JPH11148568A

JPH11148568A - 四方向切換弁

Info

Publication number: JPH11148568A
Application number: JP31573697A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 久寿広田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量化と組立作業性の簡素化を実現することが
できる四方向切換弁を提供すること。【解決手段】側壁部に四本の外部配管Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが
接続されるシリンダ状の弁本体１内に、四本の外部配管
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの中の二つを連通させるための連通溝４
ａが形成されたスライド弁４を軸線方向にスライド自在
に配置し、弁本体１内の圧力によって弁本体１内でスラ
イドするピストン２によりスライド弁４の位置を制御す
るようにした四方向切換弁において、弁本体１をアルミ
ニウム又はアルミニウム合金で形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のヒート
ポンプ方式冷暖房装置等における冷媒管路の切り換えに
用いられる四方向切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の四方向切換弁は、一般に、側壁部
に四本の外部配管が接続されるシリンダ状の弁本体内
に、四本の外部配管の中の二つを連通させるための連通
溝が形成されたスライド弁を軸線方向にスライド自在に
配置し、弁本体内の圧力によって弁本体内でスライドす
るピストンにより、スライド弁の位置を移動させるよう
になっている。

【０００３】そのような四方向切換弁を構成する弁本体
は、従来は真鍮等の銅合金製のパイプ材によって形成さ
れていて、冷媒が通る外部配管が弁本体に溶接により接
続されている。

【０００４】また、ピストンをスライドさせるために弁
本体内の圧力を変化させるためのパイロット弁が設けら
れているが、従来は、弁本体等と別設されたパイロット
弁が、細い配管等によって弁本体に接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】自動車に搭載されるあ
らゆる部材は、できるだけ軽量にすることが望まれてい
る。また、自動車用空調装置は車両内の狭くて各種機器
が密集したスペースに組み込まれるので、配管を溶接す
る作業等はできるだけ伴わない方が望ましい。

【０００６】しかし上述のように、従来の四方向切換弁
は弁本体に銅合金製のパイプ材を用いていた結果、重量
及び組立作業性の両方を満足しておらず、改善が望まれ
ていた。

【０００７】そこで本発明は、軽量化と組立作業性の簡
素化を実現することができる四方向切換弁を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の四方向切換弁は、側壁部に四本の外部配管
が接続されるシリンダ状の弁本体内に、上記四本の外部
配管の中の二つを連通させるための連通溝が形成された
スライド弁を軸線方向にスライド自在に配置し、上記弁
本体内の圧力によって上記弁本体内でスライドするピス
トンにより上記スライド弁の位置を制御するようにした
四方向切換弁において、上記弁本体をアルミニウム又は
アルミニウム合金で形成したことを特徴とする。

【０００９】なお、上記弁本体が、内部に上記ピストン
を嵌挿するための孔を有し、外表面に上記外部配管を接
続するための受け部分になる平面部を有する断面形状の
押し出し成形品から形成されていてもよい。

【００１０】そして、上記スライド弁のスライド面を受
ける弁座を形成する部材が、高硬度のアルミニウム合金
により形成されて上記弁本体内にシール部材を介して機
械的固定手段によって固定されていて、上記外部配管に
連通する複数の開口が上記弁座の弁受け面に形成されて
いてもよく、上記弁本体のシリンダ孔の両端開口を塞ぐ
ための蓋部材が、上記弁本体にシール部材を介して機械
的固定手段によって固定されていてもよい。

【００１１】また、上記ピストンをスライド駆動するた
めに上記弁本体内の圧力を変化させるためのパイロット
弁が上記弁本体に直接設けられていてもよく、上記パイ
ロット弁が、一つの三方向電磁弁又は二つの二方向電磁
弁によって形成されていてもよい。また、上記パイロッ
ト弁を動作させるためのパイロット通路が上記弁本体に
穿設されていてもよい。

【００１２】また、上記スライド弁に極性を交互に配置
した永久磁石群が取り付けられていて、その磁束を上記
弁本体外から検出することにより、上記スライド弁の位
置が検知されるようにしてもよい。

【００１３】その場合、上記スライド弁が、上記四本の
配管の中の二つを同時に閉塞する位置で停止できるよう
にしてもよく、上記スライド弁が、その移動範囲の途中
の位置において、上記四本の配管の中の三つを連通させ
る位置で停止できるようにしてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図２は、自動車のヒートポンプ方式の冷
暖房装置における冷媒管路の切り換え等に用いられる四
方向切換弁の正面断面図であり、図１はそのＩ−Ｉ断面
による側面断面図、図３は両端部分と中央部分の底面拡
大断面図である。また、図４と図５はその四方向切換弁
の外観図であり、図４は正面図、図５は底面図である。

【００１５】１はシリンダ状に形成された弁本体であ
り、アルミニウム又はアルミニウム合金の押し出し成形
品を素材として形成されている。即ち、弁本体１の断面
形状は、図１に示されるように、ピストン２を嵌挿する
ためのシリンダ孔１ａを内部に有し、冷媒配管Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄが接続される受け部分になる平面部１ｂを外表面
に有しており、そのような断面形状を有する押し出し成
形品の素材に、孔等を機械加工したものである。

【００１６】弁本体１の平面部１ｂには、四本の冷媒配
管Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを接続するための配管接続孔１１，１
２，１３，１４がシリンダ孔１ａまで貫通して穿設され
ている。なお、図１と図２は冷媒配管Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが
接続された状態を示し、その他の図は接続されていない
状態を示している。

【００１７】第１の配管接続孔１１には圧縮機の出口か
ら高圧冷媒が送られてくる配管Ａが接続され、第３の配
管接続孔１３には圧縮機の入口に低圧冷媒を戻す配管Ｃ
が接続される。また、第２と第４の配管接続孔１２，１
４には、熱交換器類に通じる配管Ｂ，Ｄが接続される。

【００１８】各冷媒配管Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの先端には、外
面の円周溝にシール用のＯリング１０１が装着された口
金が取り付けられている。それら各口金は、弁本体１の
平面部１ｂに形成されたネジ孔１１ａ，１２ａ，１３
ａ，１４ａに、図示されていないボルトによって固定で
きるようになっている。

【００１９】したがって各冷媒配管Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、
配管接続孔１１，１２，１３，１４に単に差し込むだけ
で、Ｏリング１０１…によって接続部における漏れが防
止され、図示されていないボルトを締め込むことによ
り、接続状態が外れない状態に弁本体１に固定される。

【００２０】第２、第３及び第４の配管接続孔１２，１
３，１４の内部開口に面して、図６に示されるような蒲
鉾状に形成された弁座３が配置されている。この弁座３
を形成する部材は、高硬度のアルミニウム合金製であ
り、その曲面部分は弁本体１のシリンダ孔１ａの内面に
密着する形状に形成されている。

【００２１】弁座３の曲面部から突設された三つの筒状
突起部３５，３６，３７は、内側から配管接続孔１２，
１３，１４に差し込まれて、その端部が、図１及び図２
に示されるように、配管接続孔１２，１３，１４の口元
段部にかしめ固定されている。ただし、ネジ等で固定し
てもよい。

【００２２】各筒状突起部３５，３６，３７の軸線位置
には、連通孔３２，３３，３４が平面部の表面まで貫通
して穿設されており、各筒状突起部３５，３６，３７の
基部には各々シール用のＯリング１０２が装着されて、
かしめ固定部における冷媒の漏れが防止されている。

【００２３】このような構造により、三つの配管Ｂ，
Ｃ，Ｄは弁座３の連通孔３２，３３，３４を介して弁本
体１のシリンダ孔１ａ内に連通している。また、配管Ａ
は弁座３を介さずに弁本体１のシリンダ孔１ａに直接連
通している。したがって、配管Ａは周方向に位置を変え
て弁本体１に接続してもよい。

【００２４】弁座３の平面部分には、スライド弁４が密
着して配置されている。スライド弁４は、滑りのよいプ
ラスチックによって細長い皿を引っ繰り返したような形
状に形成されている。

【００２５】そして、その凹み部分（連通溝４ａ）に同
時に面する二つの連通孔（図２に示される状態において
は３３と３４）が弁本体１のシリンダ孔１ａ内から遮断
されて、そこに通じる配管Ｃと配管Ｄとが連通溝４ａを
介して連通する。また、スライド弁４によってシリンダ
孔１ａから遮断されない配管Ａと配管Ｂとが、シリンダ
孔１ａを介して連通する。

【００２６】なお、後述する図８に示されるように、ス
ライド弁４を弁座３の平面に沿ってスライドさせれば、
配管ＢとＣとが連通溝４ａを介して連通し、配管ＡとＤ
とがシリンダ孔１ａを介して連通する状態に切り換わ
る。この管路切り換えが、四方向切換弁の主たる機能で
ある。

【００２７】そのようなスライド弁４のスライド動作
は、ピストン２によって駆動されて行われる。ピストン
２は、弁本体１のシリンダ孔１ａの内周面に弾力的に密
着する両端のシール部材２１を、軸線方向に長く配置さ
れた連結板２２で連結した構成になっており、それらが
一体となって弁本体１のシリンダ孔１ａ内を軸線方向に
移動することができる。

【００２８】スライド弁４は、連結板２２の途中に穿設
された孔に嵌め込まれて、板バネ４１によって弁座３の
平面部（弁受け面）に押し付けられた状態になってい
る。したがって、ピストン２がシリンダ孔１ａの軸線方
向に移動すると、それと共にスライド弁４が弁座３の平
面部に押し付けられた状態のまま移動する。

【００２９】弁本体１のシリンダ孔１ａ両端部には、密
閉蓋１６が嵌め込まれてかしめ固定されている。ただ
し、ネジ固定でもよい。シリンダ孔１ａの内周面と密閉
蓋１６との嵌合面はＯリング１０３によってシールされ
ている。

【００３０】したがって、両端の密閉蓋１６とその各々
の内側に位置するピストン２のシール部材２１との間が
調圧室５１，５２になっていて、両調圧室５１，５２内
の圧力差によってピストン２が軸線方向に駆動される。

【００３１】密閉蓋１６と弁本体１には、調圧室５１，
５２の内圧を変化させるための通路（パイロット通路）
１８ａ，１８ｂが機械加工によって穿設されており、図
３に拡大して示されているように、その加工のためにで
きた開口端は栓体１９によって封止されている。

【００３２】ピストン２のシール部材２１は、両面側か
ら金属円板によって挟み付けられて配置されており、そ
の外面中央部分に突出して配置された突起部２３は、ピ
ストン２が端部までスライドしたときにパイロット通路
１８ａの開口部を塞ぐ状態で密閉蓋１６に当接する。

【００３３】また、図示は省略されているが、各シール
部材２１には、その表側と裏側との間を連通させる細い
リーク孔が形成されていて、シリンダ孔１ａ内の高圧冷
媒が各調整圧室５１，５２内に僅かずつリークするよう
になっている。

【００３４】両側の調圧室５１，５２に通じるように左
右に形成されたパイロット通路１８ｂは、一方は弁本体
１の前側から第３の配管接続孔１３に隣接する位置まで
形成され、他方は弁本体１の後側から第３の配管接続孔
１３に隣接する位置まで形成されていて、左右の両パイ
ロット通路１８ｂの端部が第３の配管接続孔１３を挟む
位置に達している。

【００３５】そしてその部分には、左右の両パイロット
通路１８ｂと第３の配管接続孔１３とを連通させるパイ
ロット孔１８ｃが真っ直ぐに穿設されていて、両パイロ
ット孔１８ｃを開閉するパイロット弁６が、両パイロッ
ト孔１８ｃにまたがって配置されている。

【００３６】そして、パイロット弁６を駆動するための
電磁ソレノイド６０が弁本体１の外壁面に取り付けられ
ており、圧縮コイルスプリング６２によって閉じ方向に
付勢された可動鉄心６３の先端に、一方のパイロット孔
１８ｃを外方から開閉するための第１のパイロット弁体
６４が取り付けられている。

【００３７】また、他方のパイロット孔１８ｃ側には、
圧縮コイルスプリング６５で閉じ方向に付勢された第２
のパイロット弁体６６が配置されている。そして、両パ
イロット弁体６４，６６の間には、第３の配管接続孔１
３内を横切ってパイロット孔１８ｃ内に緩く通されたロ
ッド６７が挟持されている。ロッド６７の外周面とパイ
ロット孔１８ｃとの間には冷媒が通過するだけの隙間が
確保されている。

【００３８】このように、パイロット弁６は第３の配管
接続孔１３内と二つのパイロット通路１８ｂとの間を選
択的に開閉する三方向電磁弁になっており、電磁ソレノ
イド６０がオフのときは、図１、図２及び図３に示され
るように、パイロット孔１８ｃが第１のパイロット弁体
６４側では閉じられて第２のパイロット弁体６６側では
開き、低圧冷媒が通る第３の配管接続孔１３内と第２の
調圧室５２とが連通する。

【００３９】その状態では、第１の調圧室５１内は漏入
する高圧冷媒によって高圧になり、第２の調圧室５２は
低圧になるので、ピストン２が第２の調圧室５２側に寄
せられて、スライド弁４が、配管Ｃに通じる連通孔３３
と配管Ｄに通じる連通孔３４とを連通させて配管Ｃと配
管Ｄとが連通し、配管Ａと配管Ｂとが弁本体１のシリン
ダ孔１ａ内を介して連通する。そして最後には、突起部
２３によって第２の調圧室５２と低圧側との間が遮蔽さ
れる。

【００４０】電磁ソレノイド６０をオンにすると、図
７、図８及び図９に示されるように、パイロット孔１８
ｃが第１のパイロット弁体６４側では開かれて第２のパ
イロット弁体６６側では閉じ、低圧冷媒が通る第３の配
管接続孔１３内と第１の調圧室５１とが連通する。

【００４１】その状態では、第２の調圧室５２内は漏入
する高圧冷媒によって高圧になり、第１の調圧室５１は
低圧になるので、ピストン２が第１の調圧室５１側に寄
せられて、スライド弁４が、配管Ｂに通じる連通孔３２
と配管Ｃに通じる連通孔３３とを連通させて配管Ｂと配
管Ｃとが連通し、配管Ａと配管Ｄとが弁本体１のシリン
ダ孔１ａ内を介して連通する。そして最後には、突起部
２３によって第１の調圧室５１と低圧側との間が遮蔽さ
れる。

【００４２】図１０は本発明の第２の実施の形態の四方
向切換弁を示しており、二つのパイロット孔１８ｃを開
閉するための電磁ソレノイド６０を、各々に独立して設
けたものであり、第１の実施の形態におけるロッド６７
は設けられていない。

【００４３】このように構成して、二つの電磁ソレノイ
ド６０を連動してオン／オフさせれば、四方向切換弁が
第１の実施の形態と同様に作動する。電磁ソレノイド６
０における電力消費を少なくするためには、いわゆる自
己保持タイプのものを用いればよい。

【００４４】図１１ないし図１３は、本発明の第３の実
施の形態の四方向切換弁を示しており、スライド弁４に
その移動方向（弁本体１のシリンダ孔１ａの軸線方向）
に沿ってＮ極とＳ極が交互になる状態に永久磁石群７１
が配置されている。

【００４５】そして、永久磁石群７１から出る磁束を検
知するための例えばホール素子等からなる感磁素子７２
が、弁本体１の外面に取り付けられている。電磁ソレノ
イド６０は、図示されていないが、第２の実施の形態と
同様に２個が独立して配置されている。

【００４６】このように構成することにより、感磁素子
７２からの出力信号によりスライド弁４の位置を検出す
ることができる。そして、その検出信号に応じて、例え
ば図１２に示されるように、配管Ｂに通じる連通孔３２
と配管Ｄに通じる連通孔３４とがスライド弁４で同時に
閉塞された状態で二つの電磁ソレノイド６０を共にオフ
にし、その状態を維持することができる。

【００４７】図１１は、この第３の実施の形態において
配管Ａと配管Ｂとが連通し、配管Ｃと配管Ｄとが連通す
る状態を示し、図１３は、配管Ａと配管Ｄとが連通し、
配管Ｂと配管Ｃとが連通する状態を示している。

【００４８】図１４は、本発明の第４の実施の形態の四
方向切換弁を示しており、永久磁石群７１と感磁素子７
２が設けられ、２個の電磁ソレノイド６０が独立して配
置されている点は第３の実施の形態と同様である。

【００４９】この実施の形態の四方向切換弁において
は、弁座３の連通孔３２，３３，３４の間隔が第３の実
施の形態と相違しており、スライド弁４を途中で停止さ
せると、配管Ｃに通じる連通孔３３を閉塞して、配管Ｂ
と配管Ｄが同時に配管Ａに連通する状態を得ることがで
きる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、弁本体をアルミニウム
又はアルミニウム合金で形成したことにより、四方向切
換弁を大幅に軽量化することができるので、自動車等へ
の搭載用としての価値が高く、また、部材の接続部や連
結部の固定を機械的固定手段によって行い、溶接を不要
にしたことにより組み立て作業が大幅に簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の四方向切換弁の側
面断面図（図２におけるＩ−Ｉ断面図）である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の四方向切換弁の正
面断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の四方向切換弁の両
端部分と中央部分の底面拡大断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の四方向切換弁の正
面図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態の四方向切換弁の底
面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態の弁座の斜視図であ
る。

【図７】本発明の第１の実施の形態の四方向切換弁の管
路が切り換わった状態の側面断面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態の四方向切換弁の管
路が切り換わった状態の正面断面図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態の四方向切換弁の管
路が切り換わった状態の両端部分と中央部分の底面拡大
断面図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態の四方向切換弁の
両端部分と中央部分の底面断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態の四方向切換弁の
正面断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態の四方向切換弁の
管路が中間状態に切り換わった状態の正面断面図であ
る。

【図１３】本発明の第３の実施の形態の四方向切換弁の
管路が切り換わった状態の正面断面図である。

【図１４】本発明の第４の実施の形態の四方向切換弁の
管路が中間状態に切り換わった状態の正面断面図であ
る。

【符号の説明】

１弁本体１ａシリンダ孔２ピストン３弁座４スライド弁６パイロット弁１８ａ，１８ｂパイッロット通路１８ｃパイロット孔２１シール部材６０電磁ソレノイド６４，６６パイロット弁体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側壁部に四本の外部配管が接続されるシリ
ンダ状の弁本体内に、上記四本の外部配管の中の二つを
連通させるための連通溝が形成されたスライド弁を軸線
方向にスライド自在に配置し、上記弁本体内の圧力によ
って上記弁本体内でスライドするピストンにより上記ス
ライド弁の位置を制御するようにした四方向切換弁にお
いて、上記弁本体をアルミニウム又はアルミニウム合金で形成
したことを特徴とする四方向切換弁。
【請求項２】上記弁本体が、内部に上記ピストンを嵌挿
するための孔を有し、外表面に上記外部配管を接続する
ための受け部分になる平面部を有する断面形状の押し出
し成形品から形成されている請求項１記載の四方向切換
弁。
【請求項３】上記スライド弁のスライド面を受ける弁座
を形成する部材が、高硬度のアルミニウム合金により形
成されて上記弁本体内にシール部材を介して機械的固定
手段によって固定されていて、上記外部配管に連通する
複数の開口が上記弁座の弁受け面に形成されている請求
項１又は２記載の四方向切換弁。
【請求項４】上記弁本体のシリンダ孔の両端開口を塞ぐ
ための蓋部材が、上記弁本体にシール部材を介して機械
的固定手段によって固定されている請求項１、２又は３
記載の四方向切換弁。
【請求項５】上記ピストンをスライド駆動するために上
記弁本体内の圧力を変化させるためのパイロット弁が上
記弁本体に直接設けられている請求項１、２、３又は４
記載の四方向切換弁。
【請求項６】上記パイロット弁が、一つの三方向電磁弁
又は二つの二方向電磁弁によって形成されている請求項
５記載の四方向切換弁。
【請求項７】上記パイロット弁を動作させるためのパイ
ロット通路が上記弁本体に穿設されている請求項５又は
６記載の四方向切換弁。
【請求項８】上記スライド弁に極性を交互に配置した永
久磁石群が取り付けられていて、その磁束を上記弁本体
外から検出することにより、上記スライド弁の位置が検
知される請求項１ないし７のいずれかの項に記載の四方
向切換弁。
【請求項９】上記スライド弁が、上記四本の配管の中の
二つを同時に閉塞する位置で停止する請求項８記載の四
方向切換弁。
【請求項１０】上記スライド弁が、その移動範囲の途中
の位置において、上記四本の配管の中の三つを連通させ
る位置で停止する請求項８記載の四方向切換弁。