特許 6979705 流路切換弁

(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】6979705

(24)【登録日】2021年11月18日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】流路切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/065 20060101AFI20211202BHJP

【ＦＩ】

   F16K11/065 Z

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-87432(P2019-87432)

(22)【出願日】2019年5月7日

(65)【公開番号】特開2020-183777(P2020-183777A)

(43)【公開日】2020年11月12日

【審査請求日】2020年1月20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】110002572

【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木船 仁志

(72)【発明者】

【氏名】後藤 聡志

(72)【発明者】

【氏名】市川 卓

(72)【発明者】

【氏名】藤田 尚敬

【審査官】 西井 香織

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０７５６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１９４０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６９３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４１６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２００４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２１３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２２３２４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １１／００ − １１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダ型のハウジングと、該ハウジング内に軸線方向に移動可能に配在された弁体と、該弁体が対接せしめられるとともに複数のポートが軸線方向に並んで開口せしめられた弁シート面と、を備え、
前記弁体は、前記複数のポートのうち隣り合うポートを連通させる大きさのＵターン連通路を有し、該Ｕターン連通路を介して前記ポート間を選択的に連通させる複数の連通状態をとり得るようにされている流路切換弁であって、
前記弁体が所定の連通状態をとるとき、前記隣り合うポートのうち少なくとも出口側となるポートの一部を塞ぐように、前記Ｕターン連通路の開口縁部の軸線方向端部が前記ポートの周縁よりも内側に配置されるとともに、前記ポートの全開口に対する塞ぎ率は、１３％までであり、
前記弁体によって前記隣り合うポートの出口側となるポートの一部のみが塞がれるようにされていることを特徴とする流路切換弁。

【請求項2】

前記塞ぎ率は、９％までであることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。

【請求項3】

前記塞ぎ率は、５％であることを特徴とする請求項２に記載の流路切換弁。

【請求項4】

前記Ｕターン連通路の開口縁部は、軸線方向端部に位置する一対の半円部と、軸線方向に垂直な方向の端部に位置して軸線方向に沿って延びる一対の直線部とで構成さ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流路切換弁。

【請求項5】

前記Ｕターン連通路の開口縁部の軸線方向端部は、前記弁シート面に摺接するシール面に垂直な面で構成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流路切換弁。

【請求項6】

筒状のハウジングと、該ハウジング内に移動可能に配在された弁体と、該弁体が対接せしめられるとともに複数のポートが並んで開口せしめられた弁シート面と、を備え、
前記弁体は、前記複数のポートのうち隣り合うポートを連通させる大きさのＵターン連通路を有し、該Ｕターン連通路を介して前記ポート間を選択的に連通させる複数の連通状態をとり得るようにされている流路切換弁であって、
前記弁体が所定の連通状態をとるとき、前記隣り合うポートのうち少なくとも出口側となるポートの一部を塞ぐように、前記Ｕターン連通路の開口縁部の前記隣り合うポートの並設方向端部が前記ポートの周縁よりも内側に配置されるとともに、前記ポートの全開口に対する塞ぎ率は、１３％までであり、
前記弁体によって前記隣り合うポートの出口側となるポートの一部のみが塞がれるようにされており、
前記弁体として、前記ハウジングの軸線と平行な回転軸線周りに回動可能に配在される回転弁体を備えることを特徴とする流路切換弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｕターン形状の連通空間からなるＵターン連通路が形成された弁体がハウジング内に配在された流路切換弁に係り、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等において流路切換を行うのに好適な流路切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ヒートポンプ式冷暖房システムの流路（流れ方向）切換手段として、四方切換弁や六方切換弁等の流路切換弁はよく知られている。この種の流路切換弁としては、シリンダ型のハウジング内にスライド弁体がスライド可能に配在されたスライド式のものと、円筒状のハウジング内に回転弁体が回動可能に配在されたロータリー式のものとがある。また、この流路切換弁に、ハウジングに設けられたポート間を選択的に連通すべく、隣り合うポートを連通させるＵターン形状の連通空間（以下、Ｕターン連通路という）が形成された弁体を用いることも既知である（例えば、下記特許文献１参照）。

【0003】

図７に、従来例の流路切換弁を示す。図示従来例の流路切換弁は、例えばヒートポンプ式冷暖房システムにおいて流路切換用として使用されるスライド式の四方切換弁１'であり、シリンダ型のハウジング８０、該ハウジング８０内に設けられた弁シート部材８１、該弁シート部材８１の上面に形成された弁シート面８２に開口する、左右方向に横並びに設けられたポートｐＣ、ポートｐＳ（低圧ポート）、及びポートｐＥ、並びに、弁シート面８２上を左右方向に摺動可能に配在された断面逆立椀形状の弁体（スライド弁体）１０を有する。

【0004】

弁体１０は、前記弁シート面８２に対接するシール面１２を有し、弁体１０内には、前記３つのポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥを選択的に連通させるべく、言い換えれば、ポートｐＳとポートｐＥとを連通させる第１の連通状態と、ポートｐＳとポートｐＣとを連通させる第２の連通状態とを作り出すべく、Ｕターン連通路１５が設けられている。

【0005】

ハウジング８０の両端には、蓋部材８７Ａ、８７Ｂが気密的に固着され、ハウジング８０内は、左右２つのパッキン付きピストン８４Ａ、８４Ｂにより気密的に仕切られて、弁室８３と、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂとが画成されている。弁室８３には、圧縮機の吐出側に接続されるポートｐＤ（高圧ポート）が開口せしめられている。

【0006】

２つのピストン８４Ａ、８４Ｂは、横長矩形板状の連結体７０により一体移動可能に連結されている。連結体７０には、弁体１０が下側から摺動自在に嵌合せしめられる開口７２が形成されており、弁体１０は、２つのピストン８４Ａ、８４Ｂの往復移動に伴って連結体７０の開口７２部分に押動され、その内部に形成されたＵターン連通路１５を介してポートｐＥとポートｐＳとを連通させる右端位置（第１の連通状態）と、ポートｐＣとポートｐＳとを連通させる左端位置（第２の連通状態）との間を摺動するようにされている。なお、図７は、第２の連通状態を示している。

【0007】

また、連結体７０には、前記開口７２の左右に円形開口７５が形成されている。

【0008】

前記２つの作動室８６Ａ、８６Ｂは、四方パイロット弁（図７では不図示、図１に図示）を介して選択的に圧縮機吐出側と圧縮機吸入側とに接続され、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂの圧力差を利用してピストン８４Ａ、８４Ｂを移動させ、それに伴って弁体１０を弁シート面８２上で摺動させて流路の切り換えを行うようにされている。

【0009】

また、上記のようなＵターン連通路１５が形成された弁体１０（のシール面１２）は、その外側（弁室８３内）を流通する高圧流体とその内側（Ｕターン連通路１５内）を流通する低圧流体との圧力差により弁シート面８２に強く押し付けられ、これによって、Ｕターン連通路１５のシールがなされる（シール性が確保される）ようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１３−２２７９８９号公報

【特許文献2】特開２０１７−１５５８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところで、例えば通常のスライド式の流路切換弁においては、弁口としてのポートの一部を塞ぐと流路の開口面積（流体通過面積）が減少するため、図７に示す如くに、弁口としてのポートを塞がないように弁体を配置し、これによってＣｖ値（流量に相当）が確保しやすくなると考えられてきた（例えば上記特許文献２も併せて参照）。

【0012】

また、通常、ポートの周縁（内周縁）と弁体の内径部としてのＵターン連通路の開口縁部がほぼ面一に重なったときが、最適な流路と考えられてきた。

【0013】

そのため、さらに、Ｃｖ値を上げる際には、Ｕターン連通路の高さを高くし、より綺麗なＵターン形状（ターン部分が完全なＲ形状）にする、あるいは、ポート径（弁口径）を大きくする必要があり、ハウジング外径や配管ピッチの拡大・拡張が必要となり、全体体格の大型化、コストアップの要因となっていた。

【0014】

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、体格の大型化、コストアップを要することなく、Ｃｖ値を効果的に向上させることのできる流路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】

【0015】

前記の目的を達成すべく、本発明に係る流路切換弁は、基本的に、シリンダ型のハウジングと、該ハウジング内に軸線方向に移動可能に配在された弁体と、該弁体が対接せしめられるとともに複数のポートが軸線方向に並んで開口せしめられた弁シート面と、を備え、前記弁体は、前記複数のポートのうち隣り合うポートを連通させる大きさのＵターン連通路を有し、該Ｕターン連通路を介して前記ポート間を選択的に連通させる複数の連通状態をとり得るようにされ、前記弁体が所定の連通状態をとるとき、前記隣り合うポートのうち少なくとも出口側となるポートの一部を塞ぐように、前記Ｕターン連通路の開口縁部の軸線方向端部が前記ポートの周縁よりも内側に配置されるとともに、前記ポートの全開口に対する塞ぎ率は、１３％までであり、前記弁体によって前記隣り合うポートの出口側となるポートの一部のみが塞がれるようにされていることを特徴としている。

【0016】

前記塞ぎ率は、好ましくは、９％までである。

【0017】

前記塞ぎ率は、より好ましくは、５％である。

【0020】

別の好ましい態様では、前記Ｕターン連通路の開口縁部は、軸線方向端部に位置する一対の半円部と、軸線方向に垂直な方向の端部に位置して軸線方向に沿って延びる一対の直線部とで構成される。

【0021】

別の好ましい態様では、前記Ｕターン連通路の開口縁部の軸線方向端部は、前記弁シート面に摺接するシール面に垂直な面で構成される。

【0022】

また、本発明に係る流路切換弁は、基本的に、筒状のハウジングと、該ハウジング内に移動可能に配在された弁体と、該弁体が対接せしめられるとともに複数のポートが並んで開口せしめられた弁シート面と、を備え、前記弁体は、前記複数のポートのうち隣り合うポートを連通させる大きさのＵターン連通路を有し、該Ｕターン連通路を介して前記ポート間を選択的に連通させる複数の連通状態をとり得るようにされ、前記弁体が所定の連通状態をとるとき、前記隣り合うポートのうち少なくとも出口側となるポートの一部を塞ぐように、前記Ｕターン連通路の開口縁部の前記隣り合うポートの並設方向端部が前記ポートの周縁よりも内側に配置されるとともに、前記ポートの全開口に対する塞ぎ率は、１３％までであり、前記弁体によって前記隣り合うポートの出口側となるポートの一部のみが塞がれるようにされており、前記弁体として、前記ハウジングの軸線と平行な回転軸線周りに回動可能に配在される回転弁体を備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0024】

かかる構成の流路切換弁においては、Ｕターン連通路の入口側流路に対して出口側流路の方がポート内の圧力バランスに差異が見られ、出口側流路のポート及びその近傍では、内側（つまり、隣り合うポート側）は圧力損失し、外側（つまり、隣り合うポート側とは反対側）よりも若干低圧となる。

【0025】

前記した如くの従来の流路切換弁においては、Ｕターン連通路の開口縁部の軸線方向端部がポートの周縁と一致する位置もしくはポートの周縁よりも外側に配置され、弁口としてのポートを塞がないように弁体が配置されており、Ｕターン連通路の出口側端部とポートとは、断面積（流体通過面積）が基本的に変わらない、あるいは、ポート側の方が若干小さいので、入口側流路となるポートから流入してＵターン連通路を通過した流体（冷媒）は、出口側流路となるポート内に流出した直後に全体的に（つまり、ポートの内側と外側とで）圧力が低下し始める。すなわち、外側の高圧も、出口側流路となるポート内に流出した直後に圧力損失するため、実際にＣｖ値（流量）を大きくすることは難しくなる。

【0026】

本発明の流路切換弁では、Ｕターン連通路の開口縁部の軸線方向端部（隣り合うポートの並設方向端部）がポートの周縁よりも内側に配置され、少なくとも出口側流路となるポートの一部を弁体で塞ぐとともに、そのポートの全開口に対する塞ぎ率は、例えば１３％まで、好ましくは９％まで、より好ましくは５％とされるので、入口側流路となるポートから流入してＵターン連通路を通過した流体（冷媒）は、出口側流路となるポート内に流出した後も圧力低下（特にポートの外側の圧力低下）が少なくて済む。すなわち、外側の高圧は、出口側流路となるポート内に流出した後も圧力損失し難くなるため、前記した従来の流路切換弁と比べて、Ｃｖ値（流量）を格段に大きくすることができる。

【0027】

また、本発明の流路切換弁では、ポートの一部を弁体で塞ぐようにすればよく、ハウジング外径や配管ピッチを拡大・拡張する必要はないため、体格の大型化、コストアップを招くことはない。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明に係る流路切換弁の一実施形態を示す全体縦断面図。

【図2】図１に示される弁体の下面図。

【図3】本実施形態における弁体及びポートの内部の圧力分布の説明に供される要部拡大縦断面図。

【図4】従来品における弁体及びポートの内部の圧力分布の説明に供される要部拡大縦断面図。

【図5】塞ぎ率とＣｖ値（相対値）との関係を示す特性図。

【図6】本発明に係る流路切換弁の他の実施形態を示す要部拡大縦断面図。

【図7】従来の流路切換弁を示す縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

【0030】

図１は、本発明に係る流路切換弁の一実施形態を示す全体縦断面図である。図２は、図１に示される弁体の下面図である。なお、図２では、シート部材に設けられたポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥの位置を仮想線で図示している。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

図示実施形態の流路切換弁は、例えばヒートポンプ式冷暖房システムにおいて流路切換用として使用されるスライド式の四方切換弁１であり、弁体（スライド弁体）１０を内蔵する主弁９と、四方パイロット弁８とを備える。

【0034】

主弁９は、シリンダ型（円筒状）のハウジング８０、該ハウジング８０内に設けられた弁シート部材８１、該弁シート部材８１の上面に形成された平坦で滑らかな弁シート面８２に開口する、左右方向（ハウジング８０の長さ又は軸線Ｏ方向）に横並びに設けられたポートｐＣ、ポートｐＳ（低圧ポート）、及びポートｐＥ、並びに、弁シート面８２上を左右方向に摺動可能に配在された断面逆立椀形状の弁体１０を有する。

【0035】

弁体１０は、例えば合成樹脂製とされ、前記弁シート面８２に対接（対面）するシール面１２を有し、弁体１０内、つまり、シール面１２の内側には、前記３つのポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥを選択的に連通させるべく、言い換えれば、ポートｐＳとポートｐＥとを連通させる第１の連通状態と、ポートｐＳとポートｐＣとを連通させる第２の連通状態とを作り出すべく、Ｕターン連通路１５が設けられている。

【0036】

ハウジング８０の両端には、蓋部材８７Ａ、８７Ｂが気密的に固着され、ハウジング８０内は、左右２つの（一対の）パッキン付きピストン８４Ａ、８４Ｂにより気密的に仕切られて、弁室８３と、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂとが画成されている。弁室８３（図示例では、中央のポートｐＳに対向する位置）には、圧縮機の吐出側に接続されるポートｐＤ（高圧ポート）が開口せしめられている。

【0037】

２つのピストン８４Ａ、８４Ｂは、横長矩形板状の連結体７０により一体移動可能に連結されている。連結体７０には、弁体１０が下側から摺動自在に嵌合せしめられる矩形状の開口７２が形成されており、弁体１０は、２つのピストン８４Ａ、８４Ｂの往復移動に伴って連結体７０の開口７２部分に押動され、その内部に形成されたＵターン連通路１５を介してポートｐＥとポートｐＳ（低圧ポート）とを連通させる右端位置（第１の連通状態）と、ポートｐＣとポートｐＳ（低圧ポート）とを連通させる左端位置（第２の連通状態）との間を摺動するようにされている。なお、図１は、第２の連通状態を示している。

【0038】

また、連結体７０には、前記開口７２の左右、すなわち、弁体１０が右端位置（第１の連通状態）をとるとき左側のポートｐＣの略真上に位置する部位に円形開口７５が形成されるとともに、弁体１０が左端位置（第２の連通状態）をとるとき右側のポートｐＥの略真上に位置する部位に円形開口７５が形成されている。

【0039】

かかる主弁９において、前記２つの作動室８６Ａ、８６Ｂは、四方パイロット弁８及び細管＃１〜＃４を介して選択的に圧縮機吐出側と圧縮機吸入側とに接続され、２つの作動室８６Ａ、８６Ｂの圧力差を利用してピストン８４Ａ、８４Ｂを移動させ、それに伴って弁体１０を弁シート面８２上で摺動させて流路の切り換えを行うようにされている。

【0040】

また、上記のようなＵターン連通路１５が形成された弁体１０（のシール面１２）は、その外側（弁室８３内）を流通する高圧流体とその内側（Ｕターン連通路１５内）を流通する低圧流体との圧力差により弁シート面８２に強く押し付けられ、これによって、Ｕターン連通路１５のシールがなされる（シール性が確保される）ようになっている。

【0041】

次に、上記実施形態の四方切換弁（流路切換弁）１の要部である弁体１０周りについて詳細に説明する。

【0042】

本実施形態においては、図２を参照すればよく分かるように、弁体１０の環状のシール面１２の内縁部１２Ｃは、左右方向（長手方向）両端部に位置する左右一対の半円部１３Ａ、１３Ｂと、前後方向（短手方向）両端部に位置して長手方向に沿って延びており、前記左右一対の半円部１３Ａ、１３Ｂ（の端部同士）を繋ぐ前後一対の直線部１４Ａ、１４Ｂとを備える、平面視概略レーストラック形状を有する。

【0043】

前記左右一対の半円部１３Ａ、１３Ｂの直径及び前記前後一対の直線部１４Ａ、１４Ｂ同士の間隔は、弁シート面８２に開口せしめられたポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥの口径（内径）よりも若干大きくされている。

【0044】

また、弁体１０のシール面１２の内側に設けられたＵターン連通路１５は、下側（つまり、ポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥが開口した弁シート面８２側）が開口した、隣り合うポート（ｐＣ−ｐＳ、又は、ｐＳ−ｐＥ）を連通させる大きさの側面視概略逆Ｕ字状ないし凹状を有する。

【0045】

このＵターン連通路１５の開口縁部１５Ｃは、前記したシール面１２の内縁部１２Ｃと同様に、左右方向（長手方向）両端部に位置する左右一対の半円部１６Ａ、１６Ｂと、前後方向（短手方向）両端部に位置して長手方向に沿って延びており、前記左右一対の半円部１６Ａ、１６Ｂ（の端部同士）を繋ぐ前後一対の直線部１７Ａ、１７Ｂとを備える、平面視概略レーストラック形状を有する。

【0046】

前記左右一対の半円部１６Ａ、１６Ｂの直径及び前記前後一対の直線部１７Ａ、１７Ｂ同士の間隔は、弁シート面８２に開口せしめられたポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥの口径（内径）よりも若干大きくされているが、左右一対の半円部１６Ａ、１６Ｂ同士の（左右方向の）間隔は、左右一対の半円部１３Ａ、１３Ｂの（左右方向の）間隔よりも若干短くされ、前後一対の直線部１７Ａ、１７Ｂの（前後方向の）間隔は、前後一対の直線部１４Ａ、１４Ｂ同士の間隔の（前後方向の）間隔よりも若干短くされており、Ｕターン連通路１５の開口縁部１５Ｃは、シール面１２の内縁部１２Ｃよりも左右方向（長手方向）長さが若干短くされている。

【0047】

また、本例では、Ｕターン連通路１５の開口縁部１５Ｃの両端部に位置する前記左右一対の半円部１６Ａ、１６Ｂは、前記シール面１２に略垂直な面で構成されている。

【0048】

前記シール面１２の内縁部１２Ｃと前記Ｕターン連通路１５の開口縁部１５Ｃとの間には、テーパ面（面取りともいう）１８が設けられている。図示例では、前記テーパ面１８は、シール面１２に対して略４５°傾いた傾斜面で形成されている。

【0049】

なお、本例では、前記Ｕターン連通路１５（の内部空間）は、（テーパ面１８が設けられた端部を除いて）一端から他端まで全長にわたって略等しい断面積（通路断面積）を有するように形成されている。

【0050】

弁体１０が右端位置をとるとき、シール面１２の内縁部１２Ｃにおける左側の半円部１３Ａ及びＵターン連通路１５の開口縁部１５Ｃにおける左側の半円部１６Ａは出口側となるポートｐＳの周縁の右側（内側）に位置し、シール面１２の内縁部１２Ｃにおける右側の半円部１３Ｂ及びＵターン連通路１５の開口縁部１５Ｃにおける右側の半円部１６Ｂは入口側となるポートｐＥの周縁の左側（内側）に位置する。また、弁体１０が左端位置をとるとき、シール面１２の内縁部１２Ｃにおける左側の半円部１３Ａ及びＵターン連通路１５の開口縁部１５Ｃにおける左側の半円部１６Ａは入口側となるポートｐＣの周縁の右側（内側）に位置し、シール面１２の内縁部１２Ｃにおける右側の半円部１３Ｂ及びＵターン連通路１５の開口縁部１５Ｃにおける右側の半円部１６Ｂは出口側となるポートｐＳの周縁の左側（内側）に位置する。また、シール面１２の内縁部１２Ｃにおける前後の直線部１４Ａ、１４Ｂ及びＵターン連通路１５の開口縁部１５Ｃにおける前後の直線部１７Ａ、１７Ｂはそれぞれ、３個のポートｐＣ、ｐＳ、ｐＥの前側及び後側に位置する。

【0051】

本実施形態では、前記した如くの配置構成をとることにより、弁体１０が右端位置（第１の連通状態）及び左端位置（第２の連通状態）をとるとき、Ｕターン連通路１５を介して連通せしめられる（入口側流路及び出口側流路となる）両ポートの一部（外縁部分）が（平面視で視たときに）塞がれることになる（特に、図２参照）。すなわち、弁体１０が右端位置をとるとき、Ｕターン連通路１５の入口側流路となるポートｐＥの右端部分及び出口側流路となるポートｐＳの左端部分が塞がれ、弁体１０が左端位置をとるとき、Ｕターン連通路１５の入口側流路となるポートｐＣの左端部分及び出口側流路となるポートｐＳの右端部分が塞がれる。

【0052】

このような構成の四方切換弁１においては、図３、図４に示される如くに、Ｕターン連通路１５の入口側流路に対して出口側流路の方がポート内の圧力バランスに差異が見られ、出口側流路のポート及びその近傍では、内側（つまり、隣り合うポート側）は圧力損失し、外側（つまり、隣り合うポート側とは反対側）よりも若干低圧となり、その後、ポート内を通過するに従って次第に圧力が低下していく。なお、図３、図４において、矢印の向きが流れ方向、その矢印の太さが圧力の大きさを表しており、太線矢印の領域が高圧、細線矢印の領域が低圧、その中間太さの矢印の領域が中圧を意味している。

【0053】

従来のように、弁口としてのポートを塞がないように弁体を配置する場合、Ｕターン連通路の出口側端部とポートとは、断面積（流体通過面積）が基本的に変わらない、あるいは、ポート側の方が若干小さいので、図４に示される如くに、入口側流路となるポートから流入してＵターン連通路を通過した流体（冷媒）は、出口側流路となるポート内に流出した直後に全体的に（つまり、ポートの内側と外側とで）圧力が低下し始める。すなわち、外側の高圧も、出口側流路となるポート内に流出した直後に圧力損失し、その結果、実際にＣｖ値（流量）を大きくすることは難しくなる。

【0054】

一方、本実施形態のように、少なくとも出口側流路となるポート（本例では、弁体１０が右端位置をとるときも左端位置をとるときも同じポートｐＳ）の一部を弁体１０で塞ぐことにより、図３に示される如くに、入口側流路となるポート（本例では、弁体１０が右端位置をとるときポートｐＥ、左端位置をとるときポートｐＣ）から流入してＵターン連通路１５を通過した流体（冷媒）は、出口側流路となるポートｐＳ内に流出した後も圧力低下（特にポートｐＳの外側の圧力低下）が少なくて済む。すなわち、外側の高圧は、出口側流路となるポートｐＳ内に流出した後も圧力損失し難くなり、その結果、Ｃｖ値（流量）を格段に大きくすることができる。

【0055】

図５は、弁体１０によるポートｐＳの全開口（ここでは、ポート径（口径）はφ20mm）に対する塞ぎ率とＣｖ値（相対値）との関係を示したものである。なお、本明細書において、塞ぎ率は、以下の数式（１）により算出される割合ないし比率である（数式（１）における閉塞量Ｌ及びポート径φＤについては図３参照）。図５において、塞ぎ率が正の値であるときは、弁体１０のＵターン連通路１５の開口縁部１５Ｃ（の半円部１６Ａ、１６Ｂ）が出口側となるポート（の周縁）の内側に位置してポートの一部が塞がれている状態、塞ぎ率が負の値であるときは、弁体１０のＵターン連通路１５の開口縁部１５Ｃ（の半円部１６Ａ、１６Ｂ）がポート（の周縁）の外側に位置している（つまり、ポートは塞がれていない）状態を意味している。なお、図５におけるＣｖ値は、塞ぎ率が−５％のときのＣｖ値を基準にして（１００％として）示している。
［数１］
塞ぎ率（％）＝（弁体によるポートの閉塞量Ｌ）／（ポート径φＤ）×１００
・・・（１）

【0056】

図５に示されるように、Ｃｖ値は、塞ぎ率が０〜５％程度で次第に大きくなり、塞ぎ率が５％程度で最大となり、塞ぎ率が５〜１３％程度で次第に小さくなり、塞ぎ率が約１３％を超えると基準以下（１００％以下）となる。つまり、塞ぎ率が約１３％まで（約１３％以内）は、外側の高圧は圧力損失し難く（５％程度で最も圧力損失が少ない）、塞ぎ率が約１３％を超えると、外側の高圧の損失が大きくなると考えられる。また、塞ぎ率が９％程度で、塞ぎ率が０％のとき（Ｕターン連通路１５の開口縁部１５Ｃにおける両端部に位置する半円部１６Ａ、１６Ｂがポートの周縁に一致する位置であって、出口側となるポートの開口面積の減少がないとき）のＣｖ値とほぼ同等となる。

【0057】

すなわち、図３、図４、図５から、弁体１０による所定の閉塞状況までは、弁体１０に設けられたＵターン連通路１５によるＵターン形状の流れに起因する損失の方が、ポートｐＳの一部を塞いだことに起因する損失よりも影響が大きくなることが分かった。

【0058】

以上で説明したように、かかる構成の四方切換弁（流路切換弁）１においては、Ｕターン連通路の入口側流路に対して出口側流路の方がポート内の圧力バランスに差異が見られ、出口側流路のポート及びその近傍では、内側（つまり、隣り合うポート側）は圧力損失し、外側（つまり、隣り合うポート側とは反対側）よりも若干低圧となる。

【0059】

前記した如くの従来の流路切換弁においては、Ｕターン連通路の開口縁部の軸線方向端部がポートの周縁と一致する位置もしくはポートの周縁よりも外側に配置され、弁口としてのポートを塞がないように弁体が配置されており、Ｕターン連通路の出口側端部とポートとは、断面積（流体通過面積）が基本的に変わらない、あるいは、ポート側の方が若干小さいので、入口側流路となるポートから流入してＵターン連通路を通過した流体（冷媒）は、出口側流路となるポート内に流出した直後に全体的に（つまり、ポートの内側と外側とで）圧力が低下し始める。すなわち、外側の高圧も、出口側流路となるポート内に流出した直後に圧力損失するため、実際にＣｖ値（流量）を大きくすることは難しくなる。

【0060】

本実施形態の四方切換弁（流路切換弁）１では、Ｕターン連通路１５の開口縁部１５Ｃの軸線Ｏ方向端部（半円部１６Ａ、１６Ｂ）がポートｐＳの周縁よりも内側に配置され、少なくとも出口側流路となるポートｐＳの一部を弁体１０で塞ぐとともに、そのポートｐＳの全開口に対する塞ぎ率は、例えば１３％まで、好ましくは９％まで、より好ましくは５％とされるので、入口側流路となるポート（ポートｐＥ又はポートｐＣ）から流入してＵターン連通路１５を通過した流体（冷媒）は、出口側流路となるポートｐＳ内に流出した後も圧力低下（特にポートｐＳの外側の圧力低下）が少なくて済む。すなわち、外側の高圧は、出口側流路となるポートｐＳ内に流出した後も圧力損失し難くなるため、前記した従来の流路切換弁と比べて、Ｃｖ値（流量）を格段に大きくすることができる。

【0061】

また、本実施形態の四方切換弁（流路切換弁）１では、ポートｐＳの一部を弁体１０で塞ぐようにすればよく、ハウジング外径や配管ピッチを拡大・拡張する必要はないため、体格の大型化、コストアップを招くことはない。

【0062】

なお、上述した実施形態では、弁体１０が右端位置又は左端位置をとるときに、弁体１０によって隣り合うポートの両方のポートの一部が塞がれるようにされているが、例えば図６に示される如くに、弁体１０によって隣り合うポートのうち出口側流路となるポートｐＳの一部（隣り合うポート側とは反対側）のみが塞がれるようにした場合でも、上述した実施形態と同様の作用効果が得られることは詳述するまでも無い。

【0063】

なお、上記実施形態では、流路切換弁として四方切換弁を例示して説明したが、本発明は、弁体（スライド弁体）により流路の切り換えを行う二方弁や、三方切換弁、五方以上の多方切換弁にも適用できることは勿論である。

【0064】

また、上記実施形態では、流路切換弁としてスライド式のものを例示して説明したが、本発明は、円筒状のハウジング内に（ハウジングの軸線と平行な回転軸線周りに）回動可能に配在され、内部に（１本又は複数本の）Ｕターン連通路が設けられた弁体（回転弁体）により流路の切り換えを行うロータリー式のものにも適用できることは勿論である。

【0065】

また、本実施形態の四方切換弁１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。

【符号の説明】

【0066】

１ 四方切換弁（流路切換弁）
８ 四方パイロット弁
９ 主弁
１０ 弁体
１２ シール面
１２Ｃ シール面の内縁部
１３Ａ、１３Ｂ 半円部
１４Ａ、１４Ｂ 直線部
１５ Ｕターン連通路
１５Ｃ Ｕターン連通路の開口縁部
１６Ａ、１６Ｂ 半円部
１７Ａ、１７Ｂ 直線部
１８ テーパ面
７０ 連結体
７２ 開口
７５ 円形開口
８０ ハウジング
８１ 弁シート部材
８２ 弁シート面
８３ 弁室
８４Ａ、８４Ｂ ピストン
８６Ａ、８６Ｂ 作動室
８７Ａ、８７Ｂ 蓋部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】