説明

三方切換弁

【課題】ホットガスサイクルを備えた冷凍サイクルに装備され、圧縮機が吐出する冷媒ガスを、コンデンサに導く高圧流路又はコンデンサを迂回してエバポレータに導くバイパス流路のいずれかに選択的に切り換える三方切換弁であって、製造コストを安価にし且つコンパクト化を図る。
【解決手段】三方切換弁1は、冷凍サイクルの圧縮機とエバポレータとの間のバイパス流路を開閉する電磁弁3と、電磁弁が開弁した状態で圧縮機からコンデンサへの高圧流路を閉じるとともに電磁弁が閉弁した状態で高圧流路を開く差圧弁4とを備えている。電磁弁はバイパス流路に配設されているため、大きな駆動力が不要であり、コイル35を小型にすることができる。弁本体2は、その一端から内方へ向けて形成された弁装着穴10を有しており、電磁弁と差圧弁は弁装着穴に直列状態で挿入装着される。弁装着穴は、その開口端側に配設された一つのOリング32によりシールされる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ホットガスサイクルを備えた冷凍サイクルに装備され、圧縮機が吐出する冷媒ガスを、コンデンサに導く高圧流路又はコンデンサを迂回してエバポレータに導くバイパス流路のいずれかに選択的に切り換える三方切換弁に関する。
【背景技術】
【0002】
寒冷地の冬季においては、車内空調で早期に暖房運転が立ち上がることが求められる。従来の車両の空調暖房は、エンジンが発生させた余熱を利用するものであり、温気が車内に吹き出すまでに時間を要するものであった。しかも、最近のエンジンの熱効率の向上によって、暖房に利用可能な余熱をエンジンで得にくくなっている。そこで、従来、冷房のために備わっている冷凍サイクルの圧縮機が生成した高温高圧の冷媒ガス(ホットガス)を直接にエバポレータに導入することにより、空調初期の暖房立ち上がり能力を向上させることが行われている。このようなホットガスサイクルを備えた冷凍サイクルでは、圧縮機が吐出する冷媒ガスを、コンデンサに導く流路又はコンデンサを迂回してエバポレータに導く流路のいずれかに選択的に切り換える三方切換弁が設けられている。
【0003】
この種の三方切換弁として、特に、パイロット式の電磁弁と差圧弁とを一体的に設けたものが提案されている(特許文献1参照)。この三方切換弁は、圧縮機とコンデンサとの間の高圧流路を開閉するパイロット式の電磁弁と、圧縮機とエバポレータとの間のバイパス流路を開閉する差圧弁とを1つの弁本体に一体的に組み込んだものである。
【0004】
上記従来の三方切換弁について、図4、図5に基づき説明する。図4において、三方切換弁50の電磁弁71が開弁状態で圧縮機100が運転されると、弁本体51の第1の通路52、弁座53及び第2の通路54を通じて高温高圧のガス冷媒が流れ、該ガス冷媒が高圧流路400(図5参照)を介してコンデンサ200に流れる。この状態において、差圧弁61の両チャンバー62、63にも高圧のガス冷媒の圧力が作用しており、圧縮コイルばね64により第1の弁体65が第1の弁座66に圧接されてエバポレータへの流入口67が閉鎖されている。したがって、圧縮機100から流路68を介してチャンバー62に流入する高圧のガス冷媒はエバポレータ200に供給されない。
【0005】
この状態で、図示しない制御装置からパイロット電磁弁71の電磁コイル72に通電されると、その電磁気吸引力によりプランジャー73が圧縮コイルばね74を押し下げて吸引子75に引き付けられ、プランジャー73の下端部に取り付けられたパイロット弁体76が弁体77の上部に設けた弁座78に当接する。これにより、弁体77が圧縮コイルばね79の付勢力に抗して下方に移動し、弁体77の下面に固定したパッキン80が弁座53に当接して電磁弁71が閉弁状態となる。パイロット弁体76の下端部と弁座78との当接部、及びパッキン80と弁座53との当接部はそれぞれシールされ、第1の通路52から第2の通路54へ高温高圧のガス冷媒が洩れることがない。これにより、差圧弁61のチャンバー63内の圧力が下がるので、第1の弁体65が開弁方向に移動して第1の弁座66から離れ、エバポレータ300への流入口67が開放されるため、圧縮機100からチャンバー62内に流れ込む高温高圧のガス冷媒がバイパス流路500を介してエバポレータ300に流入するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3413385号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記従来の三方切換弁では、圧縮機100からコンデンサ200へ至る高圧流路400を開閉するために電磁弁71が用いられているが、高圧力に抗して電磁弁71を開閉動作させるために大型の電磁コイル72を必要とし、加えて構造が複雑なパイロット式であるため、コスト高であるとともに占有スペースが大きくなるという問題があった。
【0008】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、構造がシンプルで製造コストが安価であるとともに、コンパクト化を図ることができる三方切換弁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明による三方切換弁は、ホットガスサイクルを備えた冷凍サイクルに装備され、圧縮機が吐出する冷媒ガスを、コンデンサに導く高圧流路又はコンデンサを迂回してエバポレータに導くバイパス流路のいずれかに選択的に切り換える三方切換弁であって、前記バイパス流路を開閉する電磁弁と、該電磁弁が開弁した状態で前記高圧流路を閉じるとともに前記電磁弁が閉弁した状態で前記高圧流路を開くように構成された差圧弁とを備え、前記弁本体は、その一端から内方に向けて形成された弁装着穴を有しており、前記電磁弁と前記差圧弁とを前記弁装着穴に直列状態で挿入装着して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
この発明による三方切換弁は、以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
(1)圧縮機とエバポレータの間のバイパス流路の径は、圧縮機とコンデンサの間の高圧流路の径よりも小さいため、上記バイパス流路に電磁弁を設けると、上記高圧流路に電磁弁を設ける場合と比べてオリフィス径が小さくなるとともに冷媒圧が小さくなるため、駆動用のコイルを小さくすることができる。また、バイパス流路に電磁弁を設ける場合、冷媒圧が低いため直動式のものを採用可能であり、パイロット式のものを採用する場合と比べて構成が簡素となる。よって、製造コストが低減するとともに、サイズを小さくして省スペース化を図ることができる。
(2)電磁弁と差圧弁とを弁本体の一端側から組み付けることができるため、従来例のように電磁弁と差圧弁を弁本体の上面と側面から組み付ける場合よりも組立時の作業性が良好となる。また、冷媒の外部への漏れを防止するシールを設ける箇所を弁装着穴の入口側のみの一カ所で済ませることができるので、気密性が向上するとともに、部品点数と製造工数が低減する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明による三方切換弁の一実施例を示す正面断面図である。
【図2】図1に示す三方切換弁の要部の側面断面図である。
【図3】図1及び図2に示した三方切換弁の底面図である。
【図4】従来の三方切換弁の一例を示す正面断面図である。
【図5】ホットガスサイクルを備えた冷凍サイクルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明による三方切換弁の実施例を、図面を参照して説明する。図1〜図3に示すように、本発明による三方切換弁1は、一つの弁本体2に、電磁弁3と差圧弁4とを組み込んで構成されている。この例では、電磁弁3は直動式のものが採用されている。弁本体2は、圧縮機に接続される第1の通路5と、コンデンサ(凝縮器)に接続される第2の通路6とを備えている。この例では、第1の通路5と第2の通路6とは、弁本体2の同じ側面に開口するように互いに平行に設けられているが、互いに異なる側面に開口するように設けても良い。第1の通路5と第2の通路6は、縦方向に延びる接続通路7によって連通接続されている。
【0013】
弁本体2には、接続通路7と同軸状に一つの弁装着穴10が形成されている。弁装着穴10は、弁本体2の上面側から下方に向けて順次縮径するように形成された多段状のもので、上側から順に、電磁弁3を収容する第1収容部11(電磁弁収容部)と、差圧弁4を収容する第2収容部12(差圧弁収容部)とを有している。第1収容部11と第2収容部12は接続通路7と同軸状で、直列に形成されている。第2収容部12は、上側で第1収容部11、下側で接続通路7にそれぞれ連通するとともに、第1の通路5と交差している。このように、弁装着穴10を接続通路7と同軸状に形成することで、加工が容易となり、生産性が向上する。
【0014】
電磁弁3は、弁本体30と、弁座部31aを有する弁座部材31と、駆動用の電気信号により励磁状態と非励磁状態とに切り換えられるコイル35と、該コイル35の励磁状態と非励磁状態とに応じて、上下方向に移動して弁座部31aに離接する弁体36とを備えている。弁座部材31は上下に延びる通路を有しており、弁体36が弁座部31aに離接することで、この通路が開閉される。
【0015】
弁装着穴10の第1収容部11は、弁本体2の上面に開口する大径収容部分11aと、この大径収容部分11aと同軸状かつ大径収容部分11aから下方に向けて形成された小径収容部分11bとを備えている。大径収容部分11aは、電磁弁3の弁本体30を収容するためのもので、その上部の内周面には雌ねじ部が形成されている。この雌ねじ部と、弁本体30の外周に形成された雄ねじ部とにより、電磁弁3を弁本体30に固定するためのねじ係合部13が構成される。弁本体30における雄ねじ部の下方の周面には周溝が形成されており、この周溝にシール部材としてのOリング32が嵌着されている。Oリング32は、大径収容部分11aの筒状内面と係合して弁本体2内部を流れる冷媒が外部に漏れ出さないようにシールをしている。
【0016】
小径収容部分11bに収容される電磁弁3の弁座部材31は概して有底筒状の形状を有しており、その外周面はOリング33によって小径収容部分11bの筒状内面にシール係合している。弁座部材31には径方向に貫通する複数の貫通孔34が形成されており、エバポレータに通じる冷媒圧力が弁座部材31内部に作用している。弁座部材31の上側で弁体36の周囲のスペース37には、第1の通路5から通路14、大径収容部分11a及び弁座部材31上端の溝31bを通じて圧縮機からの冷媒圧力が作用している。また、弁座部材31の内部には、第3の通路9(図2参照)、貫通孔34を通じてエバポレータからの冷媒圧力が作用している。
【0017】
差圧弁4は、弁本体41と、その上端にカシメによって固定された有底筒状のばねガイド43と、このばねガイド43に案内されるコイルばね44とを備えている。コイルばね44はばねガイド43を介して弁本体41を下方に付勢している。
【0018】
弁装着穴10の第2収容部12は、第1収容部11よりも小径であるが、接続通路7よりも大径に形成されており、弁本体41がスライド可能に収容されている。第1の通路5と接続通路7とが交差する位置には、弁本体41の最下部に設けられている弁部分42が着座可能な弁座8が設けられている。
【0019】
電磁弁3が開くと、圧縮機からの冷媒が弁座部材31内に流入し、貫通孔34及び第3の通路9を介してエバポレータに供給される。また、弁本体41の上下の差圧が無くなるため、弁本体41はコイルばね44によって押し下げられて弁部分42が弁座8に着座し、圧縮機からコンデンサへの冷媒の流れが遮断される。一方、電磁弁3が閉じると、圧縮機からの冷媒が弁座部材31内に流入しなくなり、エバポレータに供給されなくなる。また、弁本体41の上下の差圧が次第に大きくなってゆき、当該差圧が一定以上になれば、弁本体体41が開方向に移動して弁座8から離れ、圧縮機からの冷媒が接続通路7及び第2の通路6を通じてコンデンサに流れるようになる。
【0020】
上記したように、弁装着穴10は弁本体2の上側から順に径が小さくなっていく多段状の穴に形成されており、差圧弁4及び電磁弁3は弁本体2の上側から弁装着穴10内に順次組み付けられる。このように、差圧弁4及び電磁弁3を一方向から組み付けることができるので、組立性は良好となる。或いは、差圧弁4及び電磁弁3を予めユニットとして組み立てておいて、一度に弁本体2に組み付けることもできる。よって、従来に比べ、組立性を大幅に改善することができる。また、弁装着穴10が一つであるため、一つのOリング32によって冷媒の漏出を防止することができるので、部品点数が低減するとともにシール性を向上することができる。
【0021】
以上の実施例の説明においては、電磁弁3が直動式のものである場合について説明したが、それに代えて、従来例に示したようなパイロット式の電磁弁を用いてもよいことは明らかである。
また、その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施例に種々の改変を施すことができる。
【符号の説明】
【0022】
1 三方切換弁 2 弁本体
3 電磁弁 4 差圧弁
5 第1の通路 6 第2の通路
7 接続通路 8 弁座
9 第3の通路 10 弁装着穴
11 第1収容部(電磁弁収容部) 12 第2収容部(差圧弁収容部)
32 Oリング 35 コイル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホットガスサイクルを備えた冷凍サイクルに装備され、圧縮機が吐出する冷媒ガスを、コンデンサに導く高圧流路又はコンデンサを迂回してエバポレータに導くバイパス流路のいずれかに選択的に切り換える三方切換弁であって、前記バイパス流路を開閉する電磁弁と、前記電磁弁が開弁した状態で前記高圧流路を閉じるとともに前記電磁弁が閉弁した状態で前記高圧流路を開くように構成された差圧弁とを備え、前記弁本体は、その一端から内方に向けて形成された弁装着穴を有しており、前記電磁弁と前記差圧弁とを直列状態で前記弁装着穴に挿入装着して成ることを特徴とする三方切換弁。
【請求項2】
前記弁本体は、前記圧縮機に接続される第1の通路、前記コンデンサに接続される第2の通路、及び前記第1の通路と前記第2の通路とを接続する接続通路とを備え、前記弁装着穴は、内方に向けて順次縮径する多段状のもので、前記第1の通路と前記接続通路との交差部分において前記接続通路と同軸状且つ前記接続通路よりも大径の差圧弁収容部が形成され、該差圧弁収容部よりも開口側において前記差圧弁収容部と同軸状且つ前記差圧弁収容部よりも大径の電磁弁収容部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の三方切換弁。
【請求項3】
前記弁装着穴は、その開口端側に配設された一つのOリングによりシールされていることを特徴とする請求項1又は2記載の三方切換弁。
【請求項4】
前記電磁弁は、直動式のものであること特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の三方切換弁。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate


【公開番号】特開2011−33126(P2011−33126A)
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−180004(P2009−180004)
【出願日】平成21年7月31日(2009.7.31)
【出願人】(391002166)株式会社不二工機 (451)
【Fターム(参考)】