特許 5997491 四方切換弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997491

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】四方切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/065 20060101AFI20160915BHJP

   F25B 41/04 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   F16K11/065 Z

   F25B41/04 C

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-98606(P2012-98606)

(22)【出願日】2012年4月24日

(65)【公開番号】特開2013-227994(P2013-227994A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2015年1月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】391002166

【氏名又は名称】株式会社不二工機

(74)【代理人】

【識別番号】100106563

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 潤

(72)【発明者】

【氏名】津久井 良輔

(72)【発明者】

【氏名】樋口 浩次

【審査官】 柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】 実開平４−５２６７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５５−４９１０４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５２−１４３０５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−１３８９９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １１／０６５

Ｆ２５Ｂ ４１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉空間を有する弁本体と、該弁本体の一側部に連結され、前記密閉空間と連通する第１導管と、前記弁本体の他側部に連結され、前記密閉空間と連通する第２導管と、該第２導管を挟んで両側に各々隣接して配置され、前記密閉空間と連通する第３及び第４導管と、前記弁本体内において前記第２乃至第４導管の各々に連通する開口部を有する弁座と、該弁座に摺動可能に配置される弁体とを備え、該弁体を一方向又は他方向に摺動させることにより、前記第１導管と前記第３導管との間、又は前記第１導管と前記第４導管との間の連通状態が選択的に切り替えられる四方切換弁であって、
前記弁体の前記弁座との当接面のうち、前記弁座と協働して密閉空間を形成するためのシール面を除く部分であって、前記シール面の弁体摺動方向の開放端部側にのみ、前記弁体摺動方向に溝を延設したことを特徴とする四方切換弁。

【請求項2】

前記弁体は、内側に流体の流通空間を形成する膨出部と、該膨出部を囲繞し、前記弁座上を摺動する鍔部とを有し、該鍔部に前記溝が延設されると共に、該鍔部の弁体摺動方向の開放端部に位置し、前記弁座に面する角部を曲面状又は平面状に面取りしたことを特徴とする請求項１に記載の四方切換弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍機器、空調機器等の可逆冷凍サイクルを利用した機器等に用いられる四方切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、冷凍サイクルシステムの冷媒通路に四方切換弁を配置して冷媒通路を切り換え、室内の冷房と暖房とを切り換えることが行なわれている。このような四方切換弁として、特許文献１には、図６に示すような四方切換弁が提案されている。

【0003】

この四方切換弁５０は、密閉中空のシリンダ状の弁本体４２を有し、弁本体４２には、圧縮機４３の吐出管に連結され、高圧の冷媒が流入する高圧管４４と、圧縮機４３の吸入管に連結され、低圧の冷媒が流出する低圧管４５と、低圧管４５を挟んで両側に配置され、熱交換機４６、４７に連結された一対の導管４８、４９とが接続される。

【0004】

また、弁本体４２内には、密閉空間内を往復移動するピストン５１、５２が収容され、これらの間に椀状の弁体５３が配置される。ピストン５１、５２は、それらの内側に位置する第１室（高圧室）５５と、外側に位置する第２室（低圧室）５６との差圧に応じて動作し、それに伴って弁体５３が弁座５７上を摺動する。尚、高圧室５５及び低圧室５６間の差圧は、パイロット弁５８によって制御される。

【0005】

そして、図示のように、弁体５３を左端に摺動させた場合には、弁体５３の外側で高圧管４４と右側の導管４９を連通させつつ、弁体５３の内側で低圧管４５と左側の導管４８を連通させることができる。逆に、弁体５３を右端に摺動させた場合には、高圧管４４を左側の導管４８と、低圧管４５を右側の導管４９と連通させることができ、弁体５３の位置を切り換えることで、冷媒通路を変更することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−４１６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記四方切換弁５０において、装置コストを低減するため、比較的安価な材料であるナイロンによって弁体５３を形成した場合には、ナイロンは摩擦係数が大きいため、弁体５３が弁座５７上を摺動する際に異音が生じるという問題があった。

【0008】

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、弁体を比較的摩擦係数の大きい材料で形成した場合でも、異音の発生を防止することが可能な四方切換弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明は、密閉空間を有する弁本体と、該弁本体の一側部に連結され、前記密閉空間と連通する第１導管と、前記弁本体の他側部に連結され、前記密閉空間と連通する第２導管と、該第２導管を挟んで両側に各々隣接して配置され、前記密閉空間と連通する第３及び第４導管と、前記弁本体内において前記第２乃至第４導管の各々に連通する開口部を有する弁座と、該弁座に摺動可能に配置される弁体とを備え、該弁体を一方向又は他方向に摺動させることにより、前記第１導管と前記第３導管との間、又は前記第１導管と前記第４導管との間の連通状態が選択的に切り替えられる四方切換弁であって、前記弁体の前記弁座との当接面のうち、前記弁座と協働して密閉空間を形成するためのシール面を除く部分であって、前記シール面の弁体摺動方向の開放端部側にのみ、前記弁体摺動方向に溝を延設したことを特徴とする。

【0010】

そして、本発明によれば、弁体のシール面を除く当接面に、弁体の摺動方向に溝を延設したため、弁体の摺動時に、弁体と弁座の当接面に冷媒に含まれる潤滑油を導入し易くなり、該当接面に油膜を確保することができるので、両者間の吸着を防ぎ、異音の発生を防止することができる。

【0011】

上記四方切換弁において、前記弁体は、内側に流体の流通空間を形成する膨出部と、該膨出部を囲繞し、前記弁座上を摺動する鍔部とを有し、該鍔部に前記溝が延設されると共に、該鍔部の弁体摺動方向の開放端部に位置し、前記弁座に面する角部を曲面状又は平面状に面取りすることができる。これにより、面取り部を介して弁体の溝に潤滑油を導入し易くなり、より確実に異音の発生を防止することができる。

【発明の効果】

【0012】

以上のように、本発明によれば、弁体を比較的摩擦係数の大きい材料で形成した場合でも、弁体摺動時に異音が発生することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る四方切換弁の第１の実施形態を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図2】図１の四方切換弁の弁体を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。

【図3】図１の四方切換弁の弁体及びその周辺を示す図であって、（ａ）は図１（ｂ）の拡大図、（ｂ）は弁体の弁座との当接面及びその周辺を示す拡大断面図、（ｃ）は（ａ）の要部拡大図である。

【図4】本発明に係る四方切換弁の弁体の他の例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。

【図5】本発明に係る四方切換弁の弁体の他の例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。

【図6】従来の四方切換弁の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明に係る四方切換弁の一実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明に係る四方切換弁を冷凍サイクルシステムの冷媒通路を切り換えるために用いる場合を例にとって説明する。

【0015】

図１は、本発明に係る四方切換弁の一実施の形態を示し、この四方切換弁１は、図６に示した従来の四方切換弁５０と同様の基本構成を有し、密閉中空のシリンダ状の弁本体２に、圧縮機（不図示）からの高圧の冷媒が流入する第１導管４に連通する開口部５と、圧縮機の吸入管に連結され、低圧の冷媒が流出する第２導管６に連通する開口部７を設け、この開口部７を挟んで両側に、熱交換機（不図示）への第３及び第４導管１０、１１に連通する２つの開口部１２、１３を配置し、椀状の弁体１４が弁座１５に摺動自在に設けられる。

【0016】

弁体１４は、ナイロン等で形成され、図２及び図３に示すように、内側に流体の流通空間１４ａを形成する膨出部１４ｂと、膨出部１４ｂを囲繞し、弁座１５上を摺動する鍔部１４ｃとを有し、鍔部１４ｃにおいて、弁座１５と協働して密閉空間を形成するためのシール面１４ｄを除く部分に多数の溝１４ｅが弁体１４の摺動方向に延設される。膨出部１４ｂの下部の相対向する内面には、膨出部１４ｂの機械的強度を増強するための補強ピン１４ｆが装着される。

【0017】

弁座１５は、真鍮等で形成され、図１に示すように、弁本体２の内部において第２乃至第４導管６、１０、１１の各々に連通する開口部７、１２、１３を有する。

【0018】

弁本体２の内部には、弁座１５と栓体２ａとの間にピストン１６が、弁座１５と栓体２ｂとの間にピストン１７が設けられ、ピストン１６、１７の間に、高圧室１８が形成される。ピストン１６、１７は、連結板１９によって一体的に移動可能に連結される。ピストン１６と栓体２ａとの間に形成された作動室２０と、ピストン１７と栓体２ｂとの間に形成された作動室２１とは、導管を介して四方切換パイロット弁（不図示）に連結されている。パイロット弁が、作動室２０、２１の間に介在することにより、作動室２０、２１のいずれか一方が導管を介して高圧側の第１導管４に連通するとき、他方の作動室が導管を介して低圧側の第２導管６に連通するように構成される。

【0019】

上記構成を有する四方切換弁１は、例えば、図１に示す冷房時において、第１導管４から第３導管１０へ圧縮機からの高圧の冷媒が流れ、第４導管１１から第２導管６に低圧の冷媒が流れる。

【0020】

冷房から暖房に切り換えるには、例えば、パイロット弁に通電励磁することにより、作動室２１の圧力が徐々に低下し、高圧室１８内の圧力によってピストン１７も徐々に栓体２ｂ側に移動し、栓体２ｂに衝撃を与えずに栓体２ｂまでピストン１７が到達する。これにより、弁体１４が右方へ移動して開口部７と開口部１２とを覆い、冷媒の流れが反対になって暖房運転となる。

【0021】

上記冷房から暖房への切換え、及びその逆の動作において、弁体１４が弁座１５上を摺動するが、弁体１４のシール面１４ｄを除く当接面に、弁体１４の摺動方向に多数の溝１４ｅを延設したため、弁体１４と弁座１５の当接面に冷媒に含まれる潤滑油を導入し易くなる。これによって、弁体１４と弁座１５の当接面に油膜を確保することができ、両者間の吸着を防ぎ、異音の発生を防止することができる。また、弁体１４のシール面１４ｄには、溝１４ｅを形成していないため、弁体１４と弁座１５との間のシール性を低下させることなく、冷媒の漏れを防止することができる。

【0022】

次に、上記弁体１４の他の例について、図４及び図５を参照しながら説明する。

【0023】

図４に示す弁体２４は、図２に示した弁体１４と同様、ナイロン等で形成され、内側に流体の流通空間２４ａを形成する膨出部２４ｂと、膨出部２４ｂを囲繞し、弁座１５上を摺動する鍔部２４ｃとを有し、鍔部２４ｃのシール面２４ｄを除く部分に多数の溝２４ｅが弁体２４の摺動方向に延設され、膨出部２４ｂの下部の相対向する内面に補強ピン２４ｆが装着される。

【0024】

この弁体２４の弁体１４と異なる点は、鍔部２４ｃの下方の角部２４ｇを曲面状に面取りした点である。これにより、面取りした角部２４ｇを介して弁体２４の溝２４ｅに潤滑油を導入し易くなり、弁体２４と弁座１５の当接面に油膜を確保して両者間の吸着を防ぎ、異音の発生をより確実に防止することができる。

【0025】

図５に示す弁体３４は、図２に示した弁体１４及び上記弁体２４と同様、ナイロン等で形成され、内側に流体の流通空間３４ａを形成する膨出部３４ｂと、膨出部３４ｂを囲繞し、弁座１５上を摺動する鍔部３４ｃとを有し、鍔部３４ｃのシール面３４ｄを除く部分に多数の溝３４ｅが弁体３４の摺動方向に延設され、膨出部３４ｂの下部の相対向する内面に補強ピン３４ｆが装着される。

【0026】

この弁体３４の弁体１４及び弁体２４と異なる点は、鍔部３４ｃの下方の角部３４ｇを平面状に面取りした点である。これにより、面取りした角部３４ｇを介して弁体３４の溝３４ｅに潤滑油を導入し易くなり、弁体３４と弁座１５の当接面に油膜を確保して両者間の吸着を防ぎ、異音の発生をより確実に防止することができる。

【符号の説明】

【0027】

１ 四方切換弁
２ 弁本体
２ａ 栓体
２ｂ 栓体
４ 第１導管
５ 開口部
６ 第２導管
７ 開口部
１０ 第３導管
１１ 第４導管
１２、１３ 開口部
１４ 弁体
１４ａ 流通空間
１４ｂ 膨出部
１４ｃ 鍔部
１４ｄ シール面
１４ｅ 溝
１４ｆ 補強ピン
１５ 弁座
１６、１７ ピストン
１８ 高圧室
１９ 連結板
２０、２１ 作動室
２４ 弁体
２４ａ 流通空間
２４ｂ 膨出部
２４ｃ 鍔部
２４ｄ シール面
２４ｅ 溝
２４ｆ 補強ピン
２４ｇ 角部
３４ 弁体
３４ａ 流通空間
３４ｂ 膨出部
３４ｃ 鍔部
３４ｄ シール面
３４ｅ 溝
３４ｆ 補強ピン
３４ｇ 角部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】