特許 7538061 スライド式切換弁

(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】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】スライド式切換弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/065 20060101AFI20240814BHJP

   F16K 27/00 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

F16K11/065 Z

F16K27/00 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021025205

(22)【出願日】2021-02-19

(65)【公開番号】P2022127199

(43)【公開日】2022-08-31

【審査請求日】2022-12-06

(73)【特許権者】

【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】▲高▼田 裕正

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１４５１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２３８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２１９３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０４８６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－００９１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１９１３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－０７３０７１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３／００－ ３／３６

１１／００－１１／２４

２７／００－２７／１２

３１／００－３１／０５

Ｆ２５Ｂ ３１／００－３１／０２

３９／００－４１／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング側流路を備えるハウジングに形成された収容室内に収容されるスライド式切換弁であって、中空筒状の弁本体と、前記弁本体の内部にスライド自在に設けられた弁体と、前記弁体をスライド駆動する駆動部と、を備え、
前記弁本体は、前記弁体のスライド方向と平行な側壁部と、この側壁部と交差する底部とを有し、樹脂成形により一体形成され、前記弁本体の前記側壁部に前記ハウジング側流路と連通する第１ポート、出口ポートおよび第２ポートが設けられるとともに、前記弁本体の前記底部に入口ポートが設けられ、
前記弁本体の側壁部には、金属板からなる弁座部材がインサート成形により前記弁本体と一体に固定されていることを特徴とするスライド式切換弁。

【請求項2】

前記第１ポート、前記出口ポートおよび前記第２ポートが、前記弁体のスライド方向と平行な前記弁本体の側壁部において、該スライド方向に一直線状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスライド式切換弁。

【請求項3】

前記駆動部が、ステータコイルにより回転されるマグネットロータと、
前記マグネットロータの回転により前記弁体をスライド駆動するネジ送り機構と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のスライド式切換弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和機等の冷凍サイクルシステムに使用するのに適したスライド式切換弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、冷凍サイクルなどにおいて冷媒の流路を切り換える切換弁として、筒状の弁本体と、弁本体内部にスライド自在に設けられた碗状の弁体と、弁本体を収容するハウジングと、を備えたスライド式切換弁が知られている（特許文献１）。弁本体およびハウジングには、圧縮機からの高温高圧の冷媒を弁本体内部の弁室に流入させる入口ポート（２３，６１）と、圧縮機に冷媒を戻す出口ポート（２３，６３）と、凝縮器および蒸発器に各々接続される第１、２接続ポート（２５，６２および２６，６４）と、の４個のポートが設けられている。そして、スライド移動する弁体によって、出口ポートと第１接続ポートとが連通されるか、または出口ポートと第２接続ポートとが連通されるかの切り換えが行われるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－２３８９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の切換弁において、４個のポートは、入口ポート、第１接続ポート、出口ポート、第２接続ポートの順で弁本体およびハウジングの一側面に並んで設けられており、入口ポートと第１接続ポートとの距離が近い。このため、出口ポートと第１接続ポートとが連通され、第１接続ポートに低い温度の冷媒が流れている状態において、入口ポートを流れる高温冷媒の熱が弁本体やハウジングを介して第１接続ポートの側に奪われることになり、冷媒の温度低下によって冷凍サイクルの運転効率の低下を招く可能性がある。

【0005】

本発明は、スライド式切換弁において、入口ポートを流れる高温冷媒の熱が第１ポート（または第２ポート）および出口ポート側に奪われることを抑制し、冷凍サイクルの熱効率を向上させることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のスライド式切換弁は、ハウジング側流路を備えるハウジングに形成された収容室内に収容されるスライド式切換弁であって、中空筒状の弁本体と、前記弁本体の内部にスライド自在に設けられた弁体と、前記弁体をスライド駆動する駆動部と、を備え、前記弁本体は、前記弁体のスライド方向と平行な側壁部と、この側壁部と交差する底部とを有し、樹脂成形により一体形成され、前記弁本体の前記側壁部に前記ハウジング側流路と連通する第１ポート、出口ポートおよび第２ポートが設けられるとともに、前記弁本体の前記底部に入口ポートが設けられ、前記弁本体の側壁部には、金属板からなる弁座部材がインサート成形により前記弁本体と一体に固定されていることを特徴とする。

【0008】

また、前記第１ポート、前記出口ポートおよび前記第２ポートが、前記弁体のスライド方向と平行な前記弁本体の側壁部において、該スライド方向に一直線状に設けられていることを特徴とするスライド式切換弁が好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明のスライド式切換弁によれば、ハウジングの底部に入口ポートが設けられていることで、側壁部に設けられる第１ポート、出口ポートおよび第２ポートを入口ポートから離すことができ、入口ポートを流れる高温冷媒の熱が弁本体やハウジングを介して第１ポート（または第２ポート）および出口ポート側に奪われることが抑制され、高温冷媒の温度が維持されやすくなり、冷凍サイクルの熱効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態のスライド式切換弁の第１状態の縦断面図である。

【図2】実施形態のスライド式切換弁の第２状態の縦断面図である。

【図3】図１のＡ－Ａ矢視断面図である。

【図4】実施形態のスライド式切換弁の外観斜視図の部分概略図である。

【図5】実施形態のスライド式切換弁におけるハウジングの縦断面図である。

【図6】実施形態のスライド式切換弁の変形例を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、本発明のスライド式切換弁の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態のスライド式切換弁の第１状態の縦断面図、図２は実施形態のスライド式切換弁の第２状態の縦断面図、図３は図１のＡ－Ａ矢視断面図、図４は実施形態のスライド式切換弁の外観斜視図の部分概略図、図５は実施形態のスライド式切換弁におけるハウジングの縦断面図である。なお、以下の説明における「上下」の概念は図１及び図２の図面における上下に対応する。

【0012】

図１に示すように、このスライド式切換弁は、弁本体１と、弁体２と、ハウジング３と、ホルダ部４と、マグネットロータ５と、ステータコイル６とを備えている。

【0013】

弁本体１は樹脂成形により略円筒形状に形成されており、その内側に略円柱状の弁室１Ａを有している。また、弁本体１は、軸線Ｘと平行な弁体２のスライド方向と平行な側壁部１１と、この側壁部１１と交差する底部１２とを有している。そして、弁本体１の側壁部１１には第１ポート１３Ｅ、出口ポート１３Ｓおよび第２ポート１３Ｃが設けられ、さらに、弁本体１の前記底部１２には、入口ポート１３Ｄが設けられている。なお、第１ポート１３Ｅ、出口ポート１３Ｓおよび第２ポート１３Ｃは、側壁部１１の一部に弁体２のスライド方向に沿って一直線状に設けられている。また、弁本体１の弁室１Ａ内には、弁本体１と共にインサート成形されて固定された薄型金属板からなる弁座部材１４を備えるとともに、弁本体１の底部１２とは反対側の端部にはケース１５が固定されている。弁座部材１４の軸線Ｘ側の面は弁体２が摺動する弁座面１４Ａとなるとともに、この弁座部材１４には、第１ポート１３Ｅに対向する開口１４Ｅと、出口ポート１３Ｓに対向する開口１４Ｓと、第２ポート１３Ｃに対向する開口１４Ｃとが形成されている。また、弁本体１の外側面には弁本体側係合部としての係合突起１Ｂが形成されており、後述のハウジング側係合部としての係合溝３Ｂと係合することでハウジング３に対する弁本体１の回転位置が規制される。これにより、弁本体１の第１ポート１３Ｅ，出口ポート１３Ｓ、および第２ポート１３Ｃと、後述のハウジング３側のハウジング側流路３１Ｅ、３１Ｓ、３１Ｃとの相対位置の位置合わせを容易に行える等、ハウジング３に対する弁本体１の組付けが容易になっている。なお、弁本体１側に係合溝を設け、ハウジング３側の係合突起を設けることによりハウジング３に対する弁本体１の回転位置を規制してもよい。

【0014】

弁体２には膨出部２１と膨出部２１の片側に軸線Ｘに沿って延びる角丸角柱状（図３参照）のガイド軸２２とを有し、膨出部２１の内側には椀状凹部２１Ａが形成されている。そして、弁体２は、図１の下側の端部位置において、出口ポート１３Ｓと第１ポート１３Ｅとを椀状凹部２１Ａにより導通する。このとき、第２ポート１３Ｃは弁室１Ａ内で入口ポート１３Ｄに導通する。また、弁体２は、図２の上側の端部位置において、出口ポート１３Ｓと第２ポート１３Ｃとを椀状凹部２１Ａにより導通する。このとき、第１ポート１３Ｅは弁室１Ａ内で出口ポート１３Ｄに導通する。また、弁体２のガイド軸２２の中心には、軸線Ｘと同軸の雌ねじ部２２ａとそのねじ孔が形成されている。

【0015】

ハウジング３はアルミダイキャスト製で、軸線Ｘを中心とする略円筒形状の収容室３Ａを有しており、この収容室３Ａ内に弁本体１が収容されている。ハウジング３は、図５に示すように、その内周に弁本体１の係合突起１Ｂと係合する係合溝３Ｂを有している。なお、弁本体１とハウジング３との間には所定位置でＯリング１０によりシールされている。また、ハウジング３には、収容室３Ａの側壁部に開口するハウジング側流路３１Ｅ，３１Ｓ，３１Ｃが形成され、弁本体１とハウジング３との間の間隙を介して、弁本体１側の第１ポート１３Ｅ，出口ポート１３Ｓ、および第２ポート１３Ｃのそれぞれと連通している。また、弁本体１の底部１２と対向する位置にハウジング側流路３１Ｄの収容室３Ａ側の開口が収容室３Ａに向けて形成されている。そして、ハウジング側流路３１Ｅは第１ポート１３Ｅに連通し、ハウジング側流路３１Ｓは出口ポート１３Ｓに連通し、ハウジング側流路３１Ｃは第２ポート１３Ｃに連通し、ハウジング側流路３１Ｄは入口ポート１３Ｄに連通している。

【0016】

ホルダ部４は主に樹脂製であり、略円柱状の弁ガイド部４１と、弁ガイド部４１の上端部に形成された軸受部４２と、弁ガイド部４１の外周にインサート成形により設けられた金属製で略円盤状の固定蓋４３とで構成されている。そして、ホルダ部４は固定蓋４３を介して弁本体１のケース１５の上端部に溶接により固定されている。なお、ハウジング３の上端部と固定蓋４３との間には、ハウジング３と弁本体１とを固定するＣリング２０が嵌合されている。図３に示すように、弁ガイド部４１には、軸線Ｘと同軸で角丸の角柱空洞のガイド孔４１ａが形成されている。そして、ガイド孔４１ａ内に、弁体２のガイド軸２２が挿通されている。

【0017】

また、固定蓋４３には、弁本体の弁室１Ａ及びケース１５の内部を密閉するキャン４４が固定されており、このキャン４４内にマグネットロータ５が収容されている。マグネットロータ５の中心にはロータ軸５１が取り付けられ、ロータ軸５１の弁体２側の外周には、弁体２のガイド軸２２の雌ねじ部２２ａに螺合する雄ねじ部５１ａが形成されている。また、このロータ軸５１はホルダ部４の軸受部４２にて軸支されている。これによりマグネットロータ５は、キャン４４内で回動自在に支持されている。なお、ガイド孔４１ａの上部において、軸受部４２とロータ軸５１のフランジ部５３との間、および、マグネットロータ５と軸受部４２との間には摺動ワッシャ４６，４７が配設されている。

【0018】

ステータコイル６は、樹脂製のボビン６１にコイル６２，６２を巻装することで、軸線Ｘ方向に一対のコイル部を積層して構成され、ボビン６１には、磁極歯６３ａを持つ継鉄（ヨーク）６３がモールド成形により一体に組み付けられている。また、ステータコイル６は、中央に軸線Ｘを中心とする円柱形状の嵌挿孔６Ｈを有しており、この嵌挿孔６Ｈの内周面の一部に継鉄６３の磁極歯６３ａが配置されている。そして、ステータコイル６は、嵌挿孔６Ｈ内に弁本体１のキャン４４が嵌挿されることで弁本体１に装着されている。これにより、ステータコイル６の磁極歯６３ａがキャン４４の外周面に対向配置される。

【0019】

以上の構成により、ステータコイル６のコイル６２へのパルス出力の印加によりコイル６２が磁力線を発生する。これにより、磁極歯６３ａの磁極（Ｎ、Ｓ極）が交互に変化し、マグネットロータ５に対して磁気吸引力及び磁気反発力を発生し、マグネットロータ５とロータ軸５１が回転する。これによりロータ軸５１の雄ねじ部５１ａと、弁体２のガイド軸２２の雌ねじ部２２ａとによるネジ送り機構により、弁体２が軸線Ｘ方向にスライドし、図１の第１状態から図２の第２状態へ、あるいは、図２の第２状態から図１の第１状態へと、流路が切換られる。このように、ロータ軸５１、マグネットロータ５、及びネジ送り機構が「駆動部」を構成している。

【0020】

ハウジング側流路３１Ｄは、圧縮機の吐出口に接続され、高温高圧の冷媒を弁本体１の弁室１Ａに導入し、ハウジング側流路３１Ｓは、圧縮機の吸入口に接続され、圧縮機に冷媒を戻す。また、ハウジング側流路３１Ｅは、冷凍サイクルの蒸発器に連通され、ハウジング側流路３１Ｃは、冷凍サイクルの凝縮器に連通される。そして、図１の第１状態では、入口ポート１３Ｄから流入する高温冷媒は、弁室１Ａを介して第２ポート１３Ｃへ流れ、図２の第２状態では、入口ポート１３Ｄから流入する高温冷媒は、弁室１Ａを介して第１ポート１３Ｅへ流れる。

【0021】

以上のように、このスライド式切換弁によれば、弁本体１の底部１２に入口ポート１３Ｄが設けられているので、側壁部１１に設けられる第１ポート１３Ｅ、出口ポート１３Ｓおよび第２ポート１３Ｃの位置を、入口ポート１３Ｄから離すことができる。これにより、入口ポート１３Ｄを流れる高温冷媒の熱が弁本体やハウジングを介して、第１ポート１３Ｅ、または第２ポート１３Ｃ、および出口ポート１３Ｓ側に奪われることが抑制される。したがって、高温冷媒の温度が維持されやすくなり、冷凍サイクルの熱効率を向上させることができる。また、この実施形態では、弁本体１が熱抵抗の大きな樹脂により形成されているので、入口ポート１３Ｄを流れる高温冷媒の熱が奪われることをさらに抑制することができ、さらに、冷凍サイクルの熱効率を向上させることができる。

【0022】

図６は実施形態のスライド式切換弁の変形例を示す縦断面図であり、この変形例で図１及び図２との違いは、ハウジング３′の構成である。このハウジング３′では弁本体１の入口ポート１３Ｄへ冷媒を導入するための流路が横から形成されている点である。この変形例でも、冷凍サイクルの熱効率の向上に寄与する弁本体１の作用効果は前記実施形態と同様である。

【0023】

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。

【符号の説明】

【0024】

１ 弁本体
１Ａ 弁室
１１ 側壁部
１２ 底部
１３Ｅ 第１ポート
１３Ｃ 第２ポート
１３Ｓ 出口ポート
１３Ｄ 入口ポート
２ 弁体
２１ 膨出部
２２ ガイド軸
２２ａ 雌ねじ部
３ ハウジング
３１Ｅ ハウジング側流路
３１Ｃ ハウジング側流路
３１Ｓ ハウジング側流路
３１Ｄ ハウジング側流路
４ ホルダ部
４１ 弁ガイド部
４２ 軸受部
４３ 固定蓋
５ マグネットロータ
５１ ロータ軸
５１ａ 雄ねじ部
６ ステータコイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】