特開 2023-178755 ロータリー式切換弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023178755

(43)【公開日】2023-12-18

(54)【発明の名称】ロータリー式切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/074 20060101AFI20231211BHJP

【ＦＩ】

F16K11/074 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022091624

(22)【出願日】2022-06-06

(71)【出願人】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】木村 宏光

【テーマコード（参考）】

3H067

【Ｆターム（参考）】

3H067AA13

3H067CC32

3H067DD03

3H067DD12

3H067EA05

3H067FF11

3H067GG23

3H067GG24

(57)【要約】

【課題】低圧流路の壁の補強効果を高め、内外の圧力差による壁の変形を抑制することができるロータリー式切換弁を得ることを目的とする。
【解決手段】ロータリー式切換弁１００は、弁本体１と、４個のポート２０Ｄ、２０Ｓ、２０Ｃ、２０Ｅを有する弁座部２０と、弁本体１の内部で弁座部２０に交差する中心軸６まわりに回転可能に設けられる主弁３と、を備えている。主弁３は、隣り合う２個のポートを連通させる低圧流路３０Ｌを有している。低圧流路３０Ｌには、中心軸６に交差する径方向Ｙの内径側の壁である内径内壁３４と、内径側と反対側の外径側の壁である外径内壁３３と、に亘る補強部材７が設けられている。補強部材７は、外径内壁３３に対して低圧流路３０Ｌの開口端縁に沿って延びる所定幅を有した外径辺部７ｂによって接触している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁室を構成する弁本体と、前記弁室に開口する４個のポートを有する弁座部と、前記弁本体の内部で前記弁座部に交差する中心軸まわりに回転可能に設けられる弁体と、を備えるロータリー式切換弁であって、
前記弁体は、隣り合う２個の前記ポートを連通させる高圧流路および低圧流路を有し、
前記低圧流路には、前記中心軸に交差する交差方向の前記中心軸側である内径側の壁と、前記内径側と反対側の外径側の壁と、に亘る補強部材が設けられ、
前記補強部材は、少なくとも前記外径側の壁に対して前記低圧流路の開口端縁に沿って延びる所定幅を有した外側接触部によって接触していることを特徴とするロータリー式切換弁。

【請求項2】

前記補強部材は、前記外径側の幅寸法が、前記内径側の幅寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【請求項3】

前記補強部材は、前記外径側の高さ寸法が、前記内径側の高さ寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【請求項4】

前記補強部材は、前記外径側の幅寸法と、前記内径側の幅寸法と、が等しいことを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【請求項5】

前記高圧流路および前記低圧流路のうち少なくとも前記低圧流路において、前記内径側の壁よりも前記外径側の壁の開口端縁近傍の周長が長く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【請求項6】

前記高圧流路および前記低圧流路のうち少なくとも前記低圧流路において、前記内径側の壁と前記外径側の壁とは、それぞれ開口端縁近傍が同心で前記中心軸まわりに延びる円弧形状であることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【請求項7】

前記弁体の切換位置において、前記低圧流路が連通させる２個の前記ポートと前記補強部材とは、前記中心軸の軸線方向に見て重ならないことを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【請求項8】

前記補強部材は、前記低圧流路の前記内径側の壁に接する内径辺部と、前記低圧流路の前記外径側の壁に接する外径辺部と、前記内径辺部の一端部および他端部から前記外径辺部の一端部および他端部に延びる一対の側辺部と、を有し、前記一対の側辺部は、前記内径側から前記外径側に向かって広がる弧状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【請求項9】

前記補強部材は、前記内径側の壁に接する内径辺部と、前記外径側の壁に接する外径辺部と、前記内径辺部の一端部および他端部から前記外径辺部の一端部および他端部に延びる一対の側辺部と、を有し、前記一対の側辺部は、直線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【請求項10】

前記補強部材および前記主弁の少なくとも一方には、前記交差方向に延びる抜け止め部が設けられ、
前記抜け止め部は、前記補強部材が前記弁座部側に変位しようとする際に、前記中心軸の軸線方向に向かって前記補強部材および前記主弁の他方に対して当接する部分を備えていることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式切換弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータリー式切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

流体の流路を切り換えるロータリー式切換弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のロータリー式切換弁の弁体は、合成樹脂成形品であり、２個の弁通路を有し、弁通路の開口端縁が弁座部に摺接しつつ弁体が回転することで、弁座部に設けられた４個のポートと弁通路との連通状態を切り換えるように構成されている。この弁体において、２個の弁通路のうち一方は高圧流路であり、他方は低圧流路であり、弁室内が高圧となることから、低圧流路の壁には、内外の圧力差による応力が作用することとなる。

【0003】

このような応力に対して壁を補強するものとしては、スライド式切換弁の弁体に設けられる補強ピンが知られている（例えば、特許文献２参照）。補強ピンは、楕円形状のドーム部を有する弁体の内部に形成された弁通路としての椀状凹部の内部を横断するように設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－２２０４１号公報

【特許文献2】特開２０１２－８２８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述のスライド式切換弁の弁体の椀状凹部は、スライド方向に長い長円状に形成され、その肉厚がスライド方向やその直交方向で等しくなっているのに対し、ロータリー式切換弁の２個の弁通路は、それぞれ弁体の中心軸を挟んで中心軸まわりに形成されていることから、特に中心軸の交差方向でその肉厚が異なりやすい。すなわち、中心軸の交差方向では、中心軸まわりの肉がある分、中心軸側と反対側である交差方向外側の肉厚が中心軸側である交差方向内側の肉厚に対して相対的に小さくなりやすい。したがって、ロータリー式切換弁の２個の弁通路のうちの低圧流路においては、内外の圧力差による応力が交差方向外側の壁で大きくなり、その補強としてスライド式切換弁に用いられるような補強ピンを用いたとしても交差方向外側の壁に対する十分な補強効果が得られないという問題がある。

【0006】

本発明の目的は、低圧流路の壁の補強効果を高め、内外の圧力差による壁の変形を抑制することができるロータリー式切換弁を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のロータリー式切換弁は、弁室を構成する弁本体と、前記弁室に開口する４個のポートを有する弁座部と、前記弁本体の内部で前記弁座部に交差する中心軸まわりに回転可能に設けられる弁体と、を備えるロータリー式切換弁であって、前記弁体は、隣り合う２個の前記ポートを連通させる高圧流路および低圧流路を有し、前記低圧流路には、前記中心軸に交差する交差方向の前記中心軸側である内径側の壁と、前記内径側と反対側の外径側の壁と、に亘る補強部材が設けられ、前記補強部材は、少なくとも前記外径側の壁に対して前記低圧流路の開口端縁に沿って延びる所定幅を有した外側接触部によって接触していることを特徴とする。

【0008】

このような本発明によれば、補強部材は、低圧流路の外径側の壁に対して接触する外側接触部によって、低圧流路の開口端縁に沿った所定幅の接触面積を確保することができる。このため、弁体の内外の圧力差による応力が低圧流路の外径側の壁に作用する場合に、その応力を外側接触部によって受けることができ、応力による影響を補強部材によって、所定範囲に亘り抑制することができる。このように、内径側の肉厚に対して相対的に肉厚が小さくなりやすく、上述の応力が大きくなりやすい外径側の壁を補強部材により補強し易くすることができる。したがって、低圧流路の壁の補強効果を高め、内外の圧力差による壁の変形を抑制することができるロータリー式切換弁を得ることができる。

【0009】

この際、補強部材は、前記外径側の幅寸法が、前記内径側の幅寸法よりも大きいことが好ましい。このような構成によれば、低圧流路において、補強部材を外径側の壁に対し、幅寸法の差の分、内径側の壁よりも広範囲に亘って（すなわち、大きな接触面積で）接触させることができる。したがって、外径側の壁の補強効果を増大させることで、補強部材による低圧流路の壁の補強効果を高めることができる。

【0010】

また、前記補強部材は、前記外径側の高さ寸法が、前記内径側の高さ寸法よりも大きいことが好ましい。このような構成によれば、低圧流路において、補強部材を外径側の壁に対し、高さ寸法の差の分、内径側の壁よりも広範囲に亘って接触させることができる。したがって、外径側の壁の補強効果を増大させることで、補強部材による低圧流路の壁の補強効果を高めることができる。

【0011】

また、前記補強部材は、前記外径側の幅寸法と、前記内径側の幅寸法と、が等しくてもよい。

【0012】

また、前記高圧流路および前記低圧流路のうち少なくとも前記低圧流路において、前記内径側の壁よりも前記外径側の壁の開口端縁近傍の周長が長く形成されていてもよい。このような構成では、低圧流路において、外径側の壁の開口端縁近傍の周長が、内径側の壁の開口端縁近傍の周長よりも長くなるので、上述のように応力の影響を受けやすい外径側の壁は、その面積が内径側の壁の面積よりも大きくなり、外径側の壁はより一層応力の影響を受けやすくなる。しかしながら、本構成によれば、外径側の壁に作用する応力を外側接触部によって受けることができるので、応力が大きくなりやすい外径側の壁を補強部材により補強し易くすることができる。

【0013】

また、前記高圧流路および前記低圧流路のうち少なくとも前記低圧流路において、前記内径側の壁と前記外径側の壁とは、それぞれ開口端縁近傍が同心で前記中心軸まわりに延びる円弧形状であってもよい。

【0014】

また、前記弁体の切換位置において、前記低圧流路が連通させる２個の前記ポートと前記補強部材とは、前記中心軸の軸線方向に見て重ならないことが好ましい。このような構成によれば、弁体が２個のポートを連通させている状態で、補強部材が当該ポートに対して中心軸の軸線方向に重ならないので、補強部材が２個のポート間を移動する流体の妨げになることを抑制することができる。したがって、流体の流量低下を抑制しつつ、弁体の補強効果を向上することができる。

【0015】

また、前記補強部材は、前記低圧流路の前記内径側の壁に接する内径辺部と、前記低圧流路の前記外径側の壁に接する外径辺部と、前記内径辺部の一端部および他端部から前記外径辺部の一端部および他端部に延びる一対の側辺部と、を有し、前記一対の側辺部は、前記内径側から前記外径側に向かって広がる弧状に形成されていてもよい。このような構成によれば、補強部材を、内径辺部と、外径辺部と、一対の側辺部とで、例えば銀杏型または扇状型等に形成することができる。

【0016】

また、前記補強部材は、前記内径側の壁に接する内径辺部と、前記外径側の壁に接する外径辺部と、前記内径辺部の一端部および他端部から前記外径辺部の一端部および他端部に延びる一対の側辺部と、を有し、前記一対の側辺部は、直線状に形成されていてもよい。このような構成によれば、補強部材を、内径辺部と、外径辺部と、一対の側辺部とで、例えば台形型等に形成することができる。

【0017】

また、前記補強部材および前記主弁の少なくとも一方には、前記交差方向に延びる抜け止め部が設けられ、前記抜け止め部は、前記補強部材が前記弁座部側に変位しようとする際に、前記中心軸の軸線方向に向かって前記補強部材および前記主弁の他方に対して当接する部分を備えていることが好ましい。このような構成によれば、補強部材および主弁の少なくとも一方に設けられた抜け止め部が、補強部材および主弁の他方に対して軸線方向に向かって当接することで、弁座部側に変位しようとする補強部材の変位を規制することができる。これにより、補強部材が弁座部側に抜け落ちることを防止することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、低圧流路の壁の補強効果を高め、内外の圧力差による壁の変形を抑制することができるロータリー式切換弁を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係るロータリー式切換弁の組立断面図。

【図2】弁体の断面図。

【図3】弁体の底面図。

【図4】弁体および補強部材の部分拡大図。

【図5】第１変形例における弁体の底面図。

【図6】第１変形例における弁体および補強部材の部分拡大図。

【図7】（Ａ）、（Ｂ）は、第２変形例における補強部材の斜視図。

【図8】第２変形例における弁体および補強部材の部分拡大図。

【図9】（Ａ）～（Ｄ）は、幅寸法が一定でない補強部材の形状のバリエーションを示す図。

【図10】（Ａ）～（Ｃ）は、両端部の幅寸法が同じ補強部材の形状のバリエーションを示す図。

【図11】（Ａ）は、冷房運転時の状態を示す冷凍サイクルシステムの概略図であり、（Ｂ）は、暖房運転時の状態を示す冷凍サイクルシステムの概略図。

【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１～４および図１１に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るロータリー式切換弁１００の組立断面図である。図２は、主弁３（弁体）の断面図である。図３は、主弁３の底面図である。図４は、主弁３および補強部材７の部分拡大図である。図１１（Ａ）は、冷房運転時の状態を示す冷凍サイクルシステムの概略図であり、図１１（Ｂ）は、暖房運転時の状態を示す冷凍サイクルシステムの概略図である。

【0021】

なお、図面において、矢印Ｘ、矢印Ｙは、互いに直交する方向であり、矢印Ｘを弁本体１および中心軸６の軸線方向とし、「軸線Ｘ方向」と記す。また、軸線Ｘ方向の一方側を「上側Ｘ１」とし、他方側を「下側Ｘ２」と記す。また、軸線Ｘに交差する交差方向を矢印Ｙで示し、「径方向Ｙ」と記す。そして、特に径方向Ｙにおいて中心軸６のある側を「内径側」とし、内径側の反対側を「外径側」とする。これは、あくまでも説明の便宜のためであり、必ずしもロータリー式切換弁１００の実際の使用状態における方向と一致するとは限らず、ロータリー式切換弁１００の実際の使用状態における方向を限定するものではない。

【0022】

ロータリー式切換弁１００は、弁本体１と、弁座部材２と、主弁３（弁体）と、副弁４と、駆動部５と、中心軸６と、補強部材７と、を備えている。弁本体１は、軸線Ｘ方向に延びる筒状の第一円筒部１０と、第一円筒部１０に連続し第一円筒部１０よりも縮径した有底筒状の第二円筒部１１と、を備え、主弁３、副弁４、駆動部５、中心軸６、および補強部材７を収容している。第一円筒部１０の内部は、弁室１０ａを構成している。第二円筒部１１の内部は、主に駆動部５等を収容する収容部１１ａを構成している。

【0023】

弁座部材２は、円柱状の弁座部２０と、弁座部２０の外周に形成されたフランジ部２１と、を備えている。弁座部２０は、外周面が第一円筒部１０の内周面に接するようにして弁本体１に嵌め込まれており、その上面は、径方向Ｙに延びる弁座面２０ａを構成している。図３に示すように、弁座部２０には、弁座部２０の下端部から弁座面２０ａまで貫通して弁室１０ａに開口する４個のポート２０Ｄ、２０Ｓ、２０Ｃ、２０Ｅが設けられている。各ポート２０Ｄ、２０Ｓ、２０Ｃ、２０Ｅは、それぞれ９０°離間する位置に開口している。

【0024】

４個のポートは、弁室１０ａと圧縮機の冷媒の吐出側に連通されるＤポート２０Ｄと、圧縮機の冷媒の吸入側に連通されるＳポート２０Ｓと、室外熱交換器側に連通されるＣ切換ポート２０Ｃと、室内熱交換器側に連通されるＥ切換ポート２０Ｅと、で構成されている。各ポート２０Ｄ、２０Ｓ、２０Ｃ、２０Ｅには、それぞれ継手管８（図１にのみ図示）が接続されて冷媒の流路を構成している。フランジ部２１は、上面が第一円筒部１０の下端面に接触した状態で、溶接により弁本体１に固定されている。

【0025】

主弁３は、樹脂で形成された部材であり、弁本体１の内部で中心軸６まわりに回転可能および軸線Ｘ方向に変位可能に設けられている。図２に示すように、主弁３は、椀部３０と、椀部３０に連続して上側Ｘ１に延びる円柱状のピストン部３１と、を備えている。椀部３０には、弁座面２０ａに向かって開口する低圧流路３０Ｌおよび高圧流路３０Ｈと、低圧流路３０Ｌの天井から収容部１１ａに連通する均圧孔３０ａと、が形成されている。

【0026】

低圧流路３０Ｌは、上述のポート各ポート２０Ｄ、２０Ｓ、２０Ｃ、２０Ｅのうち隣り合う２個のポートを連通させる弁通路であり、中心軸６を挟んで高圧流路３０Ｈと対向して設けられている。この低圧流路３０Ｌには、その開口端縁から下側Ｘ２に向かって突出するリブ３２が設けられており、リブ３２の下端面はシール面３２ａを構成している。図１に示すように、シール面３２ａは、弁座面２０ａに摺接可能となっており、シール面３２ａと弁座面２０ａと、で囲まれて弁室１０ａと隔てられた空間によって上述の４個のポート２０Ｄ、２０Ｓ、２０Ｃ、２０Ｅのうち２個が連通されるようになっている。

【0027】

図３に示すように、低圧流路３０Ｌにおいて、径方向Ｙの外径側の壁である外径内壁３３と、径方向Ｙの内径側の壁である内径内壁３４とは、それぞれ開口端縁近傍が、同心で中心軸６まわりに延びる円弧形状に形成されている。そして、外径内壁３３は、内径内壁３４に比べて、その開口端縁近傍の周長が長く形成されている。図２に示すように、外径内壁３３には、径方向Ｙ外径側に凹む溝状の第一当て止め部３３ａが形成されている。第一当て止め部３３ａは、低圧流路３０Ｌの開口端縁に沿って所定幅を有し、その開口端縁から上側Ｘ１に向かって形成されている。

【0028】

内径内壁３４には、径方向Ｙ内径側に凹む溝状の第二当て止め部３４ａが形成されている。第二当て止め部３４ａは、低圧流路３０Ｌの開口端縁に沿って第一当て止め部３３ａよりも小さい所定幅を有し、その開口端縁から上側Ｘ１に向かって形成されている。

【0029】

なお、このような構成では、主弁３に中心軸６まわりの肉（樹脂）がある分、外径内壁３３の肉厚がその反対側の内径内壁３４の肉厚に対して相対的に小さくなりやすく、主弁３内外の圧力差による応力の影響を外径内壁３３が受けやすい。そこで、低圧流路３０Ｌの内部には、第二当て止め部３４ａから第一当て止め部３３ａに亘って補強部材７が設置されている。すなわち、低圧流路３０Ｌには、内径内壁３４と、外径内壁３３と、に亘る補強部材７が設けられている。補強部材７の詳細な説明は後述する。

【0030】

高圧流路３０Ｈは、各ポート２０Ｄ、２０Ｓ、２０Ｃ、２０Ｅのうち、隣り合う２個のポートを連通させる弁通路である。この高圧流路３０Ｈは、その下端部がリブ３２のシール面３２ａよりも上側Ｘ１に位置するように形成されている。そして、高圧流路３０Ｈには、図２における断面視で径方向Ｙ外径側の壁から径方向Ｙ内径側に向かって切欠き部３０Ｈ１が形成されている。これにより、高圧流路３０Ｈは、弁室１０ａと隔てられない常時開放した空間となっている。

【0031】

椀部３０の底面には、下側Ｘ２に突出する一対の摺動リブ３０ｂが形成されている。摺動リブ３０ｂは、図３に示すように、椀部３０の底面において高圧流路３０Ｈが形成される側の半円部に、周方向に間隔をあけて形成されている。摺動リブ３０ｂは、下端面が上述のシール面３２ａと軸線Ｘ方向の位置が同じになっており、これによって、シール面３２ａと弁座面２０ａとが接触した状態の主弁３が、高圧流路３０Ｈ側に傾くことが抑制されている。

【0032】

ピストン部３１は、図１に示すように、その周囲にピストンリングＲを嵌め込むように形成されており、ピストンリングＲは、主弁３が軸線Ｘ方向に変位する際に第二円筒部１１の内周面に摺接するようになっている。ピストン部３１の中心部には、上側Ｘ１に開口する円筒状の凹部が形成されており、この凹部は、副弁４を収容する副弁収容室３１ａを構成している。

【0033】

副弁収容室３１ａの内周面には、径方向Ｙ内方に突出し軸線Ｘ方向に延びる副弁ストッパ３１ａ１が形成されている。副弁収容室３１ａの底面には、軸線Ｘまわりの周上で上側Ｘ１に凸となる主弁凸部３１ａ２が形成されている。この主弁凸部３１ａ２には、上述の均圧孔３０ａの上側Ｘ１の端部が開口している。副弁収容室３１ａの底面中央部は、中心軸６の軸受部を構成し、この軸受部の中心には、軸線Ｘ方向に沿って椀部３０の下端部まで貫通する軸挿入孔３ａが形成されている。軸挿入孔３ａには、中心軸６の後述する下側部分６ｂが挿入されており、これによって、後述するストップピン９（図１１（Ａ）および（Ｂ）にのみ図示）に当接する第一切換位置（切換位置、図１１（Ａ）が示す位置）と、第二切換位置（切換位置、図１１（Ｂ）が示す位置）と、の間で、主弁３が中心軸まわり（軸線Ｘまわり）に回転可能および軸線Ｘ方向に変位可能に支持されている。

【0034】

副弁４は、主弁３と同様に、中心軸６まわりに回転可能および軸線Ｘ方向に変位可能に設けられている。副弁４は、副弁収容室３１ａに収容される略半円板状のフランジ部４０と、フランジ部４０の中央に形成され軸線Ｘ方向に延びるボス部４１と、を備えている。フランジ部４０の径方向Ｙ外方側の端部は、上述の主弁３が第一切換位置または第二切換位置でストップピン９に当接し回転を規制された状態で、副弁４が中心軸６まわりに回転した際に上述の副弁ストッパ３１ａ１に当接するようになっており、この当接によって副弁４の中心軸６まわりの回転が規制されるようになっている。

【0035】

フランジ部４０の下面には、主弁凸部３１ａ２と同一円周上で下側Ｘ２に凸となる複数の副弁凸部４０ａが形成されている。副弁凸部４０ａは、２個で１個の主弁凸部３１ａ２を挟みうるように軸線Ｘまわりで離間して形成されている。副弁凸部４０ａ下端面は、上述の均圧孔３０ａを封止するシール面４０ａ１を構成している。そして、フランジ部４０の下面において、２個の副弁凸部４０ａ間には、均圧孔３０ａと連通可能な、不図示の均圧流路が形成されている。このため、副弁凸部４０ａのシール面４０ａ１が均圧孔３０ａを封止している状態では、高圧の弁室１０ａと低圧の低圧流路３０Ｌ内と、が区画されることとなるが、均圧流路と均圧孔３０ａが連通した状態では、低圧流路３０Ｌと弁室１０ａとの圧力が均一となる。

【0036】

ボス部４１の中心には、上側Ｘ１に開口する角孔４１ａが形成されており、この角孔４１ａには、後述するウォームホイール５０のカム部５０ａが嵌め込まれるようになっている。角孔４１ａの底部の中心には、軸線Ｘ方向に沿ってフランジ部４０の下端まで貫通する軸挿入孔４ａが形成されている。軸挿入孔４ａには、中心軸６の後述する上側部分６ａが挿入されており、これによって副弁４が中心軸６まわりに回転可能および軸線Ｘ方向に変位可能に支持されている。

【0037】

駆動部５は、中心軸６に回転可能に配置されたウォームホイール５０と、ウォームホイール５０に歯合されたウォーム歯車５１と、を有している。ウォームホイール５０は、下側Ｘ２に突出するカム部５０ａを有しており、カム部５０ａによって中心軸６に回転可能に配置されている。カム部５０ａは、副弁４の角孔４１ａに嵌合されている。これにより副弁４とウォームホイール５０とは、一体となり、共に協働して軸線Ｘまわりに回転するようになっている。そして、ウォームホイール５０と副弁４との間には、副弁４を下側Ｘ２に付勢するコイルばね５２が配置されている。ウォーム歯車５１は、図示しないモータの駆動軸に固定されている。

【0038】

中心軸６は、軸線Ｘ方向に延びる主軸である。中心軸６は、ウォームホイール５０の中心部および副弁４の軸挿入孔４ａに挿通される上側部分６ａと、上側部分６ａよりも小径に形成され、主弁３の軸挿入孔３ａに挿通される下側部分６ｂと、を備えている。上側部分６ａの上端部には、円環状のリムをかしめることによりボールＢが固定されており、このボールＢを介して上側部分６ａが、弁本体１の第二円筒部１１の天井壁の中心に設けられた軸受溝に支持されている。下側部分６ｂの下端部は、弁座部材２の弁座部２０の中心に設けられた軸受溝に支持されている。上側部分６ａと下側部分６ｂとの連続部分には、ワッシャ６１が嵌め込まれており、このワッシャ６１を介して主弁３が上側Ｘ１に上昇する際の力が中心軸６に伝達されるようになっている。

【0039】

補強部材７は、上述のとおり、低圧流路３０Ｌの内径内壁３４と、外径内壁３３と、に亘って設けられる部材である。補強部材７は、主弁３を補強する梁として機能し、主弁３の変形を防ぐために設置されている。

【0040】

補強部材７は、例えば、ステンレス、黄銅、アルミニウム、および銅金属などの金属材料や、樹脂で板状に形成されている。この補強部材７は、内径内壁３４（低圧流路３０Ｌの径方向Ｙ内径側の壁）に接する内径辺部７ａと、外径内壁３３（低圧流路３０Ｌの径方向Ｙ外径側の壁）に接する外径辺部７ｂと、内径辺部７ａの一端部および他端部から外径辺部７ｂの一端部および他端部に延びる一対の側辺部７ｃと、を備えている。

【0041】

内径辺部７ａは、径方向Ｙ内径側の端面が内径内壁３４の第二当て止め部３４ａの径方向Ｙ外径側の面に沿う形状となっており、当該第二当て止め部３４ａの径方向Ｙ外径側の面に当接するようにして、圧入により固定されている。外径辺部７ｂは、径方向Ｙ外径側の端面が、外径内壁３３の第一当て止め部３３ａの径方向Ｙ外方側の面に沿う形状となっており、当該第一当て止め部３３ａの径方向Ｙ外方側の面に当接するようにして、圧入により固定されている。

【0042】

外径内壁３３は、上述のように、第二当て止め部３４ａよりも幅の大きい第一当て止め部３３ａに沿って、円弧状に延びる外側接触部を構成している。すなわち、補強部材７は、径方向Ｙ外径側の幅寸法が、内径側の幅寸法よりも大きく設定されている。また、補強部材７は、少なくとも外径内壁３３に対して開口端縁に沿って延びる所定幅を有した外側接触部によって接触している。

【0043】

一対の側辺部７ｃは、補強部材７の幅寸法が径方向Ｙ内径側から外径側に向かって大きくなるように弧状に形成されている。すなわち、一対の側辺部７ｃは、内径側から外径側に向かって広がる弧状に形成されている。そして、これにより、補強部材７は、図３における底面視で銀杏型、または扇型に形成されている。

【0044】

そして、このように構成された補強部材７は、主弁３が各ポート２０Ｅ、２０Ｓ、２０Ｄ、２０Ｃを連通させた第一切換位置または第二切換位置において、低圧流路３０Ｌが連通させる２個のポート（図３では、Ｅ切換ポート２０ＥとＳポート２０Ｓ）と、補強部材７とが、中心軸６の軸線Ｘ方向に見て重ならないように配置されている。

【0045】

次に、主弁３と副弁４の動作について説明する。まず、図１１（Ａ）に示すように、主弁３の低圧流路３０ＬがＥ切換ポート２０ＥとＳポート２０Ｓとを連通させ、高圧流路３０ＨがＤポート２０ＤとＣ切換ポート２０Ｃとを連通させた第一切換位置から、駆動部５が作動する。そうすると、ウォーム歯車５１とウォームホイール５０の駆動力が、カム部５０ａを介して副弁４に伝達され、副弁４が軸線Ｘまわり（左回り）に回転する。

【0046】

なお、このときは、副弁凸部４０ａのシール面４０ａ１と主弁凸部３１ａ２の上面が図１に示すように当接しているため、主弁凸部３１ａ２に開口する均圧孔３０ａがシール面４０ａ１によって閉じられている。このため、主弁３は、内外の圧力差により弁座部２０に押しつけられた状態であり、副弁４が回転しても主弁３は弁座部２０との摩擦力により回転できず、副弁４だけが回転する。

【0047】

副弁４が回転すると、副弁凸部４０ａが主弁凸部３１ａ２上をスライドして、均圧孔３０ａが、副弁４のフランジ部４０下面において２個の副弁凸部４０ａ間に形成された不図示の均圧流路により開かれる。これにより、主弁３の外部の上側Ｘ１の流体の圧力が低圧流路３０Ｌ内（低圧側）へ逃げる。そして、主弁凸部３１ａ２は、２個の副弁凸部４０ａに挟まれる位置に移動し、主弁凸部３１ａ２と、２個の副弁凸部４０ａと、が互い違いに噛み合う。この状態では、主弁３の上側Ｘ１と低圧流路３０Ｌ内は均圧となるため、上述のように主弁３を弁座部２０に押し付ける力は小さくなり、主弁３と、弁座部２０と、の摩擦力が、主弁凸部３１ａ２と２個の副弁凸部４０ａとが噛み合う力よりも小さくなる。

【0048】

このため、副弁４を軸線Ｘまわりに回転させることで、主弁凸部３１ａ２と、副弁凸部４０ａと、が当接しながら一体となって軸線Ｘまわりに回転する。これにより、図１１（Ｂ）に示すように、主弁３は、低圧流路３０ＬがＣ切換ポート２０ＣとＳポート２０Ｓとを連通させ、高圧流路３０ＨがＤポート２０ＤとＥ切換ポート２０Ｅとを連通させる第二切換位置に移動する。この際、高圧流路３０Ｈの壁がストップピン９に当接することで、主弁３はそれ以上軸線Ｘまわりに回転することが規制される。

【0049】

この状態でさらに副弁４を軸線Ｘまわりに回転させると、回転を規制されていない副弁４のみが、上述の副弁ストッパ３１ａ１に当接するまで軸線Ｘまわりに回転する。これにより、副弁凸部４０ａが主弁凸部３１ａ２に乗り上がり、シール面４０ａ１により均圧孔３０ａが閉じられる。したがって、高圧の流体は、均圧孔３０ａから低圧流路３０Ｌに逃げることができないため、主弁３の外部の上側Ｘ１が高圧となり、主弁３の上側Ｘ１と低圧流路３０Ｌとの圧力差によって主弁３が弁座部２０に押し付けられる。

【0050】

次に、ロータリー式切換弁１００を流路切換弁に用いた冷凍サイクルシステムについて説明する。図１１は実施形態の冷凍サイクルシステムを示す図であり、空気調和機の冷凍サイクルシステムの例である。空気調和機は、圧縮機Ｐ、室外熱交換器６０（凝縮器または蒸発器）、膨張弁７０、室内熱交換器８０（凝縮器または蒸発器）、流路切換弁としてのロータリー式切換弁１００を有しており、これらの各要素は、それぞれ導管によって図示のように接続され、ヒートポンプ式の冷凍サイクルシステムを構成している 。

【0051】

冷凍サイクルシステムの流路は、ロータリー式切換弁１００の主弁３を上記説明のように回転させることで、冷房運転および暖房運転の２通りの流路に切換えられるようになっている。図１１（Ａ）の冷房運転時には、ロータリー式切換弁１００において主弁３の低圧流路３０ＬによりＳポート２０ＳがＥ切換ポート２０Ｅに接続され、高圧流路３０ＨによりＤポート２０ＤがＣ切換ポート２０Ｃに接続される。そして、図に矢印で示すように、圧縮機Ｐで圧縮された流体としての冷媒がロータリー式切換弁１００のＤポート２０Ｄに流入してＣ切換ポート２０Ｃから室外熱交換器６０に流入し、室外熱交換器６０から流出する冷媒が、膨張弁７０に流入する。そして、この膨張弁７０で冷媒が膨張され、室内熱交換器８０に供給される。室内熱交換器８０から流出する冷媒は、ロータリー式切換弁１００でＥ切換ポート２０ＥからＳポート２０Ｓに流れ、Ｓポート２０Ｓから圧縮機Ｐへ循環される 。

【0052】

図１１（Ｂ）の暖房運転時には、ロータリー式切換弁１００において主弁３の低圧流路３０ＬによりＳポート２０ＳがＣ切換ポート２０Ｃに接続され、高圧流路３０ＨによりＤポート２０ＤがＥ切換ポート２０Ｅに接続される。そして、図に矢印で示すように、圧縮機Ｐで圧縮された冷媒がロータリー式切換弁１００のＤポート２０Ｄに流入してＥ切換ポート２０Ｅから室内熱交換器８０に流入し、室内熱交換器８０から流出する冷媒が、膨張弁７０に流入する。そして、この膨張弁７０で冷媒が膨張され、室外熱交換器６０に供給される。室外熱交換器６０から流出する冷媒は、ロータリー式切換弁１００でＣ切換ポート２０ＣからＳポート２０Ｓに流れ、Ｓポート２０Ｓから圧縮機Ｐへ循環される 。

【0053】

以上、本実施形態によれば、補強部材７は、低圧流路３０Ｌの外径内壁３３（外径側の壁）に対して接触する外径辺部７ｂ（外側接触部）によって、低圧流路３０Ｌの開口端縁に沿った所定幅の接触面積を確保することができる。このため、主弁３（弁体）の内外の圧力差による応力が低圧流路３０Ｌの外径内壁３３に作用する場合に、その応力を外径辺部７ｂによって受けることができ、応力による影響を補強部材７によって、所定範囲に亘り抑制することができる。このように、内径側の肉厚に対して相対的に肉厚が小さくなりやすく、上述の応力が大きくなりやすい外径内壁３３を補強部材７により補強し易くすることができる。したがって、低圧流路３０Ｌの壁の補強効果を高め、内外の圧力差による壁の変形を抑制することができるロータリー式切換弁１００を得ることができる。

【0054】

また、外径辺部７ｂの幅寸法が、内径辺部７ａの幅寸法よりも大きいので、低圧流路３０Ｌにおいて、補強部材７を外径内壁３３に対し、幅寸法の差の分、内径内壁３４よりも広範囲に亘って（すなわち、大きな接触面積で）接触させることができる。したがって、外径内壁３３の補強効果を増大させることで、補強部材７による低圧流路３０Ｌの壁の補強効果を高めることができる。

【0055】

なお、本実施形態のような低圧流路３０Ｌにおいては、外径内壁３３の開口端縁近傍の周長が、内径内壁３４の開口端縁近傍の周長よりも長くなるので、外径内壁３３の面積が内径内壁３４の面積よりも大きくなり、上述のように応力の影響を受けやすい外径内壁３３（外径側の壁）はより一層応力の影響を受けやすくなる。しかしながら、上述の構成によれば、外径内壁３３に作用する応力を外径辺部７ｂによって受けることができるので、応力が大きくなりやすい外径内壁３３を補強部材７により補強し易くすることができる。

【0056】

また、主弁３が２個のポートを連通させている状態で、補強部材７が当該ポートに対して中心軸６の軸線Ｘ方向に重ならないので、補強部材７が２個のポート間を移動する流体の妨げになることを抑制することができる。したがって、流体の流量低下を抑制しつつ、主弁３の補強効果を向上することができる。

【0057】

また、本実施形態によれば、補強部材７を、内径辺部７ａと、外径辺部７ｂと、一対の側辺部７ｃとで、銀杏型または扇型等に形成することができる。

【0058】

また、低圧流路３０Ｌの壁の補強効果を高め、内外の圧力差による壁の変形を抑制することができるロータリー式切換弁１００を流路切換弁として、冷凍サイクルシステムを構成することができる。

【0059】

次に、ロータリー式切換弁１００の第１変形例について説明する。図５は、第１変形例における主弁３の底面図である。図６は、第１変形例における主弁３および補強部材７の部分拡大図である。第１変形例では、第一当て止め部３３ａの形状が、上述の実施形態と異なっている。第一当て止め部３３ａは、補強部材７の外径辺部７ｂの幅方向一端部と他端部に接触する部分のみ形成されている。なお、この第一当て止め部３３ａの径方向Ｙ外径側の面の曲率は、当接する外径辺部７ｂの部分の曲率よりも、やや大きい曲率で形成しておくことが好ましい。この構成によれば、外径辺部７ｂの幅方向両端部を、第一当て止め部３３ａに確実に当接させることができるので、外径内壁３３に対して、外径辺部７ｂの幅方向一端部から他端部に亘る範囲を補強部材７により補強し易くすることができる。

【0060】

具体的には、外径内壁３３に対して、外径辺部７ｂの幅方向一端部から他端部に亘る範囲を、最低でも間隔をあけた二点で支持することができるので、従来のように補強ピンにより一点を支持する構成と比較して、広範囲を補強部材７により支持して外径内壁３３に対する応力を分散させるとともに、外径内壁３３の変形できる範囲を小さくすることができる。

【0061】

また、このように構成しておけば、仮に外径辺部７ｂや第一当て止め部３３ａに寸法公差等が生じた場合にも、外径辺部７ｂの幅方向両端部が、第一当て止め部３３ａに確実に当接することで、外径辺部７の幅方向中央部のみが第一当て止め部３３ａに対して点接触するおそれを低減できるので好適である。

【0062】

また、このような構成によれば、図６に示すように、補強部材７の外径辺部７ｂの幅方向一端部と他端部に接触する部分以外の部分の幅寸法Ｗを、上述の実施形態と比較して大きくすることができるので、外径内壁３３の強度を高めることができる。

【0063】

次に、ロータリー式切換弁１００の第２変形例について説明する。図７（Ａ）、（Ｂ）は、第２変形例における補強部材７の斜視図である。図８は、第２変形例における主弁３および補強部材７の部分拡大図である。第２変形例では、補強部材７の形状が上述の実施形態、および第１変形例と異なっている。補強部材７の内径辺部７ａには、径方向Ｙ内径側に突出する内径突起７ａ１（抜け止め部）が形成されている。内径突起７ａ１は、先端に向かうほど軸線Ｘ方向の幅が小さくなる略三角形状に形成されている。また、外径辺部７ｂには、径方向Ｙ外径側に突出する一対の外径突起７ｂ１（抜け止め部）が形成されている。外径突起７ｂ１は、内径突起７ａ１と同形状に形成され、外径辺部７ｂの幅方向一端側と他端側とにそれぞれ配置されている。これらの内径突起７ａ１と、外径突起７ｂ１とは、それぞれプレス加工により形成されている。内径突起７ａ１及び外径突起７ｂ１の下側Ｘ２を向く面（部分）は、補強部材７が弁座部２０側に変位しようとする際に、下側Ｘ２に向かって主弁３に当接するようになっており、これによって内径突起７ａ１および外径突起７ｂ１は、抜け止めとして機能するようになっている。

【0064】

上述の実施形態、および第１変形例では、外径辺部７ｂと内径辺部７ａ、すなわち補強部材７の端面をそれぞれ第一当て止め部３３ａおよび第二当て止め部３４ａに圧入することで、補強部材７を主弁３に固定していたが、第２変形例では、外径突起７ｂ１および内径突起７ａ１をそれぞれ第一当て止め部３３ａおよび第二当て止め部３４ａに食い込ませることで、補強部材７を主弁３に強固に固定することができる。なお、この構成では、第一当て止め部３３ａおよび第二当て止め部３４ａの溝の深さを調整することで、外径突起７ｂ１および内径突起７ａ１に加えて、外径辺部７ｂと内径辺部７ａの端面をそれぞれ第一当て止め部３３ａおよび第二当て止め部３４ａに当接させ、補強部材７を主弁３に固定してもよい。

【0065】

このような構成によれば、外径辺部７ｂの幅方向両端部を、外径突起７ｂ１により、第一当て止め部３３ａに確実に当接させることができるので、外径内壁３３に対して、外径辺部７ｂの幅方向一端部から他端部に亘る範囲を補強部材７により補強し易くすることができる。また、内径突起７ａ１を第二当て止め部３４ａに食い込ませ、外径突起７ｂ１を第一当て止め部３３ａに食い込ませることで、補強部材７が主弁３に固定された状態を安定して維持することができる。そして、この場合、内径突起７ａ１および外径突起７ｂ１は、それぞれ抜け止めとして機能するので、振動や流体力による補強部材７の抜けが防止される。

【0066】

なお、図示は省略するが、補強部材７の抜けを防止する抜け止め部に関しては、主弁３側に設けてもよい。例えば、第一当て止め部３３ａ及び第二当て止め部３４ａからそれぞれ径方向Ｙ内径側に突出する突起部を設け、これを抜け止め部とすることができる。すなわち、突起部の上側Ｘ１を向く部分を、補強部材７が弁座部２０側に変位しようとする際に、上側Ｘ１に向かって補強部材７に当接する部分とし、これを補強部材７の下側Ｘ２の部分に当接させることで、補強部材７を支持し、補強部材７が下側Ｘ２（弁座部２０側）に抜けることを抑制することができる。

【0067】

このような構成によれば、補強部材７および主弁３の少なくとも一方に設けられた抜け止め部（例えば、内径突起７ａ１、外径突起７ｂ１）が、補強部材７および主弁３の他方に対して軸線Ｘ方向に向かって当接することで、弁座部２０側に変位しようとする補強部材７の変位を規制することができる。これにより、補強部材７が弁座部２０側に抜け落ちることを防止することができる。

【0068】

以上、本発明の実施の形態、および変形例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。

【0069】

本実施形態および変形例では、補強部材７は、図２に示すように、平板状に形成したが、補強部材７の形状はこれに限られない。例えば、補強部材７は、外径辺部７ｂのある側（外径側）の高さ寸法が、内径辺部７ａのある側（内径側）の高さ寸法よりも大きく設定されてもよい。これにより、外径辺部７ｂ、すなわち外側接触部による外径内壁３３との接触面積を増大させることができ、より多くの応力を当該外側接触部で受けることができるので、応力による影響をより一層低減することができる。この場合、外径辺部７ｂのある側の高さ寸法を大きくして、上述の接触面積を大きくする手段としては、外径辺部７ｂを単純に厚肉に形成してもよいし、外径辺部７ｂの径方向Ｙ外径側の端部を軸線Ｘ方向、すなわち上側Ｘ１および下側Ｘ２のいずれかに折り曲げてもよい。なお、この際、厚肉にする、または折り曲げる部分は、補強部材７のうち、上述の応力を受け易い内壁に当接する側だけとしてもよい。

【0070】

また、補強部材７は、図２に示すように、平板状に形成した。しかしながら、補強部材７は、例えば図７に示す外径側もしくは内径側から、径方向Ｙに見た場合の側面形状又は断面形状が、軸線Ｘ方向の上側Ｘ１および下側Ｘ２のいずれかに湾曲して円弧を描くような形状に形成してもよい。このような構成によれば、補強部材７は、平板状に形成された場合と比較して、径方向Ｙに圧力が加わった場合に座屈し難くなるため、補強部材７の強度向上の観点から好適である。また、補強部材７は、上述のように金属または樹脂で形成したが、特に材料は限定されず、剛性と冷媒適合性さえあればどのような材料を用いてもよい。

【0071】

また、補強部材７は、必ずしも銀杏型や扇型に形成する必要はなく、様々な形状に形成してよい。図９（Ａ）～（Ｄ）は、幅寸法が一定でない補強部材の形状のバリエーションを示す図である。これによれば、例えば、図９（Ｄ）のように、補強部材７は、内径内壁３４に接する内径辺部７ａと、外径内壁３３に接する外径辺部７ｂと、内径辺部７ａの一端部および他端部から外径辺部７ｂの一端部および他端部に延びる一対の側辺部７ｃと、を有し、一対の側辺部７ｃは、直線状に形成されている。すなわち、補強部材７は、内径辺部７ａと、外径辺部７ｂと、一対の側辺部７ｃと、で台形型等に形成されていてもよい。

【0072】

また、低圧流路３０Ｌにおいて、径方向Ｙの外径側の壁である外径内壁３３と、径方向Ｙの内壁側の壁である内径内壁３４とは、図３に示すように、それぞれ開口端縁近傍が、同心で中心軸６まわりに延びる円弧形状に形成されていなくてもよい。また、低圧流路３０Ｌにおいて、径方向Ｙの外径側の壁である外径内壁３３は、径方向Ｙの外径側の壁である内径内壁３４に比べて、その開口端縁近傍の周長が長く形成されていなくてもよい。すなわち、低圧流路３０Ｌの開口端縁近傍の形状は、長円や楕円であってもよい。これは、高圧流路３０Ｈも同様である。

【0073】

また、上述の実施形態および変形例では、第二当て止め部３４ａは、低圧流路３０Ｌの開口端縁に沿って第一当て止め部３３ａよりも小さい所定幅を有するように形成し、低圧流路３０Ｌ内に幅一定でない補強部材７を設けることで、異なる面積の内壁（外径内壁３３と内径内壁３４）によって構成される低圧流路３０Ｌの耐圧性を向上していた。しかしながら、十分な補強効果を得られる場合には、第一当て止め部３３ａと第二当て止め部３４ａの所定幅を同じに設定し、両端部の幅寸法が同じ補強部材７を設けるようにしてもよい。図１０（Ａ）～（Ｃ）は、両端部の幅寸法が同じ補強部材７の形状のバリエーションを示す図である。これによれば、図１０（Ａ）のように、補強部材７を幅一定に形成してもよいし、図１０（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、補強部材７の端部の幅寸法のみを、それぞれ同じに形成してもよい。

【符号の説明】

【0074】

Ｘ 軸線
Ｙ 径方向（交差方向）
１ 弁本体
３ 主弁（弁体）
６ 中心軸
７ 補強部材
７ｂ 外径辺部（外側接触部）
１０ａ 弁室
２０ 弁座部
２０Ｅ Ｅ切換ポート
２０Ｃ Ｃ切換ポート
２０Ｄ Ｄポート
２０Ｓ Ｓポート
３０Ｈ 高圧流路
３０Ｌ 低圧流路
３４ 内径内壁（内径側の壁）
３３ 外径内壁（外径側の壁）
１００ ロータリー式切換弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】