特許 6321358 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】6321358

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】四方切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/065 20060101AFI20180423BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20180423BHJP

   F25B 41/04 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   F16K11/065 Z

   F16K31/06 310Z

   F16K31/06 385Z

   F25B41/04 C

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-250381(P2013-250381)

(22)【出願日】2013年12月3日

(65)【公開番号】特開2015-108385(P2015-108385A)

(43)【公開日】2015年6月11日

【審査請求日】2016年9月27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】100091096

【弁理士】

【氏名又は名称】平木 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100105463

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100129861

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 滝治

(74)【代理人】

【識別番号】100182176

【弁理士】

【氏名又は名称】武村 直樹

(72)【発明者】

【氏名】津久井 良輔

【審査官】 正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３７２１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９７９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２０４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−１４９７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １１／００−１１／２４

Ｆ１６Ｋ ３１／０６−３１／１１

Ｆ１６Ｋ １／００−１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一つの弁ハウジングに、電磁式又は電動式アクチュエータを持つ二つの二位置切換弁が設けられ、
各二位置切換弁は、前記電磁式又は電動式アクチュエータにより上下動せしめられる弁体と、該弁体により選択的に開閉される上側弁口及び下側弁口とを有し、前記弁ハウジング側に、前記弁体の下部が摺動自在に嵌挿される下側棒状ガイド部が設けられ、
前記弁ハウジング内における前記弁体の下側に高圧流体が導入される高圧室が形成されるとともに、前記弁体の上側に背圧室が形成され、前記高圧室と前記背圧室とが前記下側棒状ガイド部内及び前記弁体内に形成された連通路で結ばれ、
前記弁体に作用する流体圧力による押し下げ力と押し上げ力とが相殺されるように、前記背圧室の室径、前記上側弁口の口径、及び前記下側弁口の口径が同径に設定されていることを特徴とする四方切換弁。

【請求項2】

前記弁体の上部が前記弁ハウジングに固定された筒状ホルダの内周に摺動自在に嵌挿されて前記背圧室が画成されていることを特徴とする請求項１に記載の四方切換弁。

【請求項3】

前記弁体は、前記背圧室の下面を画成する弁棒部と、該弁棒部の下部に連設ないし連結固定され、前記上側弁口及び下側弁口をそれぞれ選択的に開閉するための上側弁体部及び下側弁体部を持ち、前記下側棒状ガイド部の上部に摺動自在に嵌挿される双弁体部とから構成されていることを特徴とする請求項２に記載の四方切換弁。

【請求項4】

前記弁体と前記下側棒状ガイド部との間に前記弁体を上方に付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の四方切換弁。

【請求項5】

前記二つの二位置切換弁は、前記弁ハウジングの左右に縦置きで並設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項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、ヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれて流路切換を行う四方切換弁に係り、特に、一つの弁ハウジングに電磁式あるいは電動式の二位置切換弁を２台設けた四方切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、ルームエアコン、カーエアコン等のヒートポンプ式冷暖房システムは、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、気液分離器、及び膨張弁等に加えて、流路（流れ方向）切換手段としての四方切換弁を備えている。

【0003】

この四方切換弁を備えたヒートポンプ式冷暖房システムの一例を図３を参照しながら説明する。図示例のヒートポンプ式冷暖房システム１００は、運転モード（冷房運転と暖房運転）の切り換えを四方切換弁１４０で行うようになっており、基本的には、圧縮機１１０、室外熱交換器（コンデンサ）１２０、室内熱交換器（エバポレータ）１３０、気液分離器（レシーバ）１５０、及び膨張弁１６０を備え、前記の圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室内熱交換器１３０、及び気液分離器１５０の四者の間に４つのポート、すなわち、吐出側高圧ポートＤ、室外側入出ポートＣ、室内側入出ポートＥ、及び吸入側低圧ポートＳを有する四方切換弁１４０が配在されている。

【0004】

前記各機器類間は導管（パイプ）等で形成される流路で接続されており、冷房運転モードが選択されたときには、図３において実線矢印で示される如くに、四方切換弁１４０の吐出側高圧ポートＤが室外側入出ポートＣに、また、室内側入出ポートＥが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通せしめられる。これにより、気液分離器１５０内の低圧冷媒が圧縮機１１０に吸入されるとともに、圧縮機１１０から高温高圧の冷媒が四方切換弁１４０を介して室外熱交換器１２０に導かれ、ここで室外空気と熱交換して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁１６０に導入される。この膨張弁１６０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室内熱交換機１３０に導入され、ここで室内空気と熱交換（冷房）して蒸発し、室内熱交換機１３０からは低温低圧の冷媒が四方切換弁１４０を介して気液分離器１５０に戻される。

【0005】

それに対し、暖房運転モードが選択されたときには、図３において破線矢印で示される如くに、四方切換弁１４０の吐出側高圧ポートＤが室内側入出ポートＥに、また、室外側入出ポートＣが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通せしめられ、気液分離器１５０内の低圧冷媒が圧縮機１１０に吸入されるとともに、圧縮機１１０から高温高圧の冷媒が室内熱交換機１３０に導かれ、ここで室内空気と熱交換（暖房）して蒸発し、高圧の二相冷媒となって膨張弁１６０に導入される。この膨張弁１６０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室外熱交換器１２０に導入され、ここで室外空気と熱交換して凝縮し、室外熱交換器１２０からは低温低圧の冷媒が四方切換弁１４０を介して気液分離器１５０に戻される。

【0006】

前記した如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込まれる四方切換弁として、従来、スライド式主弁体を内蔵する弁本体（弁ハウジング）と、電磁式のパイロット弁とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に所載の四方切換弁は、弁ハウジングに、吐出側高圧ポートＤ、室外側入出ポートＣ、吸入側低圧ポートＳ、及び室内側入出ポートＥが形成されるとともに、前記したポートＤ→Ｃ及びＥ→Ｓ、又は、ポートＤ→Ｅ及びＣ→Ｓの連通状態を作り出す（流路切換を行う）べくスライド式主弁体が左右方向に摺動可能に配在されている。弁ハウジングにおけるスライド式主弁体の左右には、パイロット弁を介して圧縮機吐出側の高圧冷媒及び圧縮機吸入側の低圧冷媒が導入される、それぞれスライド式主弁体に結合された左右一対のピストン型パッキンにより画成される高圧室及び低圧室が設けられ、この高圧室と低圧室の圧力差を利用して前記スライド式主弁体を左右方向に摺動させることで前記流路切換を行うようにされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実開昭６２−９８８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、前記した如くの四方切換弁が使用されるヒートポンプ式冷暖房システム等においては、圧縮機が停止しているとき、すなわち、圧縮機吐出側と圧縮機吸入側との差圧がほとんど無いとき（略０ＭＰａ）においても、四方切換弁を動かして流路切換を行いたいとの要望があるが、前記特許文献１に所載の四方切換弁では、圧縮機吐出側と圧縮機吸入側との差圧（以下、単に差圧と称することがある）を利用してスライド式主弁体を左右方向に摺動させることで流路切換を行うようになっている関係上、圧縮機が吸入吐出動作を行っていないときには、前記差圧がほとんど生じないので、四方切換弁による流路切換を行うことができないという問題があった。

【0009】

また、左右一対のピストン型パッキンを伴うスライド式主弁体を摺動させて流路切換を行う構成であるので、スライド式主弁体を動かすのに大きな駆動力を必要とする（前記差圧が相当大きくないとスライド式主弁体が動かない）とともに、動作音が比較的大きいという問題があり、さらに、パイロット弁と弁ハウジングとの間に別途にスライド式主弁体を摺動させるための配管（高圧用２本、低圧用２本の計４本）が必要であり、組立設置コスト、占有スペース等の面でも難がある。

【0010】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ヒートポンプ式冷暖房システム等における圧縮機吐出側と圧縮機吸入側との差圧がほとんど無いときにおいても、流路切換を確実に行うことができ、また、小さな駆動力で弁体を動かすことができるとともに、動作音や組立設置コスト等を低く抑えることのできる四方切換弁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記の目的を達成すべく、本発明に係る四方切換弁は、基本的には、一つの弁ハウジングに、電磁式又は電動式アクチュエータを持つ二つの二位置切換弁が設けられ、各二位置切換弁は、前記電磁式又は電動式アクチュエータにより上下動せしめられる弁体と、該弁体により選択的に開閉される上側弁口及び下側弁口とを有し、前記弁ハウジング側に、前記弁体の下部が摺動自在に嵌挿される下側棒状ガイド部が設けられ、前記弁ハウジング内における前記弁体の下側に高圧流体が導入される高圧室が形成されるとともに、前記弁体の上側に背圧室が形成され、前記高圧室と前記背圧室とが前記下側棒状ガイド部内及び前記弁体内に形成された連通路で結ばれ、前記弁体に作用する流体圧力による押し下げ力と押し上げ力とが相殺されるように、前記背圧室の室径、前記上側弁口の口径、及び前記下側弁口の口径が同径に設定されていることを特徴としている。

【0012】

好ましい態様では、前記弁体の上部が前記弁ハウジングに固定された筒状ホルダの内周に摺動自在に嵌挿されて前記背圧室が画成される。

【0013】

他の好ましい態様では、前記弁体は、前記背圧室の下面を画成する弁棒部と、該弁棒部の下部に連設ないし連結固定され、前記上側弁口及び下側弁口をそれぞれ選択的に開閉するための上側弁体部及び下側弁体部を持ち、前記下側棒状ガイド部の上部に摺動自在に嵌挿される双弁体部とから構成される。

【0014】

他の好ましい態様では、前記弁体と前記下側棒状ガイド部との間に前記弁体を上方に付勢する付勢部材が設けられる。別の好ましい態様では、前記二つの二位置切換弁は、前記弁ハウジングの左右に縦置きで並設される。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る四方切換弁は、例えば、前述した図３に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００において圧縮機が停止しているとき、すなわち、圧縮機吐出側と圧縮機吸入側との差圧がほとんど無いとき（略０ＭＰａのとき）においても、二つの電磁式又は電動式アクチュエータへの通電を選択的にＯＮ／ＯＦＦすることにより流路切換を行うことができる。

【0017】

また、弁体に作用する冷媒圧力による押し下げ力と押し上げ力とが相殺されるように各部の寸法形状が設定されているので、小さな駆動力で弁体を上下動させることができ、そのため、電磁式又は電動式アクチュエータとして小型で安価なものを採用することができるとともに、消費電力を抑えることができ、さらに、動作音を小さくすることができる。

【0018】

加えて、パイロット弁が不要であり、かつ、一つの弁ハウジングに２台の二位置切換弁を縦置きで並設した構成であるので、組立設置コスト、占有スペース等の面でも有利である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る四方切換弁の一実施例における第１の状態（冷房運転時）を示す縦断面図。

【図2】本発明に係る四方切換弁の一実施例における第２の状態（暖房運転時）を示す縦断面図。

【図3】ヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示す概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１、図２は、それぞれ本発明に係る四方切換弁の一実施例における第１の状態（冷房運転時）及び第２の状態（暖房運転時）を示す縦断面図である。なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際にヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれた状態での位置、方向を指すとは限らない。

【0021】

図示実施例の四方切換弁１は、例えば前述した図３に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００における四方切換弁１４０として用いられるもので、弁ハウジング１０と、該弁ハウジング１０の左右に縦置きで横並びに並設された同一構成の二つの電磁弁（第１電磁弁２０Ａ、第２電磁弁２０Ｂ）とを備える。

【0022】

弁ハウジング１０は、アルミあるいはステンレス等の金属素材（インゴット）を削り出し（切削加工）により作製したもので、左側に第１電磁弁２０Ａ用の段付き円筒状の第１縦貫穴１１Ａが形成されるとともに、右側に第２電磁弁２０Ｂ用の段付き円筒状の第２縦貫穴１１Ｂが形成され、また、上段部には左面開口の上側横穴１２が形成され、下段部には左面開口の下側横穴１３が形成されている。第１縦貫穴１１Ａと第２縦貫穴１１Ｂとは相互に平行であり、それらの中心線が第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂの中心線Ｏａ、Ｏｂとなる。また、第１縦貫穴１１Ａと第２縦貫穴１１Ｂ（の中心線Ｏａ、Ｏｂ）に対して上側横穴１２と下側横穴１３（の中心線）は同一平面上で垂直に交わっている。

【0023】

さらに、弁ハウジング１０の上下方向中央部の左右、言い換えれば、第１縦貫穴１１Ａと第２縦貫穴１１Ｂの上下方向中央部には、中央隔壁部１４を挟んで、他より大径の第１中ぐり部１５Ａと第２中ぐり部１５Ｂが形成されている。

【0024】

また、第１縦貫穴１１Ａと第２縦貫穴１１Ｂの上端部には、後述する第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂの組付用筒状ホルダ３８、３８が螺合固定され、さらに、第１中ぐり部１５Ａと第２中ぐり部１５Ｂの上辺部に相当する上側内周鍔状部１５ｕ、１５ｕには、それぞれ第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂの弁座２２付き上側弁口２１が形成された弁座部材２２Ｊ、２２Ｊが螺合固定されるとともに、第１中ぐり部１５Ａと第２中ぐり部１５Ｂの下辺部に相当する下側内周鍔状部１５ｖ、１５ｖには、それぞれ第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂの弁座２４付き下側弁口２３、２３が形成されている。

【0025】

第１縦貫穴１１Ａと第２縦貫穴１１Ｂ、上側横穴１２と下側横穴１３、及び、第１中ぐり部１５Ａと第２中ぐり部１５Ｂは、実質的に同一寸法形状となっている。

【0026】

第１縦貫穴１１Ａと第２縦貫穴１１Ｂの下端部には、それぞれ盲蓋１８、１８が螺合固定され、また、上側横穴１２と下側横穴１３の左端部には、それぞれ盲蓋１９、１９が螺合固定されている。なお、弁ハウジング１０に螺合固定される組付用筒状ホルダ３８、３８、盲蓋１８、１８、及び盲蓋１９、１９の外周には、気密性を確保するため、Ｏリング４７、４８、４９が装着されるとともに、必要に応じて接着材が塗布されている。また、それらは、螺合ではなく、圧入等で固定するようにしてもよい。

【0027】

弁ハウジング１０おける上側の盲蓋１８で閉塞された上側横穴１２部分の左右方向中央（の手前側）には、吸入側低圧ポートＳが開口せしめられ、下側の盲蓋１８で閉塞された下側横穴１３部分の左右方向中央（の手前側）には、吐出側高圧ポートＤが開口せしめられ、第１中ぐり部１５Ａ（の手前側）には、室内側入出ポートＥが開口せしめられ、第２中ぐり部１５Ｂ（の手前側）には、室外側入出ポートＣが開口せしめられている。

【0028】

ここで、本実施例においては、吸入側低圧ポートＳが開口せしめられた上側横穴１２部分を第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂに共通の吸入側低圧室２６と称し、吐出側高圧ポートＤが開口せしめられた下側横穴１３部分を第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂに共通の吐出側高圧室２７と称し、室内側入出ポートＥが開口せしめられた第１中ぐり部１５Ａを第１電磁弁２０Ａの弁室（第１弁室）２５Ａと称し、室外側入出ポートＣが開口せしめられた第２中ぐり部１５Ｂを第２電磁弁２０Ｂの弁室（第２弁室）２５Ｂと称する。

【0029】

次に、弁ハウジング１０の左右に縦置きで並設された第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂの構成について説明する。第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂは、基本的には同一構成の二位置切換弁であるので、以下においては、第１電磁弁２０Ａを代表して説明し、第２電磁弁２０Ｂ（の各部）については第１電磁弁２０Ａ（の各部）と共通の符号（もしくは対応した符号）を付してその重複説明を省略する。

【0030】

第１電磁弁２０Ａは、上から順に、電磁式アクチュエータ３０、弁体４０（弁棒部４１と双弁体部５０）、及び下側棒状ガイド部６０を備える。

【0031】

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコイル３１、このコイル３１の外周を覆うケース３２、コイル３１の上部内周側に配在されてボルト３３によりケース３２に固定された吸引子３４、この吸引子３４の下側に対向配置されたプランジャ３５、及びコイル３１に通電するための電源ケーブル３９等を備えている。吸引子３４の下部には円錐台状の凹部が形成され、プランジャ３５の上部には前記凹部に嵌合する凸部が形成されている。プランジャ３５は、コイル３１と吸引子３４との間にその上部が配在された円筒状のガイドパイプ３６に摺動自在に嵌挿されている。ガイドパイプ３６の上端は、吸引子３４の外周段丘部にろう付け等により固定され、その下端は、弁ハウジング１０における第１縦貫穴１１Ａの上端部に螺合固定された、鍔状部３８ａを有する天井部３８ｂ付き円筒状の組付用筒状ホルダ３８における天井部中央孔の内周段丘部にろう付け等により固定されている。

【0032】

また、プランジャ３５の下部は、後述する弁棒部４１の上部に摺動自在に嵌挿され、吸引子３４とプランジャ３５との間には、プランジャ３５を下方に付勢する圧縮コイルばねからなる押し下げ閉弁ばね３７が縮装されている。

【0033】

ここで、本実施例においては、上記した電磁式アクチュエータ３０における組付用筒状ホルダ３８の内径（＝後述する背圧室２８の室径）Ｄａ、弁座部材２２Ｊに形成された上側弁口２１の口径Ｄｂ、及び下側弁口２３の口径Ｄｃは、同径とされている（詳細は後述）。

【0034】

前記弁体４０の上部を構成する弁棒部４１は、上から順に、前記組付用筒状ホルダ３８の内周に摺動自在に嵌挿される大径の上部嵌挿部４２、中径の中間部４３、及びねじ込み小径部（おねじ部）４４を有する。上部嵌挿部４２の上部中央には、プランジャ３５の下部が摺動自在に嵌挿される凹穴４５が形成され、この凹穴４５の底面にプランジャ３５の下端面が接離可能となっている。また、上部嵌挿部４２の外周には、組付用筒状ホルダ３８の内周面との間を封止すべく、摺動面間用のシール材（ピストンリング）４６が装着されている。なお、後述するように、組付用筒状ホルダ３８の内周部（空間）のうちの、上部嵌挿部４２より上側の部分は圧縮機吐出側の高圧冷媒が連通路７０を介して導入される背圧室２８となる。

【0035】

また、前記弁体４０の下部を構成する双弁体部５０は、上下に鍔状部を有するボビン形とされ、上側鍔状部が上側弁座２２に離接する正立円錐台状の上側弁体部５１とされ、下側鍔状部が下側弁座２４に離接する逆立円錐台状の下側弁体部５２とされている。双弁体部５０の中央には段付き縦貫穴５３が形成され、該段付き縦貫穴５３の上部は、弁棒部４１の中間部４３の下端部が嵌合せしめられるとともに、ねじ込み小径部（おねじ部）４４が螺合せしめられる固定部（めねじ部）５４とされ、したがって、弁棒部４１のねじ込み小径部（おねじ部）４４を双弁体部５０の固定部（めねじ部）５４に螺合固定することにより、弁棒部４１と双弁体部５０とが一体化されて弁体４０となる。また、段付き縦貫穴５３の下部は、下側棒状ガイド部６０の上部に摺動自在に嵌挿される外挿部５５となっている。なお、弁棒部４１と双弁体部５０とは、上記のように螺合により一体化するのではなく、圧入や接着等の手法で一体化するようにしてもよいし、最初から一体物として作製（弁棒部分の下部に双弁体部分を連設）してもよい。

【0036】

下側棒状ガイド部６０は、上から順に、双弁体部５０の外挿部５５が摺動自在に嵌挿される上部内挿部６１、大径中間部６２、及び、盲蓋１８に形成された段付き凹穴（めねじ部）６５に植え込み固定されるねじ込み小径部（おねじ部）６３を有する。なお、下側棒状ガイド部６０と盲蓋１８とを上記のように別体に製作して後で固定するのではなく、最初から一体物として作製するようにしてもよい。

【0037】

前記した双弁体部５０の下端面と下側棒状ガイド部６０における大径中間部６２の上端段丘部との間には、双弁体部５０と弁棒部４１とからなる弁体４０を上方に付勢する圧縮コイルばねからなる押し上げ閉弁ばね５７が縮装されている。ここでは、押し上げ閉弁ばね５７のセット荷重（付勢力）は、前記した押し下げ閉弁ばね３７のセット荷重（付勢力）より小さく設定されている。

【0038】

上記に加え、組付用筒状ホルダ３８の内周部（空間）のうちの、上部嵌挿部４２より上側の部分である背圧室２８及び吸引子３４とプランジャ３５との間に形成される空所に、圧縮機吐出側の高圧冷媒を導入すべく、下側棒状ガイド部６０、弁体４０（双弁体部５０と弁棒部４１）、及びプランジャ３５の各部の中央を縦貫するように連通路７０が形成されている。連通路７０は、下から順に、下側棒状ガイド部６０に形成され、吐出側高圧室２７に開口する複数個の横孔７１、下側棒状ガイド部６０に形成された縦穴７２、双弁体部５０の段付き縦貫穴５３の中間部分７３、弁棒部４１に形成された縦貫孔７４、プランジャ３５に形成された段付き縦貫孔７５、プランジャ３５の下部に形成され、前記背圧室２８に開口する複数個の横孔７６等からなっている。

【0039】

ここで、以上説明した如くの構成を有する本実施例の四方切換弁１の組立手順の一例を説明する。まず、（１）予め第１電磁弁２０Ａ及び第２電磁弁２０Ｂにおける電磁式アクチュエータ３０部分、並びに、弁体４０部分を組み立てるとともに、（２）盲蓋１８に下側棒状ガイド部６０を植え込み固定しておき、（３）弁ハウジング１０に盲蓋１８（＋下側棒状ガイド部６０）を組み付け、（４）押し上げ閉弁ばね５７を下側棒状ガイド部６０の上部内挿部６１に外挿し、（５）下側棒状ガイド部６０の上部内挿部６１における押し上げ閉弁ばね５７の上側に弁体４０を乗せ置くようにしてその下部を外挿し、（６）弁ハウジング１０に電磁式アクチュエータ３０部分を組み付け、組付用筒状ホルダ３８部分を弁棒部４１の上部嵌挿部４２に外挿し、（７）盲蓋１９、１９を組み付ける。なお、以上の組立手順はあくまで一例であって、これに限られることはない。

【0040】

このような構成とされた第１電磁弁２０Ａにおいては、組付用筒状ホルダ３８の内径（＝背圧室２８の室径）Ｄａ、すなわち弁体４０の上部嵌挿部４２の受圧面積、上側弁口２１の口径Ｄｂ、すなわち閉弁状態にある上側弁体部５１の受圧面積、及び下側弁口２３の口径Ｄｃ、すなわち閉弁状態にある下側弁体部５２の受圧面積が同じに設定されているので、弁体４０を押し下げる方向に作用する冷媒圧力による押し下げ力と弁体４０を押し上げる方向に作用する冷媒圧力による押し上げ力とは相殺される。また、押し下げ閉弁ばね３７のセット荷重（付勢力）は、押し上げ閉弁ばね５７のセット荷重（付勢力）より大きく設定されている。

【0041】

そのため、第１電磁弁２０Ａのコイル３１に通電されていないＯＦＦ時には、図１に示される如くに、押し下げ閉弁ばね３７と押し上げ閉弁ばね５７のセット荷重（付勢力）の差により、プランジャ３５及び弁体４０が一体的に押し下げられて、下側弁体部５２が下側弁座２４に着座して下側弁口２３が閉じられるとともに、上側弁体部５１が上側弁座２２から離れて上側弁口２１が開かれた状態（以下、この状態を上開下閉状態と称す）となる。

【0042】

それに対し、第１電磁弁２０Ａのコイル３１に通電されたＯＮ時には、図２に示される如くに、プランジャ３５が押し下げ閉弁ばね３７の付勢力に抗して吸引子３４側に引き寄せられ、これに伴い、弁体４０が押し上げ閉弁ばね５７の付勢力によりプランジャ３５に追従するように押し上げられて、上側弁体部５１が上側弁座２２に着座して上側弁口２１が閉じられるとともに、下側弁体部５２が下側弁座２４から離れて下側弁口２３が開かれた状態（以下、この状態を上閉下開状態と称す）となる。

【0043】

この上閉下開状態では、背圧室２８が上下方向に狭められるものの、上側弁体部５１が上側弁座２２に着座しているため、上部嵌挿部４２の上端面と組付用筒状ホルダ３８の天井部３８ｂ下面との間には隙間α（背圧室２８部分）が形成され、また、プランジャ３５の下端面と上部嵌挿部４２の凹穴４５の底面との間にも隙間βが形成される。

【0044】

一方、第１電磁弁２０Ａと同じ構成の第２電磁弁２０Ｂも、第１電磁弁２０Ａと同様に動作し、第２電磁弁２０Ｂのコイル３１に通電されていないＯＦＦ時には、図２に示される如くに、上開下閉状態となり、第２電磁弁２０Ｂのコイル３１に通電されたＯＮ時には、図１に示される如くに、上閉下開状態となる。

【0045】

次に、本実施例の四方切換弁１を、前述した図３に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００に組み込んで運転モード（冷房運転と暖房運転）の切り換え（流路切換）を当該四方切換弁１で行う場合について説明する。

【0046】

まず、冷房運転時には、図１に示される如くに、第１電磁弁２０Ａが通電ＯＦＦ、第２電磁弁２０Ｂが通電ＯＮにされる。これにより、第１電磁弁２０Ａが上開下閉状態、第２電磁弁２０Ｂが上閉下開状態となり、吐出側高圧ポートＤが吐出側高圧室２７→第２電磁弁２０Ｂの下側弁口２３→第２弁室２５Ｂを介して室外側入出ポートＣに連通せしめられるとともに、室内側入出ポートＥが第１弁室２５Ａ→第１電磁弁２０Ａの上側弁口２１→吸入側低圧室２６を介して吸入側低圧ポートＳに連通せしめられ、これにより、室内の冷房が行われる。

【0047】

また、暖房運転時には、図２に示される如くに、第１電磁弁２０Ａが通電ＯＮ、第２電磁弁２０Ｂが通電ＯＦＦにされる。これにより、第１電磁弁２０Ａが上閉下開状態、第２電磁弁２０Ｂが上開下閉状態となり、吐出側高圧ポートＤが吐出側高圧室２７→第１電磁弁２０Ａの下側弁口２３→第１弁室２５Ａを介して室内側入出ポートＥに連通せしめられるとともに、室外側入出ポートＣが第２弁室２５Ｂ→第２電磁弁２０Ｂの上側弁口２１→吸入側低圧室２６を介して吸入側低圧ポートＳに連通せしめられ、これにより、室内の暖房が行われる。

【0048】

以上の説明から理解されるように、本発明実施例の四方切換弁１では次のような効果を奏する。

【0049】

前述した図３に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００において圧縮機が停止しているとき、すなわち、圧縮機吐出側と圧縮機吸入側との差圧がほとんど無いとき（略０ＭＰａのとき）、特許文献１に所載の四方切換弁では流路切換を行うことができなかったが、本発明実施例の四方切換弁１では、前述した如くに第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂへの通電を選択的にＯＮ／ＯＦＦすることにより流路切換を行うことができる。

【0050】

また、弁体４０等に連通路７０が形成されて背圧室２８等に圧縮機吐出側の高圧冷媒が導入されるとともに、組付用筒状ホルダ３８（背圧室２８）の内径Ｄａ、上側弁口２１の口径Ｄｂ、及び下側弁口２３の口径Ｄｃが同じに設定されて、弁体４０に作用する冷媒圧力による押し下げ力と押し上げ力とが相殺されるようになっているので、小さな駆動力で弁体４０を上下動させることができ、そのため、電磁式アクチュエータ３０として小型で安価なものを採用することができるとともに、消費電力を抑えることができ、さらに、動作音を小さくすることができる。

【0051】

加えて、パイロット弁が不要であり、かつ、一つの弁ハウジング１０に二位置切換弁を２台（第１電磁弁２０Ａと第２電磁弁２０Ｂ）を縦置きで左右に並設した構成であるので、組立設置コスト、占有スペース等の面でも有利である。

【0052】

なお、上記実施例では、弁体４０を駆動（上下動）させるのに電磁式アクチュエータ３０を用いているが、それに代えて、電動式アクチュエータ（ステッピングモータ＋ねじ送り機構等）を用いてもよい。この場合は、電動式アクチュエータへの通電をＯＦＦにしても、前記上閉下開状態及び上開下閉状態を維持することができ、消費電力の低減化が図られる。

【0053】

また、本発明に係る四方切換弁は、ヒートポンプ式冷暖房システムのみならず、他のシステム、装置、機器類にも組み込めることは勿論である。

【0054】

また、弁ハウジングの素材としては、アルミやステンレスに限られることはなく、その他の金属、樹脂等の、弁ハウジング内に導入される冷媒の圧力に耐えられるものであれば、いかなるものであってもよい。弁ハウジング以外の構成部材についても同様である。

【符号の説明】

【0055】

１ 四方切換弁
１０ 弁ハウジング
２０Ａ 第１電磁弁
２０Ｂ 第２電磁弁
２１ 上側弁口
２３ 下側弁口
２５Ａ 第１弁室
２５Ｂ 第２弁室
２６ 吸入側低圧室
２７ 吐出側高圧室
２８ 背圧室
３０ 電磁式アクチュエータ
３１ コイル
３５ プランジャ
３７ 押し下げ閉弁ばね
３８ 組付用筒状ホルダ
４０ 弁体
４１ 弁棒部
４２ 上部嵌挿部
５０ 双弁体部
５１ 上側弁体部
５２ 下側弁体部
５７ 押し上げ閉弁ばね
６０ 下側棒状ガイド部
７０ 連通路
Ｄ 吐出側高圧ポート
Ｓ 吸入側低圧ポート
Ｃ 室外側入出ポート
Ｅ 室内側入出ポート

【図1】

【図2】

【図3】