特許 6595920 電動弁及びそれをパイロット弁として備えた四方切換弁

(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】6595920

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】電動弁及びそれをパイロット弁として備えた四方切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/074 20060101AFI20191010BHJP

   F16K 11/065 20060101ALI20191010BHJP

   F16K 31/04 20060101ALI20191010BHJP

   F25B 41/04 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   F16K11/074 Z

   F16K11/065 Z

   F16K31/04 A

   F25B41/04 C

【請求項の数】11

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-4933(P2016-4933)

(22)【出願日】2016年1月14日

(65)【公開番号】特開2017-125556(P2017-125556A)

(43)【公開日】2017年7月20日

【審査請求日】2018年10月29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】木船 仁志

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２７６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０７６８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２１５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２９２０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １１／００−１１／２４

Ｆ１６Ｋ ３１／００−３１／０５

Ｆ２５Ｂ ４１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室を有する弁ハウジングと、前記弁室内に回転自在に配在された弁体と、該弁体を回転させるためのステッピングモータとを備え、前記弁ハウジングに、高圧導入ポート、第１、第２、第３、及び第４ポートが開口せしめられた弁座が設けられ、該弁座に、前記第１、第２、及び第３ポート間の連通状態を切り換えるとともに前記第４ポートを開閉すべく前記弁体が回転摺動自在に対接せしめられており、
前記ステッピングモータへの通電に応じて、前記弁体が回動して、前記第２ポートと前記第３ポートを連通させ、前記第１ポートを開き、前記第４ポートを閉じる第１回転位置と、前記第１ポートと前記第２ポートを連通させ、前記第３ポートを開き、前記第４ポートを閉じる第２回転位置とをとるとともに、前記第１回転位置と前記第２回転位置との間の中間位置では、前記第４ポートを開くようにされていることを特徴とする電動弁。

【請求項2】

前記弁体が圧縮コイルばねによって前記弁座に付勢されて対接せしめられていることを特徴とする請求項１に記載の電動弁。

【請求項3】

前記弁体における前記弁座との対向面に、前記第１回転位置において前記第２ポートと前記第３ポートを連通させ、前記第２回転位置において前記第１ポートと前記第２ポートを連通させる環状シール面が設けられるとともに、前記第１回転位置おいて前記第４ポートを閉じる第１凸状シール面、前記第２回転位置において前記第４ポートを閉じる第２凸状シール面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動弁。

【請求項4】

前記弁体における前記弁座との対向面に、前記第１回転位置において前記高圧導入ポートと前記第１ポートの間の流路面積を確保し、前記第２回転位置において前記高圧導入ポートと前記第３ポートの間の流路面積を確保する凹溝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電動弁。

【請求項5】

前記弁座に、前記第１、第２、及び第３ポートが同心円上で開口せしめられ、前記高圧導入ポートが中心線上に開口せしめら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電動弁。

【請求項6】

前記弁体には、前記ステッピングモータを構成するロータに連結された弁軸が中心線方向に摺動自在かつ前記弁体と一体に回転可能に嵌挿されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電動弁。

【請求項7】

冷房運転、暖房運転、及び冷媒を冷房運転時と同方向に流す除霜運転を選択的に行えるようにされたヒートポンプ式冷暖房システムに使用される、冷媒流れ方向を切り換えるための四方切換弁であって、
請求項１から６のいずれか一項に記載の電動弁をパイロット弁として備えるとともに、主弁室、該主弁室に配在された主弁体、及び、該主弁体を可動させるための、高圧冷媒が選択的に導入・排出される容積可変の第１作動室と第２作動室を有する四方弁本体を備え、
前記主弁室に、圧縮機の吐出側に接続される吐出側高圧ポート、室外熱交換器に接続される室外側入出ポート、前記圧縮機の吸入側に接続される吸入側低圧ポート、及び室内熱交換器に接続される室内側入出ポートが開口せしめられ、前記第１作動室及び前記第２作動室への高圧冷媒の導入・排出を制御して前記主弁体を前記主弁室内で可動させることにより、前記室外側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室内側入出ポートとを連通させる冷房位置と、前記室内側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室外側入出ポートとを連通させる暖房位置とが選択的にとられ、それによって、冷房又は除霜運転から暖房運転へ、及び、暖房運転から冷房又は除霜運転へ切り換えられるようにされ、
前記電動弁における前記高圧導入ポートが前記吐出側高圧ポートに、前記第１ポートが前記第１作動室に、前記第２ポートが前記吸入側低圧ポートに、前記第３ポートが前記第２作動室にそれぞれ接続されるとともに、前記第４ポートが前記吸入側低圧ポートに接続され、
除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、前記電動弁の前記弁体に前記第４ポートを開く中間位置をとらせて前記主弁室の圧力を所定圧まで低下させ得るように構成されていることを特徴とする四方切換弁。

【請求項8】

冷房運転、暖房運転、及び冷媒を冷房運転時と同方向に流す除霜運転を選択的に行えるようにされたヒートポンプ式冷暖房システムに使用される、冷媒流れ方向を切り換えるためのスライド式の四方切換弁であって、
請求項１から６のいずれかに記載の電動弁をパイロット弁として備えるとともに、シリンダ型の四方弁本体を備え、
該四方弁本体に、一端側から順次、第１作動室、第１ピストン、主弁室、第２ピストン、第２作動室が配在され、前記主弁室に、圧縮機の吐出側に接続される吐出側高圧ポートが設けられるとともに、主弁座が設けられ、該主弁座の弁シート面に、一端側から順次、室外熱交換器に接続される室外側入出ポート、前記圧縮機の吸入側に接続される吸入側低圧ポート、及び室内熱交換器に接続される室内側入出ポートが開口せしめられるとともに、前記室外側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室内側入出ポートとを連通させる冷房位置と、前記室内側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室外側入出ポートとを連通させる暖房位置とを選択的にとり得る断面逆立椀形状の主弁体が摺動自在に対接せしめられ、
前記電動弁における前記高圧導入ポートが前記吐出側高圧ポートに、前記第１ポートが前記第１作動室に、前記第２ポートが前記吸入側低圧ポートに、前記第３ポートが前記第２作動室にそれぞれ接続されるとともに、前記第４ポートが前記吸入側低圧ポートに接続され、
除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、前記電動弁の前記弁体に前記第４ポートを開く中間位置をとらせて前記主弁室の圧力を所定圧まで低下させ得るように構成されていることを特徴とする四方切換弁。

【請求項9】

前記第１ピストンと前記第２ピストンとは、主連結体により一体移動可能に連結され、前記主連結体に、前記主弁体が前記第１及び第２ピストンの往復移動に伴って前記冷房位置と前記暖房位置との間を行き来するように連結、嵌合、もしくは係合せしめられていることを特徴とする請求項８に記載の四方切換弁。

【請求項10】

前記四方切換弁の一端には、前記第１ピストンの一端方向への移動を阻止するストッパを兼ねる一端側蓋部材が固着され、前記四方切換弁の他端には、前記第２ピストンの他端方向への移動を阻止するストッパを兼ねる他端側蓋部材が固着されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の四方切換弁。

【請求項11】

前記電動弁の前記ステッピングモータへの通電を制御するためのコントローラと、前記主弁室の圧力を検出するための圧力センサとを備え、
前記コントローラは、前記圧力センサから得られる信号に基づいて、前記主弁室の圧力が前記所定圧まで低下したことを検知して、前記ステッピングモータの通電状態を制御するようにされていることを特徴とする請求項８から１０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おいて流路切換用に用いられるパイロット式の四方切換弁に係り、特に、除霜運転前後の運転切り換え時に発生する騒音を効果的に低減することのできる電動弁、及びそれをパイロット弁として備え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、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１０を参照しながら簡単に説明する。図示例のヒートポンプ式冷暖房システム２００は、冷房運転（及び除霜運転）と暖房運転との切り換えを流路切換弁としての四方切換弁２４０で行うようになっており、基本的には、圧縮機２１０、室外熱交換器２２０、室内熱交換器２３０、及び膨張弁２６０を備え、圧縮機２１０の吐出側と吸入側と、室外熱交換器２２０と、室内熱交換器２３０との間に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２４０が配在されている。

【0004】

前記各機器間は導管（パイプ）等で形成される流路で接続されており、冷房運転時には、図１０（Ａ）に示される如くに、四方切換弁２４０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、冷媒が圧縮機２１０に吸入されるとともに、圧縮機２１０から高温高圧の冷媒が四方切換弁２４０を介して室外熱交換器２２０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２６０に導入される。この膨張弁２６０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２３０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２３０からは低温低圧の冷媒が四方切換弁２４０を介して圧縮機２１０の吸入側に戻される。

【0005】

それに対し、暖房運転時には、図１０（Ｂ）に示される如くに、四方切換弁２４０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、圧縮機２１０から高温高圧の冷媒が室内熱交換機２３０に導かれ、ここで室内空気と熱交換（暖房）して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁２６０に導入される。この膨張弁２６０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２２０に導入され、ここで室外空気と熱交換して蒸発し、室外熱交換器２２０からは低温低圧の冷媒が四方切換弁２４０を介して圧縮機２１０の吸入側に戻される。

【0006】

この暖房運転中においては、従来より、必要に応じて（通常は定期的に）、室外熱交換器２２０に付着した霜を取り除く（溶かす）べく、一時的に、当該暖房運転時とは逆のサイクル、つまり冷房運転時と同じサイクルで冷媒を循環させて、室外熱交換器２２０を発熱させる除霜運転を行い、この除霜運転が終了すると、再び暖房運転に復帰させるようにされている。

【0007】

ところが、暖房運転から除霜運転への切り換え時（流路切り換え時）には、高圧冷媒が流れ込むポートが室内側入出ポートＥから室外側入出ポートＣへ切り換えられ、除霜運転から暖房運転への切り換え時には、高圧冷媒が流れ込むポートがその逆の室外側入出ポートＣから室内側入出ポートＥへ切り換えられる。そのため、該切り換え時には、両ポートの開口面積が急激に変化するとともに、高圧の冷媒が低圧側のポート（導管）に一気に流れ込み、当該システム２００内において急激な圧力変動が発生し、大きな騒音（切換音）が発生するという問題がある。

【0008】

かかる騒音を低減すべく、従来においては、例えば特許文献１、２等に所載のように、上記運転への切り換え時に、圧縮機を停止させるか、あるいは圧縮機の周波数（回転数）を徐々に低下させて、高圧側と低圧側の圧力差を小さく（前記騒音が許容できる程度まで小さく）してから運転（流路）の切り換えを行うようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平６−２４７１３５号公報

【特許文献2】特開２００３−２４０３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、上記のように、暖房運転から除霜運転への切り換え時に、圧縮機を停止させるか、あるいは圧縮機の周波数（回転数）を下げて、高圧側と低圧側の圧力差を徐々に小さくするようにした場合、騒音は低減できるものの、暖房運転から実際に除霜運転に入るまでの所要時間が実質的に長くなるとともに、除霜運転から暖房運転への切り換え時にも同様に、冷媒の圧力が所要の高圧に戻るまでに長時間を要し、室内熱交換器から暖かい空気が出てくるまでに長時間を要するという問題がある。

【0011】

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、暖房運転から除霜運転へ及び除霜運転から暖房運転への切り換え時に、圧縮機の周波数を大きく下げることを要さずに、騒音を効果的に低減できるとともに、暖房運転から除霜運転へ及び除霜運転から暖房運転への切り換えを迅速に行うことを可能とする電動弁及びそれをパイロット弁として備えた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】

【0012】

前記の目的を達成すべく、本発明に係る電動弁は、基本的には、弁室を有する弁ハウジングと、前記弁室内に回転自在に配在された弁体と、該弁体を回転させるためのステッピングモータとを備え、前記弁ハウジングに、高圧導入ポート、第１、第２、第３、及び第４ポートが開口せしめられた弁座が設けられ、該弁座に、前記第１、第２、及び第３ポート間の連通状態を切り換えるとともに前記第４ポートを開閉すべく前記弁体が回転摺動自在に対接せしめられており、前記ステッピングモータへの通電に応じて、前記弁体が回動して、前記第２ポートと前記第３ポートを連通させ、前記第１ポートを開き、前記第４ポートを閉じる第１回転位置と、前記第１ポートと前記第２ポートを連通させ、前記第３ポートを開き、前記第４ポートを閉じる第２回転位置とをとるとともに、前記第１回転位置と前記第２回転位置との間の中間位置では、前記第４ポートを開くようにされていることを特徴としている。

【0013】

一方、本発明に係る四方切換弁は、冷房運転、暖房運転、及び冷媒を冷房運転時と同方向に流す除霜運転を選択的に行えるようにされたヒートポンプ式冷暖房システムに使用される、冷媒流れ方向を切り換えるためのもので、上記構成の電動弁をパイロット弁として備えるとともに、主弁室、該主弁室に配在された主弁体、及び、該主弁体を可動させるための、高圧冷媒が選択的に導入・排出される容積可変の第１作動室と第２作動室を有する四方弁本体を備え、前記主弁室に、圧縮機の吐出側に接続される吐出側高圧ポート、室外熱交換器に接続される室外側入出ポート、前記圧縮機の吸入側に接続される吸入側低圧ポート、及び室内熱交換器に接続される室内側入出ポートが開口せしめられ、前記第１作動室及び前記第２作動室への高圧冷媒の導入・排出を制御して前記主弁体を前記主弁室内で可動させることにより、前記室外側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室内側入出ポートとを連通させる冷房位置と、前記室内側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室外側入出ポートとを連通させる暖房位置とが選択的にとられ、それによって、冷房又は除霜運転から暖房運転へ、及び、暖房運転から冷房又は除霜運転へ切り換えられるようにされ、前記電動弁における前記高圧導入ポートが前記吐出側高圧ポートに、前記第１ポートが前記第１作動室に、前記第２ポートが前記吸入側低圧ポートに、前記第３ポートが前記第２作動室にそれぞれ接続されるとともに、前記第４ポートが前記吸入側低圧ポートに接続され、除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、前記電動弁の前記弁体に前記第４ポートを開く中間位置をとらせて前記主弁室の圧力を所定圧まで低下させ得るように構成されていることを特徴としている。

【0014】

より具体的な好ましい態様では、冷房運転、暖房運転、及び冷媒を冷房運転時と同方向に流す除霜運転を選択的に行えるようにされたヒートポンプ式冷暖房システムに使用される、冷媒流れ方向を切り換えるためのスライド式のもので、上記構成の電動弁をパイロット弁として備えるとともに、シリンダ型の四方弁本体を備え、該四方弁本体に、一端側から順次、第１作動室、第１ピストン、主弁室、第２ピストン、第２作動室が配在され、前記主弁室に、圧縮機の吐出側に接続される吐出側高圧ポートが設けられるとともに、主弁座が設けられ、該主弁座の弁シート面に、一端側から順次、室外熱交換器に接続される室外側入出ポート、前記圧縮機の吸入側に接続される吸入側低圧ポート、及び室内熱交換器に接続される室内側入出ポートが開口せしめられるとともに、前記室外側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室内側入出ポートとを連通させる冷房位置と、前記室内側入出ポートを開きかつ前記吸入側低圧ポートと前記室外側入出ポートとを連通させる暖房位置とを選択的にとり得る断面逆立椀形状の主弁体が摺動自在に対接せしめられ、前記電動弁における前記高圧導入ポートが前記吐出側高圧ポートに、前記第１ポートが前記第１作動室に、前記第２ポートが前記吸入側低圧ポートに、前記第３ポートが前記第２作動室にそれぞれ接続されるとともに、前記第４ポートが前記吸入側低圧ポートに接続され、除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、前記電動弁の前記弁体に前記第４ポートを開く中間位置をとらせて前記主弁室の圧力を所定圧まで低下させ得るように構成されていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る電動弁をパイロット弁として備えた四方切換弁は、除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、電動弁の弁体に中間位置をとらせて主弁室の圧力を所定圧まで徐々に低下させるように構成されているので、暖房運転から除霜運転へ及び除霜運転から暖房運転への切り換え時に、圧縮機の周波数を大きく下げることを要さずに、高圧側と低圧側の圧力差を小さくでき、そのため、騒音を効果的に低減できるとともに、冷媒の圧力が所要の高圧に戻るまでの所要時間を短縮でき、それに伴い、暖房運転から除霜運転に入るまでの所要時間や室内熱交換器から暖かい空気が出てくるまでの時間を短縮できる。

【0016】

このように、本発明によれば、ヒートポンプ式冷暖房システムにおいて、騒音を低減しながら暖房運転から除霜運転へ、及び、除霜運転から暖房運転への切り換えを迅速に行うことが可能となり、加えて、本発明に係る電動弁以外の電気的駆動弁（電磁弁等）は不要とされるので、比較的シンプルな構成のもとで、冷房運転、暖房運転、及び除霜運転を行うことができ、そのため、設置コストや部品コストを低く抑えることができる。

【0017】

また、本発明に係る電動弁は、除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、ステッピングモータへの通電を制御して、弁室内で弁体を回動させるように構成されているので、よりシンプルな構成のもとで、冷房運転、暖房運転、及び除霜運転を行うことができる。

【0018】

上記した以外の、課題、構成、及び作用効果は、以下の実施形態により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る電動弁の一実施形態をパイロット弁として備えたスライド式の四方切換弁が組み込まれたヒートポンプ式冷暖房システムの冷房運転時（除霜運転時）を示す全体構成図。

【図2】図１に示される四方切換弁の四方弁本体の冷房運転時（除霜運転時）を示す、部分平面図付き断面図。

【図3】図１に示されるスライド式の四方切換弁が組み込まれたヒートポンプ式冷暖房システムの暖房運転時を示す全体構成図。

【図4】図１に示される四方切換弁のパイロット弁である、電動弁の冷房運転時（除霜運転時）（弁体：右回転位置）を示す拡大断面図。

【図5】（Ａ）は、図４のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、図４のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図、（Ｃ）は、図４のＷ−Ｗ矢視線に従う断面図。

【図6】電動弁の暖房運転時（弁体：左回転位置）を示す拡大断面図。

【図7】（Ａ）は、図６のＵ−Ｕ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、図６のＶ−Ｖ矢視線に従う断面図。

【図8】図４及び図６のＶ−Ｖ矢視線に従う、電動弁の動作状態毎の各部の位置及び冷媒流れを示す要部拡大図であり、（Ａ）は、冷房運転時（除霜運転時）（弁体：右回転位置）、（Ｂ）は、第１移行状態（均圧状態）（弁体：右中間位置）、（Ｃ）は、第２移行状態（均圧状態）（弁体：左中間位置）、（Ｄ）は、暖房運転時（弁体：左回転位置）を示す図。

【図9】ヒートポンプ式冷暖房システムにおける各部の動作・位置・状態の概要を示すタイムチャート。

【図10】ヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示し、（Ａ）は冷房運転時（及び除霜運転時）の冷媒流れを示す概略構成図、（Ｂ）は暖房運転時の冷媒流れを示す概略構成図。

【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。

【0021】

図１は、本発明に係る電動弁の一実施形態をパイロット弁として備えたスライド式の四方切換弁が組み込まれたヒートポンプ式冷暖房システムの冷房運転時（除霜運転時）を示す全体構成図、図２は、図１に示される四方切換弁の四方弁本体の冷房運転時（除霜運転時）を示す、部分平面図付き断面図、図３は、図１に示されるスライド式の四方切換弁が組み込まれたヒートポンプ式冷暖房システムの暖房運転時を示す全体構成図である。また、図４は、図１に示される四方切換弁のパイロット弁である、電動弁の冷房運転時（除霜運転時）を示す拡大断面図である。

【0022】

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に組み込まれた状態での位置、方向を指すとは限らない。

【0023】

また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。

【0024】

図１に示されるヒートポンプ式冷暖房システム２００は、圧縮機２１０、室外熱交換器２２０、室内熱交換器２３０、膨張弁２６０、及び本発明の第１実施形態のパイロット式の四方切換弁１を備えている。

【0025】

本第１実施形態の四方切換弁１は、スライド式のもので、基本的に、シリンダ型の四方弁本体１０と、パイロット弁としての単一の電動弁５０とを備えている。

【0026】

［四方弁本体１０の構成］
四方弁本体１０は、シリンダ部１１を有し、このシリンダ部１１に、左端側から順次、第１作動室３１、第１ピストン２１、主弁室１２、第２ピストン２２、及び第２作動室３２が配在されている。前記第１及び第２ピストン２１、２２にはいずれにも、シリンダ部１１を気密的に仕切るべく、シリンダ部１１の内周面にその外周部が圧接するばね付きパッキンが取り付けられている。

【0027】

シリンダ部１１の左端には、第１ピストン２１の左方向への移動を阻止するストッパを兼ねる左端蓋部材１１Ａが気密的に固着され、シリンダ部１１の右端には、第２ピストン２２の右方向への移動を阻止するストッパを兼ねる右端蓋部材１１Ｂが気密的に固着されている。

【0028】

前記主弁室１２の上部には、圧縮機２１０の吐出側に導管を介して接続される、管継手からなる吐出側高圧ポートＤが設けられている。前記主弁室１２の下部には、その上面が弁シート面とされた主弁座１４がろう付け等によりシリンダ部１１に気密的に固着されている。

【0029】

前記主弁座１４の弁シート面には、左端側から順次、室外熱交換器２２０に接続される、管継手からなる室外側入出ポートＣ、圧縮機２１０の吸入側に接続される、管継手からなる吸入側低圧ポートＳ、及び、室内熱交換器２３０に接続される、管継手からなる室内側入出ポートＥが開口せしめられている。

【0030】

また、主弁座１４の弁シート面には、レーストラック形の環状シール面を持つ断面逆立椀形状の主弁体１５が摺動自在に対接せしめられている。

【0031】

前記主弁体１５は、図１、図２に示される如くの、室外側入出ポートＣを開きかつ吸入側低圧ポートＳと室内側入出ポートＥとを連通させる冷房位置（右端位置）と、図３に示される如くの、室内側入出ポートＥを開きかつ吸入側低圧ポートＳと室外側入出ポートＣとを連通させる暖房位置（左端位置）とを選択的にとり得るようにされている。

【0032】

主弁体１５は、移動時以外はポートＣ、Ｓ、Ｅのうちのいずれか二つ（ＣとＳ、ＳとＥ）の真上に位置し、このときは主弁室１２に導入された高圧の冷媒により下向きに押圧されて弁シート面に圧接せしめられている。

【0033】

第１ピストン２１と第２ピストン２２とは、図２に平面図で示される如くの横長矩形板状の主連結体２５により一体移動可能に連結されている。主連結体２５には、主弁体１５が下側から摺動自在に嵌合せしめられる角丸矩形の主開口２５ａが形成されており、主弁体１５は、第１及び第２ピストン２１、２２の往復移動に伴って前記主連結体２５の主開口２５ａ部分に押動されて冷房位置（右端位置）と暖房位置（左端位置）との間を行き来するようにされている。

【0034】

また、主連結体２５には、前記主開口２５ａの左右、すなわち、主弁体１５が冷房位置（右端位置）をとるとき前記室外側入出ポートＣの略真上に位置する部位に円形開口２５ｂが形成されるとともに、主弁体１５が暖房位置（左端位置）をとるとき前記室内側入出ポートＥの略真上に位置する部位に円形開口２５ｃが形成されている。

【0035】

［四方弁本体１０の動作］
次に、上記した如くの構成を有する四方弁本体１０の動作を説明する。

【0036】

主弁体１５が暖房位置（左端位置）にあるときにおいて、後述する電動弁５０を介して、第１作動室３１を吐出側高圧ポートＤに連通させるとともに、第２作動室３２を吸入側低圧ポートＳに連通させると、第１作動室３１に高温高圧の冷媒が導入されるとともに、第２作動室３２から高温高圧の冷媒が排出され、第１作動室３１の圧力が第２作動室３２の圧力より高くなり、図１に示される如くに、第１、第２ピストン２１、２２及び主弁体１５が右方向に移動して第２ピストン２２が右端蓋部材１１Ｂに接当係止され、主弁体１５が冷房位置（右端位置）をとる。

【0037】

これにより、冷暖房システム２００においては、冷房運転（除霜運転）が行われる（詳細は後述）。

【0038】

主弁体１５が図１に示される如くの冷房位置（右端位置）にあるときにおいて、後述する電動弁５０を介して、第２作動室３２を吐出側高圧ポートＤに連通させるとともに、第１作動室３１を吸入側低圧ポートＳに連通させると、第２作動室３２に高温高圧の冷媒が導入されるとともに、第１作動室３１から高温高圧の冷媒が排出され、第２作動室３２の圧力が第１作動室３１の圧力より高くなり、第１、第２ピストン２１、２２及び主弁体１５が左方向に移動して第１ピストン２１が左端蓋部材１１Ａに接当係止され、主弁体１５が暖房位置（左端位置）をとる。

【0039】

これにより、冷暖房システム２００においては、暖房運転が行われる（詳細は後述）。

【0040】

［電動弁５０の構成］
パイロット弁としての電動弁５０は、図４（及び、図６）に拡大図示されているように、基本的に、高圧流体が導入導出される弁室６０を有する弁ハウジング６５と、弁室６０に回転自在に配在された弁体７０を有する弁軸７５と、弁ハウジング６５に固着された有蓋円筒状のキャン５９と、弁室６０内で弁体７０を回転させるための、キャン５９の内側に（所定の間隔をあけて）回転自在に配在されたロ−タ５６とキャン５９（の円筒状部分）に外嵌されたステータ５５とで構成されるステッピングモータ５８と、を備えている。

【0041】

前記キャン５９は、その端部（右端部）が前記弁ハウジング６５の左端外周に固定された鍔状部材６６（に形成された段差部）に突き合わせ溶接により密封接合されている。また、ロータ５６を回転駆動すべく前記キャン５９に外嵌されたステータ５５は、ヨーク５１、ボビン５２、ステータコイル５３、及び樹脂モールドカバー５４等から構成されており、前記ステータコイル５３は、通電ケーブル５３ａ、コネクタ部５３ｂ等を介して通電励磁される。

【0042】

ロータ５６と弁軸７５との間には、ロータ５６の回転を利用して前記弁軸７５を回転移動（前記弁軸を軸線（中心線Ｏ）回りで回転させながら軸線（中心線Ｏ）方向へ移動）させる駆動機構が設けられている。この駆動機構は、弁ハウジング６５にその右端部が圧入固定されるとともに、弁軸７５（の中間大径部７５ｃ）が摺動自在に内挿された筒状のガイドブッシュ７６の外周に形成された固定ねじ部（雄ねじ部）７７と、前記弁軸７５及びガイドブッシュ７６の外周に配在された右方開口の筒状の弁軸ホルダ７８の内周に形成されて前記固定ねじ部７７に螺合せしめられた可動ねじ部（雌ねじ部）７９とからなるねじ送り機構８０を含んで構成されている。

【0043】

詳細には、弁ハウジング６５（の基体部６１）に設けられた嵌合穴６２に、筒状のガイドブッシュ７６の右部大径部７６ａの右半部が圧入固定されている。ガイドブッシュ７６における左部小径部７６ｂの右半部の外周には、ねじ送り機構８０の一方を構成する前記固定ねじ部７７が形成されている。ガイドブッシュ７６には、弁軸７５の中間大径部７５ｃが該弁軸７５の右端小径部７５ｄを弁室６０側に突出させるようにして摺動自在に嵌挿されている。

【0044】

ロータ５６の上部には、支持リング５７が一体的に結合されるとともに、この支持リング５７に、右側が開口した天井部７８ａ付き円筒状の弁軸ホルダ７８の左端突部がかしめ固定され、これにより、ロータ５６、支持リング５７及び弁軸ホルダ７８が一体的に連結されている。

【0045】

弁軸ホルダ７８の右部内周には、前記ガイドブッシュ７６に形成された前記固定ねじ部７７に螺合するねじ送り機構８０の他方を構成する前記可動ねじ部７９が形成されており、弁軸ホルダ７８の左部には、ガイドブッシュ７６の左部小径部７６ｂ（の左半部）が内挿されるとともに、弁軸ホルダ７８の天井部７８ａ中央に形成された通し穴７８ｂに、弁軸７５の左端小径部７５ａが挿通せしめられている。弁軸７５の左端小径部７５ａの端部（通し穴７８ｂから突出した部分）には、プッシュナット７３が圧入固定されている。

【0046】

また、前記弁軸７５は、該弁軸７５の中間中径部７５ｂ（左端小径部７５ａと中間大径部７５ｃの間の部分）に外挿され、かつ、弁軸ホルダ７８の天井部７８ａと弁軸７５における中間大径部７５ｃの左端段丘面との間に縮装された圧縮コイルばね７４によって、常時右方に付勢されている。この場合、前記圧縮コイルばね７４は、その左端部がワッシャ等のばね受け部材７４ａを介して前記弁軸ホルダ７８の天井部７８ａに係止されている。したがって、弁軸７５は、その端部に圧入固定されたプッシュナット７３を弁軸ホルダ７８の天井部７８ａに押し付けた状態で弁軸ホルダ７８に伴って移動せしめられる。

【0047】

弁軸ホルダ７８の天井部７８ａ上におけるプッシュナット７３の外周側には、ねじ送り機構８０を構成する固定ねじ部７７と可動ねじ部７９との螺合が外れたとき、再螺合し易くするためのコイルばねからなる復帰ばね７２が配置されている。

【0048】

また、弁軸ホルダ７８とガイドブッシュ７６には、ロータ５６（及び弁軸ホルダ７８）がねじ送り機構８０により所定位置まで回転しながら移動（右方へ移動）せしめられた際、それ以上の回転移動を阻止するためのストッパ機構８５が設けられている。詳細には、弁軸ホルダ７８の外周には、凸状の可動ストッパ８４が右向きに突設された可動基体８２が一体的に回転移動できるように固着され、ガイドブッシュ７６の右部大径部７６ａの左半部外周には、前記可動ストッパ８４が衝突して停止せしめられる凸状の固定ストッパ８３が左向きに突設された固定受け台８１が固着されており、可動ストッパ８４と固定ストッパ８３とで前記ストッパ機構８５が構成されている。

【0049】

一方、弁ハウジング６５は、前記嵌合穴６２が設けられるとともに弁室６０を画成すべく右端開口の円筒状空所６３が形成された基体部６１を有し、その基体部６１の右端開口を気密的に封止するように、左面（弁室６０側の表面）が平坦な弁シート面とされた（例えば金属製の）厚肉円板状の弁座（弁座部材）６４が、溶接、ろう付け、かしめ等により固定されている。弁座６４と基体部６１とで囲まれる領域が弁室６０となっている。

【0050】

この弁座６４の弁シート面（左面）には、その中心部（中心線Ｏ上）に、前記した四方弁本体１０の吐出側高圧ポートＤに可撓性を有する高圧細管＃１０を介して接続される高圧導入ポートｐ１０が開口せしめられており、弁室６０には、高圧導入ポートｐ１０に気密的に挿着された高圧細管＃１０を介して前記吐出側高圧ポートＤから高温高圧の冷媒が導入されるようになっている。

【0051】

また、前記弁座６４の弁シート面（左面）には、同心円上に、前記した四方弁本体１０の第１作動室３１に第１細管＃１を介して接続される第１ポートｐ１、吸入側低圧ポートＳに第２細管＃２を介して接続される第２ポートｐ２、第２作動室３２に第３細管＃３を介して接続される第３ポートｐ３、吸入側低圧ポートＳに第４細管＃４を介して接続される第４ポートｐ４が開口せしめられている。ここでは、弁座６４の弁シート面における中心線Ｏより下側に第２ポートｐ２が開口せしめられ、第２ポートｐ２の前後に所定の角度間隔（図示例では第２ポートｐ２から略４５°の角度間隔）をあけて第１ポートｐ１及び第３ポートｐ３が開口せしめられ、中心線Ｏより上側に（つまり、中心線Ｏに対して第２ポートｐ２とは反対側であって、第２ポートｐ２から略１８０°の角度間隔をあけて）第４ポートｐ４が開口せしめられている（図５（Ｃ）参照）。

【0052】

そして、弁座６４の弁シート面には、第１、第２、及び第３ポートｐ１、ｐ２、ｐ３間の連通状態を切り換えるとともに第４ポートｐ４を開閉すべく、先端部（右端小径部７５ｄ）が弁室６０に突出された前記弁軸７５と一体に回転される弁体７０が回転摺動自在に対接せしめられている。

【0053】

前記弁体７０は、横倒し凸状の合成樹脂製の弁体部材６９に、弁軸７５の右端小径部７５ｄが中心線Ｏ方向に摺動自在に嵌挿される嵌挿穴６７ａが設けられた金属製のインサート部材６７がインサート成形されて作製されている。

【0054】

ここで、弁軸７５の右端小径部７５ｄの外周（図示例では、中心線Ｏに対して反対側となる２箇所）には、中心線Ｏ方向に延びる突条７５ｅが設けられ、弁体７０（のインサート部材６７）における嵌挿穴６７ａには、前記突条７５ｅが挿通される係合溝６７ｂが設けられているので、前記弁軸７５の回転に伴って前記突条７５ｅが前記係合溝６７ｂに係合することにより、弁体７０が弁軸７５（すなわち、ロータ５６）とともに回転せしめられる（図５（Ａ）及び図７（Ａ）参照）。

【0055】

前記弁体７０（の弁体部材６９における弁座６４との対向面（右面）７１）には、図５（Ｂ）及び図７（Ｂ）を参照すればよくわかるように、弁座６４の弁シート面に開口する３個のポートｐ１〜ｐ３のうちの隣り合うポートｐ１−ｐ２間、ｐ２−ｐ３間を連通させ得るような大きさの凹部７１ａを有する環状シール面７１ｂが突設されるとともに、第４ポートｐ４を閉じ得るような大きさの２つの凸状シール面（第１凸状シール面７１ｃ、第２凸状シール面７１ｄ）が突設されている。図示例では、前記凹部７１ａないし環状シール面７１ｂは、周方向に沿って湾曲したレーストラック形とされ、その周方向の長さは隣り合うポートｐ１−ｐ２、ｐ２−ｐ３の間隔より若干長くされている（詳細は後述）。また、第１及び第２凸状シール面７１ｃ、７１ｄは、第４ポートｐ４より若干大径の側面視略円形とされ、略６０°の角度間隔をあけて配設されている。

【0056】

また、前記弁体７０（の対向面７１）には、中心部から環状シール面７１ｂの両側方まで延びる（側面視くの字状の）凹溝７１ｅが設けられている。この凹溝７１ｅにより、右回転位置（除霜（冷房）運転時）において高圧導入ポートｐ１０と第１ポートｐ１の間の流路面積（流量）を確保し、左回転位置（暖房運転時）において高圧導入ポートｐ１０と第３ポートｐ３の間の流路面積（流量）を確保することができる（後で詳述）。

【0057】

そして、前記弁体７０は、弁ハウジング６５における弁室６０（円筒状空所６３）の天井面と弁体７０における外周段差部（左向き段丘面）との間に縮装された圧縮コイルばね６８によって、常時右方（弁座６４側）に付勢されている。

【0058】

かかる構成とされた電動弁５０にあっては、ステータコイル５３に対する通電（パルス供給）制御を行うことにより、弁ハウジング６５に固定されたガイドブッシュ７６に対し、ロータ５６及び弁軸ホルダ７８が一体に回転せしめられ、ガイドブッシュ７６の固定ねじ部７７と弁軸ホルダ７８の可動ねじ部７９とのねじ送りにより、弁軸７５が中心線Ｏ回りで回転しながら中心線Ｏ方向へ移動するが、弁軸７５の先端部（右端小径部７５ｄ）は弁体７０の嵌挿穴６７ａに摺動自在に嵌挿されており、弁体７０自体は、圧縮コイルばね６８によって弁座６４に常時付勢されている（押圧されている）。そのため、弁体７０は、弁座６４に常時圧接せしめられたままで前記弁軸７５（すなわち、ロータ５６）と一体に回転せしめられるので、ロータ５６の回転量（つまり、供給パルス数）を制御することより、第１、第２、及び第３ポートｐ１、ｐ２、ｐ３間の連通状態が切り換えられるとともに第４ポートｐ４が開閉される。

【0059】

なお、上記電動弁５０は、不図示の取付具等を介して四方弁本体１０の背面側等に取付けられる。

【0060】

次に、ステータコイル５３への通電（パルス供給）状態と弁体７０の動作・回転位置との関係を図８を参照しながら説明する。図８は、図４及び図６のＶ−Ｖ矢視線に従う、電動弁５０の動作状態毎の各部の位置及び冷媒流れを示す要部拡大図である。なお、図８（Ａ）は図５（Ｂ）に、図８（Ｄ）は図７（Ｂ）にそれぞれ対応している。

【0061】

図８（Ａ）に示される状態（本例では、可動ストッパ８４が固定ストッパ８３と衝接し、弁軸ホルダ７８及び弁軸７５の右方向への移動が阻止された状態）では、図４及び図５にも示される如くに、弁体７０の環状シール面７１ｂの凹部７１ａが第２ポートｐ２及び第３ポートｐ３の真上に位置し（言い換えれば、環状シール面７１ｂが第２ポートｐ２及び第３ポートｐ３を取り囲むように位置し）、第１凸状シール面７１ｃが第４ポートｐ４の真上に位置し、凹溝７１ｅが第１ポートｐ１及び高圧導入ポートｐ１０上に位置するように、弁体７０等の回転位置が設定されている。そのため、弁体７０は、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第２ポートｐ２と第３ポートｐ３を連通させるとともに第１ポートｐ１を開き、第１凸状シール面７１ｃにより第４ポートｐ４を閉じる右回転位置（第１回転位置）がとられている。

【0062】

この状態において、ステータコイル５３へ所定の態様で通電（パルス供給）すると、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、一方向（例えば反時計回り）に回転しながら図４上で左方へ移動する。それに伴い、弁軸７５に連れ回されて弁体７０が弁座６４に対接せしめられた状態で回動（図示例では、約３０°弱までの回転角度の範囲内で回動）し、弁体７０は、図８（Ｂ）に示される如くに、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第２ポートｐ２と第３ポートｐ３を連通させるとともに第１ポートｐ１を開いたままで、第１凸状シール面７１ｃが第４ポートｐ４から離れてそれを開く右中間位置がとられる。

【0063】

この状態において、さらにステータコイル５３へ所定の態様で通電（パルス供給）すると、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、さらに一方向（例えば反時計回り）に回転しながら図４上で左方へ移動する。それに伴い、弁軸７５に連れ回されて弁体７０が弁座６４に対接せしめられた状態でさらに回動（図示例では、約３０°から６０°弱までの回転角度の範囲内で回動）し、弁体７０の環状シール面７１ｂの凹部７１ａが第１ポートｐ１及び第２ポートｐ２の真上に位置し（言い換えれば、環状シール面７１ｂが第１ポートｐ１及び第２ポートｐ２を取り囲むように位置し）、凹溝７１ｅが第３ポートｐ３及び高圧導入ポートｐ１０上に位置することになり、弁体７０は、図８（Ｃ）に示される如くに、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第１ポートｐ１と第２ポートｐ２を連通させるとともに第３ポートｐ３を開き、第４ポートｐ４が開かれたままとなる左中間位置がとられる。

【0064】

なお、上記のように弁体７０が中間位置（右中間位置又は左中間位置）をとり、第４ポートｐ４が開かれた状態は、冷暖房システム２００において、除霜運転（冷房運転）から暖房運転、あるいは、その逆に移行する移行状態（あるいは、均圧状態）と称される。

【0065】

この状態において、さらにステータコイル５３へ所定の態様で通電（パルス供給）すると、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、さらに一方向（例えば反時計回り）に回転しながら図４上で左方へ移動する。それに伴い、弁軸７５に連れ回されて弁体７０が弁座６４に対接せしめられた状態でさらに回動（図示例では、略６０°の回転角度位置まで回動）し、弁体７０の環状シール面７１ｂの凹部７１ａが第１ポートｐ１及び第２ポートｐ２の真上に位置し、凹溝７１ｅが第３ポートｐ３及び高圧導入ポートｐ１０上に位置したままで、（前記第１凸状シール面７１ｃに代わって）第２凸状シール面７１ｄが第４ポートｐ４の真上に位置することになり、弁体７０は、図８（Ｄ）並びに図６及び図７に示される如くに、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第１ポートｐ１と第２ポートｐ２を連通させるとともに第３ポートｐ３を開いたままで、第２凸状シール面７１ｄにより第４ポートｐ４を閉じる左回転位置（第２回転位置）がとられる。

【0066】

一方、この状態において、ステータコイル５３へ前記所定の態様とは反対の態様で通電（パルス供給）すると、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、他方向（例えば時計回り）に回転しながら図４上で右方へ移動する。それに伴い、弁軸７５に連れ回されて弁体７０が弁座６４に対接せしめられた状態で逆方向に回動し、弁体７０は、前記左回転位置から、左中間位置、右中間位置（第４ポートｐ４が開かれた状態）を介して、右回転位置に戻される。

【0067】

本実施形態の電動弁５０では、前記したように、ステッピングモータ５８を構成するステータ５５のステータコイル５３への通電に応じて、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が一体的に回転され、これに伴い、弁軸７５に連動して弁体７０が回動して、前記した右回転位置、右中間位置及び左中間位置、並びに、左回転位置を選択的にとるようにされている。

【0068】

［電動弁５０を含む四方切換弁１全体の構成及び動作］
次に、電動弁５０を含む四方切換弁１全体並びに冷暖房システム２００の構成及び動作を説明する。

【0069】

本実施形態の四方切換弁１では、除霜運転（冷房運転）から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転（冷房運転）に切り換える際に、電動弁５０の弁体７０に前記中間位置（右中間位置及び左中間位置）をとらせて四方弁本体１０の主弁室１２の圧力を所定圧Ｐ１まで徐々に低下させることを特徴としている。

【0070】

そのため、図１に示される如くに、電動弁５０のステータコイル５３への通電（パルス供給）を制御すべく、マイクロコンピュータを内蔵するコントローラ４０、操作盤（リモコン）４２等が備えられるとともに、主弁室１２の圧力を検出するための圧力センサ４５が（例えば吐出側高圧ポートＤ側に）備えられ、コントローラ４０は、前記圧力センサ４５から得られる信号に基づいて、主弁室１２の圧力が前記所定圧Ｐ１まで低下したことを検知するようにされている。なお、図示はされていないが、コントローラ４０には、上記操作盤４２や圧力センサ４５からの信号の他、各部の温度等の状態や動作状況等を表わす信号も供給され、当該コントローラ４０は、それらの信号に基づいて、電動弁５０（通電状態、つまり、供給パルス数）の制御、圧縮機２１０（回転数）の制御、室外熱交換器２２０や室内熱交換器２３０に付設された送風ファンの制御等を行うようになっている。

【0071】

以下、除霜運転（冷房運転）、除霜運転から暖房運転への切り換え、暖房運転、暖房運転から除霜運転への切り換えを、図９のタイムチャートを参照しながら順次説明する。なお、図９のタイムチャートでは、図面及び説明が煩瑣になるのを避けるため、通電状態の変化に対する各部の機械的な動作遅れは生じないものとして表わされている。

【0072】

また、前述したように、除霜運転時には冷房運転時と同じサイクルで冷媒が流され、各部の動作、位置、状態等は冷房運転時と同じとされる。また、冷房運転から暖房運転への切り換え頻度、並びに、暖房運転から冷房運転への切り換え頻度は極めて低いので、以下においては除霜運転を代表して説明する。

【0073】

｛除霜（冷房）運転｝
除霜（冷房）運転を行う際には、ステータコイル５３に前記した所定の態様とは反対の態様で通電する。これにより、図１、図２、図４に示される如くに、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、他方向（例えば時計回り）に回転しながら図４上で右方へ移動し、これに伴って、弁体７０が、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第２ポートｐ２と第３ポートｐ３を連通させ、かつ、第１凸状シール面７１ｃにより第４ポートｐ４を閉じる右回転位置をとる。なお、本例では、この右回転位置は、可動ストッパ８４が固定ストッパ８３と衝接し、弁軸７５の図４上で右方向への移動が阻止された位置とされており、図９では、この位置での供給パルス数を０としている。

【0074】

弁体７０が右回転位置をとると、圧縮機２１０の吐出側の高温高圧の冷媒が吐出側高圧ポートＤ→高圧細管＃１０→高圧導入ポートｐ１０→弁室６０（弁体７０の凹溝７１ｅを含む）→第１ポートｐ１→第１細管＃１を介して第１作動室３１に導入されるとともに、第２作動室３２の高圧冷媒が第３導管＃３→第３ポートｐ３→弁体７０の凹部７１ａ→第２ポートｐ２→第２細管＃２を介して吸入側低圧ポートＳに排出され、主弁体１５が図１上で右方向に移動して冷房位置（右端位置）をとる。

【0075】

これにより、圧縮機２１０からの高温高圧の冷媒が吐出側高圧ポートＤ→主弁室１２→室外側入出ポートＣ→室外熱交換器２２０に導かれ、ここで放熱して凝縮する。そのため、室外熱交換器２２０に付着した霜が溶かされて取り除かれる。凝縮した高圧の冷媒は、膨張弁２６０に導入されて減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室内熱交換器２３０に導入され、ここで室内空気と熱交換して蒸発し、室内熱交換器２３０からは低温低圧の冷媒が室内側入出ポートＥ→主弁体１５内→吸入側低圧ポートＳを介して圧縮機２１０の吸入側に戻される。

【0076】

｛除霜運転から暖房運転への切り換え｝
除霜運転から暖房運転への切り換えを行う際には、ステータコイル５３に前記所定の態様で通電（供給パルス数：Ｎ１）する（時点ｔ１）。これにより、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、一方向（例えば反時計回り）に回転しながら図４上で左方へ移動し、これに伴い、弁体７０が一方向に回動して、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第２ポートｐ２と第３ポートｐ３を連通させたままで、第４ポートｐ４を開く右中間位置をとる。

【0077】

弁体７０が右中間位置をとると、主弁体１５は、除霜（冷房）運転時の位置を維持したままで、弁室６０に導入された高圧冷媒が第４ポートｐ４→第４細管＃４を介して吸入側低圧ポートＳに排出され、主弁室１２の圧力が徐々に低下する。

【0078】

そして、主弁室１２の圧力が所定圧Ｐ１まで低下すると、コントローラ４０が圧力センサ４５からの信号に基づいてこれを検知し、ステータコイル５３に前記所定の態様でさらに通電（供給パルス数：Ｎ２）する（時点ｔ２）。具体的には、ステータコイル５３への供給パルス数をＮ１からそれより多いＮ２に上げる。これにより、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、さらに一方向（例えば反時計回り）に回転しながら図４上で左方へ移動し、これに伴い、弁体７０がさらに一方向に回動して、第４ポートｐ４を開いたままで、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第１ポートｐ１と第２ポートｐ２を連通させる左中間位置をとる。

【0079】

弁体７０が左中間位置をとると、圧縮機２１０の吐出側の高温高圧の冷媒が吐出側高圧ポートＤ→高圧細管＃１０→高圧導入ポートｐ１０→弁室６０（弁体７０の凹溝７１ｅを含む）→第３ポートｐ３→第３細管＃３を介して第２作動室３２に導入されるとともに、第１作動室３１の高圧冷媒が第１導管＃１→第１ポートｐ１→弁体７０の凹部７１ａ→第２ポートｐ２→第２細管＃２を介して吸入側低圧ポートＳに排出され、主弁体１５が図１上で左方向に移動して暖房位置（左端位置）をとる。

【0080】

この場合、ステータコイル５３への供給パルス数がＮ１からＮ２に変更される間に、主弁室１２の圧力は所定圧Ｐ１から急激に下がるとともに、ステータコイル５３への供給パルス数がＮ２である間は、第４ポートｐ４が開かれたままとなるので、主弁室１２の圧力はさらに下がり続ける。

【0081】

そして、ステータコイル５３への供給パルス数をＮ２に上げた時点ｔ２から所定時間が経過すると、コントローラ４０は、ステータコイル５３に前記所定の態様でさらに通電（供給パルス数：Ｎ３）する（時点ｔ３）。具体的には、ステータコイル５３への供給パルス数をＮ２からそれより若干多いＮ３に上げる。これにより、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、さらに一方向（例えば反時計回り）に回転しながら図４上で左方へ移動し、これに伴い、弁体７０がさらに一方向に回動して、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第１ポートｐ１と第２ポートｐ２を連通させたままで、第２凸状シール面７１ｄにより第４ポートｐ４を閉じる左回転位置をとるので、主弁体１５が暖房位置（左端位置）をとったままで、主弁室１２の圧力はそれ以上は低下せず、時点ｔ３から通常の暖房運転時の圧力まで上昇する。

【0082】

これにより、除霜運転から暖房運転への切り換えが完了する。

【0083】

｛暖房運転｝
暖房運転時には、図３に示される如くに、圧縮機２１０から高温高圧の冷媒が吐出側高圧ポートＤ→主弁室１２→室内側入出ポートＥ→室内熱交換器２３０に導かれ、ここで室内空気と熱交換（暖房）して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁２６０に導入される。この膨張弁２６０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２２０に導入され、ここで室外空気と熱交換して蒸発し、室外熱交換器２２０から低温低圧の冷媒が室外側入出ポートＣ→主弁体１５内→吸入側低圧ポートＳを介して圧縮機２１０の吸入側に戻される。

【0084】

｛暖房運転から除霜運転への切り換え｝
一方、暖房運転から除霜運転への切り換えを行う際には、ステータコイル５３に前記所定の態様とは反対の態様で通電（供給パルス数：Ｎ２）する（時点ｔ４）。具体的には、ステータコイル５３への供給パルス数をＮ３からそれより若干少ないＮ２に下げる。これにより、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、他方向（例えば時計回り）に回転しながら図４上で右方へ移動し、これに伴い、弁体７０が他方向に回動して、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第１ポートｐ１と第２ポートｐ２を連通させままで、第４ポートｐ４を開く左中間位置をとる。

【0085】

弁体７０が左中間位置をとると、主弁体１５は、暖房運転時の位置を維持したままで、弁室６０に導入された高圧冷媒が第４ポートｐ４→第４細管＃４を介して吸入側低圧ポートＳに排出され、主弁室１２の圧力が徐々に低下する。

【0086】

そして、主弁室１２の圧力が所定圧Ｐ１まで低下すると、コントローラ４０が圧力センサ４５からの信号に基づいてこれを検知し、ステータコイル５３に前記所定の態様とは反対の態様でさらに通電（供給パルス数：Ｎ１）する（時点ｔ５）。具体的には、ステータコイル５３への供給パルス数をＮ２からそれより少ないＮ１に下げる。これにより、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、さらに他方向（例えば時計回り）に回転しながら図４上で右方へ移動し、これに伴い、弁体７０がさらに他方向に回動して、第４ポートｐ４を開いたままで、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第２ポートｐ２と第３ポートｐ３を連通させる右中間位置をとる。

【0087】

弁体７０が右中間位置をとると、圧縮機２１０の吐出側の高温高圧の冷媒が吐出側高圧ポートＤ→高圧細管＃１０→高圧導入ポートｐ１０→弁室６０（弁体７０の凹溝７１ｅを含む）→第１ポートｐ１→第１細管＃１を介して第１作動室３１に導入されるとともに、第２作動室３２の高圧冷媒が第３導管＃３→第３ポートｐ３→弁体７０の凹部７１ａ→第２ポートｐ２→第２細管＃２を介して吸入側低圧ポートＳに排出され、主弁体１５が図１上で右方向に移動して冷房位置（右端位置）をとる。

【0088】

この場合、ステータコイル５３への供給パルス数がＮ２からＮ１に変更される間に、主弁室１２の圧力は所定圧Ｐ１から急激に下がるとともに、ステータコイル５３への供給パルス数がＮ１である間は、第４ポートｐ４が開かれたままとなるので、主弁室１２の圧力はさらに下がり続ける。

【0089】

そして、ステータコイル５３への供給パルス数をＮ１に下げた時点ｔ５から所定時間が経過すると、コントローラ４０は、ステータコイル５３に前記所定の態様とは反対の態様でさらに通電（供給パルス数：０）する（時点ｔ６）。具体的には、ステータコイル５３への供給パルス数を０にする。これにより、ロータ５６、弁軸ホルダ７８、及び弁軸７５が、さらに他方向（例えば時計回り）に回転しながら図４上で右方へ移動し、これに伴い、弁体７０がさらに他方向に回動して、環状シール面７１ｂ（の凹部７１ａ）により第２ポートｐ２と第３ポートｐ３を連通させたままで、第１凸状シール面７１ｃにより第４ポートｐ４を閉じる右回転位置に戻されるので、主弁体１５が冷房位置（右端位置）をとったままで、主弁室１２の圧力はそれ以上は低下せず、時点ｔ６から通常の除霜（冷房）運転時の圧力まで上昇する。

【0090】

これにより、暖房運転から除霜運転への切り換えが完了し、図１、図２、図４に示される如くの除霜（冷房）運転となる。

【0091】

なお、上記実施形態では、除霜運転（冷房運転）から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転（冷房運転）に切り換える際に、弁体７０に右中間位置及び左中間位置の双方をとらせるようにしているが、弁体７０に右中間位置及び左中間位置の一方のみをとらせるようにしてもよい。すなわち、上記実施形態では、除霜運転（冷房運転）から暖房運転に切り換える際、弁体７０に、右回転位置→右中間位置→左中間位置→左回転位置をとらせているが、右回転位置→右中間位置→左回転位置をとらせて、運転の切換を行ってもよい。また、上記実施形態では、暖房運転から除霜運転（冷房運転）に切り換える際、弁体７０に、左回転位置→左中間位置→右中間位置→右回転位置をとらせているが、左回転位置→左中間位置→右回転位置をとらせて、運転の切換を行ってもよい。

【0092】

［電動弁５０及び四方切換弁１の効果］
以上の説明から理解されるように、本実施形態の電動弁５０をパイロット弁として備えた四方切換弁１は、除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、電動弁５０の弁体７０に左中間位置あるいは右中間位置（第４ポートｐ４を開く位置）をとらせて主弁室１２の圧力を所定圧まで徐々に低下させるように構成されているので、暖房運転から除霜運転へ及び除霜運転から暖房運転への切り換え時に、圧縮機２１０の周波数を大きく下げることを要さずに、高圧側と低圧側の圧力差を小さくでき、そのため、騒音を効果的に低減できるとともに、冷媒の圧力が所要の高圧に戻るまでの所要時間を短縮でき、それに伴い、暖房運転から除霜運転に入るまでの所要時間や室内熱交換器２３０から暖かい空気が出てくるまでの時間を短縮できる。

【0093】

このように、本実施形態のヒートポンプ式冷暖房システム２００においては、騒音を低減しながら暖房運転から除霜運転へ、及び、除霜運転から暖房運転への切り換えを迅速に行うことが可能となり、加えて、電動弁５０以外の電気的駆動弁（電磁弁等）は不要とされるので、比較的シンプルな構成のもとで、冷房運転、暖房運転、及び除霜運転を行うことができ、そのため、設置コストや部品コストを低く抑えることができる。

【0094】

また、本発明に係る電動弁５０は、除霜運転から暖房運転に切り換える際、及び、暖房運転から除霜運転に切り換える際に、ステッピングモータ５３への通電を制御して、弁室６０内で弁体７０を回動させるように構成されているので、よりシンプルな構成のもとで、冷房運転、暖房運転、及び除霜運転を行うことができる。

【0095】

また、本実施形態の電動弁５０では、厚肉円板状の弁座（弁座部材）６４に全てのポート（高圧導入ポートｐ１０、第１、第２、第３、及び第４ポートｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４）が開口せしめられ、その弁座６４に全ての細管（高圧細管＃１０、第１、第２、第３、及び第４細管＃１、＃２、＃３、＃４）が垂設されるので、細管の組立工程や検査工程等が簡便になるといった効果もある。

【0096】

また、本実施形態の電動弁５０では、圧縮コイルばね６８によって弁体７０が弁座６４に押し付けられて（付勢されて）圧接せしめられるとともに、弁体７０（における弁座６４との対向面７１）には、環状シール面７１ｂと第１及び第２凸状シール面７１ｃ、７１ｄのみが設けられているので、弁体７０と弁座６４との接触面積が必要最低限となり、そのため、弁体７０と弁座６４との気密性を確保できるとともに、弁座６４に対する弁体７０の回転摺動摩擦（すなわち、弁体７０の回転トルク）を低減できるといった効果もある。

【0097】

さらに、本実施形態の電動弁５０では、弁体７０が弁軸７５と別体に構成され、弁体７０に弁軸７５（の先端部）が軸線（中心線Ｏ）方向に摺動自在かつ前記弁体７５と一体に回転可能に嵌挿されるので、例えば、組立工程において、弁体７０のシール面（環状シール面７１ｂ、第１及び第２凸状シール面７１ｃ、７１ｄ）が工程内で露出する状態を少なくでき、当該電動弁５０の組立工程の簡素化を図ることもできる。

【0098】

なお、上記実施形態では、四方弁本体としてスライド式のものを採用しているが、四方弁本体としては種々の形態のものを適用することができ、例えば、本願の出願人による先の出願である特願２０１４−２２３１８９号明細書に記載されたロータリー式のもの等にも本発明を適用できることは勿論である。

【符号の説明】

【0099】

１ 四方切換弁
１０ 四方弁本体
１１ シリンダ部
１２ 主弁室
１４ 主弁座
１５ 主弁体
２１ 第１ピストン
２２ 第２ピストン
３１ 第１作動室
３２ 第２作動室
５０ 電動弁
５３ ステータコイル
５５ ステータ
５６ ロータ
５８ ステッピングモータ
５９ キャン
６０ 弁室
６１ 基体部
６４ 弁座（弁座部材）
６５ 弁ハウジング
６８ 圧縮コイルばね
７０ 弁体
７１ 対向面
７１ａ 凹部
７１ｂ 環状シール面
７１ｃ 第１凸状シール面
７１ｄ 第２凸状シール面
７１ｅ 凹溝
７５ 弁軸
ｐ１〜ｐ４ 第１〜第４ポート
ｐ１０ 高圧導入ポート
＃１〜＃４ 第１〜第４細管
＃１０ 高圧細管
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
２００ ヒートポンプ式冷暖房システム
２１０ 圧縮機
２２０ 室外熱交換器
２３０ 室内熱交換器
２６０ 膨張弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】