| 【発明の名称】 |
四方向切換弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】広田 久寿
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| 【要約】 |
【課題】冷媒の高低圧差が大きくてもスムーズに作動し、かつ切り換え動作が確実に行われる四方向切換弁を提供すること。
【解決手段】パイロット孔１４がパイロット弁体１７５で塞がれた状態でモーター３０により遊星歯車機構２４を駆動すると、まずパイロット弁体１７５が回転してパイロット孔１４が開放され、それから回転弁１０が回転することにより二つの通孔１１，１２に対する低圧導出口７と高圧導入口８の連通状態が切り換わる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】シリンダー状の弁ケースと、低圧導出口と高圧導入口と二つの通孔とが穿設されて上記弁ケースの一方の面を塞ぐように配置された弁座と、上記低圧導出口といずれか一方の通孔とを連通させると同時に上記高圧導入口と他方の通孔とを連通させるための二つの連通溝が形成されて、上記弁座に対向して上記弁ケース内に軸線周りに回転可能に配置され、軸線周りに回転することにより上記二つの通孔に対する上記低圧導出口と上記高圧導入口の連通関係が切り換わる回転弁と、上記二つの連通溝のうち上記低圧導出口と連通する連通溝に通じる位置で上記回転弁を軸線方向に貫通するパイロット孔と、上記パイロット孔に上記弁ケースの内側から接離するように回転可能に配置されたパイロット弁体と、モーターによって駆動されて、上記回転弁と上記パイロット弁体のうち回転抵抗の小さな方を回転駆動するように作用する遊星歯車機構とが設けられ、上記パイロット孔が上記パイロット弁体で塞がれた状態で上記モーターにより上記遊星歯車機構を駆動すると、まず上記パイロット弁体が回転して上記パイロット孔が開放され、それから上記回転弁が回転することにより上記二つの通孔に対する上記低圧導出口と上記高圧導入口の連通状態が切り換わることを特徴とする四方向切換弁。
【請求項２】上記回転弁と上記パイロット弁体とに各々回転範囲を規制するためのストッパーが設けられている請求項１記載の四方向切換弁。
【請求項３】上記遊星歯車機構が、上記パイロット弁体に支持されている請求項１又は２記載の四方向切換弁。
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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、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】そのような用途に用いられる四方向切換弁は、蒸発器等に接続された冷媒配管の両端に対して、圧縮機入口に通じる低圧冷媒配管と圧縮機出口に通じる高圧冷媒配管の接続関係を切り換えるように動作するが、冷媒の圧力差が大きいとスムーズに動作することができない。
【０００３】そこで従来は、弁座に形成された低圧導出口と高圧導入口と二つの通孔との連通関係を切り換えるための弁体にパイロット孔を形成して、ソレノイドで駆動されるパイロット弁体をパイロット孔に対して垂直に接離させ、弁体を永久磁石の有する磁力で回転駆動して、二つの通孔に対する低圧導出口と高圧導入口の連通関係を切り換えていた（特開平９−２９２０５０号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのような従来の四方向切換弁においては、永久磁石の有する磁力だけで弁体を回転駆動して切り換えを行っているので、弁体に対する回転抵抗が何らかの原因で大きくなったときに、弁体が回転せず、切り換えが行われなわれなくなってしまう場合がある。
【０００５】そこで本発明は、冷媒の高低圧差が大きくてもスムーズに作動し、かつ切り換え動作が確実に行われる四方向切換弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、シリンダー状の弁ケースと、低圧導出口と高圧導入口と二つの通孔とが穿設されて上記弁ケースの一方の面を塞ぐように配置された弁座と、上記低圧導出口といずれか一方の通孔とを連通させると同時に上記高圧導入口と他方の通孔とを連通させるための二つの連通溝が形成されて、上記弁座に対向して上記弁ケース内に軸線周りに回転可能に配置され、軸線周りに回転することにより上記二つの通孔に対する上記低圧導出口と上記高圧導入口の連通関係が切り換わる回転弁と、上記二つの連通溝のうち上記低圧導出口と連通する連通溝に通じる位置で上記回転弁を軸線方向に貫通するパイロット孔と、上記パイロット孔に上記弁ケースの内側から接離するように回転可能に配置されたパイロット弁体と、モーターによって駆動されて、上記回転弁と上記パイロット弁体のうち回転抵抗の小さな方を回転駆動するように作用する遊星歯車機構とが設けられ、上記パイロット孔が上記パイロット弁体で塞がれた状態で上記モーターにより上記遊星歯車機構を駆動すると、まず上記パイロット弁体が回転して上記パイロット孔が開放され、それから上記回転弁が回転することにより上記二つの通孔に対する上記低圧導出口と上記高圧導入口の連通状態が切り換わることを特徴とする。
【０００７】なお、上記回転弁と上記パイロット弁体とに各々回転範囲を規制するためのストッパーが設けられているとよく、上記遊星歯車機構が、上記パイロット弁体に支持されていてもよい。
【０００８】
【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１は四方向切換弁の縦断面図であり、図２はそのII−II断面図である。なお、図１は、図示の都合上、異なる部分の断面を複合して示してある。
【０００９】１は、シリンダー状に形成された弁ケースであり、その両端は、底部の弁座板２と反対側の蓋体３によって気密に塞がれている。４，５は固定部シール用のＯリングである。
【００１０】弁座板２には、外側から冷媒配管が接続される四つの孔（低圧導出口７、高圧導入口８及び第１と第２の通孔１１，１２）が中心軸の周りに９０°間隔で貫通して穿設されている。
【００１１】図１には、圧縮機へ冷媒を戻すための低圧冷媒配管Ａが接続された低圧導出口７と、圧縮機から冷媒が送られてくる高圧冷媒配管Ｂが接続された高圧導入口８とが図示されており、蒸発器や凝縮器に接続された配管（図示せず）の両端が、図２に示される第１の通孔１１と第２の通孔１２に接続されている。
【００１２】弁ケース１内には、その軸線周りに回転自在な円盤状の回転弁１０が弁座板２に面する位置に配置されており、その外周面には、弁ケース１の内周面との間をシールする運動用のＯリング９が装着されていて、弁ケース１内の回転弁１０と蓋体３との間の空間が調圧室５０になっている。
【００１３】回転弁１０の裏面（弁座板２に対向する側の面）部分には、通孔１１，１２の一方と低圧導出口７とを連通させるための低圧側連通溝２１と、もう一方の通孔１２，１１と高圧導入口８とを連通させるための高圧側連通溝２２が形成されている。
【００１４】低圧側連通溝２１と高圧側連通溝２２は、回転弁１０を９０°回転させることにより、低圧導出口７が第１の通孔１１と連通して高圧導入口８が第２の通孔１２と連通する第１の状態と、低圧導出口７が第２の通孔１２と連通して高圧導入口８が第１の通孔１１と連通する第２の状態とに切り換わる。
【００１５】回転弁１０には、調圧室５０と低圧側連通溝２１内とを連通させるパイロット孔１４が軸線方向に貫通して穿設されている。また、調圧室５０と高圧側連通溝２２内とを連通させるリーク孔１５が、やはり軸線方向に貫通して穿設されており、リーク孔１５の孔径はパイロット孔１４の孔径より遙かに細く形成されている。
【００１６】弁ケース１の中心軸位置には、軸棒１６がその一端を弁座板２に支持されて配置されており、図３に平面形状が示されるパイロット弁フレーム１７が、軸棒１６に回転自在に嵌着されて調圧室５０内に配置されている。
【００１７】図３に示されるように、パイロット弁フレーム１７には、軸棒１６が回転自在に嵌挿される軸孔１７１を中心にして、扇状に歯車受け部１７２が形成され、その両側に、先端部分１７５ａでパイロット孔１４を塞ぐためのパイロット弁部１７５が翼状に突出形成されている。
【００１８】なお、パイロット弁フレーム１７は、パイロット孔１４の開口に当接するパイロット弁部１７５の先端部分１７５ａだけが裏側に少し突出して形成されていて、パイロット弁フレーム１７がリーク孔１５の開口を塞がないようになっている。１７３，１７４は歯車の軸を受けるための軸孔である。
【００１９】図１に戻って、パイロット弁フレーム１７の歯車受け部１７２には、二つの軸孔１７３，１７４に立設された軸棒の周りに回転自在な複数の歯車からなる遊星歯車２４が配置されていて、回転弁１０にその軸線周りに半円弧状に突出形成された内歯歯車２５と噛み合っている。２６は、歯車の軸棒の他端側が嵌め込まれた受け部材であり、パイロット弁フレーム１７の歯車受け部１７２と同形状に形成されている。
【００２０】遊星歯車２４は、一方では軸棒１６に回転自在に軸支された駆動歯車２７と噛み合っており、この駆動歯車２７が回転すると、その回転が遊星歯車２４に伝達されることにより、パイロット弁フレーム１７と回転弁１０のうちの回転抵抗の小さい方が回転をする。
【００２１】調圧室５０の外部には、正逆回転自在な直流電動モーター３０が配置されており、軸棒１６の軸線周りに回転自在に配置された筒状の永久磁石３２が、伝達歯車３１を介してモーター３０により回転駆動される。
【００２２】永久磁石３２と駆動歯車２７との間はシール材３３とスリーブ３４によって気密に仕切られているが、永久磁石３２は、磁性体によって形成された駆動歯車２７の軸部２７ａを外側から囲むように配置されている。
【００２３】したがって、永久磁石３２と駆動歯車２７の軸部２７ａとは磁気カップリングを形成しており、永久磁石３２が回転することにより駆動歯車２７が回転駆動され、その回転力が遊星歯車２４に伝えられる。
【００２４】なお、遊星歯車２７と内歯歯車２５とによって後段において大きな減速が行われるので、この部分の磁気カップリングは、回転弁１０に加わる回転抵抗の大小にかかわらず確実な回転力伝達機能を有する。
【００２５】パイロット弁フレーム１７と回転弁１０には、各々回転範囲を規制するストッパが設けられており、パイロット弁フレーム１７の回転範囲は、蓋体３から弁ケース１内に向かって間隔をあけて突設された一対の突起３６，３７に受け部材２６が当接することによって、例えば３０°に規制されている。
【００２６】また、蓋体３の外側に配置された基板４０に間隔をあけて一対のホール素子４１，４２が配置されており、回転弁１０から突設された柱部に取り付けられた永久磁石４３がホール素子４１，４２に対向する位置にくると、モーター３０の電源がオフにされて、回転弁１０の回転範囲が９０°になるように規制されている。
【００２７】このように構成された四方向切換弁は、図２に示された状態においては、低圧側連通溝２１によって低圧導出口７と第１の通孔１１とが連通し、高圧側連通溝２２によって高圧導入口８と第２の通孔１２とが連通した状態で安定している。このとき、パイロット孔１４はパイロット弁部１７５により塞がれていて、調圧室５０内はリーク孔１５から漏入する高圧冷媒によって高圧になっている。
【００２８】そこで、モーター３０によって遊星歯車２４を駆動すると、回転弁１０は調圧室５０と低圧側連通溝２１内との圧力差によって弁座板２に押しつけられていて回転抵抗が大きいので、パイロット弁フレーム１７が回転し、図４に示されるように、受け部材２６が第２の突起３７に当接すると停止する。
【００２９】その間に、パイロット弁部１７５がパイロット孔１４の正面から退避するので、パイロット孔１４と低圧側連通溝２１を介して低圧導出口７と調圧室５０とが連通し、調圧室５０内は低圧になる。
【００３０】その結果、回転弁１０は弁座板２に押しつけられない状態になるので、図５に示されるように、回転弁１０がパイロット弁フレーム１７の回転方向と逆方向に回転し、永久磁石４３が第１のホール素子４１に対向する位置まで９０°回転する。
【００３１】永久磁石４３が第１のホール素子４１に対向すると、モーター３０がオフにされることにより全ての動作が停止する。すると、この状態においては、低圧側連通溝２１によって低圧導出口７と第２の通孔１２とが連通し、高圧側連通溝２２によって高圧導入口８と第１の通孔１１とが連通する状態に切り換わっている。
【００３２】すると、パイロット孔１４がパイロット弁部１７５によって塞がれ、リーク孔１５から漏入する高圧冷媒によって調圧室５０内が高圧になるので、回転弁１０が弁座板２に押しつけられて安定して静止すると共に、回転弁１０と弁座板２との間の隙間に冷媒漏れが発生しない。
【００３３】そして、その状態からモーター３０を逆回転させれば、上述の動作と同様にして図６に示される状態を経て再び図２に示される状態に切り換わる。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、パイロット弁体がパイロット孔を塞いだ状態でモーターで遊星歯車機構を駆動することにより、まずパイロット弁体が回転してパイロット孔が開放され、それから回転弁が回転することにより二つの通孔に対する低圧導出口と高圧導入口の連通状態が切り換わるので、冷媒の高低圧差が大きくても管路をスムーズに切り換えることができ、しかも回転弁がモーターで回転駆動されて切り換えが行われるので、回転弁に作用する回転抵抗に係わらず切り換え動作が確実に行われる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３３６５２
【氏名又は名称】株式会社テージーケー
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）２月１２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】三井 和彦
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２３０３８６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）８月２７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９３９１ |
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