JPS6323074A - 四方弁 - 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】 〔発明の目的〕 産業上の利用分野 本発明は空調装置等に用いられる可逆冷凍サイクル用四
方逆転弁における弁体の改良に関する。

従来の技術 可逆冷凍サイクル用逆転弁においては、シリンダ状の逆
転弁本体内の高圧室に圧縮機の吐出管に対する接続口と
、圧縮機の吸入管に対する接続口及び該接続口を挟んで
２個の熱交換器用導管に対する接続口とを設け、吸入管
に対する接続口から２個の熱交換器用導管に対する接続
口にかけて設けた一連の切替用弁シートに椀状のスライ
ド弁体を摺接させ、該スライド弁体をピストンにより移
動させることにより該スライド弁体の連通用内腔を介し
て圧縮機の吸入管に対する接続口を２個の熱交換機用導
管に対する接続口に対して択一的に連通させることによ
り熱交換器に対する冷媒の流路を逆転させて冷、暖の切
り換えを行なっている。

このスライド弁体は従来金属材で形成されていたが、弁
シートに対する摺動面を平滑に加工するのに手数を要し
、また高圧室内の高熱が熱伝導の良い該金属製スライド
弁体を介して吸入管の低温側に逃げてしまい、圧縮機の
効率低下となってしまう欠点があった。

そこで近時においては、スライド弁体を比較的に熱伝導
が少い四弗化エチレン樹脂（商品名テフロン）あるいは
ボリア・ミド樹脂等の潤滑性に富んだ高分子材料で形成
しているが、高分子材料で造られたスライド弁体は耐熱
性に限界があるため、高温高圧の冷媒に曝露され高応力
下で摺動するときは層比や変形などにより摺動面からの
冷媒の漏洩が増加し、寿命が短い欠点がある。

また更に、近時冷凍機のエネルギー効率を高めるための
技術開発が進められており、冷凍機が高圧縮比で運転さ
れるようになったため吐出側の冷媒温度が更に高温とな
り、高分子材料の耐冷媒性や耐熱性の限界によって四方
逆転弁における高分子弁体の耐久性の不足が一層顕在化
するに至っている。

解決しようとする問題点 上述のように、冷凍機の一層の省エネルギー化のために
、四方逆転弁におけるスライド弁体の内外側の間にかか
る圧力差と温度差が更に大きくなり、このような厳しい
使用条件に耐える長寿命の四方弁が望まれている。本発
明は、このような要望に応えうるような低エネルギー損
失と高耐久性とを有する改良された四方弁を提供しよう
とするものである。

〔発明の構成〕

問題点を解決するための手段 前述のような本発明の目的は、圧縮機の吐出管に連通ず
る高圧室の側壁上に圧縮機の吸入管に連通ずる低圧側接
続口と２個の熱交換器用導管にそれぞれ連通する２個の
接続口とを有する弁シートを設けた逆転弁本体と、該弁
シート上を摺動して前記接続口間の連通状態を転換する
ことができる椀状のスライド弁体と、を備えた可逆冷凍
サイクル用四方逆転弁において、該スライド弁体がセラ
ミックス成形体で形成しかつ少くともその摺動面に四弗
化エチレン樹脂層を一体に設けてなるものである四方弁
によって達成される。

本発明の四方弁におけるスライド弁体は、逆転弁本体に
設けられた高圧室の側壁上に設けられた弁シート上を摺
動するもので、その中央部が凹部となって椀状に形成さ
れており、弁シートに接する摺動面の形状は、たとえば
長円形などになっている。そして、低圧側接続口と２個
の熱交換器への接続口のいづれか１方とがスライド弁体
の凹部を通じて連通状態にあり、他の接続口はスライド
弁体の外側方にあって高圧室に対して開放された状態に
あるが、スライド弁体が弁シート上を摺動して低圧側接
続口と他方の熱交換器への接続口とが連通ずるようにな
ると、それまで低圧側と連通していた熱交換器への接続
口は高圧側と連通ずるように転換される。

従ってこのような椀状のスライド弁体は、外側を常時高
温高圧の冷媒に曝露しており、弁シートに圧着された状
態で摺動することになる。

本発明においては、かかるスライド弁体をセラミックス
成形体により形成し、さらに少くともその弁シートに接
する摺動面に四弗化エチレン樹脂層を一体に密着させて
設けたものである。

本発明におけるスライド弁体を形成するセラミックス成
形体は、高温冷媒に対して耐久性があり、ヒートショッ
クにも強く、充分な機械的強度を備えていると共に熱伝
導率が低いという特性を有している。その中でもステア
タイト磁器は成形性がよく、また研摩性に優れているの
で、精密な形状の製品を得るのに適している。しかし、
本発明におけるセラミックス成形体としては、セラミッ
クス原料粉末をあらかじめ成形したのちに焼成して得ら
れるものに限らず、セラミックス粉末を無機質や有機質
の結合剤を用いて結合成形したものであってもよい。

本発明におけるスライド弁体は、その摺動面に四弗化エ
チレン樹脂層が一体に設けられたものであるが、その際
にはあらかじめ表面処理した四弗化エチレン樹脂フィル
ムを摺動面に接着する方法や高周波スパッタリングによ
り摺動面などに四弗化エチレン樹脂の被膜を形成する方
法、あるいは四弗化エチレン樹脂粉末を結合剤などと共
に塗布する方法など適宜の方法が用いうる。かかる四弗
化エチレン樹脂層は弁シートとの間の摩擦抵抗を減し、
かつ摺動面の耐久性を増すと共に弁シートの摩耗を抑制
するのに有効である。

作用 このようにセラミックス成形体の面に四弗化エチレン樹
脂層を設けたことによって、驚くべきことに、単なるセ
ラミックス製の弁体はもちろんのこと、四弗化エチレン
樹脂製の弁体よりも摺動面からの冷媒の漏洩量が少くな
り、耐久性が向上するという結果が得られた。

実施例 以下本発明の一つの実施例を図面によって説明する。

図において、１はシリンダ状の逆転弁本体であり、その
両端部には栓体２，３が固着されている。

逆転弁本体１の上部側壁には圧縮機４の吐出管５が連結
され、また下部側壁には、圧縮機４の吸入管６に接続さ
れる低圧側接続口１１ａを挾んで、それぞれ２個の熱交
換器７，８へ連絡する導管９゜１０に接続される接続口
１１ｂ、ＩＩＣが、軸方向に隣接して形成された弁シー
ト１１が設けられている。

逆転弁本体１内において、弁シート１１と栓体２との間
にはピストン１２がまた栓体３との間にはピストン１３
が摺動自在に設けられ、ピストン１２とピストン１３と
の間に高圧室Ｒ１が形成されている。ピストン１２とピ
ストン１３とは連結板１４によって連結されて連動する
ように構成され、ピストン１２と栓体２との間に形成さ
れた変圧室Ｒ２およびピストン１３と栓体３との間に形
成された変圧室Ｒ３とは、それぞれ導管２′および導管
３′によって四方切換パイロット弁１５に連絡しており
、変圧室Ｒ２およびＲ３のいづれか一方が導管５′によ
って吐出管５に連通ずるとき、他方が導管６′によって
吸入管６に連通ずるように構成されている。

弁シート１１上には、連通用凹部１６１を有する椀状の
スライド弁体１６が設けられ、スライド弁体１６は連結
板１４の穴に緩く嵌合されている。

従ってスライド弁体１６はピストン１２および１３が移
動するに伴って弁シート１１上を摺動し、低圧側接続口
１１ａをその両側の熱交換器側接続口１１ｂ、ｌｌｃの
いづれか一方と連通させると共に、他方の熱交換器側接
続口を高圧室Ｒ＋に開放する。

スライド弁体１６は、主体Ａがステアタイトで形成され
ており、その弁シート１１に接する面には四弗化エチレ
ン樹脂層Ｂが密着して設けられている。四弗化エチレン
樹脂層Ｂは、たとえば結合助剤を含む四弗化エチレン樹
脂の微粉末分散液などを塗布したのち焼付けるなどの方
法によって形成することができ、この際ステアタイト表
面の微細な凹凸に樹脂層が食い込んで強力な密着力が得
られるが、樹脂層を設けるに当っては必ずしもこのよう
な方法に限られるものではない。

このように構成された本発明の四方弁は、冷凍システム
において冷媒の流れを冷房時と暖房時とに切り換えるの
に使用されるが、第２図は、たとえば冷房運転時の四方
弁の状態を示している。すなわち、パイロット弁１５は
変圧室Ｒ３が導管３′と５′を経て吐出管５に連通し、
また変圧室Ｒ２が導管２′　と６′を経て吸入管６に連
通ずるような状態にあるから、ピストン１２が引かれる
と共にピストン１３が押されて弁シート１１に接近して
いる。従ってスライド弁体１６は連結板１４によって接
続口１１ａと接続口１１ｃとを連通ずる位置にあり、接
続口１１ｂは高圧室Ｒ１に対し開放されている。そのた
め、圧縮機４から吐出管５を経て高圧室Ｒ＋に供給され
た高圧高温の冷媒は、接続口１１ｂから導管９を経て熱
交換器７に入って凝縮し、絞り手段１７を経て熱交換器
８に入り、蒸発して導管１０からスライド弁体１６の連
通用凹部１６ａを通り、吸入管６を経て圧縮機４に戻る
ように循環する。

次にパイロット弁１５が転換すると変圧室Ｒ３内の冷媒
は導９３’および６′を経て吸入管６に逃げ、一方変圧
室Ｒ２には導管５′および２′を経て高圧冷媒が供給さ
れる。そのためピストン１２は圧力の差によって押され
、弁シート１１へ接近する。従ってスライド弁体１６は
連結板１４によって押されて接続口１１ａ゛と接続口１
１ｂとを連通ずる位置に移動し、接続口１１Ｃは高圧室
Ｒ１に対し開放される。その結果、冷媒の通過順序は、
導管１〇−熱交換器８−絞り手段１７−熱交換器７−導
管９−吸入管６というように、第２図に示した冷房時の
通過順序に対して逆転し、暖房運転に切り換わる。

このように、スライド弁体１６は外側から高温冷媒の圧
力を受けて弁シート１１に圧着された状態で摺動するが
、スライド弁体１６は摺動面に四弗化エチレン樹脂層が
設けられているので摩擦係数が変化せず、また主体が高
剛性のステアタイトで形成しであるので高分子材料で形
成された弁体の如くに圧力のため形状に歪を生じたりす
ることがなく、従って摺動面は摩耗が少い上に摩耗も均
一であって、片減りなどによる冷媒の漏洩の発生が著し
く減少した。

〔発明の効果〕

本発明は上記の如き構造を有する可逆冷凍サイクル用四
方逆転弁において、特定の材料の組合せによって形成さ
れたスライド弁体を組み込んであるので、該弁体の熱伝
導による熱損失が少くて冷凍サイクルのエネルギー効率
を高めるのに有効であるばかりでなく摺動面の摩擦係数
も安定して低く、また耐久性が高分子材料で形成した弁
体や摺動面に何等の処理も施さないセラミックスの弁体
の場合それぞれ２千回および５千回程度であったのに対
し、本発明においては１０万回以上という驚くべき結果
が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の四方弁に組み込まれるスライド弁体の
例の縦断面図、第２図は本発明の四方弁の構造およびそ
の使用状態を示す断面図である。 １・・・逆転弁本体、２，３・・・栓体、４・・・圧縮
機、５・・・吐出管、６・・・吸入管、１１・・・弁シ
ート、１２゜１３・・・ピストン、１５・・・四方切換
パイロット弁、１６・・・スライド弁体、Ａ・・・弁主
体、Ｂ・・・樹脂層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機の吐出管に連通する高圧室の側壁上に圧縮機の吸
   入管に連通する低圧側接続口と２個の熱交換器用導管に
   それぞれ連通する２個の接続口とを有する弁シートを設
   けた逆転弁本体と、該弁シート上を摺動して前記接続口
   間の連通状態を転換することができる椀状のスライド弁
   体と、を備えた可逆冷凍サイクル用四方逆転弁において
   、該スライド弁体がセラミックス成形体で形成しかつ少
   くともその摺動面に四弗化エチレン樹脂層を一体に設け
   てなるものである四方弁。