JPS6260586B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は主としてヒートポンプ冷凍サイクル
の冷媒の切換えを行なう三方弁に関する。

ヒートポンプ式空気調和機において、冷房運転
と暖房運転とを切換える場合には、四方弁によつ
て冷媒の切換えを行なつているのが普通である。

しかし、四方弁は構造が複雑であるため高価で
あるとともに、高圧から低圧側へのガスリークお
よび高温から低温側への熱リークが避けられな
い。この熱リークは約150kcal／ｈであり、性能
向上への大きな障害となつている。

そこで、最近では、第１図で示すように三方弁
ａを用いたヒートポンプ式冷凍サイクルが実用化
されている。この三方弁ａの作動について説明す
ると、暖房する場合には暖房用二方弁ｂを開と
し、冷房用二方弁ｃを閉とする。この状態で圧縮
機ｄを作動させると、冷媒は実線矢印で示すよう
に暖房用二方弁ｂ→室内熱交換器ｅ→室外熱交換
器ｆの順に流れる。このとき、三方弁ａの弁体ｇ
の左側がその圧力損失によつて閉となり、逆に右
側が開となる。したがつて、上記室外熱交換器ｆ
からの冷媒は三方弁ａの右側入口ポートｈから出
口ポートｉを介して圧縮機ｄに戻る。また、冷房
する場合には上述と逆に冷房用二方弁ｃを閉と
し、暖房用二方弁ｂを閉とすることにより、冷媒
は破線矢印で示すように逆に流れて三方弁ａの左
側入口ポートｊから出口ポートｉを介して圧縮機
ｄに戻ることになる。

このように、三方弁ａを作動させる原因はその
圧力損失による動圧力であるが、この圧力損失は
冷房、暖房能力を低下させる原因となつている。

この発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、主弁にパイロツト
弁を設け、このパイロツト弁によつて主弁と弁座
との間隔を制御することにより、圧力損失を防止
するとともに熱リークも防止することができる三
方弁を提供しようとするものである。

以下、この発明を図面に示す実施例にもとずい
て説明する。第２図ないし第４図は第１の実施例
を示すもので、１は弁本体である。この弁本体１
は円筒状をなしており、内部の一端側に第１の弁
室２、他端側に第２の弁室３が設けられ、これら
第１、第２の弁室２，３は仕切壁４を貫通する連
通路５を介して連通している。また、弁本体１の
一端部には第１の弁室２と連通する第１の入口ポ
ート６、他端部には第２の弁室３と連通する第２
の入口ポート７が設けられている。さらに、弁本
体１の中間部には上記連通路５と連通する出口ポ
ート８が設けられている。また、上記第１の弁室
２および第２の弁室３における上記連通路５の開
口縁には弁座９，１０が形成され、これら弁座
９，１０には第１、第２の主弁１１，１２が開閉
自在に設置されている。これら第１、第２の主弁
１１，１２にはその移動方向に貫通する軸受孔１
３，１４が穿設されていて、これら軸受孔１３，
１４にはロツド１５の両端部が軸方向スライド自
在に挿入されている。したがつて、第１、第２の
主弁１１，１２はロツド１５によつて支持される
とともに、このロツド１５の軸方向にスライドし
て弁座９，１０に接離するようになつている。ま
た、上記ロツド１５の中間部には大径部１６が設
けられ、第１と第２の主弁１１，１２の間隔Ｌを
規制している。さらに、このロツド１５の両端に
は制御機構を構成する第１と第２のパイロツト弁
１７，１８が取着されていて、これらパイロツト
弁１７，１８はそれぞれ第１、第２の主弁１１，
１２の背面に設けたパイロツト弁座１９，２０に
対向している。そして、第１の主弁１１と第１の
パイロツト弁１７との間および第２の主弁１２と
第２のパイロツト弁１８との間にはそれぞれスプ
リング２１，２２が介在されている。

このように構成された三方弁は、第１、第２の
主弁１１，１２およびロツド１５のストロークを
ｌ、一方の主弁たとえば１１が閉じているときの
他方の主弁１２と弁座１０との間隔をＳとする
と、S₁＞ｌ、S₂〓０、S₁−S₂＝ｌとなつている。

しかして、第２図で示すように、作動前は第１
の主弁１１と弁座９との間隔がS₂となつており、
このS₂はきわめて小さいため、第１の入口ポート
６から冷媒圧が加わると瞬間的に第１の主弁１１
が弁座９に接触して閉止する。したがつて、第３
図で示すように第１の主弁１１の移動はロツド１
５を介して第２の主弁１２に伝達し、第２の主弁
１２は弁座１０からS₂だけ離間する。そして、第
２の入口ポート７からの冷媒は矢印で示すように
連通路５を介して出口ポート８へ流れる。このよ
うに、第１の主弁１１が弁座９に接触して完全に
閉止されると、第１の弁室２は高圧となり、第１
のパイロツト弁１７はその圧力を受け、スプリン
グ２１に抗して左方へスライドする。そして、第
４図で示すように第１のパイロツト弁１７がパイ
ロツト弁座１９に接触すると、ロツド１５によつ
て第２の主弁１２は弁座１０からさらに離間して
間隔S₁となる。したがつて、冷媒は第２の入口ポ
ート７から連通路５を介して出口ポート８へ流
れ、このときの圧力損失は大きな間隔S₁によつて
きわめて小さくなる。しかも、このとき、第１の
主弁１１は弁座９に、第１のパイロツト弁１７は
パイロツト弁座１９に完全に密着しているため、
ロツド１５と軸受孔１３，１４との間から冷媒が
リークすることはなく、熱リークもない。

また、この三方弁の切換えはサイクル中に設け
た二方弁によつて行なわれ、この二方弁の切換え
によつて冷媒の高低圧差が急減するため、スプリ
ング２１の復元力によつて第２の主弁１２と弁座
１０との間隔はS₁→S₂に戻る。したがつて、第１
の入口ポート６と出口ポートＳとを連通させる場
合には、第１、第２の主弁１１，１２および第
１、第２のパイロツト弁１７，１８が上述と逆方
向に同様に作動することになる。

第５図はこの発明の第２の実施例を示すもので
あり、第１の実施例と同一構成部分は同一符号を
付して説明を省略する。２３は第１の主弁、２４
は第２の主弁であり、これらは中間部にストツパ
２５を有するロツド２６にスライド自在に支持さ
れパイロツト弁を構成している。さらに、第１の
主弁２３と第２の主弁２４との間には引張スプリ
ング２７が設けられ、弁座２８，２９に対して接
触する方向に付勢されている。

しかして、第２の主弁２４が冷媒の圧力を受け
ると、ロツド２６および引張スプリング２７を介
して第１の主弁２３とともに右方へ移動し、第１
の主弁２３は弁座９からS₂だけ離間するとともに
第２の主弁２４は弁座１０に接触して閉止する。
したがつて、第２の弁室３は高圧となり、ロツド
２６は引張スプリング２７に抗して右方へスライ
ドし、ストツパ２５を介して第１の主弁２３を弁
座９から離間させ、その間隔をS₁に拡大すること
になる。このため、第１の入口ポート６から出口
ポート８へ流れる冷媒の圧力損失を防止すること
ができる。

第６図はこの発明の第３の実施例を示すもので
あり、第１の実施例と同一構成部分は同一付号を
付してその説明を省略する。３０は第１の主弁、
３１は第２の主弁であり、これらはベローズ３２
によつて連結されパイロツト弁を構成している。
このベローズ３２の長手方向中間部には仕切板３
３が設けられ、第１、第２の主弁３０，３１の通
孔３４，３５からの圧力を受けるようになつてい
る。

しかして、第２の主弁３１が冷媒の圧力を受け
ると、ベローズ３２を介して第１の主弁３０とと
もに右方へ移動し、第１の主弁３０は弁座９から
S₂だけ離間するとともに第２の主弁３１は弁座１
０に接触して閉止する。したがつて、第２の弁室
３は高圧となり、その圧力はベローズ３２内の仕
切板３３を受ける。このため、ベローズ３２の仕
切板３３より左側が伸長し、その伸長分だけ第１
の主弁３１が弁座９から離間して間隔はS₁に拡大
する。このため、第１の入口ポート６から出口ポ
ート８へ流れる冷媒の圧力損失を防止することが
できる。

この発明は以上説明したように、流体の圧力差
によつてその流れを切換える第１、第２の主弁に
制御機構を設け、この制御機構を弁室の圧力に応
動させ、他方の主弁の弁座との間隔を制御するよ
うにしたから、一方の主弁が閉止するときにはそ
の弁座との間隔を狭く、他方の主弁が開放したと
きにはその弁座との間隔を広くすることができ
る。したがつて、弁の切換え動作が瞬間に行なえ
るとともに圧力損失を減少でき、冷凍サイクルに
使用した場合に、能力向上を図ることができると
いう効果がある。さらに、構造的に簡単であると
ともに熱リークを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の三方弁を用いた冷凍サイクルの
系統図、第２図ないし第４図はこの発明の第１の
実施例を示す作動状態の断面図、第５図はこの発
明の第２の実施例を示す断面図、第６図はこの発
明の第３の実施例を示す断面図である。 ２……第１の弁室、３……第２の弁室、６，７
……入口ポート、８……出口ポート、９，１０…
…弁座、１１……第１の主弁、１２……第２の主
弁、１７，１８……パイロツト弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１、第２の弁室を有するとともに、これら
   弁室を弁座を有する連通路で連通し、それぞれの
   弁室に入口ポート、連通路に出口ポートを設けた
   弁本体と、この弁本体の上記第１、第２の弁室内
   に設けられ弁座に対して接離自在で流体の流れを
   切換える第１、第２の主弁と、これら第１、第２
   の主弁に設けられ上記第１、第２の弁室の圧力に
   応動し、主弁と弁座との間隔を制御する制御機構
   とを具備したことを特徴とする三方弁。 ２ 制御機構は、第１、第２の主弁を支持するロ
   ツドと、このロツドの両端に設けられ、第１、第
   ２の弁室の圧力に応動する第１、第２のパイロツ
   ト弁とから構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の三方弁。 ３ 制御機構は、第１、第２の主弁を支持すると
   ともに第１、第２の弁室の圧力に応動するロツド
   と、このロツドに設けられ上記第１、第２の主弁
   を選択的に押圧するストツパとから構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の三方
   弁。 ４ 制御機構は、第１、第２の主弁を支持する伸
   縮自在なベローズと、このベローズの中間部に設
   けられ第１、第２の弁室の圧力を受けてベローズ
   を伸縮させる仕切板とから構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の三方弁。