されたピストンリング構成部材８１の組み合
わせにより構成されているから、ピストンリング構成部
材８１をポリフェニレンスルフィド樹脂あるいはこれと
同等の低熱膨張・低冷媒膨潤の硬質、高剛性材料により
構成しても、これを変形や歪みを生じることなく、難な
くピストンリング溝４５に嵌め込むことができ、その複
数個のピストンリング構成部材８１間の間隙により高圧
側ポート１９と圧力室４１とが連通路が確保される。

【００６３】これにより、所要の低熱膨張度、低冷媒膨
潤度が得られ、圧力室４１と高圧側ポート１９との連通
度が大きく変動することがない。

【００６４】このことにより、主弁体３の上下動作が、
温度変化に拘わらず安定して行われ、主弁体３が弁ハウ
ジング１内でこじれて動作不良を起こすことがないとと
もに、高圧側ポート１９と圧力室４１との連通度が変動
して、これによる動作不良を起こすこともない。

【００６５】また、ピストンリング構成部材８１が高剛
性であることにより、ピストンリング構成部材８１の弁
ハウジング内周面に対する押付力はインナばね８５のば
ね力だけで単純に決まり、この押付力の設定が容易にな
り、また安定する。

【００６６】また、ピストンリング構成部材８１が高剛
性であることにより、ピストンリング構成部材８１の弁
ハウジング内周面に対する押付力はインナばね８５のば
ね力だけで単純に決まり、この押付力の設定が容易にな
り、また安定する。

【００６７】なお、ピストンリング溝４５内での各ピス
トンリング構成部材８１の位置は、各ピストンリング構
成部材８１の両端面間の２箇所の連通用間隙８３，８３
が同寸法である状態でなくてもよく、たとえば、各ピス
トンリング構成部材８１の一方の端面どうしが接触し、
その分、各ピストンリング構成部材８１の他方の端面ど
うしの間隔８３が大きくなった状態であっても良い。

【００６８】また、ピストンリング構成部材８１の分割
数は、図１３に示されているように、３個であってもよ
く、また必要に応じてそれ以上の分割数であってもよ
い。

【００６９】さらに、本実施形態では四方弁を例に取っ
て説明したが、本発明はロータリ式の三方弁においても
同様に適用可能であることは言うまでもない。

【００７０】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁における弁
体用ピストンリング構造によれば、円筒状の弁ハウジン
グと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方
向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジング
に固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧
側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一
つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体の一方の
端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧
力室及び前記低圧側ポートを選択的に連通接続するパイ
ロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイ
ロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前
記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁
座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記低
圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的
に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁
において、前記主弁体の外周部に形成された環状溝に嵌
着されて前記弁ハウジングの内周面に摺接するピストン
リングの構造であって、前記ピストンリングは、金属製
心材を高滑性樹脂材により被覆することで、前記主弁体
の周方向における全体の寸法が前記環状溝の前記周方向
における全周の寸法よりも小さい寸法の円弧状に形成さ
れていて、前記金属製心材のばね力により前記弁ハウジ
ングの内周面に摺動可能に押し付けられており、前記ピ
ストンリングの前記周方向における両端間に、前記主弁
体の外周部と前記弁ハウジングの内周面との間に画定さ
れる環状通路のうち、前記高圧側ポート側の通路部分と
前記圧力室側の通路部分とを連通させるスリット部が形
成されているものとした。

【００７１】このため、ピストンリングが金属製心材を
高滑性樹脂材により被覆することで形成されていること
から、金属材単体で形成して径を太くするのに比べて弁
ハウジングの内周面に対する摺動抵抗が低くなり、ま
た、金属製心材のばね力によりピストンリングが弁ハウ
ジングの内周面に摺動可能に押し付けられ、ピストンリ
ングの内側に従来配設しているインナばねを省略するこ
とができる。

【００７２】請求項２に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁における弁体用ピストンリング構造によれば、
前記高滑性樹脂材がフッ素系樹脂材であるものとした。

【００７３】このため、高滑性樹脂材がフッ素系樹脂材
により構成されているので、フッ素系樹脂材と金属製心
材との組み合わせにより、周辺温度の変化や冷媒膨潤に
伴うピストンリングの伸縮が低減し、スリット部の間隔
が変動することが抑制され、これにより、主弁体の外周
と弁ハウジングの内周壁との間から各リング要素間の隙
間を経て高圧側ポートから圧力室に流れる流体の流量が
変化して、高圧側ポートと圧力室との圧力差が変動する
のを回避することができる。

【００７４】請求項３に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁における弁体用ピストンリング構造によれば、
円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位
可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体
と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続され
る低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポー
ト、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板
と、前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポー
トの圧力を導入される圧力室及び前記低圧側ポートを選
択的に連通接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転
駆動すると共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁
ソレノイドとを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反
対の側の端面にて前記弁座板と接触し、回転変位により
前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポート
のいずれか一方に選択的に連通接続するように構成され
たロータリ式流路切換弁において、前記主弁体の外周部
に形成された環状溝に嵌着されて前記弁ハウジングの内
周面に摺接するピストンリングの構造であって、前記ピ
ストンリングは、前記主弁体の周方向において分割され
た複数のリング要素により、前記周方向における各リン
グ要素全体の寸法の総和が前記環状溝の前記周方向にお
ける全周の寸法よりも小さくなるように形成され、前記
複数のリング要素のうち前記周方向において隣接する少
なくとも一対のリング要素間に、前記主弁体の外周部と
前記弁ハウジングの内周面との間に画定される環状通路
のうち、前記高圧側ポート側の通路部分と前記圧力室側
の通路部分とを連通させるスリット部が形成されている
ものとした。

【００７５】このため、ピストンリングが、主弁体の周
方向において分割された複数のリング要素により構成さ
れていることから、各リング要素が環状溝の全周の寸法
に比べてある程度小さい寸法となり、従って、各リング
要素を例えば熱膨張や冷媒膨潤の小さい硬質、高剛性材
料で構成しても、各リング要素を拡開せずそのままの状
態で主弁体の環状溝に難なく嵌着することができる。

【００７６】請求項４に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁における弁体用ピストンリング構造によれば、
前記リング要素がポリフェニレンスルフィド樹脂あるい
はこれと同等の低熱膨張・低冷媒膨潤の硬質材料により
構成されているものとした。

【００７７】このため、高滑性樹脂材がフッ素系樹脂材
により構成されているので、フッ素系樹脂材と金属製心
材との組み合わせにより、周辺温度の変化や冷媒膨潤に
伴う各リング要素の伸縮が低減し、主弁体の周方向にお
ける各リング要素全体の寸法の総和、つまり、ピストン
リングの寸法と環状溝の全周の寸法との寸法差が変動す
ることが抑制され、これにより、主弁体の外周と弁ハウ
ジングの内周壁との間から各リング要素間の隙間を経て
高圧側ポートから圧力室に流れる流体の流量が変化し
て、高圧側ポートと圧力室との圧力差が変動するのを回
避することができる。

【００７８】請求項５に記載の発明によるロータリ式流
路切換弁における弁体用ピストンリング構造によれば、
前記弁座板が切換ポートとして第一の切換ポートと第二
の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記主弁体
は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通
接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポー
トとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポー
トと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記
高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する
第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、
ヒートポンプシステムで使用される四方弁として構成さ
れているものとした。

【００７９】このため、主弁体が、前記低圧側ポートと
前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧
側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一
の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポー
トとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一
の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に
回転変位することにより、ロータリ式流路切換弁がヒー
トポンプシステムで使用される四方弁になり、四方弁に
おいて、主弁体の上下動作が温度変化に拘わらず安定し
て行われようになり、主弁体が動作不良を起こすことを
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるロータリ式流路切換弁の実施の
形態１を示す縦断面図である。

【図２】図１のロータリ式流路切換弁の平面図である。

【図３】図１のロータリ式流路切換弁の底面図である。

【図４】図１のロータリ式流路切換弁の側面図である。

【図５】図１のロータリ式流路切換弁をヒートポンプシ
ステムに組み込んだ際の冷房運転時における冷媒回路構
成を示す説明図である。

【図６】図１のロータリ式流路切換弁をヒートポンプシ
ステムに組み込んだ際の暖房運転時における冷媒回路構
成を示す説明図である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は図１のパイロット弁の端面
図、（ｅ）は（ｄ）のパイロット弁の断面図である。

【図８】図１のピストンリングの平面図である。

【図９】図８のピストンリングのＡ−Ａ線拡大断面図で
ある。

【図１０】この発明によるロータリ式流路切換弁の実施
の形態２を示す縦断面図である。

【図１１】図１０のピストンリングの一例を示す平面図
である。

【図１２】（ａ）、（ｂ）は図１１のピストンリング構
成部材のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図１３】図１０のピストンリングの他の例を示す平面
図である。

【符号の説明】

１ 弁ハウジング ３ 主弁体 ５ 弁座板 ９ パイロット弁 １１ 電磁ソレノイド １５ 低圧側ポート １９ 高圧側ポート ２３ 第一の切換ポート ２７ 第二の切換ポート ３５ 低圧側連絡溝 ３７ 高圧側連絡溝 ４１ 圧力室 ４５ ピストンリング溝 ４７ ピストンリング ５５ 弁ポート ５９ 固定吸引子 ６３ 電磁コイル ６５ 主磁極部材 ６９ 副磁極部材 ７１ 多極マグネット ７３ フッ素系樹脂材 ７５ 金属製心材 ８１ ピストンリング構成部材 ８３ 間隙 ８５ インナばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相原 一登 埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作 所狭山事業所内 (72)発明者 鈴木 和重 埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作 所狭山事業所内 (72)発明者 平田 和夫 埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作 所狭山事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の弁ハウジングと、 前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移
   動可能に設けられた主弁体と、 前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低
   圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及
   び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、 前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの
   圧力を導入される圧力室及び前記低圧側ポートを選択的
   に連通接続するパイロット弁と、 前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開
   閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、 前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記
   弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記
   低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択
   的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換
   弁において、 前記主弁体の外周部に形成された環状溝に嵌着されて前
   記弁ハウジングの内周面に摺接するピストンリングの構
   造であって、 前記ピストンリングは、金属製心材を高滑性樹脂材によ
   り被覆することで、前記主弁体の周方向における全体の
   寸法が前記環状溝の前記周方向における全周の寸法より
   も小さい寸法の円弧状に形成されていて、前記金属製心
   材のばね力により前記弁ハウジングの内周面に摺動可能
   に押し付けられており、 前記ピストンリングの前記周方向における両端間に、前
   記主弁体の外周部と前記弁ハウジングの内周面との間に
   画定される環状通路のうち、前記高圧側ポート側の通路
   部分と前記圧力室側の通路部分とを連通させるスリット
   部が形成されている、 ことを特徴とするロータリ式流路切換弁における弁体用
   ピストンリング構造。
2. 【請求項２】 前記高滑性樹脂材はフッ素系樹脂材であ
   ることを特徴とする請求項１記載のロータリ式流路切換
   弁における弁体用ピストンリング構造。
3. 【請求項３】 円筒状の弁ハウジングと、 前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移
   動可能に設けられた主弁体と、 前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低
   圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及
   び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、 前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの
   圧力を導入される圧力室及び前記低圧側ポートを選択的
   に連通接続するパイロット弁と、 前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開
   閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、 前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記
   弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記
   低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択
   的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換
   弁において、 前記主弁体の外周部に形成された環状溝に嵌着されて前
   記弁ハウジングの内周面に摺接するピストンリングの構
   造であって、 前記ピストンリングは、前記主弁体の周方向において分
   割された複数のリング要素により、前記周方向における
   各リング要素全体の寸法の総和が前記環状溝の前記周方
   向における全周の寸法よりも小さくなるように形成さ
   れ、 前記複数のリング要素のうち前記周方向において隣接す
   る少なくとも一対のリング要素間に、前記主弁体の外周
   部と前記弁ハウジングの内周面との間に画定される環状
   通路のうち、前記高圧側ポート側の通路部分と前記圧力
   室側の通路部分とを連通させるスリット部が形成されて
   いる、 ことを特徴とするロータリ式流路切換弁における弁体用
   ピストンリング構造。
4. 【請求項４】 前記リング要素はポリフェニレンスルフ
   ィド樹脂あるいはこれと同等の低熱膨張・低冷媒膨潤の
   硬質材料により構成されていることを特徴とする請求項
   ３記載のロータリ式流路切換弁における弁体用ピストン
   リング構造。
5. 【請求項５】 前記弁座板は切換ポートとして第一の切
   換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有
   し、前記主弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換
   ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記
   第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、
   前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続
   すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートと
   を連通接続する第二の回転位置との間に回転変位するよ
   うに設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方
   弁であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載
   のロータリ式流路切換弁における弁体用ピストンリング
   構造。