JPH06194007A - 流路切替バルブとそれを使用する空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空調装置の運転モードの切り替えに使用され
るような多数の切替バルブを単一のものとしてまとめて
小型化し、消費電力も低減させる。 【構成】 スプール３７には、複数の断面Ｂ〜Ｅにおい
て半径方向の穴が穿孔され、それらの穴を円周方向或い
は軸方向に接続する溝が予め形成されており、それをハ
ウジング３６の中に挿入して固定すると、ハウジング３
６の穴がそれらに接続する。半径方向の穴を有しスプー
ル３７内に挿入されるロータ３８がモータ３１によって
回動することにより、スプール３７の穴を順次開閉して
流路を切り替える。この際、各断面がそれぞれ独立の切
替バルブとして作動する。切り替えが終わるとモータ３
１が停止し、その状態の保持に電力を消費することがな
い。例えばアキュームレータと一体に締結すると配管が
簡単になる。ハウジング３６の穴を集中的に設けて配管
の便宜をはかることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばヒートポンプ式
空調装置のような流体を取扱うシステムにおいて、その
流路を切り替えるバルブと、それを使用した空調装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】流体を取扱うシステムの一例として、冷
房、暖房、除湿暖房、除霜・除湿という多くの運転モー
ドに切り替えを行う図２のような空調装置のヒートポン
プサイクルを考えた場合、１ａは室外熱交換器、１ｂは
室内コンデンサ、１ｃは室内エバポレータ、１ｄはコン
プレッサ、１ｅはアキュームレータ、１ｆは膨張弁、１
ｇはキャピラリチューブ、１ｈは逆止弁、１１〜１８は
ジョイント部、２１〜２５は切替バルブであるが、従来
技術では、２１，２２，２３，２４，２５の切替バルブ
として、それぞれ独立の電磁式切替バルブ等を使用して
いたため、それら多数の切替バルブがシステム全体を大
型化する原因の一つになっていた。また、電磁式切替バ
ルブを使用すると、前記のような多くの運転モードの一
つを選択してその状態を保つために、運転中は常時いづ
れかの電磁式切替バルブに通電をしておく必要があるの
で、省電力を考えた際には切り替えのできないものにく
らべて不利な点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来技術の有する問題点を解決した流路切替バルブを
提供することを、発明の解決課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば、ヒー
トポンプ式空調装置のような流体を取扱うシステムに於
いて、従来個々に配置されていた電磁式切替バルブを一
体化することによりシステム全体を小型化し、さらに、
それをモータ駆動によるロータリ切替バルブとすること
により、切替時のみの通電によって切替可能とし、省電
力化を図ったものである。

【０００５】具体的にいえば、本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、配管を接続し流路を形成す
るために径方向に穿孔される複数個の穴が軸方向及び周
方向の所定の位置に配置されているハウジングと、前記
ハウジングに固定される回転用駆動手段と、前記ハウジ
ングの内部に固定される筒状体であって前記ハウジング
の前記複数個の穴と連通するように径方向に穿孔される
複数個の穴が軸方向及び周方向の所定の位置に配置され
ていると共に、それらの穴同士が選択的に軸方向及び周
方向の溝によって連通されることによって流路を形成す
るスプールと、前記スプールの中心の円筒形空間に挿入
され流路を形成するために径方向に穿孔される複数個の
穴が軸方向及び周方向の所定の位置に配置されていると
共に、前記回転用駆動手段によって回転駆動されて所定
の位置に停止することにより前記スプールの複数個の穴
を選択的に連通させる流路を形成するロータとを備えて
いる流路切替バルブを提供する。

【０００６】本発明はまた、更に具体的に、空調装置に
おける前記の課題を解決するための手段として、従来技
術において使用されていた複数個の切替バルブに代えて
前項に記載したような流路切替バルブを１個だけ使用す
ることにより、複数箇所の冷媒の流路を一斉に切り替え
て、複数の運転モードへの切り替えを可能としたヒート
ポンプ式空調装置を提供する。

【０００７】本発明は、ヒートポンプ式空調装置の運転
モードの切替バルブとして使用されるのに好適なよう
に、ハウジングがヒートポンプ式空調装置におけるアキ
ュームレータに対して一体的に締結されており、前記ア
キュームレータの冷媒の入口と出口が前記ハウジングに
設けられた開口に直接に接続されていることを特徴とす
る前述のような構成の流路切替バルブを提供する。

【０００８】本発明は、また、ロータに設けられた流路
の一部がオリフィス状に形成されており、前記ロータの
回転による流路の切り替えと同時に、絞りの程度が変化
するように構成されていることを特徴とする前述のよう
な構成の流路切替バルブを提供する。

【０００９】本発明は、更に、ハウジングの一部に集中
的に、他の機器へ配管を接続するためのジョイント部と
なる複数個のハウジングポートが形成されていることを
特徴とする前述のような構成の流路切替バルブを提供す
る。

【００１０】

【作用】本発明のロータリ式流路切替バルブは、ハウジ
ング、スプール、及びロータからなる三層構造を有する
ので、組み付けに先立って、予め、ハウジング、スプー
ル、及びロータのそれぞれの軸方向及び周方向の所定位
置に、径方向に必要な数の穴を穿孔すると共に、特にス
プールには径方向の穴に加えて、それらの穴を縦方向或
いは横方向に連通する溝等も形成しておくことができる
ので、穿孔や溝加工等の工程はきわめて簡単なものとな
り、複数個の切替バルブを集約した立体的な構造である
にもかかわらず、複雑な加工工程を全く必要としない。
このようにして３個の部品の加工が終わった後に、ハウ
ジングの中にスプールを挿入して固定し、そのスプール
の中にロータを回転可能に挿入することによって本発明
の流路切替バルブが容易に完成する。

【００１１】ハウジングとスプールは一体化されて固定
部材となるので、それらの内部に挿入されたロータが、
回転用駆動手段によって駆動されることによって自由に
回転し、所定の位置で停止することにより、スプールに
形成された複数の穴の間をロータの流路が選択的に連通
し、或いは遮断することによって、流路の切り替えを行
う。

【００１２】本発明の流路切替バルブにおいては、各部
品の穴が周方向のみならず軸方向の所定の位置に配置さ
れているので、複数個の切替バルブを一体化したのと同
じ作用をする。従って、流体を取り扱うシステムにおい
て、同時に複数箇所の流路を切り替える必要がある場合
でも、唯１個の本発明の切替バルブを使用して、一斉に
切り替えを行うことが可能になり、切替バルブが占める
空間を著しく小さくすることができる。しかも、切り替
える時だけ回転用駆動手段を付勢すればよいので、定常
運転中は切替バルブを付勢する電力等を必要としない。

【００１３】本発明の切替バルブがヒートポンプ式空調
装置の運転モードの切替バルブとして使用されると共
に、切替バルブのハウジングがヒートポンプ式空調装置
におけるアキュームレータに対して一体的に締結される
場合には、前記アキュームレータの冷媒の入口と出口を
前記ハウジングに設けられた開口に直接に接続すること
によって、切替バルブとアキュームレータとの接続配管
を省略して構造を簡単にすることができる。

【００１４】本発明によって、切替バルブのハウジング
の一部に集中的に、他の機器へ配管を接続するためのジ
ョイント部となる複数個のハウジングポートを形成した
場合には、配管の接続作業を容易に且つ正確に行うこと
ができ、接続された配管も整然と配列して保守作業も容
易になる。

【００１５】具体的に、本発明のロータリ式切替バルブ
をヒートポンプ式の空調装置に使用すると、冷房、暖
房、除湿、除霜等の運転モードの切り替えのために、従
来技術において使用されていた複数個の切替バルブに代
えて、唯１個、或いは少数の本発明の流路切替バルブを
使用するだけで、複数箇所の冷媒の流路を一斉に切り替
えることが可能になるので、小型で製造の容易な切替バ
ルブによって複数の運転モードへの切り替えを可能とし
た空調装置が実現する。

【００１６】

【実施例】図２に例示した前述のヒートポンプ式の空調
システムにおいては、１個の室外熱交換器１ａに対し
て、コンデンサ１ｂとエバポレータ１ｃという２個の室
内熱交換器を使用しているので、コンプレッサ１ｄによ
って加圧された冷媒の流し方のパターンを変えることに
よって、多くの運転モードを選択することが可能である
が、具体的にはその切替モードとして、冷房、暖房、除
湿暖房、及び除霜・除湿の４つが考えられる。これらの
各モードの切り替えは、冷媒の多くの流路部分に設けら
れた切替バルブ２１〜２５を開弁又は閉弁することによ
って行なうことができる。

【００１７】例えば、冷房モードの場合には、コンプレ
ッサ１ｄから室外熱交換器１ａへ、さらに冷媒の流路を
絞るキャピラリチューブ１ｇを通り、室内に設けられた
エバポレータ１ｃよりアキュームレータ１ｅを経て、コ
ンプレッサ１ｄへ戻る冷媒の循環回路が構成される必要
がある。なお、アキュームレータ１ｅは公知のものであ
って、コンプレッサ１ｄに液相の冷媒が吸入されるのを
防止すると共に、余剰の冷媒を蓄えるために用いられ
る。

【００１８】ところで、切替バルブ２１，２２，２３，
２４，及び２５として使用される開閉バルブの各作動状
態を考えて見ると、冷房時には、切替バルブ２１が閉、
２２が開、２３が閉、２４が閉、２５が閉になっていれ
ばよいということになる。以下同様に暖房時には、切替
バルブ２１が閉、２２が閉、２３が開、２４が開、２５
が閉、除湿暖房では、切替バルブ２１が閉、２２が閉、
２３が開、２４が閉、２５が開、更に除霜・除湿では、
切替バルブ２１が開２２が閉、２３が開、２４が閉２５
が閉となればよい。これらの組合わせをまとめたものが
表１である。

【００１９】

【表１】

【００２０】次に、空調装置における前述の切替バルブ
部２１〜２５を一体化して１個の切替バルブとした本発
明の第１実施例としてのロータリバルブ３の構造を図１
に示す。ロータリバルブ３は、概ね、駆動用のモータ３
１と、モータの出力を減速するための減速機３２とカッ
プリング３５、減速機を固定するためのハウジング外蓋
（Ａ）３３、中蓋３４、ハウジング３６、スプール３
７、ロータ３８、ハウジング外蓋（Ｂ）３９、センシン
グ用磁石４０、及びセンサ部４１から構成されている。

【００２１】モータ３１は減速機３２に対して直接組み
付けられており、減速機３２はハウジング外蓋（Ａ）３
３の外側にねじによって固定されている。また、ハウジ
ング外蓋（Ａ）３３、ハウジング外蓋（Ｂ）３９、中蓋
３４は、ハウジング３６に対してボルトのような手段に
よって固定されている。更に、ハウジング３６には、Ｂ
−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅの各断面上に、図２に示
された多数のジョイント部、１１〜１８に相当する配管
接続用の穿孔が施されている。

【００２２】また外周面上に溝が形成されると共に、Ｂ
−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅの各断面上において穿孔
を施されたスプール３７が、ハウジング３６の円筒形の
内面に対して、穴の位置を合せて打ち込み固定されてい
る。それによって外周溝とハウジング３６の内周面との
間には冷媒の流路が形成される。

【００２３】スプール３７の内面には、一端面の偏心し
た位置にセンシング用磁石４０を接着等の方法によって
固定すると共に、Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅの各
断面上に穿孔を施されたロータ３８が回転自在となるよ
うに組み込まれている。一方、ハウジングの外蓋（Ｂ）
３９の外側には、センシング用磁石４０の位置を検出す
るためのリードスイッチ等を備えたセンサ部４１がねじ
等により固定されている。また、ロータ３８と減速機３
２の出力軸との間にはカップリング３５を介在させてお
り、ロータ３８が回動する時にそれら両者の軸線のずれ
による回動不良を吸収する構造となっている。

【００２４】次に同じく図１を用いてロータリバルブ３
の概括的な作動を先に説明する。空調装置の運転モード
の切り替えを行なう時は、まず、図示しない制御装置が
作動してモータ３１に通電することにより、モータ３１
を回転させる。その回転出力が減速機３２に伝達され、
減速された出力によりカップリング３５と、それに連結
されたロータ３８が緩やかに回転する。この時、ロータ
３８の端面のセンシング用磁石４０の位置を、磁気に感
応して開閉するリードスイッチ等が組み込まれたセンサ
部４１によって検出し、所望の位置でモータ３１への通
電を止めることによりロータ３８の回転を停止させる。
なお、ロータ３８の回動位置の検出方法及び駆動手段に
ついては、センシング用磁石４０とリードスイッチを用
いたセンサ部４１の代りに、その他の磁気的、或いは光
学的等のエンコーダを使用したり、通常のモータ３１の
代りにステッピングモータ等を使用することもできるこ
とは言うまでもない。

【００２５】ロータリバルブ３の詳細な構造は後で説明
することにして、次に、ロータリバルブ３が行うべき切
替動作について説明する。表１に示すような空調装置に
おける４つのモードの切り替えをロータリーバルブ３の
ロータ３８の１回転の中で行うには、ロータ３８を９０
deg づつ回転させた位置で切り替えが行なわれるように
すればよい。

【００２６】表１から明らかなように、バルブ２１〜２
５をそれぞれ動作パターンによって分類すると、ロータ
３８が１回転するうちに、１回だけ開になるものと、３
回開になるものとの２種類のものがある。この動作をロ
ータリバルブ３によってどのような構成によって実現す
るかということを図３及び図４を用いて説明する。

【００２７】図３及び図４は、いずれもスプール３７と
ロータ３８の穿孔の位置関係を示す図であるが、図３の
場合、ロータ３８の２つの穴９１，９２が共にスプール
３７の２つの穴９３，９４に連通して流路が形成された
場合を開とし、それ以外を閉とする。図４の場合、ロー
タ３８の３つの穴９５，９６，９７のいづれか２つ又は
３つがスプール３７の３つの穴９８，９９，１００と連
通するか、又はこれらのうちの２つの穴と連通して、流
路が形成された場合を開とし、それ以外を閉とする。

【００２８】以上の定義により、図３の場合、（ａ）で
はロータ３８の２つの穴９１，９２がそれぞれスプール
３７の２つの穴９３，９４に連通して矢印のように流路
が形成されるために開となる。図３（ｂ）の場合、ロー
タ３８の穴９２とスプール３７の穴９３は連通するがロ
ータの穴９１とスプールの穴９４は連通しないため流路
が形成されず閉となる。図３（ｃ）の場合はロータの穴
９１，９２は共にスプールの穴９３，９４に連通しない
ため閉となる。図３（ｄ）の場合もロータの穴９１とス
プールの穴９４は連通するが、ロータの穴９２とスプー
ルの穴９３が連通しないため流路が形成されず閉とな
る。

【００２９】図３に示したように、ロータ３８に９１，
９２からなるＬ字形に直交する穴を設けると共に、スプ
ール３７には、円周上の９０deg 方向に２つの穴９３，
９４を設けることにより、ロータ３８を１回転させる間
に、図３（ａ）に示した場合だけ開とすることができ
る。

【００３０】また、図４の場合、（ａ）ではロータ３８
の３つの穴９５，９６，９７がそれぞれスプール３７の
３つの穴９８，９９，１００と連通するため、矢印のよ
うに流路が形成されて開となる。図４（ｂ）の場合は、
ロータ３８の穴９５がスプール３７の穴９９と連通する
と共に、ロータの穴９６がスプールの穴１００にそれぞ
れ連通して、スプール３７の穴９８と９９とを結ぶスプ
ール外周の溝１０１によって矢印のような流路が形成さ
れて開となる。図４（ｃ）はロータの穴９６及び９７が
それぞれスプールの穴９８及び９９と連通するが、スプ
ールの溝１０１によりスプールの穴９８及び９９が同圧
力となるだけで、流路が形成されないため閉となる。そ
して、図４（ｄ）の場合はロータの穴９５，９７がスプ
ールの穴１００，９８とそれぞれ連通し、それによって
矢印のように流路が形成されるので開となる。

【００３１】図４に示したように、ロータ３８に９５，
９６，９７からなるＴ字形に直交する半径方向の穴を設
け、また、スプール３７には円周方向に９０deg おきに
３つの穴９８，９９，１００を設けて、それらのうち穴
９８と９９とを結ぶようにスプール３７の外周に円周方
向の溝１０１を設けると、ロータ３８が１回転する間に
図４の（ａ），（ｂ），（ｄ）の３回が開となる。

【００３２】従って、図３及び図４において（ａ）〜
（ｄ）のいづれかを基準として、９０deg おきの位置で
ロータ３８の回転を停止させると、１回転中１回の開、
３回の閉という図３の構造による作動パターンと、１回
転中３回の開、１回の閉という図４の構造による作動パ
ターンとの２種類のパターンを同時に実現させることが
できる。

【００３３】以上の説明から明らかなように、単一のロ
ータリバルブ３によって表１に示されたような空調装置
の４つの運転モードにおける切替バルブ２１〜２５の開
閉状態を実現するためには、図１に示されたＢ−Ｂ，Ｃ
−Ｃ，Ｄ−Ｄ，Ｅ−Ｅの各断面上に図５及び図６のよう
な穿孔を行なう必要がある。先に述べたように、ハウジ
ング３６には図２に示されたジョイント部１１〜１８に
相当する配管接続用の穿孔が施してあり、これらが図５
及び図６に示す穴７１〜７８に対応する。これらの穴は
ハウジング３６に設けられているので、Ｈポートと呼ぶ
ことにする。同様に、スプール３７に設けられた穴５１
〜６１をＳポート、ロータ３８に設けられた穴８０〜８
８をＲポートと呼ぶ。

【００３４】この場合には、Ｈポート７１がジョイント
部１１に、Ｈポート７２がジョイント部１２に、Ｈポー
ト７３がジョイント部１３に、Ｈポート７４がジョイン
ト部１４に、Ｈポート７５がジョイント部１７に、Ｈポ
ート７７がジョイント部１８に、Ｈポート７６がジョイ
ント部１５に、Ｈポート７８がジョイント部１６にそれ
ぞれ相当する。

【００３５】なお、図２に示された切替バルブ２１，２
２は共通のジョイント部１１に連続されており、切替バ
ルブ２２，２３は共通のジョイント部１３に接続されて
いるので、ロータリバルブ３では、図５及び図７に示す
ように、Ｂ−Ｂ断面のＨポート７１が連通するＳポート
５１からＣ−Ｃ断面のＳポート５３に向かってスプール
３７の表面に縦溝６２が形成されており、同じく図５，
図６及び図７に示すように、Ｃ−Ｃ断面のＨポート７３
が連通するＳポート５４から、Ｄ−Ｄ断面のＳポート５
５に向ってスプール３７の表面に縦溝６３が形成されて
いる。

【００３６】更に、図２の切替バルブ２４においては、
ジョイント部１５と１６が共通であるため、ロータリバ
ルブ３では図６のＥ−Ｅ断面に示すようにＨポート７６
が連通するＳポート６０からＨポート７８が連通するＳ
ポート６１に向って、スプール３７の表面に円周方向に
横溝６５が形成されている。この場合、図２において切
替バルブ２１，２２，２３，２４，及び２５の切り替え
が、それぞれ図５に示すＢ−Ｂ，Ｃ−Ｃ断面、及び図６
に示すＤ−Ｄ，Ｅ−Ｅの各断面上で行なわれるため、Ｂ
−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｅ−Ｅの各断面上では、４回中１回の
開、Ｄ−Ｄ断面上では４回中３回の開となるような穿孔
を行なうことになる。

【００３７】このため図５の左列に示すＢ−Ｂ断面上で
は図３に示したような穴の加工となり、スプール３７に
Ｓポート５１及び５２を円周方向に９０deg の間隔をお
いて設け、また、ロータ３８にＬ形に直交する穴として
Ｒポート８０及び８1 を穿孔する。同じくＣ−Ｃ断面上
でも図３のような穴の加工となり、図５の右列に示すよ
うに、スプール３７にＳポート５３及び５４を円周方向
に９０deg の間隔をおいて設け、ロータ３８にＬ型に直
交する穴としてＲポート８２及び８３を穿孔する。さら
に、Ｅ−Ｅ断面上においても同様で、図６の右列に示す
ようにスプール３７にＳポート５８，５９及び６０を円
周方向に９０deg の間隔をおいて設け、ロータ３８にＬ
形に直交する穴としてＲポート８７，８８を穿孔してあ
る。

【００３８】一方、図１のＤ−Ｄ断面では、図４に示し
たような穴の加工となり、図６の左列に示すようにスプ
ール３７に円周方向９０deg おきに３個のＳポート５
５，５６，５７を設け、また、ロータ３８にはＴ形に直
交する３個の穴としてＲポート８４，８５，８６を加工
する。さらに、Ｓポート５５とＳポート５６を結ぶため
に、スプール３７の表面に円周方向の横溝６６を加工し
てある。

【００３９】このような穴や溝の加工を終ったハウジン
グ３６、スプール３７、及びロータ３８を図５及び図６
に示す４つのモードのいずれかとなるように、穴部を合
せて組み付ける。図７に組付けるべき３個の部品の概観
を示す。例えば組付時に、冷房モードとなっていた場
合、ロータ３８を９０deg 回転させると暖房モードに、
さらに、９０deg 回転させると除湿暖房モードに、同じ
く９０deg 回転させると除霜・除湿モードに、最後に９
０deg 回転させると冷房モードに戻るというような切り
替えのサイクルができる。

【００４０】このようにしてロータリバルブ３のロータ
３８の回転を９０deg 単位で制御すると、本来５個の切
替バルブ２１〜２５を必要とするヒートポンプ式空調シ
ステムにおける４つの運転モードの切り替えを、唯１個
のロータリバルブ３のみによって、任意に一度に行うこ
とができる。従って、スペース的にもコスト的にも有利
となる。また、ロータリバルブ３は切替時にだけモータ
３１に通電すればよいので、同一モードで継続運転中は
ロータリバルブ３の消費電力が零となるから、省電力の
目的にも適うことになる。

【００４１】図８は、本発明の第２実施例としての流路
切替バルブの構造を示す図である。第１実施例と同じ部
分については同じ参照符号を付して説明を省略する。第
２実施例の特徴の１つは、例えば第１実施例に関連して
図２を用いて説明したような空調装置のヒートポンプサ
イクルにおけるアキュームレータ１ｅとロータリバルブ
３とを、ボルトのような固着手段によって締結して相互
に一体化し、ロータリバルブ３とアキュームレータ１ｅ
との間や、更には、それらとコンプレッサ１ｄとの間の
相互の連結配管をなるべく外部に出すことなく、また、
外部に出すにしてもジョイント部の位置を一箇所に集中
させて接続の作業を容易にすると共に、システム全体の
構成を更に簡単なものにした点にある。

【００４２】また、第２実施例における流路切替バルブ
であるロータリバルブ３’においては、アキュームレー
タ１ｅ’と一体化するために、またシステムの作動を円
滑化するために、第１実施例のロータリバルブ３の各断
面の構造に若干の変更を加えており、それらの位置も入
れ換えている。新しい断面をＦ−Ｆ，Ｇ−Ｇ，Ｈ−Ｈ及
びＩ−Ｉとして示す。

【００４３】第２実施例のロータリバルブ３’が使用さ
れている空調装置のヒートポンプサイクルが図９に示さ
れているが、これを第１実施例の場合の図２と比較する
と判るように、キャピラリチューブ１ｇが小径のオリフ
ィスである絞り１ｇ’に置き換えられており、更に絞り
１ｇ’と並列に設けられた通路を開閉する切替バルブ２
５が新設されている。そしてこの場合は特に、切替バル
ブ２５をロータリバルブ３’の一部（Ｊ−Ｊ断面）に組
み込み、その内部に絞り１ｇ’を切り替え可能に設けて
いる。

【００４４】第１実施例におけるアキュームレータ１ｅ
は、コンプレッサ１ｄに液相の冷媒が吸入されるのを防
止すると共に、余剰の冷媒を蓄えるために用いられるも
のであるが、図８に示す第２実施例におけるアキューム
レータ１ｅ’も同様の目的を有しており、それ自体の内
部構造や作用は公知のものと同じである。従って詳細な
説明は省略するが、アキュームレータ１ｅ’の容器１１
０の上部には、ロータリバルブ３’に対する接続部１１
１が容器１１０の蓋を兼ねて形成されており、接続部１
１１には入口１１２と出口１１３が開口している。

【００４５】ロータリバルブ３’から図９に示すジョイ
ント部１５に対応するＨポート１７５と入口１１２の接
続部分を通ってアキュームレータ１ｅ’に流入する冷媒
は、容器１１０内の気液分離用の傘１１４の上面に沿っ
て矢印のように流れ、ガス冷媒１１５と液冷媒１１６に
分離する。液冷媒１１６は重力によって容器１１０の底
部に溜まるが、ガス冷媒１１５は軽いから気液分離用の
傘１１４の内側に回り込んで、出口１１３に接続してい
る出口管１１７と、その外側に同心的に支持されている
外管１１８からなる二重管構造の隙間を通って下降し、
更に出口管１１７内を上昇して、出口１１３からロータ
リバルブ３’のＨポート１１９へ抜けることができる。
出口１１３とＨポート１１９の接続部分は図９に示すジ
ョイント部１９に対応する。Ｈポート１１９は、後述の
ようにロータリバルブ３’の内部において他のジョイン
ト部２０、即ちＨポート１２０と常時連通しており、Ｈ
ポート１２０からコンプレッサ１ｄの吸入側に接続され
る。

【００４６】第２実施例においてアキュームレータ１
ｅ’と一体的に締結されるロータリバルブ３’は、第１
実施例のロータリバルブ３と同様に、ハウジング１３
６、スプール１３７、及びロータ１３８という３つの主
要な構成部分を有する。そのＦ−Ｆ，Ｇ−Ｇ，Ｈ−Ｈ，
Ｉ−Ｉ，Ｊ−Ｊの各断面の構造と、作動時において冷
房、暖房、除湿暖房、除霜・除湿の各モードに対応する
ロータ１３８の回転位置が図１０〜図１２に示されてい
る。これらの図面は、第１実施例のロータリバルブ３の
作動に関して図５及び図６に示したものと概ね対応して
いる。従って、ロータリバルブ３’において、ロータリ
バルブ３と同様な構造や作用については説明を簡略化す
る。

【００４７】図９に示された空調装置のヒートポンプサ
イクルに使用されている５個の切替バルブ２１〜２５を
第２実施例における単一のロータリバルブ３’によって
置き換えて、第１実施例の場合と同様に、表１に示され
た空調装置の４つの運転モードにおける各開閉状態を実
現するためには、図８に示されたＦ−Ｆ，Ｇ−Ｇ，Ｈ−
Ｈ，Ｉ−Ｉ，Ｊ−Ｊの各断面上のハウジング１３６、ス
プール１３７、及びロータ１３８に対して、図１０〜図
１２及び図１６等に示したような位置や形の穿孔や溝の
加工を行なう必要がある。

【００４８】ロータリバルブ３’の図１０の左列に示し
たＦ−Ｆ断面は、図９における切替バルブ２３に相当す
るもので、第１実施例のロータリバルブ３における図６
のＤ−Ｄ断面に対応するものである。従って、ロータ１
３８の１回転中、１回の閉と３回の開という図４におい
て説明した作動パターンをとる。

【００４９】Ｆ−Ｆ断面の切替バルブは、図６のＤ−Ｄ
断面と同様にロータ１３８に対して半径方向に穿孔され
た３つのＲポート１８４，１８５，１８６を有している
が、スプール１３７の穴の配置については若干異なって
いる。即ち、スプール１３７には基本的に円周方向９０
deg おきに３個のＳポート１５５，１５６，１５７を設
けているが、Ｓポート１５５からＳポート１５６とは反
対方向の４５deg の位置に補助的なＳポート２５５を設
けて、これを横溝３５５によってＳポート１５５に連通
させている。また、Ｓポート１５５とＳポート１５６を
連通する横溝１６６の中央の４５deg の位置に、補助的
なＳポート２６６を設けると共に、Ｓポート１５６とＳ
ポート１５７の中間の４５deg の位置に補助的なＳポー
ト２５７を設けて、これを横溝３５７によってＳポート
１５７に連通させている。このように補助的なＳポート
２５５，２５７，２６６を設けているのは、ロータ１３
８の回転の途中でコンプレッサ１ｄの吐出通路が完全に
塞がれてしまう時期がないようにして、空調装置の運転
において運転モードの切り替えが円滑に行われるように
すると共に、コンプレッサ１ｄを保護するためである。

【００５０】一方、Ｆ−Ｆ断面におけるハウジング１３
６には、図９に示すジョイント部１４に対応するＨポー
ト１７４が開口しており、それが室内コンデンサ１ｂに
連通しているほか、ハウジング１３６にはジョイント部
１３に対応するＨポート１７３が開口してコンプレッサ
１ｄの吐出側に連通している。

【００５１】従って、ロータ１３８が１回転する間に、
冷房運転のモードではＦ−Ｆ断面の切替バルブが閉弁す
るが、他の３つの運転モード、即ち、暖房、除湿暖房、
除霜・除湿においては開弁して、図１０に矢印で示した
ように冷媒が流れる。以下、図中の矢印は、いずれも冷
媒の流れを意味している。

【００５２】次に、図１０の右列に示すＧ−Ｇ断面の切
替バルブは、第１実施例のロータリバルブ３におけるＣ
−Ｃ断面に対応するもので、図９における切替バルブ２
２に相当するものである。Ｇ−Ｇ断面では、スプール１
３７にＳポート１５３及び１５４を円周方向に９０deg
の間隔をおいて設け、ロータ１３８にＬ型に直交する穴
としてＲポート１８２及び１８３が穿孔されている。

【００５３】Ｇ−Ｇ断面においてもＳポート１５３に対
して補助的なＳポート２５３が設けられて横溝３５３に
よって連通していると共に、Ｓポート１５４に対して補
助的なＳポート２５４が設けられて横溝３５４によって
連通している。Ｇ−Ｇ断面ではハウジング１３６にＨポ
ートが設けられていないが、Ｓポート１５４が図１６に
示す縦溝２５６によってＦ−Ｆ断面のＳポート１５６に
常時連通しており、ジョイント部１３に対応するＨポー
ト１７３を介してコンプレッサ１ｄの吐出側に接続され
ている。また、Ｈポート１５３は図１６に示す縦溝２５
１によって後述のＨ−Ｈ断面のＳポート１５１に常時連
通しており、そのＨポート１７１に対応するジョイント
部１１を介して室外熱交換器１ａに接続されている。

【００５４】Ｇ−Ｇ断面は図９における切替バルブ２２
に相当するものであるから、図３によって説明し、且つ
表１に示したように、ロータ１３８の１回転中に１回、
即ち冷房の時だけ開弁して冷媒が矢印のように流れる
が、他の３回即ち暖房、除湿暖房、除霜・除湿の時は閉
弁するという作動パターンをとる。

【００５５】図１１の左列に示すＨ−Ｈ断面の切替バル
ブは、第１実施例のロータリバルブ３におけるＢ−Ｂ断
面に対応するもので、図９における切替バルブ２１に相
当するものである。Ｈ−Ｈ断面では、スプール１３７に
Ｓポート１５１及び１５２を円周方向に９０deg の間隔
をおいて設け、ロータ１３８にＬ型に直交する半径方向
の穴としてＲポート１８０及び１８１が穿孔されてい
る。そして、Ｓポート１５１はＨポート１７１に対応す
るジョイント部１１を介して室外熱交換器１ａに接続さ
れていると共に、Ｓポート１５２はＨポート１７２に対
応するジョイント部１２を介して、逆止弁１ｆ及び１ｈ
の間に接続されている。

【００５６】Ｈ−Ｈ断面の切替バルブも、図３において
説明したように、ロータ１３８の１回転中に１回だけ開
弁し、他の３回は閉弁するという作動パターンをとる
が、表１の切替バルブ２１の欄に示すように、開弁する
のは除霜・除湿の時だけで、他の冷房、暖房、除湿暖房
の時はいずれも閉弁している。

【００５７】図８及び図１１から明らかなように、ハウ
ジング１３６の下面におけるＨ−Ｈ断面に含まれる部分
（必ずしもＨ−Ｈ断面と一致させる必要はないが）に
は、第１実施例のロータリバルブ３には見られないＨポ
ート１１９が設けられており、Ｈポート１１９はアキュ
ームレータ１ｅ’の出口１１３に接続されてジョイント
部１９を形成している。Ｈポート１１９はスプール１３
７の表面に少し斜めに形成された横溝２２９を介して後
述のＩ−Ｉ断面に含まれる（必ずしもＩ−Ｉ断面と一致
させる必要はないが）Ｈポート１２０に常時連通してい
る。Ｈポート１１９及び１２０をこのような位置に設け
たのは、ロータリバルブ３’に対するアキュームレータ
１ｅ’の接続部分の配置の都合と、ロータリバルブ３’
とコンプレッサ１ｄ等との間の配管の接続作業を容易に
するためである。

【００５８】図１１の右列に示すＩ−Ｉ断面の切替バル
ブは、第１実施例のロータリバルブ３におけるＥ−Ｅ断
面に対応するもので、図９における切替バルブ２４に相
当するものである。Ｉ−Ｉ断面では、スプール１３７に
Ｓポート１５８及び１６０を円周方向に９０deg の間隔
をおいて設け、ロータ１３８にＬ型に直交する半径方向
の穴としてＲポート１８７及び１８８が穿孔されてい
る。そして、Ｓポート１５８は、スプール１３７の表面
に形成された図１６にも示されているＬ字形の溝２５８
を介して、後述のＪ−Ｊ断面におけるＳポート３５８に
接続されていると共に、Ｓポート１６０は、ハウジング
１３６の下面のＨポート１７５に対して横溝２２１によ
って連通している。この場合、Ｈポート１７５は前述の
ように、アキュームレータ１ｅ’の入口１１２と接続さ
れてジョイント部１５を形成する。更に、横溝２２１は
Ｈポート１７５とＩ−Ｉ断面の上部に設けられたＨポー
ト１７７とを連通しており、Ｈポート１７７は室内エバ
ポレータ１ｃの出口に接続されるジョイント部１６を構
成している。

【００５９】第２実施例のロータリバルブ３’において
は、１つの特徴として図１２に示したようなＪ−Ｊ断面
を設けている。Ｊ−Ｊ断面は図９に示す切替バルブ２５
に相当するもので、第１実施例においては切替バルブ２
５に対応するものを設けていない。

【００６０】切替バルブ２５は、表１に示すようにロー
タ１３８の１回転中、除湿暖房の時だけ開弁し、他の冷
房、暖房、除霜・除湿の時は閉弁する。そのために、Ｊ
−Ｊ断面ではスプール１３７にＨポート１７６に通じる
Ｓポート３５８と、Ｈポート１７８に通じるＳポート２
７８とを円周方向に９０deg の間隔をおいて設け、ロー
タ１３８にＬ型に直交する穴としてＲポート１９１及び
１９２が穿孔されている。そして、Ｒポート１９１及び
１９２をそれぞれ延長するような形で、絞り１ｇ’を構
成するオリフィス１９３及び１９４がロータ１３８のＪ
−Ｊ断面内で半径方向に穿孔されており、オリフィス１
９３及び１９４の中心側の端部は、いずれもＲポート１
９１又は１９２の内部に開口している。

【００６１】図９に示すように、切替バルブ２４と切替
バルブ２５とが共通のジョイント部１７に接続されてい
るので、この場合はＪ−Ｊ断面のＨポート１７６がジョ
イント部１７に相当し、そこから室外熱交換器１ａの出
口に接続される。また、もう１つのＨポート１７８はジ
ョイント部１８に相当し、そこから室内エバポレータ１
ｃの入口に接続される。

【００６２】図９には絞り１ｇ’が切替バルブ２５とは
別のものとして図示されているが、第２実施例における
絞り１ｇ’は切替バルブ２５のロータ１３８の内部に形
成されたオリフィス１９３及び／又は１９４によって構
成される。図１２において、ロータ１３８が冷房の位置
にある時は、Ｓポート３５８とＳポート２７８との間は
ロータ１３８によって遮断されて、形としては閉弁の状
態にあるが、オリフィス１９３及び１９４が直列に繋が
って、それらの間を僅かに連通している。この状態が冷
房運転に最も適した絞り１ｇ’の１つの作動状態であ
る。

【００６３】次に、ロータ１３８が９０deg だけ回転し
て暖房の位置を取った時も切替バルブ２５は閉弁状態で
あるが、Ｓポート３５８とＳポート２７８との間はオリ
フィス１９４のみによって連通している。しかし、切替
バルブ２４が開弁状態になって、Ｈポート１７５へ冷媒
が円滑に流れるため、Ｈポート１７６からＨポート１７
８へは冷媒は流れない。

【００６４】ロータ１３８が更に９０deg 回転して除湿
暖房の位置をとると、Ｊ−Ｊ断面の切替バルブ２５は開
弁状態になり、オリフィス１９３及び１９４からなる絞
り１ｇ’の影響を全く受けなくなる。このように作動さ
せる理由は、除湿暖房の時には、絞り１ｇ’を設けた位
置の前後において冷媒に圧力差を与える必要がないから
である。従って、図２に示した例におけるキャピラリチ
ューブ１ｇのように絞りを常設したものと異なり、除湿
暖房の時には冷媒は無用の抵抗を受けることなくＨポー
ト１７６からＨポート１７８へ、即ち図９においてジョ
イント部１７からジョイント部１８へ円滑に流れること
ができる。

【００６５】ロータ１３８が更に９０deg 回転して除霜
・除湿の位置をとると、切替バルブ２５は再び閉弁の状
態になるが、今度はＳポート３５８とＳポート２７８と
の間がオリフィス１９３によって連通し、オリフィス１
９３のみによって除霜・除湿に最も適した程度の絞り１
ｇ’の値が得られる。このように、ロータ１３８の１回
転のうちの１回の開弁状態においては絞り１ｇ’がキャ
ンセルされるし、オリフィス１９３とオリフィス１９４
との絞りの程度を異ならせて、それぞれに適当な値を与
えておけば、他の２回の閉弁状態においてそれぞれ異な
った絞り１ｇ’の値をもたらすことができ、冷房、除霜
・除湿のそれぞれに最適の絞りの状態とすることができ
る。

【００６６】図１３〜図１５は、第２実施例におけるロ
ータリバルブ３’とアキュームレータ１ｅ’とをボルト
２によって締結して一体化した組立体を、右側、左側、
及び上側から見た外観をそれぞれ図示したものである。
第２実施例においては、ロータリバルブ３’の上面にＨ
ポートが現れていないＧ−Ｇ断面を除いて、Ｆ−Ｆ，Ｈ
−Ｈ，Ｉ−Ｉ，Ｊ−Ｊの４つの断面にそれぞれＨポート
が２個ずつ外部に現れるように設定されているから、そ
れらを長手方向に略均等に配置すると、上側から見た平
面図である図１５に示されているように、８個のＨポー
ト１７３，１７４，１７２，１７１，１２０，１７７，
１７６，１７８が整然と配列する形にまとめることがで
きる。そのように配置すると配管の接続作業をきわめて
容易に、且つ正確に行い得るだけでなく、保守、点検の
作業も容易になる。

【００６７】また、アキュームレータ１ｅ’からコンプ
レッサ１ｄへの配管も、アキュームレータ１ｅ’に直接
に接続しないで、ロータリバルブ３’の上面に集中的に
設けられたＨポート群の中のＨポート１２０を介して接
続することにより、接続作業が確実且つ容易になり、配
管が整然と並ぶようになる。もっとも、本発明において
はＨポート１２０を設けないで、アキュームレータ１
ｅ’の側面からコンプレッサ１ｄへ直接配管することも
できることは言うまでもない。

【００６８】更に、第２実施例においては、ロータリバ
ルブ３’とアキュームレータ１ｅ’とをボルト２によっ
て締結して一体的に構成したことによって、本来は配管
を必要とするアキュームレータ１ｅ’の入口１１２とロ
ータリバルブ３’のＨポート１７５の間、及び出口１１
３とＨポート１１９との間の接続部分、即ち図９におけ
るジョイント部１５及び１９に相当する部分が直接に接
続されるので、それらの部分を配管によって接続する必
要がなくなるから、外部に現れる配管の数が減少し、こ
の面でも配管の作業が容易になり、故障の原因になり得
る部分が少なくなるという利点がある。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、ヒートポンプ式空調装
置のような流体を取り扱うシステムにおいて、従来はば
らばらに配置され、別々に制御されていた複数個の切替
用電磁バルブに置き替えて、モータによって駆動するロ
ータリ式切替バルブ１個でまかなうことができるため、
システム全体を著しく小型化することができる。また所
定の回転角度だけロータを回転させ、且つ停止させて切
り替えを行うため、切替時にだけモータに通電すればよ
く、運転中は復数個の切替用電磁バルブの少くとも１個
に通電を行う必要があった従来のシステムに比較して電
力消費を低減させることができる。

【００７０】また、復数個の切替バルブを唯１個のロー
タリ式切替バルブに集約することによってバルブの構造
が立体的になるにもかかわらず、ハウジング内に予め縦
溝や横溝を加工したスプールを挿入して固定し、そのス
プールの中にロータを回転可能に挿入するという三層構
造をとることにより、溝や穴の加工がきわめて容易にな
り、複雑な穴や溝の加工を必要としないという製作上の
利点もある。

【００７１】本発明の切替バルブが具体的にヒートポン
プ式空調装置の運転モードの切替バルブとして使用さ
れ、切替バルブのハウジングがヒートポンプ式空調装置
におけるアキュームレータに対して一体的に締結される
と共に、アキュームレータの冷媒の入口と出口がハウジ
ングに設けられた開口に直接に接続される場合には、切
替バルブとアキュームレータとの間の配管を省略するこ
とができ、全体の構造を簡単にすることができる。

【００７２】更に、本発明によって、切替バルブのハウ
ジングの一部、例えば上面に集中的に、他の機器への配
管を接続するジョイント部となる複数個のハウジングポ
ートを形成した場合には、配管の接続作業を容易に且つ
正確に行うことができ、接続された配管も整然と配列し
て保守作業等が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての流路切替バルブを
示す縦断正面図である。

【図２】本発明の第１実施例の流路切替バルブを適用す
るのに適したヒートポンプ式の空調装置を示すシステム
構成図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）はいずれも本発明の流路切替バ
ルブの代表的な断面の構造と作動状態を概括的に説明す
るための断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）はいずれも本発明の流路切替バ
ルブの図３とは異なる他の代表的な断面の構造と作動状
態を概括的に説明するための断面図である。

【図５】いずれも本発明の第１実施例としての流路切替
バルブの一部の断面の構造と作動状態を説明するための
断面図である。

【図６】いずれも本発明の第１実施例としての流路切替
バルブの図５とは異なる他の一部断面の構造と作動状態
を説明するための断面図である。

【図７】本発明の第１実施例の流路切替バルブの構造を
示す分解斜視図である。

【図８】本発明の第２実施例としての流路切替バルブを
示す縦断正面図である。

【図９】本発明の第２実施例の流路切替バルブを適用す
るのに適したヒートポンプ式の空調装置を示すシステム
構成図である。

【図１０】いずれも本発明の第２実施例としての流路切
替バルブの一部の断面の構造と作動状態を説明するため
の断面図である。

【図１１】いずれも本発明の第２実施例としての流路切
替バルブの図１０とは異なる他の一部断面の構造と作動
状態を説明するための断面図である。

【図１２】本発明の第２実施例としての流路切替バルブ
の図１０及び図１１とは異なる他の一部断面の構造と作
動状態を説明するための断面図である。

【図１３】第２実施例の流路切替バルブの外観を示す右
側面図である。

【図１４】第２実施例の流路切替バルブの外観を示す左
側面図である。

【図１５】第２実施例の流路切替バルブの外観を示す上
側平面図である。

【図１６】本発明の第２実施例の流路切替バルブの構造
を示す分解斜視図である。

【符号の説明】 １ａ…室外熱交換器 １ｂ…コンデンサ（室内熱交換器） １ｃ…エバポレータ（室内熱交換器） １ｄ…コンプレッサ １ｅ，１ｅ’…アキュームレータ １ｆ…膨張弁 １ｇ…キャピラリチューブ １ｇ’…絞り ３，３’…ロータリバルブ １１〜１８…ジョイント部 ２１〜２５…切替バルブ ３１…駆動用モータ ３２…減速機 ３５…カップリング ３６…ハウジング ３７…スプール ３８…ロータ ４０…センシング用磁石 ４１…センサ部 ５１〜６１…Ｓ（スプール）ポート ６２，６３…縦溝 ６４〜６６…横溝 ７１〜７８…Ｈ（ハウジング）ポート ８０〜８８…Ｒ（ロータ）ポート ９１〜１００…径方向の穴 １０１…円周方向の溝 １１２…入口 １１３…出口 １１９，１２０，１７１，１７２，１７３，１７４，１
７５，１７６，１７７， １７８…Ｈ（ハウジング）ポート １３６…ハウジング １３７…スプール １３８…ロータ １５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１
５７，１５８，１６０，２７８，３５８…Ｓ（スプー
ル）ポート １６６，２２１，２２９，３５３，３５４，２５８，３
５５，３５７…横溝 ２２９…斜めに形成された横溝 ２５１，２５６…縦溝 ２５３，２５４，２５５，２５７，２６６…補助的なＳ
ポート ２５８…Ｌ字形の溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 光夫 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 石井 弘樹 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小林 俊樹 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管を接続し流路を形成するために径方
   向に穿孔される複数個の穴が軸方向及び周方向の所定の
   位置に配置されているハウジングと、前記ハウジングに
   固定される回転用駆動手段と、前記ハウジングの内部に
   固定される筒状体であって前記ハウジングの前記複数個
   の穴と連通するように径方向に穿孔される複数個の穴が
   軸方向及び周方向の所定の位置に配置されていると共
   に、それらの穴同士が選択的に軸方向及び周方向の溝に
   よって連通されることによって流路を形成するスプール
   と、前記スプールの中心の円筒形空間に挿入され流路を
   形成するために径方向に穿孔される複数個の穴が軸方向
   及び周方向の所定の位置に配置されていると共に、前記
   回転用駆動手段によって回転駆動されて所定の位置に停
   止することにより前記スプールの複数個の穴を選択的に
   連通させる流路を形成するロータとを備えていることを
   特徴とする流路切替バルブ。
2. 【請求項２】 前記回転用駆動手段として電動モータを
   使用することを特徴とする請求項１記載の流路切替バル
   ブ。
3. 【請求項３】 複数個の切替バルブに代えて請求項１に
   記載された流路切替バルブを１個使用することにより、
   複数箇所の冷媒の流路を一斉に切り替えて、複数の運転
   モードへの切り替えを可能としたことを特徴とするヒー
   トポンプ式空調装置。
4. 【請求項４】 前記ハウジングがヒートポンプ式空調装
   置におけるアキュームレータに対して一体的に締結さ
   れ、前記アキュームレータの冷媒の入口と出口が前記ハ
   ウジングに設けられた開口に直接に接続されていること
   を特徴とする請求項１記載の流路切替バルブ。
5. 【請求項５】 前記ロータに設けられた流路の一部がオ
   リフィス状に形成されており、前記ロータの回転による
   流路の切り替えと同時に、絞りの程度が変化するように
   構成されていることを特徴とする請求項１記載の流路切
   替バルブ。
6. 【請求項６】 前記ハウジングの一部に集中的に、他の
   機器へ配管を接続するためのジョイント部となる複数個
   のハウジングポートが形成されていることを特徴とする
   請求項１記載の流路切替バルブ。
7. 【請求項７】 複数個の切替バルブに代えて請求項４に
   記載された流路切替バルブを１個使用することにより、
   複数箇所の冷媒の流路を一斉に切り替えて、複数の運転
   モードへの切り替えを可能としたことを特徴とするヒー
   トポンプ式空調装置。