【解決手段】第1接続ポートAの両側に第2,第3接続ポートB,Cが形成された弁座と、第1接続位置で第1,第2接続ポートA,Bを連通する第1連通路58aと第2接続位置で第1,第3接続ポートA,Cを連通する第2連通路58bを有する弁体56とを設け、弁体56を第1,第2接続位置の間の中間位置にしたとき、第2,第3接続ポートB,Cを第1接続ポートAに対してシール部材66a,66bでシールする。
第1接続ポート(A)と該第1接続ポート(A)を挟んで両側に第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)が形成された弁座(52)と、第1連通路(58a)及び第2連通路(58b)が形成されるとともに第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)が第1連通路(58a)を通じて連通する第1接続位置と第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する第2接続位置とを切り換え可能に構成された弁体(56)と、上記弁座(52)が固定されるとともに弁体(56)が収納された弁ケース(55)とを備えた流路切換弁であって、
上記弁体(56)には、上記第1連通路(58a)と第2連通路(58b)のそれぞれの周囲に上記弁座(52)に対するシールを行うシール部材(66a,66b)が設けられ、上記シール部材(66a,66b)は、上記弁体(56)が第1接続位置と第2接続位置との間の中間位置にあるときに第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が連通するのを禁止するように構成されている
ことを特徴とする流路切換弁。
圧縮機(21)と熱源側熱交換器(22)と複数の利用側熱交換器(31)とを有する冷媒回路(10)に設けられ、該各利用側熱交換器(31)が該圧縮機(21)の吐出管(11)および吸入管(12)の何れか一方に連通するように冷媒の流路を切り換える流路切換弁(51)を備えた空気調和装置であって、
上記流路切換弁(51)が請求項1または2に記載の流路切換弁(51)であり、
上記流路切換弁(51)は、上記第1接続位置または第2接続位置において、上記第1接続ポート(A)が利用側熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の一方が圧縮機(21)の吐出管(11)に接続され、他方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続される
ことを特徴とする空気調和装置。
圧縮機(21)と熱源側熱交換器(22)と複数の利用側熱交換器(31)とを有する冷媒回路(10)に設けられ、該各利用側熱交換器(31)が該圧縮機(21)の吐出管(11)および吸入管(12)の何れか一方に連通するように冷媒の流路を切り換える流路切換弁(51)を備えた空気調和装置であって、
上記流路切換弁(51)が請求項3に記載の流路切換弁(51)であり、
上記流路切換弁(51)は、上記第1接続位置または第2接続位置において、上記第1接続ポート(A)が利用側熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の一方が圧縮機(21)の吐出管(11)に接続され、他方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続される一方、上記第3接続位置において、上記第1接続ポート(A)が利用側熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の両方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続される
ことを特徴とする空気調和装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記流路切換弁では、2つの位置を切り換える途中の位置で高圧ガス配管側の接続ポートと低圧ガス配管側の接続ポートとが連通してしまうことがあり、その場合に他の室内ユニットの性能が低下する問題があった。
【0006】
このように、3つの接続ポートのうち、1つの接続ポートに対して他の2つの接続ポートを切り換えて連通させる流路切換弁においては、切り換えの途中の位置で、上記の他の2つの接続ポートが連通すべきでないのに連通してしまうことがあった。
【0007】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、3つの接続ポートのうち、1つの接続ポートに対して他の2つの接続ポートを切り換えて連通させる流路切換弁において、切り換えの途中の位置で、上記の他の2つの接続ポートが連通してしまうのを防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
第1の発明は、第1接続ポート(A)と該第1接続ポート(A)を挟んで両側に第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)が形成された弁座(52)と、第1連通路(58a)及び第2連通路(58b)が形成されるとともに第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)が第1連通路(58a)を通じて連通する第1接続位置と第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する第2接続位置とを切り換え可能に構成された弁体(56)と、上記弁座(52)が固定されるとともに弁体(56)が収納された弁ケース(55)とを備えた流路切換弁を前提としている。
【0009】
そして、この流路切換弁は、上記弁体(56)に、上記第1連通路(58a)と第2連通路(58b)のそれぞれの周囲に上記弁座(52)に対するシールを行うシール部材(66a,66b)が設けられ、上記シール部材(66a,66b)は、上記弁体(56)が第1接続位置と第2接続位置との間の中間位置にあるときに第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が連通するのを禁止するように構成されていることを特徴としている。
【0010】
この第1の発明において、流路切換弁の第1ポートが空気調和装置の室内熱交換器に接続され、第2接続ポート(B)が高圧ガス配管に接続され、第3接続ポート(C)が低圧ガス配管に接続される場合、弁体(56)を第1接続位置に切り換えると第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)が第1連通路(58a)を通じて連通するので、
図1の実線及び
図3に示すように室内熱交換器と高圧ガス配管が接続される状態となる。また、弁体(56)を第2接続位置に切り換えると第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通するので、
図1の破線及び
図4に示すように室内熱交換器と低圧ガス配管が接続される状態となる。そして、弁体(56)を第1接続位置と第2接続位置との間で切り換えるときに弁体(56)が中間位置になると、
図5に示すように第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)がシール部材(66a,66b)によって連通しない状態になるので、高圧ガス配管と低圧ガス配管とは連通しない。
【0011】
第2の発明は、第1の発明において、上記弁体(56)が弁座(52)に対して回動可能に構成され、上記弁座(52)の第1接続ポート(A),第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)と、上記弁体(56)の第1連通路(58a)及び第2連通路(58b)とは、上記弁体(56)の回転中心を中心とする互いに同一半径の円周上に形成されていることを特徴としている。
【0012】
この第2の発明では、弁体(56)を弁座(52)に対して回転させることにより、弁体(56)を第1接続位置と第2接続位置とに切り換えることができ、そうすることにより、第1接続ポート(A)が第2接続ポート(B)に連通する状態と、第1接続ポート(A)が第3接続ポート(C)に連通する状態とを設定することができる。
【0013】
第3の発明は、第1または第2の発明において、上記弁体(56)が、第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)が第1連通路(58a)を通じて連通する第1接続位置と第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する第2接続位置とに加えて、第1接続ポート(A),第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する第3接続位置に切り換え可能に構成されていることを特徴としている。
【0014】
この第3の発明では、流路切換弁の第1ポートが空気調和装置の室内熱交換器に接続され、第2接続ポート(B)が高圧ガス配管に接続され、第3接続ポート(C)が低圧ガス配管に接続される場合、弁体(56)を第1接続位置に切り換えることにより、第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)を第1連通路(58a)を通じて連通させて、
図1の実線及び
図3に示すように室内熱交換器と高圧ガス配管が接続される第1接続位置と、弁体(56)を第2接続位置に切り換えることにより、第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)を第2連通路(58b)を通じて連通させて、
図1の破線及び
図4に示すように室内熱交換器と低圧ガス配管が接続される第2接続位置とに加えて、第1接続ポート(A)、第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)を第2連通路(58b)を通じて連通させる第3接続位置とに設定することができる。第3接続位置においては、第1接続位置と第2接続位置の時の高圧ガス配管も
図15に示すように低圧ガス配管として用いることにより、低圧ガス配管の流路断面積を増やすことができる。
【0015】
第4の発明は、圧縮機(21)と熱源側熱交換器(22)と複数の利用側熱交換器(31)とを有する冷媒回路(10)に設けられ、該各利用側熱交換器(31)が該圧縮機(21)の吐出管(11)および吸入管(12)の何れか一方に連通するように冷媒の流路を切り換える流路切換弁(51)を備えた空気調和装置を前提としている。
【0016】
そして、この空気調和装置は、上記流路切換弁(51)が第1または第2の発明の流路切換弁(51)であり、上記流路切換弁(51)は、上記第1接続位置または第2接続位置において、上記第1接続ポート(A)が利用側熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の一方が圧縮機(21)の吐出管(11)に接続され、他方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続されることを特徴としている。
【0017】
この第4の発明では、第1の発明と同様に第1接続位置と第2接続位置とに設定可能な流路切換弁(51)を用いた構成において、第1接続位置と第2接続位置との間の中間位置における高圧ガス配管と低圧ガス配管の不要な連通を防止できる。
【0018】
第5の発明は、圧縮機(21)と熱源側熱交換器(22)と複数の利用側熱交換器(31)とを有する冷媒回路(10)に設けられ、該各利用側熱交換器(31)が該圧縮機(21)の吐出管(11)および吸入管(12)の何れか一方に連通するように冷媒の流路を切り換える流路切換弁(51)を備えた空気調和装置を前提としている。
【0019】
そして、この空気調和装置は、上記流路切換弁(51)が請求項3に記載の流路切換弁(51)であり、上記流路切換弁(51)は、上記第1接続位置または第2接続位置において、上記第1接続ポート(A)が利用側熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の一方が圧縮機(21)の吐出管(11)に接続され、他方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続される一方、上記第3接続位置において、上記第1接続ポート(A)が利用側熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の両方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続されることを特徴としている。
【0020】
この第5の発明では、第3の発明と同様に第1接続位置と第2接続位置と第3接続位置とに設定可能な流路切換弁(51)を用いた構成において、第1接続位置と第2接続位置との間の中間位置における高圧ガス配管と低圧ガス配管の不要な連通を防止できる。
【0021】
第6の発明は、第5の発明において、上記冷媒回路(10)には、上記吐出管(11)に接続される吐出側ポート、上記熱源側熱交換器(22)に接続される熱源側ポートおよび上記吸入管(12)に接続される吸入側ポートが形成された第1三方弁(24)と、上記吐出管(11)に接続される吐出側ポート、上記流路切換弁(51)に接続される利用側ポートおよび上記吸入管(12)に接続される吸入側ポートが形成された第2三方弁(25)とが設けられる一方、上記流路切換弁(51)は、上記第2三方弁(25)の利用側ポートおよび上記吸入側ポートが連通すると同時に上記吐出側ポートが閉鎖された状態において、上記弁体(56)を第3接続位置に切り換えることにより、上記第1,第2及び第3接続ポート(C)が全て連通する状態の全冷房運転に切り換わることを特徴としている。
【0022】
この第6の発明では、弁体(56)を第3接続位置に切り換えたときには、第1三方弁(24)及び第2三方弁(25)により第2接続ポート(B)に接続された配管と第3接続ポート(C)に接続された配管とが低圧ガス配管に切り換わる。このことにより、全室で冷房を行う全冷房の状態において、低圧ガス配管における圧力損失を低減できる。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、第1連通路(58a)と第2連通路(58b)のそれぞれの周囲に弁座(52)に対するシール部材(66a,66b)を設け、弁体(56)が第1接続位置と第2接続位置との間の中間位置にあるときに第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が連通するのをシール部材(66a,66b)で禁止するようにしたことにより、高圧ガス配管と低圧ガス配管とが連通しないようにすることができる。このように、本発明では、3つのポートのうち、1つのポートに対して他の2つのポートを切り換えて連通させる流路切換弁(51)において、切り換えの途中の位置で、上記の他の2つのポートが連通してしまうのを防止できるので、空気調和装置においては、流路切換弁(51)を2つの位置に切り換える途中で高圧ガス配管側のポートと低圧ガス配管側のポートとが連通してしまうのを防止し、室内ユニットの性能が低下する問題を防止できる。
【0024】
上記第2の発明によれば、弁体(56)を弁座(52)に対して回転させることにより、弁体(56)を第1接続位置と第2接続位置とに切り換えることができる。したがって、流路切換弁(51)において、第1接続ポート(A)が第2接続ポート(B)に連通する状態と、第1接続ポート(A)が第3接続ポート(C)に連通する状態とを容易に設定することができる。
【0025】
上記第3の発明によれば、弁体(56)を、第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)が第1連通路(58a)を通じて連通する第1接続位置と第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する第2接続位置とに加えて、第1接続ポート(A),第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する第3接続位置に切り換え可能に構成したことにより、第3接続位置において、第1接続位置と第2接続位置の時の高圧ガス配管も
図15に示すように低圧ガス配管として用いることが可能になる。そして、このようにすることにより、低圧ガス配管の流路断面積を増やすことができるので、低圧ガスの圧力損失を低減できる。
【0026】
上記第4の発明によれば、上記第1の発明と同様に、流路切換弁(51)を第1接続位置と第2接続位置に切り換える途中の位置で高圧ガス配管側のポートと低圧ガス配管側のポートとが連通してしまうのを防止し、室内ユニットの性能が低下する問題を防止できる。
【0027】
上記第5の発明によれば、上記第3の発明と同様に、流路切換弁(51)を第1接続位置と第2接続位置に切り換える途中の位置で高圧ガス配管側のポートと低圧ガス配管側のポートとが連通してしまうのを防止し、室内ユニットの性能が低下する問題を防止できる。また、低圧ガス冷媒の圧力損失も抑えることができる。
【0028】
上記第6の発明によれば、全冷房の状態において低圧ガス配管の圧力損失を低減できるので、室内機の性能低下を効果的に抑えることが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0031】
《発明の実施形態1》
本発明の実施形態1について説明する。
【0032】
この実施形態1は、
図1に示すように、複数の室内を個別に暖房又は冷房することができる空気調和装置(1)に関するものである。この空気調和装置(1)は、1つの室内を暖房しながら他の室内を冷房する運転(暖房と冷房が混在する運転)が可能な、いわゆる冷暖フリーの空気調和装置である。
【0033】
上記空気調和装置(1)は、1台の室外ユニット(20)と、3台の室内ユニット(30,30,30)と、3台の冷媒流路切換ユニット(50,50,50)とが配管によって接続された冷媒回路(10)を備えている。この冷媒回路(10)では、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。
【0034】
〈室外ユニットの構成〉
上記室外ユニット(20)は、熱源側ユニットを構成し、圧縮機(21)、室外熱交換器(22)、室外膨張弁(23)、第1三方弁(24)および第2三方弁(25)を備えている。上記圧縮機(21)は、容量が可変なインバータ式の圧縮機で構成されている。上記室外熱交換器(22)は、クロスフィン式の熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。上記室外膨張弁(23)は、例えば、電子膨張弁で構成されている。
【0035】
上記第1および第2三方弁(24,25)は、それぞれ、第1ポート、第2ポート及び第3ポートを有している。第1三方弁(24)は、第1ポートが圧縮機(21)の吐出管(11)と繋がり、第2ポートが室外熱交換器(22)と繋がり、第3ポートが圧縮機(21)の吸入管(12)と繋がっている。第2三方弁(25)は、第1ポート(吐出側ポート)が圧縮機(21)の吐出管(11)と繋がり、第2ポート(利用側ポート)が各冷媒流路切換ユニット(50)と繋がり、第3ポート(吸入側ポート)が圧縮機(21)の吸入管(12)と繋がっている。第1および第2三方弁(24,25)は、第1および第2ポートが連通すると同時に第3ポートが閉鎖される状態(
図1の実線で示す状態)と、第2ポートと第3ポートとが連通すると同時に第1ポートが閉鎖される状態(
図1の破線で示す状態)とに設定が切換可能に構成されている。
【0036】
〈室内ユニットの構成〉
上記空気調和装置(1)は、第1から第3までの室内ユニット(30)を備えている。なお、以下の説明では、
図1の上から順に第1,第2及び第3の室内ユニット(30)と呼ぶこととする。各室内ユニット(30)は、室内熱交換器(31)と室内膨張弁(32)とをそれぞれ備えている。各室内熱交換器(31)は、それぞれクロスフィン式の熱交換器であって、利用側熱交換器を構成している。また、各室内熱交換器(31)は、各々の一端側が、液管(15)の端部に並列に接続されている。各室内膨張弁(32)は、例えば電子膨張弁で構成されている。また、各室内膨張弁(32)は、対応する室内熱交換器(31)の一端側に設けられている。
【0037】
〈冷媒流路切換ユニットの構成〉
上記空気調和装置(1)は、上述した各室内ユニット(30)に対応する第1から第3までの冷媒流路切換ユニット(50)を備えている。なお、以下の説明では、
図1の上から順に第1,第2及び第3の冷媒流路切換ユニット(50)と呼ぶこととする。各冷媒流路切換ユニット(50)は、流路切換弁(51)を備えている。この流路切換弁(51)は、各室内熱交換器(31)が圧縮機(21)の吐出管(高圧ガス配管)(11)および吸入管(低圧ガス配管)(12)の何れか一方に連通するように冷媒の流路を切り換えるように構成され、空気調和装置(1)の運転状態を冷房運転と暖房運転との何れかに切り換えるものである。
【0038】
上記流路切換弁(51)は、
図3〜
図5に示すように、第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)を有している。
図1では、第1接続ポート(A)は丸数字(1)に対応し、第2接続ポート(B)は丸数字(2)に対応し、第3接続ポート(C)は丸数字(3)に対応している。
【0039】
上記流路切換弁(51)は、第1接続ポート(A)が室内熱交換器(31)と繋がり、第2接続ポート(B)が第2三方弁(25)の第2ポートと繋がり、第3接続ポート(C)が吸入管(12)と繋がっている。流路切換弁(51)は、第1および第2接続ポート(A,B)が連通すると同時に第3接続ポート(C)が閉鎖される暖房状態の第1接続位置(
図1の実線及び
図3に示す状態)と、第1および第3接続ポート(A,C)が連通すると同時に第2接続ポート(B)が閉鎖される冷房状態の第2接続位置(
図1の破線及び
図4に示す状態)とに切換可能に構成されている。
図5は、流路切換弁(51)を第1接続位置と第2接続位置との間の中間位置にした状態を示している。
【0040】
図2は、冷媒流路切換ユニット(50)の構成を示す縦断面図である。
図2に示すように、この冷媒流路切換ユニット(50)は、流路切換弁(51)と、駆動機構であるモータ(60)とを備えている。モータ(60)の駆動力が伝達される駆動軸(61)はギアボックス(62)に連結され、ギアボックス(62)の出力軸(62a)が流路切換弁(51)の弁体(56)に嵌合している。ギアボックス(62)は、後述する弁ケース(55)の内部に収納されている。モータ(60)は、ステッピングモータで構成され、弁体(56)の回転角度を制御可能である。これにより、弁体(56)を少しずつ開いて開弁時の冷媒音を小さくするような制御が可能となる。
【0041】
流路切換弁(51)は、弁座(52,53)と、弁体(56)と、弁座(52,53)が固定されるとともに弁体(56)が収納された胴部(54)を備えた弁ケース(55)とを備えている。また、弁座(52,53)は、所定の隙間をあけて対向するように配置された円盤状の第1弁座(52)および第2弁座(53)からなっていて、弁体(56)は第1弁座(52)及び第2弁座(53)の間に区画形成された内部空間(57)内で、弁座(52,53)に対して回動可能に構成されている。
【0042】
さらに、上記第1弁座(52)および第2弁座(53)の対向面、つまり、上記第1弁座(52)の上面および第2弁座(53)の下面は、平坦な弁座面(52a,53a)に形成されている。
【0043】
図3に示すように、上記第1弁座(52)には、第1から第3までの接続ポート(A,B,C)が形成されている。該第1乃至第3接続ポート(A,B,C)は、一端が弁座面(52a)に開口し、上記第1〜第3接続ポート(A,B,C)の開口は、同一の仮想円周上にそれぞれの孔中心が位置するように所定の角度間隔(90°間隔)で配置されている。具体的に、上記第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)との開口が上記第1接続ポート(A)の開口を挟んで両側に位置し、上記第1接続ポート(A)の開口と第2接続ポート(B)の開口との間隔は、上記第1接続ポート(A)の開口と第3接続ポート(C)の開口との間隔に等しく設定されている。
【0044】
上記第1〜第3接続ポート(A,B,C)は、弁座面(52a)の開口から第1弁座(52)の厚さ方向に延びていて、第1弁座(52)を貫通している。
【0045】
図2において、上記第2弁座(53)は、中央部分に軸受(図示は省略)が嵌め込まれ、この軸受にギアボックス(62)の出力軸(62a)が嵌め込まれている。
【0046】
図3〜
図5に示すように、上記弁体(56)は、平面形状がほぼ円形で外周面の半周に円弧状の切り欠きが形成されており、内部空間(57)に配置されている。上記弁体(56)は、弁座面(52a,53a)と直交する所定の軸心の周りに回転自在に設けられ、モータ(60)の駆動軸(61)の軸心回りに回転する。すなわち、上記弁体(56)は、第1弁座(52)に対して回転方向に変位する。上記ギアボックス(62)の出力軸(62a)は、弁体(56)を下方へ貫通し、下端が第1弁座(52)に回転可能に支持されている。
【0047】
上記弁体(56)には、第1連通路(58a)と第2連通路(58b)が形成されている。各連通路(58a,58b)は、第1弁座(52)の第1〜第3接続ポート(A,B,C)間の連通状態の切換えに使用される。例えば、
図3において、上記弁体(56)は、第1連通路(58a)が第1および第2接続ポート(A,B)上に位置し、第1および第2接続ポート(A,B)間を連通させている冷房状態の第1接続位置となり、第2連通路(58b)が第3接続ポート(C)上に位置して第3接続ポート(C)が閉鎖されている。
【0048】
そして、
図3の状態から、弁体(56)が時計回りに回転すると、
図4に示すように、第1連通路(58a)が第2接続ポート(B)上に位置して第2接続ポート(B)が閉鎖され、第2連通路(58b)が第1および第3接続ポート(A,C)に重なって第1および第3接続ポート(A,C)間を連通させている暖房状態の第2接続位置となる。
【0049】
また、第1接続位置と第2接続位置との間の切り換え途中の中間位置(
図5の位置)では、第1連通路(58a)と第2連通路(58b)とは、第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)を連通させないようになっている。
【0050】
上記弁体(56)の回転角度範囲を上記第1接続位置と第2接続位置の間に限定するため、流路切換弁(51)には、ストッパーピン(59,59)が設けられている。ストッパーピン(59,59)は、上記弁体(56)に形成した切り欠き(56b)の端部が第1接続位置及び第2接続位置で当接するようになっている。
【0051】
上記の切換えを実現するため、上記連通路(58a,58b)は、以下のように形状等が設定されている。すなわち、上記連通路(58a,58b)は、相隣る第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)または第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)とを連通するように構成され、平面視の形状が円弧状で幅が一定の孔で形成されている。また、連通路(58a,58b)は、その幅方向の中心を通る円弧(以下、中心円弧という)が、第1〜第3接続ポート(A,B,C)の位置を定める上述した仮想円と同じ曲率であり且つ仮想円と同心に設定されている。つまり、上記第1弁座(52)の第1接続ポート(A),第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)と、上記弁体(56)の第1連通路(58a)及び第2連通路(58b)とは、上記弁体(56)の回転中心を中心とする互いに同一半径の円周上に形成されている。連通路(58a,58b)の幅は、第1〜第3接続ポート(A,B,C)の孔径と同じか、やや大きめに設定されている。
【0052】
上記弁体(56)の第1および第2弁座(52,53)側(
図2の上面側および下面側)には、連通路(58a,58b)の周縁に沿って延びるシール溝(56a)がそれぞれ形成されている。シール溝(56a)内には、第1および第2弁座(52,53)と弁体(56)との隙間を塞ぐシール部材であるシールリング(66a,66b)が嵌め込まれている。このように、上記弁体(56)には、上記第1連通路(58a)と第2連通路(58b)のそれぞれの周囲に、上記弁座(52,53)に対するシールを行う第1シールリング(66a)と第2シールリング(66b)がシール部材として設けられている。このシールリング(66a,66b)により、シールリング(66a,66b)の内側に位置している接続ポートがシールされて外部と連通しない状態になる。シールリング(66a,66b)は、PTFE(Polytetrafluoroethylene)で構成したパッキンを採用している。なお、このPTFEは例示であり、使用条件(流体の圧力や流体の物性)等に応じて適宜選択すればよい。
【0053】
上記第1,第2シールリング(66a,66b)とシール溝(56a)との間には、弾性体で形成された第1,第2Oリング(67a,67b)が設けられている。このOリング(67a,67b)により、シールリング(66a,67b)が第1および第2弁座(52,53)側にそれぞれ押圧される。
【0054】
そして、上記シールリング(66a,66b)により、上記
図5の中間位置において、第1連通路(58a)と第2連通路(58b)が、第1接続ポート(A)と連通しない状態になる。このことにより、上記シールリング(66a,66b)は、上記弁体(56)が第1接続位置と第2接続位置との間の中間位置にあるときに第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が連通するのを禁止している。
【0055】
以上説明したように、本実施形態の空気調和装置(1)は、圧縮機(21)と熱源側熱交換器(22)と複数の利用側熱交換器(31)とを有する冷媒回路(10)に設けられ、該各利用側熱交換器(31)が該圧縮機(21)の吐出管(11)および吸入管(12)の何れか一方に連通するように冷媒の流路を切り換える流路切換弁(51)を備えた空気調和装置(1)であって、上記流路切換弁(51)は、上記第1接続位置または第2接続位置において、上記第1接続ポート(A)が利用側熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の一方が圧縮機(21)の吐出管(11)に接続され、他方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続されている。
【0056】
−運転動作−
次に、空気調和装置(1)の運転動作について説明する。この空気調和装置(1)では、各三方弁(24,25)の設定や、各冷媒流路切換ユニット(50)の流路切換弁(51)の開閉状態に応じて、複数種の運転が可能となっている。以下には、これらの運転のうち、代表的な運転を例示して説明する。
【0057】
〈全部暖房運転〉
全部暖房運転は、全ての室内ユニット(30)で各室内の暖房を行うものである。
図6に示すように、この運転では、第1三方弁(24)は第2ポートと第3ポートとが連通する状態に、第2三方弁(25)は第1ポートと第2ポートとが連通する状態にそれぞれ設定される。また、各冷媒流路切換ユニット(50)では、流路切換弁(51)の第1および第2接続ポート(A,B)が連通状態となり、第3接続ポート(C)が閉鎖状態となる。
【0058】
この運転では、室外熱交換器(22)を蒸発器とし、各室内熱交換器(31)を凝縮器とする冷凍サイクルが行われる。なお、同図、および他の運転動作を説明するための他の図においては、凝縮器となる熱交換器にドットを付し、蒸発器となる熱交換器は白地で図示している。この冷凍サイクルでは、圧縮機(21)から吐出した冷媒が、第2三方弁(25)を通過した後、各冷媒流路切換ユニット(50)にそれぞれ分流する。各冷媒流路切換ユニット(50)を通過した冷媒は、対応する各室内ユニット(30)へそれぞれ送られる。
【0059】
例えば、第1の室内ユニット(30)において、第1の室内熱交換器(31)へ冷媒が流れると、第1の室内熱交換器(31)では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、第1の室内ユニット(30)に対応する室内の暖房が行われる。第1の室内熱交換器(31)で凝縮した冷媒は、第1の室内膨張弁(32)を通過する。
【0060】
ここで、第1の室内膨張弁(32)は、冷媒の過冷却度に応じて開度が調節される。すなわち、第1の室内膨張弁(32)は、室内の暖房要求が大きく冷媒の過冷却度が大きくなるような条件では、開度を大きくして冷媒の流量を増加させる一方、暖房要求が小さく冷媒の過冷却度が小さくなるような条件では、開度を小さくして冷媒の流量を減少させるように制御される。第2および第3の室内ユニット(30)では、第1の室内ユニット(30)と同様に冷媒が流れ、対応する室内の暖房がそれぞれ行われる。
【0061】
上記各室内ユニット(30)を流出した冷媒は、液管(15)で合流する。この冷媒は、室外膨張弁(23)を通過する際に、低圧まで減圧されて、室外熱交換器(22)を流れる。室外熱交換器(22)では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器(22)で蒸発した冷媒は、第1三方弁(24)を通過した後、圧縮機(21)に吸入されて再び圧縮される。
【0062】
〈全部冷房運転〉
全部冷房運転は、全ての室内ユニット(30)で各室内の冷房を行うものである。
図7に示すように、この運転では、第1三方弁(24)は第1ポートと第2ポートとが連通する状態に、第2三方弁(25)は第2ポートと第3ポートとが連通する状態に設定される。また、各冷媒流路切換ユニット(50)では、流路切換弁(51)の第1および第2接続ポート(A,B)が連通状態となり、第2接続ポート(C)が閉鎖状態となる。
【0063】
この運転では、室外熱交換器(22)を凝縮器とし、各室内熱交換器(31)を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機(21)から吐出した冷媒は、第1三方弁(24)を通過した後、室外熱交換器(22)を流れる。室外熱交換器(22)では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器(22)で凝縮した冷媒は、全開状態に設定された室外膨張弁(23)を通過し、液管(15)を流れて、各室内ユニット(30)へ分流する。
【0064】
例えば、第1の室内ユニット(30)においては、冷媒が第1の室内膨張弁(32)を通過する際に、低圧まで減圧されて、第1の室内熱交換器(31)を流れる。第1の室内熱交換器(31)では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第1の室内ユニット(30)に対応する室内の冷房が行われる。
【0065】
ここで、第1の室内膨張弁(32)は、冷媒の過熱度に応じて開度が調節される。すなわち、第1の室内膨張弁(32)は、室内の冷房要求が大きく冷媒の過熱度が大きくなるような条件では、開度を大きくして冷媒の流量を増加させる一方、冷房要求が小さく冷媒の過熱度が小さくなるような条件では、開度を小さくして冷媒の流量を減少させるように制御される。第2および第3の室内ユニット(30)では、第1の室内ユニット(30)と同様に冷媒が流れ、対応する室内の冷房がそれぞれ行われる。
【0066】
各室内ユニット(30)から流出した冷媒は、各冷媒流路切換ユニット(50)の第1接続ポート(A)に流入した後、第2接続ポート(B)に流れる。第2接続ポート(B)から流出した冷媒は、合流後に第2三方弁(25)を通過して圧縮機(21)に吸入される。圧縮機(21)に吸入された冷媒は、再び圧縮される。
【0067】
〈暖房/冷房同時運転〉
暖房/冷房同時運転は、一部の室内ユニットで室内の暖房を行う一方、他の室内ユニットで室内の冷房を行うものである。暖房/冷房同時運転では、運転条件に応じて室外熱交換器(22)が蒸発器又は凝縮器となる。また、各室内ユニット(30)では、暖房要求のある室内の室内熱交換器が凝縮器となる一方、冷房要求のある室内の室内熱交換器が蒸発器となる。以下には、室外熱交換器(22)を凝縮器とし、室内熱交換器(31)の少なくとも1つを凝縮器とし残りを蒸発器とする冷暖混在運転について例を挙げて説明する。
【0068】
図8に示す例では、第1および第2の室内ユニット(30)で室内の暖房を行う一方、第3の室内ユニット(30)で室内の冷房を行う。
図8に示すように、この運転では、第1および第2三方弁(24,25)がそれぞれ第1ポートと第2ポートとを連通させる状態に設定される。
【0069】
また、第1および第2の冷媒流路切換ユニット(50)は、第1および第2接続ポート(A,B)が連通状態となり、第3接続ポート(C)が閉鎖状態となる。第3の冷媒流路切換ユニット(50)は、第1および第3接続ポート(A,C)が連通状態となり、第2接続ポート(B)が閉鎖状態となる。
【0070】
この暖房/冷房同時運転では、室外熱交換器(22)と第1および第2の室内熱交換器(31)とを凝縮器とする一方、第3の室内熱交換器(31)を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機(21)から吐出した冷媒は、第1三方弁(24)側と第2三方弁(25)側とに分流する。第1三方弁(24)を通過した冷媒は、室外熱交換器(22)で凝縮された後、所定開度に調節された室外膨張弁(23)を通過して液管(15)に流入する。
【0071】
一方、第2三方弁(25)を通過した冷媒は、第1の冷媒流路切換ユニット(50)側と第2の冷媒流路切換ユニット(50)側とに分流する。第1の冷媒流路切換ユニット(50)を流出した冷媒は、第1の室内熱交換器(31)を流れる。第1の室内熱交換器(31)では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。その結果、第1の室内ユニット(30)に対応する室内の暖房が行われる。ここで、第1の室内膨張弁(32)は、上述した全部暖房運転の場合と同様に、室内の暖房要求に応じて開度が調節される。第1の室内ユニット(30)で室内の暖房に利用された冷媒は、液管(15)に流出する。同様に、第2の冷媒流路切換ユニット(50)を流出した冷媒は、第2の室内ユニット(30)で室内の暖房に利用された後、液管(15)に流出する。
【0072】
上記液管(15)で合流した冷媒は、第3の室内ユニット(30)に流入する。この冷媒は、第3の室内膨張弁(32)を通過する際に低圧まで減圧された後、第3の室内熱交換器(31)を流れる。第3の室内熱交換器(31)では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第3の室内ユニット(30)に対応する室内の冷房が行われる。第3の室内ユニット(30)で室内の冷房に利用された冷媒は、第3の冷媒流路切換ユニット(50)を通過した後、圧縮機(21)に吸入されて再び圧縮される。
【0073】
なお、上述した暖房/冷房同時運転は、あくまでも一例であり、例えば、第1の室内ユニット(30)で室内の暖房を行う一方、第2および第3の室内ユニット(30)で室内の冷房を行うようにしても構わない。
【0074】
−実施形態1の効果−
本実施形態によれば、第1連通路(58a)と第2連通路(58b)のそれぞれの周囲に弁座(52,53)に対するシールを行うシールリング(66a,66b)を設け、弁体(56)が第1接続位置と第2接続位置との間の中間位置にあるときに第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が連通するのを禁止するようにしている。このことにより、弁体(56)を第1接続位置と第2接続位置との間で切り換えるときに弁体(56)が中間位置になると、第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が連通するのをシールリング(66a,66b)によって阻止するようにし、高圧ガス配管と低圧ガス配管とが連通しないようにしている。このように、本実施形態では、3つのポート(A,B,C)のうち、1つのポートに対して他の2つのポートを切り換えて連通させる流路切換弁(51)において、連通すべきでない上記の他の2つのポートが不必要に連通するのを防止できるので、空気調和装置(1)においては、流路切換弁(51)を2つの位置に切り換える途中の位置で高圧ガス配管側のポートと低圧ガス配管側のポートとが連通してしまうのを防止できる。したがって、室内ユニット(30)の性能が低下する問題を防止できる。
【0075】
また、本実施形態によれば、弁体(56)を弁座(52,53)に対して回転させることにより、弁体(56)を第1接続位置と第2接続位置とに切り換えることができる。したがって、流路切換弁(51)において、第1接続ポート(A)が第2接続ポート(B)に連通する状態と、第1接続ポート(A)が第3接続ポート(C)に連通する状態とを容易に切り換えることができる。
【0076】
《発明の実施形態2》
本発明の実施形態2について説明する。
【0077】
この実施形態2は、冷媒回路の構成が実施形態1と同じで、流路切換弁(51)の構成が実施形態1とは異なるものである。また、実施形態2では、「暖房/冷房同時運転」時に、冷媒回路における冷媒の流れが実施形態1とは異なる。そこで、以下に、実施形態1と異なる点を説明する。
【0078】
まず、流路切換弁(51)は、弁体(56)が、第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)が第1連通路(58a)を通じて連通する
図10の第1接続位置と、第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する
図12の第2接続位置とに加えて、第1接続ポート(A),第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する
図13の第3接続位置に切り換えることができるように構成されている。
図11は、第1接続位置と第2接続位置の間の途中位置を示している。
【0079】
流路切換弁(56)の第1弁座(52)には、第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が所定の円周上を5等分する位置に形成されている。第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が第1接続ポート(A)を挟んで両側に形成されている点は、実施形態1と同じである。
【0080】
上記弁体(56)には、第1連通路(58a)と第2連通路(58b)とが形成されている。第1,第2連通路(58a,58b)は所定半径の円周上に形成されており、その円周の直径は、第1〜第3接続ポート(A,B,C)が配置されている円周の直径と等しい。また、第1連通路(58a)は、
図10の位置において第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)が連通するように、上記円周上で第1接続ポート(A)の中心と第2接続ポート(A)の中心とを結ぶ円弧に沿って形成されている。第2連通路(58b)は、
図13の位置において、第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)が連通するように、上記円周上で第2接続ポート(B)の中心と第3接続ポート(C)の中心とを結ぶ円弧に沿って形成されている。上記構成において、第2連通路(58b)は第1連通路(58a)の2倍の長さになっている。
【0081】
上記弁体(56)には、第1連通路(58a)の周囲に第1シールリング(66a)が設けられている。また、第1シールリング(66a)の底面には、実施形態1と同様に第1Oリング(67a)が重ねられている。また、弁体(56)には、第2連通路(58b)の周囲に第2シールリング(66b)が設けられている。第2シールリング(66b)の底面には、同様に第2Oリング(67b)が重ねられている。
【0082】
上記第2弁座(53)は、ギアボックス(62)側の第1部材(531)と弁体(56)側の第2部材(532)とから構成されている。第2部材(532)には、
図9及び
図14に示すように、ストッパー機構(70)が設けられている。このストッパー機構(70)として、第2部材(532)の上面には平面視円形の凹陥部(71)が形成されている。また、出力軸(62a)には凹陥部(71)の中で該出力軸(62a)を中心として回動するストッパーアーム(72)が固定されている。第2部材(532)には凹陥部(71)内にストッパーピン(73)が設けられ、ストッパーピン(73)の両端は第1部材(531)と第2部材(532)に固定されている。ストッパーアーム(72)とストッパーピン(73)は、
図13の第3接続位置が弁体(56)の時計回り方向の回転限界となるように位置が定められている。
【0083】
上記流路切換弁(51)は、冷媒回路(10)の配管上では実施形態1と同様に接続されている。つまり、上記第1接続位置または第2接続位置において、上記第1接続ポート(A)が室内熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の一方が圧縮機(21)の吐出管(11)に接続され、他方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続されている。一方、この実施形態では、上記第3接続位置において、上記第1接続ポート(A)が室内熱交換器(31)に接続され、上記第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)の両方が圧縮機(21)の吸入管(12)に接続されるようになっている。
【0084】
そして、上記流路切換弁(51)は、
図15に示すように、上記第2三方弁(25)の利用側ポートおよび上記吸入側ポートが連通すると同時に上記吐出側ポートが閉鎖された状態において、上記弁体(56)を第3接続位置に切り換えることにより、上記第1,第2及び第3接続ポート(A,B,C)が全て連通する全冷房状態に切り換わる。
【0085】
また、弁体(56)を第1接続位置と第2接続位置の間で切り換える場合、
図11に示す中間位置では、第2接続ポート(B)が第1シールリング(66a)により第1接続ポート(A)に対して非連通の状態になり、第3接続ポート(C)が第2シールリング(66b)により第1接続ポート(A)に対して非連通の状態になるので、第2接続ポート(B)と第3接続ポート(C)とが連通しない状態に維持される。したがって、高圧側のガス配管と低圧側のガス配管が連通することを防止できる。
【0086】
−運転動作−
〈全部暖房運転〉
この実施形態2では、「全部暖房運転」は、すべての流路切換弁(51)を、弁体(56)が第1接続位置となる
図10の状態に設定することにより、実施形態1の
図6と同様に行われる。
【0087】
〈暖房/冷房同時運転〉
また、「暖房/冷房同時運転」は、暖房を行う室内ユニット(30)に接続されている流路切換弁(51)を弁体(56)が第1接続位置となる
図10の状態に設定し、冷房を行う室内ユニット(30)に接続されている流路切換弁(51)を弁体(56)が第2接続位置となる
図12の状態に設定することにより、実施形態1の
図8と同様に行われる。
【0088】
〈全部冷房運転〉
この実施形態2では、「全部冷房運転」は、すべての流路切換弁(51)を、弁体(56)が第3接続位置となる
図13の状態に設定することにより、
図15の冷媒回路に示す動作が行われる。この運転では、第1三方弁(24)が第1ポートと第2ポートとを連通させる状態に、第2三方弁(25)が第2ポートと第3ポートとを連通させる状態に設定される。また、各冷媒流路切換ユニット(50)は、第1乃至第3接続ポート(A,B,C)が全て連通状態となる。
【0089】
この運転では、室外熱交換器(22)を凝縮器とし、各室内熱交換器(31)を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機(21)から吐出した冷媒は、第1三方弁(24)を通過した後、室外熱交換器(22)を流れる。室外熱交換器(22)では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器(22)で凝縮した冷媒は、全開状態に設定された室外膨張弁(23)を通過し、液管(15)を流れて、各室内ユニット(30)へ分流する。
【0090】
例えば、第1の室内ユニット(30)においては、冷媒が第1の室内膨張弁(32)を通過する際に、低圧まで減圧されて、第1の室内熱交換器(31)を流れる。第1の室内熱交換器(31)では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、第1の室内ユニット(30)に対応する室内の冷房が行われる。
【0091】
ここで、第1の室内膨張弁(32)は、冷媒の過熱度に応じて開度が調節される。すなわち、第1の室内膨張弁(32)は、室内の冷房要求が大きく冷媒の過熱度が大きくなるような条件では、開度を大きくして冷媒の流量を増加させる一方、冷房要求が小さく冷媒の過熱度が小さくなるような条件では、開度を小さくして冷媒の流量を減少させるように制御される。第2および第3の室内ユニット(30)では、第1の室内ユニット(30)と同様に冷媒が流れ、対応する室内の冷房がそれぞれ行われる。
【0092】
各室内ユニット(30)を流出した冷媒は、各冷媒流路切換ユニット(50)の第1接続ポート(A)に流入した後、第2および第3接続ポート(B,C)に分岐して流れる。ここで、第2接続ポート(B)から流出した冷媒は、合流後に圧縮機(21)に吸入される。一方、第3接続ポート(C)から流出した冷媒は、合流後に第2三方弁(25)を通過して圧縮機(21)に吸入される。圧縮機(21)に吸入された冷媒は、再び圧縮される。
【0093】
このように、全部冷房運転では、室内熱交換器(31)から流路切換弁(51)の第1接続ポート(A)に流入した冷媒を、第2および第3接続ポート(B,C)に分岐させるようにしている。これにより、配管内を流れる冷媒の圧力損失を低減することができる。
【0094】
−実施形態2の効果−
本実施形態によれば、弁体(56)を、第1接続ポート(A)と第2接続ポート(B)が第1連通路(58a)を通じて連通する第1接続位置と、第1接続ポート(A)と第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する第2接続位置とに加えて、第1接続ポート(A),第2接続ポート(B)及び第3接続ポート(C)が第2連通路(58b)を通じて連通する第3接続位置に切り換え可能に構成したことにより、第3接続位置において、第1接続位置と第2接続位置の時に高圧ガス配管であった配管も
図15に示すように低圧ガス配管として用いることが可能になる。そして、このようにすることにより、低圧ガス配管の流路断面積を増やすことができるので、低圧ガスの圧力損失を低減できる。
【0095】
また、本実施形態によれば、実施形態1と同様に、流路切換弁(51)の弁体(56)を第1接続位置と第2接続位置に切り換える途中の位置で高圧ガス配管側のポートと低圧ガス配管側のポートとが連通してしまうのを防止できるから、室内ユニットの性能が低下する問題を防止できる。
【0096】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【0097】
例えば、上記各実施形態では、流路切換弁(51)を弁体(56)が回転動作する構造にしているが、弁体(56)が直線運動の動作をすることにより流路を切り換える構造の流路切換弁を用いてもよい。
【0098】
また、本発明の流路切換弁(51)は、いわゆる冷暖フリーの空気調和装置以外の空気調和装置など、他の用途に適用してもよい。
【0099】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。