特許 7418813 流路切換弁および流路切換システム

(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】

(24)【登録日】2024-01-12

(45)【発行日】2024-01-22

(54)【発明の名称】流路切換弁および流路切換システム

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/074 20060101AFI20240115BHJP

   F16K 31/122 20060101ALI20240115BHJP

【ＦＩ】

F16K11/074 Z

F16K31/122

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020071514

(22)【出願日】2020-04-13

(65)【公開番号】P2021167646

(43)【公開日】2021-10-21

【審査請求日】2023-01-12

(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】110002608

【氏名又は名称】弁理士法人オーパス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 紀幸

(72)【発明者】

【氏名】木船 仁志

【審査官】笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０９８９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２２３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１１１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１７３８１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １１／０７４

Ｆ１６Ｋ ３１／１２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端が塞がれた円筒状の本体ケースと、
前記本体ケースの他端を塞ぐように配置された弁座と、
前記弁座に設けられた複数のポートの接続を切り換える回転弁体と、
前記本体ケースの内側に軸方向に移動可能に配置されたベースピストンと、
前記本体ケースの内側に軸方向に移動可能に配置されかつ前記ベースピストンより前記他端側に配置された、前記ベースピストンより小径の駆動用ピストンと、
前記駆動用ピストンの前記軸方向の移動に応じて前記回転弁体を回転させる動力伝達機構と、を有する流路切換弁であって、
前記本体ケースは、前記ベースピストンおよび前記駆動用ピストンによって区画された、前記一端側から前記他端側に向かって順に並ぶ第１ピストン室と、第２ピストン室と、第３ピストン室と、を有し、
前記ベースピストンは、第１ベース位置と、前記第１ベース位置より前記他端側にある第２ベース位置と、の間を移動可能であり、
前記駆動用ピストンは、前記第１ベース位置にある前記ベースピストンと接する第１停止位置と、前記第２ベース位置にある前記ベースピストンと接する第２停止位置と、前記第２停止位置より前記他端側にある第３停止位置と、の間を移動可能であり、
前記ベースピストンおよび前記駆動用ピストンは、前記第１ピストン室、前記第２ピストン室および前記第３ピストン室の流体圧力に応じて前記軸方向に移動されることを特徴とする流路切換弁。

【請求項2】

前記回転弁体における前記弁座に接する面は、平面視円弧形状または平面視扇形状に形成され、
前記回転弁体における前記弁座に接する面には、前記複数のポートを接続可能な平面視円弧形状の凹部である流体通路と、前記流体通路の端部に連なり、前記ポートを通過する際に当該ポートを塞ぐシール部と、が設けられている、請求項１に記載の流路切換弁。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の流路切換弁と、ベースピストン制御弁と、駆動用ピストン制御弁と、を有する流路切換システムであって、
前記ベースピストン制御弁は、
前記第１ピストン室と前記複数のポートのうちの低圧の流体が流れる低圧ポートとを接続する第１ベース位置用接続状態と、
前記第１ピストン室と前記複数のポートのうちの高圧の流体が流れる高圧ポートとを接続する第２ベース位置用接続状態と、を切り換え、
前記駆動用ピストン制御弁は、
前記第２ピストン室と前記低圧ポートとを接続しかつ前記第３ピストン室と前記高圧ポートとを接続する接触位置用接続状態と、
前記第２ピストン室と前記高圧ポートとを接続しかつ前記第３ピストン室と前記低圧ポートとを接続する分離位置用接続状態と、を切り換えることを特徴とする流路切換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体の圧力を用いて流路を切り換える流路切換弁およびその流路切換弁を有する流路切換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の流路切換弁の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の流路切換弁は、主弁内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用したアクチュエータを有している。このアクチュエータは、作動室と、作動室に収容された運動変換機構と、を有している。運動変換機構は、有底円筒状の受圧移動体と、受圧移動体の内側に配置された回転駆動体と、を有している。受圧移動体は、作動室内の流体圧力に応じて軸方向に移動する。回転駆動体は、受圧移動体の軸方向の移動に伴って軸周りに回転される。流路切換弁は、回転駆動体の回転を利用して主弁体を回転させるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－８９９０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の流路切換弁は、作動室内の流体圧力に応じて受圧移動体が２つの停止位置の間を移動するものである。そのため、主弁体についても２つの回転位置の間を移動するものであった。これにより、流路切換弁の流路接続パターンは２つとなる。そして、より多くの流路接続パターンを提供可能な流路切換弁が望まれていた。

【0005】

そこで、本発明は、流体圧力を用いて３つの流路接続パターンを提供可能な流路切換弁および流路切換システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る流路切換弁は、一端が塞がれた円筒状の本体ケースと、前記本体ケースの他端を塞ぐように配置された弁座と、前記弁座に設けられた複数のポートの接続を切り換える回転弁体と、前記本体ケースの内側に軸方向に移動可能に配置されたベースピストンと、前記本体ケースの内側に軸方向に移動可能に配置されかつ前記ベースピストンより前記他端側に配置された、前記ベースピストンより小径の駆動用ピストンと、前記駆動用ピストンの前記軸方向の移動に応じて前記回転弁体を回転させる動力伝達機構と、を有する流路切換弁であって、前記本体ケースは、前記ベースピストンおよび前記駆動用ピストンによって区画された、前記一端側から前記他端側に向かって順に並ぶ第１ピストン室と、第２ピストン室と、第３ピストン室と、を有し、前記ベースピストンは、第１ベース位置と、前記第１ベース位置より前記他端側にある第２ベース位置と、の間を移動可能であり、前記駆動用ピストンは、前記第１ベース位置にある前記ベースピストンと接する第１停止位置と、前記第２ベース位置にある前記ベースピストンと接する第２停止位置と、前記第２停止位置より前記他端側にある第３停止位置と、の間を移動可能であり、前記ベースピストンおよび前記駆動用ピストンは、前記第１ピストン室、前記第２ピストン室および前記第３ピストン室の流体圧力に応じて前記軸方向に移動されることを特徴とする。

【0007】

本発明において、前記回転弁体における前記弁座に接する面は、平面視円弧形状または平面視扇形状に形成され、前記回転弁体における前記弁座に接する面には、前記複数のポートを接続可能な平面視円弧形状の凹部である流体通路と、前記流体通路の端部に連なり、前記ポートを通過する際に当該ポートを塞ぐシール部と、が設けられていることが好ましい。

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る流路切換システムは、上記流路切換弁と、ベースピストン制御弁と、駆動用ピストン制御弁と、を有する流路切換システムであって、前記ベースピストン制御弁は、前記第１ピストン室と前記複数のポートのうちの低圧の流体が流れる低圧ポートとを接続する第１ベース位置用接続状態と、前記第１ピストン室と前記複数のポートのうちの高圧の流体が流れる高圧ポートとを接続する第２ベース位置用接続状態と、を切り換え、前記駆動用ピストン制御弁は、前記第２ピストン室と前記低圧ポートとを接続しかつ前記第３ピストン室と前記高圧ポートとを接続する接触位置用接続状態と、前記第２ピストン室と前記高圧ポートとを接続しかつ前記第３ピストン室と前記低圧ポートとを接続する分離位置用接続状態と、を切り換えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る流路切換弁では、ベースピストンは、第１ベース位置と、第１ベース位置より本体ケースの他端側にある第２ベース位置と、の間を移動可能である。駆動用ピストンは、第１ベース位置にあるベースピストンと接する第１停止位置と、第２ベース位置にあるベースピストンと接する第２停止位置と、第２停止位置より本体ケースの他端側にある第３停止位置と、の間を移動可能である。ベースピストンおよび駆動用ピストンは、第１ピストン室、第２ピストン室および第３ピストン室の流体圧力に応じて本体ケースの軸方向に移動される。このようにしたことから、第１ピストン室、第２ピストン室および第３ピストン室の流体圧力を切り換えることにより、ベースピストンが第１ベース位置および第２ベース位置に位置づけられ、駆動用ピストンが、ベースピストンに接する第１停止位置および第２停止位置と、ベースピストンから離れる第３停止位置と、に位置づけられる。そのため、回転弁体が、駆動用ピストンの軸方向の移動に応じて回転されて、第１停止位置、第２停止位置および第３停止位置に対応する３つの回転位置に位置づけられる。したがって、流体圧力を用いて３つの流路接続パターンを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施例に係る流路切換システムを示す図である。

【図2】図１の流路切換システムが有する流路切換弁の断面図である（駆動用ピストンが第１停止位置にある状態）。

【図3】図１の流路切換システムが有する流路切換弁の断面図である（駆動用ピストンが第２停止位置にある状態）。

【図4】図１の流路切換システムが有する流路切換弁の断面図である（駆動用ピストンが第３停止位置にある状態）。

【図5】流路切換弁の弁体が複数のポートの接続を切り換える様子を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施例に係る流路切換システムについて、図１～図５を参照して説明する。

【0012】

図１は、本発明の一実施例に係る流路切換システムを示す図である。図１では、流路切換弁、ベースピストン制御弁および駆動用ピストン制御弁を断面図で示している。図１では、流路切換弁、ベースピストン制御弁および駆動用ピストン制御弁の接続関係を二点鎖線で模式的に示している。図２～図４は、図１の流路切換システムが有する流路切換弁の断面図である。図２～図４は、駆動用ピストンが第１停止位置、第２停止位置、第３停止位置にある状態を示している。図５は、流路切換弁の弁体が複数のポートの接続を切り換える様子を示す断面図である。図５（ａ）は、駆動用ピストンが第１停止位置にあるときのポートの接続の様子を示す。図５（ｂ）は、駆動用ピストンが第１停止位置と第２停止位置との間の位置にあるときのポートの接続の様子を示す。図５（ｃ）は、駆動用ピストンが第２停止位置にあるときのポートの接続の様子を示す。図５（ｄ）は、駆動用ピストンが第２停止位置と第３停止位置との間の位置にあるときのポートの接続の様子を示す。図５（ｅ）は、駆動用ピストンが第３停止位置にあるときのポートの接続の様子を示す。図１～図４において、破線は紙面手前側にある高圧導管を示している。図１において、二点鎖線は、細管Ｓ１～Ｓ３、Ｔ１～Ｔ４を示している。

【0013】

本実施例の流路切換システムは、例えば、ヒートポンプ式冷暖房システムにおいて、流体としての冷媒の流路を切り換えるために用いられる。

【0014】

図１に示すように、流路切換システム１は、流路切換弁５と、ベースピストン制御弁８０と、駆動用ピストン制御弁９０と、を有している。

【0015】

流路切換弁５は、本体ケース１０と、弁座３０と、回転弁体４０と、ベースピストン５０と、駆動用ピストン６０と、動力伝達機構７０と、を有している。

【0016】

本体ケース１０は、略円筒状に形成されている。本体ケース１０は、一端１０ａ側から他端１０ｂ側に向かって順に並ぶベースピストン収容部１１と、駆動用ピストン収容部１２と、弁体収容部１３と、を有している。ベースピストン収容部１１と、駆動用ピストン収容部１２と、弁体収容部１３と、は軸線Ｌ方向に連なっている。本体ケース１０の一端１０ａは、円板状の壁部１４によって塞がれている。本体ケース１０の他端１０ｂは、円板状の壁部１５によって塞がれている。

【0017】

ベースピストン収容部１１の内径は、駆動用ピストン収容部１２の内径より大きい。本体ケース１０の内側には、一端１０ａ側を向く円環状平面であるストッパ面１６が設けられている。ストッパ面１６は、ベースピストン収容部１１と駆動用ピストン収容部１２との間に配置されている。本体ケース１０の内側には、円環板状の隔壁１７が設けられている。隔壁１７は、駆動用ピストン収容部１２と弁体収容部１３とを仕切るように配置されている。駆動用ピストン収容部１２の内側には、筒状の軸受１８が配置されている。軸受１８は、隔壁１７の内縁に連設されている。軸受１８は、軸線Ｌと直交する方向の断面形状の外周が多角形状（例えば、正六角形状）で、内周が円形状となるように形成されている。軸受１８の一端１０ａ側の端面は、ストッパ面１９となる。

【0018】

ベースピストン収容部１１の内側には、ベースピストン５０が軸線Ｌ方向に移動可能に配置される。駆動用ピストン収容部１２の内側には、駆動用ピストン６０が軸線Ｌ方向に移動可能に配置される。本体ケース１０は、ベースピストン５０および駆動用ピストン６０によって区画された第１ピストン室２１と、第２ピストン室２２と、第３ピストン室２３と、を有している。第１ピストン室２１と、第２ピストン室２２と、第３ピストン室２３と、は一端１０ａ側から他端１０ｂ側に向かって順に並んでいる。また、第３ピストン室２３と、弁体収容部１３の内側の弁室２４とは、隔壁１７によって区画されている。

【0019】

弁座３０は、円板状に形成されている。弁座３０の外径は、弁体収容部１３の内径と同一である。弁座３０は、本体ケース１０の内側に他端１０ｂを塞ぐように配置されている。

【0020】

弁座３０は、高圧ポートｐＡと、第１入出ポートｐＢ１と、第２入出ポートｐＢ２と、低圧ポートｐＣと、を有している。第１入出ポートｐＢ１と第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとは、同一の大きさの円形状に形成されている。第１入出ポートｐＢ１と第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとは、それぞれの中心が同一の円Ｅ１（図５（ａ）に示す）上に９０度間隔で配置されている。高圧ポートｐＡは、第１入出ポートｐＢ１より小さい円形状に形成されている。高圧ポートｐＡの中心は、円Ｅ２（図５（ａ）に示す）上に配置されている。円Ｅ２は、第１入出ポートｐＢ１の中心が配置される円Ｅ１より小さい径でかつ円Ｅ１と同心円である。高圧ポートｐＡの中心は、第１入出ポートｐＢ１の中心および低圧ポートｐＣの中心から９０度ずれた位置に配置されている。軸線Ｌは、円Ｅ１、Ｅ２の中心を通る。

【0021】

高圧ポートｐＡは、高圧導管Ａを通じて図示しない圧縮機の吐出口に接続される。第１入出ポートｐＢ１は、第１入出導管Ｂ１を通じて図示しない第１熱交換器に接続される。第２入出ポートｐＢ２は、第２入出導管Ｂ２を通じて図示しない第２熱交換器に接続される。低圧ポートｐＣは、低圧導管Ｃを通じて図示しない図示しない圧縮機の吸入口に接続される。

【0022】

回転弁体４０は、略円柱状に形成されている。回転弁体４０は、弁室２４に配置されている。回転弁体４０は、軸線Ｌ周りに回転可能である。回転弁体４０は、摺動面４１を有している。摺動面４１は、弁座３０の弁座面３１に接する面である。摺動面４１は、円Ｅ１に沿う平面視円弧形状（略Ｃ字状）に形成されている。摺動面４１には、流体通路４２と、第１シール部４３および第２シール部４４と、が設けられている。摺動面４１は、平面視扇形状でもよい。回転弁体４０は、軸線Ｌ周りに回転することにより、弁座３０に設けられた複数のポートの接続を切り換える。

【0023】

流体通路４２は、円Ｅ１に沿う平面視円弧形状の凹部である。流体通路４２は、弁室２４と区画されている。流体通路４２は、第１入出ポートｐＢ１と第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとを接続可能に形成されている。回転弁体４０の回転位置に応じて、流体通路４２は、図５（ａ）に示すように第１入出ポートｐＢ１と第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとを接続する（第１回転位置ＲＰ１）。または、流体通路４２は、図５（ｃ）に示すように第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとを接続する（第２回転位置ＲＰ２）。または、流体通路４２は、図５（ｅ）に示すように第１入出ポートｐＢ１と低圧ポートｐＣとを接続する（第３回転位置ＲＰ３）。

【0024】

第１シール部４３は、摺動面４１における流体通路４２の一方の端部に連なる部分である。第１シール部４３は、第１入出ポートｐＢ１を通過する際に当該第１入出ポートｐＢ１を塞ぐように形成されている。第１シール部４３は、第２入出ポートｐＢ２を通過する際に当該第２入出ポートｐＢ２を塞ぐようにも形成されている。

【0025】

第２シール部４４は、摺動面４１における流体通路４２の他方の端部に連なる部分である。第２シール部４４は、第１入出ポートｐＢ１を通過する際に当該第１入出ポートｐＢ１を塞ぐように形成されている。

【0026】

なお、本実施例では、第１シール部４３が、所定位置において第１入出ポートｐＢ１および第２入出ポートｐＢ２を完全に塞ぐようにしている。これ以外にも、第１シール部４３が、若干のバイパス流量（第１入出ポートｐＢ１または第２入出ポートｐＢ２を介して弁室２４と流体通路４２との間を流れる冷媒の流量）を確保するように、第１入出ポートｐＢ１および第２入出ポートｐＢ２を少しの隙間を残して塞ぐようにしてもよい。第２シール部４４についても同様である。

【0027】

高圧ポートｐＡは、常に弁室２４に開口している。弁室２４には高圧の冷媒が流れる。低圧ポートｐＣは、常に流体通路４２に開口している。流体通路４２には低圧の冷媒が流れる。第１入出ポートｐＢ１および第２入出ポートｐＢ２は、回転弁体４０の回転位置に応じて、弁室２４または流体通路４２に開口する。

【0028】

ベースピストン５０は、２つの部材（樹脂部材５０ａ、５０ｂ）を組み合わせることにより略円柱状となるように構成されている。樹脂部材５０ａに雄ねじが設けられている。樹脂部材５０ｂに雌ねじが設けられている。樹脂部材５０ａと樹脂部材５０ｂとはねじ締め付けで組み立てられている。樹脂部材５０ａ、５０ｂの間に形成された溝に封止部材であるＯリング５１が保持されている。ベースピストン５０の外径は、ベースピストン収容部１１の内径と同一または当該内径より若干小さい。ベースピストン５０とベースピストン収容部１１との間には、Ｏリング５１が配置されている。

【0029】

ベースピストン５０は、第１ベース位置ＢＰ１と、第２ベース位置ＢＰ２と、の間を移動可能である。第１ベース位置ＢＰ１は、図２に示すように、ベースピストン５０が壁部１４に接する位置である。第２ベース位置ＢＰ２は、図３、図４に示すように、ベースピストン５０が本体ケース１０のストッパ面１６に接する位置である。第２ベース位置ＢＰ２は、第１ベース位置ＢＰ１より他端１０ｂ側にある。

【0030】

駆動用ピストン６０は、２つの部材（樹脂部材６０ａ、６０ｂ）を組み合わせることにより略円柱状となるように構成されている。樹脂部材６０ａに雄ねじが設けられている。樹脂部材６０ｂに雌ねじが設けられている。樹脂部材６０ａ、６０ｂは、ねじ締め付けで組み立てられている。樹脂部材６０ａ、６０ｂの間に形成された溝に封止部材であるＯリング６１が保持されている。なお、Ｏリング５１、６１に代えて、他の種類の封止部材を用いてもよい。駆動用ピストン６０は、ベースピストン５０より小径である。駆動用ピストン６０の外径は、駆動用ピストン収容部１２の内径と同一または当該内径より若干小さい。駆動用ピストン６０と駆動用ピストン収容部１２との間には、Ｏリング６１が配置されている。Ｏリング６１による封止箇所の径は、上記Ｏリング５１による封止箇所の径より小さい。駆動用ピストン６０の他端１０ｂ側の端面には、ガイド穴６２が設けられている。ガイド穴６２は、軸線Ｌと直交する方向の断面形状が多角形状（例えば、正六角形状）である。ガイド穴６２には軸受１８が嵌合される。軸受１８は、ガイド穴６２の内側において軸線Ｌ方向に相対移動可能である。駆動用ピストン６０は、軸受１８によって軸線Ｌ周りの回転が規制される。駆動用ピストン６０の内部には、雌ねじ面６３が設けられている。

【0031】

駆動用ピストン６０は、第１停止位置ＳＰ１と、第２停止位置ＳＰ２と、第３停止位置ＳＰ３と、の間を移動可能である。第１停止位置ＳＰ１は、図２に示すように、駆動用ピストン６０が第１ベース位置ＢＰ１にあるベースピストン５０に接する位置である。第２停止位置ＳＰ２は、図３に示すように、駆動用ピストン６０が第２ベース位置ＢＰ２にあるベースピストン５０に接する位置である。第３停止位置ＳＰ３は、図４に示すように、駆動用ピストン６０がベースピストン５０から離れ、軸受１８のストッパ面１９に接する位置である。第３停止位置ＳＰ３は、第２停止位置ＳＰ２より他端１０ｂ側にある。

【0032】

動力伝達機構７０は、回転駆動軸７１と、弁軸７５と、を有している。回転駆動軸７１は、略円柱状に形成されている。回転駆動軸７１の外周面には、雄ねじ面７３が設けられている。回転駆動軸７１は、雄ねじ面７３が駆動用ピストン６０の雌ねじ面６３に接するように配置されている。雄ねじ面７３と雌ねじ面６３とは螺合している。駆動用ピストン６０が軸線Ｌ方向に移動すると、雌ねじ面６３と雄ねじ面７３とのねじ送り作用によって回転駆動軸７１が軸線Ｌ周りに回転される。弁軸７５は、略円柱状に形成されている。弁軸７５は、軸受１８に挿通されている。弁軸７５は、軸受１８によって軸線Ｌ周りに回転可能に支持されている。弁軸７５と軸受１８との間には、封止部材であるＯリング７６が配置されている。なお、Ｏリング７６に代えて、他の種類の封止部材を用いてもよい。弁軸７５は、回転弁体４０に同軸となるように取り付けられている。弁軸７５と回転弁体４０との間に、回転弁体４０に対して弁座３０に押し付ける力を加えるコイルばね７７が配置されている。弁軸７５の一端１０ａ側の端部は、回転駆動軸７１に取り付けられている。弁軸７５は、回転駆動軸７１とともに回転される。弁軸７５が回転されると回転弁体４０も回転される。動力伝達機構７０は、回転駆動軸７１と弁軸７５との間に複数の歯車からなる減速機構を有していてもよい。

【0033】

本体ケース１０、弁座３０、回転弁体４０、ベースピストン５０、駆動用ピストン６０、回転駆動軸７１および弁軸７５のそれぞれの軸は、軸線Ｌと一致する。すなわち、これらは全て同軸に配置されている。

【0034】

ベースピストン制御弁８０は、コイル８１と、コイル８１が発生する磁界に応じて移動するプランジャー８２と、プランジャー８２に連結された弁体８３と、を有する電磁弁である。弁体８３は、弁座８４上に配置されている。弁座８４は、第１ポート８５と、第２ポート８６と、を有している。第１ポート８５は、細管Ｓ１を通じて低圧導管Ｃに接続されている。第２ポート８６は、細管Ｓ２を通じて第１ピストン室２１に接続されている。ベースピストン制御弁８０は、細管Ｓ３を通じて高圧導管Ａに接続された弁室８８を有している。

【0035】

コイル８１に通電しない状態（ベースピストン制御弁８０：オフ）で、弁体８３は、第１ポート８５と第２ポート８６とを接続する位置に移動される。ベースピストン制御弁８０は、第１ピストン室２１と低圧導管Ｃとを接続する第１ベース位置用接続状態となる。第１ベース位置用接続状態では、ベースピストン５０が一端１０ａ側に移動して第１ベース位置ＢＰ１に位置づけられる。

【0036】

コイル８１に通電した状態（ベースピストン制御弁８０：オン）で、弁体８３は、第１ポート８５のみ覆う位置に移動され、第２ポート８６が弁室８８に開口する。ベースピストン制御弁８０は、第１ピストン室２１と高圧導管Ａとを接続する第２ベース位置用接続状態となる。第２ベース位置用接続状態では、ベースピストン５０が他端１０ｂ側に移動して第２ベース位置に位置づけられる。

【0037】

駆動用ピストン制御弁９０は、コイル９１と、コイル９１が発生する磁界に応じて移動するプランジャー９２と、プランジャー９２に連結された弁体９３と、を有する電磁弁である。弁体９３は、弁座９４上に配置されている。弁座９４は、第１ポート９５と、第２ポート９６と、第３ポート９７と、を有している。第１ポート９５は、細管Ｔ１を通じて第３ピストン室２３に接続されている。第２ポート９６は、細管Ｔ２を通じて低圧導管Ｃに接続されている。第３ポート９７は、細管Ｔ３を通じて第２ピストン室２２に接続されている。駆動用ピストン制御弁９０は、細管Ｔ４を通じて高圧導管Ａに接続された弁室９８を有している。

【0038】

弁体９３は、コイル９１に通電しない状態（駆動用ピストン制御弁９０：オフ）で、第２ポート９６と第３ポート９７とを接続する位置に移動され、第１ポート９５が弁室９８に開口する。駆動用ピストン制御弁９０は、第２ピストン室２２と低圧導管Ｃ（低圧ポートｐＣ）とを接続しかつ第３ピストン室２３と高圧導管Ａ（高圧ポートｐＡ）とを接続する接触位置用接続状態となる。接触位置用接続状態では、駆動用ピストン６０が一端１０ａ側に移動して、駆動用ピストン６０がベースピストン５０に接する。駆動用ピストン６０は、ベースピストン５０の位置に応じて、第１停止位置ＳＰ１または第２停止位置ＳＰ２に位置づけられる。

【0039】

弁体９３は、コイル９１に通電した状態（駆動用ピストン制御弁９０：オン）で、第１ポート９５と第２ポート９６とを接続する位置に移動され、第３ポート９７が弁室９８に開口する。駆動用ピストン制御弁９０は、第２ピストン室２２と高圧導管Ａ（高圧ポートｐＡ）とを接続しかつ第３ピストン室２３と低圧導管Ｃ（低圧ポートｐＣ）とを接続する分離位置用接続状態となる。分離位置用接続状態では、駆動用ピストン６０が他端１０ｂ側に移動して、駆動用ピストン６０がベースピストン５０から離れる。駆動用ピストン６０は、第３停止位置ＳＰ３に位置づけられる。

【0040】

流路切換システム１の動作の一例について、図２～図５を参照して説明する。図５（ａ）～（ｅ）は、弁座面３１（図１のＸ－Ｘ線で示す箇所）に沿う断面図である。図５（ａ）～（ｅ）において、摺動面４１をハッチングで模式的に示している。

【0041】

流路切換システム１では、高圧導管Ａに圧縮機の吐出口から吐出された高圧の冷媒が流れる。低圧導管Ｃに圧縮機の吸入口に向かう低圧の冷媒が流れる。流路切換システム１は、以下の３つの流路接続パターンを提供する。

【0042】

パターン１：第１入出ポートｐＢ１と第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとを接続する。
パターン２：高圧ポートｐＡと第１入出ポートｐＢ１とを接続し、第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとを接続する。
パターン３：高圧ポートｐＡと第２入出ポートｐＢ２とを接続し、第１入出ポートｐＢ１と低圧ポートｐＣとを接続する。

【0043】

（パターン１）
ベースピストン制御弁８０をオフにする。駆動用ピストン制御弁９０をオフにする。ベースピストン制御弁８０によって、第１ピストン室２１と低圧導管Ｃとが接続される。駆動用ピストン制御弁９０によって、第２ピストン室２２と低圧導管Ｃとが接続される。駆動用ピストン制御弁９０によって、第３ピストン室２３と高圧導管Ａとが接続される。これにより、第１ピストン室２１に低圧の冷媒が導入される。第２ピストン室２２に低圧の冷媒が導入される。第３ピストン室２３に高圧の冷媒が導入される。

【0044】

第１ピストン室２１の冷媒と第２ピストン室の冷媒とが同一圧力のため、冷媒圧力によるベースピストン５０を移動させる力が生じない。第２ピストン室２２の冷媒と第３ピストン室２３の冷媒との差圧によって、駆動用ピストン６０を一端１０ａ側に移動させる力Ｆ１が生じる。駆動用ピストン６０は、一端１０ａ側に移動してベースピストン５０に接する。ベースピストン５０は、駆動用ピストン６０に押されて一端１０ａ側に移動し、壁部１４に突き当たる。これにより、図２に示すように、ベースピストン５０が第１ベース位置ＢＰ１に位置づけられ、駆動用ピストン６０が第１停止位置ＳＰ１に位置づけられる。そして、駆動用ピストン６０の移動に応じて、回転弁体４０が図５（ａ）に示す第１回転位置ＲＰ１に位置づけられる。図５（ａ）に示す状態において、第１入出ポートｐＢ１と第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとが流体通路４２によって接続される。高圧ポートｐＡは、第１入出ポートｐＢ１、第２入出ポートｐＢ２および低圧ポートｐＣのいずれにも接続されない。

【0045】

（パターン２）
図５（ａ）に示す状態において、ベースピストン制御弁８０をオンにする。駆動用ピストン制御弁９０をオフにする。ベースピストン制御弁８０によって、第１ピストン室２１と高圧導管Ａとが接続される。駆動用ピストン制御弁９０によって、第２ピストン室２２と低圧導管Ｃとが接続される。駆動用ピストン制御弁９０によって、第３ピストン室２３と高圧導管Ａとが接続される。これにより、第１ピストン室２１に高圧の冷媒が導入される。第２ピストン室２２に低圧の冷媒が導入される。第３ピストン室２３に高圧の冷媒が導入される。

【0046】

第１ピストン室２１の冷媒と第２ピストン室の冷媒との差圧によって、ベースピストン５０を他端１０ｂ側に移動させる力Ｆ２が生じる。第２ピストン室２２の冷媒と第３ピストン室２３の冷媒との差圧によって、駆動用ピストン６０を一端１０ａ側に移動させる力Ｆ１が生じる。駆動用ピストン６０の外径はベースピストン５０の外径より小さい。そのため、力Ｆ１は力Ｆ２より小さい。ベースピストン５０は、他端１０ｂ側に移動し、ストッパ面１６に突き当たる。駆動用ピストン６０は、ベースピストン５０に押されて他端１０ｂ側に移動する。これにより、図３に示すように、ベースピストン５０が第２ベース位置ＢＰ２に位置づけられ、駆動用ピストン６０が第２停止位置ＳＰ２に位置づけられる。そして、駆動用ピストン６０の移動に応じて、回転弁体４０が図５（ａ）に示す第１回転位置ＲＰ１から、図５（ｂ）に示す回転位置を経由して、図５（ｃ）に示す第２回転位置ＲＰ２に位置づけられる。図５（ｃ）に示す状態において、高圧ポートｐＡと第１入出ポートｐＢ１とが弁室２４によって接続される。第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとが流体通路４２によって接続される。

【0047】

回転弁体４０が第１回転位置ＲＰ１から第２回転位置ＲＰ２に移動する途中で、図５（ｂ）に示すように、第１入出ポートｐＢ１は、流体通路４２から外れて第１シール部４３に塞がれる。そして、回転弁体４０が第２回転位置ＲＰ２に移動すると、第１入出ポートｐＢ１は弁室２４に開口する。これにより、回転弁体４０が第１回転位置ＲＰ１から第２回転位置ＲＰ２に移動する途中で、第１入出ポートｐＢ１を通じて、流体通路４２と弁室２４とが接続されることがない。そのため、弁室２４内にある高圧の冷媒が低圧側へ移動することを抑制できる。

【0048】

（パターン３）
図５（ｃ）に示す状態において、ベースピストン制御弁８０をオンにする。駆動用ピストン制御弁９０をオンにする。ベースピストン制御弁８０によって、第１ピストン室２１と高圧導管Ａとが接続される。駆動用ピストン制御弁９０によって、第２ピストン室２２と高圧導管Ａとが接続される。駆動用ピストン制御弁９０によって、第３ピストン室２３と低圧導管Ｃとが接続される。これにより、第１ピストン室２１に高圧の冷媒が導入される。第２ピストン室２２に高圧の冷媒が導入される。第３ピストン室２３に低圧の冷媒が導入される。

【0049】

第１ピストン室２１の冷媒と第２ピストン室の冷媒とが同一圧力のため、冷媒圧力によるベースピストン５０を移動させる力が生じない。第２ピストン室２２の冷媒と第３ピストン室２３の冷媒との差圧によって、駆動用ピストン６０を他端１０ｂ側に移動させる力Ｆ３が生じる。駆動用ピストン６０は、他端１０ｂ側に移動してストッパ面１９に突き当たる。これにより、図４に示すように、ベースピストン５０が第２ベース位置ＢＰ２に位置づけられ、駆動用ピストン６０が第３停止位置ＳＰ３に位置づけられる。そして、駆動用ピストン６０の移動に応じて、回転弁体４０が図５（ｃ）に示す第２回転位置ＲＰ２から、図５（ｄ）に示す回転位置を経由して、図５（ｅ）に示す第３回転位置ＲＰ３に位置づけられる。図５（ｅ）に示す状態において、高圧ポートｐＡと第２入出ポートｐＢ２とが弁室２４によって接続される。第１入出ポートｐＢ１と低圧ポートｐＣとが流体通路４２によって接続される。

【0050】

回転弁体４０が第２回転位置ＲＰ２から第３回転位置ＲＰ３に移動する途中で、図５（ｄ）に示すように、第１入出ポートｐＢ１は、弁室２４から外れて第２シール部４４に塞がれる。第２入出ポートｐＢ２は、流体通路４２から外れて第１シール部４３に塞がれる。そして、回転弁体４０が第３回転位置ＲＰ３に移動すると、第１入出ポートｐＢ１は流体通路４２に開口する。第２入出ポートｐＢ２は弁室２４に開口する。これにより、回転弁体４０が第２回転位置ＲＰ２から第３回転位置ＲＰ３に移動する途中で、第１入出ポートｐＢ１および第２入出ポートｐＢ２を通じて、流体通路４２と弁室２４とが接続されることがない。そのため、弁室２４内にある高圧の冷媒が低圧側へ移動することを抑制できる。

【0051】

以上より、本実施例の流路切換システム１の流路切換弁５は、ベースピストン５０が、第１ベース位置ＢＰ１と、第１ベース位置ＢＰ１より他端１０ｂ側にある第２ベース位置ＢＰ２と、の間を移動可能である。駆動用ピストン６０は、第１ベース位置ＢＰ１にあるベースピストン５０と接する第１停止位置ＳＰ１と、第２ベース位置ＢＰ２にあるベースピストン５０と接する第２停止位置ＳＰ２と、第２停止位置ＳＰ２より他端１０ｂ側にある第３停止位置ＳＰ３と、の間を移動可能である。ベースピストン５０および駆動用ピストン６０が、第１ピストン室２１、第２ピストン室２２および第３ピストン室２３の冷媒圧力に応じて軸線Ｌ方向に移動される。このようにしたことから、第１ピストン室２１、第２ピストン室２２および第３ピストン室２３の冷媒圧力を切り換えることにより、ベースピストン５０が第１ベース位置ＢＰ１および第２ベース位置ＢＰ２に位置づけられ、駆動用ピストン６０が、ベースピストン５０に接する第１停止位置ＳＰ１および第２停止位置ＳＰ２と、ベースピストン５０から離れる第３停止位置ＳＰ３と、に位置づけられる。そのため、回転弁体４０が、駆動用ピストン６０の軸線Ｌ方向の移動に応じて回転されて、第１停止位置ＳＰ１、第２停止位置ＳＰ２および第３停止位置ＳＰ３に対応する第１回転位置ＲＰ１、第２回転位置ＲＰ２および第３回転位置ＲＰ３に位置づけられる。したがって、冷媒圧力を用いて３つの流路接続パターンを提供できる。

【0052】

また、回転弁体４０の摺動面４１は、平面視円弧形状に形成されている。摺動面４１には、流体通路４２と、第１シール部４３と、第２シール部４４と、が設けられている。流体通路４２は、第１入出ポートｐＢ１と第２入出ポートｐＢ２と低圧ポートｐＣとを接続可能な平面視円弧形状の凹部である。第１シール部４３は、流体通路４２の一方の端部に連なる摺動面４１の一部分である。第１シール部４３は、第１入出ポートｐＢ１を通過する際に当該第１入出ポートｐＢ１を塞ぐように形成されている。第１シール部４３は、第２入出ポートｐＢ２を通過する際に当該第２入出ポートｐＢ２を塞ぐようにも形成されている。第２シール部４４は、流体通路４２の他方の端部に連なる摺動面４１の一部分である。第２シール部４４は、第１入出ポートｐＢ１を通過する際に当該第１入出ポートｐＢ１を塞ぐように形成されている。このようにしたことから、回転弁体４０を回転させて流路を切り換える際に、第１入出ポートｐＢ１および第２入出ポートを通じて、流体通路４２と弁室２４とが接続されることがない。そのため、弁室２４内にある高圧の冷媒が低圧側へ移動することを抑制できる。

【0053】

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0054】

１…流路切換システム、５…流路切換弁、１０…本体ケース、１０ａ…一端、１０ｂ…他端、１１…ベースピストン収容部、１２…駆動用ピストン収容部、１３…弁体収容部、１４、１５…壁部、１６…ストッパ面、１７…隔壁、１８…軸受、１９…ストッパ面、２１…第１ピストン室、２２…第２ピストン室、２３…第３ピストン室、２４…弁室、３０…弁座、３１…弁座面、４０…回転弁体、４１…摺動面、４２…流体通路、４３…第１シール部、４４…第２シール部、５０…ベースピストン、５０ａ、５０ｂ…樹脂部材、５１…Ｏリング、６０…駆動用ピストン、６０ａ、６０ｂ…樹脂部材、６１…Ｏリング、６２…ガイド穴、６３…雌ねじ面、７０…動力伝達機構、７１…回転駆動軸、７３…雄ねじ面、７５…弁軸、７６…Ｏリング、７７…コイルばね、８０…ベースピストン制御弁、８１…コイル、８２…プランジャー、８３…弁体、８４…弁座、８５…第１ポート、８６…第２ポート、８８…弁室、９０…駆動用ピストン制御弁、９１…コイル、９２…プランジャー、９３…弁体、９４…弁座、９５…第１ポート、９６…第２ポート、９７…第３ポート、９８…弁室、ｐＡ…高圧ポート、ｐＢ１…第１入出ポート、ｐＢ２…第２入出ポート、ｐＣ…低圧ポート、Ａ…高圧導管、Ｂ１…第１入出導管、Ｂ２…第２入出導管、Ｃ…低圧導管、Ｓ１～Ｓ３…細管、Ｔ１～Ｔ４…細管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】