JPH0712242A - 流路切替バルブとそれを使用する空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートポンプ式空調装置等に使用される複数
個の切替えバルブを一体化してスペースを小さくすると
ともに、作動時の消費電力を少なくする。 【構成】 主要部品はハウジング１７およびロータ１６
である。組み立てる前に予め、ハウジング１７の軸方向
および周方向の所定位置には径方向に複数個のポートが
開口されており、ロータ１６のは軸方向および周方向の
所定位置には流路を形成するための第１切り欠き部２
３、第２切り欠き部２５が設けられている。ハウジング
１７の円筒形空間１７ａにロータ１６が回転可能に挿入
されて、ロータ１６は電動モータ１３によって回転す
る。ロータ１６は例えば９０°の回転角度ごとに停止
し、Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの各断面はそれぞれ２個の切替えバ
ルブと同様に作動し、４個の切替バルブを集約したのと
同じ働きをする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばヒートポンプ式
空調装置のような流体を取り扱うシステムにおいて、そ
の流路を切り替えるバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】流体を取り扱うシステムの一例として、
特開平４−１５１３２４に開示されている冷房、暖房、
除湿暖房、除霜・除湿という多くの運転モードに切替え
を行うヒートポンプサイクルを図７に示す。５１はコン
プレッサ、５２はアキュムレータ、５３は四方弁、５
４、５６は室内熱交換器、５５は室外熱交換器、５７、
５８は電磁弁、５９、６０、６１はキャピラリ、６２、
６３は逆止弁、６４は補助ヒータである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のシステムでは、
四方弁５３、電磁弁５７、５８、および逆止弁６２、６
３等をそれぞれ独立に配置していたため、それら多数の
バルブによってシステム全体が大型化し配管を複雑にす
る原因となっていた。本発明は、上記のような従来技術
の有する問題点を解決する流路切替バルブを提供するこ
とによって、システムの配管構成を簡素化し、かつ小型
化することを発明の解決目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、請求項１記載のものでは、内部に円筒形
空間を有しており、流路を形成するために径方向に開口
される複数の開口部を有しているハウジングと、前記ハ
ウジングの円筒形空間に回転自在に挿入され、軸方向お
よび周方向の所定の位置に流路を形成するための複数の
連通流路手段を備えており、前記円筒形空間内の所定の
位置に停止することにより、前記ハウジングの複数個の
開口部を前記複数の連通流路手段により選択的に連通さ
せる流路を形成するロータと、前記ロータを回転駆動さ
せ、かつ所定の位置で停止させる回転用駆動手段とを備
えているという技術手段を採用し、請求項２記載のもの
では、圧縮機、室外熱交換器、第１の室内熱交換器、第
２の室内熱交換器、第１の減圧手段、第２の減圧手段、
およびそれらを接続して閉回路を形成する冷媒配管を備
えているヒートポンプ式空調装置において、請求項１記
載の流路切替バルブの複数の開口部は第１ないし第６の
開口部であって、前記第１の開口部は、前記第１の室内
熱交換器と前記第１の減圧手段とを接続する前記冷媒配
管に接続されており、前記第２の開口部は、前記第２の
室内熱交換器と前記圧縮機の吸入側とを接続する前記冷
媒配管に接続されており、前記第３の開口部は、前記第
２の減圧手段と前記第２の室内熱交換器とを接続する前
記冷媒配管に接続されており、前記第４の開口部は、前
記圧縮機の吐出側と前記第１の室内熱交換器とを接続す
る前記冷媒配管に接続されており、前記第５の開口部
は、前記室外熱交換器と前記第２の減圧手段とを接続す
る前記冷媒配管に接続されており、前記第６の開口部
は、前記第１の減圧手段と前記室外熱交換器とを接続す
る前記冷媒配管に接続されており、前記第１ないし第６
の開口部は、前記流路切替バルブの前記ロータに形成さ
れた前記複数の連通流路手段により選択的に連通される
ことにより、前記閉回路の構成要素の循環経路を選択的
に切り替えるよう構成されているという技術手段を採用
する。

【０００５】

【作用効果】請求項１記載の構成による本発明の流路切
替バルブは、ハウジングの円筒形空間の内部に挿入され
たロータが、回転用駆動手段によって駆動することによ
って自由に回転し、所定の位置で停止することにより、
ハウジングに形成された複数の開口部の間をロータの連
通流路手段による流路が選択的に連通し、あるいは遮断
することによって流路の切替えを行う。本発明の流路切
替バルブにおいては、ハウジングの開口部が周方向のみ
ならず軸方向の所定の位置に配置されているので、複数
個の切替バルブを一体化したのと同じ作用をする。した
がって、流体を取り扱うシステムにおいて、同時に複数
箇所の流路を切り替える必要がある場合でも、本発明の
切替えバルブを使用して、一斉に切替えを行うことが可
能となり、切替バルブが占める空間を著しく小さくする
ことができる。

【０００６】具体的に本発明の切替バルブを請求項２記
載のヒートポンプ式の空調装置に使用すると、冷房、暖
房、除湿、除霜等の運転モードの切替えの為に、従来技
術において使用されていた複数個の切替えバルブに代え
て、唯一個、或いは少数の本発明の流路切替バルブを使
用するだけで、複数箇所の冷媒の流路を一斉に切り替え
ることが可能となるので、小型で製造の容易な切替バル
ブによって複数の運転モードへの切替えを可能とした空
調装置が実現する。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の流路切替バルブを電気自動車
用のヒートポンプ式空調装置に適用した実施例を説明す
る。図１に本発明に基づく電気自動車用ヒートポンプ式
空調装置のシステム図を示す。１は電動モータによって
駆動する密閉型コンプレッサ、２はアキュムレータ、３
は室内コンデンサ、４および６は減圧手段を構成する絞
り、５は室外熱交換器、７は室内エバポレータ、８は本
発明の一体型流路切替バルブで開閉弁９、１０、１１、
１２を内蔵している。室内コンデンサ３は、車室内へ続
く同一通風系において室内エバポレータ７の下流側に配
置され、室内エバポレータ７で冷却された空気を再加熱
できるようになっている。

【０００８】図２に上記一体型流路切替バルブ８の断面
図を示す。１３は回転駆動手段を構成する電動モータ、
１４は減速機、１５は位置センサである。１６はロータ
でハウジング１７内に組み込まれており、電動モータ１
３の回転を受けて回転するシャフト２６によってハウジ
ング１７の円筒形空間１７ａ内を回転する。ロータ１６
の斜視図は図１２に、ハウジング１７の斜視図は図１１
に示す。

【０００９】図２のＣ−Ｃ矢視図の一部を図５に示す。
図２および図５において、ロータ１６とシャフト２６と
の結合は、シャフト２６に圧入したピン２７がロータ１
６に設けた嵌合部２８に組み込まれているため、回転の
伝達が可能となっている。図２のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断
面を図３、図４に示す。図３においてロータ１６に設け
た連通流路手段を構成する第１の切り欠き部２３によっ
て、図の位置関係ではポート２２と２０が連通できるよ
うになっている。図の位置からロータ１６が時計方向に
９０°回転すると、第１の切り欠き部２３はポート２２
と１９を連通させる。また、図４においても同様に、ロ
ータ１６に第１の切り欠き部２３とは１８０°ずれた位
置に設けられた第２の切り欠き部２５によって流路の開
閉が行われる。図の位置関係においては各ポート間は連
通していないが、この状態から反時計方向に９０°回転
するとポート２４と１８が連通し、さらに９０°回転す
るとポート２４と２１が連通する。

【００１０】またロータ１６には外周部に溝２９が設け
られ、シール用パッキン３０が装着されている。また、
フロントプレート３１にはＯリング用溝４０、４１が設
けられ、Ｏリング３２、３３が装着され内部の気密が保
たれている。さらにロータ１６の後端には切り欠き部３
４が設けられ、ハウジング１７の円筒形空間１７ａのリ
ア側に組付けられたプレート３６との間にボール３５を
介して接触しており、ロータ１６の円滑な回転を可能に
している。

【００１１】次に、上記構成において本実施例の切替バ
ルブの作動を説明する。図１において配管結合部を示す
１８、１９、２０、２１、２２、２４は第１ないし第６
の開口部を構成する図３、図４の同じ番号の各ポートに
接続されているものとする。図１に示すシステムでは冷
房時には開閉弁１０が開となり、他の弁９、１１、１２
は閉となる。暖房時には弁１１が開となり他の弁１１は
全て閉である。また除湿暖房時には弁１２のみ開となり
他は全て閉となる。除霜除湿時には弁９のみ開となり他
は全て閉となる。以上をまとめると図７のようになる。

【００１２】各モードの循環経路は、冷房モードでは、
コンプレッサ１→弁１０→室外熱交換器５→絞り６→室
内エバポレータ７→アキュムレータ２→コンプレッサ
１。暖房モードでは、コンプレッサ１→室内コンデンサ
３→絞り４→室外熱交換器５→弁１１→アキュムレータ
２→コンプレッサ１。除湿暖房モードでは、コンプレッ
サ１→室内コンデンサ３→絞り４→室外熱交換器５→弁
１２→室内エバポレータ７→アキュムレータ２→コンプ
レッサ１。除霜・除湿モードでは、コンプレッサ１→室
内コンデンサ３→弁９→室外熱交換器５→絞り６→室内
エバポレータ７→アキュムレータ２→コンプレッサ１と
なる。

【００１３】以上のシステムにおける弁の開閉を図３、
図４によって各ポートの連通、遮断として説明すると、
図３および図４に表示された位置関係においては、ポー
ト２２と２０が連通しており他のポートは全て閉じてい
る。即ち図１において弁１２のみ開いている状態を表
し、これは除湿暖房時の状態に相当する。ここで、図
３、図４の位置関係からロータ１６が反時計方向に９０
°回転すると、Ａ−Ａ矢視図は図８（ａ）、Ｂ−Ｂ矢視
図は図８（ｂ）の状態となりポート２４と１８が連通
し、他のポート間は全て閉じている。これは、図１にお
いて弁９のみ開となる状態で除霜・除湿時に相当する。
またここから更にロータ１６が反時計方向に９０°回転
すると、Ａ−Ａ矢視図は図９（ａ）、Ｂ−Ｂ矢視図は図
９（ｂ）の状態となりポート２４と２１が連通し、他の
ポートは閉じている。これは図１において弁１０のみが
開となっている状態で、上述の冷房時に相当する。更に
ロータ１６がこの状態から反時計方向に９０°回転する
と、Ａ−Ａ矢視図は図１０（ａ）、Ｂ−Ｂ矢視図は図１
０（ｂ）の状態となりポート２２と１９が連通し、他は
全て閉じている。これは図１において弁１１のみ開とな
っている状態で、暖房時に相当している。以上のように
ロータ１６を９０°おきに回転させることによってポー
ト間の連通を切替え、冷房、暖房、除湿暖房、除霜・除
湿の各モードの切替えを行うことができる。

【００１４】ここで、ロータ１６に形成され、各ポート
間を連通させる連通手段として切り欠き部２３、２５を
示したが、例えば図１３に示すようなＬ字状の開口通路
４５でも同じ機能を得ることができる。ロータ１６の回
転は、モータ１３に通電することによって減速機１４を
介してシャフト２６にトルクが伝達されて行われる。ま
た、ポテンショメータ等の公知の位置センサ１５によっ
て、ロータ１６の回転角度が検知され所定の位置にロー
タ１６を停止させることができる。なお、停止時におい
てロータ１６は、冷媒の動圧あるいは外部の振動等によ
る力を受けても、前記減速機１４の抵抗によって停止状
態を維持できる。

【００１５】以上に示したように、本発明の一体型流路
切替バルブ８を使用することによって、配管構成が簡単
になり、また小型化され車両への搭載性にすぐれたヒー
トポンプ式空調装置を実現することができる。なお、上
記実施例においてはロータ１６に流路を形成する切り欠
き部を２個設け、ハウジング１７がポートを６個備えて
いる構成としたが、ロータ１６に形成する切り欠き部の
形成箇所および数を変えることにより、より多くの機能
をもった流路切替バルブとすることができ、ひいてはよ
り多くの機能をもつ空調システムを提供することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流路切替バルブを適用するのに適した
ヒートポンプ式空調装置のシステム構成図である。

【図２】本発明の実施例としての流路切替バルブを示す
縦断正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】従来のヒートポンプ式空調装置のシステム構成
図である。

【図７】各運転モードと各弁の開閉状態を説明する図で
ある。

【図８】本発明の流路切替バルブの代表的な断面の構造
と作動状態を総括的に説明するための断面図である。

【図９】本発明の流路切替バルブの代表的な断面の構造
と作動状態を総括的に説明するための断面図である。

【図１０】本発明の流路切替バルブの代表的な断面の構
造と作動状態を総括的に説明するための断面図である。

【図１１】ハウジングの斜視図である。

【図１２】ロータの斜視図である。

【図１３】他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１３ 電動モータ １５ 位置センサ １６ ロータ １７ ハウジング １７ａ 円筒形空間 １８〜２２、２４ ポート（開口部） ２３ 第１の切り欠き部 （第１の連通流路手段） ２５ 第２の切り欠き部 （第２の連通流路手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 光夫 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 安藤 順明 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に円筒形空間を有しており、流路を
   形成するために径方向に開口される複数の開口部を有し
   ているハウジングと、 前記ハウジングの円筒形空間に回転自在に挿入され、軸
   方向および周方向の所定の位置に流路を形成するための
   複数の連通流路手段を備えており、前記円筒形空間内の
   所定の位置に停止することにより、前記ハウジングの複
   数個の開口部を前記複数の連通流路手段により選択的に
   連通させる流路を形成するロータと、 前記ロータを回転駆動させ、かつ所定の位置で停止させ
   る回転用駆動手段とを備えていることを特徴とする流路
   切替バルブ。
2. 【請求項２】前記ロータの複数の連通流路手段は、軸方
   向、周方向ともに所定量離れた位置に備えられている第
   １、第２の連通流路手段であることを特徴とする請求項
   １記載の流路切替バルブ。
3. 【請求項３】前記ロータの複数の連通流路手段は、前記
   ロータに形成された複数の切り欠き部であることを特徴
   とする請求項１ないし２記載の流路切替バルブ。
4. 【請求項４】圧縮機、室外熱交換器、第１の室内熱交換
   器、第２の室内熱交換器、第１の減圧手段、第２の減圧
   手段、およびそれらを接続して閉回路を形成する冷媒配
   管を備えているヒートポンプ式空調装置において、 請求項１記載の流路切替バルブの複数の開口部は第１な
   いし第６の開口部であって、 前記第１の開口部は、前記第１の室内熱交換器と前記第
   １の減圧手段とを接続する前記冷媒配管に接続されてお
   り、 前記第２の開口部は、前記第２の室内熱交換器と前記圧
   縮機の吸入側とを接続する前記冷媒配管に接続されてお
   り、 前記第３の開口部は、前記第２の減圧手段と前記第２の
   室内熱交換器とを接続する前記冷媒配管に接続されてお
   り、 前記第４の開口部は、前記圧縮機の吐出側と前記第１の
   室内熱交換器とを接続する前記冷媒配管に接続されてお
   り、 前記第５の開口部は、前記室外熱交換器と前記第２の減
   圧手段とを接続する前記冷媒配管に接続されており、 前記第６の開口部は、前記第１の減圧手段と前記室外熱
   交換器とを接続する前記冷媒配管に接続されており、 前記第１ないし第６の開口部は、前記流路切替バルブの
   前記ロータに形成された前記複数の連通流路手段により
   選択的に連通されることにより、前記閉回路の構成要素
   の循環経路を選択的に切り替えるよう構成されたことを
   特徴とするヒートポンプ式空調装置。