| 【発明の名称】 |
ロータリ式流路切換弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】大野 道明
【氏名】平田 和夫
【氏名】杉田 三男
【氏名】野田 光昭
【氏名】相原 一登
【氏名】中川 昇
【氏名】鈴木 和重
【氏名】寺西 敏博
【氏名】金崎 文雄
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| 【要約】 |
【課題】ニードル弁部の弁ポートに対する方向姿勢位置精度を適正にし、ニードル弁部による弁ポートの締め切りが確実に行われようにすると共に、パイロット弁の閉弁時に弁ポートにニードル弁部が当たる際の両者の衝撃を低減し、摩耗や欠け等に対する耐久性を向上させること。
【解決手段】パイロット弁９のステム部１０と、弁ポート５５を開閉するニードル弁部５３とを別体構成し、ニードル弁部５３をステム部１０に対して主弁体３の径方向及び回転軸方向に各々シフト可能に接続して、ステム部１０に対するニードル弁部５３のチルトを可能に構成すると共に、ニードル弁部５３とステム部１０との間に圧縮コイルばね６０を設けて、パイロット弁９の閉弁時に弁ポート５５にニードル弁部５３が当たる際の両者の衝撃を、圧縮コイルばね６０の弾発力によるダンパ作用で吸収する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体に形成された弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合して前記主弁体より支持され、前記主弁体に形成された弁ポートを開閉することにより前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧力室と前記低圧側ポートとを選択的に連通接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁において、前記パイロット弁は、前記弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合し前記電磁ソレノイドに吸着されるプランジャをなすステム部と、前記弁ポートを開閉するニードル弁部とが別体構成され、前記ニードル弁部は前記ステム部に対して前記主弁体の径方向及び前記回転軸方向に各々シフト可能に接続されていることを特徴とするロータリ式流路切換弁。
【請求項２】 前記ニードル弁部は、球面部によって前記ステム部に当接し、前記ステム部に対してチルト可能であることを特徴とする請求項１記載のロータリ式流路切換弁。
【請求項３】 前記球面部と前記ステム部との当接面に高滑性樹脂層が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のロータリ式流路切換弁。
【請求項４】 前記ニードル弁部と前記ステム部との間に圧縮ばねが介在していることを特徴とする請求項１、２又は３記載のロータリ式流路切換弁。
【請求項５】 円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体に形成された弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合して前記主弁体より支持され、前記主弁体に形成された弁ポートを開閉することにより前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧力室と前記低圧側ポートとを選択的に連通接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁において、前記弁ハウジングは前記パイロット弁のステム部を前記回転軸方向に移動可能に受け入れるパイロット弁案内筒部を有していて当該パイロット弁案内筒部に前記ステム部の端面と対向する前記電磁ソレノイドの固定吸引子を有し、前記ステム部には前記パイロット弁案内筒部において前記ステム部と前記固定吸引子との間に画定される室を前記圧力室に開放するブリード通路が形成されていることを特徴とするロータリ式流路切換弁。
【請求項６】 前記弁座板は切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記主弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方弁であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のロータリ式流路切換弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ロータリ式流路切換弁に関し、特にヒートポンプシステムで使用されるパイロット弁付きの四方弁や三方弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】四方弁や三方弁として使用されるロータリ式流路切換弁として、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体に形成された弁保持孔に回転軸方向に移動可能に係合して前記主弁体より支持され、前記主弁体に形成された弁ポートを開閉することにより前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧力室と前記低圧側ポートとを選択的に連通接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたパイロット弁付きのロータリ式流路切換弁が知られている。
【０００３】このロータリ式流路切換弁では、定常状態では、圧力室に高圧側ポートの圧力を導入されていることにより主弁体は弁座板に押し付けられ、各ポート間の気密性を保ち、流路切換時には主弁体の回転変位に先だってパイロット弁を開き、圧力室と低圧側ポートとを連通接続して圧力室の高圧状態を解除し、圧力室と高圧側ポートとの圧力差で主弁体を弁座板より浮上させ、低抵抗で主弁体を回転変位させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のロータリ式流路切換弁においては、パイロット弁は、弁保持孔に回転軸方向に移動可能に係合し前記電磁ソレノイドに吸着されるプランジャをなすステム部の先端に弁ポートを開閉するニードル弁部が一体形成されているため、弁ポートに対するステム部の支持精度がニードル弁部の径方向の位置精度や方向姿勢に直接影響し、ニードル弁部による弁ポートの締め切りが確実に行われないことがある。
【０００５】特に、弁ポートと圧力室との連通通路を、パイロット弁をステム部を受け入れる主弁体の弁保持孔とステム部との間隙により確保する場合には、ステム部の支持は、がた付きがあるものになり、このがた付きによって弁ポートに対するニードル弁部の径方向位置や方向姿勢が安定せず、ニードル弁部による弁ポートの締め切り性が悪化する。
【０００６】また、ステム部とニードル弁部との同心加工精度、弁保持孔と弁ポートとの同心加工精度も弁ポートの締め切り性に影響を与え、これらの加工精度が高くないと、所要の弁ポート締め切り精度が得られない。
【０００７】また、パイロット弁のステム部が、電磁ソレノイドを有する弁ハウジングに形成されたパイロット弁案内筒部と、弁ポートを有する主弁体の弁保持孔の両方に係合し、弁ハウジングと主弁体の両方より支持される場合には、弁ハウジングに形成されるパイロット弁案内筒部の位置精度、弁ハウジングに対する主弁体の組み付け精度も、ニードル弁部の弁ポートに対する径方向の位置精度や方向姿勢に直接影響し、ニードル弁部による弁ポートの締め切りが確実に行われないことがある。
【０００８】また、弁ハウジングのパイロット弁案内筒部にパイロット弁のステム部の端面と対向する電磁ソレノイドの固定吸引子が設けられ、パイロット弁案内筒部においてステム部と固定吸引子との間に室が画定される構造の場合、ステム部とパイロット弁案内筒部との間隙よりその室に潤滑油や冷媒等の流通流体が侵入し、この室に溜まることにより、パイロット弁の開閉移動が円滑に行われなくなる虞れがある。
【０００９】この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、この発明の第１の目的は、弁ポートに対するステム部の支持精度、ステム部とニードル弁部との同心加工精度、弁保持孔と弁ポートとの同心加工精度、パイロット弁案内筒部の位置精度、弁ハウジングに対する主弁体の組み付け精度が多少悪くても、ニードル弁部の弁ポートに対する径方向の位置精度や方向姿勢を適正にし、ニードル弁部による弁ポートの締め切りが確実に行われると共に、パイロット弁の閉弁の際における弁ポートやニードル弁部の受ける衝撃を低減できるように改良されたロータリ式流路切換弁を提供することにある。
【００１０】また、この発明の第２の目的は、パイロット弁案内筒部においてステム部と固定吸引子との間に画定される室に潤滑油や冷媒等の流通流体が侵入しても、これらがその室に溜まることがなく、長期間に亘ってパイロット弁の円滑な開閉移動を保証できるロータリ式流路切換弁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁は、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体に形成された弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合して前記主弁体より支持され、前記主弁体に形成された弁ポートを開閉することにより前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧力室と前記低圧側ポートとを選択的に連通接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁において、前記パイロット弁は、前記弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合し前記電磁ソレノイドに吸着されるプランジャをなすステム部と、前記弁ポートを開閉するニードル弁部とが別体構成され、前記ニードル弁部は前記ステム部に対して前記主弁体の径方向及び前記回転軸方向に各々シフト可能に接続されているものである。
【００１２】請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁は、前記ニードル弁部は、球面部によって前記ステム部に当接し、前記ステム部に対してチルト可能であるものである。
【００１３】請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁は、前記球面部と前記ステム部との当接面に高滑性樹脂層が設けられているものである。
【００１４】請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁は、前記ニードル弁部と前記ステム部との間に圧縮ばねが介在しているものである。
【００１５】また、上述の第２の目的を達成するために、請求項５に記載の発明によるロータリ式流路切換弁は、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体に形成された弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合して前記主弁体より支持され、前記主弁体に形成された弁ポートを開閉することにより前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧力室と前記低圧側ポートとを選択的に連通接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁において、前記弁ハウジングは前記パイロット弁のステム部を前記回転軸方向に移動可能に受け入れるパイロット弁案内筒部を有していて当該パイロット弁案内筒部に前記ステム部の端面と対向する前記電磁ソレノイドの固定吸引子を有し、前記ステム部には前記パイロット弁案内筒部において前記ステム部と前記固定吸引子との間に画定される室を前記圧力室に開放するブリード通路が形成されているものである。
【００１６】請求項６に記載の発明によるロータリ式流路切換弁は、前記弁座板は切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記主弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方弁であるものである。
【００１７】請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、パイロット弁のステム部とニードル弁部とが別体構成され、ニードル弁部がステム部に主弁体の径方向と回転軸方向とに各々シフト可能に接続されているから、弁ポートに対するニードル弁部の径方向や回転軸方向へのシフト（変位）により、ニードル弁部がステム部に対してチルト（傾斜）し、この自動調心式構造によって、ニードル弁部の弁ポートに対する方向姿勢が修正される。
【００１８】また、ニードル弁部がステム部に対して主弁体の回転軸方向にシフト可能であることから、パイロット弁の閉弁時にニードル弁が弁ポートに当たる際の両者が受ける衝撃が低減され、摩耗、欠け等に対する耐久性が向上する。
【００１９】請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、ニードル弁部が球面部によってステム部に当接することで、ニードル弁部が自動求心式にステム部に対してチルト（傾斜）して、ニードル弁部の弁ポートに対する方向姿勢が修正される。
【００２０】請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、球面部とステム部との当接面に高滑性樹脂層が設けられていることにより、ニードル弁部の自動求心式のチルトが低抵抗で確実に行われる。
【００２１】請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、ニードル弁部とステム部とに間に圧縮ばねが介在していることにより、開弁状態時にニードル弁部がステム部に対してがた付くことがなく、また、圧縮ばねの撓みにより閉弁圧も調整される。
【００２２】その上、圧縮ばねの弾発力が所謂ダンパ作用を発揮して、パイロット弁の閉弁時にニードル弁が弁ポートに当たる際の両者が受ける衝撃を吸収するので、衝撃低減効果が増して、摩耗、欠け等に対する耐久性がより一層向上する。
【００２３】請求項５に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、パイロット弁案内筒部においてステム部と固定吸引子との間に画定される室がブリード通路によって圧力室に開放され、その室に潤滑油や冷媒等の流通流体が溜まることがない。
【００２４】請求項６に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、弁座板が切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、主弁体が、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位することにより、ロータリ式流路切換弁がヒートポンプシステムで使用される四方弁になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】図１〜図７はこの発明によるロータリ式流路切換弁の実施の形態を示している。ロータリ式流路切換弁は、円筒状の弁ハウジング１と、弁ハウジング１内に回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体３と、弁ハウジング１の底部に固定された弁座板５と、主弁体３に設けられたパイロット弁９と、弁ハウジング１の上部に取り付けられた電磁ソレノイド１１とを有している。
【００２７】このロータリ式流路切換弁は、図５及び図６に示されているように、ヒートポンプシステムで使用される四方弁１００として構成され、弁座板５には、ヒートポンプシステムにおけるコンプレッサＰの吸入側からの低圧側配管１３を接続される低圧側ポート１５と、コンプレッサＰの吐出側からの高圧側配管１７を接続される高圧側ポート１９と、エバポレータ（室内熱交換器）Ｅの配管２１を接続される第一の切換ポート２３と、コンデンサ（室外熱交換器）Ｃの配管２５を接続される第二の切換ポート２７とを、弁座板５の中心から径方向にずれた箇所に有している。
【００２８】主弁体３は、図１に示されているように、底部に設けられた中心ガイト孔２９にて弁座板５に固定されたセンタピン３１に嵌合していると共に、上部に舌片状に突出形成されたガイド部４にて、弁ハウジング１の上部に大径円筒部２と同心に設けられた主弁体案内筒部６に軸線方向に移動可能に嵌合し、これらの嵌合ガイドにより自身の中心軸線の周りに第一の回転位置と第二の回転位置との間に回転変位し、軸線方向に直線的に上昇位置と降下位置との間に上下変位する。
【００２９】なお、ガイド部４は後述する高圧側連絡溝３７の側とは反対側に形成され、主弁体案内筒部６との当接関係により、高圧側の流入圧力による主弁体３の傾き偏倚を抑制する。
【００３０】主弁体３は降下位置においては、底面（圧力室４１とは反対の側の端面）３３にて弁座板５と接触しており、その底面部の中心から径方向にずれた箇所に、互いに独立した低圧側連絡溝３５と高圧側連絡溝３７とを有している。
【００３１】主弁体３は、第一の回転位置では、図５に示されているように、低圧側連絡溝３５により低圧側ポート１５と第一の切換ポート２３とを連通接続すると共に高圧側連絡溝３７によって高圧側ポート１９と第二の切換ポート２７とを連通接続し、第二の回転位置では、図６に示されているように、低圧側連絡溝３５により低圧側ポート１５と第二の切換ポート２７とを連通接続すると共に高圧側連絡溝３７によって高圧側ポート１９と第一の切換ポート２３とを連通接続する。
【００３２】これにより、主弁体３が第一の回転位置である切換状態では、図５に示されているように、コンプレッサＰ→四方弁１００→コンデンサＣ→絞りＤ→エバポレータＥ→四方弁１００→コンプレッサＰと云う冷媒循環路が確立し、ヒートポンプシステムは冷房モードになる。
【００３３】これに対し、主弁体３が第二の回転位置である切換状態では、図６に示されているように、コンプレッサＰ→四方弁１００→エバポレータＥ→絞りＤ→コンデンサＣ→四方弁１００→コンプレッサＰと云う冷媒循環路が確立し、ヒートポンプシステムは暖房モードになる。
【００３４】なお、高圧側配管１７の先端は、高圧側ポート１９を貫通して高圧側連絡溝３７内に突出しており、高圧側連絡溝３７の内壁面との当接により、主弁体３の回動変位範囲を第一の回転位置と第二の回転位置との間の往復回動範囲に制限するストッパを兼ねている。
【００３５】主弁体３の上側（一方の端面側）には、図１に示されているように、弁ハウジング１と、弁ハウジング１の上部に形成されているパイロット弁案内筒部３９に嵌合しているパイロット弁９とによって圧力室４１が画定されている。圧力室４１は、パイロット弁９と主弁体３との間のバイパス間隙４３や、主弁体３のピストンリング溝４５に嵌め込まれている略Ｃ字状のピストンリング４７の両端部間の連通用間隙（図示せず）を経て、高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９と連通しており、高圧側ポート１９の圧力を導入される。
【００３６】パイロット弁案内筒部３９は大径円筒部２や主弁体案内筒部６と同心に設けられており、パイロット弁９のステム部１０は、パイロット弁案内筒部３９や、主弁体３の中心部に形成された円形横断面の弁保持孔５１に、軸線方向に移動可能に嵌合しており、ニードル弁部５３にて主弁体３に形成された弁ポート５５を開閉する。
【００３７】この構造により、パイロット弁９は、弁ハウジング１側のパイロット弁案内筒部３９と主弁体３側の弁保持孔５１に軸線方向に移動可能に嵌合し、弁ハウジング１と主弁体３の両方より個別に支持されていることになる。
【００３８】弁ポート５５は、弁保持孔５１の底部中央にあり、一方でステム部１０と弁保持孔５１との間隙（図示省略）を介して圧力室４１に連通し、他方で主弁体３に形成されている連通孔５７によって低圧側連絡溝３５に連通している。すなわち、弁ポート５５と圧力室４１との連通通路はパイロット弁９のステム部１０を受け入れる主弁体３の弁保持孔５１とステム部１０との間隙により確保されている。
【００３９】パイロット弁９のステム部１０と、ニードル弁部５３とは別体構成されており、ニードル弁部５３はステム部１０に径方向にシフト可能に接続されている。
【００４０】図７によく示されているように、ニードル弁部５３は、ステム部１０の先端に形成されたニードル弁支持孔１０ａに遊嵌合状態で挿入された頭部５４を有し、ステム部１０の先端部にかしめ固定された固定リング５６により、所定量のみ、ステム部１０に対して径方向と回転軸線方向に変位可能になっている。
【００４１】頭部５４は、球状頭面５４ａを有し、球状頭面５４ａによってニードル弁支持孔１０ａの底面（天井面）１０ｂに当接するようになっている。これにより、ニードル弁部５３は、ステム部１０に対して２度程度、チルト（首振り）可能になっている。
【００４２】また、弁ハウジング１は主弁体を受け入れる円筒部である大径円筒部２と主弁体案内筒部６とパイロット弁案内筒部３９とを互いに同心にプレス深絞り加工により一体成形されている。
【００４３】パイロット弁９のステム部１０は、電磁ソレノイド１１のプランジャをなし、定吸引子５９との間に設けられたばね６１により閉弁方向に付勢され、電磁ソレノイド１１の電磁コイル６３に通電が行われることにより、ばね６１のばね力に抗して固定吸引子５９に吸着し、弁ポート５５を開放、すなわち開弁する。
【００４４】固定吸引子５９はパイロット弁案内筒部３９にステム部１０の端面と対向配置されている。これによりパイロット弁案内筒部３９においてステム部１０と固定吸引子５９との間に室（ばね室）６２が画定される。ステム部１０には室６２を圧力室４１に開放するためのブリード通路９ａが形成されている。
【００４５】主弁体３の上部にはプラスチックスマグネットによる多極マグネット７１がインサート成形により一体的に設けられている。多極マグネット７１は、主弁体３と同心のリング状をなし、主弁体３の回転方向にＮ極部とＳ極部とを交互に２個ずつ有している。
【００４６】電磁ソレノイド１１には、電磁コイル６３の上側の一方の磁極と磁気的に連結されているステープル形状の主磁極部材６５がボルト６７により固定されており、また電磁コイル６３の下側の他方の磁極と磁気的に連結されて、主磁極部材６５とは弁ハウジング１の中心軸線周りに９０度回転変位した位置に、ステープル形状の副磁極部材６９が固定されている。
【００４７】上述のような電磁ソレノイド１１と多極マグネット７１による電磁アクチュエータ構造では、電磁ソレノイド１１に対し通電する電流の方向により主磁極部材６５がＮ極、副磁極部材６９がＳ極に帯磁、あるいはその反対の極性に帯磁し、多極マグネット７１との磁気作用により、主弁体３を第一の回転位置より第二の回転位置へ回転変位、あるいはその反対に回転変位させる。
【００４８】上述のような構成による四方弁１００では、図１に示されているような状態において、電磁ソレノイド１１の電磁コイル６３に通電が行われると、固定吸引子５９が励磁し、パイロット弁９がばね６１のばね力に抗して上昇変位して固定吸引子５９に吸着し、弁ポート５５が開放される。
【００４９】これにより圧力室４１が低圧側連絡溝３５、低圧側ポート１５と連通し、コンプレッサＰの吸入圧により、圧力室４１の内圧が高圧側ポート１９と同じ高圧から低圧側ポート１５と同じ低圧に向かって低下する。これにより主弁体３の下側に比べて主弁体３の上側が低圧になり、圧力差で主弁体３が上昇変位して弁座板５より離れ、弁ハウジング１の主弁体案内筒部６に当接したままガイド部４の側部が上方に摺動する。この主弁体３の上昇は、弁ポート５５がニードル弁部５３に当接して閉塞されることで制限され、これにより、主弁体３の上下の圧力がバランスして主弁体３が低抵抗で回転変位し得る状態になる。
【００５０】なお、パイロット弁９が開弁すれば、圧力室４１の内圧が低下するのは、ピストンリング４７の連通用間隙によって圧力室４１と高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９との連通度が絞られてあり、この連通度がパイロット弁９が開弁した時の圧力室４１と低圧側連絡溝３５との連通度より低い値に設定されているからである。
【００５１】上述の状態になると、主磁極部材６５、副磁極部材６９の帯磁と多極マグネット７１との磁気作用により、主弁体３が第一の回転位置より第二の回転位置へ回転変位、あるいはその反対に回転変位し、ヒートポンプサイクルが冷房モードあるいは暖房モードに切り換えられる。
【００５２】この後に、電磁コイル６３に対する通電を停止すると、ばね６１のばね力によりパイロット弁９が降下して閉弁し、圧力室４１と低圧側連絡溝３５との連通が遮断され、バイパス用間隙４３やピストンリング４７の連通用間隙を経て、高圧側連絡溝３７、高圧側ポート１９の圧力が圧力室４１に導入され、圧力室４１が主弁体３の下部の圧力と同圧になり、ばね６１のばね力と主弁体３の自重とによって主弁体３が元の降下位置に戻り、弁座板５と密着する。
【００５３】上述のような弁動作において、パイロット弁９のニードル弁部５３が、ステム部１０とは別体構成され、ステム部１０に径方向にシフト可能に接続されていることから、ニードル弁部５３が弁ポート５５に係合して閉弁する過程で、ニードル弁部５３が弁ポート５５に対して自動調心式の径方向シフトし、ニードル弁部５３の弁ポート５５に対する径方向の位置精度が自動的に修正される。
【００５４】また、ニードル弁部５３が球状頭面５４ａによってニードル弁支持孔１０ａの底面１０ｂに当接することにより、ニードル弁部５３が自動求心式にステム部１０に対してチルトし、ニードル弁部５３の弁ポート５５に対する方向姿勢が自動修正される。
【００５５】これらのことにより、弁ポート５５に対するステム部１０の支持精度、ステム部１０とニードル弁部５３との同心度、弁保持孔５１と弁ポート５５との同心加工精度、パイロット弁案内筒部３９の位置精度、弁ハウジング１に対する主弁体３の組み付け精度が多少悪くても、ニードル弁部５３の弁ポート５５に対する径方向の位置精度や方向姿勢が適正になり、ニードル弁部５３による弁ポート５５の締め切りが確実に行われるようになる。
【００５６】また、パイロット弁案内筒部３９においてステム部１０と固定吸引子５９との間に画定される室６２がブリード通路９ａによって圧力室４１に開放されているから、室６２に潤滑油や冷媒等の流通流体が侵入しても、それらはブリード通路９ａによって圧力室４１へ流出し、それらが室６２に溜まることがない。これにより、長期間に亘ってパイロット弁９の円滑な開閉移動が保証される。
【００５７】しかも、ニードル弁部５３とステム部１０とが主弁体３の回転軸方向に移動可能に連結されていることから、パイロット弁９の閉弁時にニードル弁部５３が弁ポート５５に当たる際の衝撃が、ステム部１０に対するニードル弁部５３の回転軸方向への移動により低減されることから、ニードル弁部５３や弁ポート５５の摩耗や欠け等に対する耐久性が向上する。
【００５８】図８〜図１１は各々この発明によるロータリ式流路切換弁に組み込まれるパイロット弁９の他の実施の形態を示している。なお、図８〜図１１において、図７に対応する部分は、図７に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００５９】図８に示されている実施の形態では、ニードル弁支持孔１０ａの底部に、高い弾性を有するフッ素系樹脂による高滑性樹脂板５８が配置され、ニードル弁部５３の球状頭面５４ａは高滑性樹脂板５８を介してステム部１０と当接している。
【００６０】これにより、ニードル弁部５３のステム部１０に対する自動求心式のチルトが、低抵抗で、確実に行われるようになる。
【００６１】図９に示されている実施の形態では、ニードル弁部５３とステム部１０との間に圧縮コイルばね６０が所定の予荷重を与えられた状態で組み込まれている。
【００６２】この実施の形態では、圧縮コイルばね６０のばね力によってニードル弁部５３がステム部１０に押し付けられるから、開弁状態時にニードル弁部５３がステム部１０に対してがた付くことがなく、また、圧縮コイルばね６０の撓みにより閉弁圧も調整される。
【００６３】しかも、ニードル弁部５３とステム部１０との間に圧縮コイルばね６０が介設されていることから、パイロット弁９の閉弁時にニードル弁部５３が弁ポート５５に当たる際の衝撃が、この圧縮コイルばね６０の弾発力により吸収され、これにより、ニードル弁部５３や弁ポート５５の摩耗や欠け等に対する耐久性がより一層向上する。
【００６４】図１０に示されている実施の形態では、球面部６４ａを有するばねリテーナ６４が設けられ、圧縮コイルばね６０のばね力により球面部６４ａがニードル弁部５３に押し付けられている。
【００６５】これにより、開弁状態時にニードル弁部５３がステム部１０に対してがた付くことがなく、また、圧縮コイルばね６０の撓みにより閉弁圧も調整され、しかも球面部６４ａがニードル弁部５３に押し付けられているから、閉弁時には、ニードル弁部５３が自動求心式にステム部１０に対してチルトし、ニードル弁部５３の弁ポート５５に対する方向姿勢が自動修正される。
【００６６】図１１（ａ）、（ｂ）に示されている実施の形態では、圧縮コイルばね６０に代えて、中心部に球面部６６ａを有する十文字形状の板ばね６６がニードル弁部５３とステム部１０とに間に所定の予荷重を与えられた状態で組み込まれている。板ばね６６は球面部６６ａによってニードル弁部５３に当接している。
【００６７】これにより、開弁状態時にニードル弁部５３がステム部１０に対してがた付くことがなく、また、板ばね６６の撓みにより閉弁圧も調整され、しかも球面部６６ａによってニードル弁部５３が押し付けられるから、閉弁時には、ニードル弁部５３が自動求心式にステム部１０に対してチルトし、ニードル弁部５３の弁ポート５５に対する方向姿勢が自動修正される。なお、本実施形態では四方弁を例に取って説明したが、本発明はロータリ式の三方弁においても同様に適用可能であることは言うまでもない。
【００６８】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項１に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体に形成された弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合して前記主弁体より支持され、前記主弁体に形成された弁ポートを開閉することにより前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧力室と前記低圧側ポートとを選択的に連通接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁において、前記パイロット弁は、前記弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合し前記電磁ソレノイドに吸着されるプランジャをなすステム部と、前記弁ポートを開閉するニードル弁部とが別体構成され、前記ニードル弁部は前記ステム部に対して前記主弁体の径方向及び前記回転軸方向に各々シフト可能に接続されているものとした。
【００６９】このため、パイロット弁のステム部とニードル弁部とが別体構成され、ニードル弁部がステム部に主弁体の径方向と回転軸方向とに各々シフト可能に接続されているから、弁ポートに対するニードル弁部の径方向や回転軸方向へのシフト（変位）により、ニードル弁部がステム部に対してチルト（傾斜）し、この自動調心式構造によって、ニードル弁部の弁ポートに対する位置精度が修正され、弁ポートに対するステム部の支持精度、ステム部とニードル弁部との同心度、弁保持孔と弁ポートとの同心加工精度、パイロット弁案内筒部の位置精度、弁ハウジングに対する主弁体の組み付け精度が多少悪くても、ニードル弁部の弁ポートに対する方向姿勢が適正になり、ニードル弁部による弁ポートの締め切りが確実に行われるようになる。
【００７０】また、ニードル弁部がステム部に対して主弁体の回転軸方向にシフト可能であることから、パイロット弁の閉弁時にニードル弁が弁ポートに当たる際の両者が受ける衝撃が低減され、摩耗、欠け等に対する耐久性が向上する。
【００７１】請求項２に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、前記ニードル弁部は、球面部によって前記ステム部に当接し、前記ステム部に対してチルト可能であるものとした。
【００７２】このため、ニードル弁部が球面部によってステム部に当接することで、ニードル弁部が自動求心式にステム部に対してチルト（傾斜）して、ニードル弁部の弁ポートに対する方向姿勢が修正され、弁ポートに対するステム部の支持精度、ステム部とニードル弁部との同心度、弁保持孔と弁ポートとの同心加工精度、パイロット弁案内筒部の位置精度、弁ハウジングに対する主弁体の組み付け精度が多少悪くても、ニードル弁部の弁ポートに対する方向姿勢が適正になり、ニードル弁部による弁ポートの締め切りが確実に行われるようになる。
【００７３】請求項３に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、前記球面部と前記ステム部との当接面に高滑性樹脂層が設けられているものとした。
【００７４】このため、球面部とステム部との当接面に高滑性樹脂層が設けられていることにより、ニードル弁部の自動求心式のチルトが低抵抗で確実に行われ、ニードル弁部の弁ポートに対する方向姿勢が適正になり、ニードル弁部による弁ポートの締め切りが確実に行われるようになる。
【００７５】請求項４に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、前記ニードル弁部と前記ステム部との間に圧縮ばねが介在しているものとした。
【００７６】このため、ニードル弁部とステム部とに間に圧縮ばねが介在していることにより、開弁状態時にニードル弁部がステム部に対してがた付くことがなく、また、圧縮ばねの撓みにより閉弁圧も調整される。
【００７７】その上、圧縮ばねの弾発力が所謂ダンパ作用を発揮して、パイロット弁の閉弁時にニードル弁が弁ポートに当たる際の両者が受ける衝撃を吸収するので、衝撃低減効果が増して、摩耗、欠け等に対する耐久性がより一層向上する。
【００７８】請求項５に記載の発明によるロータリ式流路切換弁によれば、円筒状の弁ハウジングと、前記弁ハウジングに回転変位可能に且つ回転軸方向に移動可能に設けられた主弁体と、前記弁ハウジングに固定され低圧側配管を接続される低圧側ポート、高圧側配管を接続される高圧側ポート、及び、少なくとも一つの切換ポートを有する弁座板と、前記主弁体に形成された弁保持孔に前記回転軸方向に移動可能に係合して前記主弁体より支持され、前記主弁体に形成された弁ポートを開閉することにより前記主弁体の一方の端面側に画定されて高圧側ポートの圧力を導入される圧力室と前記低圧側ポートとを選択的に連通接続するパイロット弁と、前記主弁体を回転駆動すると共に前記パイロット弁の開閉駆動を行う電磁ソレノイドとを有し、前記主弁体は、前記圧力室とは反対の側の端面にて前記弁座板と接触し、回転変位により前記切換ポートを前記低圧側ポートと前記高圧側ポートのいずれか一方に選択的に連通接続するように構成されたロータリ式流路切換弁において、前記弁ハウジングは前記パイロット弁のステム部を前記回転軸方向に移動可能に受け入れるパイロット弁案内筒部を有していて当該パイロット弁案内筒部に前記ステム部の端面と対向する前記電磁ソレノイドの固定吸引子を有し、前記ステム部には前記パイロット弁案内筒部において前記ステム部と前記固定吸引子との間に画定される室を前記圧力室に開放するブリード通路が形成されているものとした。
【００７９】このため、パイロット弁案内筒部においてステム部と固定吸引子との間に画定される室がブリード通路によって圧力室に開放され、その室に潤滑油や冷媒等の流通流体が溜まることがないから、長期間に亘ってパイロット弁の円滑な開閉移動が保証される。
【００８０】請求項６に記載の発明によるロータリ式流路切換弁は、前記弁座板は切換ポートとして第一の切換ポートと第二の切換ポートの二つの切換ポートを有し、前記主弁体は、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位するように設けられ、ヒートポンプシステムで使用される四方弁であるものである。
【００８１】このため、主弁体が、前記低圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続する第一の回転位置と、前記低圧側ポートと前記第二の切換ポートとを連通接続すると共に前記高圧側ポートと前記第一の切換ポートとを連通接続する第二の回転位置との間に回転変位することにより、ロータリ式流路切換弁がヒートポンプシステムで使用される四方弁になり、四方弁において、ニードル弁部による弁ポートの締め切りが確実に行われるようになり、また、長期間に亘ってパイロット弁の円滑な開閉移動が保証される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４３９４９
【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１４１７０７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３０２９３３ |
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