方向切換弁
【課題】一つの流入口と二つの流出口とを有し、ステッピングモータ等の回転駆動源により二つの流出口を選択的に開閉することにより方向（流路）の切り換えを行うようにされるとともに、二つの流出口を共に全開にさせることのできる、流路切り換えの迅速化・省エネ化等を図ることのできる方向切換弁を提供する。
【解決手段】流入口１０と二つの流出口１１、１２との間に、パイロット式の弁形態をとる二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂが配在され、この二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂとステッピングモータとの間に、前記二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂを相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構としてのシーソー型揺動アーム５０が設けられ、該シーソー型揺動アーム５０を特定回動位置（水平位置）で停止させることにより、前記二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂ（流出口１１、１２）を共に全開にできるようになる。
【解決手段】流入口１０と二つの流出口１１、１２との間に、パイロット式の弁形態をとる二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂが配在され、この二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂとステッピングモータとの間に、前記二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂを相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構としてのシーソー型揺動アーム５０が設けられ、該シーソー型揺動アーム５０を特定回動位置（水平位置）で停止させることにより、前記二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂ（流出口１１、１２）を共に全開にできるようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式冷暖房システム等に使用するのに好適な方向切換弁に係り、特に、一つの流入口と二つの流出口とを有し、この二つの流出口を選択的に開閉可能な方向切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコン等のヒートポンプ式冷暖房システムにおいて、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配することが要求される場合があり、従来においては、例えば特許文献１（特に図２の電磁弁４及び１３参照）に見られるように、電磁弁（ＯＮ／ＯＦＦ弁）を２個用いる等して上記ニーズに応えるようにしている。
【０００３】
また、方向切換弁としては、一つの流入口と二つの流出口とを有し、ステッピングモータ等の回転駆動源により弁体を回動させる等して、二つの流出口を選択的に開閉することにより方向（流路）の切り換えを行うようにされた三方切換弁がよく知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９５５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記電磁弁を２個用いる手法では、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配する際には２個の電磁弁を共に全開状態で維持する必要があり、そのため、２個の電磁弁に長時間継続して通電しなければならず、消費電力が大きくなる等の問題がある。
【０００６】
また、ステッピングモータ等の回転駆動源により弁体を回動させる等して二つの流出口を選択的に開閉することにより方向（流路）の切り換えを行うようにされた従来の一般的な三方切換弁は、流路切り換えに比較的長時間を要するという課題の他、通常、二つの流出口を共に全開させることはできないため、上記ニーズ（圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配すること）には応えられず、仮にできたとしても、両流出口を共に全開するまでにステッピングモータ等の回転駆動源を相当長い時間回転させなければならないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一つの流入口と二つの流出口とを有し、ステッピングモータ等の回転駆動源により二つの流出口を選択的に開閉することにより方向（流路）の切り換えを行うようにされるとともに、二つの流出口を共に全開にさせることのできる、流路切り換えの迅速化・省エネ化等を図ることのできる方向切換弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る方向切換弁は、基本的には、流入口及び二つの流出口が設けられた弁本体と、前記流入口と二つの流出口との間に各々配設された二つの制御弁と、該二つの制御弁を開閉駆動するための単一の回転駆動源と、を備え、前記二つの制御弁によって前記二つの流出口を選択的に開閉可能とされ、前記二つの制御弁のうちの少なくとも一方はパイロット式の弁形態をとり、前記回転駆動源と前記二つの制御弁との間に、前記二つの制御弁を相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
好ましい態様では、前記逆駆動機構を特定状態で停止させることにより、前記二つの制御弁を共に全開にできるようにされる。
【００１０】
前記パイロット式の弁形態をとる制御弁は、好ましくは、ピストン型の主弁体と、該主弁体が摺動自在に嵌挿されるとともに、該主弁体により背圧室と主弁室とに仕切られた嵌挿室と、前記背圧室の圧力を前記流出口へ逃がすためのパイロット通路と、前記パイロット通路を開閉するためのパイロット弁体と、該パイロット弁体が摺動自在に嵌挿される筒状案内部と、を備え、前記パイロット弁体と前記筒状案内部との間に形成される摺動面間隙が前記流入口ないし主弁室の圧力を前記背圧室に導く均圧通路として使用される。
【００１１】
他の好ましい態様では、前記二つの制御弁と前記回転駆動源との間に、前記逆駆動機構としてのシーソー型揺動アームが設けられる。
【００１２】
他の好ましい態様では、前記二つの制御弁と前記回転駆動源との間に、前記逆駆動機構としての歯車列が設けられる。
【００１３】
他の好ましい態様では、前記回転駆動源と前記逆駆動機構との間に減速機構が設けられる。
他の好ましい態様では、前記減速機構は不思議遊星歯車式減速機構とされる。
【００１４】
他の好ましい態様では、前記回転駆動源としてステッピングモータが用いられる。
他の好ましい態様では、前記回転駆動源としてステッピングモータが用いられ、前記不思議遊星歯車式減速機構は、前記ステッピングモータ内に付設される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る方向切換弁の好ましい態様では、制御弁としてパイロット式の弁形態をとるものが採用され、ステッピングモータ等の回転駆動源と二つの制御弁との間に、二つの制御弁を相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構（例えばシーソー型揺動アーム）が配在されているので、例えばシーソー型揺動アームを所定角度範囲内で回動（揺動）させることにより、二つの流出口を選択的に開閉できるとともに、シーソー型揺動アームを特定回動（揺動）位置、例えば水平位置で停止させることにより、二つの制御弁（二つの流出口）を共に全開にすることができる。
【００１６】
そのため、前述した如くの、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配することが要求されるヒートポンプ式冷暖房システムに本発明の方向切換弁を２個の電磁弁に代えて用いることができる。この場合、本発明の方向切換弁では、二つの流出口を共に全開にした後は、通電せずとも全開状態が維持されるので、２個の電磁弁を用いる場合に比して省エネ化等が図られる。
【００１７】
また、制御弁としてパイロット式の弁形態をとるものが採用されているので、小さな駆動力で大口径の流出口を開閉することができる上、逆駆動機構としてシーソー型揺動アーム等を用いることにより、パイロット弁体及び主弁体の高リフト化を図ることができるとともに、二つの制御弁の開閉には、シーソー型揺動アームを小角度（例えば４０度以内）回動させるだけでよいので、回転駆動源として比較的小型（小出力）のステッピングモータを用いても、従来型の三方切換弁等に比して、流路切り換えを迅速に行うことができ、流路切り換え応答性が向上する。
【００１８】
また、回転駆動源と逆駆動機構との間に減速機構を設ければ、閉弁時に逆圧がかかっても開弁してしまうことが少ない。
【００１９】
さらに、不思議遊星歯車式減速機構は出力軸側にトルクを加えても回転されないから、上記の減速機構としてこの不思議遊星歯車式減速機構を採用すれば、閉弁時に強い逆圧がかかっても開弁することがなく、確実な閉弁性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る方向切換弁の一実施形態（第１実施例）を示す正面図。
【図２】図２は図１のＸ-Ｘ断面図。
【図３】図２のＹ-Ｙ断面図（第１流出口全開、第２流出口全閉）。
【図４】第１実施例の動作状態（第１流出口全開、第２流出口全閉→全開過渡時）を示す断面図。
【図５】第１実施例の動作状態（第１流出口及び第２流出口が共に全開）を示す断面図。
【図６】第１実施例の動作状態（第１流出口全閉、第２流出口全開）を示す断面図。
【図７】本発明に係る方向切換弁の第２実施例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る方向切換弁の一実施形態（第１実施例）を示す正面図、図２は図１のＸ-Ｘ断面図、図３は図２のＹ-Ｙ断面図である。
【００２３】
図示第１実施例の方向切換弁１は、例えば、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配することが要求されるカーエアコン等のヒートポンプ式冷暖房システムにおいて前述した２個の電磁弁に代えて用いられるもので、流入口１０と二つの流出口（第１流出口１１及び第２流出口１２）を有する弁本体２と、回転駆動源としてのステッピングモータ１５とを備えている。
【００２４】
弁本体２は、天井部付き円筒状の上側ハウジング２Ａと、該上側ハウジング２Ａの下側にシール材（Ｏリング）７を挟んで４本の六角穴付きボルト８で締め付け固定された有底円筒状の下側ハウジング２Ｂとを有し、上側ハウジング２Ａ内には上部室３が画成され、下側ハウジング２Ｂには、その正面側に横穴状の流入口１０が設けられるとともに、その下面側に縦穴状の第１流出口１１及び第２流出口１２が設けられている。
【００２５】
上側ハウジング２Ａの正面側には、横に寝かせた状態でステッピングモータ１５が取り付けられている。このステッピングモータ１５は、上側ハウジング２Ａの上部正面部に螺合固定された基台部４１と、該基台部４１に圧入固定された円筒状の保持案内部材４２と、前記基台部４１にその下端部が溶接接合された冷媒密封用のキャン１８と、このキャン１８の内周側に配在されたロータ１６と、キャン１８の外周に外嵌されたステータコイル１７とを有し、ステータコイル１７とロータ１６との間には、エアギャップαが形成されている。該モータ１５内には、不思議遊星歯車式減速機構４０が付設され、モータ１５の出力軸４３（不思議遊星歯車式減速機構４０の出力軸）の回転が、上側ハウジング２Ａに回動自在に支持された連結回動軸４５に伝達されるようになっている。なお、本例では遊星歯車式減速機構４０により、ロータ１６の回転を１／４５程度に減速して出力するようになっている。
【００２６】
連結回動軸４５は、軸受４６に支持された大径部４５ａと軸受４７に支持された小径部４５ｂとからなっており、この連結回動軸４５の大径部４５ａの小径部側端部（前記上部室３内）にシーソー型揺動アーム５０が圧入、スプライン嵌合、接着接合等により一体的に固定されている。このシーソー型揺動アーム５０は、前記モータ１５の回転軸線Ｏを支点としており、上記連結回動軸４５に外嵌固定された短円筒状の中央部５０Ｃと、該中央部５０から側方に左右対称的に突出する同長のアーム部５０Ａ、５０Ｂとからなっており、各アーム部５０Ａ、５０Ｂの外端部には、横方向に伸びる長穴５２が形成された厚肉中央部５０ｄと薄肉側板部５０ｅ、５０ｅとが設けられている。
【００２７】
下側ハウジング２Ｂは、上下に貫通する段付き縦穴状の下部室４が左右に並設されている。図３において左側の下部室４には、第１制御弁２０Ａが配在されるとともに、その下部に弁座１１ａ付きの前記第１流出口１１が設けられ、右側の下部室４には、第２制御弁２０Ｂが配在されるとともに、その下部に弁座１２ａ付きの前記第２流出口１２が設けられている。
【００２８】
第１制御弁２０Ａと第２制御弁２０Ｂは、基本構成は同じで、それぞれパイロット式の弁形態をとる。以下、第１制御弁２０Ａの方を主体に（代表して）説明する。第１制御弁２０Ａ（２０Ｂ）は、ピストン型の主弁体２３と、該主弁体２３が摺動自在に嵌挿されるとともに、該主弁体２３により背圧室２６と主弁室２５とに仕切られた嵌挿室２４と、前記背圧室２６の圧力を前記流出口１１（１２）へ逃がすためのパイロット通路２７と、前記シーソー型揺動アーム５０の外端付近に連結された弁棒部３０ｂを有する、前記パイロット通路２７を開閉するためのパイロット弁体３０と、該パイロット弁体３０が摺動自在に嵌挿される筒状案内部材３５と、を備えている。
【００２９】
より詳細には、筒状案内部材３５は、段付き円筒状とされ、下から順に、前記下部室４の上部に嵌め込まれてかしめ固定され、その内周に前記主弁体２３が摺動自在に嵌挿される大径部３５ｃ（前記嵌挿室２４の上部を画成）と、中間部３５ｂと、パイロット弁体３０が摺動自在に嵌挿される小径案内部３５ａとからなっている。
【００３０】
前記嵌挿室２４における主弁体２３より上側に背圧室２６が形成され、主弁体２３より下側に主弁室２５が形成されている。主弁体２３は、上部大径部２３ａと、中間小径部２３ｂと、弁体部２３ｃとを有し、弁体部２３ｃの下面側には、弁座１１ａ（１２ａ）に離接して流入口１１（１２）を開閉する、ゴムあるいはテフロン（登録商標）等からなる円環状のシール材２３ｄが例えばかしめ固定されている。また、主弁体２３の大径部２３ａの上端外周部には、筒状案内部材３５（嵌挿室２４）の天井ストッパ部３５ｓに接当して主弁体２３の最大リフト位置を定める円環状凸部２３ｓが突設され、さらに、大径部２３ａの外周にはシール材（ピストンリング）２３ｆが装着されている。また、主弁体２３を上方（開弁方向）に付勢すべく、上部大径部２３ａと弁座１１ａ（１２ａ）外周部との間には、圧縮コイルばねからなる開弁ばね２８が縮装されている。
【００３１】
一方、主弁体２３の中央部には、背圧室２６の圧力を流出口１１（１２）へ逃がすための弁座２７ａ付きパイロット通路２７が貫設されており、このパイロット通路２７を開閉すべくその弁座２７ａに離接するようにパイロット弁体３０が前記筒状案内部材３５に上下方向に摺動自在に嵌挿されている。パイロット弁体３０は、弁体部３０ａと該弁体部３０ａより小径の弁棒部３０ｂとを有し、弁体部３０ａの下面側には、弁座２７ａに離接してパイロット通路２７を開閉する、ゴムあるいはテフロン（登録商標）等からなる円形状のシール材３０ｄが例えばかしめ固定されている。
【００３２】
ここで、本実施例の方向切換弁１では、第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂの主弁室２５-２５間に流入口１０が形成されており、流入口１０は第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂの主弁室２５、２５にそれぞれ連通するとともに、中央挿通穴６を介して上部室３にも連通しており、したがって、流入口１０、左右の両主弁室２５、２５、及び上部室３は、高圧（等圧）の冷媒が充満することになる。
【００３３】
また、筒状案内部材３５の小径案内部３５ａ内には、前記パイロット弁体３０の弁体部３０ａが摺動自在に嵌挿される大内径部３５ｅと弁棒部３０ｂが摺動自在に嵌挿される小内径部３５ｆとが形成されており、弁棒部３０ｂと小内径部３５ｆとの間に形成される摺動面間隙β、並びに、弁体部３０ａと大内径部３５ｅとの間に形成される摺動面間隙γが前記流入口１０ないし主弁室２５の圧力を上部室３を介して前記背圧室２６に導く均圧通路として使用されている。
【００３４】
一方、パイロット弁体３０の弁棒部３０ｂは、前記シーソー型揺動アーム５０の左右方向の外端部に横倒しコ字状の連結部材３６を介して連結されている。詳細には、弁棒部３０ｂの上端には凸部３０ｇが突設され、この凸部３０ｇに連結部材３６の底辺部３６ｂが圧入、接着接合等により固定され、連結部材３６の両側板部３６ａ、３６ａが前記シーソー型揺動アーム５０の外端部の厚肉中央部５０ｄと薄肉側板部５０ｅ、５０ｅとの間に挿入されている。連結部材３６の両側板部３６ａ-３６ａ間には、ピン５３が厚肉中央部５０ｄに形成され長穴５２を通した状態で圧入等により架設されている。
【００３５】
したがって、例えばシーソー型揺動アーム５０の両アーム部５０Ａ、５０Ｂが共に水平の状態（位置）から、該揺動アーム５０を時計回りに回転（揺動）させると、左側のアーム部５０Ａの外端部に連結された第１制御弁２０Ａのパイロット弁体３０が引き上げられるとともに、右側のアーム部５０Ｂの外端部に連結された第２制御弁２０Ｂのパイロット弁体３０が押し下げられる。本実施例においては、シーソー型揺動アーム５０は、例えば両アーム部５０Ａ、５０Ｂが共に水平位置から上下に最大で２０度ずつ合計４０度の範囲内で回動（揺動）せしめられるようになっている。
【００３６】
また、それぞれパイロット式の弁形態をとる第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂにおいて、主弁室２５の圧力をＰ１、背圧室２６の圧力をＰ２、流出口１１、１２の圧力をＰ３、背圧室２６の水平断面積（主弁体２３の受圧面積）をＡｐ、流出口１１、１２の水平断面積をＡv、開弁ばね２８の付勢力をＰｆとし、主弁体２３を押し上げる力を開弁力、主弁体２３を押し下げる力を閉弁力とすれば、第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂの開弁条件は、
閉弁力 ＝ Ｐ２×Ａｐ＜開弁力 ＝ Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ
となる。
【００３７】
このような構成とされた方向切換弁１においては、モータ１５に所定態様で通電して、例えば図３に示される如くに、シーソー型揺動アーム５０（の両アーム部５０Ａ、５０Ｂ）を水平位置から時計回りに２０度回転させた状態とすると、第１制御弁２０Ａのパイロット弁体３０が最上昇位置まで引き上げられてパイロット通路２７が全開にされるとともに、第２制御弁２０Ｂのパイロット弁体３０がパイロット通路２７を全閉にする位置へ押し下げられた状態となる。そのため、第１制御弁２０Ａにおいては［閉弁力＜開弁力］となり、主弁体２３は、その円環状凸部２３ｓが天井ストッパ部３５ｓに接当する最大リフト位置まで上昇し、第１流出口１１が全開となる。それに対し、第２制御弁２０Ｂの主弁体２３は第２流出口１２を閉じたままとなる。そのため、この状態では、流入口１０からの冷媒は第１流出口１１へのみ流れる。
【００３８】
なお、この状態でモータ１５への通電は停止されるが、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂは上記状態を維持する。また、この状態においては、第２制御弁２０Ｂの背圧室２６に、弁棒部３０ｂと小内径部３５ｆとの間に形成される摺動面間隙β、並びに、弁体部３０ａと大内径部３５ｅとの間に形成される摺動面間隙γを介して流入口１０ないし主弁室２５の圧力が上部室３を介して導入され、主弁室２５と背圧室２６の圧力は略等しくされ、そのため、［閉弁力＞開弁力］となっている。
【００３９】
続いて、モータ１５に所定態様で通電して、シーソー型揺動アーム５０を図３に示される位置から反時計回りに２０度回転（揺動）させて、図４に示される如くに水平位置で停止させると、第１制御弁２０Ａにおいて、パイロット弁体３０が押し下げられるが、パイロット通路２７は開いたまま、主弁体２３は最大にリフトしたままであり、第１流出口１１は全開のままである。
【００４０】
それに対し、第２制御弁２０Ｂにおいては、パイロット弁体３０が引き上げられてパイロット通路２７が開かれるが、この状態にされた時点（瞬間）では、背圧室２６の圧力が十分には抜けていないため、［閉弁力＞開弁力］となり、主弁体２３により第２流出口１２は閉じられたままであるが、その直後（例えば約１秒後）には、図５に示される如くに、背圧室２６の圧力が抜けて［閉弁力＜開弁力］となり、主弁体２３は、その円環状凸部２３ｓが天井ストッパ部３５ｓに接当する最大リフト位置まで上昇し、第２流出口１２も全開となる。これにより、流入口１０からの冷媒が第１流出口１１と第２流出口１２の両方に流れる。なお、この状態でモータ１５への通電は停止されるが、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂはともに全開状態を維持する。
【００４１】
次に、図５に示される、二つの流出口１１、１２が共に全開にされている状態から、図６に示される如くに、シーソー型揺動アーム５０を水平位置からさらに反時計回りに２０度回転（揺動）させると、第２制御弁２０Ｂのパイロット弁体３０が最上昇位置まで引き上げられてパイロット通路２７が全開にされるとともに、第１制御弁２０Ａのパイロット弁体３０がパイロット通路２７を全閉にする位置へ押し下げられた状態となる。そのため、第２制御弁２０Ｂにおいては［閉弁力＜開弁力］となり、主弁体２３は、その円環状凸部２３ｓが天井ストッパ部３５ｓに接当する最大リフト位置まで上昇し、第２流出口１２が全開となる。それに対し、第１制御弁２０Ａにおいては、［閉弁力＞開弁力］となり、主弁体２３は第１流出口１１を閉じる。そのため、この状態では、流入口１０からの冷媒は第２流出口１２へのみ流れる。主弁体２３は、［閉弁力＞開弁力］となる以前に、パイロット弁体３０の押圧により弁座１１ａに着座されることもできる。
【００４２】
主弁体２３は弁座１１ａに着座した後は、パイロット弁体３０により該弁座１１ａ側に押圧されるが、パイロット弁体３０は不思議遊星歯車式減速機構４０を介してアクチュエータ（ステッピングモータ）に連結されているので、主弁体２３に強い逆圧が加わっても、該主弁体２３は開弁することがない。すなわち、不思議遊星歯車式減速機構４０は、出力軸側にトルクを加えても回転することがないので、主弁体２３に強い逆圧がかかってもその強制的な開弁が阻止され、閉弁状態が維持できる。
【００４３】
なお、この状態でモータ１５への通電は停止されるが、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂは上記状態を維持する。また、この状態においては、第１制御弁２０Ａの背圧室２６に、弁棒部３０ｂと小内径部３５ｆとの間に形成される摺動面間隙β、並びに、弁体部３０ａと大内径部３５ｅとの間に形成される摺動面間隙γを介して流入口１０ないし主弁室２５の圧力が上部室３を介して導入され、主弁室２５と背圧室２６の圧力は略等しくされ、その一方で弁座１１ａは弁体部２３ｃにより閉鎖されるため、［閉弁力＞開弁力］となっている。
【００４４】
以上のように、本実施例の方向切換弁１においては、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂとしてパイロット式の弁形態をとるものが採用され、モータ１５と二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂとの間に、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂを相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構としてのシーソー型揺動アーム５０が配在されているので、シーソー型揺動アーム５０を所定角度範囲内で回動（揺動）させることにより、二つの流出口１１、１２を選択的に開閉できるとともに、シーソー型揺動アーム５０を特定回動（揺動）位置、すなわち水平位置で停止させることにより、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂ（二つの流出口１１、１２）を共に全開にすることができる。
【００４５】
そのため、前述した如くの、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配することが要求されるヒートポンプ式冷暖房システムに本実施例の方向切換弁１を２個の電磁弁に代えて用いることができる。この場合、本実施例の方向切換弁１では、二つの流出口１１、１２を共に全開にした後は、通電せずとも全開状態が維持されるので、２個の電磁弁を用いる場合に比して省エネ化等が図られる。
【００４６】
また、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂとしてパイロット式の弁形態をとるものが採用されているので、小さな駆動力で大口径の流出口１１、１２を開閉することができる上、逆駆動機構としてシーソー型揺動アーム５０が用いられているので、パイロット弁体３０及び主弁体２３の高リフト化を図ることができるとともに、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂの開閉には、シーソー型揺動アーム５０を小角度（例えば４０度以内）回動させるだけでよいので、回転駆動源として比較的小型（小出力）のステッピングモータ１５（＋遊星歯車式減速機構４０）を用いても、従来型の三方切換弁等に比して、流路切り換えを迅速に行うことができ、流路切り換え応答性が向上する。
【００４７】
なお、本発明に係る方向切換弁は、上記した第１実施例の方向切換弁１の構成に限られないことは勿論であり、様々な変更を加えることができる。
【００４８】
例えば、上記第１実施例では、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂは共にパイロット式の弁形態をとるものであったが、図７に示される第２実施例の方向切換弁１’のように、右側の第２制御弁２０Ｂ’を直動型のもの代えてもよい。この第２制御弁２０Ｂ’は、比較的小口径の第２流出口１２’を開閉する弁体部６０ａと弁棒部６０ｂとを備えた弁体６０が前述したパイロット弁体３０と同様にシーソー型揺動アーム５０の右側のアーム部５０Ｂの外端に連結されており、シーソー型揺動アーム５０を第１実施例と同様に所定角度範囲内で回動させることにより、二つの流出口１１、１２’を選択的に開閉できるとともに、シーソー型揺動アーム５０を水平位置で停止させることにより、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂ’（二つの流出口１１、１２’）を共に全開にすることができ、第１実施例と同様な効果を奏する。また、第２制御弁２０Ｂ’は、シーソー型揺動アーム５０の回動角度に応じて第２流出口１２’の実効開口面積（開度）をリニヤに変えることができるので、流量制御弁として使用することができる。
【００４９】
なお、弁体６０の上下動は、弁体部６０ａが主弁室６５の内壁に案内されて行われるが、弁体部６０ａと主弁室６５の内壁との間隔を図７に示された程度の間隔よりも狭くすれば、その案内をさらに安定して行うことが出来る。また、弁棒部６０ｂを上下に摺動させる案内（ガイド）手段を、別途、弁本体２の内部に設けても良い。
【００５０】
この第２実施例における弁体６０も不思議遊星歯車式減速機構を介してアクチュエータに接続されているので、該弁体６０の先端に設けられた弁体部６０ａが弁座１２ａ’に着座して閉弁した後、該弁体部６０ａに強い逆圧がかかってもその強制的な開弁が阻止される。
【００５１】
また、上記実施例では、駆動機構としてシーソー型揺動アーム５０が採用されているが、それに代えて、歯車列を設けてもよい。具体的には、例えば、前記連結回動軸４５に駆動歯車を設けるとともに、該駆動歯車の左右に従動歯車（列）を設け、該左右の従動歯車（列）で二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂを相互に逆方向に開閉駆動するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 方向切換弁
２ 弁本体
３ 上部室
１０ 流入口
１１ 第１流出口
１２ 第２流出口
１５ ステッピングモータ
２０Ａ 第１制御弁
２０Ｂ 第２制御弁
２３ 主弁体
２４ 嵌挿室
２５ 主弁室
２６ 背圧室
２７ パイロット通路
２８ 開弁ばね
３０ パイロット弁体
３５ 筒状案内部材
３６ 連結部材
４０ 遊星歯車式減速機構
４３ 出力軸
４５ 連結回転軸
５０ シーソー型揺動アーム
５０Ａ、５０Ｂ アーム部
５２ 長穴
５３ ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式冷暖房システム等に使用するのに好適な方向切換弁に係り、特に、一つの流入口と二つの流出口とを有し、この二つの流出口を選択的に開閉可能な方向切換弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコン等のヒートポンプ式冷暖房システムにおいて、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配することが要求される場合があり、従来においては、例えば特許文献１（特に図２の電磁弁４及び１３参照）に見られるように、電磁弁（ＯＮ／ＯＦＦ弁）を２個用いる等して上記ニーズに応えるようにしている。
【０００３】
また、方向切換弁としては、一つの流入口と二つの流出口とを有し、ステッピングモータ等の回転駆動源により弁体を回動させる等して、二つの流出口を選択的に開閉することにより方向（流路）の切り換えを行うようにされた三方切換弁がよく知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９５５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記電磁弁を２個用いる手法では、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配する際には２個の電磁弁を共に全開状態で維持する必要があり、そのため、２個の電磁弁に長時間継続して通電しなければならず、消費電力が大きくなる等の問題がある。
【０００６】
また、ステッピングモータ等の回転駆動源により弁体を回動させる等して二つの流出口を選択的に開閉することにより方向（流路）の切り換えを行うようにされた従来の一般的な三方切換弁は、流路切り換えに比較的長時間を要するという課題の他、通常、二つの流出口を共に全開させることはできないため、上記ニーズ（圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配すること）には応えられず、仮にできたとしても、両流出口を共に全開するまでにステッピングモータ等の回転駆動源を相当長い時間回転させなければならないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一つの流入口と二つの流出口とを有し、ステッピングモータ等の回転駆動源により二つの流出口を選択的に開閉することにより方向（流路）の切り換えを行うようにされるとともに、二つの流出口を共に全開にさせることのできる、流路切り換えの迅速化・省エネ化等を図ることのできる方向切換弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る方向切換弁は、基本的には、流入口及び二つの流出口が設けられた弁本体と、前記流入口と二つの流出口との間に各々配設された二つの制御弁と、該二つの制御弁を開閉駆動するための単一の回転駆動源と、を備え、前記二つの制御弁によって前記二つの流出口を選択的に開閉可能とされ、前記二つの制御弁のうちの少なくとも一方はパイロット式の弁形態をとり、前記回転駆動源と前記二つの制御弁との間に、前記二つの制御弁を相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
好ましい態様では、前記逆駆動機構を特定状態で停止させることにより、前記二つの制御弁を共に全開にできるようにされる。
【００１０】
前記パイロット式の弁形態をとる制御弁は、好ましくは、ピストン型の主弁体と、該主弁体が摺動自在に嵌挿されるとともに、該主弁体により背圧室と主弁室とに仕切られた嵌挿室と、前記背圧室の圧力を前記流出口へ逃がすためのパイロット通路と、前記パイロット通路を開閉するためのパイロット弁体と、該パイロット弁体が摺動自在に嵌挿される筒状案内部と、を備え、前記パイロット弁体と前記筒状案内部との間に形成される摺動面間隙が前記流入口ないし主弁室の圧力を前記背圧室に導く均圧通路として使用される。
【００１１】
他の好ましい態様では、前記二つの制御弁と前記回転駆動源との間に、前記逆駆動機構としてのシーソー型揺動アームが設けられる。
【００１２】
他の好ましい態様では、前記二つの制御弁と前記回転駆動源との間に、前記逆駆動機構としての歯車列が設けられる。
【００１３】
他の好ましい態様では、前記回転駆動源と前記逆駆動機構との間に減速機構が設けられる。
他の好ましい態様では、前記減速機構は不思議遊星歯車式減速機構とされる。
【００１４】
他の好ましい態様では、前記回転駆動源としてステッピングモータが用いられる。
他の好ましい態様では、前記回転駆動源としてステッピングモータが用いられ、前記不思議遊星歯車式減速機構は、前記ステッピングモータ内に付設される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る方向切換弁の好ましい態様では、制御弁としてパイロット式の弁形態をとるものが採用され、ステッピングモータ等の回転駆動源と二つの制御弁との間に、二つの制御弁を相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構（例えばシーソー型揺動アーム）が配在されているので、例えばシーソー型揺動アームを所定角度範囲内で回動（揺動）させることにより、二つの流出口を選択的に開閉できるとともに、シーソー型揺動アームを特定回動（揺動）位置、例えば水平位置で停止させることにより、二つの制御弁（二つの流出口）を共に全開にすることができる。
【００１６】
そのため、前述した如くの、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配することが要求されるヒートポンプ式冷暖房システムに本発明の方向切換弁を２個の電磁弁に代えて用いることができる。この場合、本発明の方向切換弁では、二つの流出口を共に全開にした後は、通電せずとも全開状態が維持されるので、２個の電磁弁を用いる場合に比して省エネ化等が図られる。
【００１７】
また、制御弁としてパイロット式の弁形態をとるものが採用されているので、小さな駆動力で大口径の流出口を開閉することができる上、逆駆動機構としてシーソー型揺動アーム等を用いることにより、パイロット弁体及び主弁体の高リフト化を図ることができるとともに、二つの制御弁の開閉には、シーソー型揺動アームを小角度（例えば４０度以内）回動させるだけでよいので、回転駆動源として比較的小型（小出力）のステッピングモータを用いても、従来型の三方切換弁等に比して、流路切り換えを迅速に行うことができ、流路切り換え応答性が向上する。
【００１８】
また、回転駆動源と逆駆動機構との間に減速機構を設ければ、閉弁時に逆圧がかかっても開弁してしまうことが少ない。
【００１９】
さらに、不思議遊星歯車式減速機構は出力軸側にトルクを加えても回転されないから、上記の減速機構としてこの不思議遊星歯車式減速機構を採用すれば、閉弁時に強い逆圧がかかっても開弁することがなく、確実な閉弁性能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る方向切換弁の一実施形態（第１実施例）を示す正面図。
【図２】図２は図１のＸ-Ｘ断面図。
【図３】図２のＹ-Ｙ断面図（第１流出口全開、第２流出口全閉）。
【図４】第１実施例の動作状態（第１流出口全開、第２流出口全閉→全開過渡時）を示す断面図。
【図５】第１実施例の動作状態（第１流出口及び第２流出口が共に全開）を示す断面図。
【図６】第１実施例の動作状態（第１流出口全閉、第２流出口全開）を示す断面図。
【図７】本発明に係る方向切換弁の第２実施例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る方向切換弁の一実施形態（第１実施例）を示す正面図、図２は図１のＸ-Ｘ断面図、図３は図２のＹ-Ｙ断面図である。
【００２３】
図示第１実施例の方向切換弁１は、例えば、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配することが要求されるカーエアコン等のヒートポンプ式冷暖房システムにおいて前述した２個の電磁弁に代えて用いられるもので、流入口１０と二つの流出口（第１流出口１１及び第２流出口１２）を有する弁本体２と、回転駆動源としてのステッピングモータ１５とを備えている。
【００２４】
弁本体２は、天井部付き円筒状の上側ハウジング２Ａと、該上側ハウジング２Ａの下側にシール材（Ｏリング）７を挟んで４本の六角穴付きボルト８で締め付け固定された有底円筒状の下側ハウジング２Ｂとを有し、上側ハウジング２Ａ内には上部室３が画成され、下側ハウジング２Ｂには、その正面側に横穴状の流入口１０が設けられるとともに、その下面側に縦穴状の第１流出口１１及び第２流出口１２が設けられている。
【００２５】
上側ハウジング２Ａの正面側には、横に寝かせた状態でステッピングモータ１５が取り付けられている。このステッピングモータ１５は、上側ハウジング２Ａの上部正面部に螺合固定された基台部４１と、該基台部４１に圧入固定された円筒状の保持案内部材４２と、前記基台部４１にその下端部が溶接接合された冷媒密封用のキャン１８と、このキャン１８の内周側に配在されたロータ１６と、キャン１８の外周に外嵌されたステータコイル１７とを有し、ステータコイル１７とロータ１６との間には、エアギャップαが形成されている。該モータ１５内には、不思議遊星歯車式減速機構４０が付設され、モータ１５の出力軸４３（不思議遊星歯車式減速機構４０の出力軸）の回転が、上側ハウジング２Ａに回動自在に支持された連結回動軸４５に伝達されるようになっている。なお、本例では遊星歯車式減速機構４０により、ロータ１６の回転を１／４５程度に減速して出力するようになっている。
【００２６】
連結回動軸４５は、軸受４６に支持された大径部４５ａと軸受４７に支持された小径部４５ｂとからなっており、この連結回動軸４５の大径部４５ａの小径部側端部（前記上部室３内）にシーソー型揺動アーム５０が圧入、スプライン嵌合、接着接合等により一体的に固定されている。このシーソー型揺動アーム５０は、前記モータ１５の回転軸線Ｏを支点としており、上記連結回動軸４５に外嵌固定された短円筒状の中央部５０Ｃと、該中央部５０から側方に左右対称的に突出する同長のアーム部５０Ａ、５０Ｂとからなっており、各アーム部５０Ａ、５０Ｂの外端部には、横方向に伸びる長穴５２が形成された厚肉中央部５０ｄと薄肉側板部５０ｅ、５０ｅとが設けられている。
【００２７】
下側ハウジング２Ｂは、上下に貫通する段付き縦穴状の下部室４が左右に並設されている。図３において左側の下部室４には、第１制御弁２０Ａが配在されるとともに、その下部に弁座１１ａ付きの前記第１流出口１１が設けられ、右側の下部室４には、第２制御弁２０Ｂが配在されるとともに、その下部に弁座１２ａ付きの前記第２流出口１２が設けられている。
【００２８】
第１制御弁２０Ａと第２制御弁２０Ｂは、基本構成は同じで、それぞれパイロット式の弁形態をとる。以下、第１制御弁２０Ａの方を主体に（代表して）説明する。第１制御弁２０Ａ（２０Ｂ）は、ピストン型の主弁体２３と、該主弁体２３が摺動自在に嵌挿されるとともに、該主弁体２３により背圧室２６と主弁室２５とに仕切られた嵌挿室２４と、前記背圧室２６の圧力を前記流出口１１（１２）へ逃がすためのパイロット通路２７と、前記シーソー型揺動アーム５０の外端付近に連結された弁棒部３０ｂを有する、前記パイロット通路２７を開閉するためのパイロット弁体３０と、該パイロット弁体３０が摺動自在に嵌挿される筒状案内部材３５と、を備えている。
【００２９】
より詳細には、筒状案内部材３５は、段付き円筒状とされ、下から順に、前記下部室４の上部に嵌め込まれてかしめ固定され、その内周に前記主弁体２３が摺動自在に嵌挿される大径部３５ｃ（前記嵌挿室２４の上部を画成）と、中間部３５ｂと、パイロット弁体３０が摺動自在に嵌挿される小径案内部３５ａとからなっている。
【００３０】
前記嵌挿室２４における主弁体２３より上側に背圧室２６が形成され、主弁体２３より下側に主弁室２５が形成されている。主弁体２３は、上部大径部２３ａと、中間小径部２３ｂと、弁体部２３ｃとを有し、弁体部２３ｃの下面側には、弁座１１ａ（１２ａ）に離接して流入口１１（１２）を開閉する、ゴムあるいはテフロン（登録商標）等からなる円環状のシール材２３ｄが例えばかしめ固定されている。また、主弁体２３の大径部２３ａの上端外周部には、筒状案内部材３５（嵌挿室２４）の天井ストッパ部３５ｓに接当して主弁体２３の最大リフト位置を定める円環状凸部２３ｓが突設され、さらに、大径部２３ａの外周にはシール材（ピストンリング）２３ｆが装着されている。また、主弁体２３を上方（開弁方向）に付勢すべく、上部大径部２３ａと弁座１１ａ（１２ａ）外周部との間には、圧縮コイルばねからなる開弁ばね２８が縮装されている。
【００３１】
一方、主弁体２３の中央部には、背圧室２６の圧力を流出口１１（１２）へ逃がすための弁座２７ａ付きパイロット通路２７が貫設されており、このパイロット通路２７を開閉すべくその弁座２７ａに離接するようにパイロット弁体３０が前記筒状案内部材３５に上下方向に摺動自在に嵌挿されている。パイロット弁体３０は、弁体部３０ａと該弁体部３０ａより小径の弁棒部３０ｂとを有し、弁体部３０ａの下面側には、弁座２７ａに離接してパイロット通路２７を開閉する、ゴムあるいはテフロン（登録商標）等からなる円形状のシール材３０ｄが例えばかしめ固定されている。
【００３２】
ここで、本実施例の方向切換弁１では、第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂの主弁室２５-２５間に流入口１０が形成されており、流入口１０は第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂの主弁室２５、２５にそれぞれ連通するとともに、中央挿通穴６を介して上部室３にも連通しており、したがって、流入口１０、左右の両主弁室２５、２５、及び上部室３は、高圧（等圧）の冷媒が充満することになる。
【００３３】
また、筒状案内部材３５の小径案内部３５ａ内には、前記パイロット弁体３０の弁体部３０ａが摺動自在に嵌挿される大内径部３５ｅと弁棒部３０ｂが摺動自在に嵌挿される小内径部３５ｆとが形成されており、弁棒部３０ｂと小内径部３５ｆとの間に形成される摺動面間隙β、並びに、弁体部３０ａと大内径部３５ｅとの間に形成される摺動面間隙γが前記流入口１０ないし主弁室２５の圧力を上部室３を介して前記背圧室２６に導く均圧通路として使用されている。
【００３４】
一方、パイロット弁体３０の弁棒部３０ｂは、前記シーソー型揺動アーム５０の左右方向の外端部に横倒しコ字状の連結部材３６を介して連結されている。詳細には、弁棒部３０ｂの上端には凸部３０ｇが突設され、この凸部３０ｇに連結部材３６の底辺部３６ｂが圧入、接着接合等により固定され、連結部材３６の両側板部３６ａ、３６ａが前記シーソー型揺動アーム５０の外端部の厚肉中央部５０ｄと薄肉側板部５０ｅ、５０ｅとの間に挿入されている。連結部材３６の両側板部３６ａ-３６ａ間には、ピン５３が厚肉中央部５０ｄに形成され長穴５２を通した状態で圧入等により架設されている。
【００３５】
したがって、例えばシーソー型揺動アーム５０の両アーム部５０Ａ、５０Ｂが共に水平の状態（位置）から、該揺動アーム５０を時計回りに回転（揺動）させると、左側のアーム部５０Ａの外端部に連結された第１制御弁２０Ａのパイロット弁体３０が引き上げられるとともに、右側のアーム部５０Ｂの外端部に連結された第２制御弁２０Ｂのパイロット弁体３０が押し下げられる。本実施例においては、シーソー型揺動アーム５０は、例えば両アーム部５０Ａ、５０Ｂが共に水平位置から上下に最大で２０度ずつ合計４０度の範囲内で回動（揺動）せしめられるようになっている。
【００３６】
また、それぞれパイロット式の弁形態をとる第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂにおいて、主弁室２５の圧力をＰ１、背圧室２６の圧力をＰ２、流出口１１、１２の圧力をＰ３、背圧室２６の水平断面積（主弁体２３の受圧面積）をＡｐ、流出口１１、１２の水平断面積をＡv、開弁ばね２８の付勢力をＰｆとし、主弁体２３を押し上げる力を開弁力、主弁体２３を押し下げる力を閉弁力とすれば、第１制御弁２０Ａ及び第２制御弁２０Ｂの開弁条件は、
閉弁力 ＝ Ｐ２×Ａｐ＜開弁力 ＝ Ｐ１×（Ａｐ-Ａv）＋Ｐ３×Ａv＋Ｐｆ
となる。
【００３７】
このような構成とされた方向切換弁１においては、モータ１５に所定態様で通電して、例えば図３に示される如くに、シーソー型揺動アーム５０（の両アーム部５０Ａ、５０Ｂ）を水平位置から時計回りに２０度回転させた状態とすると、第１制御弁２０Ａのパイロット弁体３０が最上昇位置まで引き上げられてパイロット通路２７が全開にされるとともに、第２制御弁２０Ｂのパイロット弁体３０がパイロット通路２７を全閉にする位置へ押し下げられた状態となる。そのため、第１制御弁２０Ａにおいては［閉弁力＜開弁力］となり、主弁体２３は、その円環状凸部２３ｓが天井ストッパ部３５ｓに接当する最大リフト位置まで上昇し、第１流出口１１が全開となる。それに対し、第２制御弁２０Ｂの主弁体２３は第２流出口１２を閉じたままとなる。そのため、この状態では、流入口１０からの冷媒は第１流出口１１へのみ流れる。
【００３８】
なお、この状態でモータ１５への通電は停止されるが、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂは上記状態を維持する。また、この状態においては、第２制御弁２０Ｂの背圧室２６に、弁棒部３０ｂと小内径部３５ｆとの間に形成される摺動面間隙β、並びに、弁体部３０ａと大内径部３５ｅとの間に形成される摺動面間隙γを介して流入口１０ないし主弁室２５の圧力が上部室３を介して導入され、主弁室２５と背圧室２６の圧力は略等しくされ、そのため、［閉弁力＞開弁力］となっている。
【００３９】
続いて、モータ１５に所定態様で通電して、シーソー型揺動アーム５０を図３に示される位置から反時計回りに２０度回転（揺動）させて、図４に示される如くに水平位置で停止させると、第１制御弁２０Ａにおいて、パイロット弁体３０が押し下げられるが、パイロット通路２７は開いたまま、主弁体２３は最大にリフトしたままであり、第１流出口１１は全開のままである。
【００４０】
それに対し、第２制御弁２０Ｂにおいては、パイロット弁体３０が引き上げられてパイロット通路２７が開かれるが、この状態にされた時点（瞬間）では、背圧室２６の圧力が十分には抜けていないため、［閉弁力＞開弁力］となり、主弁体２３により第２流出口１２は閉じられたままであるが、その直後（例えば約１秒後）には、図５に示される如くに、背圧室２６の圧力が抜けて［閉弁力＜開弁力］となり、主弁体２３は、その円環状凸部２３ｓが天井ストッパ部３５ｓに接当する最大リフト位置まで上昇し、第２流出口１２も全開となる。これにより、流入口１０からの冷媒が第１流出口１１と第２流出口１２の両方に流れる。なお、この状態でモータ１５への通電は停止されるが、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂはともに全開状態を維持する。
【００４１】
次に、図５に示される、二つの流出口１１、１２が共に全開にされている状態から、図６に示される如くに、シーソー型揺動アーム５０を水平位置からさらに反時計回りに２０度回転（揺動）させると、第２制御弁２０Ｂのパイロット弁体３０が最上昇位置まで引き上げられてパイロット通路２７が全開にされるとともに、第１制御弁２０Ａのパイロット弁体３０がパイロット通路２７を全閉にする位置へ押し下げられた状態となる。そのため、第２制御弁２０Ｂにおいては［閉弁力＜開弁力］となり、主弁体２３は、その円環状凸部２３ｓが天井ストッパ部３５ｓに接当する最大リフト位置まで上昇し、第２流出口１２が全開となる。それに対し、第１制御弁２０Ａにおいては、［閉弁力＞開弁力］となり、主弁体２３は第１流出口１１を閉じる。そのため、この状態では、流入口１０からの冷媒は第２流出口１２へのみ流れる。主弁体２３は、［閉弁力＞開弁力］となる以前に、パイロット弁体３０の押圧により弁座１１ａに着座されることもできる。
【００４２】
主弁体２３は弁座１１ａに着座した後は、パイロット弁体３０により該弁座１１ａ側に押圧されるが、パイロット弁体３０は不思議遊星歯車式減速機構４０を介してアクチュエータ（ステッピングモータ）に連結されているので、主弁体２３に強い逆圧が加わっても、該主弁体２３は開弁することがない。すなわち、不思議遊星歯車式減速機構４０は、出力軸側にトルクを加えても回転することがないので、主弁体２３に強い逆圧がかかってもその強制的な開弁が阻止され、閉弁状態が維持できる。
【００４３】
なお、この状態でモータ１５への通電は停止されるが、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂは上記状態を維持する。また、この状態においては、第１制御弁２０Ａの背圧室２６に、弁棒部３０ｂと小内径部３５ｆとの間に形成される摺動面間隙β、並びに、弁体部３０ａと大内径部３５ｅとの間に形成される摺動面間隙γを介して流入口１０ないし主弁室２５の圧力が上部室３を介して導入され、主弁室２５と背圧室２６の圧力は略等しくされ、その一方で弁座１１ａは弁体部２３ｃにより閉鎖されるため、［閉弁力＞開弁力］となっている。
【００４４】
以上のように、本実施例の方向切換弁１においては、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂとしてパイロット式の弁形態をとるものが採用され、モータ１５と二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂとの間に、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂを相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構としてのシーソー型揺動アーム５０が配在されているので、シーソー型揺動アーム５０を所定角度範囲内で回動（揺動）させることにより、二つの流出口１１、１２を選択的に開閉できるとともに、シーソー型揺動アーム５０を特定回動（揺動）位置、すなわち水平位置で停止させることにより、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂ（二つの流出口１１、１２）を共に全開にすることができる。
【００４５】
そのため、前述した如くの、圧縮機からの冷媒を同時に二つの熱交換機に分配することが要求されるヒートポンプ式冷暖房システムに本実施例の方向切換弁１を２個の電磁弁に代えて用いることができる。この場合、本実施例の方向切換弁１では、二つの流出口１１、１２を共に全開にした後は、通電せずとも全開状態が維持されるので、２個の電磁弁を用いる場合に比して省エネ化等が図られる。
【００４６】
また、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂとしてパイロット式の弁形態をとるものが採用されているので、小さな駆動力で大口径の流出口１１、１２を開閉することができる上、逆駆動機構としてシーソー型揺動アーム５０が用いられているので、パイロット弁体３０及び主弁体２３の高リフト化を図ることができるとともに、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂの開閉には、シーソー型揺動アーム５０を小角度（例えば４０度以内）回動させるだけでよいので、回転駆動源として比較的小型（小出力）のステッピングモータ１５（＋遊星歯車式減速機構４０）を用いても、従来型の三方切換弁等に比して、流路切り換えを迅速に行うことができ、流路切り換え応答性が向上する。
【００４７】
なお、本発明に係る方向切換弁は、上記した第１実施例の方向切換弁１の構成に限られないことは勿論であり、様々な変更を加えることができる。
【００４８】
例えば、上記第１実施例では、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂは共にパイロット式の弁形態をとるものであったが、図７に示される第２実施例の方向切換弁１’のように、右側の第２制御弁２０Ｂ’を直動型のもの代えてもよい。この第２制御弁２０Ｂ’は、比較的小口径の第２流出口１２’を開閉する弁体部６０ａと弁棒部６０ｂとを備えた弁体６０が前述したパイロット弁体３０と同様にシーソー型揺動アーム５０の右側のアーム部５０Ｂの外端に連結されており、シーソー型揺動アーム５０を第１実施例と同様に所定角度範囲内で回動させることにより、二つの流出口１１、１２’を選択的に開閉できるとともに、シーソー型揺動アーム５０を水平位置で停止させることにより、二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂ’（二つの流出口１１、１２’）を共に全開にすることができ、第１実施例と同様な効果を奏する。また、第２制御弁２０Ｂ’は、シーソー型揺動アーム５０の回動角度に応じて第２流出口１２’の実効開口面積（開度）をリニヤに変えることができるので、流量制御弁として使用することができる。
【００４９】
なお、弁体６０の上下動は、弁体部６０ａが主弁室６５の内壁に案内されて行われるが、弁体部６０ａと主弁室６５の内壁との間隔を図７に示された程度の間隔よりも狭くすれば、その案内をさらに安定して行うことが出来る。また、弁棒部６０ｂを上下に摺動させる案内（ガイド）手段を、別途、弁本体２の内部に設けても良い。
【００５０】
この第２実施例における弁体６０も不思議遊星歯車式減速機構を介してアクチュエータに接続されているので、該弁体６０の先端に設けられた弁体部６０ａが弁座１２ａ’に着座して閉弁した後、該弁体部６０ａに強い逆圧がかかってもその強制的な開弁が阻止される。
【００５１】
また、上記実施例では、駆動機構としてシーソー型揺動アーム５０が採用されているが、それに代えて、歯車列を設けてもよい。具体的には、例えば、前記連結回動軸４５に駆動歯車を設けるとともに、該駆動歯車の左右に従動歯車（列）を設け、該左右の従動歯車（列）で二つの制御弁２０Ａ、２０Ｂを相互に逆方向に開閉駆動するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１ 方向切換弁
２ 弁本体
３ 上部室
１０ 流入口
１１ 第１流出口
１２ 第２流出口
１５ ステッピングモータ
２０Ａ 第１制御弁
２０Ｂ 第２制御弁
２３ 主弁体
２４ 嵌挿室
２５ 主弁室
２６ 背圧室
２７ パイロット通路
２８ 開弁ばね
３０ パイロット弁体
３５ 筒状案内部材
３６ 連結部材
４０ 遊星歯車式減速機構
４３ 出力軸
４５ 連結回転軸
５０ シーソー型揺動アーム
５０Ａ、５０Ｂ アーム部
５２ 長穴
５３ ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口及び二つの流出口が設けられた弁本体と、前記流入口と二つの流出口との間に各々配設された二つの制御弁と、該二つの制御弁を開閉駆動するための単一の回転駆動源と、を備え、前記二つの制御弁によって前記二つの流出口を選択的に開閉可能な方向切換弁であって、
前記二つの制御弁のうちの少なくとも一方はパイロット式の弁形態をとり、前記回転駆動源と前記二つの制御弁との間に、前記二つの制御弁を相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構が設けられていることを特徴とする方向切換弁。
【請求項２】
前記逆駆動機構を特定状態で停止させることにより、前記二つの制御弁を共に全開にできるようにされていることを特徴とする請求項１に記載の方向切換弁。
【請求項３】
前記パイロット式の弁形態をとる制御弁は、ピストン型の主弁体と、該主弁体が摺動自在に嵌挿されるとともに、該主弁体により背圧室と主弁室とに仕切られた嵌挿室と、前記背圧室の圧力を前記流出口へ逃がすためのパイロット通路と、前記パイロット通路を開閉するためのパイロット弁体と、該パイロット弁体が摺動自在に嵌挿される筒状案内部と、を備え、前記パイロット弁体と前記筒状案内部との間に形成される摺動面間隙が前記流入口ないし主弁室の圧力を前記背圧室に導く均圧通路として使用されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の方向切換弁。
【請求項４】
前記二つの制御弁と前記回転駆動源との間に、前記逆駆動機構としてのシーソー型揺動アームが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方向切換弁。
【請求項５】
前記二つの制御弁と前記回転駆動源との間に、前記逆駆動機構としての歯車列が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方向切換弁。
【請求項６】
前記回転駆動源と前記逆駆動機構との間に減速機構が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方向切換弁。
【請求項７】
前記減速機構は、不思議遊星歯車式減速機構であることを特徴とする請求項６に記載の方向切換弁。
【請求項８】
前記回転駆動源としてステッピングモータが用いられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方向切換弁。
【請求項９】
前記回転駆動源としてステッピングモータが用いられており、前記不思議遊星歯車機構は前記ステッピングモータ内に付設されていることを特徴とする請求項７に記載の方向切換弁。
【請求項１】
流入口及び二つの流出口が設けられた弁本体と、前記流入口と二つの流出口との間に各々配設された二つの制御弁と、該二つの制御弁を開閉駆動するための単一の回転駆動源と、を備え、前記二つの制御弁によって前記二つの流出口を選択的に開閉可能な方向切換弁であって、
前記二つの制御弁のうちの少なくとも一方はパイロット式の弁形態をとり、前記回転駆動源と前記二つの制御弁との間に、前記二つの制御弁を相互に逆方向に開閉駆動する逆駆動機構が設けられていることを特徴とする方向切換弁。
【請求項２】
前記逆駆動機構を特定状態で停止させることにより、前記二つの制御弁を共に全開にできるようにされていることを特徴とする請求項１に記載の方向切換弁。
【請求項３】
前記パイロット式の弁形態をとる制御弁は、ピストン型の主弁体と、該主弁体が摺動自在に嵌挿されるとともに、該主弁体により背圧室と主弁室とに仕切られた嵌挿室と、前記背圧室の圧力を前記流出口へ逃がすためのパイロット通路と、前記パイロット通路を開閉するためのパイロット弁体と、該パイロット弁体が摺動自在に嵌挿される筒状案内部と、を備え、前記パイロット弁体と前記筒状案内部との間に形成される摺動面間隙が前記流入口ないし主弁室の圧力を前記背圧室に導く均圧通路として使用されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の方向切換弁。
【請求項４】
前記二つの制御弁と前記回転駆動源との間に、前記逆駆動機構としてのシーソー型揺動アームが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方向切換弁。
【請求項５】
前記二つの制御弁と前記回転駆動源との間に、前記逆駆動機構としての歯車列が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方向切換弁。
【請求項６】
前記回転駆動源と前記逆駆動機構との間に減速機構が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方向切換弁。
【請求項７】
前記減速機構は、不思議遊星歯車式減速機構であることを特徴とする請求項６に記載の方向切換弁。
【請求項８】
前記回転駆動源としてステッピングモータが用いられていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方向切換弁。
【請求項９】
前記回転駆動源としてステッピングモータが用いられており、前記不思議遊星歯車機構は前記ステッピングモータ内に付設されていることを特徴とする請求項７に記載の方向切換弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２５４９７（Ｐ２０１２−２２５４９７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６４１９（Ｐ２０１１−９６４１９）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（３９１００２１６６）株式会社不二工機 (451)
【Ｆターム（参考）】
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