JPS631878A - 切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷凍サイクル、特にヒートポンプ型の空調機の
冷房・暖房の切換に用いる切換弁に関するものである。

従来の技術 近年、冷凍サイクル用の切換弁は、空調機のヒートポン
プ化が進むにつれ、その需要は急増しており、低コスト
化、信頼性向上、小型化等の要求が強くなっている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の冷凍サイクル
用の切換弁の一例について説明する。

第６図は従来の切換弁の断面図を示すものである。１は
圧縮機、２はアキュムレータであり、切換弁３を介して
室内コイル４と膨張器５と室外コイル６の環状回路と接
続され周知のヒートポンプ式冷媒回路を構成している。

切換弁３ば、弁本体７とパイロットパルプ８とで構成さ
れており、弁本体７は２個のピストン９，１０により３
つの空間１１．１２．１３に分けられ、２個のピストン
９．１０は連結棒１４で結ばれ同時に第６図上で左右に
移動する。連結棒１４上にはスライドバルブ１６が取り
付けられておりピストン９　、１０カ動けば前記スライ
ドパルプ１５が共に動く。ピストン９，１０で挾まれた
領域には４本の導管１６゜１７．１８．１９が接続され
、圧縮機１の吐出管１６は常に空間１２に連通し、圧縮
機１の吸入管１７はスライドパルプ１５とパルプシー）
２０にて形成される空間２１に常に連通している。また
導管１８．１９はそれぞれ室内コイル４及び室外コイル
６に接続されており、スライドパルプ１５の位置により
空間１２と連通したり空間２１と連通したりする。ピス
トン９，１０には圧力バランス孔２２．２３を設けてい
る。次にパイロットパルプ８の構造について説明する。

パイロットパルプ８内には２つの空間２４．２５が設け
られ、電磁コイル２６により作動するニードルパルプ２
７゜２８にて交互に閉塞される連通孔２９を有している
。第６図のニードルパルプ２７．２８は電磁コイル２６
が通電された暖房運転状態を示している。

３０は前記連通孔２９と吸入管１７とを連通ずる抽気管
、３１は空間１１と空間２４１＆を連通ずる抽気管、３
２は空間１３と空間２６を連結する抽気管である。次に
以上の構成にてなる切換弁３の動作について説明する。

第６図は暖房運転状態を示しており、各空間１１．１２
，１３，２４．２５の圧力は次の様になっている。圧縮
機１の吐出ガスにより空間１２は高圧となり、ピストン
９，１ｏに設けられた圧力バランス孔２２．２３を通じ
て空間１１及び空間１３を高圧圧力に保とうとする。と
ころがパイロットパルプ８内のニードルパルプ２７が連
通孔２９を閉じているため空間１３は抽気管３２、空間
２６、連通孔２９及び抽気管３０を介して吸入管１７と
連通し低圧圧力となっている。従って空間１１と空間１
３の間にはピストン９，１０を介して圧力差を生じピス
トン９，１０及びスライドパルプ１６が第６図の右方向
に押しつけられ所定の暖房運転状態を維持する。次に、
暖房運転が停止されるが、除霜運転が開始されるか、又
は冷房運転開始時における切換弁３の動作を説明する。

上記３つの運転状態においては電磁コイル２６は通電が
停止されている。そのためニードルパルプ２７．２８は
第６図左方向に移動するため、ニードルパルプ２８が連
通孔２９を閉じ、抽気管３゜は空間２４と連通するよう
になる。従って暖房時に高圧圧力となっていた空間１１
は抽気管３１、空間２４、抽気管３０を介して吸入管１
７と連通し急激に低圧圧力となる。そのだめピストン９
をへだでて空間１２と空間１１の間に圧力差が生じ、こ
の圧力差によってピストン９，１０及びスライドパルプ
１５が第６図の左方向に押しつけられる。

従って吐出管１６は導管１９と連通し、導管１８は空間
２１を介して吸入管１７と連通ずる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の構成では、パイロット方式であるた
めに非常に多くの品品が必要となり、構造が複雑で組立
工数も多くなる問題点を有していた。更に構造中に、抽
気管３０．３１や、圧力バランス孔２２．２３、パイロ
ットパルプ８の連通孔２８．２９等の微小開口部分が多
いため、冷媒回路中の異物等により閉塞され切換作動不
能となる恐れがちる等、信頼性の面でも不安定であると
いう問題点を有していた。又これを解決する一手段とし
て弁切換を行う摺動弁を電磁コイルにより直接移動させ
る方法が考えられるが（図示せず）、摺動弁を薄笑に移
動するためには多大な吸引力を要するため、この吸引力
を連続定格として得るためには、極めて大きな電磁コイ
ルが必要となり消費電力も大きくなるという問題点を有
するため実現していない。また、これを改善するだめ特
開昭５９−１６４４７２に正特性感熱抵抗素子を利用し
た切換弁が提示されているが、これとて、瞬時停電等に
より電源が瞬時的にしゃ断され、この後、復帰した時に
は、素子の温度が完全に低下しておらずこのため、動作
が不確実になる等の問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、低コストで小型のパイロッ
トバルブレス型であり、しかも消費電力の少ない切換弁
を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の切換弁は導通路を
切換える摺動弁を直接電磁コイルにより１駆動すると共
にこの電磁コイルを中間タップを介して一次コイルと二
次コイルに分割し、コンデンサと抵抗による積分回路と
、前記積分回路の放電電荷を電源停止時に瞬時に放電さ
せる放電回路と前記積分回路の入力を出力とし一次コイ
ルと直列にかつ二次コイルと並列になる機中間タップに
トランジスタを接続した制御回路を切換弁本体に内蔵す
る構成にしたものである。

作　　用 本発明は上記した構成によって電磁コイルへの通電初期
には積分回路の電圧が低いため、トランジスタはオン状
態であり、このため一次コイルのみに通電して、大きな
電流を流して大きな吸引力を引出してプランジャを吸着
させ、吸着後積分回路の電圧が上昇し、トランジスタが
オフすると、一次コイルと二表コイルで形成される電気
回路に切換わり保持トルク相当の通電電流に絞られる。

以降電源がオフするまでこの状態が保たれる。また、瞬
時停電等により、電源が瞬時的にしゃ断されても放電回
路の働きにより、電源復帰後はプランジャを確実に吸着
させることが出来る。以上の様に、大電流を必要とする
のは通電初期だけであり、電磁コイルの小型化が図れ、
かつ瞬停復帰にも確実に動作する。

実施例 以下本発明の一実施例の切換弁について図面を参照しな
がら説明する。第１図と第２図は本発明の一実施例にお
ける切換弁の非通電時の断面図を示すものである。１６
は弁本体を形成するシリンリング１６の一端に嵌合溶接
された蓋である。１９゜２ｏは前記シリンダ１６の内壁
にシート面１９ａ。

２０ａを互いに平行に対向させて固定した第一。

第二のバルブシートであり、第一のバルブシート１９に
は圧縮機の吸入側に接続される吸入パイプ２１への導出
口１９ｂが開口している。又、第二のバルブシート２０
には各々凝縮器又は蒸発器として可逆的に機能する室外
コイル、室内コイルに接続される第一、第二の接続パイ
プ２２．２３が開口される第一、第二の通口２０ｂ　、
２０ｃがシリンダ１６の軸方向に並設開口されている。

２４は前記シリンダ１６内を軸方向に摺動する摺動弁で
あり以下の如く構成されている。２６．２６は前記バル
ブシート１９　、２０のシート面１９ａ。

２０ａに尚接してシールする摺動性のすぐれた例えばフ
ッ素樹脂等より成るスライドシートリング２７．２８を
一端に固着した一対のスライドパルプである。２９は前
記スライドバルブ２５　、２６を両端に収納してトンネ
ル状流路を構成するスライダである。３０は前記スライ
ダ２９内にあって前記スライドパルプ２５．２６の間に
介在して前記−対のスライドバルブ２５．２６を前記バ
ルブシート１９．２０のシート面１９ａ、２０ａに附勢
し、前記スライドシートリング２７．２８を前記バルブ
シート１９　、２０のシート面１９ａ。

２０ａに圧接して内外をシールする板バネである。

３１．３２はシールリングで略Ｖ字状の断面形状をして
おり前記スライドバルブ２５．２６の外周中央凹部に収
納され前記スライダ２９の内面に圧接して前記スライド
シートリング２６．２７とともに前記−対のスライドパ
ルプ２４．２５及びスライダ２８によシ形成される略円
筒状の流路の内外をシールしている。３３は前記スライ
ダ２９を直結され後述する電磁コイル３８への通電制御
により前記シリンダ１６の軸方向に前記摺動弁２４を摺
動するプランジャである。３４は前記プランジャ３３を
摺動自在に収納したプランジャガイドであり、−端に固
定鉄心３６を嵌合溶接するとともに他端は前記シリンダ
１６の他端に嵌合溶接された蓋３６の中央孔部に固定さ
れている。３７は前記プランジャ３３と前記固定鉄心・
３５の間に介在させた復帰バネであシ、前記プランジャ
３３を常に図の下方に付勢している。３８は電磁コイノ
ペ３８ａは制御回路であるが、これらは前記プランジャ
ガイド３４の外周に固定的に設けられ外部を樹脂３８ｂ
にてモールドされている。３８ｃは前中間タップｓａｆ
を引き出し、一次コイル３８ｇと、二次コイル３８ｈと
している。３９ａは前記電源端子３８ｄ、３８０間に設
けられたダイオードであり、交流電圧を整流化している
。Ｃ１は平滑用コンデンサであり前記ダイオード３９ａ
で整流化した電圧を平滑化している。

３９ｂは積分回路であり、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２が
直列に配されている。Ｄは放電回路として用いる。放電
用ダイオードであり、前記抵抗Ｒ１と並列に配され、前
記抵抗Ｒ１とコンデンサＣ２の接続点をアノードとして
いる。またこの点には抵抗Ｒ２を介して信号用トランジ
スタＱが接続され、その出力には抵抗Ｒ３とトランジス
タ３９ｃが接続されている。そして前記トランジスタ３
９ｃは前記一次コイル３Ｂｑと直列にかつ二次コイル３
８ｈと並列になる様接続されている。

４ｏは前記プランジャ３３と前記固定鉄心３６と共に磁
気回路を形成するヨークであり、前記固定鉄心３６にね
じ４１で係止している。そして前記摺動弁２４のスライ
ドシートリング２７　、２８の位置は、窮１図、第２図
図示の摺動弁２４第一の位置（電磁コイル３８無通電）
において前記導出口１９ｂと第一の通口２０ｂを連通さ
せ、電磁コイル３８の通電によりプランジャ３３を吸引
した第二の位置（第３図）において前記導出口１９ｂと
第二の通口２０ｃを連通させる如く設計されている。

以上の様に構成された切換弁について以下第１図から第
５図を用いてその動作を説明する。第１図、第２図は電
磁コイル３８に非通電時の態様を示したものでプランジ
ャ３３は復帰バネ３７の作用により図の下方に附勢され
てスライダ２９が蓋１８に当接して止まる。この結果、
摺動弁２４により導出口１９ｂと第一の通口２０ｂが連
通されると共に、導入口１７ｂと第二の通口２０ｃもシ
リンダ１６の内部を通して連通される。従って冷媒ガス
は、圧縮機−吐出パイブ１７−第一の接続バイブ２２−
室外コイル→膨張弁→室内コイル→第二の接続パイプ２
３−吸入バイブ２１→圧縮機の冷房サイクルあるいは除
霜サイクル回路となる。

次に電源が投入されると、ダイオード３９ａにて直流化
された電圧は積分回路ｓｓｂ内の抵抗Ｒ１を介してコン
デンサＣ２を充電してゆくが、電源投入初期においては
、コンデンサＣ２の電圧は低く（ｉ号用）ランジスタＱ
はオフのままである。このため、トランジスタ３９Ｃは
抵抗Ｒ３を通してオンすなわち導通状態であるため、一
次コイル３Ｂｑのみに通電されて大きな電流が通じてプ
ランジャ３３は復帰バネ３７の附勢力に抗して固定鉄心
３６に吸着されて当接して止まる。その後、積分回路３
９ｂ内コンデンサＣ２の充電が進み、電圧が上昇すると
、抵抗Ｒ２を介して信号用トランジスタＱをオンするた
め、トランジスタ３９ｃはオフすなわち非導通状態とな
り、一次コイル３Ｂｑと二次コイル３８ｈで形成される
電気回路に切換えて保持トルク相当の通電電流に絞られ
る。

この結果、摺動弁２４により、導出口１９ｂと第二の通
口２０Ｃが連通されると共に、導入口１７ａと第一の通
口２０ｅもシリンダ１６の内部を通して連通される。従
って冷媒ガスは、圧縮機−吐出バイブ１７−第二の接続
パイプ２３−室内コイル−膨張弁−室外コイル−第一の
接続パイプ２２−吸入パイブ２１−圧縮機の暖房サイク
ル回路となる。

尚、放電用ダイオードＤは、瞬時停電等の瞬間的な電源
遮断時においてもコンデンサＣ２の充電電荷を急速に放
電させるものであり微少時間経過後電源復帰しても、初
期動作が確実に行なわれる様になる。

以上の様に本実施例によれば、導通路を切換える摺動弁
２４を直接電磁コイル３日により、駆動するとともに、
この電磁コイル３８を中間タップ３ｓｆを介して一次コ
イル３Ｂｑと二次コイル３８ｈに分割し、コンデンサと
抵抗による積分回路と、前記積分回路の放電電荷を電源
停止時に瞬時に放電させる放電回路と前記積分回路の入
力を出力とし一次コイルと直列にかつ二次コイルと並列
になる機中間タップにトランジスタを接続したことによ
り通電初期は一次コイル３８ｇのみに通電して大きな電
流を通して大吸引力を引出してプランジャ３３を吸着さ
せ、吸着後は積分回路の電圧が上昇し、トランジスタが
オフするだめ一次コイル３８ｑと二次コイル３ｓｈで形
成される電気回路に切換えて保持トルク相当の通電電流
に絞られ、また、電源が瞬間的にしゃ断されても放電回
路の働きにより電源復帰後はプランジャを確実に吸着さ
せることが出来る。この結果、電磁コイル３８の小型化
が図れかつ、瞬停復帰にも確実に動作し、さらに電子回
路部が本体と同一構造内にあるため、別置き型に比較し
て、配線の簡素化が図れ、弁本体とのマツチングも良好
であり、弁切換が従来の如くパイロットパルプ機構や超
大型の電磁コイルを用いなくても可能となり、大幅な低
コスト化、小型化２作動信頼性向上が図れるものである
。

発明の効果 以上の様に、本発明は、中間タップを介して一次コイル
と二次コイルを有する電磁コイルと、電源電圧を整流す
るダイオードと、前記ダイオードの出力と並列に接続さ
れたコンデンサと抵抗による積分回路と、前記積分回路
の放電電荷を電源停止時に瞬時に放電させる放電回路と
前記積分回路の出力を入力とし、前記一次コイルと直列
にかつ二次コイルと並列になる様前記中間タップに接続
されたトランジスタと、前記電磁コイルの磁力により駆
動するプランジャと前記プランジャに直結され弁本体に
形成するシリンダ内を摺動して導通路を切換える摺動弁
とを備えた構成としたことにより、通電初期は一次コイ
ルのみに通電して大きな電流を通して大吸引力を引出し
てプランジャを吸着させ、吸着後は、積分回路の電圧が
上昇し、トランジスタがオフすなわち非導通になるため
、一次コイルと二次コイルで形成される電気回路に切換
えて保持トルク相当の通電電流に絞られる。

まだ電源が瞬時的にしゃ断されても放電回路の働きによ
り電源復帰後はプランジャを確実に動作させることが出
来る。この結果、電磁コイルの小型化が図れかつ、電子
回路部が本体と同一構造内にあるため、別置き型に比較
して、配線の簡素化が図れ、弁本体とのマツチングも良
く弁切換が従来０如くパイロットパルプ機構や超大型の
電磁コイルを用いなくても可能となり、大幅な低コスト
化。

小型化１作動信頼性向上が図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における切換弁の非通電状態
を示す断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ方向の部分断面
図、第３図は上記切換弁の通電状態を示す断面図、第４
図は上記切換弁の電磁コイルの回路構成図、第６図は第
４図の回路構成における通電時の電磁コイル電流の時間
変化特性図、第６図は従来例における切換弁の断面図を
示したものである。 １６・・・・・・シリンダ、２４・・・・・・摺動弁、
３３・・・・・・プランジャ、３８・・・・・・電磁コ
イル、３８ｄ・・・・・・中間タップ、３８ｅ・・・・
・・一次コイル、３８ｆ・・・・・・二次コイル、３９
ａ・・・・・・ダイオード、３９ｂ・・・・・・積分回
路、３９ｃ・・・・・・トランジスタ、Ｄ・−・・・・
放電回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１６
−−シリンダ ２４−　　摺ｖＪ弁 ３３−　　ブラシジャ ３／３ｔ−一一次コイノし ３３−　　プランジ〒 ３８−！徽コイル ３８ａ−旬＠回蕗 ３８−一賃猛コイル ３８ｈ−二次コイル ｌ ３８−　　覚尿：イ７ト３９α−グイオード３１ｈ−−
一中間りツブ３９ｃｍトランジスタ第５図 ＥＳｒ聞 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中間タップを介して一次コイルと二次コイルを有する電
   磁コイルと、前記電磁コイルの磁力により、駆動するプ
   ランジャと、前記プランジャに直結された弁本体を形成
   するシリンダ内を摺動して導通路を切換える摺動弁とを
   備え、電源端子に並列に接続され、電源電圧を整流する
   ダイオードと、前記ダイオードの出力と並列に接続され
   たコンデンサと抵抗による積分回路と前記積分回路の充
   電電荷を電源停止時に瞬時に放電させる放電回路と、前
   記積分回路の出力を入力とし前記一次コイルと直列にか
   つ二次コイルと並列になる様前記中間タップに接続され
   たトランジスタからなる制御回路を内蔵した切換弁。