JP7524151B2 - ロータリー式切換弁 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートポンプ式の冷凍サイクル等に用いられ、冷媒の流路を切り換えるロータリー式切換弁に関する。

従来、この種のロータリー式切換弁（四方切換弁）として、例えば特許第４６０２５９３号公報（特許文献１）に開示されたものがある。特許文献１のものは、冷房から暖房または暖房から冷房に切り換えるとき、弁座上の主弁を回転させるものであるが、この主弁を回転させる際に、副弁により主弁の均圧孔を開とし、主弁にかかる圧力差を軽減するような構造が用いられている。すなわち、副弁が回転して均圧孔を開いて、主弁を圧力差にて弁座から浮かせた状態で回転させた後、副弁が反回転することにより均圧孔を閉じ、主弁を着座させるものである。

特許第４６０２５９３号公報

特許文献１のものでは、副弁が均圧孔を閉じる際に主弁は弁座から浮いているため、主弁の回転方向に対する摩擦が殆ど無い状態、あるいは押しばねを介して主弁が駆動部と回転一体の状態となり、副弁の反回転するときに主弁も一緒に回転してしまい、均圧孔を正常に閉じることができないという問題がある。

本発明は、主弁の均圧孔を開閉する副弁を備えたロータリー式切換弁において、主弁の安定した切り換え動作を行えるようにすることを課題とする。

本発明のロータリー式切換弁は、弁室を有するケース部材と、前記弁室に対向して設けられた弁座と、前記弁室内で前記弁座上に軸線を中心として回転可能に配設された主弁と、前記軸線を中心として回転可能に配設されるとともに前記主弁の均圧孔を開閉する副弁とを備え、前記均圧孔を開として前記主弁を回転させることで、前記弁座のポートに連通する流路を切り換えるロータリー式切換弁において、前記主弁の前記軸線周りの周上で前記副弁側に凸となる主弁凸部が形成されるとともに、前記副弁の前記主弁凸部と同一円周上で前記主弁側に凸となり前記主弁凸部を挟みうるよう離間した２つの副弁凸部が形成され、前記主弁凸部と前記副弁凸部の前記軸線回りの端部がテーパ面となっており、前記主弁凸部に前記均圧孔が形成されるとともに、前記２つの副弁凸部の前記軸線方向の端部に前記均圧孔を封止する副弁シール部が形成され、前記２つの副弁凸部の間に前記主弁凸部が位置して、該副弁凸部が該主弁凸部に当接して当該副弁の回転力を前記主弁に伝達するよう構成され、前記主弁の当接部が前記弁座に設けられたストッパに当接後に、前記主弁凸部および前記副弁凸部の互いに当接する前記テーパ面の傾斜を使って、前記副弁凸部が前記主弁凸部に乗り上がりつつ前記副弁が回転し続け、前記副弁凸部の前記副弁シール部が前記均圧孔を封止するように構成されていることを特徴とする。

この際、前記軸線回りで、前記副弁凸部が前記主弁凸部の位置となるとき前記副弁シール部が前記主弁凸部の前記均圧孔を封止し、前記２つの副弁凸部の間に前記主弁凸部が位置するとき前記均圧孔が開となるよう構成されていることを特徴とするロータリー式切換弁が好ましい。

また、前記主弁の前記均圧孔の副弁収容室側開口部を軸線上方向から見た中心点の軸線との直交位置が、該均圧孔の低圧流路側開口部を軸線下方向から見た中心点の軸線との直交位置に対して前記軸線側にシフトされていることを特徴とするロータリー式切換弁が好ましい。

また、前記副弁における前記２つの副弁凸部の間に、前記主弁凸部の前記均圧孔に連通可能な均圧流路が形成されていることを特徴とするロータリー式切換弁が好ましい。

本発明のロータリー式切換弁によれば、２つの副弁凸部の間に主弁凸部が位置して主弁凸部に形成された均圧孔が開となる状態で、副弁凸部が主弁凸部に当接して当該副弁の回転力を主弁に伝達するよう構成されているので、主弁の安定した切り換え動作を行える。

本発明の実施形態におけるロータリー式切換弁の主弁の着座状態の要部縦断面図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の均圧孔開状態の要部縦断面図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の冷房運転時の主弁の着座位置を示す図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の暖房運転時の主弁の着座位置を示す図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の主弁の斜視図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の副弁の斜視図である。 実施形態における副弁と主弁の動作を説明する簡易表示図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の初期状態を示す図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の流路切換中の前段の状態を示す図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の流路切換中の後段の状態を示す図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁の流路切換の完了状態を示す図である。 実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図である。 他の実施形態におけるロータリー式切換弁の主弁の斜視図である。 他の実施形態におけるロータリー式切換弁の副弁の斜視図である。 実施形態におけるロータリー式切換弁を示し、（Ａ）は主弁凸部の説明図であり、（Ｂ）は副弁凸部の説明図である。 他の実施形態におけるロータリー式切換弁を示し、（Ａ）は主弁凸部の説明図であり、（Ｂ）は副弁凸部の説明図である。

次に、本発明のロータリー式切換弁及び冷凍サイクルシステムの実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態におけるロータリー式切換弁の均圧孔閉状態（主弁の着座状態）の要部縦断面図、図２は同ロータリー式切換弁の均圧孔開状態（主弁の浮上状態）の要部縦断面図、図３は同ロータリー式切換弁の冷房運転時の主弁の着座位置を示す図、図４は同ロータリー式切換弁の暖房運転時の主弁の着座位置を示す図、図５は同ロータリー式切換弁の主弁の斜視図、図６は同ロータリー式切換弁の副弁の斜視図である。図３及び図４において斜線（ハッチング）を付けた部位は主弁が弁座に着座して接触している部分を示している。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１及び図２の図面における上下に対応する。

この実施形態のロータリー式切換弁１００は、主弁１と、副弁２と、弁座部材３と、ケース部材４と、駆動部５と、中心軸６と、を有している。弁座部材３は、薄型円柱状の弁座３１と、この弁座３１の外周に形成されたフランジ部３２と、を備えて構成されている。また、ケース部材４には略円筒状の弁室４Ａが形成されている。弁室４Ａ内には、主弁１、副弁２、駆動部５及び中心軸６が収容されており、中心軸６が、主弁１、副弁２及び駆動部５を貫通して、弁座部材３とケース部材４との間に配設されている。そして、ケース部材４の弁室４Ａの開口部に弁座３１が嵌合され、フランジ部３２をケース部材４の下端に当接させるようにして、弁座部材３がケース部材４に取り付けられている。

主弁１は、樹脂で形成された外周が円形の部材であり、弁座３１側の袴部１１と円筒状のピストン部１２と軸受け部１３とを一体に形成して構成され、ピストン部１２の周囲にはピストンリング１２ａが配設されている。そして、中心の軸受け部１３を中心軸６が貫通することで、主弁１は中心軸６の軸線Ｘの回りに回動自在に配設されている。また、弁室４Ａの上部のピストン部１２が収容される空間は円柱状のガイド孔４１となっており、主弁１はピストンリング１２ａをガイド孔４１の側面に摺動させて中心軸６の軸線Ｘ方向に移動可能となっている。

また、主弁１の袴部１１には、軸線Ｘの片側においてドーム状に穿たれた低圧流路１１Ａが形成されるとともに、低圧流路１１Ａの天井の中央より軸線Ｘ側寄りには、ピストン部１２の内側の副弁収容室１２Ａに連通する均圧孔１１ａが形成されている（貫通孔１１ｂを介して均圧孔１１ａが形成されている）。また、袴部１１の弁座部材３側の底面には、低圧流路１１Ａの外周を囲うように摺動リブ１１１が形成されるとともに、摺動リブ１１１の軸線Ｘとは反対側の２か所に摺動リブ１１２，１１２が形成されている。さらに、袴部１１は、低圧流路１１Ａに対して軸線Ｘの反対側に後述のＤポート３１Ｄが常時開放している高圧空間１１Ｂが形成され、この高圧空間１１Ｂの外側は略９０°の範囲において開口されており、この開口部分の軸線Ｘ周り方向の両端は、それぞれストップピン当接部１１３となっている。このストップピン当接部１１３は、弁座３１に設けられたストップピン３１ａに当接する。

また、図５（Ａ）に示すように、ピストン部１２の内側は略円柱状の副弁収容室１２Ａとなっており、この副弁収容室１２Ａの底部には、軸線Ｘ周りの周上で副弁２側に凸となる主弁凸部１２１が形成されている。この主弁凸部１２１は、円周回りの断面形状が台形状であり、円周回り方向の左右両方の端部がテーパ面となっている。そして、この主弁凸部１２１には、副弁収容室１２Ａに開口する前記均圧孔１１ａが形成されている。この主弁凸部１２１は１つでも良いが、この実施形態では、この主弁凸部１２１の他に、外形が主弁凸部１２１と同様で均圧孔のない主弁凸部が３つ、円周回りに等間隔（等角度）で形成されている。また、副弁収容室１２Ａの内周面の２カ所には軸線Ｘ側に突出する副弁ストッパ１２２，１２２が形成されている。

図６に示すように、副弁２は、主弁１のピストン部１２の副弁収容室１２Ａ内に収納される略半円盤状のフランジ部２１とその中央のボス部２２とを有しており、このボス部２２の中心には略長方形の角孔２２ａが形成されている。また、フランジ部２１の主弁１側の面には、主弁凸部１２１と同一円周上で主弁１側に凸となる２つの副弁凸部２１１，２１１が形成されている。この２つの副弁凸部２１１，２１１は、円周回りの断面形状が台形状であり、円周回り方向の左右両方向の端部がテーパ面となっている。そして、この２つの副弁凸部２１１，２１１は、主弁凸部１２１を挟みうるように円周回りで離間して形成されている。そして、この２つの副弁凸部２１１，２１１の間（中間位置）には、主弁１の均圧孔１１ａに連通可能な均圧流路２１ａが形成されている。また、副弁凸部２１１，２１１の軸線Ｘ方向の端部は、主弁１の主弁凸部１２１の均圧孔１１ａを封止する副弁シール部となっている。さらに、フランジ部２１の軸線Ｘ回りの端部は、主弁当接部２１２，２１２となっており、この主弁当接部２１２，２１２は主弁１の副弁ストッパ１２２，１２２に択一的に当接する。

図３及び図４に示すように、弁座３１には、弁室４Ａと圧縮機の冷媒の吐出側に連通されるＤポート３１Ｄ、低圧流路１１Ａと圧縮機の冷媒の吸入側に連通されるＳポート３１Ｓ、室外熱交換器側に連通されるＣ切換ポート３１Ｃ及び室内熱交換器側に連通されるＥ切換ポート３１Ｅが、それぞれ形成されている。なお、これらのポートはそれぞれ９０°ずつ離間する位置に開口されている。

図１に示すように、駆動部５は、中心軸６に回動可能に配置されたウォームホイール５１と、このウォームホイール５１に歯合されたウォーム歯車５２と、を有し、このウォーム歯車５２は図示しないモータの駆動軸に固定されている。ウォームホイール５１は、副弁２側に突出するカム部５１ａを有しており、ウォームホイール５１は、このカム部５１ａによって中心軸６に回転可能に配置されている。また、このカム部５１ａは、副弁２の略長方形の角孔２２ａに嵌合されている。これにより、副弁２はウォームホイール５１に対して軸線Ｘ周りの回動が規制された状態で軸線Ｘ方向にのみ摺動可能となり、この副弁２はウォームホイール５１と共に協働して回動する。また、ウォームホイール５１と副弁２との間には、副弁２を主弁１側に付勢するコイルバネ５３が配設されている。

図７は副弁２と主弁１の動作を説明する簡易表示図であり、軸線Ｘ回りの部位を直線上に展開して示す図である。また、図８～図１１は、流路切換時の副弁２と主弁１の動作に応じた状態変化を示す図であり、図８は初期状態、図９は流路切換中の前段の状態、図１０は流路切換中の後段の状態、図１１は流路切換の完了状態をそれぞれ示している。また、図８～図１１において、（Ｂ）図は（Ａ）図に示す矢印Ａの方向から見た一部破砕図である。

まず、図１、図７（Ａ）及び図８の状態では、副弁２の副弁凸部２１１が主弁凸部１２１の均圧孔１１ａを閉じている。そして、駆動部５が作動（図１の上から見て反時計回りに回転）すると、ウォーム歯車５２とウォームホイール５１との駆動力が、ウォームホイール５１のカム部５１ａを介して副弁２に回転力が加わり、副弁２が軸線Ｘ周りの反時計回りに回転する。なお、このとき、均圧孔１１ａが閉じられて主弁１は圧力差により弁座３１に押しつけられた状態であるため、副弁２が回転しても主弁１は弁座３１との摩擦力により回転できず、副弁２だけが回転する。副弁２が回転すると、副弁凸部２１１が主弁凸部１２１上をスライドして、主弁凸部１２１の均圧孔１１ａが均圧流路２１ａにより開かれる。これにより、主弁１の上部の流体の圧力が低圧流路１１Ａ内（低圧側）へ逃げる。これにより、主弁１の上部側が低圧となるため、高圧空間１１Ｂと弁室４Ａの高圧との差圧により、主弁１には上向きの力が発生し、図７（Ｂ）、図２及び図９に示すように、主弁１が弁座３１から浮上し、副弁凸部２１１と主弁凸部１２１とが互い違いに噛み合う。

そして、更に反時計回りに回転させることで、図７（Ｃ）のように副弁２の他方の副弁凸部２１１が軸線Ｘ回りの周方向の左右両端部であるテーパ面（斜面）の一方（反時計回転のため、右端部のテーパ面）が主弁凸部１２１の周方向の左右両端部であるテーパ面（斜面）の一方（反時計回転のため、左端部のテーパ面）に当接し、主弁１が副弁２と共に回転し、図７（Ｄ）及び図１０のように、主弁１のストップピン当接部１１３がストップピン３１ａに当接する。この状態で副弁２を更に反時計回転で回転させると、主弁１はストップピン３１ａと当接していることで、これ以上反時計回り方向に回転できないため、図７（Ｅ）のように、副弁凸部２１１が、主弁凸部１２１と当接している互いのテーパ面の傾斜を使って主弁凸部１２１に乗り上がり、更に回転させることにより、図７（Ｆ）及び図１１のように、副弁２の主弁当接部２１２は主弁１の副弁ストッパ１２２に周方向に当接し副弁２が回転停止するとともに、他方の副弁凸部２１１が主弁凸部１２１の均圧孔１１ａを閉じる。これにより、ピストンリング１２ａ（及びピストン部１２）とガイド孔４１とのクリアランスを介してピストン部１２の上部へ流れ込んだ高圧の流体が、均圧孔１１ａから低圧流路１１Ａに逃げることができないため、主弁１の上側が高圧となり、図７（Ｆ）及び図１１のように、主弁１の上部と低圧流路１１Ａ内（低圧側）との圧力差により、主弁１が弁座３１に着座する。

前述したように、副弁２の回転により主弁凸部１２１の均圧孔１１ａを開き、主弁１を所定位置まで回転させた後、均圧孔１１ａを閉じるとき副弁２を反回転させることなく同方向に回転させている。したがって、主弁１を所定位置に保持したまま均圧孔１１ａを確実に閉じることができ、主弁１の安定した切り換え動作が得られる。この効果は、主弁凸部１２１と副弁凸部２１１の軸線Ｘ回りの円周回り方向の左右両方の端部がテーパ面となっているからこそ、主弁１がストッパ当接後に、副弁凸部２１１が、弁凸部１２１と当接している互いのテーパ面の傾斜を使って主弁凸部１２１に乗り上がり、回転し続け、均圧孔１１ａを閉じることができるため、発揮できるものである。なお、テーパ面の角度については、使用条件の仕様（高差圧条件、または、低差圧条件や流体条件等）や各部構造等によって、適宜の設計変更するものであり、この条件等による設計変更の角度範囲は含まれる。テーパ角度とは、主弁凸部１２１及び、副弁凸部２１１の円周回りの断面形状の台形状部分の片方のテーパ面と台形の底面との角度のことであり、通常、３０°から７５°が好ましい範囲である。さらに好ましくは、４５°から６０°の範囲が良い。

ここで、主弁凸部１２１は少なくとも１つあれば良い。また、副弁凸部２１１は少なくとも２つあれば良い。しかし、以上の実施形態では、主弁凸部１２１と副弁凸部２１１は、それぞれ軸線Ｘ回りの回転対称な位置に同数ずつ（実施形態では４個ずつ）形成されているので、副弁凸部２１１が主弁凸部１２１と軸線Ｘ方向で対向接触した状態（均圧孔１１ａが閉の状態）で副弁２が軸線Ｘに対して安定した位置を維持でき、流体の漏れ等もなく安定した動作が得られる。

また、図１のように、均圧孔１１ａは貫通孔１１ｂの上部で導通しており、この均圧孔１１ａと貫通孔１１ｂは両方合わせて主弁１の「均圧孔」として機能するものである。主弁凸部１２１の均圧孔１１ａの副弁収容室１２Ａ側開口部を軸線上方向から見た中心点の軸線Ｘとの直交位置は、低圧流路１１Ａから軸線Ｘ方向（上方向）に開いた「均圧孔」としての貫通孔１１ｂの低圧流路１１Ａ側開口部を軸線下方向から見た中心点の軸線Ｘとの直交位置に対して軸線Ｘに近い位置（軸線Ｘ側にシフトした位置）に形成されている。すなわち、主弁凸部１２１と副弁凸部２１１も貫通孔１１ｂの低圧流路１１Ａ側開口部を軸線下方向から見た中心点の軸線Ｘとの直交方向に対して軸線Ｘに近い位置（軸線Ｘ側にシフトした位置）に形成されている。したがって、貫通孔１１ｂの低圧流路１１Ａ側開口部を軸線下方向から見た中心点の位置（軸線Ｘからの位置）に軸線Ｘ方向（上方向）に開いた均圧孔を開けた場合よりも、副弁凸部２１１が主弁凸部１２１に乗り上げる際の回転トルクが小さくなり、駆動部５の動力を小さくできる。また、図１等の実施形態では、貫通孔１１ｂは軸線方向（上方向）に開いた孔としたが、軸線方向に開く穴に限定するものではなく、軸線方向に対し、傾いた斜め孔としても良い。また、上記実施形態では、軸線Ｘ方向（上方向）に開いた均圧孔１１ａと、軸線Ｘ方向（上方向）に開いた貫通孔１１ｂの２つの孔の構造を図で説明したが、両方の孔共に軸線方向に対し、傾いた斜め孔としても良い。また、上記実施形態では、均圧孔１１ａ、及び、貫通孔１１ｂと連通した２つの孔を両方合わせて主弁１の均圧孔として機能することを図で説明したが、２つ孔に限定するものではなく、例えば、軸線方向に対し、傾いた斜め孔として１つの均圧孔だけとしても良い。また、本実施形態において、副弁２における２つの副弁凸部２１１の間に、主弁凸部１２１の均圧孔１１ａに連通可能な均圧流路２１ａが形成されていることによる効果は以下の通りである。均圧流路２１ａが形成されていない場合でも、均圧孔１１ａが開いた時に、主弁と副弁の狭い隙間を流れ、低圧流路１１Ａと副弁収容室１２Ａとを均圧することは可能ではあるが、均圧流路２１ａが形成されていることで、より確実に、早く、低圧流路１１Ａと副弁収容室１２Ａとを均圧をすることができる。

図１２は実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図であり、空気調和機の冷凍サイクルシステムの例である。空気調和機は、圧縮機５０、室外熱交換器６０，膨張弁７０、室内熱交換器８０、実施形態のロータリー式切換弁１００を有しており、これらの各要素は、それぞれ導管によって図示のように接続され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルシステムを構成している。

冷凍サイクルシステムの流路は、実施形態のロータリー式切換弁１００により冷房運転及び暖房運転の２通りの流路に切換えられ、冷房運転時には主弁１を上記説明のように反時計回りに回転させることで、図１２（Ａ）の状態となり、暖房運転時には主弁１を上記説明とは逆の時計回りに回転させることで、図１２（Ｂ）の状態となる。なお、この図１２に示すロータリー式切換弁１００は、弁座部３の裏側から見た状態として、要部の位置関係のみを示し、主弁１の一部の破線表示と実線は弁座と当接した部分を図示してある。また、前記Ｓポート３１Ｓ、Ｄポート３１Ｄ、Ｅ切換ポート３１Ｅ、Ｃ切換ポート３１Ｃは符号を省略し、それぞれ「Ｓ」、「Ｄ」、「Ｅ」、「Ｃ」の記号で示してある。

図１２（Ａ）の冷房運転時には、ロータリー式切換弁１００において主弁の低圧流路１１ＡによりＳポート「Ｓ」がＥ切換ポート「Ｅ」に接続され、高圧空間１１ＢによりＤポート「Ｄ」がＣ切換ポート「Ｃ」に接続される。そして、図に矢印で示すように、圧縮機５０で圧縮された流体としての冷媒がロータリー式切換弁１００のＤポート「Ｄ」に流入してＣ切換ポート「Ｃ」から室外熱交換器６０に流入され、室外熱交換器６０から流出する冷媒が、膨張弁７０に流入される。そして、この膨張弁７０で冷媒が膨張され、室内熱交換器８０に供給される。この室内熱交換器８０から流出する冷媒は、ロータリー式切換弁１００でＥ切換ポート「Ｅ」からＳポート「Ｓ」に流れ、Ｓポート「Ｓ」から圧縮機５０へ循環される。

図１２（Ｂ）の暖房運転時には、ロータリー式切換弁１００において主弁の低圧流路１１ＡによりＳポート「Ｓ」がＣ切換ポート「Ｃ」に接続され、高圧空間１１ＢによりＤポート「Ｄ」がＥ切換ポート「Ｅ」に接続される。そして、図に矢印で示すように、圧縮機５０で圧縮された冷媒がロータリー式切換弁１００のＤポート「Ｄ」に流入してＥ切換ポート「Ｅ」から室内熱交換器８０に流入され、室内熱交換器８０から流出する冷媒が、膨張弁７０に流入される。そして、この膨張弁７０で冷媒が膨張され、室外熱交換器６０に供給される。この室外熱交換器６０から流出する冷媒は、ロータリー式切換弁１００でＣ切換ポート「Ｃ」からＳポート「Ｓ」に流れ、Ｓポート「Ｓ」から圧縮機５０へ循環される。

なお、以上の実施形態の説明では、冷凍サイクル運転中等の差圧の付いた条件での説明であったため、図２、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）、図７（Ｅ）、図９、及び図１０は、均圧孔１１ａが開いた状態では、主弁が弁座から浮くため、浮いた図とし、流路切換の説明も主弁が浮いた前提で説明してきたが、冷凍サイクル運転停止中等の差圧の付かない条件の時でも、主弁が弁座から浮かない状態ではあるが、主弁凸部と副弁凸部は噛み合って当接し、流路の切替えは可能である。従って、上記の実施形態の説明の様に主弁が浮くことは前提ではなく、浮いても、浮かなくても流路の切り替えが本構成で実現することができる。

また、以上の実施形態の説明では、主に冷房運転への流路切換えまでの説明を図７の簡易表示図等を使い、反時計方向に回転にて、主弁１がストッパピン３１ａに当接で回転停止し、更なる回転により、副弁２が副弁ストッパ１２２に当接で回転停止し、主弁１が弁座３に着座し切換完了するところまで説明してきた。切換え機能上は、ここまでの説明で問題ないが、この上記の切換え完了状態（図１１、及び、図７（Ｆ））のまま終了した場合、駆動部５からの回転負荷（トルク）が反時計回転方向に加わったまま終了することとなり、例えば、ウォームホイール５１と螺合されたウォーム歯車５２との噛み合い部分に反回転方向にトルクが加わったまま（残留トルクが残ったまま）となってしまい、長期間この状態のまま放置して使用すると、樹脂の歯車であった場合に噛み合っている歯車部がクリープを起こし、歯車が変形して、回転伝達できなくなったり、また、主弁１と副弁２も樹脂であった場合、副弁の主弁当接部２１２面や、ここに当接している主弁１の副弁ストッパ１２２の面がクリープを起こし、変形することで、均圧孔１１ａが開き気味になってしまったりすること等で、主弁１が弁漏れする虞があった。これに対し、上記の流路切換え完了状態（図１１、及び、図７（Ｆ））の後に副弁を微少に（歯車の噛み合い隙間のバックラッシュ量以内の微少回転量）モータの駆動軸を逆回転（上記説明の反時計回りで流路切換えに対する逆回転すなわち時計回りの回転）させて切換え動作を完了させることで、歯車部の噛み合い部や副弁２と主弁１の回転当接面部に残留トルクが残ったままとならないため、歯車部のクリープや主弁１の弁漏れが抑制できる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態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の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、前述した実施形態では、主弁凸部１２１と副弁凸部２１１とが、それぞれ軸線Ｘ回りの回転対称な位置に４個ずつ形成されている場合について述べたが、本発明はこれに限ることはない。

ここで、図１３～図１６を参照しながら、本発明の他の実施形態におけるロータリー式切換弁について説明する。図１３は本発明の他の実施形態におけるロータリー式切換弁の主弁の斜視図、図１４は同ロータリー式切換弁の副弁の斜視図である。また、図１６（Ａ）は同ロータリー式切換弁の主弁凸部の説明図、図１６（Ｂ）は同ロータリー式切換弁の副弁凸部の説明図である。なお、図１５（Ａ）は図１、図２、図５、図６、図８～図１１の実施形態におけるロータリー式切換弁の主弁凸部の説明図、また、図１５（Ｂ）は、図１、図２、図５、図６、図８～図１１の実施形態におけるロータリー式切換弁の副弁凸部の説明図である。

具体的に、図５（Ａ）、図６（Ｂ）との対応部分に、それぞれ同一符号を付した図１３、図１４に示すように、主弁凸部１２１及び副弁凸部２１１は、それぞれ軸線Ｘ回りの回転対称な位置に３個ずつ形成されることが好ましい。

この場合、図１３に示すように、主弁１の副弁収容室１２Ａの底部には、軸線Ｘ周りの周上で副弁２側に凸となる主弁凸部１２１が３個形成されている。この主弁凸部１２１は、円周回りの断面形状が台形状であり、円周回り方向の左右両方の端部がテーパ面となっている。そして、この主弁凸部１２１のうちの１つには、副弁収容室１２Ａに開口する均圧孔１１ａが形成されており、他の２つには、均圧孔が形成されていない。そして、これら３つの主弁凸部が、円周回りに等間隔（等角度）で形成されている。また、副弁収容室１２Ａの内周面の２カ所には、軸線Ｘ側に突出する副弁ストッパ１２２，１２２が形成されている。

また、図１４に示すように、副弁２におけるフランジ部２１の主弁１側の面には、主弁凸部１２１と同一円周上で主弁１側に凸となる３個の副弁凸部２１１が形成されていることが好ましい。これら３つの副弁凸部２１１は、円周回りの断面形状が台形状であり、円周回り方向の左右両方向の端部がテーパ面となっている。そして、この３つの副弁凸部２１１は、主弁凸部１２１及び主弁１の均圧孔１１ａに連通可能な均圧流路２１ａを挟みうるように円周回りに等間隔（等角度）で形成されている。また、副弁凸部２１１の軸線Ｘ方向の端部は、主弁１の主弁凸部１２１の均圧孔１１ａを封止する副弁シール部となっている。さらに、フランジ部２１の軸線Ｘ回りの端部は、主弁当接部２１２，２１２となっており、これら主弁当接部２１２，２１２は主弁１の副弁ストッパ１２２，１２２に択一的に当接する。

このように、主弁凸部１２１及び副弁凸部２１１を、それぞれ軸線Ｘ回りの回転対称な位置に３つずつ設けた場合（図１６（Ａ）、図１６（Ｂ））、副弁凸部２１１が主弁凸部１２１と軸線Ｘ方向で対向接触した状態（すなわち、均圧孔１１ａが閉の状態）で、副弁２が軸線Ｘに対してより安定した位置を維持できる。また、主弁凸部１２１及び副弁凸部２１１を４つずつ設けた場合（図１５（Ａ）、図１５（Ｂ））と比較して、均圧孔「閉」状態時における主弁凸部１２１の上面１２１ａと、副弁凸部２１１の上面２１１ａと、のシール幅Ｈ（主弁凸部１２１の上面１２１ａにおける均圧孔１１ａの開口端と、主弁凸部１２１の上面１２１ａから前記テーパ面(斜面)への始まり線との最小長さ）を大きく確保することができる。よって、弁漏れ性を更に向上させることができ、より安定した動作が得られる。

１ 主弁
１１Ａ 低圧流路
１１Ｂ 高圧空間
１１ａ 均圧孔
１１ｂ 貫通孔
１１３ ストップピン当接部
１２ ピストン部
１２１ 主弁凸部
２ 副弁
２１ フランジ部
２１１ 副弁凸部
３ 弁座部材
３１ 弁座
３１Ｄ Ｄポート
３１Ｓ Ｓポート
３１Ｅ Ｅ切換ポート
３１Ｃ Ｃ切換ポート
３１ａ ストップピン
４ ケース部材
４Ａ 弁室
５ 駆動部
５１ ウォームホイール
５１ａ カム部
５２ ウォーム歯車
５３ コイルバネ
６ 中心軸
Ｘ 軸線
５０ 圧縮機
６０ 室外熱交換器
７０ 膨張弁
８０ 室内熱交換器
１００ ロータリー式切換弁

Claims (4)

1. 弁室を有するケース部材と、前記弁室に対向して設けられた弁座と、前記弁室内で前記弁座上に軸線を中心として回転可能に配設された主弁と、前記軸線を中心として回転可能に配設されるとともに前記主弁の均圧孔を開閉する副弁とを備え、前記均圧孔を開として前記主弁を回転させることで、前記弁座のポートに連通する流路を切り換えるロータリー式切換弁において、
   前記主弁の前記軸線周りの周上で前記副弁側に凸となる主弁凸部が形成されるとともに、前記副弁の前記主弁凸部と同一円周上で前記主弁側に凸となり前記主弁凸部を挟みうるよう離間した２つの副弁凸部が形成され、
   前記主弁凸部と前記副弁凸部の前記軸線回りの端部がテーパ面となっており、
   前記主弁凸部に前記均圧孔が形成されるとともに、前記２つの副弁凸部の前記軸線方向の端部に前記均圧孔を封止する副弁シール部が形成され、前記２つの副弁凸部の間に前記主弁凸部が位置して、該副弁凸部が該主弁凸部に当接して当該副弁の回転力を前記主弁に伝達するように構成され、
   前記主弁の当接部が前記弁座に設けられたストッパに当接後に、前記主弁凸部および前記副弁凸部の互いに当接する前記テーパ面の傾斜を使って、前記副弁凸部が前記主弁凸部に乗り上がりつつ前記副弁が回転し続け、前記副弁凸部の前記副弁シール部が前記均圧孔を封止するように構成されていることを特徴とするロータリー式切換弁。
2. 前記軸線回りで、前記副弁凸部が前記主弁凸部の位置となるとき前記副弁シール部が前記主弁凸部の前記均圧孔を封止し、前記２つの副弁凸部の間に前記主弁凸部が位置するとき前記均圧孔が開となるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。
3. 前記主弁の前記均圧孔の副弁収容室側開口部を軸線上方向から見た中心点の軸線との直交位置が、該均圧孔の低圧流路側開口部を軸線下方向から見た中心点の軸線との直交位置に対して前記軸線側にシフトされていることを特徴とする請求項１または２に記載のロータリー式切換弁。
4. 前記副弁における前記２つの副弁凸部の間に、前記主弁凸部の前記均圧孔に連通可能な均圧流路が形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のロータリー式切換弁。

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