JP5687026B2 - 三方弁および該三方弁を用いた車両用空調装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、自動車などの車両用空調装置の場合は、空調装置の大型化を避けるために、四方弁を用いる代わりに、膨張弁をバイパスさせるように電磁弁を配置し、この電磁弁の開閉によって冷房運転と暖房運転とを切り換えることが行なわれている(例えば、特許文献1、2)。
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、電磁力などを用いることなく、弁筐内の流路を自動的に切り換えることが可能な三方弁、および該三方弁を用いた車両用空調装置を提供することを目的とする。
本発明の三方弁は、
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第1の出口ポートおよび第2の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第1の出口ポートまたは第2の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には第1の均圧室が画成されるとともに、該第1の均圧室の内部には、前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢手段が形成され、
前記弁筐内の軸方向の他端部には、前記弁筐の他の部分と仕切られた第2の均圧室が画成されるとともに、該第2の均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を導入する均圧導入路が連通しており、該第2の均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第1の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第2の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする。
また、上記発明において、
前記第1の均圧室および第2の均圧室が、前記弁筐内において感圧部材によって画成されていることが望ましい。
前記付勢手段が、少なくとも前記第1の均圧室内に配置された付勢部材によって構成されていることが望ましい。
また、本発明の三方弁は、
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第1の出口ポートおよび第2の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第1の出口ポートまたは第2の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には、前記弁筐の他の部分と仕切られた均圧室が画成され、該均圧室の内部には、前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢部材が配置されるとともに、該均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を均圧室に導入する均圧導入路が連通しており、該均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成され、
前記弁筐内の流路を流れる流体の圧力によって弁体に作用する軸方向の力が、その軸方向の両方向に同時に作用するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第1の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第2の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明の車両用空調装置は、上述した本発明の三方弁が用いられていることを特徴とする。
また、本発明の車両用空調装置は、
冷媒圧縮機から吐出された高圧冷媒が膨張弁によって減圧され、低圧冷媒となって再び冷媒圧縮機へと流入するとの冷凍サイクルを利用した車両用空調装置であって、
上述した本発明の三方弁が用いられているとともに、
前記三方弁の第1の均圧室には、前記膨張弁によって減圧された低圧冷媒を導入する低圧導入路が連通されていることを特徴とする。
なお、以下の説明において、単に「上側」、「上面」、「下側」、「下面」と言う場合は、図の「上側」、「上面」、「下側」、「下面」を指すものとする。
図1は、本発明の第1の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
本実施形態の三方弁1は、図1に示したように、弁筐10と、この弁筐10の内部に収容された弁体20とを備えている。
ここで、図1の(a)は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図、図1の(b)は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図である。なお、図1の(a)および(b)における矢印F1〜F4は、弁体20に作用する軸方向の力を示しており、矢印の向きは力の作用方向を、矢印の大きさは、作用する力の相対的な大きさを示している。
図2は、本発明の第2の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図2の(a)は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図、図2の(b)は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図である。
図3は、本発明の第3の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図3の(a)は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図、図3の(b)は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図である。
このように、本発明の三方弁1では、弁体20が2つの弁本体22a、22bを備えるように構成することも可能である。
図4は、本発明の第4の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図4の(a)は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図、図4の(b)は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図である。
入口ポート12から弁筐10に流入する流体が低圧の流体から高圧の流体に切り換わると、第2の均圧室16bの押圧力F2が、バネ部材30の付勢力F1よりも大きくなり、図4Aの(c)に示したように、ダイアフラム36bが膨張して、弁体20を軸方向の一端側に移動させる。そして、弁体20が図4Aの(d)に示した状態まで移動すると、弁本体22とダイアフラム36bとの間に、入口ポート12から流入する高圧の流体が流入する。そして、この流入した流体の圧力による流体押圧力F3によって、弁本体22をさらに軸方向に一端側に移動させることで、図4の(b)に示した状態となるのである。
図5は、本発明の第5の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図5の(a)は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図、図5の(b)は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図である。
このように、本発明の三方弁1にあっては、上述したように、弁体20が、第1の出口ポート14aまたは第2の出口ポート14bを閉止する弁本体22だけから構成されていてもよいものである。
図6は、本発明の第6の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図6の(a)は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図、図6の(b)は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート12から弁筐10に流入している状態を示した断面図である。
上述した第1〜6の実施形態では、本発明の三方弁1を模式的な断面図を基に説明した。次に、本発明の三方弁1を用いた車両用空調装置100について、図7〜図9を基に説明する。
図9は、本発明の三方弁を用いた車両用空調装置のシステム構成図である。
10 弁筐
10A 弁室
11a 第1の弁座面
11b 第2の弁座面
12 入口ポート
14a 第1の出口ポート
14b 第2の出口ポート
16 均圧室
16a 第1の均圧室
16b 第2の均圧室
17 ストッパ部
20 弁体
22 弁本体
22a 第1の弁本体
22b 第2の弁本体
24a 第1のフランジ部
24b 第2のフランジ部
26 棒状部材
26a 第1の棒状部材
26b 第2の棒状部材
30 バネ部材
32 均圧導入路
34 低圧導入路
36a 第1のダイアフラム
36b 第2のダイアフラム
38 圧力導入路
100 車両用空調装置
110 冷媒圧縮機
120 暖房用熱交換器
122 ドア
130 冷房用熱交換器
140 室外熱交換器
150a 第1の膨張弁
150b 第2の膨張弁
160a 第1の電磁弁
160b 第2の電磁弁
160c 第3の電磁弁
162 バイパス流路
164 一方側の流路
166 他方側の流路
168 流路
A 分岐点
B 合流点
Claims (7)
- 流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第1の出口ポートおよび第2の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第1の出口ポートまたは第2の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には第1の均圧室が画成されるとともに、該第1の均圧室の内部には、前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢手段が形成され、
前記弁筐内の軸方向の他端部には、前記弁筐の他の部分と仕切られた第2の均圧室が画成されるとともに、該第2の均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を導入する均圧導入路が連通しており、該第2の均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第1の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第2の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする三方弁。 - 前記第1の均圧室および第2の均圧室が、前記弁筐内において感圧部材によって画成されていることを特徴とする請求項1に記載の三方弁。
- 前記付勢手段が、少なくとも前記第1の均圧室内に配置された付勢部材によって構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の三方弁。
- 流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第1の出口ポートおよび第2の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第1の出口ポートまたは第2の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には、前記弁筐の他の部分と仕切られた均圧室が画成され、該均圧室の内部には、前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢部材が配置されるとともに、該均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を均圧室に導入する均圧導入路が連通しており、該均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成され、
前記弁筐内の流路を流れる流体の圧力によって弁体に作用する軸方向の力が、その軸方向の両方向に同時に作用するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第1の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第2の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第2の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする三方弁。 - 請求項1から3のいずれかに記載の三方弁が用いられていることを特徴とする車両用空調装置。
- 冷媒圧縮機から吐出された高圧冷媒が膨張弁によって減圧され、低圧冷媒となって再び冷媒圧縮機へと流入するとの冷凍サイクルを利用した車両用空調装置であって、
前記三方弁の第1の均圧室には、前記膨張弁によって減圧された低圧冷媒を導入する低圧導入路が連通されていることを特徴とする請求項5に記載の車両用空調装置。 - 請求項4に記載の三方弁が用いられていることを特徴とする車両用空調装置。
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