(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
筒状の弁ハウジング内で、弁座の複数のポートに椀状凹部を対向させるとともに、前記弁座上をスライドさせて前記椀状凹部により前記複数のポートを連通する、切換弁用の弁体であって、
当該弁体は合成樹脂製であり、前記椀状凹部を前記弁座のポートに向かって開口する椀部と、前記椀部の周囲に外形を長方形状に形成されたフランジ部と、を備え、
前記椀状凹部は、スライド方向を長径として該長径方向のストレート部と両端の半円部を縁とするオーバル状の開口を有し、前記フランジ部の側面で、かつ、前記椀状凹部の前記ストレート部と前記半円部との境界を跨ぐ位置を含み前記半円部を囲う範囲のうち、前記フランジ部の側面の長辺の部分にゲート痕を有する
ことを特徴とする弁体。
筒状の弁ハウジングと、該弁ハウジングの内部にスライド自在に設けられた弁体と、前記弁ハウジング内に前記弁体のスライド方向に並んで複数のポートを開口する弁座と、を備え、前記弁体によって前記複数のポートを連通して、前記弁ハウジングに接続される配管を流れる流体の流路を切り換えるようにした切換弁であって、
前記弁体として請求項1に記載の弁体を備えた
ことを特徴とする切換弁。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した特許文献1における弁体は、椀状の椀部に金属板体を一体成型することで、弁体の強度を確保している。しかしながら、このように金属板体を設けると弁体の製造工程が複雑になるという問題がある。また、この特許文献1の弁体は、弁体の射出成型時に、弁体の椀部の頂部(上端)にゲートを設けるようにしている。このように椀部の頂部にゲートを設けると、成型金型に対する樹脂の注入時に、樹脂の流れが頂部から椀部の周囲に拡がる。このため、
図10(A)に示すように椀部の内側の凹部91の周囲のフランジ部92の4箇所にウェルドが生じてしまう。この種の弁体は、椀部の内側の凹部91は長円の形状である。また、弁体には高圧と低圧の圧力差により応力が加わり、例えば
図10(B)に示すように、その凹部91の長手方向の中央部分が変形し易い。このため、前記フランジ部92の中央に生じるウェルドにより、弁体の強度が弱くなるという問題がある。
【0005】
本発明は、樹脂成形品である弁体において射出成型時のゲート位置を改善して、弁体の強度を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1の弁体は、筒状の弁ハウジング内で、弁座の複数のポートに椀状凹部を対向させるとともに、前記弁座上をスライドさせて前記椀状凹部により前記複数のポートを連通する、切換弁用の弁体であって、当該弁体は合成樹脂製であり、前記椀状凹部を前記弁座のポートに向かって開口する椀部と、前記椀部の周囲に外形を長方形状に形成されたフランジ部と、を備え、前記椀状凹部は、スライド方向を長径として該長径方向のストレート部と両端の半円部を縁とするオーバル状の開口を有し、前記フランジ部の側面で、かつ、前記椀状凹部の前記ストレート部と前記半円部との境界を跨ぐ位置を含み前記半円部を囲う範囲
のうち、前記フランジ部の側面の長辺の部分にゲート痕を有することを特徴とする。
【0008】
請求項
2の切換弁は、筒状の弁ハウジングと、該弁ハウジングの内部にスライド自在に設けられた弁体と、前記弁ハウジング内に前記弁体のスライド方向に並んで複数のポートを開口する弁座と、を備え、前記弁体によって前記複数のポートを連通して、前記弁ハウジングに接続される配管を流れる流体の流路を切り換えるようにした切換弁であって、前記弁体として請求項
1に記載の弁体を備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項
3の弁体の製造方法は、請求項1の弁体を製造する弁体の製造方法であって、前記弁体に対応する空洞部とゲートとを有するとともに、前記ゲートが、前記空洞部の前記弁体の前記フランジ部の側面で、かつ、前記椀状凹部の前記ストレート部と前記半円部との境界を跨ぐ位置を含み前記半円部を囲う範囲
のうち、前記フランジ部の側面の長辺の部分に対応する位置に設けられた成形金型を用い、前記ゲートから前記空洞部内に合成樹脂を注入して射出成型により前記弁体を形成することを特徴とする。
【0010】
請求項
4の冷凍サイクルシステムは、請求項
2に記載の切換弁を備えた冷凍サイクルシステムであって、前記弁ハウジングに対して、圧縮機の吐出側に接続されるD継手と、該圧縮機の吸入側に接続されるS継手と、一方の熱交換器に接続されるE継手と、他方の熱交換器に接続されるC継手と、がそれぞれ導通され、前記弁体により、前記S継手に対してE継手またはC継手を択一的に切換導通するとともに、S継手に対して非導通となるC継手またはE継手を前記弁ハウジング内を介して前記D継手に導通することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1乃至
3の発明によれば、弁体の樹脂成形によるウェルドが、ゲート痕に対して正反対側の部分に生じる傾向にあるので、ウェルドが弁体の椀状凹部におけるストレート部やその中心に生じることがなく、弁体
、切換弁における弁体、製造される弁体、のそれぞれについて耐圧性を確保することができる。
【0012】
また、請求項
1乃至3の発明によれば、ゲート痕が弁体の長辺の部分にあるので、この弁体の端部の形状を所望の形状に形成することができる。
【0013】
請求項
4の発明によれば、耐圧性を確保した弁体により信頼性の高い冷凍サイクルシステムを得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の実施形態の切換弁の断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は
図1の図面における上下に対応する。この実施形態に係る切換弁100は四方切換弁であり、後述のようにパイロット弁200により切り換えられる。この切換弁100は、弁ハウジング1内に、弁座2、一対のピストン3,3、連結板4、弁部材5を備えている。なお、後述のように、弁部材5は本発明を適用した弁体5Aを備えている。
【0016】
弁ハウジング1は筒状であり、円筒形状の円筒部1aと2つの栓体1b,1bとで構成されている。栓体1b,1bはそれぞれ円筒部1aの端部を塞ぐように円筒部1aにろう付けや溶接等により取り付けられており、円筒部1a及び栓体1b,1bの中心軸が弁ハウジング1の軸線Lとなっている。この軸線Lは後述の弁部材5(弁体5A)のスライド方向である。弁ハウジング1の側部の一箇所にはバーリング加工により接続筒1cが形成されており、この接続筒1cにはD継手11が取り付けられている。このD継手11は溶接やろう付け等により円筒部1aに固着されている。これにより、D継手11は弁ハウジング1内に導通されている。
【0017】
弁座2は、弁座面21を弁ハウジング1の軸線Lと平行にして弁ハウジング1内の中間部に配設されている。この弁座2には、弁ハウジング1の軸線L方向に一直線上に並んでその中心にSポート22が,Sポート22の両脇にEポート23及びCポート24がそれぞれ形成されている。そして、弁座2及び弁ハウジング1には、Sポート22、Eポート23、Cポート24にそれぞれ対応するS継手12、E継手13、C継手14が取り付けられている。S継手12、E継手13及びC継手14は、その端部を円筒部1aの壁を貫通させて弁座2に嵌合され、溶接やろう付け等により弁ハウジング1及び弁座2に固着されている。これにより、S継手12、E継手13、C継手14が弁ハウジング1内に導通されている。
【0018】
一対のピストン3,3は互いに対向配置され、この一対のピストン3,3はパッキン31,31を円筒部1aの内周面に押圧しながら往復移動可能となっている。これにより、弁ハウジング1の内部は、2つのピストン3,3により、中央部の主弁室1Aと主弁室1Aの両側の2つの作動室1B,1Bとに仕切られている。
【0019】
連結板4は金属板からなり、この連結板4は、弁ハウジング1の軸線L上に配置されるようにピストン3,3の間に架設されている。また、連結板4には、その中央に弁部材5を保持する保持孔41と、弁部材5の両側に位置する透孔42,43と、が形成され、弁部材5は後述の椀部51が保持孔41内に嵌め込まれて連結板4に保持されている。そして、弁部材5は、ピストン3,3が移動すると連結板4に連動して弁座2の弁座面21上を軸線L方向(スライド方向)に摺動し、予め定められた左右の位置で停止する。
【0020】
弁部材5には後述のように椀部51の内側に椀状凹部51aが形成されている。そして、弁部材5は、
図1の左側の端部位置において、Sポート22とEポート23とを椀状凹部51aにより導通する。このとき、Cポート24は主弁室1A内で主に透孔43を介してD継手11に導通する。また、弁部材5は、
図1の右側の端部位置において、Sポート22とCポート24とを椀状凹部51aにより導通する。このとき、Eポート23は主弁室1A内で主に透孔42を介してD継手11に導通する。
【0021】
D継手11は後述の圧縮機110の吐出側に接続され、Sポート22はS継手12を介して圧縮機110の吸入側に接続される。また、Eポート23はE継手13を介して後述の室内熱交換器120に接続され、Cポート24はC継手14を介して後述の室外熱交換器130に接続される。このようにして、実施形態の切換弁は冷凍サイクルシステムに接続される。
【0022】
弁部材5は、合成樹脂からなる弁体5Aとステンレス製の補助ピン5Bとで構成されている。
図2は実施形態における弁体5Aの4面図であり、
図2(A)は上面図、
図2(B)は
図2(A)のA−A断面図、
図2(C)は底面図、
図2(D)は
図2(B)のB−B断面図である。弁体5Aは、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂やPA(ポリアミド)樹脂等の合成樹脂製の射出成型品である。そして、弁体5Aは、前記弁座2に向かって椀状凹部51aを凹状に開口した椀部51と、この椀状凹部51aの開口縁から外方に延びるフランジ部52と、を有して形成されている。椀部51は、平面視で長円形状を有したドーム状に形成され、この椀部51が連結板4の保持孔41に挿入される。椀部51の内部には、前記椀状凹部51aが形成されるとともに、この椀状凹部51aの内面で、軸線Lと直行する方向の両端2箇所には、補助ピン5Bを嵌合する縦溝51b,51bが形成されている。
【0023】
フランジ部52は、平面視で外形が長方形状に形成され、弁座2の弁座面21と摺接する摺接面52a有しており、この摺接面52aの内側に前記椀状凹部51aが開口している。このフランジ部52は、弁座2と連結板4との間に配置される。そして、弁部材5に作用する高圧と低圧の圧力差により摺接面52aが弁座2の弁座面21に密接され、椀部51の椀状凹部51aが弁座2に対して閉じられるようになっている。また、フランジ部52の外周1箇所にはゲート痕52Aが形成されている。
【0024】
図2(C)に示すように、摺接面52aに開口する椀状凹部51aの開口形状は、軸線L方向(長手方向)のストレート部51a1と、軸線Lを跨ぐ円弧部51a2とを有する長円形状となっている。そして、上記ゲート痕52Aは、フランジ部52の側面において、ストレート部51a1よりも円弧部51a2側、すなわちストレート部51a1の端部から軸線Lと平行な方向に離れて位置している。この実施形態では、ゲート痕52Aの位置はストレート部51a1と円弧部51a2との境界近傍の位置である。
【0025】
図3は弁体5Aを成形するための成形金型の一部破砕側面図であり、この金型は、下金型10と上金型20とで構成されている。下金型10には椀状凹部51aに対応するコア10aとフランジ部52に対応するキャビティ10bとが形成されている。上金型20には、椀部51に対応するキャビティ20aとフランジ部52に対応するキャビティ20bとが形成されている。そして、下金型10と上金型20を合わせることにより、コア10a、キャビティ10b、キャビティ20a及びキャビティ20bに囲われた空洞部30が形成される。
【0026】
また、上金型20の側部には、下金型10との合わせ面(あるいはパーティング面)を窪ませたゲート溝20cが形成されている。このゲート溝20cの位置は、弁体5Aの椀状凹部51aの長手方向のストレート部51a1よりも円弧部51a2側(軸線L方向で中心から離れた位置)に位置している。そして、このゲート溝20cが下金型10の合わせ面に重なることにより、空洞部30に連通するゲート40が構成される。なお、
図3は下金型10と上金型20の要部のみを図示したものであり、実際の金型では例えば上記ゲート40に連通するランナー溝及びスプール溝等も備えている。
【0027】
弁体5Aの成型時には、ゲート40を介し空洞部30に溶融樹脂を注入し、冷却後、下金型10と上金型20を分けて、コア10a、キャビティ10b、キャビティ20a及びキャビティ20bから樹脂成型品を取り出す。そして、ゲート40に対応するゲート部の樹脂部を切除して適宜整形する。以上のように、弁体5Aは射出成型により形成する。これにより弁体5Aのフランジ部52の一箇所に前記ゲート痕52Aが残る。このように、下金型10及び上金型20によるゲート40は、弁体5Aのフランジ部52の側部であって椀状凹部51aのストレート部51a1よりも円弧部51a2側となる位置に対応して設けられ、これにより、ゲート痕52Aは、弁体5Aのフランジ部52の側部であってストレート部51a1よりも円弧部51a2側となる位置に残る。
【0028】
ここで、弁体5Aは、ゲート痕52Aを除いて、
図2及び
図3に示す軸線V回りの2回対称(180度対称)の対称性を有している。すなわち、空洞部30を、ゲート40と軸線Vを含む面で2分割したとき、分割された空洞部30の2つの空間の体積は同じになる。したがって、ゲート40から空洞部30に注入された樹脂は、一旦、コア10aで分流して流れ、空洞部30内でゲート40から軸線Vを中心とする正反対側で合流する傾向にある。例えば、この樹脂の流れを弁体5Aにおける概念的な流れとして図示すると
図4の矢印のようになる。このように、弁体5Aには、樹脂の流れが合流する場所において、ウェルドが生じるが、このウェルドは、ゲート痕52Aの軸線Vを中心とする略正反対側の部分に生じる傾向にある。したがって、ウェルドが弁体5Aの椀状凹部51aにおけるストレート部52a1やその中心に生じることがなく、弁体5A(弁部材5)の耐圧性を確保することができる。
【0029】
また、この実施形態では、ゲート痕52Aは弁体5Aのフランジ部52の端部(短辺部)に残ることもないので、例えば
図5に示すように、弁体5Aの端部の形状を所望の形状に形成することができる。
図5(A)の弁体5Aは、フランジ部52の端部に凹部521を形成することにより、弁部材5の切換え途中にD継手11から椀状凹部51aを介してSポート22に流れる中間流量を調整し、切換え時の切換弁の作動性を良好にするとともに冷凍サイクルシステムの運転状態に支障をきたさないようにするものである。また、
図5(B)の弁体5Aは、フランジ部52の端部にテーパ部522を形成することで、ポートに流れる高圧流体の圧損を低減するようにしたものである。このように、ゲート痕52Aをフランジ部52の長辺の部分に設けるようにしたので、流量への影響を防止することができる。
【0030】
上記の実施形態では、ゲート痕52A(ゲート40)の位置が、ストレート部51a1と円弧部51a2との境界近傍の場合としているが、例えば
図6に示すように、ゲート痕52Aを、フランジ部52の長辺において、ストレート部51a1からさらに外側に離した位置に設けるようにしてもよい。すなわち、ゲート痕52Aは、フランジ部52の長辺の部分で、かつストレート部51a1の端部よりも外側の位置となっている。
【0031】
また、上記の実施形態では、ゲート痕(あるいはゲート)の位置をフランジ部52の長辺の部分に設けているので、前記
図5の形態とすることができるが、本発明はこれに限らず、ウェルドによる強度上の問題を解消するために、例えば樹脂成型時のゲートの位置をフランジ部の短手方向の短辺の部分に設けるようにしてもよい。例えば、
図7に示す弁体5Aのように、ゲート痕52Aがフランジ部52の短手方向の短辺の部分に形成された例の場合、射出成型時の樹脂の流れは
図7の矢印のようになる。そして、この場合も、ウェルドはゲート痕52Aの反対側の短辺の部分に生じる。この弁体5Aにおいてフランジ部52の短辺の部分は、椀状凹部51aの円弧部51a2の近傍の、弁体の耐圧性に影響を与えにくい部位であり、ここにウェルドが生じても耐圧性の点で問題はない。また、この短辺の部分にゲート痕52Aが残る場合には、切削や研磨等によりゲート痕52Aを除去するのが好ましい。これにより、弁ハウジング1内からポートへの流体の流れに対する影響を低減できる。
【0032】
図8はゲート痕52Aを設けるのに適した範囲を説明する図である。この適した範囲は
図8に太線の矢印で示す範囲であり、前記各実施形態のゲート痕52Aは太線の矢印で示す範囲内に設けられている。すなわち、ゲート痕52Aは、椀状凹部51aのストレート部51a1と半円部51a2との境界を跨ぐ位置を含み半円部51a2を囲う範囲に設けられている。なお、この「境界を跨ぐ位置」とは、この境界からフランジ部52の長辺への垂線の足を中心とするゲート痕52Aの幅に対応する位置である。また、「半円部51a2を囲う範囲」とは、境界を跨ぐ位置を含み、フランジ部52の側面のうち、短辺とその両側の長辺の一部の範囲である。なお、成形金型においては、前記ゲート40の位置を上記太線の矢印で示す範囲に対応する位置に設けるようにすればよい。
【0033】
図9は実施形態に係る冷凍サイクルシステムの概略構成図である。なお、同図において、切換弁100の詳細な符号は省略する。この冷凍サイクルシステムは、ルームエアコン等の空気調和機に利用されるものであって、冷媒を圧縮する圧縮機110と、冷却モード時に蒸発器として機能する室内熱交換器120と、冷却モード時に凝縮器として機能する室外熱交換器130と、室内熱交換器120と室外内熱交換器130との間にて冷媒を膨張させて減圧する膨張手段としての膨張弁140と、前記実施形態の切換弁100と、パイロット弁200と、を備え、これらが冷媒配管によって連結されている。なお、膨張手段としては、膨張弁140に限らず、キャピラリでもよい。
【0034】
パイロット弁200は、導管201〜204により切換弁100に接続されている。パイロット弁200は、例えば切換弁100と同様な構造であり、電磁アクチュエータ220により本体210内のスライド弁を移動して流路を切り換える。そして、このパイロット弁200は、本体210内において、S継手12に連通する導管202の接続先を、切換弁100の左側の作動室1Bに連通する導管203と、右側の作動室1Bに連通する導管204とで切り換える。また、これと同時にD継手11に連通する導管201の接続先を導管204と導管203とで切り換える。
【0035】
すなわち、切換弁100の左右の作動室1B,1Bに対して、一方を減圧するとともに他方を高圧にする状態を両作動室1B,1B間で切り換える。これにより、ピストン3,3、連結板4及び弁部材5が移動され、この弁部材5の位置が切り換えられて冷凍サイクルシステムの流路が切り換えられる。なお、圧縮機110で圧縮された高圧の冷媒はD継手11から主弁室1A内に流入し、冷房運転の状態では、高圧冷媒はC継手14から室外熱交換器130に流入される。また、暖房運転の状態では、高圧冷媒はE継手13から室内熱交換器120に流入される。
【0036】
以上の実施形態における弁部材5は補強ピン5Bを備えているが、この補強ピン5Bを無くした弁体5Aのみを用いてもよい。
【0037】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。