JPS63297883A - 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 従来の技術としては、例えば特公昭３６−１２６８９号
公報に示されている様な冷凍サイクル用切換弁がある。

以下図面に基づき、上述した従来の冷凍サイクル用切換
弁の構成を説明する。

第ｅ図、第７図は従来の冷凍サイクル用切換弁の断面図
である。１は圧縮機、２はアキュームレータであり、切
換弁３を介して室内熱交換器４とキャピラリ６と室外熱
交換器６の環状回路と接続されている。切換弁３は切換
弁本体７とパイロットバルブ装置８とで構成されている
。

そして、切換弁本体７は間隔を隔てた２個のピストン９
，１０により３つの弁室１１，１２及び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図上で左右に動く、連結棒１４上にはスライド弁１
５が取付けられており、ピストン９，１０に連動してこ
のスライド弁１５が動く。

ピストン９，１ｏではさまれた領域には４本のパイプ１
８，１７．１８．１９により導入口１６ａ。

導出口１７ａ、第一通口１８ａ、第二通口１９ａを形成
している。

圧縮機１の吐出パイプ１θは、導入口１６ａを介し弁室
１２に常に連通し、圧縮機の吸入パイプ１７の導出口１
７ａはスライド弁１６とバルブシー）２０にて形成され
る流路２１に常に連通している。又パイプ１８の第一通
口１８ａ、パイプ１９の第二通口１９ａはそれぞれ室内
熱交換器４及び室外熱交換器６に接続されており、スラ
イド弁１５の位置により弁室１２又は流路２１と連通す
る。

ピストン９，１ｏには圧力バランス孔２２．２３が開け
られている。

次にパイロットバルブ装置８の構造について説明する。

パイロット装置８内には２つの弁室２４　、２５が設け
られ、ソレノイドコイル２６により作動するニードル弁
２７．２８にて交互に閉塞される連通孔２９を有してい
る。

第７図のニードル弁２７．２８はソレノイドコイルが通
電された状態、すなわち暖房の状態を示す０ ３０は前記連通孔２９と吸入パイプ１７とを連通ずる細
管、３１は弁室１１と弁室２４を連通する細管、３２は
弁室１３と弁室２６を連通する細管である。

以上のように構成された冷凍サイクル用切換弁について
、以下その作動状態を説明する。

第７図は暖房運転の状態を示しており、各弁室１１．１
２，１３，２４．２５の圧力は次のようになっている。

圧縮機１の吐出ガスによシ弁室１２は高圧となシ、ピス
トン９，１０に設けられた圧縮バランス孔２２．２３を
通じて弁室１１および弁室１３を高圧圧力に保とうとす
る、ところがパイロットバルブ装置８内のニードル弁２
７が連通孔２９を閉じているため、弁室１３は細管３２
．弁室２６゜連通孔２９および細管３０を介して吸入パ
イプ１７と連通して低圧圧力となっている。したがって
弁室１１と１３の間にはピストン９，１ｏを介して圧力
差が生じ、ピストン９，１０、およびスライド弁１６が
図面上の右方向に押し付けられ、所定の暖房運転状態を
維持する。

次に冷房運転開始時における切換弁３の動作を説明する
。

第６図において、ソレノイドコイル２６は通電が停止さ
れている、そのためニードル弁２７．２８は図面上左方
向に移動し、ニードル弁２８は連通口２９を閉じ、細管
３０は弁室２４と連通するようになる。したがって暖房
時高圧となっていた弁室１１は、細管３１．弁室２４．
細管３０を介して吸入パイプ１７と連通し急激に低圧圧
力となる。

そのためピストン９を隔てて弁室１２と弁室１１間に圧
力差が生じ、この圧力差によりピストン９゜１０および
スライド弁１５が図面上左方向へ押し付けられ、吐出パ
イプ１６とパイプ１９は、導入口１６ａ、弁室１２．第
二通口１９ａを介して連通し、パイプ１８は第一通口１
８ａ、流路２１゜導出口１７ａを介して吸入パイプ１７
と連通し、冷房運転の状態となる。

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、暖房運転、冷房運転の各
状態において、スライド弁１６は、弁室１２の高圧冷媒
圧力と流路２１の低圧冷媒圧力の圧力差によシ、バルブ
シート２０に過大な力で押し付けられているため、例え
ば暖房運転から冷房運転もしくはその逆に切換え作動さ
せる場合、スライド弁１５の駆動は冷媒ガスの高低圧力
差を利用して行なうパイロット方式となっている。した
がって非常に多くの部品が必要となり、又構造も複雑で
あるなど、組立工程も複雑となる、問題点を有していた
。更に切換作動を行うだめの、細管３０．３１．３２　
、や圧力バランス孔２２，２３、パイロットパルプ８の
連通孔２９等が冷媒回路中の異物等によシ閉塞され、切
換作動となるおそれがある等、信頼性の面も不安定であ
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）、摺動弁を確実
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
点を有するだめ実現していない。

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シ、しかも消費電力の少ない切換弁
を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の冷凍サイクル用切
換弁は、冷媒回路を切換える摺動弁を直接プランジャ駆
動するソレノイド部の固定鉄心を分割してその間に着磁
及び消磁が可能な磁石を設け、電源ＯＮ時にコンデンサ
と抵抗による積分回路の出力によシ、前記磁石の着磁コ
イルを通電制御する第１のドライバー回路と、電源ＯＮ
の間に充電されるコンデンサの電荷を電源ＯＦＦ　時に
放、電し、前記磁石の消磁コイルを通電制御する第２の
ドライバー回路を接続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、電源ＯＮ時には積分回
路の電圧が低く、第１のドライバー回路よりも、第２の
ドライバー回路が早（ＯＦＦＬ着磁コイルに通電され、
摺動弁と直結したプランジャが固定鉄心に吸引されると
同時に磁石が着磁されプランジャを自己保持し、プラン
ジャ自己保持後、積分回路の電圧が上昇し第１のドライ
バー回路もＯＦＦ　するため通電は短時間のみでよい。

以降電源がＯＦＦ　　までこの状態が保たれる。又、電
源ＯＦＦ　時には、積分回路の電圧が高く第１のドライ
バー回路よりも第２のドライバー回路が早くＯＮ　Ｌ、
電解コンデンサに充電されていた電荷は瞬時に消磁コイ
ルを通して放電し、磁石を消磁することで自己保持を解
除し短時間の通電で復帰できる。

実施例 以下本発明の一実施例の冷凍サイクル用切換弁について
図面を参照しながら説明する。尚冷却システムについて
は、従来と同一構成であるため、同一番号を付してその
詳細な説明を省略する。第１図及び第３図は本発明の一
実施例における冷凍サイクル用切換弁の非通電時の断面
図を示すものである。３３は弁本体を形成するシリンダ
で側面に圧縮機１の吐出側に接続される吐出パイプ３４
の導入口３４ａが開口している。３６は前記シリンダ３
３の一端に嵌合溶接された蓋である。３６゜３７は前記
シリンダ３３の内壁にシート面３６ａ。

３７ａ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シ、第一のバルブシート３６ａ
には圧縮機１の吸入側に接続される吸入パイプ３８への
導出口３６ｂが開口している。又、第二のバルブシート
３７には、各々凝縮器又は蒸発器として可逆的に機能す
る室外熱交換器６．室内熱交換器４に接続される第一、
第二の接続パイプ３９．４０が開口される第一、第二の
通口３了す。

３７ａがシリンダ３３の軸方向に並設開口されている。

４１．４２は、前記パルプシー）３６ａ　。

３７ａに自接してシールする摺動性のすぐれた例えばＰ
ＴＦＥ　（四フッ化エチレン樹脂）等のフッ素樹脂より
なるスライドシートリング４３．４４を固定した一対の
スライドバルブである。４６は、前記スライドバルブ４
１．４２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。４６は前記スライダ４６内にあって前記
スライドパルプ４１．４２の間に介在して前記一対のス
ライドバルブ４１．４２を前記バルブシート３６．３７
に付勢し、前記スライドシートリング４３，４４を前記
パルプシー）３６，３７に圧接して内外をシールする板
バネである。４ア、４８は前記スライドバルブ４１．４
２の外周中央凹部に収納され前記スライダ間をシールす
る■字形シールリングである。４９は前記シリンダ３３
の他端を閉塞する蓋である。６ｏは前記蓋４９の中央に
前記シリンダ３３と同軸にとりつけられたパイプである
。

６１は前記スライダ４５と一端を連結し前記パイプ内を
その軸方向に移動可能なプランジャである。

５２は前記プランジャ６１の他端と同一軸心で対向し復
帰バネ５３を介して設けた固定鉄心であり前記パイプの
先端を閉塞している。５４は前記固定鉄心５２を前記軸
方向で分割する様に介挿され着磁及び消磁が可能な、た
とえばアルニコ系の磁石である。６５は前記バイブロｏ
の外側に配設され前記軸心とほぼ一致した軸心をもつコ
イルであり、第４図に示す如く、電源端子ｓｓａ　、ｓ
ｓｂを設け、更に中間タップ５５ｃを引き出し、互いに
逆向きに巻線した着磁コイル５６ｄと消磁コイル５５ｅ
より成っている。６６＆は電源端子６６ａ。

ｓｓｂ間に設けられた整流ダイオードで交流電圧を整流
化している。ｓｓｂは第１の分圧回路で整流ダイオード
５６ａの出力間に抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を直列に配してい
る。ｆ５６ｃは積分回路で抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点
と、ｓｅｄの整流ダイオード５６ａの一端子との間に抵
抗Ｒ３とコンデンサＣ１を直列に配されている。５６ｅ
は第１のドライバー回路で、第１のトランジスタＱ１の
ベースを入力とし抵抗Ｒ３とコンデンサＣ１の接続点と
接続し、エミッタは整流ダイオードＳｅａの一端子６ｓ
ｄ及びコレクタを第１のドライバー回路５６ｅの出力と
し、着磁コイルｓｓｄの中間タップ５５ｃと反対の一端
と接続する第２のトランジスタＱ２のエミッタに、コレ
クタは抵抗Ｒ４及び第２のトランジスタＱ２のベースに
接続している。抵抗Ｒ４の第１のトランジスタＱ１のコ
レクタとの接続端を反対の一端は、整流ダイオード５６
ａの（＋）端子ｓ６ｆに接続している。着磁コイルｓｓ
ｄと消磁コイ／Ｌ１５５ｅの中間タップ５５ａは、整流
ダイオードＳｅａの（→端子ｓｅｆに接続されている。

Ｄはダイオードで、カソードを整流ダイオード５６ａの
一端子６ｓｄに接続している。Ｃ２はコンデンサで（＋
）極を整流ダイオード５６ａの（＋）端子５ｅｓｆに（
−）極をダイオードＤのアノードに接続している。

ｓａｇは第２の分圧回路で、コンデンサＣ２と並列に、
抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ６を直列に配している。

ｓｅｈは第２のドライバー回路で、第３のトランジスタ
Ｑ３のベースを入力とし、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の接続点
と接続し、エミッタはダイオードＤのアノード及びコレ
クタを第２のドライバー回路ｓｓｈの出力とし、消磁コ
イル５５ｅの中間タップ６５ｃと反対の一端と接続する
第４のトランジスタＱ４のエミッタに、コレクタは抵抗
Ｒ７及び第４のトランジスタＱ４のベースに接続してい
る。

スライダ４５の両端に収納されたスライドパルプ４１．
４２の端部に固定されたスライドシートリング４３．４
４の位置は、第１図、第２図図示のスライダ４５が第１
の位置（プランジャ６１非吸着状態）において前記導出
口ｓｅｂと第一の通口３７ｂを連動させ、着磁コイル５
５ａの通電によシブランジャ５１及びスライダ４６を吸
収した第２の位置（第２図）において前記導出口３ｅｂ
と第二の通口３７ｃ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冷凍サイクル用切換弁について以
下第１図〜第５図を用いてその動作を説明する。第１図
、第２図はプランジャ６１の非吸着時の態様を示したも
ので電源端子５５ａ、ｓｓｂに電圧が供給されていない
状態で図の下方に附勢されてスライダ４６が蓋３５に当
接して止まる。

この結果５スライダ４６及びその両端に収納されたスラ
イドパルプ４１．４２によシ形成されるトンネル状流路
によシ導出口３６ｂと第一の通口３７ｂが連通されると
ともに、導入口３４ａと第二の通口３７ａもシリンダ３
３の内部を通して連通される。従って冷媒ガスは、圧縮
機１→吐出パイプ３４→第一の接続パイプ３９→室外コ
イル６→膨張弁６→室内コイル４→第二の接続パイブリ
→吸入パイプ３８→圧縮機１の冷房サイクル回路となる
。

次に、電源端子５５ａ　、ｓｓｂ間に電圧が供給される
と、コンデンサＣ２が充電され、その電圧につれトラン
ジスタＱ１及びトランジスタＱ３のベース電圧も上昇し
時間Ｔ１にはトランジスタＱ３がＯＮ（トランジスタＱ
４が０ＦＦ）、時間Ｔ２にはトランジスタＱ１が０Ｎ（
）ランジスタＱ２が０ＦＦ）し、すなわち消磁コイル５
５ｅには電源端子６６ａ。

ｓｓｂ間に電圧が供給された時間ＴＯから時間Ｔ１まで
、着磁コイル５ｅｓｄには時間Ｔｏから時間Ｔ２までそ
れぞれ電圧Ｖ１．Ｖｏが印加される。ここで、トランジ
スタＱ１のベースには積分回路５６ｃが接続されている
為（１）式の関係が時間Ｔ１と時間Ｔ２の間にある。

ＴＩ（Ｔ２　　　　　　　　　　・・・・・・（１）し
たがって、消磁コイル５５ｅよりも着磁コイルｓｓｄの
方が時間Ｔ１と時間Ｔ２の時間差分だけ長く電圧が印加
される。この状態を第５図に示す。

そして着磁コイル５５ｄに一定時間通電されると、プラ
ンジャ５１は固定鉄心６２に吸着され、当接して止まる
。これと同時に磁石５４は着磁され、通電後もその吸着
力によシブランジャ５１を自己保持する。この結果スラ
イダ４６及びその両端に収納されたスライドバルブ４１
．４２によ多形成されるトンネル状流路によシ導出口ｓ
ｅｂと第二の通口３７ｃが連通されると共に、導入口３
４ａと第一の通口ｓ７ｂもシリンダ３３の内部を通して
連通される。従って冷媒ガスは、圧縮機１→吐出パイプ
３４→第二の接続パイプ４０→室内コイル４→膨張弁６
→室外コイル６→第一の接続パイプ３９→吸入パイプ３
８→圧縮機１の暖房サイクル回路となる。

次に、電源端子ｓｓａ　、ｓＳｂ間の電圧がしゃ断され
ると、コンデンサＣ２に充電された電荷は、ダイオード
Ｄによシ抵抗Ｒｓ、Ｒｅ及び抵抗Ｒ７、トランジスタＱ
３を通して放電し、トランジスタＱ３のベース電圧は徐
々に下降し、時間Ｔ３にトランジスタＱ３が０ＦＦ（）
ランジスタＱ４がＯＮ）し消磁コイル５５ｅに電圧ｖ３
が、コンデンサＣ２が完全に放電されるまで印加される
。尚トランジスタＱ１のペース電圧も、コンデンサＣ１
の電荷が抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を通し放電し、時間Ｔ４
にはトランジスタＱ１が０ＦＦ（）ランジスタＱ２がＯ
Ｎ）するが、コンデンサＣ２の電荷は、ダイオードＤの
逆方向となシしゃ断され、着磁コイルには電圧が印加し
ない。この状態を第６図に示す。

そして消磁コイル５５ｅに一定時間通電されると、前記
磁石６４は消磁され、プランジャ５１は復帰バネ６３の
作用によ９図の下方に附勢されてスライダ４６が蓋３６
に当接して止まる。

以上の様に本実施例によれば、冷媒回路を構成する吐出
パイプ３４．吸入パイプ３８．第一、第二の接続パイプ
３９．４０を切換えるスライダ４６及びスライドバルブ
４１．４２により形成される摺動弁を直接プランジャ５
１によシ駆動するソレノイド部の固定鉄心５２を分割し
てその間に着磁及び消磁が可能な磁石６４を設け、電源
ＯＮ時にコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３による積分回路Ｓｅ
ｃの出力により、磁石５４の着磁コイルｓｓｄを通電制
御する第１のドライバー回路５６ｅと電源ＯＮの間に充
電されるコンデンサＣ２の電荷を電源ＯＦＦ　時に放電
し、磁石６４の消磁コイル５５ｅを通電制御する第２の
ドライバー回路ｓｅｈを接続するという構成にしている
。

したがってコイル６６に通電するとプランジャ６１が固
定鉄心５２に吸引されると同時に磁石６４が着磁されプ
ランジャを自己保持するため通電は短時間のみでよい。

また復帰も吸引と逆磁界を与えるように短時間通電し、
磁石５４を消磁することで自己保持を解除して行え、し
かも電源端子間への電圧を０Ｎ１０ＦＦのみにより磁石
６４の着磁・消磁をできることから、コイルの小型化を
図ることができ、安易な制御により弁切換が従来の如く
パイロット機構や超大型のンレノイドを用いなくても可
能となる。

発明の効果 以上のように本発明は、弁本体を形成するシリンダと、
前記シリンダ内を軸方向に摺動して導通路を切換える摺
動弁と、前記摺動弁と一端を連結し前記軸方向に移動可
能なプランジャと、前記プランジャの他端と同一軸心で
対向し、復帰バネを介して設けた固定鉄心と、前記固定
鉄心を前記軸方向で分割する様に介挿され着磁及び消磁
が可能な磁石と、前記固定鉄心及びプランジャの外側に
配設され前記軸心と砥ぼ一致した軸心をもちかつ前記磁
石を着磁又は消磁する着磁コイル及び消磁コイルを備え
、電源端子間に接続され電源電圧を整流する整流ダイオ
ードと、前記整流ダイオードの出力間に接続された第１
及び第２の分圧回路とコンデンサと前記第１の分圧回路
の出力と前記整流ダイオードの（−）出力端子間に接続
された積分回路と、前記積分回路の出力を入力とし、前
記着磁コイルに出力する第１のドライバー回路と、前記
第２の分圧回路の出力を入力とし、前記消磁回路に出力
する第２のドライバー回路を備えるという構成にしたの
で、プランジャ吸着状態で自己保持できるため電源端子
間への電源電圧の０Ｎ１０ＦＦにより、コイルへの短時
間通電制御ができ、切換動作が可能となるので低コスト
で小型のパイロットバルブレス型でありながら消費電力
が小さく、制御の簡易な切換弁を提供できるものである
。

【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冷房状態
を示す断面図、第２図は上記切換弁の要部斜視透視図、
第３図は、同じく暖房状態を示す断面図、第４図は、上
記切換弁のコイルの結線及びコントロール回路図、第５
図は、その動作説明図、第６図は従来の切換弁の冷房状
態を示す断面図、第７図は、第６図の暖房状態を示す断
面図である。 ３３・・・・・・シリンダ、４１，４２．４５・・・用
摺動弁、５１・・・・・・プランジャ、６２・川・・固
定鉄心、５３・・・・・・復帰バネ、５４・・・・・・
磁石、５５ａ　、ｓｓｂ・・・・・・電源端子、ｓ５ｄ
・・・・・・着磁コイル、６５ｅ・・・・・・消磁コイ
ル、５６ａ・・・・・・整流ダイオード、ｔｓｅｂ。 ５６ｇ・・・・・・分圧回路、５６ｃ・・・・・・積分
回路、　５６ｅ。 ６６ｈ・・・・・・ドライバー回路、Ｃ２・・・・・・
コンデンサ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名３３
−　シリンダ 第　２　図 ５１−−プランジャ ５２−固定ｉ＆ｌヒ ′Ｌ　　　蝋 第５図 □蒋間 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弁本体を形成するシリンダと、前記シリンダ内を軸方向
   に摺動して導通路を切換える摺動弁と、前記摺動弁と一
   端を連結し前記軸方向に移動可能なプランジャと、前記
   プランジャの他端と同一軸心で対向し、復帰バネを介し
   て設けた固定鉄心と、前記固定鉄心を前記軸方向で分割
   する様に介挿され着磁及び消磁が可能な磁石と、前記固
   定鉄心及びプランジャの外側に配設され前記軸心とほぼ
   一致した軸心をもちかつ前記磁石を着磁又は消磁する着
   磁コイル及び消磁コイルを備え、電源端子間に接続され
   電源電圧を整流する整流ダイオードと、前記整流ダイオ
   ードの出力間に接続された第１及び第２の分圧回路とコ
   ンデンサと前記第１の分圧回路の出力と前記整流ダイオ
   ードの（−）出力端子間に接続された積分回路と、前記
   積分回路の出力を入力とし、前記着磁コイルに出力する
   第１のドライバー回路と、前記第２の分圧回路の出力を
   入力とし、前記消磁回路に出力する第２のドライバー回
   路を備えた切換弁。