| 【発明の名称】 |
流路切替弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】回谷 雄一
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| 【要約】 |
【課題】切替弁の数を増やすことなく多数の流路の切り替えができ、また接続パイプの取付角度に自由度を持たせられる「流路切替弁」を提供する。
【解決手段】６本のパイプ１７〜２２が接続される本体ボディ１と、本体ボディの内面に摺接する一対の円板状バルブ１１，１１、これらを連結するスライドメンバ１０、およびスライドメンバに取り付けられ各パイプの相互の連通状態を切り替える流路切替用スライドバルブ１２を備え、本体ボディの内部でスライド移動可能なスライド部２３と、各パイプと連通する弁口２ａが形成され流路切替用スライドバルブが表面２ｂに沿って摺動するバルブシート２と、スライド部２３の両側の空間２５，２６と低圧パイプ２０にそれぞれ連通する均圧管１４〜１６と、各均圧管の連通状態を制御するパイロットバルブ３とを有する流路切替弁である。また、バルブシート２の表面２ｂを凹状に形成し、弁口２ａの外側開口形状２７の周方向寸法を軸方向寸法より大きく設定した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流体が流出入する少なくとも６以上の偶数本数のパイプ(17〜 22)がそれぞれ接続される円筒状の本体ボディ(1) と、該本体ボディ(1) の内面に摺接する離間した一対の円板状バルブ(11,11) 、該一対の円板状バルブ(11,11) を連結する板状のスライドメンバ(10)、および該スライドメンバ(10)に取り付けられ前記各パイプ(17 〜 22)の相互の連通状態を切り替える接続流路(12a) が形成された流路切替用スライドバルブ(12)を備え、前記本体ボディ(1) の内部で軸方向に移動可能なスライド部(23)と、前記本体ボディ(1) の内部に固着されると共に前記各パイプ(18 〜 22)と連通する弁口(2a)がそれぞれ形成され、前記流路切替用スライドバルブ(12)が表面に沿って摺動するバルブシート(2) と、少なくとも前記本体ボディ(1) の両側に接続され前記スライド部(23)の両側の空間(25,26) とそれぞれ連通する均圧管(14 〜 16)と、該各均圧管(14 〜 16)の連通状態を制御するパイロットバルブ(3) と、を有することを特徴とする流路切替弁。
【請求項２】 前記スライドメンバ(10)は、前記本体ボディ(1) の内面に摺接され、複数の貫通孔(10a) が形成されていることを特徴とする請求項１記載の流路切替弁。
【請求項３】 前記流路切替用スライドバルブ(12)が摺動する前記バルブシート(2) の表面が凹状に形成されると共に、前記弁口(2a)の少なくとも外側開口形状(27)の周方向寸法が軸方向寸法より大きく設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の流路切替弁。
【請求項４】 前記流路切替用スライドバルブ(12)の接続流路(12a) の開口形状(32)は、軸方向に沿う長穴(32a) の両端に周方向に沿う長穴(32b) が形成される略Ｉ字状を呈し、前記バルブシート(2) の弁口(2a)の内側開口形状(31)は、前記周方向に沿う長穴(32b) と略一致することを特徴とする請求項３記載の流路切替弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流路切替弁に関し、特に、複数の流路の接続パターンを変更することが可能な流路切替弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車で使用される空気調和装置では、冷凍サイクルにおける冷媒の流れを切り替える必要が生じる場合があり、この冷媒が流れる流路のうち、特に複数の流路を切り替えるには、流路切替弁として四方弁が用いられている。
【０００３】従来、冷凍サイクルに組込まれる四方弁としては、スライド式の四方弁が一般的に使用されている。この種のスライド式の四方弁では、流体が流出入する複数のパイプが接続される本体ボディの内部に、流路切替用のスライドバルブが組込まれている。
【０００４】このスライドバルブは、ソレノイド式のパイロットバルブにより操作される。すなわち、パイロットバルブにより、スライドバルブ自体を、圧力差を利用して軸方向に駆動する構成とされている。そして、スライドバルブの位置によって、複数のパイプ間の連通状態を変化させることにより、冷媒の流れを切り替えられるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の流路切替弁にあっては、本体ボディに接続されるパイプの数は４本が最大であり、それ以上の数の流路には対応することができなかった。したがって、多数の流路を切り替えるためには、複数の流路切替弁を設置せざるを得ず、製品コストおよび装置の大型化を招くという問題があった。
【０００６】また、従来の流路切替弁では、スライドバルブの往復動により複数のパイプ間の連通状態を変化させることから、本体ボディに接続されるパイプの向きは、１本のパイプに対して他の３本のパイプが、本体ボディをはさんで丁度反対側となるように設定されている。このように、接続されるパイプの向きが一定であるため、熱交換器等の相手部品を含めたレイアウトによっては、パイプに曲げを加えて接続しなければならない場合が生じる。このため、流路切替弁に接続されるパイプ長さの延長を招き、コンパクトな設計を阻害するという問題があった。
【０００７】本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、切替弁の数を増やすことなく多数の流路の切り替えを可能ならしめ、また、本体ボディに接続されるパイプの取付角度に自由度を持たせることができる流路切替弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、流体が流出入する少なくとも６以上の偶数本数のパイプがそれぞれ接続される円筒状の本体ボディと、該本体ボディの内面に摺接する離間した一対の円板状バルブ、該一対の円板状バルブを連結する板状のスライドメンバ、および該スライドメンバに取り付けられ前記各パイプの相互の連通状態を切り替える接続流路が形成された流路切替用スライドバルブを備え、前記本体ボディの内部で軸方向に移動可能なスライド部と、前記本体ボディの内部に固着されると共に前記各パイプと連通する弁口がそれぞれ形成され、前記流路切替用スライドバルブが表面に沿って摺動するバルブシートと、少なくとも前記本体ボディの両側に接続され前記スライド部の両側の空間とそれぞれ連通する均圧管と、該各均圧管の連通状態を制御するパイロットバルブと、を有することを特徴とする流路切替弁である。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の流路切替弁において、前記スライドメンバは、前記本体ボディの内面に摺接され、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１０】また、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または請求項２に記載の流路切替弁において、前記流路切替用スライドバルブが摺動する前記バルブシートの表面が凹状に形成されると共に、前記弁口の少なくとも外側開口形状の周方向寸法が軸方向寸法より大きく設定されることを特徴とする。
【００１１】また、請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の流路切替弁において、前記流路切替用スライドバルブの接続流路の開口形状は、軸方向に沿う長穴の両端に周方向に沿う長穴が形成される略Ｉ字状を呈し、前記バルブシートの弁口の内側開口形状は、前記周方向に沿う長穴と略一致することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
（実施形態１）図１は、本発明の実施形態１に係る流路切替弁の概略構成図、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図３は、実施形態１の流路切替用スライドバルブとバルブシートとを示す概略斜視図である。
【００１３】図示する流路切替弁は、バルブ本体２４とパイロットバルブ３とが、３本の均圧管１４，１５，１６により接続されて構成されている。
【００１４】バルブ本体２４は、円筒状の本体ボディ１を有しており、この本体ボディ１には、流体が流入する１本のインパイプ１７と、流体が流出入する５本のインアウトパイプ１８〜２２との合計６本のパイプが接続されている。
【００１５】バルブ本体２４の本体ボディ１の内部には、本体ボディ１の内面に固着されるバルブシート２と、軸方向に移動可能なスライド部２３とが収容される。スライド部２３は、本体ボディ１の内面に摺接する離間した一対の円板状バルブ１１、これら一対の円板状バルブ１１を連結する板状のスライドメンバ１０、およびスライドメンバ１０に取り付けられ各パイプ１８〜２２の相互の連通状態を切り替える接続流路１２ａが形成された流路切替用スライドバルブ１２を備えている。バルブシート２には、各パイプ１８〜２２と連通する弁口２ａがそれぞれ形成されており、この表面２ｂ上を流路切替用スライドバルブ１２の摺動面１２ｂが摺動するようになっている。なお、図中符号１３は、バルブスプリングを示し、その弾発力によって、流路切替用スライドバルブ１２をバルブシート２側に付勢している。
【００１６】一方、パイロットバルブ３は、ボディ５を有している。このボディ５の内部には、第１スプリング７と第２スプリング９とが収容されており、これらスプリング７，９の間にブランジャーニードル６とニードル８とが接触可能に配置されている。なお、第１スプリング７のばね定数は、第２スプリング９のそれよりも大きく設定されている。ブランジャーニードル６の周囲には電磁コイル４が配置されており、電磁コイル４のオン・オフによりブランジャーニードル６を軸方向に移動させる。
【００１７】ボディ５には、均圧管１４，１５，１６の一端が接続されており、ブランジャーニードル６およびニードル８の軸方向の移動により、均圧管１４と１５若しくは均圧管１５と１６が連通状態とされる。また、均圧管１４の他端は本体ボディ１の図中左側の空間２５と連通され、均圧管１６の他端は本体ボディ１の図中右側の空間２６と連通される。一方、均圧管１５は、パイプ１７〜２２の中で常に低圧となるパイプ、例えば図１の場合はパイプ２０に連通される。
【００１８】そして、パイロットバルブ３により、各均圧管１４〜１５の連通状態が制御されることによって、バルブ本体２４の一対の円板状バルブ１１の左右の空間２５，２６に圧力差が生じて、スライド部２３が軸方向に駆動される構成となっている。同時に移動させられる流路切替用スライドバルブ１２の位置により、各パイプ１８〜２２の相互の連通状態が変化させられ、冷媒の流れを切り替えることができる。
【００１９】次に、以上のように構成された流路切替弁の作用について説明する。図４は、通電オフ時のパイロットバルブの作動状態を示す拡大断面図、図５は、通電オン時のパイロットバルブの作動状態を示す拡大断面図、図６は、通電オン時の流路切替弁の作動状態を示す断面図である。なお、図１に示す流路切替弁の概略構成図では、通電オフ時の流路切替弁の作動状態を表している。
【００２０】図４に示すように、電磁コイル４に通電していない状態では、パイロットバルブ３のブランジャーニードル６は、第１スプリング７により図中左方へ移動する。そして、ブランジャーニードル６はニードル８と接触するが、第１スプリング７は第２スプリング９よりばね定数が大きく設定されているので、ブランジャーニードル６は、可動範囲中の最も左側へ移動する。すると、３本の均圧管１４，１５，１６の挿入孔５ａ，５ｂ，５ｃのうちの挿入孔５ｃはブランジャーニードル６によって閉塞され、挿入孔５ａ，５ｂは開放されて連通する。
【００２１】この状態で、図１に示されるインパイプ１７に高圧流体を流すと、本体ボディ１内に高圧流体が充満する。インアウトパイプ１８〜２２には、流路切替用スライドバルブ１２の位置に応じて、その流体が直接、又は例えば熱交換器等の接続相手の部品を介して圧力が変動された後に、流れる。
【００２２】ここで、図１において、右側の円板状バルブ１１の右側の空間２６は、均圧管１４のパイロットバルブ３への挿入孔５ｃが閉塞され、かつ本体ボディ１内は高圧となっているため右側の円板状バルブ１１の通孔１１ａから高圧流体が流入することにより、高圧になる。一方、均圧管１５は、インアウトパイプ１８〜２２のうち常に低圧となるパイプ２０に接続されており、左側の円板状バルブ１１の左側の空間２５内に通孔１１ａから流入した高圧流体は、均圧管１４，１５を通って低圧のパイプ２０に流れ、空間２５内の圧力が低下する。したがって、スライド部２３は図中左側に移動させられ、同時に流路切替用スライドバルブ１２が左端に位置される。これにより、各パイプ１８〜２２の相互の連通状態が決定され、冷媒の流れは図１のようになる。
【００２３】これに対し、図５に示すように、電磁コイル４に通電すると、その磁力によりブランジャーニードル６は右側へ移動する。これに伴って、ニードル８も第２スプリング９に押されて右側へ移動する。すると、挿入孔５ａはニードル８によって閉塞され、挿入孔５ｂ，５ｃは開放されて連通する。
【００２４】こうして図６において、左側の円板状バルブ１１の左側の空間２５は、パイロットバルブ３の挿入孔５ａが閉塞され、かつ左側の円板状バルブ１１の通孔１１ａから高圧流体が流入することにより、高圧になる。一方、右側の円板状バルブ１１の右側の空間２６は、その中の流体が均圧管１６から流出することにより、低圧になる。したがって、スライド部２３は図中右側に移動させられ、同時に流路切替用スライドバルブ１２が右端に位置される。これにより、各パイプ１８〜２２の相互の連通状態が決定され、冷媒の流れは図６のようになる。
【００２５】このように本実施形態によれば、切替弁の数を増やすことなく多数の流路の切り替えが可能となり、製品コストが低減されると共に装置の小型化を図ることができる。
【００２６】（実施形態２）図７は、本発明の実施形態２に係る流路切替弁の図２に対応する断面図、図８は、実施形態２の流路切替用スライドバルブとバルブシートとを示す概略斜視図、図９は、スライドメンバの部分平面図、図１０は、図９のＹ−Ｙ線に沿う断面図、図１１は、流路切替弁を用いた相手部品との接続例を示す図である。
【００２７】この実施形態では、流路切替用スライドバルブ１２が摺動するバルブシート２の表面２ｂが凹状に形成されると共に、弁口２ａの少なくとも外側開口形状２７の周方向寸法が軸方向寸法より大きく設定されている点で上記実施形態１と相違している。また、スライドメンバ１０は、本体ボディ１の内面に摺接され、複数の貫通孔１０ａが形成される点でも相違している。但し、その他の点においては上記実施形態１と同様であるため、図１〜図３に示した部材と共通する機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明を一部省略する。
【００２８】この実施形態によれば、図示のように、バルブシート２は、上記実施形態１のものよりも大きくされてボディ１内面のより大きい角度範囲で接触し、弁口２ａの外側開口形状２７の周方向寸法が軸方向寸法より大きくされているので、パイプ１８〜２２の取付角度を振って自由度を持たせることができる。したがって、図１１に示すように、熱交換器２８，２９等の相手部品を含めたレイアウトによっては、パイプに曲げを加えて接続する必要がなく、流路切替弁に接続されるパイプ長さを短縮することができ、よりコンパクトな設計が可能となる。なお、接続用パイプを廃止して直付けする構成とすることも可能である。
【００２９】しかも、バルブシート２の表面２ｂが凹状に形成されているので、スライドメンバ１０をより本体ボディ１の中心寄りに配置させることができ、スライド部２３が圧力差により駆動されるときに付加される力による曲げを極力回避することが可能となってスライド動作が安定する。また、流路切替用スライドバルブ１２がバルブシート２の凹状の表面２ｂの中央で安定的に位置され、図７中左右方向の動きが抑制されるので、シール性が向上する。なお、バルブシート２の表面２ｂは図７に示す断面略Ｖ字状に限られるものではなく、例えば断面略円弧状に形成してもよい。
【００３０】さらに、スライドメンバ１０は、幅方向に大きくされて剛性が増すと共に、本体ボディ１の内面に摺接されるので、流体の圧力により流路切替用スライドバルブ１２に図中上方向の力が加えられてスライドメンバ１０が撓むことを、本体ボディ１で受けて効果的に防止することができる。したがって、流路切替用スライドバルブ１２の上方移動が抑制され、流路切替用スライドバルブ１２がバルブシート２から離れて流体をシールできなくなる事態を防止することができる。
【００３１】また、図９に示すように、スライドメンバ１０には複数の貫通孔１０ａが形成されているので、スライドメンバ１０の大型化で流体の流れの抵抗が上昇することを防止することができる。さらに、図１０に示すように、貫通孔１０ａにバーリング加工を施すようにすれば、貫通孔１０ａの形成による強度低下を防止することができるので好ましい。なお、このような本体ボディ１の内面に摺接され複数の貫通孔１０ａが形成されるスライドメンバ１０を、前述した実施形態１のものに使用することができることは勿論である。
【００３２】図１２は、バルブシートの弁口の内側開口形状を流路切替用スライドバルブの接続流路の開口形状と共に示す平面図であり、（Ａ）は上記実施形態２の変形例に係る開口形状を、（Ｂ）は上記実施形態１および２に係る開口形状（実施形態２の場合は投影図）を示す。なお、流路切替用スライドバルブの接続流路の開口形状は２点鎖線で示してある。
【００３３】図１２（Ａ）に示す上記実施形態２の変形例では、流路切替用スライドバルブ１２の接続流路１２ａの開口形状３２は、軸方向に沿う長穴３２ａの両端に周方向に沿う長穴３２ｂが形成される略Ｉ字状を呈しており、バルブシート２の弁口２ａの内側開口形状３１は、上記周方向に沿う長穴３２ｂと略一致するように形成されている。
【００３４】ここで、流体圧力により、流路切替用スライドバルブ１２はバルブシート２に対して揚力を受けるが、この揚力を受ける領域は、図１２に示されるバルブシート２の弁口２ａの内側開口形状３１の内部領域と、流路切替用スライドバルブ１２の接続流路１２ａの開口形状３２の内部領域との和集合領域である。
【００３５】したがって、本変形例によれば、図１２（Ｂ）に示す形状の場合よりも、流体圧力による流路切替用スライドバルブ１２のバルブシート２に対する揚力が増加する。これにより、流路切替用スライドバルブ１２のスライド移動時の摩擦が減り、よりスムーズな駆動が可能となる。また、バルブシート２の弁口２ａの内側開口形状３１が周方向に沿う長穴となるので外側開口形状２７に近付き、インアウトパイプ１８〜２２を角度を振って取り付ける場合に、流路抵抗や作業性の観点から有利である。なお、図１２（Ａ）に示すような開口形状ではなく、単に開口形状を全体的に大型化して揚力を増加させることも考えられるが、流路切替弁全体が大型化してしまうことになるのであまり好ましくない。
【００３６】なお、以上説明した実施形態は、本発明を限定するために記載されたものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。
【００３７】上述した実施の形態では、本体ボディ１に流体が流出入する合計６本のパイプが接続されている六方弁について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば８本や１０本等の６以上の偶数本数のパイプが接続されている流路切替弁として構成できることはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、切替弁の数を増やすことなく多数の流路の切り替えが可能となり、製品コストが低減されると共に装置の小型化を図ることができる。
【００３９】また、請求項２に記載の発明によれば、スライドメンバ自身の剛性が増すと共に、本体ボディの内面に摺接されるので、流体の圧力により流路切替用スライドバルブに力が加えられてスライドメンバが撓むことを、本体ボディで受けて効果的に防止することができ、流路切替用スライドバルブの上方移動が抑制されて流路切替用スライドバルブとバルブシートとのシール性が向上する。また、スライドメンバの複数の貫通孔により、流体の流れの抵抗が上昇することを防止することができる。
【００４０】また、請求項３に記載の発明によれば、弁口の外側開口形状の周方向寸法が軸方向寸法より大きくされているので、パイプの取付角度を振って自由度を持たせることができる。したがって、熱交換器等の相手部品を含めたレイアウトによっては、パイプに曲げを加えて接続する必要がなく、流路切替弁に接続されるパイプ長さを短縮することができ、よりコンパクトな設計が可能となる。しかも、バルブシートの表面が凹状に形成されているので、スライドメンバをより本体ボディの中心寄りに配置させることができ、スライド部が駆動されるときに付加される力による曲げを極力回避することが可能となってスライド動作が安定する。また、流路切替用スライドバルブがバルブシートの凹状の表面の中央で安定的に位置され、左右方向の動きが抑制されるので、シール性が向上する。
【００４１】また、請求項４に記載の発明によれば、流体圧力による流路切替用スライドバルブのバルブシートに対する揚力が増加する。これにより、流路切替用スライドバルブのスライド移動時の摩擦が減り、よりスムーズな駆動が可能となる。また、バルブシートの弁口の内側開口形状が周方向に沿う長穴となるので、パイプを角度を振って本体ボディに取り付ける場合に、流路抵抗や作業性の観点から有利である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４７６５
【氏名又は名称】カルソニック株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年７月２８日（１９９８．７．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７２３４９
【弁理士】
【氏名又は名称】八田 幹雄 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−４６２１３（Ｐ２０００−４６２１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月１８日（２０００．２．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２１２８３０ |
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