JPS594585B2 - 切換弁装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の対象、産業上の利用分野） 本発明はガスや液体等の流体の流通方向を制御する分野
で第１用される。

本発明は、例えば１個の圧縮機が選択的に一組の熱交換
器に連結されている冷暖房装置において各熱交換器を交
互に加熱機又は冷却機とし作動させるべく冷媒の流通系
路の切換えを行うのに使用されるような切換弁装置に関
するもので、特にパイロット式の主切換弁とパイロット
圧切換用の削切換弁との組合せからなる所謂クローズド
タイプ（閉回路式）の切換方装置に関する。

（従来技術及びその問題と技術的分析） 例えばヒートポンプ式冷暖房装置においては一組の熱交
換器、すなわち蒸発器及び凝縮器を、夏期または冬期に
おいて夫々の役割を変換させるために冷媒ガスの流通方
向の切換えを行わねばならないが、この流通方向の切換
えを行う場合に最も留意しなければならないことは冷媒
ガスの外部への漏洩を絶対に防止することであり、この
ためには内部循環方式たる所謂クローズドタイプ（閉回
路式）の切換弁装置を採用しなければならず、しかして
この装置は通常、パイロット式切換弁（主切換弁）と、
該パイロット圧の切換えを行うための電磁弁（削切換弁
）とにより構成さｈている。

しかしながら、従来装置のパイロット式切換弁（主切換
弁）にあっては上記のようにパイロット圧を全てクロー
ズドタイプで処理しなければならないことから、少なく
とも三方切換電磁弁（削切換弁）によってパイロット圧
力流体の流れ方向の切換えを行っており、またパイロッ
ト圧力流体をパイロット式主切換弁内で吸収する念めに
主切換弁自体の構造が極めて複雑になっていた。

すなわち、上記従来技術装置としては特公昭４４−９４
３２号公報に開示された切換弁（可逆弁）装置があり、
この装置における主切換弁は、弁ケーシング内に、可動
弁部材とこの両側に連結部材を介し一体的に連結され六
−組のピストンとを配備して、弁ケーシング内における
両ピストン間に弁室を、また両ピストンを介して弁室の
面外側にパイロット室を形成したものであって、削切換
弁の動作により両パイロット室に交互にパイロット圧力
流体を供給せしめて弁室内の可動弁部材を作動させるよ
うにしているが、一方側のパイロット室にパイロット圧
を作用させて可動弁部材の作動状態を切換えるに際し、
他方側パイロット室の残留パイロット圧を逃がすために
、この残留圧を一旦削切換弁に戻し、そこからこの削切
換弁より主切換弁側に亘って配管された特別の管路な通
して排出させるようにしており、そのため余分な配管設
備を饗すると共に、削切換弁を少なくとも三方弁にしな
ければならず、その結果側切換弁自体が複雑且つ大損り
な構造となるだけでなく装置全体が大型で複雑なものと
なっている。

（本発明の技術的課題） 本発明の技術的課題は、両側のパイロット室の一方側に
パイロット圧を作用させて弁室内の弁部材（弁体）の作
動状態を切換える際他方側のパイロット室の残留パイロ
ット圧を逃がすのに、従来のように特別な外部配管を要
せず、パイロット式切換弁（主切換弁）内において該切
換弁自体の簡単な構造でもって吸収且つ排出できるよう
にし、それによってパイロット圧切換用の削切換弁を簡
素なものにすることができると共に、切換弁装置全体の
構造を簡素化することができるようにすることである。

（技術的手段） 上記課題を解決するために講じた本発明の手段は次の〔
イ〕及び〔口１点に示す通りである。

〔イ〕「主切換弁が、切換弁本体内に配置されるロッド
の中央部に弁体を設は且つその両端部には切換弁本体の
両端側に設けられた互いに内径の異なるピストン摺動室
でそれぞれ摺動する７組のピストンを対向して設け、各
ピストン摺動室にはピストンを介してその弁体側に少な
くとも上記排出ポートに通じる弁体側室を、その反対側
にパイロット室をそれぞれ形成すると共に、径大側ピス
トン摺動室におけるパイロット室と弁体側室との間にこ
れら画室に連通ずる抜気用微小間隙を設けてなるもの。

」〔口〕「削切換弁が、径大側パイロット室及び径小側
パイロット室の画室へのパイロット圧力流体の供給と径
小側パイロット室のみへのパイロット圧力流体の供給と
を択一的に切換えるようになっているもの。

」（技術的手段の作用） 上記技術的手段は次のように作用する（第４図参照）。

すなわち、先ず削切換弁１０４が第４図に示されるよう
にパイロット圧力流体を径小側ピストン摺動室１１６の
パイロット室１１６ａのみに供給すべく作動すると、主
切換弁１０３においてはこの径小側パイロット室１１６
ａへのパイロット圧の供給によね径小側ピストン１１３
が押圧されてロッド１１１が図中左方へ移動し、よって
圧力源から供給ポートＡ′を通って供給されてくる圧力
流体は、弁体１１４を挾んで区画される右側の弁室部分
１１８ａに流入し、そこから出力ポートＣＩを出て例え
ば一連の熱交換器を循環し。

他方の出力ポートＣダから弁室１１８の左側弁室部分１
１８ｂに入り、更にこの弁室部分１１８ｂから排出ポー
）、 Ｂ１／を通って圧力源側に戻ることになる。

尚、上記の場合当初径大側パイロット室１１５ａに残留
パイロット圧はないものとする。

そして、削切換弁１０４の作動がパイロット圧力流体を
径大側及び径小側の両パイロット室１１５ａ。

１１６ａに供給すべく切換わると、圧力源からの流体が
両パイロット室１１５ａ、１１６ａに同時に流入するこ
とになるが、このとき径大側ピストン１１２と径小側ピ
ストン１１３との有効受圧面積の差異によりロッド１１
１は図中右方へ移動し、それにより流体の流通方向が切
換わる。

すなわち供給ポートＡ′より供給される圧力流体は左側
の弁室部分１１８ｂから出力ポートｃ４を出て、反対側
の出力ポートＣＩ′より右側の弁室部分１１８ａに入り
、そこから排出ポートＢヂを出て圧力源に戻る。

そしてこの流通状態から更に流通方向の切換えを行うに
あたり、削切換弁１０４が切換わって径大側ピストン摺
動室１１５のパイロット室１１５ａへの圧力流体の供給
が断たれ、径小側パイロット室１１６ａへのみパイロッ
ト圧力流体が供給されてそのパイロット圧により径小側
ピストン１１３が押圧されると、径太側パイロット室１
１５ａ内の残留パイロット圧は抜気用機４Ｊｒ＝”ｒ隙
１１１を通じて弁体側室１１５ｂに抜は出て排出ポート
Ｂ（より排出されるに至り、したがってロッド１１１が
図中左方へ移動して主切捨弁１０３の作動状態が切換か
り、流体の流通方向が切換えられるに至る。

（本発明の特有の効果） 従来装置では残留パイロット圧を逃がすのにその残留圧
を一旦削切換弁に戻してそこから特別の配管を通じて主
切換弁側の排出ポートより排出させるようにしているの
に対し、本発明では主切換弁において径大側ピストン階
動室におけるパイロット室と弁体側室との間にこれら両
室に連通ずる抜気用微小間隙を設けることによって該パ
イロット室内の残留パイロット圧をこの微小間隙を通じ
弁体側室に抜き出させて排出ポートより排出させるよう
にしているので、残留圧排出のための特別な配管設備が
不要となる。

一方また削切換弁の切換えは径小側パイロット室にのみ
パイロット圧を作用させるか、双方のパイロット室にパ
イロット圧を作用させるかによって行えばよく、つまり
は径太側ピストンへのパイロット圧を絶つか絶たないか
によって上記切換えを行えばよいのであって従来のよう
に少なくとも三方切換弁を使用してパイロット圧の流れ
方向を変化させる必要がないから、削切換弁としては二
方弁、つまり単なる開閉弁を採用すればよく、それによ
って削切換弁自体の構造が簡単となる。

したがって本発明によれば切換弁装置全体の構造を簡素
化できてコストの著しい低減化を図ることができる。

（実施例） 次に１本発明の実施例を第１図〜第３図に基き説明する
。

先ず第１図および第２図に示すヒートポンプ式冷暖房装
置において、その概略構成は、コンプレッサー１と、コ
ンプレッサー１から供給管２を経て冷媒ガスが供給され
る主切換弁３と、コンプレッサー１と主切換弁３との間
に介在された削切換弁４と、主切換弁３の二つの連結管
５，６間に介在された凝縮器（第２図暖房状態では蒸発
器として働く）γ、キャピラリーチューブ（毛細管）８
及び蒸発器（第２図暖房状態では凝縮器として働く）９
とから成る。

主切換弁３は以下の構成より成る。

即ち、中央側に供給ポー）Ａ、排出ポートＢ１．Ｂ２及
び出力ポートＣ１，Ｃ２を有する切換弁本体１０内に、
両端部に該切換弁本体１０両端側に設けられたピストン
摺動室１５．１６で摺動するピストン１２゜１３を有し
且つ中央部に一体形成された弁体１４を突設して成るロ
ッド１１が挿嵌され、切換弁本体１０内の中央部には上
記弁体１４の位置する弁室１８が形成さ江上記両ピスト
ン１２．１３が摺動するピストン摺動室１５．１６のう
ち一方のピストン摺動室１５を他方のピストン摺動室１
６よりも径大になして、該径大側ピストン摺動室１５を
摺動するピストン１２の有効受圧面積を他方のピストン
１３に比べて大に形成すると共に、該ピストン摺動室１
５．１６を、ピストン１２゜１３を介して弁体側室１５
ｂとパイロット室１５ａとに区画し、そして径太側ピス
トン１２側においてその中心部のロッド１１と該ピスト
ン１２との間に設計上あるいは加工交差に基づく微小間
隙１７を積極的に設けて、該ピストン１２を挾んでパイ
ロット室１５ａと弁体側室１５ｂとの間において抜気可
能となし、またこの弁体側室１５ｂは弁室１８を連通し
ていると共に、排出ポー）Ｂ１゜Ｂ２に連通回部となっ
ている。

上記微小間隙１７につき具体的に説明すわば、両ピスト
ン１２．１３とも中心部にスリーブ１９．２０を圧嵌し
、シール材２１．２２及び止めリング２３．２４をピス
トン１２．１３のパイロット室側端面に止着したものを
ユニットとして予め製造しておき、これを主切換弁３０
組立て時にロッド１１両端部に套嵌してそれぞれの弁体
側端面１２ａ、１３ａをロッド１１に突設した係止鍔２
５，２６に接澁係止させる。

この時径小側ピストン１３の弁体側端面と係止鍔２６と
の間には０リング等の気密パツキン２７を介装して気密
に構成するが、径大側ピストン１２の弁体側端面ば単に
係止鍔２５に接当させるだけとして、スリーブ１９とロ
ッド１１との間に設計上あるいは加工交差により形成し
た微小間隙１７を閉塞しないようにしておく。

切換弁本体１０の中央部には供給管２が接続される供給
ポートＡが開設され、その両側には弁座２８ａ、２８ｂ
を介して出力ポートＣ１，Ｃ２が、またその両側には弁
座２８ ｃ 、 ２８ ｄを介して排出ポートＢ１゜Ｂ
２が夫々開設されており、出力ポートＣ□、Ｃ２は連結
管５，６に、排出ポートＢ□、Ｂ２１／′ｉ排出管２９
．３０にそれぞれ接続している。

また切換弁本体１０の両端面には、ピストン摺動室１５
，１６におけるパイロット室１５ａ、１６ａに各々通じ
るパイロット孔３１，３２が開設サレ、これらの孔３１
．３２にはパイロット圧力流体供給管３３ａ。

３４ａが接続しである。

一方、削切換弁４は電磁開閉弁よりなるもので、コンプ
レッサー１の吐出口に通じ且つ上記供給管３４ａと連通
ずる分岐管３４ｂと、径大側パイロット室１５ａのパイ
ロット流体供給管３３ａに通じるパイロット圧力流体供
給管３３ｂとの間に介在されており、その本体３５内に
は流入口３６と流出口３７との間の弁孔３８を開閉する
ポペット３９が収容され、常時は去棒４０内に介装され
た圧縮ばね４１にて該ポペット３９を押圧して弁孔３８
を閉塞し、且つ電磁コイル４２の励磁に伴い開孔するよ
うに構成されている。

次に上記実施例の作動状態を説明すれば、第１図は冷房
時の切換え状態を示し、削切換弁４の弁孔３８は圧縮ば
ね４１に付勢されるポペット３９によって閉塞状態にあ
る。

従ってコンプレッサー１からの圧力流体（冷媒ガス）は
一方のパイロット圧力流体供給管３４ａにのみ流れ、径
小側パイロット室１６ａに流入して径小側ピストン１３
を押圧して図中左行させる。

これによってコンプレッサー１からの冷媒ガスｌ／ｉ供
給管２を通って供給ポー）Ａより一方の弁室部分１８ａ
に流入し、一方の出力ポートＣＩから連結管５を通って
戸外に設置した凝縮器１、キャピラリーチューブ８及び
戸内に設置した蒸発器９より連結管６を経由して他方の
出力ポートＣ２から、弁体１４を挾んで区画された他方
の弁室部分１８ｂに流入し、該弁室部分１８ｂから排出
ポートＢ１を出て排出管２９よりコンプレッサー１の吸
込口側へと循環流動するに至る。

これに伴い室内空気は蒸発器９ｖｃよって冷却され、そ
こで冷媒ガスが吸収した凝縮器７から外気中に放散され
ることは周知の通りである３次に暖房に切換える場合に
は、第２図に示すように削切換弁４の電磁コイル４２を
励磁し且つポペット３９を吸引して弁孔３８を開口させ
る。

これによってコンプレッサー１からの圧力流体は両方の
パイロット圧力流体供給管３３ａ、３４ａからパイロッ
ト孔３１．３２を通じ両パイロット室１５ａ、１６ａに
同時に流入する。

この時、径大側ピストン１２の有効受圧面積は径小側ピ
ストン１３より大であるからその面積差によって径大側
ピストン１２は径小側ピストン１３の抑圧に打勝って図
中右行し、暖房状態に切換わり、コンプレッサー１から
の冷媒ガスは供給管２を通って弁室部分１８ｂに流入し
、そこから出カポ−）Ｃ２を出て連結管６より戸内に設
置した凝縮器９、キャピラリーチューブ８及び戸外に設
置した蒸発器７を経由してもう一方の連結管５及び出力
ポートＣ□から、弁体１４を介して区割されたもう一方
の弁室部分１８ａに流入し、該弁室部分１８ａから排出
ポートＢ２及び排出管３０を通ってコンプレッサー１の
吸入口側へと循環流動するに至る。

これによって戸外の蒸発器７で外気から熱を得てこれを
凝縮器９で放出し、その熱を温風として利用することは
周知の通りである。

更にまた第２図の暖房状態から第１図の冷房状態に切換
える場合には第１図のように削切換弁４の弁孔３８を閉
塞して径大側のパイロット室１５ａに通じるパイロット
圧力流体供給管３３ａへ圧力流体の流通を遮断すればよ
いわけであるが、この場合径大側パイロット室１５ａに
はパイロット圧が溜っているから、これを放出させない
限り各ピストン１２．１３を図中左行させることは困難
である。

ところが前述の如く径大側ピストン１２の中心部におい
てロッド１１とスリーブ１９との間に針設上あるいは加
工公差による微／」個隙１７を設けて、該ピストン１２
を挾みパイロット室１５ａと弁体側室１８ｂとの間を通
し抜気可能としである。

また、暖房状態から冷房状態にダイレクトに切換える場
合はサーモスメット回路の働き等により冷暖房両方とも
冷媒ガスが供給される状態はなくパイロット室１５ａは
供給管２とともに圧力が低下し、また通常は四季の移り
かわりによって暖房状態から長期間（つまりは春期）休
止した後夏期に至ることによって冷房状態に切換えるの
が普通である。

従って上記休止期間中に抜気用微小間隙１γよりパイロ
ット室１５ａ内の残留パイロット圧力流体は弁体側室１
８ｂに抜けて弁室部分１５ｂから排出ポートＢ１を出て
排出管２９に放出されるに至り、冷暖状態に切換える時
期にはパイロット室１５ａのパイロット圧は充分に低下
している。

そのために径ｌト側パイロット室１６ａのパイロット圧
が高まれば円滑に第１図の状態にピストン１２．１３が
左行し、不都合なく冷房状態を現出させることができる
のである。

尚、径小側ピストン１３は弁座２８ｄに接邑されるが、
同時にパイロット室１６ａ内のパイロット圧にて常に係
止鍔２６にも押圧され且つ両者間に介装された気密パツ
キン２７に強力に圧接しているので、このパイロット室
１６ａ内のパイロット圧は常時漏洩することなく確実に
保たれる。

第３図は切換弁装置のうち主切換弁の他の実施例を示す
もので、第１図および第２図の実施例では切換弁本体１
０を銅管材で形成し、各流路と核弁本体１０とをりん銅
ろう材でろう付けする場合を示しているが、第３図では
切換弁本体１０′を真鍮材で一体形成し、各流路と切換
弁本体１０′とを溶接し、特にロッド１１′をストレー
トな棒材で形成すると共に、適消間隔おいて係止溝４３
゜４３・・・を穿設し、各ピストン１２’、１３’の係
止鍔２５′、２６′は係止溝４３に係止したスナップリ
ング４４にて位置決めし、同じく中央の弁体１４′側に
おいては一対の係止環４５．４５間に０リング４６を介
在させた状態からそれぞれ係止溝４３．４３に係止した
スナップリング４７，４７にて挟圧固定している。

また、第１図および第２図の実施例ではコンプレッサー
１からの圧力流体を分岐部４８において電磁開閉弁から
なる削切換弁４とパイロット圧力流体供給管３２との双
方へ圧力流体を分岐供給するようにしているが、第３図
の実施例では一旦圧力流体を、同様な電磁開閉弁よりな
る削切換弁４に送ったのへ常時流入口３６と連通ずる流
出口４９よりパイロット圧力流体供給管３４ｃを介して
パイロット室１６ａにパイロット圧力流体を供給するよ
うにしている。

尚、前記各実施例では本発明切換弁装置をヒートポンプ
四季冷暖房装置に適用して説明したが。

これに限定されるものでなくその他の所謂クローズドタ
イプにて流体制御を行うものについても適用できること
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明切換弁装置の一実施例を示
すもので、第１図は冷房状態を示す断面図、第２図は暖
房状態を示す断面図、第３図は他の実施例を示す断面図
、第４図は本発明の詳細な説明するための説明図である
。 Ａ・・・・・・供給ポート、Ａ′・・−・・供給ポート
、Ｂ□。 Ｂ２・・・・・・排出ポート、Ｂ′３．Ｂ′２・・・・
・・排出ポート、ＣＩ、Ｃ２・・・・・・出力ポート、
Ｃ’１ｔＣ２・・−・・出力ポート、１・・・・・・コ
ンプレッサー、２・・・・・・供給管、３・・・・・・
主切換弁、４・・・・・・電磁開閉弁（削切換弁）、５
゜６・・・・・漣結管、７・・・・・・凝縮器、８・・
・・・・キャピラリーチューブ、９・・・・・・蒸発器
、１０，１０’・・・・・・切換弁本体、１２，１２′
、１３，１３′・・・・・・ピストン、１１．’１１’
・・・・・・ロッド、１４，１４’・・−・・弁体、１
５，１６・・・・・・ピストン摺動室、１５ａ。 １６ａ・・・・・・パイロット室、’ｆ５ｂ、１６ｂ・
・・・・前体側室、１７・・−・・抜気用微小間隙、１
８・・・・・弁室、１９．２０・・・・・・スリーブ、
２１，２２・・・・・・シール材、２３．２４・・・・
・・ナツト、２５，２５；２６゜２６′・・・・・・係
止鍔、２７・・・・・・気密パツキン、２９゜３０・・
・・・・排出路、３５・・・・・・電磁開閉弁本体、３
８・・・・・・弁孔、３９・・・・・・ポペット、４０
・・・・・・弁棒、４１・・・・・・圧縮ばね、４２・
・・・・・電磁コイル、１０３・・・・・・主切換弁、
１０４・・・・・・削切換弁、１１０・・・・・・切換
弁本体、１１１・・・・・・ロッド、１１２・・・・・
・径太側ピストン、 １１３・・・・・・径／ＪＳ側ピ
ストン、１１４・・−・・弁体、１１５・・・・・・径
大側ピストン摺動室、１１５ａ・・−・・径大側パイロ
ット室、１１５ｂ・・・・・・弁体側室、１１６・・・
・・・逆手側ビス）１動室。 １１６ａ・・・・・・径／ｈ側パイロット室、１１６ｂ
・・・・・・弁体側室、１１７・・・・・・抜気用微小
間隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中央側に供給ポート、排出ポート及び出力ポートが
   配設された切換弁本体内にロッドを配置して、該ロッド
   の中央部に弁体を設は且つその両端部には切換弁本体の
   両端側に設けられた互いに内径の異なるピストン摺動室
   でそれぞれ摺動する一組のピストンを対向して設け、各
   ビストイ階動室にはピストンを介してその弁体側に少な
   くとも上記排出ポートに通じる弁体側室を、その反対側
   にパイロット室をそれぞれ形成すると共に、径太側ピス
   トン摺動室におけるパイロット室と弁体側室との間にこ
   れら画室に連通ずる抜気用微小間隙を設けてなる主切換
   弁と、上記径大側パイロット室及び径小側パイロット室
   の両室へのパイロット圧力流体の供給と径小側パイロッ
   ト室のみへのパイロット圧力流体の供給とを択一的に切
   換える削切換弁と、からなる切換弁装置。