WO2022172743A1 - 切換弁 - Google Patents

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WO2022172743A1
WO2022172743A1 PCT/JP2022/002660 JP2022002660W WO2022172743A1 WO 2022172743 A1 WO2022172743 A1 WO 2022172743A1 JP 2022002660 W JP2022002660 W JP 2022002660W WO 2022172743 A1 WO2022172743 A1 WO 2022172743A1
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valve body
housing
switching valve
valve
rotating shaft
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法行 小川
英樹 東堂園
直樹 村田
昂之 近土
亮太 浦川
史修 榎島
Original Assignee
イーグル工業株式会社
株式会社豊田自動織機
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Definitions

  • the present invention relates to a switching valve that switches fluid flow paths.
  • a fluid circuit in which a fluid supply source, a fluid operating device, and a heat exchanger are connected in a circular fashion by a flow path.
  • a plurality of functions may be realized by one fluid circuit by providing a switching valve for switching the flow path through which the working fluid flows.
  • the switching valve of Patent Document 1 switches a fluid circuit that constitutes a heat pump that utilizes heat of vaporization and heat of condensation of a heat medium.
  • the heat pump has a compressor, an outdoor first heat exchanger, an expansion valve as pressure reducing means for expanding the heat medium, and an indoor second heat exchanger, and comprises the first heat exchanger, the expansion valve, and the second heat exchanger. devices are connected in series.
  • the switching valve switches between cool air operation and warm air operation.
  • a switching valve is mainly composed of a valve body that is rotated by a motor and a housing that has a seat surface with which the valve body abuts.
  • the valve body is housed in a space within the housing.
  • the seating surface of the housing has an inlet opening communicating with the discharge side of the compressor, an outlet opening communicating with the suction side of the compressor, a first opening communicating with the first heat exchanger, and an opening communicating with the second heat exchanger.
  • Four communicating second openings are arranged at equal intervals.
  • a communication groove opening toward the seat surface is formed along the circumferential direction in the contact portion on the front side of the valve body that moves along the seat surface of the housing and contacts the seat surface.
  • the communication groove allows communication between the lead-out opening and the first opening, and also allows communication between the introduction opening and the second opening through the space in the housing. Further, by rotating the valve body in the opposite direction, the communicating groove allows communication between the lead-out opening and the second opening, and also allows communication between the introduction opening and the first opening through the space in the housing.
  • the pressure of the heat medium on the discharge side supplied to the space of the housing acts on the back side of the valve body.
  • the pressure of the heat medium on the suction side supplied to the communication groove that is, the pressure of the heat medium whose pressure is reduced by the expansion valve is acting on the contact portion side of the .
  • the pressure of the heat medium supplied to the space of the housing is higher than the pressure of the heat medium supplied to the communication groove, and the valve body is pressed and sealed against the seat surface, so that the heat medium on the discharge side does not reach the communication groove or the suction. Direct flow into the port is prevented.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a switching valve with low contact resistance when the valve body moves along the seating surface of the housing.
  • the switching valve of the present invention includes: a valve body that abuts against a seating surface of a housing having a plurality of openings and selectively communicates at least two of the plurality of openings; and fluid pressure is applied to the back surface of the valve body.
  • a switching valve that is It has biasing means for biasing the valve body in a direction away from the seating surface of the housing. According to this, when the differential pressure of the fluid acting on the back side and the front side of the valve body is small or zero, the normal force between the valve body and the seating surface of the housing is generated by the biasing means. Since the normal force is small or zero, the contact resistance is small when the valve body moves along the seating surface of the housing by switching the switching valve.
  • the switching valve has a rotor, a stator, a rotating shaft of the rotor, and a rotor case, and both ends of the rotating shaft are supported,
  • the valve body may be arranged so as to be axially movable together with the rotating shaft. According to this, it is possible to smoothly move the valve body in the axial direction with a simple structure.
  • a spring may be provided around the rotating shaft as the biasing means. According to this, the valve body can be accurately moved in the axial direction.
  • the housing may be formed with a bottomed opening in which the rotating shaft end and at least part of the urging means are arranged. According to this, by arranging at least part of the urging means in the bottomed opening, the distance between the valve body and the seating surface of the housing can be shortened. It is possible to reduce the influence of the fluid pressure between them.
  • a bottomed opening into which the end of the rotating shaft and at least part of the biasing means are inserted may be formed in the valve body. According to this, by arranging at least part of the urging means in the bottomed opening, the distance between the valve body and the seating surface of the housing can be shortened. It is possible to reduce the influence of the fluid pressure between them.
  • a communication passage may be formed in at least one of the rotor, the rotating shaft, and the rotor case to communicate with each other in the axial direction. According to this, when the switching valve is switched, the fluid passes through the communication passage as the valve body, the rotor, and the rotating shaft move in the axial direction. can be spaced apart from the surface.
  • the valve body may have a sealing material that selectively surrounds at least two of the plurality of openings provided on the seating surface of the housing. According to this, since the normal force between the valve body and the housing seat surface is reduced by the biasing means, the sealing material is pulled by the edge of the opening when the valve body moves parallel to the housing seat surface. are prevented from being bitten. Therefore, high sealing performance by the sealing material can be maintained.
  • the housing may be provided with an introduction port for introducing a fluid, and may be formed with a space that accommodates the valve element and is supplied with the fluid from the introduction port. According to this, the high pressure of the fluid supplied to the space from the introduction port acts on the back side of the valve body, and the valve body can be reliably pressed against the seat surface of the housing.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a heat pump to which a switching valve of Example 1 according to the present invention is applied;
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view of the switching valve of the first embodiment when the valve body is stopped in one switching state;
  • FIG. 3 is a diagram showing one switching state of a switching valve in the AA arrow view of FIG. 2;
  • FIG. 3 is a diagram showing another switching state of the switching valve in the AA arrow view of FIG. 2;
  • 4 is a side cross-sectional view of the switching valve of the first embodiment when the valve body is rotated in one switching state;
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view showing Modification 1 of the switching valve of Embodiment 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main part of Modification 2 of the switching valve of Embodiment 1;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main part of Modification 3 of the switching valve of Embodiment 1;
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view of a switching valve of Example 2 according to the present invention;
  • FIG. 2 A switching valve according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 2 the upper and lower sides of FIG. 2 will be described as the upper and lower sides of the switching valve. More specifically, the upper side of the paper where the stepping motor 80 is arranged is the upper side of the switching valve, and the lower side of the paper where the housing is arranged is the lower side of the switching valve. Further, in the present invention, the upper side of the valve body is defined as the rear side, and the lower side thereof is defined as the front side.
  • the switching valve V of the present invention is a heat pump R that supplies cool air and warm air in an automobile or the like together with a compressor C, a first heat exchanger H1, an expansion valve E, a second heat exchanger H2, etc. constitutes
  • the switching valve V moves the flow path on the downstream side of the compressor C in the fluid circuit of the heat pump R as indicated by the solid line in FIG. , the first heat exchanger H1, the expansion valve E, and the second heat exchanger H2 so that the heat medium flows in this order, and warm air is supplied.
  • the switching valve V moves the flow path on the downstream side of the compressor C in the fluid circuit of the heat pump R as indicated by the solid line in FIG. , the first heat exchanger H1, the expansion valve E, and the second heat exchanger H2 so that the heat medium flows in this order, and warm air is supplied. 2 Switches so that the refrigerant flows in the order of the heat exchanger H2, the expansion valve E, and the first heat exchanger H1.
  • the first heat exchanger H1 functions as a condenser
  • the second heat exchanger H2 functions as an evaporator.
  • the second heat exchanger H2 functions as a condenser
  • the first The heat exchanger H1 becomes an evaporator.
  • the switching valve V includes a housing 10 made of a metal material or a resin material, a valve body 50 arranged in the housing 10, a stepping motor 80 fixed to the housing 10 for driving the valve body 50, and an urging means. and a coiled wave spring 90 of the electric motor type rotary valve. Moreover, the switching valve V is a so-called four-way valve to which four flow paths are connected.
  • the housing 10 is composed of an inner diameter side stepped cylindrical cover body 20 and an outer diameter side stepped disk shaped bottom body 30 .
  • the cover body 20 includes, in order from the upper side in the axial direction, an opening 21 having a stepped cross-section that opens upward in the axial direction, a small-diameter penetrating portion 22 that is continuous with the opening 21 and has a smaller diameter than the opening 21, and a small-diameter penetrating portion. 22, a medium-diameter through-hole 23 having a diameter larger than that of the small-diameter through-part 22 and having a stepped cross-section; formed.
  • the opening 21, the small-diameter penetrating portion 22, the medium-diameter penetrating portion 23, and the large-diameter penetrating portion 24 penetrate through the cover body 20 in the axial direction.
  • a tubular body 25 formed in a cylindrical shape with an outer diameter side flange is attached to the upper end face of the flange portion 26 of the tubular body 25 and the middle diameter through portion 23. It is inserted and arranged upward in the axial direction with an O-ring interposed between it and the bottom surface (in other words, the top surface in FIG. 2) of the radial through portion 23 .
  • a can 81 of a stepping motor 80 which will be described later, is fixed to the cylindrical portion 27 of the cylindrical body 25, and a case for housing the can 81 of the stepping motor 80, a stator 82, and the like is fixed to the cover body 20 using a fixing member (not shown). ing.
  • the bottom body 30 has a cylindrical portion 32 and a flange portion 31 extending radially from the cylindrical portion 32 in this order from the upper side in the axial direction. It is press-fitted and fixed to the lower end portion with an O-ring interposed between the inner peripheral surface of the large-diameter through portion 24 and the outer peripheral surface of the columnar portion 32 to constitute the housing 10 together with the cover body 20 .
  • the bottom body 30 has four ports 40 to 43 as a plurality of openings penetrating in the axial direction.
  • the arrangement order of the ports 40 to 43 that is, the upper side in FIG.
  • An introduction port 40 that communicates with the discharge side of the compressor C between the first heat exchanger H1
  • a first port 41 that communicates with the first heat exchanger H1 between the compressor C and the first heat exchanger H1
  • the outlet port 42 communicates with the suction side of the compressor C.
  • the second heat exchanger H2 communicates with the side. 2 port 43.
  • the clockwise direction indicated by the white solid line arrow and the counterclockwise direction indicated by the white dotted line arrow are the rotation directions of the valve body 50 by the stepping motor 80 .
  • the bottom body 30 has a pin-shaped restricting portion 33 extending upward from an upper end surface 34 of a cylindrical portion 32 serving as a seating surface of the housing, between the introduction port 40 and the first port 41 and between the outlet port 42 and the housing. It is fixed between the second ports 43 respectively.
  • a recess 35 having a stepped cross-section as a bottomed opening is formed in the center of the bottom body 30 in the radial direction.
  • a large-diameter hole portion 36 having a stepped cross-section that opens upward and a small-diameter recess portion 37 that is continuous with the large-diameter hole portion 36 and has a smaller diameter than the large-diameter hole portion 36 and a concave cross-sectional shape are formed.
  • the valve body 50 is formed in a plate-like shape of a circular sector when viewed from above, and its radius is larger than the radius of the inner surface of the large-diameter penetrating portion 24 of the housing 10 . also has a slightly smaller diameter, and is accommodated in the circumferential direction between the two restricting portions 33 and on the lead-out port 42 side.
  • the valve body 50 has a small-diameter through-hole 51 and a bottomed opening having a stepped cross-section that is continuous with the lower end of the small-diameter through-hole 51 and has a larger diameter than the small-diameter through-hole 51.
  • a large-diameter through portion 52 is formed. The small-diameter penetrating portion 51 and the large-diameter penetrating portion 52 axially penetrate the valve body 50 .
  • the inner diameter of the large-diameter through portion 52 is substantially the same as the inner diameter of the large-diameter hole portion 36 of the bottom body 30 .
  • valve body 50 is recessed upward in the axial direction from the axial lower end surface, and has a cannonball-shaped radial cross section (see FIG. 2) and an axial peripheral A communication groove 53 having a substantially quarter-arc shape (see FIGS. 3 and 4) is formed along the direction.
  • the communication groove 53 can communicate with the ports 42 and 43 when the valve body 50 is rotated clockwise in FIGS.
  • the ports 41 and 42 are arranged and formed so as to be able to communicate with each other in a state of being rotated in the direction.
  • valve body 50 is recessed axially upward from the axial lower end surface along the peripheral edge of the communication groove 53 and has a right angle in cross section (see FIG. 2) and an endless annular shape (see FIG. 2). 3 and 4), an O-ring 54 as a sealing material is inserted and fixed in the groove 59. As shown in FIG.
  • the stepping motor 80 includes a bottomed cylindrical can 81 as a rotor case, a stator 82 provided on the outer diameter side of the can 81 and an inner diameter side of the can 81 .
  • a rotor 83 having a plurality of permanent magnets fixed to the outer circumference of the base member, a rotating shaft 84 inserted and fixed to the rotor 83, and a bearing 85 arranged and fixed to the bottom of the can 81 are mainly used. is configured to
  • the lower end of the can 81 is fitted into the upper end of the cylindrical portion 27 of the cylindrical body 25, and a fixing member (not shown) is used to cover the can 81 of the stepping motor 80, the stator 82, and the like. It is fixed to the body 20 and fixed to the housing 10 .
  • the stepping motor 80 may be fixed to the housing 10 by fixing the can 81 to the cylindrical portion 27 of the cylindrical body 25, and the fixing method may be changed as appropriate.
  • the rotary shaft 84 is formed in a stepped columnar shape, and is continuous with an upper detail 84a and the lower ends of the upper detail 84a in order from the upper side in the axial direction.
  • a lower detail 84c that is continuous with and thinner than the thick portion 84b is formed.
  • the upper detail 84a of the rotary shaft 84 has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the bearing 85, and is inserted into the bearing 85 so as to be rotatable and vertically movable.
  • the upper detail 84a is press-fitted into the through-hole of the rotor 83 and fixed to the rotor 83.
  • the thick portion 84b of the rotating shaft 84 has an outer diameter slightly larger than or substantially the same as the inner diameter of the small-diameter penetrating portion 51 of the valve body 50. Fixed.
  • the lower detail 84c of the rotating shaft 84 is formed to have a smaller diameter than the inner diameter of the bearing 91 fixed to the small-diameter recess 37 of the bottom body 30, and is inserted into the bearing 91 so as to be rotatable and vertically movable. ing.
  • valve body 50, rotor 83, and rotating shaft 84 are integrally fixed, and are both rotatable and axially movable in the same direction.
  • the lower detail 84c is passed through the coiled wave spring 90 and the annular thin plate 92 in order from the axially lower side.
  • the coiled wave spring 90 has its upper end in contact with the lower end surface of the annular thin plate 92 and its lower end in contact with the bottom surface of the large diameter hole portion 36 (in other words, the lower surface in FIG. 2).
  • the valve body 50 is biased upward in the axial direction.
  • the annular thin plate 92 is made of a low-friction material such as PTFE (polytetrafluoroethylene) and fixed to the large-diameter penetrating portion 52 .
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the upper end surface of the annular thin plate 92 is in surface contact with the lower end surface of the thick portion 84b of the rotary shaft 84 and the bottom surface of the large-diameter through portion 52 of the valve body 50, which is substantially flush with the lower end surface. Therefore, the biasing force of the coiled wave spring 90 is transmitted to both the valve body 50 and the rotating shaft 84 .
  • the annular thin plate 92 is made of a low-friction material, the rotation of the valve body 50 and the rotating shaft 84 is less likely to be transmitted to the coiled wave spring 90. Therefore, when the valve body 50 rotates, , since friction is less likely to occur between the valve body 50 and the rotating shaft 84 and the coiled wave spring 90, the driving force required for rotation is reduced, and the valve body 50, the rotating shaft 84, Wear of the coiled wave spring 90 is suppressed.
  • annular thin plate 92 may be omitted, in order to reduce the friction between the valve body 50 and the rotating shaft 84 and the coiled wave spring 90, the valve body 50 and the rotating shaft 84 and the coiled wave spring 90 It is preferable to take low-friction means such as interposing a coating layer of a low-friction material or a bearing therebetween.
  • the cover body 20, the cylindrical body 25, the upper end surface 34 of the bottom body 30, the valve body 50, and the can 81 serve as a space to which the fluid is supplied from the introduction port.
  • a chamber 11 is defined.
  • valve body 50 is arranged between the two restricting portions 33 and is restricted from moving toward the introduction port 40 side.
  • the introduction port 40 always communicates with the back pressure chamber 11, and the high-pressure heat medium discharged from the compressor C is introduced when the compressor C is driven.
  • valve body 50 acts on the upper end surface 55 as the back surface of the valve body 50 in the back pressure chamber 11 when the heat pump is in use in which the compressor C is driven. is higher than the pressure of the heat medium reduced by the expansion valve E acting on the inner peripheral surface of the communication groove 53 which is the front surface of the valve body 50 .
  • the heat medium in the back pressure chamber 11 presses the valve body 50 against the upper end surface 34 of the bottom body 30 , and the heat medium in the communication groove 53 separates the valve body 50 from the upper end surface 34 of the bottom body 30 . It exceeds the sum of the force and the force in the direction of separating the valve body 50 from the upper end surface 34 of the bottom body 30 by the coiled wave spring 90 .
  • valve body 50 more specifically the O-ring 54, is pressed and sealed against the upper end face 34 of the bottom body 30, so that the heat medium discharged from the compressor C flows through the communication groove 53 and the outlet. Direct flow into port 42 is prevented.
  • FIG. 3 the ports 41 and 43 are connected by the communication groove 53 of the valve body 50 from the state in which the communication groove 53 of the valve body 50 communicates with the ports 41 and 43 as shown in FIG. Switching to the state in which 42 is communicated will be described.
  • the force in the direction of pressing the valve body 50 against the upper end face 34 of the bottom body 30 due to the differential pressure between the heat medium on the discharge side and the suction side of the compressor C is smaller than when the compressor C is driven, and the coil Due to the biasing force of the wave spring 90, the valve body 50 is moved upward in the axial direction and separated from the upper end surface 34 of the bottom body 30, as shown in FIG.
  • valve body 50 When the differential pressure is large to some extent, the valve body 50 is in contact with the upper end face 34 of the bottom body 30, but the normal force acting on the valve body 50 from the upper end face 34 is smaller than when the compressor C is driven. It's becoming Below, the case where the valve body 50 is separated from the upper end surface 34 of the bottom body 30 will be described unless otherwise specified.
  • the stepping motor 80 is driven to rotate the rotary shaft 84 to rotate the valve body 50 counterclockwise from the state shown in FIG.
  • the stepping motor 80 is stopped after the alignment with 41 and 42 is completed.
  • the switching valve V can switch the flow path of the fluid circuit in a state in which the ports 41 and 42 are communicated with the valve body 50 separated from the upper end surface 34 of the bottom body 30 .
  • the switching valve V of the present embodiment can be operated in a state where the pressure difference between the heat medium acting on the upper end surface 55 of the valve body 50 and the inner peripheral surface of the communication groove 53 is small or zero. Due to the coiled wave spring 90, the normal force between the valve body 50 and the upper end surface 34 of the housing 10 is small or becomes zero. The contact resistance is small when rotating along the
  • the valve body 50 can be accurately moved in the axial direction.
  • the coiled wave spring 90 has an axially upper end disposed in the large-diameter through portion 52 of the valve body 50 and an axially lower end disposed in the large-diameter hole 36 of the housing 10 . Since the distance of the upper end surface 34 of the housing 10 can be shortened, the fluid pressure between the valve element 50 and the upper end surface 34 of the housing 10 can be less affected.
  • the coiled wave spring 90 is inserted into the large-diameter through portion 52 of the valve body 50 and the large-diameter hole portion 36 of the housing 10 , which has a slightly larger diameter than the coiled wave spring 90 . Since the expansion and contraction of the valve body 50 is guided by the inner circumferential surface of the large-diameter through portion 52 and the large-diameter hole portion 36, the valve body 50 can be accurately moved in the axial direction.
  • the O-ring 54 is pushed by the edges of the ports 41 to 43 when the valve body 50 rotates. Biting is prevented. Therefore, the high sealing performance of the O-ring 54 can be maintained.
  • valve body 50 has been described as moving together with the rotor 83 and the rotating shaft 84, the valve body and the rotating shaft may move relative to the rotor together. It may be moved relative to the rotation axis.
  • Modification 1 of the switching valve V will be described with reference to FIG.
  • the change-over valve V of Modification 1 differs from that of Embodiment 1 in that a communication passage 83a is formed through the base material of the rotor 83 in the axial direction.
  • a communication passage 83a is formed through the base material of the rotor 83 in the axial direction.
  • the communication path may be formed not only in the rotor 83 but also in the can 81 or the rotating shaft 84.
  • the communication path may be formed by curving a portion of the peripheral wall of the can 81 radially outward.
  • the communication path is not limited to a through hole, and may be formed by notching the outer peripheral surface of the rotor 83 or the rotating shaft 84 in the inner diameter direction.
  • the number of communication paths is not limited, it is preferable that there be a plurality of communication paths from the viewpoint of structural strength and prevention of uneven flow of fluid.
  • the switching valve V of Modification 2 differs from that of Embodiment 1 in that the ports 41 and 43 are arranged near the lead-out port 42, and the rest of the construction is the same as that of Embodiment 1. With such a configuration, the rotation range of the valve body 150 is as narrow as 180 degrees or less, and the length of the communication groove 53 can be shortened, so the valve body 150 can be miniaturized.
  • the electromagnetic force generated by energizing the stator 82 acts to move the rotor 83 upward in the axial direction. can assist in moving to
  • the biasing means is not limited to the coiled wave spring 90, and other biasing means may also be used.
  • the biasing means may be only an electromagnetic force generated by energizing the stator 82 .
  • Modifications 1 to 3 do not preclude using some of them in combination.
  • Embodiment 2 An expansion valve according to Embodiment 2 will be described with reference to FIG. It should be noted that descriptions of configurations that are the same as those of the first embodiment will be omitted. Further, in this description, the right side of the paper on which the motor 280 is arranged is the right side of the switching valve, and the opposite left side of the paper is the left side of the switching valve.
  • the switching valve V200 is mainly composed of a housing 210, a valve element 250 arranged in the housing 210, and a motor 280.
  • the motor 280 is By driving, the valve body 250 can be reciprocated in the axial direction.
  • the housing 210 has an introduction port 240 at its upper end, and a piping section 230 in which a first port 241, an outlet port 242, and a second port 243 are arranged in parallel at its lower end.
  • the upper end surface 233 of the pipe portion 230 serves as a seat surface against which the valve body 250 is pressed by the differential pressure when the compressor C is driven, as shown in FIG. 9(a).
  • the valve body 250 is formed in a cylindrical shape with steps on the outer diameter side, and a communicating groove 253 opening downward is formed in the base located in the center in the axial direction.
  • the ports 242 and 243 are communicated through the communication groove 253, and the ports 240 and 241 are also communicated.
  • the ports 241 and 242 are communicated through the communicating groove 253, and the ports 240 and 241 are also communicated.
  • concave portions 255 are formed in the thick end portions 251 and 252 located at both ends in the axial direction of the valve body 250 and having a diameter larger than that of the base portion.
  • a coil spring 256 as biasing means is inserted into the recess 255 , and a low-friction member 257 made of a low-friction material is fixed to the lower end of the coil spring 256 .
  • the valve body 250 can be moved smoothly.
  • the switching valve is a four-way valve having four ports, but the configuration is not limited to this, and the number of ports may be five or more.
  • the communication groove of the valve body is configured to selectively communicate two ports. may be The same applies to the space on the back side of the valve body, that is, the back pressure chamber side.
  • valve body is rotated or reciprocated by a motor.
  • the configuration is not limited to this. good too.
  • the urging means is exemplified by a coiled wave spring, an electromagnetic force, and a coil spring. It may be a cylinder, and may be changed as appropriate as long as it can apply an urging force.
  • the urging means are coiled wave springs and coil springs separate from the valve body and housing.
  • a configuration may be adopted in which a spring portion having resilience such as raising is integrally provided.
  • the sealing material is an O-ring. Any material is acceptable.
  • the sealing is not limited to the sealing material separate from the valve body, and may be sealed by a bead formed on the lower end surface of the valve body.
  • the O-ring as a sealing material is inserted and fixed in the annular groove formed in the valve body.
  • it may be adhered, and the fixing method may be changed as appropriate.

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Abstract

弁体がハウジングの座面に沿って移動する時の接触抵抗が小さな切換弁を提供することを目的とする。　複数の開口４０～４３を備えるハウジング１０の座面３４に対して当接し、複数の開口４０～４３の少なくとも２つの開口を選択的に連通させる弁体５０を有し、かつ弁体５０の背面５５に流体圧を与えられるようになっている切換弁Ｖであって、弁体５０をハウジング１０の座面３４から離間する方向に付勢する付勢手段９０を有している。

Description

切換弁
　本発明は、流体が流れる流路を切り換える切換弁に関する。
　様々な産業分野において、流体供給源と流体作動装置や熱交換器が流路によって環状に接続された流体回路が用いられている。このような流体回路においては、作動流体が流れる流路を切り換える切換弁を設けることで、一つの流体回路によって複数の機能を実現させることがある。
　例えば、特許文献１の切換弁は、熱媒の気化熱および凝縮熱を利用したヒートポンプを構成する流体回路の切り換えを行うものである。ヒートポンプは、圧縮機、室外の第１熱交換器、熱媒を膨張させる減圧手段としての膨張弁、室内の第２熱交換器を有し、第１熱交換器、膨張弁、第２熱交換器が直列接続されている。切換弁により、圧縮機の直下に接続される熱交換器を、第１熱交換器と第２熱交換器とで切り換えることで、冷気運転と暖気運転を切り換えるようになっている。
　切換弁は、モータにより回動される弁体と、弁体が当接する座面を有するハウジングから主に構成されている。弁体はハウジング内の空間に収容されている。ハウジングの座面には、圧縮機の吐出側に連通する導入開口、圧縮機の吸入側に連通する導出開口、第１熱交換器側に連通する第１開口、および第２熱交換器側に連通する第２開口が４等配されている。ハウジングの座面に沿って移動し該座面に当接する弁体の正面側の当接部には、座面に向かって開口する連通溝が周方向に沿って形成されている。弁体を回動させることで、連通溝により導出開口と第１開口が連通されるとともに、ハウジング内の空間を通じて導入開口と第２開口が連通される。また、弁体を反対側へと回動させることで、連通溝により導出開口と第２開口が連通されるとともに、ハウジング内の空間を通じて導入開口と第１開口が連通される。
実願平２－２２０８８号（実開平４－６２４６５号）のマイクロフィルム（第７－１１頁、第１図）
　特許文献１のような切換弁においては、暖気運転または冷気運転を行うヒートポンプの使用時には、弁体の背面側にはハウジングの空間に供給された吐出側の熱媒の圧力が作用し、弁体の当接部側には連通溝に供給された吸入側の熱媒、すなわち膨張弁により減圧された熱媒の圧力が作用している。ハウジングの空間に供給された熱媒の圧力の方が連通溝に供給された熱媒の圧力より高く、弁体が座面に押圧・密封されるため、吐出側の熱媒が連通溝や吸入ポートに直接流入することが防止されている。
　しかしながら、暖気運転モードと冷気運転モードとの切り換え時において、流路の切り換えにあたって弁体を回動させる際には、弁体の背面と連通溝の内周面に作用する熱媒の差圧や弁体の自重によって弁体がハウジングの座面に押し付けられた状態となっているため、弁体の回動に伴って弁体の当接部とハウジングの座面が摺接して接触抵抗が生じるばかりでなく、弁体の当接部とハウジングの座面に傷が生じ熱媒の漏出の要因となる虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、弁体がハウジングの座面に沿って移動する時の接触抵抗が小さな切換弁を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の切換弁は、
　複数の開口を備えるハウジングの座面に対して当接し、前記複数の開口の少なくとも２つの開口を選択的に連通させる弁体を有し、かつ前記弁体の背面に流体圧を与えられるようになっている切換弁であって、
　前記弁体を前記ハウジングの座面から離間する方向に付勢する付勢手段を有している。
　これによれば、弁体の背面側と正面側に作用する流体の差圧が小さい状態や差圧がゼロの状態において、付勢手段によって弁体とハウジングの座面との間の垂直抗力が小さい、または垂直抗力がゼロとなるため、切換弁の切り換えにより弁体がハウジングの座面に沿って移動する時の接触抵抗が小さくなっている。
　前記切換弁は、ロータと、ステータと、ロータの回転軸と、ロータケースと、を有するものであり、前記回転軸は両端部が軸支されており、
　前記弁体は、前記回転軸と共に軸方向に移動可能に配置されて
いてもよい。
　これによれば、簡素な構成で円滑に弁体を軸方向に移動させることができる。
　前記回転軸の周りに前記付勢手段としてのスプリングが設けられていてもよい。
　これによれば、軸方向に弁体を正確に移動させることができる。
　前記ハウジングに前記回転軸端部と前記付勢手段の少なくとも一部が配置される有底開口部が形成されていてもよい。
　これによれば、付勢手段の少なくとも一部が有底開口部に配置されることで、弁体とハウジングの座面の距離を短くすることができるため、弁体とハウジングの座面との間における流体圧の影響を受けにくくすることができる。
　前記弁体に前記回転軸端部と前記付勢手段の少なくとも一部が挿入される有底開口部が形成されていてもよい。
　これによれば、付勢手段の少なくとも一部が有底開口部に配置されることで、弁体とハウジングの座面の距離を短くすることができるため、弁体とハウジングの座面との間における流体圧の影響を受けにくくすることができる。
　前記ロータ、前記回転軸及び前記ロータケースの少なくともいずれか一つに軸方向に連通する連通路が形成されていてもよい。
　これによれば、切換弁の切り換え時に、弁体、ロータおよび回転軸の軸方向への移動に伴って流体が連通路を通過するため、流体抵抗が小さく弁体を円滑かつ確実にハウジングの座面から離間させることができる。
　前記弁体は、前記ハウジングの座面に備えられた前記複数の開口の少なくとも２つの開口を選択的に囲うシール材を有していてもよい。
　これによれば、弁体とハウジングの座面との間の垂直抗力が付勢手段によって軽減されていることにより、弁体がハウジングの座面に対して平行移動する時に開口の縁によりシール材が齧られることが防止されている。そのため、シール材による高い密封性能を保つことができる。
　前記ハウジングには、流体を導入する導入ポートが設けられているとともに、前記弁体を収容し、前記導入ポートから流体が供給される空間が形成されていてもよい。
　これによれば、空間に導入ポートから供給された流体の高い圧力が弁体の背面側に作用し、弁体をハウジングの座面に確実に押圧させることができる。
本発明に係る実施例１の切換弁が適用されたヒートポンプを示す模式図である。 実施例１の切換弁の一の切換状態における弁体停止時の側断面図である。 図２のＡ－Ａ矢視における、切換弁の一の切換状態を示す図である。 図２のＡ－Ａ矢視における、切換弁の他の切換状態を示す図である。 実施例１の切換弁の一の切換状態における弁体回動時の側断面図である。 実施例１の切換弁の変形例１を示す側断面図である。 実施例１の切換弁の変形例２の要部を示す断面図である。 実施例１の切換弁の変形例３の要部を示す断面図である。 本発明に係る実施例２の切換弁の側断面図である。
　本発明に係る切換弁を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。
　実施例１に係る切換弁につき、図１から図５を参照して説明する。以下、図２の上下を切換弁の上下として説明する。詳しくは、ステッピングモータ８０が配置される紙面上側を切換弁の上側、ハウジングが配置される紙面下側を切換弁の下側として説明する。また、本発明において、弁体を基準として、弁体の上側を背面側、下側を正面側とする。
　図１に示されるように、本発明の切換弁Ｖは、圧縮機Ｃ、第１熱交換器Ｈ１、膨張弁Ｅ、第２熱交換器Ｈ２等とともに自動車等において冷気、暖気を供給するヒートポンプＲを構成している。
　先ず、ヒートポンプＲについて説明する。図１に示されるように、切換弁Ｖは、ヒートポンプＲの流体回路における圧縮機Ｃの下流側の流路を、冷気を供給する冷気運転モードにあっては、図１において実線で示すように、第１熱交換器Ｈ１、膨張弁Ｅ、第２熱交換器Ｈ２の順に熱媒が流れるように切り換え、暖気を供給する冷気運転モードにあっては、図１において点線で示すように、第２熱交換器Ｈ２、膨張弁Ｅ、第１熱交換器Ｈ１の順に冷媒が流れるように切り換える。これにより、冷気運転モードにおいては、第１熱交換器Ｈ１が凝縮器となり、第２熱交換器Ｈ２が蒸発器となり、暖房運転モードにおいては、第２熱交換器Ｈ２が凝縮器となり、第１熱交換器Ｈ１が蒸発器となる。
　次いで、切換弁Ｖの構造について、図２～図４を用いて説明する。切換弁Ｖは、金属材料または樹脂材料により形成されたハウジング１０と、ハウジング１０内に配置される弁体５０と、ハウジング１０に固定され弁体５０を駆動するステッピングモータ８０と、付勢手段としてのコイルドウェーブスプリング９０と、から主に構成されている電動モータ式回動弁である。また、切換弁Ｖは、４つの流路が接続されるいわゆる４方弁である。
　尚、図３，図４では、説明の都合上、図２のＡ－Ａ矢視では見ることのできない４つの流路が接続される４つのポート４０～４３を二点鎖線にて図示する一方、コイルドウェーブスプリング９０の図示を省略している。
　ハウジング１０は、内径側段付き円筒状のカバー体２０と、外径側段付き円板状の底体３０と、から構成されている。
　カバー体２０は、軸方向上方側から順に、軸方向上方に開口する断面段状の開口部２１と、開口部２１に連続し、開口部２１よりも小径の小径貫通部２２と、小径貫通部２２に連続し、小径貫通部２２よりも大径で断面段状の中径貫通部２３と、中径貫通部２３に連続し、中径貫通部２３よりも大径の大径貫通部２４が形成されている。開口部２１、小径貫通部２２、中径貫通部２３、大径貫通部２４は、カバー体２０を軸方向に貫通している。
　また、カバー体２０の小径貫通部２２及び中径貫通部２３には、外径側フランジ付き円筒状に形成された筒状体２５が、筒状体２５のフランジ部２６の上端面と、中径貫通部２３の底面（言い換えると図２における上面）との間にＯリングを介在させた状態で、軸方向下方側から上方側に向かって挿入・配置されている。筒状体２５の円筒部２７には後述するステッピングモータ８０のキャン８１が、カバー体２０にはステッピングモータ８０のキャン８１、ステータ８２等を収容するケースが、図示しない固定部材を用いて固定されている。
　底体３０は、軸方向上方側から順に、円柱部３２と、円柱部３２から外径方向に延びるフランジ部３１が形成されており、円柱部３２は、カバー体２０の大径貫通部２４の下端部に、大径貫通部２４の内周面と円柱部３２の外周面との間にＯリングを介在させた状態で圧入・固定されて、カバー体２０とともにハウジング１０を構成している。
　また、図３，図４に示されるように、底体３０には、軸方向に貫通する複数の開口としてのポート４０～４３が４等配されている。
　より詳しくは、ポート４０～４３の配置順、すなわち図３において上方側を１２時とし、９時方向に位置するポート４０から同図において白抜き実線矢印で示す時計回り方向順に、圧縮機Ｃと第１熱交換器Ｈ１の間において圧縮機Ｃの吐出側に連通する導入ポート４０、圧縮機Ｃと第１熱交換器Ｈ１の間において第１熱交換器Ｈ１側に連通する第１ポート４１、圧縮機Ｃと第２熱交換器Ｈ２の間において圧縮機Ｃの吸入側に連通する導出ポート４２、圧縮機Ｃと第２熱交換器Ｈ２の間において第２熱交換器Ｈ２側に連通する第２ポート４３となっている。
　尚、図３，図４にて、白抜き実線矢印で示す時計回り方向、白抜き点線矢印で示す反時計回り方向を、ステッピングモータ８０による弁体５０の回動方向とする。
　また、底体３０には、ピン形状の規制部３３が、ハウジングの座面としての円柱部３２の上端面３４から上方に延びるように導入ポート４０と第１ポート４１の間、導出ポート４２と第２ポート４３の間それぞれに固定されている。
　また、図２に示されるように、底体３０の径方向中央には、有底開口部としての断面段状の凹部３５が形成されており、詳しくは、軸方向上方側から順に、軸方向上方に開口する断面段状の大径穴部３６と、大径穴部３６に連続し、大径穴部３６よりも小径で断面凹状の小径凹部３７が形成されている。
　図３，図４に示されるように、弁体５０は、上面視略扇状（circular sector）の板状に形成されており、その半径は、ハウジング１０の大径貫通部２４の内面の半径よりもわずかに小径であり、周方向において二つの規制部３３の間かつ導出ポート４２側に収容されている。
　図２に示されるように、弁体５０には、小径の小径貫通部５１と、小径貫通部５１の下端に連続し、小径貫通部５１よりも大径で断面段状の有底開口部としての大径貫通部５２が形成されている。小径貫通部５１および大径貫通部５２は、弁体５０を軸方向に貫通している。
　また、大径貫通部５２の内径は、底体３０の大径穴部３６の内径と略同一となっている。
　また、図２～図４に示されるように、弁体５０には、軸方向下端面から軸方向上方に向かって凹設され、径方向視断面砲弾形状（図２参照）かつ軸方向視周方向に沿う略四半弧状（図３，図４参照）の連通溝５３が形成されている。
　連通溝５３についてより詳しくは、弁体５０を図３，図４における時計回り方向に回動させた状態においてポート４２，４３を連通可能、かつ弁体５０を図３，図４における反時計回り方向に回動させた状態においてポート４１，４２を連通可能に配置・形成されている。
　また、弁体５０には、連通溝５３の周縁に沿って軸方向下端面から軸方向上方に向かって凹設される断面視両底角が直角（図２参照）かつ下面視無端で環状（図３，図４参照）な溝５９にシール材としてのＯリング５４が挿嵌・固定されている。
　図２に示されるように、ステッピングモータ８０は、ロータケースとしての有底筒状のキャン８１と、キャン８１の外径側に配置され、コイルを備えるステータ８２と、キャン８１の内径側に配置され、基部材の外周に複数の永久磁石が固定されているロータ８３と、ロータ８３に挿通・固定される回転軸８４と、キャン８１の底部に配置・固定されている軸受８５と、から主に構成されている。
　ステッピングモータ８０は、キャン８１の下端部が筒状体２５の円筒部２７の上端部に内嵌され、図示しない固定部材を用いてステッピングモータ８０のキャン８１、ステータ８２等を収容するケースがカバー体２０に固定されて、ハウジング１０に固定されている。尚、筒状体２５の円筒部２７にキャン８１が固定されることでステッピングモータ８０がハウジング１０に固定されていてもよく、固定方法は適宜変更されてもよい。
　回転軸８４は、段付き円柱状に形成されており、軸方向上方側から順に、上側細部８４ａ、上側細部８４ａの下端に連続し、上側細部８４ａよりも太い太部８４ｂ、太部８４ｂの下端に連続し、太部８４ｂよりも細い下側細部８４ｃが形成されている。
　回転軸８４の上側細部８４ａは、その外径が軸受８５の内径よりもわずかに小径に形成されており、軸受８５に回転可能かつ上下方向に移動可能に挿入されている。
　また、上側細部８４ａは、ロータ８３の貫通孔に圧入されてロータ８３に固定されている。
　回転軸８４の太部８４ｂは、その外径が弁体５０の小径貫通部５１の内径よりもわずかに大径または略同一に形成されており、小径貫通部５１に圧入されて弁体５０に固定されている。
　また回転軸８４の下側細部８４ｃは、底体３０の小径凹部３７に固定されている軸受９１の内径よりも小径に形成されており、軸受９１に回転可能かつ上下方向に移動可能に挿入されている。
　このようにして、弁体５０、ロータ８３、および回転軸８４は、一体的に固定されており、共に同一方向に回転かつ軸方向に移動可能となっている。
　また、下側細部８４ｃは、軸方向下方側から順に、コイルドウェーブスプリング９０、環状の環状薄板９２に通されている。
　コイルドウェーブスプリング９０は、その上端が環状薄板９２の下端面に当接し、その下端が大径穴部３６の底面（言い換えると図２における下面）に当接しており、環状薄板９２を介して弁体５０を軸方向上方側へと付勢している。
　環状薄板９２は、ＰＴＦＥ(polytetrafluoroethylene)などの低摩擦材料で形成されており、大径貫通部５２に固定されている。
　また、環状薄板９２の上端面は、回転軸８４の太部８４ｂの下端面と、この下端面と略同一平面を成している弁体５０の大径貫通部５２の底面に面当接しているため、コイルドウェーブスプリング９０の付勢力を、弁体５０および回転軸８４の双方に伝達している。
　また、環状薄板９２は、低摩擦材料で形成されており、弁体５０および回転軸８４の回動がコイルドウェーブスプリング９０に対して伝達されにくくなっているため、弁体５０の回動時において、弁体５０および回転軸８４とコイルドウェーブスプリング９０の間で摩擦が生じにくくなっていることから、回動に必要な駆動力が低減されているとともに、弁体５０，回転軸８４、コイルドウェーブスプリング９０の摩耗を抑制している。
　尚、環状薄板９２は省略されていてもよいが、弁体５０および回転軸８４とコイルドウェーブスプリング９０の間の摩擦を低減するべく、弁体５０および回転軸８４とコイルドウェーブスプリング９０の間に低摩擦材料のコーティング層やベアリングを介在させるなどの低摩擦手段を講じることが好ましい。
　また、ハウジング１０の内側には、カバー体２０と、筒状体２５と、底体３０の上端面３４と、弁体５０と、キャン８１によって導入ポートから流体が供給される空間としての背圧室１１が画成されている。
　上述したように弁体５０は、２つの規制部３３の間に配設されており、導入ポート４０側に移動することが規制されている。言い換えれば、導入ポート４０は、常に背圧室１１に連通しており、圧縮機Ｃの駆動時には、圧縮機Ｃから吐出された高圧熱媒が導入される。
　これにより、弁体５０は、圧縮機Ｃが駆動しているヒートポンプの使用状態において、背圧室１１にて弁体５０の背面としての上端面５５に作用する圧縮機Ｃから吐出された熱媒の圧力は、弁体５０の正面である連通溝５３の内周面に作用する膨張弁Ｅにより減圧された熱媒の圧力よりも高い。
　この背圧室１１の熱媒により弁体５０を底体３０の上端面３４に押し付ける方向の力は、連通溝５３の熱媒により弁体５０を底体３０の上端面３４から離間させる方向の力と、コイルドウェーブスプリング９０により弁体５０を底体３０の上端面３４から離間させる方向の力との和を上回っている。
　そのため、図２に示されるように、弁体５０、詳しくはＯリング５４が底体３０の上端面３４に押圧・密封されるため、圧縮機Ｃから吐出された熱媒が連通溝５３や導出ポート４２に直接流入することが防止されている。
　次に、切換弁Ｖによる流体回路の流路の切換について、図３～図５を用いて説明する。本説明では、図３に示されるように、弁体５０の連通溝５３によりポート４２，４３が連通された状態から、図４に示されるように、弁体５０の連通溝５３によりポート４１，４２が連通された状態への切り換えについて説明する。
　切換弁Ｖによる流体回路の流路を切り換えでは、圧縮機Ｃの駆動が停止された状態となっている。圧縮機Ｃの停止状態では、時間の経過とともに、圧縮機Ｃの吐出側の熱媒圧力と吸入側の熱媒圧力は均一に近付いていくため、圧縮機Ｃの駆動時と比較して、圧縮機Ｃの吐出側と吸入側との熱媒の差圧が小さくなる。
　そのため、圧縮機Ｃの吐出側と吸入側との熱媒の差圧によって弁体５０を底体３０の上端面３４に押し付ける方向の力は、圧縮機Ｃの駆動時に比べ小さくなっており、コイルドウェーブスプリング９０の付勢力により、弁体５０は、図５に示されるように、軸方向上方側へと移動され底体３０の上端面３４から離間する。
　尚、差圧がある程度大きい場合には、弁体５０は底体３０の上端面３４に当接しているものの、上端面３４から弁体５０に作用する垂直抗力は圧縮機Ｃの駆動時に比べ小さくなっている。以下では、特に断らない限り、弁体５０は底体３０の上端面３４から離間している場合について説明する。
　このとき、弁体５０と共にロータ８３および回転軸８４も軸方向上方側へと移動し、回転軸８４の両端部は軸受８５，９１によって軸方向に案内されるため、簡素な構成で円滑に弁体５０を軸方向に移動させることができる。
　次いで、ステッピングモータ８０を駆動し、回転軸８４を回転させ、弁体５０を図３に示される状態から反時計回り方向に回動させ、図４に示される弁体５０の連通溝５３とポート４１，４２との位置合わせがなされた状態でステッピングモータ８０を停止させる。
　その後、圧縮機Ｃを駆動させることで、吐出側の熱媒圧力と吸入側の熱媒圧力との差圧が大きくなり、上述したように弁体５０が底体３０の上端面３４に押圧・密封される。このようにして、切換弁Ｖは、弁体５０を底体３０の上端面３４から離間させた状態でポート４１，４２が連通された状態に流体回路の流路を切り換え可能となっている。
　尚、図４の状態から図３の状態に流体回路を切り換える場合には、ステッピングモータ８０を逆方向に回動させ、弁体５０を時計回り方向に回動させ、圧縮機Ｃを駆動することで、切り換えることができる。
　以上説明したように、本実施例の切換弁Ｖは、弁体５０の上端面５５と連通溝５３の内周面に作用する熱媒の差圧が小さい状態や差圧がゼロの状態において、コイルドウェーブスプリング９０によって弁体５０とハウジング１０の上端面３４との間の垂直抗力が小さい、または垂直抗力がゼロとなるため、切換弁Ｖの切り換えにより弁体５０がハウジング１０の上端面３４に沿って回動する時の接触抵抗が小さくなっている。
　また、コイルドウェーブスプリング９０に回転軸８４が通されており、コイルドウェーブスプリング９０の伸縮が回転軸８４によって案内されるため、軸方向に弁体５０を正確に移動させることができる。
　また、コイルドウェーブスプリング９０は、軸方向上端部が弁体５０の大径貫通部５２に配置され、軸方向下端部がハウジング１０の大径穴部３６に配置されており、弁体５０とハウジング１０の上端面３４の距離を短くすることができるため、弁体５０とハウジング１０の上端面３４との間における流体圧の影響を受けにくくすることができる。
　また、コイルドウェーブスプリング９０は、コイルドウェーブスプリング９０よりもわずかに大径の弁体５０の大径貫通部５２とハウジング１０の大径穴部３６に挿入されており、コイルドウェーブスプリング９０の伸縮が大径貫通部５２や大径穴部３６の内周面によって案内されるため、軸方向に弁体５０を正確に移動させることができる。
　また、弁体５０とハウジング１０の上端面３４との間の垂直抗力がコイルドウェーブスプリング９０によって軽減されていることにより、弁体５０の回動時にポート４１～４３の縁によりＯリング５４が齧られることが防止されている。そのため、Ｏリング５４による高い密封性能を保つことができる。
　尚、弁体５０は、ロータ８３と、回転軸８４と共に移動する構成として説明したが、これに限らず、弁体と回動軸がロータに対して共に相対移動してもよく、弁体が回転軸に対して相対移動してもよい。
［変形例１］
　次に、切換弁Ｖの変形例１について、図６を参照して説明する。変形例１の切換弁Ｖは、ロータ８３の基材に、軸方向に貫通する連通路８３ａが形成されている構成が実施例１とは異なり、その他の構成は実施例１と同様である。これにより、切換弁Ｖの切り換え時に、弁体５０、ロータ８３および回転軸８４の軸方向への移動に伴って流体が連通路８３ａを通過するため、ロータ８３の流体抵抗が小さく弁体５０を円滑かつ確実にハウジング１０の上端面３４から離間させることができる。
　尚、連通路は、ロータ８３に限らず、キャン８１や回転軸８４に形成されていてもよい。例えば、連通路は、キャン８１の周壁の一部を外径側に湾曲させる等して形成されていてもよい。また、連通路は、貫通孔に限らず、ロータ８３や回転軸８４の外周面を内径方向に切欠く等して形成されていてもよい。さらに、連通路の数は限定されないが、構造強度や流体の偏りを防ぐ観点から複数であることが好ましい。
［変形例２］
　次に、切換弁Ｖの変形例２について、図７を参照して説明する。変形例２の切換弁Ｖは、ポート４１，４３が導出ポート４２の近くに配置されている構成が実施例１とは異なり、その他の構成は実施例１と同様である。このような構成であれば、弁体１５０の回動範囲が１８０度以内と狭く、かつ連通溝５３の長さを短くすることができるため、弁体１５０を小型化することができる。
［変形例３］
　次に、切換弁Ｖの変形例３について、図８を参照して説明する。変形例３の切換弁Ｖは、圧縮機Ｃの駆動時には、図８の左半分で示すように、ステータ８２の軸方向中心Ｓ１よりも、ロータ８３の軸方向中心Ｒ１が下方に位置し、弁体５０を回動させる場合には、図８の右半分で示すように、ステータ８２の軸方向中心Ｓ１とロータ８３の軸方向中心Ｒ１とが同一直線上に配置されるように位置合わせがなされている構成が実施例１とは異なり、その他の構成は実施例１と同様である。
　このような構成であれば、ステータ８２に通電することで発生する電磁力がロータ８３を軸方向上方に移動させるように作用するため、コイルドウェーブスプリング９０の付勢力による弁体５０の軸方向への移動を補助することができる。
　このように、付勢手段は、コイルドウェーブスプリング９０だけに限らず、他の付勢手段を併用してもよい。
　また、付勢手段は、ステータ８２に通電することで発生する電磁力だけであってもよい。
　ここで、変形例１ないし３はそれらのいくつかを組み合わせて用いることを妨げない。
　実施例２に係る膨張弁につき、図９を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。また、本説明では、モータ２８０が配置される紙面右側を切換弁の右側、反対の紙面左側を切換弁の左側として説明する。
　図９に示されるように、本実施例において、切換弁Ｖ２００は、ハウジング２１０と、ハウジング２１０内に配置されている弁体２５０と、モータ２８０と、から主に構成されており、モータ２８０を駆動させることで、弁体２５０を軸方向に往復動させることが可能となっている。
　ハウジング２１０は、上端部に導入ポート２４０を有し、下端部に第１ポート２４１、導出ポート２４２、第２ポート２４３が並列された配管部２３０が形成されている。
　また、配管部２３０の上端面２３３は、図９（ａ）に示されるように、圧縮機Ｃ駆動時の差圧によって弁体２５０が押圧される座面となっている。
　弁体２５０は、外径側段付き円柱状に形成されており、軸方向中央に位置する基部には、下方に開口する連通溝２５３が形成されている。
　これにより、軸方向左側に弁体２５０を移動させている場合には、連通溝２５３を通じてポート２４２，２４３が連通されるとともに、ポート２４０，２４１が連通されている。また、軸方向右側に弁体２５０を移動させている場合には、連通溝２５３を通じてポート２４１，２４２が連通されるとともに、ポート２４０，２４１が連通されている。
　また、弁体２５０の軸方向両端部に位置し、基部よりも大径の太端部２５１，２５２には、下端面から上方に向かって凹設された凹部２５５が形成されている。凹部２５５には、付勢手段としてのコイルスプリング２５６が挿入されており、コイルスプリング２５６の下端には、低摩擦材料で形成された低摩擦部材２５７が固定されている。
　これにより、切換弁Ｖ２００による流体回路の流路を切り換える際には、図９（ｂ）に示されるように、各コイルスプリング２５６によって弁体２５０はハウジング２１０の上端面２３３から離間し、上端面２３３から弁体２５０に作用する垂直抗力が略ゼロとなっており、弁体２５０を軸方向に小さな駆動力で移動させることができるとともに弁体２５０に傷がつきにくくなっている。
　また、低摩擦部材２５７によってコイルスプリング２５６とハウジング２１０の内周面との間で生じる摩擦が低減されているため、円滑に弁体２５０を移動させることができる。
　以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
　例えば、前記実施例１，２では、切換弁は、４つのポートを有する４方弁である構成として説明したが、これに限らず、ポートは５つ以上であってもよい。
　また、前記実施例１，２では、弁体の連通溝には、２つのポートを選択的に連通可能な構成として説明したが、これに限らず、３つ以上のポートを選択的に連通可能としてもよい。これは、弁体の背面側の空間、すなわち背圧室側についても同様である。
　また、前記実施例１，２では、弁体はモータによって回動または往復動される構成として説明したが、これに限らず、手動であってもよく、モータ以外の駆動源に適宜変更されてもよい。
　また、前記実施例１では、付勢手段は、コイルドウェーブスプリング、電磁力、コイルスプリングを例示したが、これに限らず、皿ばね、板ばね等、周知のスプリングであってもよく、各種シリンダであってもよく、付勢力を付与できるものであれば適宜変更されてもよい。
　また、前記実施例１，２では、付勢手段は、弁体やハウジングとは別体のコイルドウェーブスプリング、コイルスプリングを例示したが、これに限らず、弁体やハウジングの一部を切り起こす等して弾発性を有するスプリング部を一体に有している構成としてもよい。
　また、前記実施例１では、シール材はＯリングである構成として説明したが、これに限らず、断面視Ｘ字状のＸパッキン、断面視Ｙ字状のＹパッキン、ガスケット等、周知のシール材であればよい。さらに、弁体とは別体のシール材に限らず、弁体の下端面に形成されたビードによって密封されてもよい。
　また、前記実施例１では、シール材としてのＯリングは弁体に形成された環状の溝に挿嵌・固定されている構成として説明したが、これに限らず、弁体の下端面に溶着または接着されていてもよく、固定方法は適宜変更されてもよい。
１０　　　　　　　ハウジング
１１　　　　　　　背圧室（導入ポートから流体が供給される空間）
３４　　　　　　　上端面（ハウジングの座面）
３５　　　　　　　凹部（有底開口部）
４０　　　　　　　導入ポート（開口）
４１　　　　　　　第１ポート（開口）
４２　　　　　　　導出ポート（開口）
４３　　　　　　　第２ポート（開口）
５０　　　　　　　弁体
５４　　　　　　　Ｏリング（シール材）
５５　　　　　　　上端面（背面）
８１　　　　　　　キャン（ロータケース）
８３　　　　　　　ロータ
８３ａ　　　　　　連通路
８４　　　　　　　回転軸
８５　　　　　　　軸受
９０　　　　　　　コイルドウェーブスプリング（付勢手段）
９１　　　　　　　軸受
１５０　　　　　　弁体
２１０　　　　　　ハウジング
２３３　　　　　　上端面（座面）
２４０　　　　　　導入ポート
２４１　　　　　　第１ポート
２４２　　　　　　導出ポート
２４３　　　　　　第２ポート
２５０　　　　　　弁体
２５６　　　　　　コイルスプリング（付勢手段）
Ｃ　　　　　　　　圧縮機
Ｅ　　　　　　　　膨張弁
Ｈ１　　　　　　　第１熱交換器
Ｈ２　　　　　　　第２熱交換器
Ｒ　　　　　　　　ヒートポンプ
Ｒ１　　　　　　　ロータの軸方向中心
Ｓ１　　　　　　　ステータの軸方向中心
Ｖ　　　　　　　　切換弁
Ｖ２００　　　　　切換弁

Claims (8)

  1. 　複数の開口を備えるハウジングの座面に対して当接し、前記複数の開口の少なくとも２つの開口を選択的に連通させる弁体を有し、かつ前記弁体の背面に流体圧を与えられるようになっている切換弁であって、
    　前記弁体を前記ハウジングの座面から離間する方向に付勢する付勢手段を有している切換弁。
  2. 　前記切換弁は、ロータと、ステータと、ロータの回転軸と、ロータケースと、を有するものであり、前記回転軸は両端部が軸支されており、
    　前記弁体は、前記回転軸と共に軸方向に移動可能に配置されて
    いる請求項１に記載の切換弁。
  3. 　前記回転軸の周りに前記付勢手段としてのスプリングが設けられている請求項２に記載の切換弁。
  4. 　前記ハウジングに前記回転軸端部と前記付勢手段の少なくとも一部が配置される有底開口部が形成されている請求項２または３に記載の切換弁。
  5. 　前記弁体に前記回転軸端部と前記付勢手段の少なくとも一部が挿入される有底開口部が形成されている請求項２ないし４のいずれかに記載の切換弁。
  6. 　前記ロータ、前記回転軸及び前記ロータケースの少なくともいずれか一つに軸方向に連通する連通路が形成されている請求項２ないし５のいずれかに記載の切換弁。
  7. 　前記弁体は、前記ハウジングの座面に備えられた前記複数の開口の少なくとも２つの開口を選択的に囲うシール材を有している請求項１ないし６のいずれかに記載の切換弁。
  8. 　前記ハウジングには、前記弁体を収容し、導入ポートから流体が供給される空間が形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の切換弁。
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