JP2009068695A - 切換弁及び可逆サイクル冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配管間の流れを切り換える弁体をスムーズに移動させることができる切換弁及び可逆サイクル冷凍装置を提供する。
【解決手段】可逆サイクル冷凍装置としての空気調和機は切換弁２を備えている。切換弁２は複数の配管が取り付けられた弁本体とピストン体７とを備えている。ピストン体７は弁本体の軸芯に沿って移動自在に当該弁本体内に収容されたピストン本体１７とピストン本体１７の両端部に設けられて弁本体との間をシールするパッキン１８とピストン本体１７の中央部に設けられて複数の配管間の流れを変更する弁体とを備えている。パッキン１８は環状に形成されかつその断面形が弁本体の端に向かうにしたがって徐々に弁本体の円筒部の内面に近づく方向に傾斜した傾斜部２８を備えている
【選択図】図４

Description

この発明は、例えば、可逆サイクル冷凍装置の冷暖房を切り換える切換弁及びこの切換弁を備えた可逆サイクル冷凍装置に関する。

従来、冷房と暖房とが切り換え可能な可逆サイクル冷凍装置としての空気調和機では、圧縮機と、凝縮器又は蒸発器として用いられる二つの熱交換器と、これら圧縮機と二つの熱交換器との間の冷媒の流れる流路を切り換える切換弁（図１２及び図１３に示す）１００とを備えている。

図１２及び図１３に例示された切換弁１００は、円筒状の弁本体１０１と、当該弁本体１０１内に収容されたピストン体１０２とを備えている。弁本体１０１には、図１２中の上方に配管１０３が一つ取り付けられ、図１２中の下方に配管１０３が三つ取り付けられている。これら三つの配管１０３は、互いに平行に並べられている。また、弁本体１０１は、その両端が栓体１０４によって塞がれている。弁本体１０１には、弁本体１０１の内外を連通する弁座１０５が設けられている。

ピストン体１０２は、ピストン本体１０６と、一対のパッキン１０７と、一つの弁体１０８とを備えている。ピストン本体１０６は、弁本体１０１の軸芯に沿って移動自在に当該弁本体１０１内に収容されている。パッキン１０７は、ピストン本体１０６の両端部に設けられ、かつ弁本体１０１の内面で、パッキン１０７で仕切られるパッキン１０７の両側に位置する空間の間をシールする。弁体１０８は、ピストン本体１０６の中央部に設けられ、かつ前記複数の配管１０３間の流れ方向（即ち、流れ）を変更可能にする。

パッキン１０７は、円板状に形成されている。パッキン１０７は、弁本体１０１の軸芯方向の中央に向かうにしたがって徐々に弁本体１０１の内面に近づく方向に傾斜した傾斜部１０９を全周に亘って設けている。パッキン１０７は、傾斜部１０９が弾性を有する薄い板金で構成された板ばね１１０によって弁本体１０１の内面に向かって付勢されている。パッキン１０７は、傾斜部１０９が弁本体１０１の内面に密に接触して、当該弁本体１０１の内面との間を流体密に保つ。

前述した構成の切換弁１００は、電磁石を有したパイロット弁１１１を有し、当該電磁石のコイルに電圧を印加されるか否かで、弁本体１０１の両端部とパッキン１０７との間の圧力差が変更されて、ピストン体１０２が移動する。具体的には、弁本体１０１の一方の端部と一対のパッキン１０７の一方のパッキン１０７との間の圧力を高くし、かつ弁本体１０１の他方の端部と一対のパッキン１０７の他方のパッキン１０７との間の圧力を低くすることで、ピストン体１０２が前述した他方の端部に近づく方向に移動させ、また、弁本体１０１の他方の端部と一対のパッキン１０７の他方のパッキン１０７との間の圧力を高くし、かつ弁本体１０１の一方の端部と一対のパッキン１０７の一方のパッキン１０７との間の圧力を低くすることで、ピストン体１０２が前述した一方の端部に近づく方向に移動させることで、ピストン体１０２が弁本体１０１内を移動する。切換弁１００は、ピストン体１０２が移動することで、弁体１０８が複数の配管１０３の冷媒の流れ方向を変更して、空気調和機の冷暖房を切り換える。

前述した従来の空気調和機の切換弁１００は、弁本体１０１の一方の端部と一対のパッ
キン１０７の一方のパッキン１０７との間の圧力を高くし、かつ弁本体１０１の他方の端部と一対のパッキン１０７の他方のパッキン１０７との間の圧力を低くすることで、ピストン体１０２が前述した他方の端部に近づく方向に移動させ、また、弁本体１０１の他方の端部と一対のパッキン１０７の他方のパッキン１０７との間の圧力を高くし、かつ弁本体１０１の一方の端部と一対のパッキン１０７の一方のパッキン１０７との間の圧力を低くすることで、ピストン体１０２が前述した一方の端部に近づく方向に移動させることで、ピストン体１０２が弁本体１０１内を移動する。また、ピストン体１０２のパッキン１０７の傾斜部１０９が前述した方向に傾斜している。

一方、ピストン体１０２と一対のパッキン１０７とで囲まれた空間は常に圧縮機の吐出側高圧に連通しており、パッキン１０７は、圧縮した吐出側高圧冷媒が吸入側低圧流れることを防止するためにシール性を必要とする。

このため、ピストン体１０２の一対のパッキン１０７間の圧力によって、当該ピストン体１０７の移動方向の前側のパッキン１０７の傾斜部１０９が拡がる方向に押圧される。

したがって、ピストン体１０２が移動する際に、当該ピストン体１０２の移動方向の前側のパッキン１０７の傾斜部１０９が拡げられるので摺動抵抗が増加し、当該ピストン体１０２の移動を妨げることになるとともに、パッキン１０７は圧力差による大きな荷重を受ける。よって、従来の切換弁１００は、ピストン体１０２の移動をスムーズに行うことが困難となって、スムーズに配管１０３間の流れを切り換えることが困難であった。また、パッキン１０７のシール部は圧力差による大きな荷重下での切り換え動作の繰り返しにより損傷を受けて、耐久性が劣るという問題があった。

したがって、本発明の目的は、配管間の流れを切り換える弁体をスムーズに移動させることができ、また、パッキンの耐久性を向上させることができる切換弁及び可逆サイクル冷凍装置を提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の切換弁は、複数の配管が取り付けられた筒状の弁本体と、前記弁本体の軸芯に沿って移動自在に当該弁本体内に収容されたピストン本体と、前記ピストン本体の両端部に設けられて弁本体に接触するパッキンと、前記ピストン本体の中央部に設けられて前記複数の配管間の流れを変更する弁体と、を備えたピストン体と、を備え、前記ピストン体が前記弁本体の軸芯に沿って移動することで前記弁体が前記複数の配管間の流れを変更する切換弁において、前記パッキンが、環状に形成され、かつその断面形が前記弁本体の端に向かうにしたがって徐々に弁本体の内面に近づく方向に傾斜した傾斜部を備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の本発明の切換弁は、請求項１に記載の切換弁において、前記弁本体の両端部には、当該弁本体の内外を連通する弁座が設けられ、かつ、前記ピストン本体の両端部には、前記弁本体の端部に近づくと、前記弁座に密に接触して、当該弁座を塞ぐ第２弁体が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の本発明の切換弁は、請求項１又は請求項２に記載の切換弁において、前記ピストン本体の両端部には、前記パッキンの前記傾斜部が前記弁本体の内面から離れすぎることを規制する規制部材が取り付けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の本発明の可逆サイクル冷凍装置は、圧縮機と、当該圧縮機と連結された熱交換器と、これらの圧縮機及び熱交換器と連結された切換弁とを備えた可逆サイクル冷凍装置において、前記切換弁として、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載
の切換弁を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載された本発明によれば、パッキンの傾斜部が、弁本体の端に近づくのにしたがって徐々に弁本体の内面に近づく方向に傾斜しているので、ピストン体の移動方向の前側に位置するパッキンの傾斜部が、当該ピストン体が移動する際に収縮される方向に押圧される。

請求項２に記載された本発明によれば、ピストン本体の両端部に、弁本体の両端部に設けられた弁座を塞ぐ第２弁体が設けられているので、ピストン体が、第２弁体が弁座を塞ぐ所定の位置で確実に位置決めされる。

請求項３に記載された本発明によれば、傾斜部が弁本体の内面から離れすぎることを規制する規制部材を備えているので、傾斜部が塑性変形することを防止できる。

請求項４に記載された本発明によれば、前述した切換弁を備えているので、切換弁のピストン体の移動方向の前側に位置するパッキンの傾斜部が、当該ピストン体が移動する際に収縮される方向に押圧される。

以上説明したように請求項１に記載の本発明は、ピストン体の移動方向の前側に位置するパッキンの傾斜部が、当該ピストン体が移動する際に収縮される方向に押圧されるので、当該前側のパッキンがピストン体の移動を妨げることがない。したがって、ピストン体即ち弁体をスムーズに移動させることができ、配管間の流れの切り換えをスムーズに行うことができる。さらに、背景技術の欄で説明した従来例では、パッキンにシール性を必要としていたが、本発明では、第２弁体がシールするので、パッキンのシール性を軽減でき、パッキンの耐久性が向上する。

請求項２に記載の本発明は、ピストン体を第２弁体が弁座を塞ぐ所定の位置で確実に位置決めできるので、弁体が、配管間の流れを確実に切り換えることができる。

請求項３に記載の本発明は、傾斜部が塑性変形することを防止できるので、傾斜部即ちパッキンの破損を防止できる。

請求項４に記載の本発明は、前述した切換弁を備えているので、可逆サイクル冷凍装置の冷媒の流れをスムーズに切り換えられる。

以下、本発明の一実施形態に係る切換弁及びこの切換弁を備えた可逆サイクル冷凍装置としての空気調和機を、図１乃至図１０を参照して説明する。

本実施形態にかかる空気調和機１は、例えば、冷媒（流体に相当する）として二酸化炭素を用いるものである。空気調和機１では、冷媒としての二酸化炭素は、後述する圧縮機４によって、例えば、約１０ＭＰａの圧力まで圧縮される。空気調和機１は、図１及び図２に示すように、切換弁２と、パイロット弁３と、圧縮機４と、二つの熱交換器５と、膨張弁４０とを備えている。

切換弁２は、図１及び図２に示すように、弁本体６と、ピストン体７とを備えている。弁本体６は、円筒部８と、二つの端部キャップ９と、複数の配管１０と、弁板１１と、を備えている。円筒部８は、勿論、内外径が一定の円筒状に形成されている。端部キャップ９は、それぞれ、円板状に形成され、円筒部８の端部に溶接により取り付けられて、当該
端部を塞いでいる。端部キャップ９には、当該端部キャップ９の中央を貫通した抽排気管１２が取り付けられている。この抽排気管１２の円筒部８の内側の端部１２ａは、特許請求の範囲に記載された弁座となっている。このため、弁本体６は、その両端部それぞれに弁座を設けている。

配管１０は、図示例では、四つ設けられている。四つの配管１０は、それぞれ、弁本体６の円筒部８の軸芯（長手）方向の中央部に取り付けられて、当該円筒部８の内外を連通している。これらの配管１０は、弁本体６の円筒部８の外周面から外周方向に直線状に延在した格好に配置されている。四つの配管１０のうち三つの配管１０（以下、符号１０ａ，１０ｂ，１０ｃで示す）は、互いに平行でかつ円筒部８即ち弁本体６の軸芯（長手）方向に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。残りの一つの配管１０（以下、符号１０ｄで示す）は、図示例では、前記三つの配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうちの中央の配管１０ｂと、円筒部８即ち弁本体６の軸芯を挟んで相対している。

前記配管１０ｂ，１０ｄは、圧縮機４を介して、互いに導管１３によって連結されている。また、前記配管１０ａ，１０ｃは、二つの熱交換器５，５にそれぞれ導管１５によって連結され、かつ前記二つの熱交換器５，５は膨張弁４０を介して導管１４によって連結されている。

弁板１１は、厚手の平板状に形成されて、弁本体６の円筒部８の内周面の中央部に取り付けられている。弁板１１には、前記三つの配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃそれぞれと連通した弁座口１６が設けられている。

ピストン体７は、弁本体６内に収容されており、弁本体６の円筒部８よりも短く形成されているとともに、図１及び図２に示すように、ピストン本体１７と、弁体２１と、一対のピストン５０を備えている。ピストン５０は、円板部２４と、規制部材１８と、パッキン１９と、付勢手段としての板ばね２０と、一対の第２弁体としての玉２２とを備えている。ピストン本体１７は、平板部２３を備え、この平板部２３は、長手方向が弁本体６の円筒部８と平行な帯板状に形成されている。ピストン５０は、平板部２３の長手方向の両端にねじ２６によって、取り付けられている。

規制部材１８は、それぞれ、厚手でかつ円板部２４と略同径の円板状に形成されている。規制部材１８は、円板部２４と同軸に配置されている。規制部材１８は、円板部２４に重ねられて、当該円板部２４にリベット２５によって固定されている。規制部材１８は、その外周面に板ばね２０を介してパッキン１９の後述する傾斜部２８が当接することがある。規制部材１８は、傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面から離れ過ぎることを規制して、当該傾斜部２８及び板ばね２０が塑性変形することを規制する。

パッキン１９は、合成樹脂で構成され、図４に示すように、円板状の円板部２７と、傾斜部２８とを一体に備えている。円板部２７は、その外径が、円板部２４及び規制部材１８と略同径である。円板部２７即ちパッキン１９は、円板部２４と規制部材１８との双方と同軸に配置され、かつこれらの間に挟まれて、前記リベット２５によって、円板部２４と規制部材１８との双方と固定されている。

傾斜部２８は、円環状（即ち環状）に形成され、かつ円板部２７の外縁の全周に亘って設けられている。傾斜部２８は、円板部２４の外縁から弁本体６の端と弁本体６の円筒部８の内面に向かって延在している。即ち、傾斜部２８は、その断面形が弁本体６の端に向かうにしたがって徐々に弁本体６の円筒部８の内面に近づく方向に、前記弁本体６の軸芯方向と径方向との双方に対して傾斜している。

パッキン１９は、傾斜部２８の円板部２７から離れた側の端が、弁本体６の円筒部８の内面に接離するように、弾性変形自在となっている。また、パッキン１９は、弁本体６の円筒部８に組み込まれた状態では、傾斜部２８の円板部２７から離れた側の端が、全周に亘って、弁本体６の円筒部８の内面に密に接触して、当該弁本体６の円筒部８の内面との間を流体密（即ち、気密、液密）に保つ。このように、パッキン１９は、ピストン本体１７の両端部に設けられて、弁本体６の円筒部８の内面に接触する。

板ばね２０は、弾性変形自在な薄手の板金で構成され、円板状の円板部２９と、傾斜付勢部３０とを一体に備えている。円板部２９は、その外径が、円板部２４，２７及び規制部材１８と略同径である。円板部２９即ち板ばね２０は、円板部２４，２７と規制部材１８との全てと同軸に配置され、かつ規制部材１８とパッキン１９の円板部２７との間に挟まれて、前記リベット２５によって、円板部２４，２７と規制部材１８との全てと固定されている。

傾斜付勢部３０は、円環状（即ち環状）に形成され、かつ円板部２９の外縁の全周に亘って設けられている。傾斜付勢部３０は、円板部２９の外縁から弁本体６の端と弁本体６の円筒部８の内面に向かって延在している。即ち、傾斜付勢部３０は、その断面形が弁本体６の端に向かうにしたがって徐々に弁本体６の円筒部８の内面に近づく方向に、前記弁本体６の軸芯方向と径方向との双方に対して傾斜している。

板ばね２０は、傾斜付勢部３０の円板部２９から離れた側の端が、パッキン１９の傾斜部２８を介して、この傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面に接離するように、弾性変形自在となっている。また、板ばね２０は、弁本体６の円筒部８の内面から離れるパッキン１９の傾斜部２８を、弁本体６の円筒部８の内面に向かって付勢する弾性復元力を生じる。板ばね２０は、弁本体６の円筒部８に組み込まれた状態では、傾斜付勢部３０の円板部２９から離れた側の端が、パッキン１９の傾斜部２８を弁本体６の円筒部８の内面に向かって押圧している。

弁体２１は、ピストン本体１７の平板部２３の中央部に取り付けられ、弁板１１から凹の椀状に形成されている。即ち、弁体２１は、ピストン本体１７の中央部に設けられている。弁体２１は、後述するようにピストン体７が弁本体６の長手方向に沿って移動すると、前記三つの配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうちの二つを互いに連通するとともに、これら三つの配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃのうちの二つとの間を流体密に保って、これらの二つと弁本体６の円筒部８の内部とを互いに遮断する。

このため、弁体２１は、図１に示すように、ピストン本体１７即ちピストン体７が弁本体６の円筒部８の図１中左側の端部に位置付けられると、配管１０ａ，１０ｂ同士を連通し、かつ、配管１０ｃ，１０ｄ同士を連通するとともに、配管１０ａ，１０ｂと配管１０ｃ，１０ｄとを互いに遮断する。弁体２１は、図２に示すように、ピストン本体１７即ちピストン体７が弁本体６の円筒部８の図１中右側の端部に位置付けられると、配管１０ｂ，１０ｃ同士を連通し、かつ、配管１０ａ，１０ｄ同士を連通するとともに、配管１０ｂ，１０ｃと配管１０ａ，１０ｄとを互いに遮断する。このように、弁体２１は、ピストン本体１７即ちピストン体７が弁本体６の円筒部８の軸芯に沿って移動することで、複数の配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ間の流体としての冷媒の流れ方向（即ち、流れ）を変更する。

玉２２は、二つ設けられている。玉２２は、それぞれ、規制部材１８の中央に取り付けられ、かつ当該規制部材１８から端部キャップ９に向かって凸没自在に設けられている。また、玉２２は、図３に示すように、コイルばね３１によって、端部キャップ９から突出する方向に付勢されているとともに、図３中に符号３２で示す鉤状部によって、当該端部
キャップ９側からの脱落が規制されている。

玉２２は、ピストン体７が弁本体６の軸芯方向に移動して、相対する端部キャップ９に設けられた弁座としての抽排気管１２の端部１２ａに近づくと、当該端部１２ａに密に接触して、当該端部１２ａ即ち抽排気管１２を塞ぐ。

前述したピストン体７は、パッキン１９が弁本体６の円筒部８の内面に接触することで、弁本体６内の空間を、図１及び図２中左側から順に、第１外室３３、中央室３４、第２外室３５に仕切る。また、ピストン体７のピストン本体１７は、その全長が円筒部８より短く形成されていることで、弁本体６の円筒部８の軸芯に沿って移動自在に、当該弁本体６の円筒部８内に収容されている。

パイロット弁３は、電磁石を有し、かつ前述した抽排気管１２，１２と、配管１０ｂに取り付けられた排気管３６と、配管１０ｄに取り付けられた抽気管３７とが接続されている。パイロット弁３は、電磁石のコイルに電圧を印加されるか否かで、配管１０ｄに取り付けられた抽気管３７から供給される圧縮機４によって圧縮された冷媒を、一方の抽排気管１２に供給するとともに、他方の抽排気管１２からは配管１０ｂに取り付けられた排気管３６によって圧縮機４の吸入側に排出する状態と、他方の抽排気管１２に供給するとともに、一方の抽排気管１２から排出する状態とを切り換える。即ち、パイロット弁３は、電磁石のコイルに電圧を印加されるか否かで、配管１０ｄに取り付けられた抽気管３７から供給される圧縮機４によって圧縮された冷媒を、二つの抽排気管１２，１２のうちの一方を介して、前述した外室３３，３５のうちの一方に供給するとともに、二つの抽排気管１２のうち他方を介して、前述した外室３３，３５のうちの他方から圧縮機４の吸入側に排出する。

圧縮機４は、前述した配管１０ｂ，１０ｄと接続した導管１３に設けられている。二つの熱交換器５は、凝縮器（冷媒が二酸化炭素の場合は、ガスクーラ）又は蒸発器としての機能を有するとともに、一方の熱交換器５は、配管１０ａと接続した導管１５を介して切換弁２に連結され、他方の熱交換器５は、配管１０ｃと接続した導管１５を介して切換弁２に連結されている。さらに、二つの熱交換器５は、導管１４によって互いに連結されている。こうして、圧縮機４と熱交換器５，５とは、切換弁２、膨張弁４０、導管１３，１４，１５を介して互いに連結され、可逆サイクル冷凍装置である空気調和機１が構成されている。

前述した構成の空気調和機１は、一方の熱交換器５が室外の空気と熱交換を行うように建造物などの室外に配置され、他方の熱交換器５が室内又は冷凍機内の空気と熱交換を行うように建造物などの室内に配置されている。

そして、空気調和機１は、パイロット弁３の電磁石のコイルに電圧を印加されるか否かで圧縮機４によって圧縮された冷媒を、抽排気管１２を介して第１外室３３に供給する状態と、抽排気管１２を介して第２外室３５に供給する状態とが切り換えられる。空気調和機１は、ピストン体７とともに弁体２１を弁本体６の軸芯に沿って移動させて、二つの熱交換器５間の冷媒の流れ方向（即ち、流れ）を逆転させる。

そして、空気調和機１は、室内を冷房するときは室内に配置された熱交換器５が蒸発器として動作して室内を冷却し、室内を暖房するときは室内に配置された熱交換器５が凝縮器（冷媒が二酸化炭素の場合は、ガスクーラ）として動作して室内を暖める。このように、空気調和機１は、パイロット弁３によって、切換弁２のピストン体７とともに弁体２１を移動させて、熱交換器５，５間の冷媒の流れる方向を切り換えて、室内の冷暖房を切り換える。

以下、前述した実施形態に記載された切換弁２の動作を説明する。まず、パイロット弁３の電磁石のコイルに電圧を印加した状態では、当該パイロット弁３が、圧縮機４の吐出側から高圧の冷媒を、抽気管３７、パイロット弁３、抽排気管１２を通して、第１外室３３内に供給するとともに、第２外室３５内の圧力は抽排気管１２、パイロット弁３、排気管３６を通して、圧縮機４の低圧吸入側に排出している。そして、図５に示すように、ピストン体７即ち弁体２１が弁本体６の図中右側の端部に位置付けられて、弁体２１が配管１０ｂ，１０ｃ同士を連結して、弁本体６内では配管１０ａ，１０ｄ同士を連結している。即ち、図５に示す状態では、第１外室３３内の冷媒は高圧に保たれ、第２外室３５内の冷媒は低圧に保たれている。

このような図５に示された状態で、パイロット弁３の電磁石のコイルへの印加を停止すると、当該パイロット弁３が、圧縮機４の吐出側から高圧の冷媒を、抽気管３７、パイロット弁３、抽排気管１２を通して第２外室３５内に供給するとともに、第１外室３３内の圧力は抽排気管１２、パイロット弁３、排気管３６を通して圧縮機４の低圧吸入側に排出されるため、第１外室３３内の圧力は低下する。すると、中央室３４内には常に圧縮機４の吐出側高圧冷媒が供給されているので、中央室３４内の冷媒の圧力と第１外室３３内の冷媒の圧力との差によって、中央室３４内の加圧された冷媒が図中左側のパッキン１９の傾斜部２８を、板ばね２０の弾性復元力に抗して、弁本体６の円筒部８の内面から離れる方向に押圧する。

すると、図６に示すように、図中左側のパッキン１９が収縮する方向即ち傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面から離れる方向に弾性変形して、中央室３４と第１外室３３の間のパッキン１９によるシール性が低下する。しかし、第２外室３５内には、圧縮機４からの加圧された冷媒が供給されているので、ピストン体７は、図中左側に向かって移動する、そして、図７に示すように、ピストン体７が弁本体６の円筒部８の図中左側の端部に位置付けられて、当該図中左側の玉２２が弁座としての抽排気管１２の端部１２ａを塞ぐとともに、弁体２１が配管１０ａ，１０ｂ同士を連結して、弁本体６内では配管１０ｃ，１０ｄ同士を連結する。このように、ピストン体７が弁本体６の図中右側の端部から図中左側の端部に向かって移動する際には、この左側に向かう移動方向の前側に位置する当該左側のパッキン１９の傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面から離れる方向（収縮する方向）に押圧されて、弾性変形する。

図中左側の玉２２が弁座としての抽排気管１２の端部１２ａを塞ぐと、当該抽排気管１２内を通る冷媒の流れが遮断されて、第１外室３３内の冷媒と中央室３４内の冷媒とが互いに同じ圧力となって、板ばね２０の弾性復元力によって、図８に示すように、図中左側のパッキン１９の傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面に密に接触する。このように、図８に示す状態では、第１外室３３、第２外室３５及び中央室３４内の冷媒は高圧に保たれている。

このような図８に示された状態で、パイロット弁３の電磁石のコイルに電圧を印加されると、当該パイロット弁３が、圧縮機４の吐出側から高圧の冷媒を、抽気管３７、パイロット弁３、抽排気管１２を通して第１外室３３内に供給するとともに、第２外室３５内の圧力は抽排気管１２、パイロット弁３、排気管３６を通して圧縮機４の低圧吸入側に排出されるため、第２外室３５内の圧力は低下する。すると、中央室３４内には常に圧縮機４の吐出側高圧冷媒が供給されているので、中央室３４内の冷媒の圧力と第２外室３５内の冷媒の圧力との差によって、中央室３４内の加圧された冷媒が図中右側のパッキン１９の傾斜部２８を板ばね２０の弾性復元力に抗して、弁本体６の円筒部８の内面から離れる方向に押圧する。

すると、図９に示すように、図中右側のパッキン１９が収縮する方向即ち傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面から離れる方向に弾性変形して、中央室３４と第２外室３５の間のパッキン１９によるシール性が低下する。しかし、第１外室３３内には、圧縮機４からの加圧された冷媒が供給されているので、ピストン体７は、図中右側に向かって移動する、そして、図１０に示すように、ピストン体７が弁本体６の円筒部８の図中右側の端部に位置付けられて、当該図中右側の玉２２が弁座としての抽排気管１２の端部１２ａを塞ぐとともに、弁体２１が配管１０ｂ，１０ｃ同士を連結して、弁本体６内では配管１０ａ，１０ｄ同士を連結する。このように、ピストン体７が弁本体６の図中左側の端部から図中右側の端部に向かって移動する際には、この右側に向かう移動方向の前側に位置する当該右側のパッキン１９の傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面から離れる方向（収縮する方向）に押圧されて、弾性変形する。

図中右側の玉２２が弁座としての抽排気管１２の端部１２ａを塞ぐと、当該抽排気管１２内を通る冷媒の流れが遮断されて、第２外室３５内の冷媒と中央室３４内の冷媒とが互いに同じ圧力となって、板ばね２０の弾性復元力によって、図中右側のパッキン１９の傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面に接触する。こうして、第１外室３３、第２外室３５及び中央室３４内の冷媒は高圧に保たれる。

切換弁２は、前述したように動作して、熱交換器５，５間の冷媒の流れを逆転させる。また、前述した切換弁２は、円筒部８内に弁板１１を収容し、当該円筒部８及び弁板１１に配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃを第１の融点のろうを用いて、ろう付けする。そして、円筒部８に前記第１の融点よりも低い第２の融点のろうを用いて、配管１０ｄをろう付けする。その後、円筒部８内にピストン体７を収容して、当該円筒部８の両端部に端部キャップ９を溶接により取り付けるとともに、抽排気管１２、排気管３６、抽気管３７を取り付けて、前述した切換弁２が組み立てられる。

本実施形態によれば、パッキン１９の傾斜部２８が、弁本体６の円筒部８の端に近づくのにしたがって徐々に弁本体６の円筒部８の内面に近づく方向に傾斜しているので、ピストン体７の移動方向の前側に位置するパッキン１９の傾斜部２８が、当該ピストン体７が移動する際に、収縮される方向に押圧される。このため、当該前側のパッキン１９がピストン体７の移動を妨げることがない。したがって、ピストン体７即ち弁体２１をスムーズに移動させることができ、配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ間の冷媒の流れの切り換えをスムーズに行うことができる。

ピストン本体１７の両端部に、弁本体６の両端部に設けられた弁座としての抽排気管１２の端部１２ａを塞ぐ第２弁体としての玉２２が設けられているので、ピストン体７が、玉２２が抽排気管１２の端部１２ａを塞ぐ所定の位置で確実に位置決めされる。このため、弁体２１が、配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ間の流れを確実に切り換えることができる。

傾斜部２８が弁本体６の円筒部８の内面から離れすぎることを規制する規制部材１８を備えているので、傾斜部２８が塑性変形することを防止できる。このように、傾斜部２８が塑性変形することを防止できるので、傾斜部２８即ちパッキン１９が破損することを防止できる。

さらに、背景技術の欄で説明した従来例では、パッキン１０７は圧縮した吐出側高圧冷媒が吸入側低圧流れることを防止するためにシール性を必要とし、さらに、圧力によりパッキン１０７は拡がる方向に押圧されるため、パッキン１０７のシール部は圧力差による大きな荷重下での切り替え動作の繰り返しにより損傷を受けていたが、前述した実施形態では、パッキン１９の傾斜部２８が、弁本体６の円筒部８の端に近づくにしたがって徐々に弁本体６の内面に近づく方向に傾斜しているので、パッキン１９の傾斜部２８に加わる圧力差が大きくなるとパッキン１９の傾斜部２８が収縮される方向に押圧されて、パッキン１９のシール性は低下するため圧力差を小さくなり、パッキン１９の傾斜部２８に加わる圧力差による荷重が低減されてパッキン１９の耐久性が向上する。

前述した実施形態では、パッキン１９の傾斜部２８が収縮される方向に押圧された状態ではパッキン１９のシール性が低下するが、このとき、パッキン１９からの冷媒の流れは第２弁体としての玉２２がシールする。

空気調和機１は、前述した切換弁２を備えているので、切換弁２のピストン体７即ち弁体２１をスムーズに移動させることができ、配管１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ間の冷媒の流れの切り換えをスムーズに行うことができる。

前述した実施形態は、冷媒（流体）としてフロン系冷媒より使用圧力の高い二酸化炭素の場合特に有効であるが、フロン系の冷媒を用いても良い。また、本発明では、空気調和機１以外の機器に用いられて、種々の流体の流れを切り換えても良い。さらに、本発明では、配管１０を複数設ければ、幾つ設けても良い（例えば、配管１０を二つのみ設けても良い）。配管１０を二つのみ設けた場合には、配管１０間の冷媒の流れを開放したり遮断する。このように、本発明では、冷媒などの流体の流れの方向を変更したり、当該流れを開放、遮断して、当該流れを変更すればよい。また、本発明では、玉２２以外に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、第２弁体を例えば合成樹脂から表面がフラットな部材４０を用いても良い。なお、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。要するに、本発明では、第２弁体を種々の構成にしても良いことは勿論である。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態にかかる空気調和機の構成を示す説明図である。 図１に示された空気調和機の切換弁が配管間の流れを切り換えた状態を示す説明図である。 図１中のＩＩＩ部を拡大して示す断面図である。 図１及び図２に示された空気調和機の切換弁のピストン体の要部の断面図である。 図1に示された空気調和機のパイロット弁の電磁石のコイルに電圧を印加した状態を模式的に示す説明図である。 図５に示された空気調和機のパイロット弁の電磁石のコイルへの印加を停止した状態を模式的に示す説明図である。 図６に示された空気調和機のパイロット弁のピストン体が移動した状態を模式的に示す説明図である。 図７に示された空気調和機のパイロット弁のピストン体のパッキンが中立状態に復帰した状態を模式的に示す説明図である。 図７に示された空気調和機のパイロット弁の電磁石のコイルに電圧を印加し始めた状態を模式的に示す説明図である。 図９に示された空気調和機のパイロット弁のピストン体が移動した状態を模式的に示す説明図である。 （ａ）は図１に示された空気調和機の切換弁の変形例の要部を示す断面図であり、（ｂ）は図１１（ａ）中のＸＩＢ部を拡大して示す断面図である。 従来の空気調和機で用いられる切換弁の構成を示す断面図である。 図１２に示された空気調和機の切換弁のピストン体の要部の断面図である。

符号の説明

１ 空気調和機
２ 切換弁
４ 圧縮機
５ 熱交換器
６ 弁本体
７ ピストン体
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 配管
１２ａ 端部（弁座）
１７ ピストン本体
１８ 規制部材
１９ パッキン
２１ 弁体
２２ 玉（第２弁体）
２８ 傾斜部
４０ 部材（第２弁体）

Claims (4)

1. 複数の配管が取り付けられた筒状の弁本体と、
   前記弁本体の軸芯に沿って移動自在に当該弁本体内に収容されたピストン本体と、前記ピストン本体の両端部に設けられて弁本体に接触するパッキンと、前記ピストン本体の中央部に設けられて前記複数の配管間の流れを変更する弁体と、を備えたピストン体と、を備え、
   前記ピストン体が前記弁本体の軸芯に沿って移動することで前記弁体が前記複数の配管間の流れを変更する切換弁において、
   前記パッキンが、環状に形成され、かつその断面形が前記弁本体の端に向かうにしたがって徐々に弁本体の内面に近づく方向に傾斜した傾斜部を備えていることを特徴とする切換弁。
2. 前記弁本体の両端部には、当該弁本体の内外を連通する弁座が設けられ、かつ、
   前記ピストン本体の両端部には、前記弁本体の端部に近づくと、前記弁座に密に接触して、当該弁座を塞ぐ第２弁体が設けられていることを特徴とする請求項１記載の切換弁。
3. 前記ピストン本体の両端部には、前記パッキンの前記傾斜部が前記弁本体の内面から離れすぎることを規制する規制部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の切換弁。
4. 圧縮機と、当該圧縮機と連結された熱交換器と、これらの圧縮機及び熱交換器と連結された切換弁とを備えた可逆サイクル冷凍装置において、
   前記切換弁として、請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の切換弁を備えたことを特徴とする可逆サイクル冷凍装置。

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