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流路切換弁 - 株式会社鷺宮製作所
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発明の名称 流路切換弁
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−173812(P2001−173812A)
公開日 平成13年6月29日(2001.6.29)
出願番号 特願平11−360519
出願日 平成11年12月20日(1999.12.20)
代理人 【識別番号】100060690
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 (外1名)
【テーマコード(参考)】
3H067
3H106
【Fターム(参考)】
3H067 AA13 AA33 AA38 BB08 BB12 CC45 CC46 CC60 DD03 DD33 EA16 EA33 ED02 ED11 ED12 ED20 FF11 GG24 
3H106 DA07 DA13 DA23 DA35 DB02 DB12 DB23 DB32 DC04 DC17 DD03 EE23 KK23
発明者 林 隆史 / 吉澤 至孝 / 野田 光昭 / 中原 誠一 / 伊藤 浩
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 流体の還流方向を切り換える流路切換弁であって、筒状に形成された弁本体と、複数の通孔が穿設された主弁座と、弁本体内を区画するように形成され、かつ該区画される空間の差圧力により前記主弁座から離間するように移動するとともに該主弁座に着座し、前記主弁座の通孔に接続された流路を流れる流体の還流方向を切り換える主弁体と、前記主弁体の前記主弁座からの離間と着座の間の移動動作により、該主弁体の該主弁座に対する回転位置を切り換える移動方向変換手段と、前記主弁体により区画された弁本体内の前記空間の圧力を調節する圧力調節手段と、を備えたことを特徴とする流路切換弁。
【請求項2】 前記移動方向変換手段は、前記主弁体を前記主弁座から離間する方向を軸とする螺旋状の回転上昇または回転下降により、該主弁体の回転位置を切り換えることを特徴とする請求項1記載の流路切換弁。
【請求項3】 流体の還流方向を切り換える流路切換弁であって、筒状に形成された弁本体と、複数の通孔が穿設された主弁座と、弁本体内を区画するように形成され、かつ該区画される空間の差圧力により前記主弁座から離間および接近するように移動する移動部材と、前記主弁座近傍に位置し、前記主弁座の通孔に接続された流路を流れる流体の還流方向を切り換える主弁体と、前記移動部材の前記主弁座からの離間と接近の間の移動動作により、前記主弁体の該主弁座に対する回転位置を切り換える移動方向変換手段と、前記移動部材により区画された弁本体内の前記空間の圧力を調節する圧力調節手段と、を備えたことを特徴とする流路切換弁。
【請求項4】 前記移動方向変換手段は、前記移動部材に設けられたネジピッチの大きな案内溝と、該案内溝に倣って回動するとともに前記主弁体に係合するコマと、該主弁体と該コマとの係合/非係合を該コマの回転方向に応じて選択的に切り換える回転方向規制手段と、を備えたことを特徴とする請求項3記載の流路切換弁。
【請求項5】 前記主弁座には、前記通孔が前記主弁体の回転方向の90°離間した位置に4つ形成され、前記主弁体には、前記4つの通孔の任意の隣接する2つの通孔を連通可能な連通溝が2つ形成されるとともに、該2つの連通溝の少なくとも前記通孔を連通する部分が前記回転方向の180°回転に対する対称性を有し、前記主弁体を、同一方向へ継続回転することで前記還流方向を切換可能としたことを特徴とする請求項1、2、3、または4記載の流路切換弁。
【請求項6】 前記圧力調節手段は、前記弁本体内で区画される高圧側の空間と他方の空間との内の他方の空間を低圧側に連通するパイロット弁であることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の流路切換弁。
【請求項7】 前記移動方向変換手段は、前記高圧側の空間と前記低圧側に連通された他方の空間との差圧の力により、前記主弁体を回転させ、該差圧の力がなくなることにより該主弁体を前記主弁座に着座させることを特徴とする請求項6記載の流路切換弁。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルにおける冷媒の還流方向を切り換える流路切換弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおいては、冷却モード運転時に冷媒が圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、及び利用側熱交換器を経由して圧縮機に環流し、加温モード運転時に冷媒が圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、及び熱源側熱交換器を経由して圧縮機に環流するように、冷凍サイクルにおける冷媒の環流方向を逆転させている。このような、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける冷媒の環流経路を逆転させるのに用いる流路切換弁としていわゆる四方弁がある。
【0003】このような四方弁として、実開平3−114681号公報、特開平11−153252号公報、特許2816260号公報、特開平11−13919号公報に開示されたものがある。これらの四方弁は、圧縮機からの冷媒を導入する導入口、圧縮機に冷媒を送る導出口、および熱源側熱交換器に通じる通口、利用側熱交換器に通じる通口を、円形の弁座に設け、2つの連絡溝が形成された弁体をこの連絡溝を弁座側にして摺動可能に配設し、この弁体を回動させることで流路を切り換えるものである。
【0004】(従来技術−1)実開平3−114681号公報の四方弁は、弁体を回動させるために電磁石を用いて駆動するタイプのものである。
【0005】(従来技術−2)特開平11−153252号公報の四方弁は、電磁コイルの通電により弁体の上下の圧力差をなくしてから、弁体の外周部に対向的に配置した磁極板の磁極を切り換えることによって、1つの電磁コイルで電磁弁の作動と弁体の回動を行っている。
【0006】(従来技術−3)特許第2816260号公報の四方弁は、弁体をステッピングモータにより直接切り換えるものである。
【0007】(従来技術−4)特開平11−13919号公報の四方弁は、弁本体のハウジングの外部の直流モータが磁気継手によって、四方弁本体内のプラネタリ歯車を駆動し、主弁を切り換える構成となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】実開平3−114681号公報の四方弁によれば、弁体の回転トルクが小さいため、四方弁の弁体上方の圧力と下方の圧力差が小さくならないと弁体を作動させることができないという問題点があった。また、特開平11−153252号公報の四方弁にあっては、弁体上下の圧力差をなくしてしまうために、いざ回動させようとすると弁体の回転トルクが小さいため、切り換え誤作動が発生するという問題点があった。また、特許第2816260号公報の四方弁によれば、差圧が小さくないと作動しないので、実開平3−114681号公報のものと同様な問題点がある。さらに、特開平11−13919号公報の四方弁にあっては、差圧が大きい時はモータが空転するので、結局、実開平3−114681号公報と同様な問題点がある。本発明は、流路切換弁(四方弁)の主弁体を移動させる際の回転トルクを大きくし、切り換え誤作動のない流路切換弁を提供するとともに、高圧側と低圧側の差圧が大きい時であっても、確実に切り換え作動が可能である流路切換弁を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の流路切換弁は、流体の還流方向を切り換える流路切換弁であって、筒状に形成された弁本体と、複数の通孔が穿設された主弁座と、弁本体内を区画するように形成され、かつ該区画される空間の差圧力により前記主弁座から離間するように移動するとともに該主弁座に着座し、前記主弁座の通孔に接続された流路を流れる流体の還流方向を切り換える主弁体と、前記主弁体の前記主弁座からの離間と着座の間の移動動作により、該主弁体の該主弁座に対する回転位置を切り換える移動方向変換手段と、前記主弁体により区画された弁本体内の前記空間の圧力を調節する圧力調節手段と、を備えたことを特徴とする。
【0010】本発明の請求項2の流路切換弁は、請求項1の構成を備え、前記移動方向変換手段は、前記主弁体を前記主弁座から離間する方向を軸とする螺旋状の回転上昇または回転下降により、該主弁体の回転位置を切り換えることを特徴とする。
【0011】本発明の請求項3の流路切換弁は、流体の還流方向を切り換える流路切換弁であって、筒状に形成された弁本体と、複数の通孔が穿設された主弁座と、弁本体内を区画するように形成され、かつ該区画される空間の差圧力により前記主弁座から離間および接近するように移動する移動部材と、前記主弁座近傍に位置し、前記主弁座の通孔に接続された流路を流れる流体の還流方向を切り換える主弁体と、前記移動部材の前記主弁座からの離間と接近の間の移動動作により、前記主弁体の該主弁座に対する回転位置を切り換える移動方向変換手段と、前記移動部材により区画された弁本体内の前記空間の圧力を調節する圧力調節手段と、を備えたことを特徴とする。
【0012】本発明の請求項4の流路切換弁は、請求項3の構成を備え、前記移動方向変換手段は、前記移動部材に設けられたネジピッチの大きな案内溝と、該案内溝に倣って回動するとともに前記主弁体に係合するコマと、該主弁体と該コマとの係合/非係合を該コマの回転方向に応じて選択的に切り換える回転方向規制手段と、を備えたことを特徴とする。
【0013】本発明の請求項5の流路切換弁は、請求項1、2、3、または4の構成を備え、前記主弁座には、前記通孔が前記主弁体の回転方向の90°離間した位置に4つ形成され、前記主弁体には、前記4つの通孔の任意の隣接する2つの通孔を連通可能な連通溝が2つ形成されるとともに、該2つの連通溝の少なくとも前記通孔を連通する部分が前記回転方向の180°回転に対する対称性を有し、前記主弁体を、同一方向へ継続回転することで前記還流方向を切換可能としたことを特徴とする。
【0014】本発明の請求項6の流路切換弁は、請求項1、2、3、4または5の構成を備え、前記圧力調節手段は、前記弁本体内で区画される高圧側の空間と他方の空間との内の他方の空間を低圧側に連通するパイロット弁であることを特徴とする。
【0015】本発明の請求項7の流路切換弁は、請求項6の構成を備え、前記移動方向変換手段は、前記高圧側の空間と前記低圧側に連通された他方の空間との差圧の力により、前記主弁体を回転させ、該差圧の力がなくなることにより該主弁体を前記主弁座に着座させることを特徴とする。
【0016】本発明の請求項1の流路切換弁によれば、圧力調節手段が、主弁体により区画された空間の内例えば主弁座とは反対側の空間の圧力を、主弁座側の空間より低圧に調節すると、主弁体が主弁座から離間するように浮き上がり、移動方向変換手段により、回転移動する。次に、前記圧力調節手段により主弁座とは反対側の空間の圧力を高圧に調節すると主弁体が主弁座側に下がり、移動方向変換手段により主弁体は主弁座に着座し、流体の還流方向が切り換わる。
【0017】本発明の請求項2の流路切換弁によれば、請求項1と同様な作用をするとともに、主弁体は、螺旋状の回転上昇または回転下降により、主弁体の回転位置に切り換えられる。
【0018】本発明の請求項3の流路切換弁によれば、圧力調節手段が、移動部材により区画された空間の内例えば主弁座とは反対側の空間の圧力を、主弁座側の空間より低圧に調節すると、移動部材が主弁体から離間するように浮き上がり、移動方向変換手段により、主弁体が回転移動する。次に、前記圧力調節手段により主弁座とは反対側の空間の圧力を高圧に調節すると移動部材が主弁座側に下がり、移動方向変換手段により主弁体は主弁座に着座し、流体の還流方向が切り換わる。
【0019】本発明の請求項4の流路切換弁によれば、請求項3と同様な作用をするとともに、移動部材の例えば上昇によりネジピッチの大きな案内溝が上昇し、この案内溝に倣ってコマが回転し、このコマに係合する主弁体が回動する。移動部材が下降するときはコマと主弁体が非係合となり、主弁体はその場で着座する。
【0020】本発明の請求項5の流路切換弁によれば、請求項1、2、3、または4と同様な作用をするとともに、主弁体が90°づつ同一方向に回転する毎に還流方向が切り換えられる。
【0021】本発明の請求項6の流路切換弁によれば、請求項1、2、3、4または5と同様な作用をするとともに、パイロット弁により弁本体内で区画される高圧側の空間と他方の空間との間に差圧が生じ、この差圧によって主弁体が移動する。
【0022】本発明の請求項7の流路切換弁によれば、請求項6と同様な作用をするとともに、高圧側の空間と低圧側に連通された他方の空間との差圧の力により、主弁体が回転し、差圧の力がなくなることにより主弁体が主弁座に着座する。
【0023】
【発明の実施の形態】次に、本発明による流路切換弁の実施形態を図面を参照して説明する。
【0024】(冷凍サイクル)図18は本発明の実施形態に係るヒートポンプ式エアコン等の冷凍サイクルの概略を示す図である。図中1は圧縮機、2Aは室内ユニットに搭載された室内熱交換器(利用側熱交換器)、2Bは室外ユニットに搭載された室外熱交換器(熱源側熱交換器)、3は絞り装置、4はアキュムレータ、5は後述説明する各実施形態の流路切換弁である。
【0025】圧縮機1の吐出口は流路切換弁5に接続され、圧縮機1の吸入口はアキュムレータ4を介して流路切換弁5に接続されている。また、流路切換弁5は熱交換器用導管を介して室内熱交換器2Aと室外熱交換器2Bとに接続され、絞り装置3は室内熱交換器2Aと室外熱交換器2Bとの間に介設されている。これにより、圧縮機1、流路切換弁5、室内熱交換器2A、絞り装置3、室外熱交換器2B、およびアキュムレータ4は冷凍サイクルを構成している。
【0026】なお、以下の説明では、流路切換弁5において、圧縮機1の吐出口(高圧側)に接続される導管(圧縮機1側から見た吐出管)を「D継手管10D」、アキュムレータ4(低圧側)に接続される導管(圧縮機1側から見た吸入管)を「S継手管10S」、室内熱交換器2Aに接続される導管を「E継手管10E」、室外熱交換器2Bに接続される導管を「C継手管10C」とする。
【0027】流路切換弁5のS継手管10Sは後述のパイロット二方弁6に接続され、このパイロット二方弁6は流路切換弁5に接続されている。なお、図18ではパイロット二方弁6と流路切換弁5とが分離して図示されているが、これは後述の第1実施形態に対応しており、第2および第3実施形態ではパイロット二方弁6は流路切換弁5に一体的に設けられている。そして、マイクロコンピュータや各種駆動回路等から構成され制御部Cにより、パイロット二方弁6の電磁コイルの通電が制御され、流路切換弁5の流路が切り換えられる。
【0028】これにより、暖房運転モード時には、図18に実線の矢印で示したように、圧縮された冷媒は流路切換弁5から室内熱交換器2Aに流入され、この室内熱交換器9Aは凝縮器として機能し、室内熱交換器2Aから流出された冷媒液は絞り装置3を介して室外熱交換器2Bに流入され、この室外熱交換器2Bは蒸発器として機能する。そして、室外熱交換器2Bで蒸発された冷媒は流路切換弁5およびアキュムレータ4を介して圧縮機1に流入される。
【0029】また、冷房運転モード時には、図18に破線の矢印で示したように、圧縮機1で圧縮された冷媒は流路切換弁5から室外熱交換器2B、絞り装置3、室内熱交換器2A、流路切換弁5、アキュムレータ4、そして、圧縮機1の順に循環され、室外熱交換器2Bが凝縮器として機能し、室内熱交換器2Aが蒸発器として機能する。
【0030】なお、制御部Cは、圧力センサPc、Pc´により室内熱交換器2Aおよび室外熱交換器2Bの圧力を検出して、流路切換弁5の切換位置を検出し、運転モードに応じて流路切換弁5の切換制御を行う。また、制御部Cは、圧縮機1の運転能力、室内熱交換器2Aの熱交換能力、室外熱交換器2Bの熱交換能力をそれぞれ制御する。
【0031】次に、流路切換弁5の各実施形態について説明する。なお、図18の流路切換弁5およびパイロット二方弁6は以下の各実施形態に対応するものであるが、この流路切換弁5およびパイロット二方弁6を以下の各実施形態の説明で区別するために、符号5、6の後にハイフンと実施形態の番号を付加して説明する。
【0032】第1実施形態図1は本発明の第1実施形態に係る流路切換弁5−1およびパイロット二方弁6−1の断面図、図2は流路切換弁5−1の主弁体12が上昇した状態を示す断面図である。なお、図1、図2および以下の図面においては、図を解りやすくするために断面を示す斜線(ハッチング)を適宜省略してある。この流路切換弁5−1は、円筒状の弁ハウジング11、略円柱状の主弁体12、弁ハウジング11の上部を蓋するハウジング上蓋13、弁ハウジング11の下部に取り付けられた主弁座14、主弁座14の中央に立設された中心軸15、前記図18について説明したD継手管10D、S継手管10S、E継手管10EおよびC継手管10Cを主な部品として構成されている。なお、この図1および図2はC継手管10C側から見た断面図であり、図1、図2ではC継手管10Cは現れていない。
【0033】主弁体12は弁ハウジング11内に収容され、弁ハウジング11とハウジング上蓋13の間はパッキン11aを介して封止され、弁ハウジング11と主弁座14の間はパッキン11bを介して封止されている。主弁体12は、主弁12Aの中央の透孔12aによって中心軸15に軸支され、これにより、主弁体12は弁ハウジング11の内部で中心軸15を軸として回転可能に、また、回転軸方向(図1の縦方向)に移動可能になっている。さらに、ハウジング上蓋13と主弁体12との間には、中心軸15に填められた主弁体用ばね16が配設されており、この主弁体用ばね16により、主弁体12はハウジング上蓋13から離間されるように付勢されている。なお、主弁体12の上部外周には、ハウジング11の内周面との間をシールするピストンリング12bが設けられている。
【0034】図4は主弁体12と中心軸15の拡大断面図およびその一部平断面図であり、図4(B) は図4(A) のC−C矢視断面図である。なお、同図は主弁体12が上昇した状態を示している。中心軸15の主弁体12が摺動する部分は溝付ロッド15Rとされている。また、主弁12Aの透孔12a内の回転軸回りの90°離間した位置には4つのボール12cが取り付けられており、このボール12cは溝付ロッド15Rの案内溝15a内に配置されている。なお、ボール12cは主弁12Aの上端に固定された保持器12dにより取り付けられており、このボール12cは、主弁12Aおよび保持器12dに対して主弁体12の回転方向と上下方向については固定されているが、ボール12c自体は回転可能になっている。
【0035】図5は溝付ロッド15Rの外周側面の展開図であり、案内溝15aは、中心軸15の周方向に90゜ずつ離間した位置に、下方(主弁座14側)に窪んだ縦溝15bを有している。また、各縦溝15b間の上部には周方向に90°ずつ離間した位置に、上方に窪んだストッパ部15cを有している。ここで、縦溝15bの位置を「0°、90°、180°、270°、360°(=0°)」(すなわちストッパ部15cの位置を「45°、135°、225°、315°」)とし、0°→90°→180°→270°→360°(=0°)の方向を「回転方向」と呼ぶ。隣接するストッパ部15c、15c同士は、回転方向に向かって上方に傾斜する第1案内斜面15dで連結されている。また、隣接する縦溝15b、15bの上端同士は、回転方向に向かって下方に傾斜する第2案内斜面15eで連結されている。
【0036】以上の構成により、主弁体12が主弁座14に着座している状態ではボール12cは縦溝15b内に有り、主弁体12は、中心軸15に対して上下動をすることにより回転方向に90°ずつ回転する。すなわち、図6に示したように、各ボール12cは縦溝15b内の(a)の位置にあり、主弁体12が上方に移動するとボール12cが縦溝15bから外れて(b)の位置で第1案内斜面15dに当接し、さらに上方に移動する力により、ボール12cは第1案内斜面15dからの抗力を受けるのでその回転方向成分によりボール12cは第1案内斜面15dに案内されてストッパ部15cの(c)の位置に到達する。これにより主弁体12は上方への移動が阻止されて主弁体12は上死点位置となる。この間に主弁体12は45°回転される。
【0037】次に、主弁体12が下方に移動すると、ボール12cはストッパ部15cから第2案内斜面15eの(d)の位置に到り、さらに下方に移動する力により、ボール12cは第2案内斜面15eに案内されて縦溝15bの(e)の位置に到達する。これにより主弁体12は主弁座14上に着座する。この間に主弁体12はさらに45°回転され、1回の上下動により90°回転する。このようにして、主弁体12は、回転角度0°、90°、180°、270°の4箇所の回転位置において主弁座14に着座する。なお、回転角度0°および180°の回転位置を第1の回転位置、回転角度90°および270°の回転位置を第2の回転位置とする。
【0038】図3は主弁体12の回転位置の変化を説明する平断面図およびその縦断面図であり、図3(A) 、図3(B) は図1のA−A矢視断面図、図3(C) は図2のB−B矢視断面図である。また、図3(D) は図3(C) のD−D矢視断面図、図3(E) は図3(C) のE−E矢視断面図である。なお、図3(A) ,(B) ,(C) はそれぞれ0°,90°,45°の回転位置に対応しているが、回転位置が180°,270°,225°の場合も同様な図になるので、180°,270°,225°の回転位置については括弧付きの符号で示してある。
【0039】図3に示したように、主弁座14には、E継手管10Eが接続される第1切換ポート20e(図1、図2では中心軸15の陰になって見えない)と、C継手管10Cが接続される第2切換ポート20c(図1、図2では中心軸15の手前にあり断面では見えない)とが、主弁座14の中心を挟んで対向する位置に各々貫設されている。さらに、これら第1および第2の切換ポート20e、20cから主弁座14の周方向に90°ずつ位相をずらした箇所に、S継手管10Sが接続される低圧側ポート20s、D継手管10Dが接続される高圧側ポート20dが各々貫設されている。
【0040】主弁12Aの主弁座14側の端面には、略半円弧状の2つの連絡溝12e、12fが各々独立して形成されており、主弁体12の第1の回転位置0°(または180°)においては、図3(A) に示すように、連絡溝12e(または12f)により高圧側ポート20dと第1切換ポート20eとが連通接続されるとともに、連絡溝12f(または12e)により低圧側ポート20sと第2切換ポート20cとが連通接続される。これにより、前記暖房運転モード時の循環経路が形成される。
【0041】一方、主弁体12の第2の回転位置90°(または270°)においては、図3(B) に示すように、連絡溝12e(または12f)により高圧側ポート20dと第2切換ポート20cとが連通接続されるとともに、連絡溝12f(または12e)により低圧側ポート20sと第1切換ポート20eとが連通接続される。これにより、前記冷房運転モード時の循環経路が形成される。
【0042】なお、図3に示したように、主弁12Aの連絡溝12eと12fの間には仕切板12gが内蔵されており、仕切板12gは仕切板用ばね12h(図3(D) ,(E) )によって主弁座14側に付勢されている。これにより、主弁体12が主弁座14に着座(あるいは当接)しているときは、仕切板用ばね12hの付勢力によって、仕切板12gは主弁体12と同様に主弁座14に当接しているが、主弁体12が主弁座14から持ち上がったときも、仕切板用ばね12hが伸びて仕切板12gは主弁座14に当接したままとなる。これにより、主弁体12が持ち上がったときでも、主弁12Aの2つの連絡溝12e、12fの間は互いに仕切られている。なお、仕切板用ばね12hの弾性力は主弁体用ばね16の弾性力に比べて無視できる程度であり、この仕切板ぱね12hによる主弁体12の上下動に対する影響は無視できる。
【0043】また、主弁座14と中心軸15との回転方向の相対位置関係は、第1切換ポート20e、第2切換ポート20c、低圧側ポート20s、および高圧側ポート20dと案内溝15aの縦溝15b等との位置関係を規定するので重要であるが、図4に示したように、中心軸15と主弁座14の当接箇所に配置された回転位置決め用ボール14aにより、組み立て時に位置決めがなされる。
【0044】図1に示すように、ハウジング上蓋13の中央には、パイロット二方弁6−1のEポート105eに接続される管路30eが貫設され、S継手管10Sには、パイロット二方弁6−1のSポート105sに接続される管路30sが貫設されている。
【0045】パイロット二方弁6−1は、プランジャチューブ101の上端部に吸引子102を取り付けるとともに、プランジャチューブ101の周囲に電磁コイル103を配置し、プランジャチューブ101内にプランジャ104を収容し、さらに、プランジャチューブ101の下端部に弁座部105を取り付けた構造になっている。プランジャ104の上端にはプランジャ用ばね106が収容され、このプランジャ用ばね106によってプランジャ104は弁座部105側に付勢されている。これにより、プランジャ104の下端部に取り付けられたボール104aが弁座部105の弁座105aに圧接される。
【0046】また、弁座部105は、弁座105aの周辺に隙間105bを有するとともに弁座105aの中央に縦穴105cが形成されている。そして、隙間105bは、管路30eが接続されたEポート105eに連通され、縦穴105cは、管路30sが接続されたSポート105sに連通されている。
【0047】以上の構成により、電磁コイル103に通電がなされていないときは、プランジャ用ばね106の付勢力によりプランジャ104の下端のボール104aが弁座105aに着座した状態、すなわちパイロット弁が閉止の状態となり、Eポート105eとSポート105sは連通されない。
【0048】一方、電磁コイル103に通電がなされると、プランジャ104はプランジャ用ばね106の付勢力に抗して吸引子102に吸引され、プランジャ104の下端のボール104aと弁座105aとの間に隙間が形成され、すなわちパイロット弁が連通の状態となってEポート105eとSポート105sが連通される。これにより、流路切換弁5−1において、弁ハウジング11、ハウジング上蓋13、および主弁体12で囲まれた空間R1が、低圧側に接続されたS継手管10Sと連通する。
【0049】次に、上記第1実施形態の流路切換弁5−1の動作について説明する。
【0050】(停止状態)先ず、圧縮機1が停止している状態では、図1に示すように主弁体12は主弁体用ばね16の付勢力により主弁座14に当接されている。このとき中心軸15の溝付ロッド15Rの回転角は0°(または180°)であり、主弁体12と主弁座14は暖房運転モード時の位置にある。
【0051】(停止状態→暖房始動)パイロット二方弁6−1を閉止の状態とする。圧縮機1の運転を開始すると、D継手管10Dから高圧側ポート20dを介して主弁12Aの連絡溝12e内に高圧冷媒が供給される。ここで、主弁12Aと主弁座14との接触部分には僅かな高圧冷媒が通過するような細い溝が形成されており、この連絡溝12e内の高圧冷媒は、主弁12Aと中心軸15との隙間あるいは主弁12Aと弁ハウジング11との隙間から僅かではあるが、空間R1内に流入する。パイロット二方弁6−1は閉止の状態であるので、空間R1内は高圧になり、主弁体用ばね16の付勢力と合わせた力で主弁体12を主弁座14に着座させることとなる。このようにして冷凍サイクルは暖房運転モードとなる。
【0052】(停止状態→冷房始動)パイロット二方弁6−1は連通の状態とする。圧縮機1の運転を開始すると、D継手管10Dから高圧側ポート20dを介して主弁体12の連絡溝12e内に高圧冷媒が供給され、この高圧冷媒は前記同様に僅かではあるが空間R1内に流入する。しかし、パイロット二方弁6−1は連通の状態で、空間R1は低圧側のS継手管10Sに連通されているので、空間R1内は低圧となる。これにより、主弁体12は主弁体用ばね16の付勢力に抗して浮き上がり、主弁体12のボール12cは前記図6の(a)→(b)→(c)のように移動してストッパ部15cの位置になり、図2、図3(C) に示したように45°回転した上死点の位置になる。
【0053】ここで、パイロット二方弁6−1を閉止の状態とする。これにより、連絡溝12e内の高圧冷媒が前記同様に僅かではあるが空間R1内に流入するので、空間R1内が高圧になり、主弁体用ばね16の付勢力と合わせた力で主弁体12を主弁座14に向かって移動させる。このとき、主弁体12のボール12cは前記図6の(c)→(d)→(e)のように移動して、主弁体12は90°回転した位置で主弁座14に着座する。これにより冷凍サイクルは冷房運転モードとなる。
【0054】なお、暖房運転モードおよび冷房運転モードのいずれのモードでも、運転中はパイロット二方弁6−1は閉止の状態としている。したがって、パイロット二方弁6−1を連通の状態とし、その後、閉止の状態とすることにより、圧縮機1を運転した状態で運転中に運転モードを切り換えることができる。
【0055】また、第1実施形態では、圧縮機1による冷媒流とパイロット二方弁6−1の連通/閉止とによって生じる差圧力と、ハウジング上蓋13と主弁体12との間に介設した主弁体用ばね16の付勢力とを用いて、主弁体12を主弁座14に対して接近/離間する方向に移動させるとともに、この主弁体12の複数のボール12cを溝付ロッド15Rに倣って移動させることにより、主弁体12を主弁座14に対して回転させて、主弁体12を第1の回転位置(暖房)と第2の回転位置(冷房)との間で移動させる構成としている。
【0056】したがって、主弁体を直接駆動する電磁ソレノイド等を用いずに、冷凍サイクルの流路を切り換えることができるとともに、その切換え状態を維持させることができる。
【0057】なお、上述した第1実施形態の流路切換弁5−1は、主弁体12の中心部を窄孔し、溝付ロッド15Rを備えて中心軸15を設けて主弁体12を回転移動させる構成としたが、図示は省略するが、弁ハウジング11の内周面に案内溝を設け、主弁体12の外周面にボールなどを設けて、このボールを案内溝に倣って移動させることにより、主弁体12を回転移動させるように構成してもよいことは言うまでもない。
【0058】第2実施形態図7は本発明の第2実施形態に係る流路切換弁5−2およびパイロット二方弁6−2の断面図、図8は流路切換弁5−2の移動部材としてのピストン25が上昇した状態を示す断面図である。この第2実施形態では流路切換弁5−2とパイロット二方弁6−2とが一体的に組み付けられている。流路切換弁5−2は、円筒状の弁ハウジング21と、略円柱状の主弁体22、弁ハウジング21の上部に取り付けられた円筒状のシリンダ容器23、弁ハウジング21の下部に取り付けられた主弁座24、シリンダ容器23内に配設されたピストン25、シリンダ容器23内の上端に配設されたストッパ26、前記図18について説明したD継手管10D、S継手管10S、E継手管10EおよびC継手管10Cを主な部品として構成されている。なお、この図7および図8はE継手管10E側(第1実施例と反対側)から見た断面図であり、図7、図8ではE継手管10Eは現れていない。
【0059】弁ハウジング21とシリンダ容器23および主弁座24は溶接等により封止されている。シリンダ容器23の上部にはシリンダ本体部より径を小さくした絞り部23aが形成されており、ストッパ26は、ボス部26aを絞り部23a内に嵌合してシリンダ容器23の上部に固定されている。なお、絞り部23a内には後述のパイロット弁が構成されている。図9はストッパ26の下面図であり、ストッパ26の中央には縦孔26bが形成され、縦孔26bの内周面の一箇所には縦孔26bの軸方向に沿って突条26cが形成されている。また、ストッパ26には縦孔26bの周囲に透孔26dが形成され、この透孔26dは図7に破線で示したようにピストン25側からボス部26a側に貫通している。
【0060】ピストン25は、円盤状の遮蔽部25a、遮蔽部25aの上部中央に形成された摺動軸25b、および遮蔽部25aの下部に形成された溝付ロッド25Rを有しており、遮蔽部25aによりシリンダ容器23内にストッパ側の空間R1と主弁体22側の空間R2とが画成されている。摺動軸25bの外周一箇所には、軸方向に沿って長溝25c(図7参照)が形成されており、摺動軸25bは、ストッパ26の縦孔26bの突条26cを長溝25cに嵌合させて縦孔26b内に挿入されている。これにより、ピストン25はシリンダ容器23内で上下方向に移動可能であるが、摺動軸25bを軸とする回転は不能となっている。また、ピストン25の遮蔽部25aとストッパ26との間にはピストン25を主弁体22側に付勢するピストン用ばね27が配設されている。
【0061】図7に示すように、S継手管10Sには、パイロット二方弁6−2のSポート205sに接続される管路40sが貫設されている。
【0062】パイロット二方弁6−2は、プランジャチューブ201の下端部に吸引子202を取り付けるとともに、プランジャチューブ201の周囲に電磁コイル203を配置し、プランジャチューブ201内にプランジャ204を収容し、吸引子202の下端を流路切換弁5−2におけるシリンダ容器23の絞り部23aの先端に取り付けた構造になっている。また、プランジャ204と吸引子202の間にはプランジャ用ばね206が収容され、このプランジャ用ばね206によってプランジャ204は吸引子202から離間する方向に付勢されている。さらに絞り部23a内には吸引子202側に弁座205が取り付けられている。
【0063】プランジャ204には下方に伸びるプランジャロッド204aが取り付けられ、このプランジャロッド204aは吸引子202と弁座205の中央の透孔を介して、弁座205の下に配設されたボール207に当接されている。そして、このボール207は、ストッパ26のボス部26aの上部に収容されたボール用ばね208によって弁座205およびプランジャロッド204aの下端に圧接されている。また、弁座205と吸引子202の間には隙間205aが形成され、この間隙205aは、管路40sが接続されたSポート205sに連通されている。さらに、ボス部26aの上端と弁座205との間の空間205bと、ストッパ26の前記透孔26dとは、ボス部26aの側面に形成された連絡溝26eによって連通されている。
【0064】以上の構成により、電磁コイル203に通電がなされていないときは、プランジャ用ばね206の付勢力とボール用ばね208によりプランジャ204が吸引子202から離間し、ボール207が弁座205の下面に着座した状態、すなわちパイロット弁が閉止の状態となる。これにより、シリンダ容器23内とSポート205sとは連通されない。
【0065】一方、電磁コイル203に通電がなされると、プランジャ204はプランジャ用ばね206とボール用ばね208の付勢力に抗して吸引子202に吸引され、プランジャロッド204aの下端がボール207を押し下げ、ボール207と弁座205との間に隙間が形成される。すなわちパイロット弁が連通の状態となり、図7に示した空間R1は、ストッパ26の透孔26d、連絡溝26e、空間205b、間隙205a、Sポート205s、および管路40sを介して低圧側のS継手管10Sに連通される。したがって、空間R1と空間R2に差圧力が生じて、ピストン25は上に移動する。
【0066】ここで、D継手管10Dから主弁体22に流入する高圧冷媒は、主弁体22と主弁座24との隙間あるいは主弁体22の透孔22a等を通して、空間R2に流入し、さらに、この空間R2の高圧冷媒は、ピストン25の遮蔽部25aの外周面とシリンダ容器23の内周面との僅かなクリアランスを介して空間R1側に徐々に流入できるようになっている。
【0067】したがって、前記のように電磁コイル203への通電を断ってパイロット弁を閉止の状態とすると、シリンダ容器23内の空間R1(図8ではストッパ26の透孔26d内)の圧力が上昇し、空間R1と空間R2の差圧力が減少し、この差圧力が減少するにしたがってピストン25はピストン用ばね27の付勢力により下に移動する。
【0068】このように、パイロット二方弁6−2の閉止/連通の状態を切り換えることにより、ピストン25が上下動し、次に説明するように、主弁体22が回転して流路が切り換えられる。
【0069】主弁体22の主弁22Aの周縁上端部は弁ハウジング21の上部の開口周縁部21aに近接しており、これにより、主弁体22は上下方向への移動が、主弁22Aと主弁座24との間に僅かに隙間ができる程度に規制されている。また、主弁体22は、主弁22Aの透孔22aによってピストン25の溝付ロッド25Rの下端部25hに軸支され、これにより、主弁体22は弁ハウジング21の内部で溝付ロッド25Rを軸として回転可能になっている。
【0070】さらに、主弁22Aの上面にはボス部22bが形成されており、このボス部22bの内部にはコマ22cが配設され、このコマ22cの内側にピストン25の溝付ロッド25Rが挿入されている。コマ22cの内周面の180°離間する対向面にはピン22dが取り付けられており、このピン22dは溝付ロッド25Rの案内溝25dに係合されている。また、コマ22cとピストン25の遮蔽部25aとの間にはコマ用ばね22fが配設されており、このコマ用ばね22fの付勢力により、コマ22cはボス部22bの内部だけで上下動可能となっている。
【0071】図10は溝付ロッド25Rの外周側面の展開図であり、案内溝25dは、溝付ロッド25Rの周方向に180゜離間した位置に形成されている。両案内溝25dは、略0°と略180°の位置の縦溝25e、略0°と90°の間および略180°と270°の間の傾斜溝25f、90°と270°の位置の縦溝25gとで構成されている。なお、縦溝25eは0°および180°の位置から僅かにずれているがこの理由は後述する。
【0072】以上の構成により、溝付ロッド25Rが図7のように主弁座24に当接した下端位置にあるとき、コマ22cのピン22dは略0°と略180°の位置の縦溝25eの位置にあり、図8のように溝付ロッド25Rが上方に移動すると、コマ22cはボス部22bの内部だけでしか移動しないので、ピン22dは、傾斜溝25fを通って90°と270°の位置の縦溝25gの位置に移動する。これにより、コマ22cは略90°回転する。また、溝付ロッド25Rが図8の位置から下方に移動すると、コマ22cは逆方向に略90°回転する。
【0073】図11は主弁体22のボス部22bの上方から見た一部破砕平面図であり、図11(A) は溝付ロッド25Rが上に移動するときの状態を示し、図11(B) は溝付ロッド25Rが下に移動するときの状態を示している。主弁22Aのボス部22b内には互いに180°離間する位置にラッチピン22gとラッチ用ばね22hが配設されている。また、コマ22cの外周面にはラッチ歯車22eが形成されている。
【0074】このラッチピン22g、ラッチ用ばね22hおよびラッチ歯車22eは回転方向規制手段としてのラチェット機構を構成しており、溝付ロッド25Rが上に移動するときは、図11(A) に示したように、コマ22cの回転によりラッチピン22gの先端がラッチ歯車22eに係合してコマ22cの回転力がラッチピン22gを介して主弁体22に伝達され、主弁体22はコマ22cと共に90°回転する。一方、溝付ロッド25Rが下に移動するときは、図11(B) に示したように、コマ22cが回転してもラッチピン22gはラッチ歯車22eを乗り越え、コマ22cの回転力が主弁体22に伝達されず、主弁体22は止まったままとなる。
【0075】ここで、前掲の図10に示したように、溝付ロッド25Rが下端位置にあるとき、コマ22cのピン22dは0°および90°の位置よりも僅かに前の位置になるように設定され、溝付ロッド25Rが上端位置まで移動する1ストロークの間にコマ22cは90°より僅かに大きく回転する。なお、この僅かに前の位置とはラッチ歯車22eのピッチ(角度)より小さな角度(例えばピッチの半分以下の角度)だけ前の位置である。そして、この溝付ロッド25Rの1ストロークの間の初期位置でピン22dが0°および90°の位置にきたときに、前記ラッチピン22gの先端がラッチ歯車22eに係合するように設定されている。そして、ピン22dが0°および90°の位置にきたときから主弁体22が回動を開始し、この主弁体22は、溝付ロッド25Rの1ストロークの間にちょうど90°回転する。
【0076】すなわち、溝付ロッド25Rが下方に移動して下端位置にきたとき、ピン22dは0°および90°の位置よりも僅かに前の位置に戻るので、この実施形態では、ラッチ歯車22eを確実に2つだけラッチ機構で空回りする。これにより、溝付ロッド25Rの一回の上下動によりラッチ機構が確実に90°の回転を主弁体22に与えるようになっている。したがって、ピストン25が1回の上下動をする毎に主弁体22は90°ずつ回転し、主弁体22は、正確に回転角度0°、90°、180°、270°の4箇所の回転位置において主弁座24に着座する。
【0077】なお、この第2実施形態の流路切換弁5−2においても、主弁座24には、第1実施形態(図3)と同様に、E継手管10Eが接続される第1切換ポート20e、C継手管10Cが接続される第2切換ポート20c、S継手管10Sが接続される低圧側ポート20s、およびD継手管10Dが接続される高圧側ポート20dが各々貫設されている。また、主弁体22の主弁座24側の端面には、第1実施形態の連絡溝12e,12fと同様に2つの連絡溝22i、22j(図7参照)が各々独立して形成されている。なお、この第2実施形態においては、主弁体22は殆ど浮かないので、第1実施形態のような仕切板12gや仕切板用ばね12hはあってもなくてもよい。
【0078】そして、この主弁座24の第1切換ポート20e、第2切換ポート20c、低圧側ポート20sおよび高圧側ポート20dに対する主弁体22の連絡溝22i、22jの位置関係は、第1実施形態の連絡溝12e,12fの場合と同様であり、前記のように主弁体22が4箇所の回転位置において着座することにより、前記暖房運転モード時の循環経路(第1の回転位置0°または180°)と、前記冷房運転モード時の循環経路(第2の回転位置90°または270°)とが交互に形成される。
【0079】この第2実施形態においても、パイロット二方弁6−2を連通の状態とし、その後、閉止の状態とすることにより、圧縮機1を運転した状態で運転中に運転モードを切り換えることができる。また、主弁体を直接駆動する電磁ソレノイド等を用いずに、冷凍サイクルの流路を切り換えることができるとともに、その切換え状態を維持させることができる。
【0080】第3実施形態図12は本発明の第3実施形態に係る流路切換弁5−3およびパイロット二方弁6−3の断面図、図13は流路切換弁5−3の移動部材としてのピストン35が上昇した状態を示す断面図である。この第3実施形態も流路切換弁5−3とパイロット二方弁6−3とが一体的に組み付けられたものである。
【0081】流路切換弁5−3は、円筒状で上部がドーム状に絞られた弁ハウジング31と、略円柱状の略円柱ドーム状の主弁体32、弁ハウジング31の下部に取り付けられた主弁座34、弁ハウジング31内に配設されたピストン35、弁ハウジング31の中心に配置され主弁体32およびピストン35を軸支する中心軸36、前記図18について説明したD継手管10D、S継手管10S、E継手管10EおよびC継手管10Cを主な部品として構成されている。なお、この図12および図13はE継手管10E側(第1実施例と反対側)から見た断面図であり、図12、図13ではE継手管10Eは現れていない。
【0082】ピストン35は、円筒容器状の遮蔽板35a、中心軸36に上下動自在に軸支された溝付ロッド35R、中心軸36に上下動自在に軸支されたステム35bを有しており、溝付ロッド35Rの上端部分を遮蔽板35aの中心の開口とステム35bに嵌合することにより一体に組み立てられている。そして、遮蔽板35aにより弁ハウジング31内にパイロット二方弁6−3側の空間R1と主弁体32側の空間R2とが画成されている。
【0083】また、図14に溝付ロッド35Rの三面図を示したように、溝付ロッド35Rの上端部にはキー溝35dが形成されており、このキー溝35dにはキー35e(図12参照)が配設されている。そして、このキー35eは、中心軸36の外周二箇所に軸方向に沿って形成された長溝36aに嵌合されている。これにより、ピストン35は弁ハウジング31内で上下方向に移動可能であるが、中心軸36を軸とする回転は不能となっている。また、ピストン35の遮蔽板35aと弁ハウジング31の上端内面との間にはピストン35を主弁体32側に付勢するピストン用ばね37が配設されている。
【0084】中心軸36にはその軸中心に管路36sが形成されており、この管路36s(その上端部)はパイロット二方弁6−3のSポート305sを構成するとともに、この管路36sの下端とS継手管10Sの間には管路40sが貫設されている。
【0085】パイロット二方弁6−3は、プランジャチューブ301の上端部に吸引子302を取り付けるとともに、プランジャチューブ301の周囲に電磁コイル303を配置し、プランジャチューブ301内にプランジャ304を収容し、さらに、プランジャチューブ301の下端部に弁座部305を取り付けた構造になっている。なお、弁座部305は弁ハウジング31の上端に嵌合されている。弁座部305の下部には中心軸36の上端が貫設されており、この中心軸36の上端面は弁座305aを形成している。プランジャ304の上端にはプランジャ用ばね306が収容され、このプランジャ用ばね306によってプランジャ304は弁座部305側に付勢されている。これにより、プランジャ304の下端部に取り付けられたボール304aが弁座305aに圧接される。
【0086】また、弁座部305は、弁座305aの周辺に隙間305bを有し、この隙間305bは、弁ハウジング31内の前記空間R1に連通するEポート305eに連通されている。
【0087】以上の構成により、電磁コイル303に通電がなされていないときは、プランジャ用ばね306の付勢力によりプランジャ304の下端のボール304aが弁座305aに着座した状態、すなわちパイロット弁が閉止の状態となり、Eポート305eとSポート305s(中心軸36の先端)は連通されない。
【0088】一方、電磁コイル303に通電がなされると、プランジャ304はプランジャ用ばね306の付勢力に抗して吸引子302に吸引され、プランジャ304の下端のボール304aと弁座305aとの間に隙間が形成される。すなわちパイロット弁が連通の状態となり、図12に示した空間R1は、Eポート305e、空間305b、中心軸36の管路36s、および管路40sを介して低圧側のS継手管10Sに連通される。したがって、空間R1と空間R2に差圧力が生じて、ピストン35は上に移動する。
【0089】ここで、D継手管10Dから主弁体32に流入する高圧冷媒は、主弁座34の主弁体32との接触面に形成された細溝34aを通して、空間R2に流入し、さらに、この空間R2の高圧冷媒は、ピストン35の遮蔽板35aの外周面と弁ハウジング31の内周面との僅かなクリアランスを介して空間R1側に徐々に流入できるようになっている。
【0090】したがって、前記のように電磁コイル303への通電を断ってパイロット弁を閉止の状態とすると、弁ハウジング31内の空間R1の圧力が上昇し、空間R1と空間R2の差圧力が減少し、この差圧力が減少するにしたがってピストン35はピストン用ばね37の付勢力により下に移動する。
【0091】このように、パイロット二方弁6−3の閉止/連通の状態を切り換えることにより、ピストン35が上下動し、次に説明するように、主弁体32が回転して流路が切り換えられる。
【0092】主弁体32は、主弁32Aの中心に円筒状のブッシュ32aを備えており、このブッシュ32a内に中心軸36が挿入されている。また、このブッシュ32aの上端から僅かに上方の位置には、中心軸36に嵌合された止め輪36bが配設されている。これにより、主弁体32は中心軸36の回りには回転可能であるが、上方向への移動は、ブッシュ32aの上端が止め輪36bに当接する位置までと規制されており、図13に示したように、主弁体32が回転するとき、主弁32Aと主弁座34との間に僅かな隙間(例えば0.3m程度)ができる程度になっている。
【0093】さらに、主弁32Aの上部にはボス部32bが形成されており、このボス部32bの内側には、コマ32c、受け32d、および受け用ばね32gがそれぞれ溝付ロッド35Rの周囲に嵌合するように配設されている。受け用ばね32gは主弁32Aと受け32dとの間に配設され、この受け用ばね32gによって受け32dは上方に付勢されている。コマ32cは受け32dの上に配設され、コマ32cの下面が受け32dの上面に当接している。そして、ボス部32bの上端開口部に配設されたリング状の押え板32hによりコマ32cのフランジ部が押えられ、さらに、蓋32iがボス部32bの上端に固定されている。
【0094】図14に示したように、溝付ロッド35Rの外周側面には、溝付ロッド35Rの周方向に180゜離間した位置に螺旋状の案内溝35cが形成されている。一方、図15にコマ32cの縦断面図(図15(A) )および下面図(図15(B) )を示したように、コマ32cの内周面の180°離間する対向面には斜めの突条32eが形成されており、この突条32eは溝付ロッド35Rの案内溝35cに係合されている。
【0095】また、コマ32cの底面には90°のピッチで一定回転方向に傾斜面を揃えた4つの鋸歯状突起32jが形成されている。さらに、図16に受け32dの縦断面図(図16(A) )および上面図(図16(B) )を示したように、受け32dの上面には、90°のピッチで一定回転方向に傾斜面を揃えた4つの鋸歯状突起32kが形成されており、コマ32cの鋸歯状突起32jは受け32dの鋸歯状突起32kに係合するように構成されている。
【0096】そして、受け32dが受け用ばね32gによってコマ32cの下面に押圧されているので、コマ32cおよび受け32dを上から見た場合、コマ32cが時計回り方向に回転するとき、鋸歯状突起32jが鋸歯状突起32kに係合して、受け32dはコマ32cと共動する。すなわち、コマ32cの回転トルクが受け32dに伝達される。一方、コマ32cが反時計回り方向に回転するとき、受け32dが受け用ばね32gの付勢力に抗して下降することで、鋸歯状突起32jが鋸歯状突起32kを乗り越え、受け32dは回転しない。すなわち、コマ32cの回転トルクが受け32dに伝達されない。このように、コマ32c、受け32dおよび受け用ばね32gは回転方向規制手段としてのラチェット機構を構成している。
【0097】また、図16に示したように、受け32dの周縁部には切欠き部32mが形成されており、この切欠き部32mは主弁32Aのボス部32bの内周に縦方向に形成された突条32n(図12,図13)に整合する。そして、切欠き部32mがこの突条32nに沿って摺動することにより、受け32bは受け用ばね32gの付勢力に抗してボス部32b内で上下に摺動可能となっているが、切欠き部32mが突条32nに係合していることにより、受け32bは、主弁32Aに対しては縦軸回りの回動が不能となっている。
【0098】ここで、主弁体32は、ブッシュ32aの上端が止め輪36bに当接する位置までしか上方に移動しないので、コマ32cも中心軸36に対して殆ど上に移動しない。また、ピストン35の溝付ロッド35Rは中心軸36に対して回転せずに上下に移動する。したがって、溝付ロッド35Rすなわちピストン35が上に移動すると、コマ32cの突条32eは溝付ロッド35Rの案内溝35cに倣って移動し、コマ32cは上から見て(以下同じ)時計回り方向に回転する。また、ピストン35が下に移動すると、コマ32cは反時計回り方向に回転する。
【0099】したがって、ピストン35が図12の位置から図13の位置まで上がると、後述説明するように主弁体32は90°時計回り方向に回転し、ピストン35が図12の位置から図13の位置まで下がると、コマ32cと受け32dがラチェット機構により空回りをして、主弁体32はそのままの位置(回転位置)を維持し、ピストン35が下降する。
【0100】図17は主弁体32の回転位置とコマ32cの回転ストロークの関係を説明する図であり、溝付ロッド35Rの外周側面の展開図とともに、コマ32cの回転ストロークを突条32eの回転ストロークとして図示してある。溝付ロッド35Rが上に移動すると、突条32eが図において左に移動(正回転)し、溝付ロッド35Rが下に移動すると、突条32eが図において右に移動(逆回転)する。ここで、図示のようにコマ(突条32e)の回転ストロークは90°より若干大きく設定されている。
【0101】すなわち、溝付ロッド35R(ピストン35)が上に移動するとき、突条32eが0°の位置の少し手前から移動して0°の位置になるまでは、コマ32cの鋸歯状突起32jと受け32dの鋸歯状突起32kは完全には係合しないでコマ32cは空回りをして主弁体32は回転しないように構成されている。そして、突条32eが0°の位置にくると鋸歯状突起32jと鋸歯状突起32kが完全に係合し、その後90°の位置になるまで、主弁体32がコマ32cと共に回転する。また、溝付ロッド35R(ピストン35)が下に移動して最下点までくるとコマ(突条32e)は90°より前の元の位置に戻る。
【0102】以上のような構成になっているので、溝付ロッド35Rの上下動を繰り返すときに、鋸歯状突起32jと鋸歯状突起32kとが同じ位置でかみ合わされることが続くことなく、ピストン35が一回の上下動を行う毎に、ラチェット機構が確実に機能して、主弁体32を確実に90°づつ回転させることができる。
【0103】なお、この第3実施形態の流路切換弁5−3においても、主弁座34には、第1実施形態(図3)と同様に、E継手管10Eが接続される第1切換ポート20e、C継手管10Cが接続される第2切換ポート20c、S継手管10Sが接続される低圧側ポート20s、およびD継手管10Dが接続される高圧側ポート20dが各々貫設されている。また、主弁32Aの主弁座34側の端面には、第1実施形態の連絡溝12e,12fと同様に2つの連絡溝32p、32qが各々独立して形成されている。
【0104】そして、この主弁座34の第1切換ポート20e、第2切換ポート20c、低圧側ポート20sおよび高圧側ポート20dと、主弁体32の連絡溝32p、32qの位置関係は第1実施形態と同様であり、前記のように主弁体22が4箇所の回転位置において着座することにより、前記暖房運転モード時の循環経路(第1の回転位置0°または180°)と、前記冷房運転モード時の循環経路(第2の回転位置90°または270°)とが交互に形成される。
【0105】なお、この第3実施形態の流路切換弁5−3においては、主弁体32の回転方向が第1実施形態とは逆になっているが、この点は図12と図13において、連絡溝32p、32qの符号が逆になる点に現れるだけで、冷凍サイクルの動作は同じである。
【0106】この第3実施形態においても、パイロット二方弁6−3を連通の状態とし、その後、閉止の状態とすることにより、圧縮機1を運転した状態で運転中に運転モードを切り換えることができる。また、主弁体を直接駆動する電磁ソレノイド等を用いずに、冷凍サイクルの流路を切り換えることができるとともに、その切換え状態を維持させることができる。
【0107】なお、上記第2および第3実施形態において、ラチェット機構を設けているが、このラチェット機構におけるラッチ歯車のピッチや鋸歯状突起のピッチは、少なくとも90°回転に対する回転対称性を有するように設定されていればよい。また、このラチェット機構に対して、コマの回転開始位置を0°よりも手前にするような所謂「遊び」を設けているが、この遊びの量は、ラッチ歯車や鋸歯状突起のピッチよりも小さい量(その半分以下が好ましい)であればよい。
【0108】また、各実施形態において主弁体の回転方向は逆方向であってもよいことはいうまでもない。
【0109】また、第2実施形態および第3実施形態においては、ピストンが上昇するときに主弁体を回転させるようにしているので、主弁体が主弁座から僅かに浮いた状態で回転できるので、主弁体を容易に回転することができる。ただし、本発明は、ピストンを下降させるときに回転させるようにしてもよい。
【0110】
【発明の効果】本発明の請求項1の流路切換弁によれば、弁本体内の空間の圧力を調節する圧力調節手段と主弁体を移動させる移動手段とにより、高圧側と低圧側との差圧が大きいときでも、確実に流体の還流方向を切り換えることができるので、圧縮機を停止することなく、冷凍サイクルを効率よく運転できるとともに、差圧の力を回転トルクとするので、確実に主弁体を回転移動させることが可能となり、信頼性が向上する。
【0111】本発明の請求項2の流路切換弁によれば、請求項1と同様な効果が得られるとともに、主弁体は差圧の力により螺旋状に回転移動するので、移動工程が少なくてすむので、結果的に信頼性が向上する。
【0112】本発明の請求項3の流路切換弁によれば、弁本体内の空間の圧力を調節する圧力調節手段と移動部材を移動させる移動方向変換手段とにより、高圧側と低圧側との差圧が大きいときでも、確実に流体の還流方向を切り換えることができるので、圧縮機を停止することなく、冷凍サイクルを効率良く運転できる。
【0113】本発明の請求項4の流路切換弁によれば、請求項3と同様な効果が得られるとともに、移動部材が上下に移動し、コマと主弁体の上下動を固定することもできるので、流路の切換えが確実となり、信頼性が向上する。
【0114】本発明の請求項5の流路切換弁によれば、請求項1、2、3、または4と同様な効果が得られるとともに、主弁体を同一方向に回転して還流方向を継続的に切り換えることができるので、切り換え制御が容易になる。
【0115】本発明の請求項6の流路切換弁によれば、請求項1、2、3、4または5と同様な効果が得られるとともに、パイロット弁で差圧力を発生するという簡単な構成により、差圧力が大きいときでも作動し、信頼性が向上する。
【0116】本発明の請求項7の流路切換弁によれば、請求項6と同様な効果が得られるとともに、差圧の力により主弁体が回転するので余分な電力を消費せず、また、差圧が無くなることで主弁体が着座するので、このとき移動方向変換手段は機能せず、主弁体は確実に主弁座に着座し、信頼性が向上する。




 

 


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