JP2002022315A - 高効率四方切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は高効率の四方切換弁に関し、高圧側
と低圧側の圧力損失及び熱ロスの低減を可能とした高効
率の四方切換弁を実現することを目的とする。 【解決手段】 両端が閉じた筒状の弁本体２０と、該弁
本体２０の内部に設けられた弁座２１と、該弁座２１に
１列に設けられた２個の導管２２，２４及び１個の低圧
導管２３と、該弁座２１の上を摺動可能に設けられた弁
体２６と、前記弁座２１に対向して弁本体２０の壁に設
けられた高圧導管２５と、を具備してなる四方切換弁に
おいて、前記高圧導管２５を二股に形成し、該二股にし
た２本の高圧導管２５ａ，２５ｂを前記２個の導管２
２，２４にそれぞれ対向するように弁本体２０に配設
し、且つ、前記弁体２６に常時前記２個の高圧導管２５
ａ，２５ｂのうちのいずれか一方を遮蔽する手段を設け
て成るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は四方切換弁に関す
る。詳しくは、冷暖房装置において、冷房と暖房とを切
り換えるために用いられる四方切換弁であって、熱損失
を少なくした高効率四方切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の冷暖房装置を説明するため
の図である。同図において、符号１は冷媒ガスを圧縮す
る圧縮機、２は室内を冷房又は暖房するために冷媒ガス
の循環方向を転換させるための四方切換弁であり、該四
方切換弁には高圧導管３と２個の導管４，６と１個の低
圧導管５と、弁体７とが設けられており、高圧導管３は
圧縮器１の吐出口１ａに接続され、導管４は室外熱交換
器８に、導管６は室内熱交換器９にそれぞれ接続され、
低圧導管５は圧縮機１の吸入口１ｂに接続されている。
また、室内熱交換器と室外熱交換器との間には両熱交換
器の間を流れる冷媒ガスの圧力を調節する膨張弁１０が
配設されている。

【０００３】そして弁体７が図６（ａ）の状態にあると
きは、圧縮機１から出力された高温高圧の冷媒ガスは四
方切換弁２から導管６を経て室内熱交換器９に入り、放
熱して室内の空気と熱交換を行い低温となった後、膨張
弁１０を通り室外熱交換器８に入る。該室外熱交換器８
に流入した低温の冷媒ガスは外気から吸熱して導管４か
ら低圧導管５を経て圧縮機１に戻り循環する。これによ
り室内は暖房される。

【０００４】また、図６（ｂ）の如く、弁体７を右方に
摺動させれば、圧縮機１からの高温高圧の冷媒は四方切
換弁２から導管４を経て室外熱交換器８に入り、放熱し
外気と熱交換した後、膨張弁１０を通り室内熱交換器９
で室内空気と熱交換し吸熱した後導管６から低圧導管５
を経て圧縮機１に戻り循環する。これにより室内は冷房
される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように四方切換弁
は高圧側と低圧側の流体の流れを切り換えることによっ
て、冷房、暖房を切り換える弁であるが、この高圧側と
低圧側の流れは、弁本体内にある弁体７によって遮断す
る構造となっているため、弁体７は、高圧側の流体と低
圧側の流体に直接さらされることになる。よって弁体７
の材質、形状、厚さ等が四方切換弁の高圧側、低圧側の
流量、熱ロスに大きく影響する。

【０００６】弁体７の材質は熱伝導率の小さい材料が望
ましいが、一般に弁体用の材料として使用されているの
は、６６ナイロン、テフロン（登録商標）等の樹脂及び
セラミックであるが、セラミックと６６ナイロン、テフ
ロンの熱伝導率を比較すると、セラミックより６６ナイ
ロン、テフロンの方が熱伝導率は小さくなっている。ま
た樹脂材料の中には、ポリスチレンのように６６ナイロ
ンやテフロンよりも熱伝導率の小さい材料はあるが、弁
体としての機能を考えた場合、使用できる材料は限ら
れ、この材料の中での熱伝導率は同程度であり、材質に
よる対応は難しいものである。

【０００７】形状、厚さ等については、弁体の厚みを増
し、熱ロスを少なくしようとすると、流量に制約ができ
てしまい、大幅に厚みをますことは出来ない。また流量
に影響が出ないように厚みを増した場合では、熱ロス減
少の効果が得られない。

【０００８】また、暖房、冷房いずれかの効率のみを重
視し、図７の如く高圧側配管３の位置を変え、高圧側の
流れに（ａ）図の矢印Ａの如き直線的な流れを設け、高
圧側の圧力損失を少なくした弁があるが、この弁は図７
（ａ）の如き位置においては、高圧側の圧力損失が少な
くなると同時に、高圧側の流体が弁体７に直接（真上に
近い位置から）当たらなくなり、熱ロスも少なくなる。

【０００９】しかし図７（ｂ）の如く弁体７が逆の位置
では、高圧側の流れは矢印Ｂの如くになり、高圧側の流
量は大きく絞られて、圧力損失が大きくなると同時に、
高圧側の流体が弁体７に直接当たり、熱ロスも大きくな
る。また流体が直接当たる位置では、カバー等を取り付
けて、熱ロスを防いでいるものもあるが、高圧側の流量
を更に絞ることになり、極端なカバーを付けることが出
来なかった。

【００１０】本発明は上記従来の問題点に鑑み、高圧側
と低圧側の圧力損失及び熱ロスの低減を可能とした高効
率の四方切換弁を実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の高効
率四方切換弁は、両端が閉じた筒状の弁本体２０と、該
弁本体２０の内部に設けられた弁座２１と、該弁座２１
に１列に設けられた２個の導管２２，２４及び１個の低
圧導管２３と、該弁座２１の上を摺動可能に設けられた
弁体２６と、前記弁座２１に対向して弁本体２０の壁に
設けられた高圧導管２５と、を具備してなる四方切換弁
において、前記高圧導管２５を二股に形成し、該二股に
した２本の高圧導管２５ａ，２５ｂを前記２個の導管２
２，２４にそれぞれ対向するように弁本体２０に配設
し、且つ、前記弁体２６に常時前記２個の高圧導管２５
ａ，２５ｂのうちのいずれか一方を遮蔽する手段を設け
たことを特徴とする。この構成を採ることにより、高圧
導管から吐出される高温高圧の流体を対向する導管に直
線的に流すことができるため流体の圧力損失を低減する
ことができる。

【００１２】また、請求項２は、前記高圧導管２５ａ，
２５ｂのうちのいずれか一方を遮蔽する手段は、弁体２
６の肉厚を大にしたことを特徴とする。また、請求項３
は、前記高圧導管２５ａ，２５ｂのうちのいずれか一方
を遮蔽する手段は、弁体２６に、カバー２７を設けたこ
とを特徴とする。この構成を採ることにより、高圧導管
から吐出される高温高圧の流体を対向する導管に直線的
に流すことができ、且つ高温高圧の流体の熱が弁体の高
圧側から低圧側へと伝導するのを防止し、熱ロスを減少
させることができる。

【００１３】また、請求項４は、前記弁体２６の低圧側
空間を大きくして低圧側の圧力損失を低減したことを特
徴とする。この構成を採ることにより、低圧側の流体抵
抗を低減することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の高効率四方切換弁
の第１の実施の形態を示す図である。同図において、２
０は弁本体であり、該弁本体２０は両端が閉じた筒状を
なし、その内部には一方が平面２１ａをなす弁座２１が
設けられている。そして該弁座２１には２個の導管２
２，２４と、その中間に配置された１個の低圧導管２３
とが１列に設けられている。

【００１５】また、弁本体２０の弁座２１に対向する壁
には高圧導管２５が設けられている。そして該高圧導管
２５は二股２５ａ，２５ｂに形成され、その二股に別れ
た各導管はそれぞれ前記弁座２１の高圧ポート２２，２
４に対向して開口している。

【００１６】また、弁座２１と該弁座２１に対向する壁
との間には弁座２１の上を図示なき駆動手段によりスラ
イドする弁体２６が設けられている。該弁体２６は、ア
ーチ状をなし、図においては導管２２と低圧導管２３と
を連通しているが、矢印Ａ方向に摺動させて弁座２１の
右方に位置させれば低圧導管２３と導管２４とを連通す
る。また、該弁体２６の上部には肉厚部２６ａが形成さ
れ、その両端は高圧導管を遮蔽する手段としての張出部
２６ｂが形成されている。該張出部２６ｂは図において
は一方の高圧導管２５ａを塞いでいるが、該弁体２６を
矢印Ａ方向に摺動させて弁座１１の右方に位置させれば
張出部２６ｂは他方の高圧導管２５ｂを塞ぐようになっ
ている。

【００１７】このように構成された本実施の形態は、図
２（ａ）に示すように弁体２６が左方に位置するときは
高圧導管２５の二股に分かれた一方の高圧導管２５ａは
張出部２５ｂにより遮蔽され、他方の高圧導管２５ｂか
ら出た流れは矢印Ｂの如く導管２４に直行できるように
なっている。従って圧力損失は少なくなり、同時に冷媒
が弁体２６に直接当たらないため熱ロスも少なくなる。

【００１８】また、図２（ｂ）に示すように弁体２６を
右方に位置させれば、高圧導管２５ｂは張出部２６ｂに
より遮蔽され、高圧導管２５ａから出た流れは矢印Ｃの
如く導管２２に直行する。従って（ａ）図の場合と同様
に圧力損失は少なくなり、同時に熱ロスも少なくなる。

【００１９】図３は本発明の高効率四方切換弁の第２の
実施の形態を示す図である。本実施の形態が、第１の実
施の形態と異なるところは、弁体２６の形状を異ならせ
たことで他は同様である。本実施の形態の特徴は、弁体
２６に高圧導管を遮蔽する遮蔽手段の機能を持たせたま
ま同図に示すように肉厚を大にしたことである。

【００２０】このように構成された本実施の形態の作用
を次に説明する。前述の第１の実施の形態では、暖房
時、冷房時、いずれの状態においても弁体２６に直接、
高温高圧の冷媒が当たり低圧側への熱伝導により熱ロス
を生ずるが、本実施の形態では弁体２６の肉圧を厚くす
ることにより低圧側への熱伝導を減少させ、熱ロスを少
なくすることができる。

【００２１】図４（ａ）及び（ｂ）は本発明の高効率四
方切換弁の第３の実施の形態を示す図である。本実施の
形態が第１の実施の形態と異なるところは、弁体２６に
カバーを設けたことで、他は同様である。即ち、本実施
の形態は弁体２６に当たる高温高圧の冷媒の熱ロスを少
なくするために、弁体２６の上部にカバー２７を設けた
ものであり、（ａ）図のものは弁体２６との間に空間２
７ａを持たせており、（ｂ）図のものは弁体２６との間
に空間２７ａ、カバー内に空間２７ｂの２つの空間を持
たせている。このように構成された本実施の形態はカバ
ー２７と該カバーにより形成される空間とにより熱の伝
導を防ぎ、熱ロスを減少させることができる。

【００２２】図５（ｂ）は本発明の高効率四方切換弁の
第４の実施の形態を示す図である。本実施の形態が第１
の実施の形態と異なるところは、弁体２６の形状を変え
たことであり、他は同様である。本実施の形態は高圧導
管２５を二股にしたことにより弁体２６の上方の空間を
利用することができるため、同図に示すように、弁体２
６の内側空間２８を従来（点線で示す）に比し大きく形
成したことである。このように構成された本実施の形態
は、低圧側の流れに与える抵抗を減少し、圧力損失を低
減することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の高効率四方切換弁に依れば、高
圧側及び低圧側の圧力損失を少なくすることができ、且
つ熱ロスも少なくすることが可能となる。またこの効果
は冷暖房装置に用いた際に、暖房時、冷房時のいずれの
状態においても同様な効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高効率四方切換弁の第１の実施の形態
を示す図である。

【図２】本発明の高効率四方切換弁の第１の実施の形態
の作用を説明するための図であり、（ａ）は暖房時の状
態、（ｂ）は冷房時の状態を示す図である。

【図３】本発明の高効率四方切換弁の第２の実施の形態
を示す図である。

【図４】本発明の高効率四方切換弁の第３の実施の形態
を示す図である。

【図５】本発明の高効率四方切換弁の第４の実施の形態
を示す図である。

【図６】従来の冷暖房装置を説明する概略図である。

【図７】従来の四方切換弁において高圧導管の位置を変
えた場合の流体の流れを説明するための図である。

【符号の説明】

２０…弁本体 ２１…弁座 ２２，２４…導管 ２３…低圧導管 ２５，２５ａ，２５ｂ…高圧導管 ２６…弁体 ２６ａ…肉厚部 ２６ｂ…張出部 ２７…カバー ２７ａ，２７ｂ…空間 ２８…弁体の内側空間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端が閉じた筒状の弁本体（２０）と、
   該弁本体（２０）の内部に設けられた弁座（２１）と、
   該弁座（２１）に１列に設けられた２個の導管（２２，
   ２４）及び１個の低圧導管（２３）と、該弁座（２１）
   の上を摺動可能に設けられた弁体（２６）と、前記弁座
   （２１）に対向して弁本体（２０）の壁に設けられた高
   圧導管（２５）と、を具備してなる四方切換弁におい
   て、 前記高圧導管（２５）を二股に形成し、該二股にした２
   本の高圧導管（２５ａ，２５ｂ）を前記２個の導管（２
   ２，２４）にそれぞれ対向するように弁本体（２０）に
   配設し、且つ、前記弁体（２６）に常時前記２個の高圧
   導管（２５ａ，２５ｂ）のうちのいずれか一方を遮蔽す
   る手段を設けたことを特徴とする高効率四方切換弁。
2. 【請求項２】 前記高圧導管（２５ａ，２５ｂ）のうち
   のいずれか一方を遮蔽する手段は、弁体（２６）の肉厚
   を大にしたことを特徴とする請求項１記載の高効率四方
   切換弁。
3. 【請求項３】 前記高圧導管（２５ａ，２５ｂ）のうち
   のいずれか一方を遮蔽する手段は、弁体（２６）に、カ
   バー（２７）を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   高効率四方切換弁。
4. 【請求項４】 前記弁体（２６）の低圧側空間を大きく
   して低圧側の圧力損失を低減したことを特徴とする請求
   項１記載の高効率四方切換弁。