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JP2022187857A - 流路切換弁 - Google Patents

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JP2022187857A
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valve
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rmax
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仁志 木船
Hitoshi Kibune
紀幸 森田
Noriyuki Morita
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Fujikoki Corp
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Abstract

【課題】弁室に導入される冷媒の圧力を低下させなくても騒音を抑制できる流路切換弁を提供する。【解決手段】流路切換弁１は、弁本体２０の内側空間が、弁室１３と、第１作動室１１と、第２作動室１２と、に区画されている。パイロット弁１１０が、弁座３０の出口ポート３３と第１作動室１１とを接続する第１接続通路Ｃ１と、出口ポート３３と第２作動室１２とを接続する第２接続通路と、を切り換える。第１ピストン５０の第１絞り通路５７の最小径をＤａとし、第１接続通路の最小径をＤｂとし、第１接続通路によって出口ポート３３と第１作動室１１とが接続されたときの弁室１３と第１作動室１１との差圧をΔＰとしたとき、次の式（１）を満たす。Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ（１）ただし、０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７【選択図】図１

Description

本発明は、パイロット式の流路切換弁に関する。
従来の流路切換弁の一例が特許文献１に開示されている。この流路切換弁は、例えば、エアコンの冷凍サイクルに組み込まれ、冷媒の流路切り換え時に動作する。流路切換弁は、主弁としての四方弁と、パイロット弁としての三方切換弁と、を有している。
四方弁は、円筒形状の弁本体を有している。弁本体の両端部は、蓋部材で塞がれている。弁本体の内側には、弁座と、弁体と、第１ピストンと、第２ピストンと、が配置されている。弁座は、第１ピストンと第２ピストンとの間に配置されている。弁本体の内側空間は、第１ピストンと第２ピストンとの間の弁室と、第１ピストンと一方の蓋部材との間の第１作動室と、第２ピストンと他方の蓋部材との間の第２作動室と、に区画されている。第１ピストンと第２ピストンとは、連結体で互いに連結されている。連結体は、弁体と嵌合されている。弁本体には、入口ポートが弁座と対向するように形成されている。弁座が有する弁座面には、第１ポートと、出口ポートと、第２ポートと、が形成されている。入口ポートには、高圧の冷媒が流れ、出口ポートには、低圧の冷媒が流れる。弁体は、弁座面上をスライドされ、第１ポートと出口ポートとを接続し、または、第２ポートと出口ポートとを接続する。
四方弁には、三方切換弁が接続されている。三方切換弁は、出口ポートと第１作動室とを接続する接続通路（第１接続通路）と、出口ポートと第２作動室とを接続する接続通路（第２接続通路）と、を切り換える。弁室は、入口ポートと接続されている。三方切換弁によって第１接続通路に切り換えられると、弁室と第１作動室との差圧によって、第１ピストンおよび第２ピストンが一方の蓋部材側に移動し、弁体が一方の蓋部材側にスライドされる。弁体によって第１ポートと出口ポートとが接続され、弁室を介して入口ポートと第２ポートとが接続される。または、三方切換弁によって第２接続通路に切り換えられると、弁室と第２作動室との差圧によって、第１ピストンおよび第２ピストンが他方の蓋部材側に移動し、弁体が他方の蓋部材側にスライドされる。弁体によって第２ポートと出口ポートとが接続され、弁室を介して入口ポートと第１ポートとが接続される。第１ピストンは、弁室と第１作動室とを接続する絞り通路を有している。第２ピストンは、弁室と第２作動室とを接続する絞り通路を有している。四方弁は、各絞り通路を介して、弁室と第１作動室との間で冷媒を流通させ、弁室と第２作動室との間で冷媒を流通させている。
実開昭６２－３９０７４号公報
上述した四方弁では、弁体のスライドに伴って第１ポートおよび第２ポートの接続が切り替わるときに冷媒の流れに起因する騒音が生じるおそれがある。圧縮機の回転数を下げて入口ポートから弁室に導入される冷媒の圧力を低下させ、弁体のスライド（すなわち、第１ピストンおよび第２ピストンの移動速度）を遅くすることで、騒音を抑制することができる。しかしながら、四方弁による流路切り換え前に圧縮機の回転数を下げ、流路切り換え後に圧縮機の回転数を上げる制御が必要になり、冷凍サイクルの制御が複雑になるという問題があった。また、圧縮機の回転数を下げるには、１～３分程度の比較的長い時間が必要であり、圧縮機の回転数を上げるにも同程度の時間が必要になる。そのため、四方弁の流路切り換えの前後に準備時間が必要になるという問題があった。
そこで、本発明は、弁室に導入される冷媒の圧力を低下させなくても騒音を抑制できる流路切換弁を提供することを目的とする。
本発明者らは、流路切換弁の第１ピストンおよび第２ピストンが有する絞り通路および出口ポートと作動室とを接続する接続通路に着目し、絞り通路の最小径と接続通路の最小径との比が異なる複数の流路切換弁を用いて、流路切り換えに関する実験を繰り返し行った。そして、本発明者らは、実験結果について鋭意検討したところ、絞り通路の最小径と接続通路の最小径との比と、弁室と作動室との差圧と、流路切換時における第１ピストンおよび第２ピストンの移動にかかる時間（流路切換時間）と、の関係性を見出し、本発明に至った。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る流路切換弁は、
主弁と、パイロット弁と、を有する流路切換弁であって、
前記主弁が、
一端部および他端部が塞がれた円筒形状の弁本体と、
前記弁本体の内側に配置された弁座と、
前記弁本体の一端部と前記弁座との間に配置された第１ピストンと、
前記弁本体の他端部と前記弁座との間に配置された第２ピストンと、
前記弁座が有する弁座面に配置され、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンとともに前記弁本体の軸方向にスライドされる主弁体と、を有し、
前記弁本体の内側空間が、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間の弁室と、前記弁本体の一端部と前記第１ピストンとの間の第１作動室と、前記弁本体の他端部と前記第２ピストンとの間の第２作動室と、に区画されており、
前記弁本体が、前記弁室に接続された入口ポートを有し、
前記弁座が、前記主弁体のＵターン通路に接続された出口ポートを有し、
前記第１ピストンが、前記弁室と前記第１作動室とを接続する第１絞り通路を有し、
前記第２ピストンが、前記弁室と前記第２作動室とを接続する第２絞り通路を有し、
前記パイロット弁が、前記出口ポートと前記第１作動室とを接続する第１接続通路と、前記出口ポートと前記第２作動室とを接続する第２接続通路と、を切り換えるように構成されており、
前記第１絞り通路の最小径をＤａとし、前記第１接続通路の最小径をＤｂとし、前記第１接続通路によって前記出口ポートと前記第１作動室とが接続されたときの前記弁室と前記第１作動室との差圧をΔＰとしたとき、次の式（１）を満たすことを特徴とする。
Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ ・・・ （１）
ただし、
０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
本発明において、
次の式（１Ａ）を満たすことが好ましい。
Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ≦Ｒｍａｘ ・・・ （１Ａ）
ただし、
０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
０．２ＭＰａ≦ΔＰ＜１．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１１．８０））／１１．４３
１．０ＭＰａ≦ΔＰ＜２．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１２．９７））／１２．４７
２．０ＭＰａ≦ΔＰ＜３．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（５．６２））／６．３５
３．０ＭＰａ≦ΔＰ＜４．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（２．４８））／４．０４
４．０ＭＰａ≦ΔＰ＜５．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（０．９０））／３．０５
５．０ＭＰａ≦ΔＰ＜６．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－１．２３））／１．９５
６．０ＭＰａ≦ΔＰ＜７．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－３．２８））／１．１１
７．０ＭＰａ≦ΔＰ＜８．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．２２））／０．５３
８．０ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．９９））／０．３８
本発明において、
次の式（１Ｂ）を満たすことが好ましい。
Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ≦Ｒｍａｘ ・・・ （１Ｂ）
ただし、
０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
０．２ＭＰａ≦ΔＰ＜１．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１５．８０））／１６．００
１．０ＭＰａ≦ΔＰ＜２．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１４．４１））／１４．６７
２．０ＭＰａ≦ΔＰ＜３．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（６．９６））／８．０１
３．０ＭＰａ≦ΔＰ＜４．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（３．５６））／５．２８
４．０ＭＰａ≦ΔＰ＜５．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１．８５））／４．０８
５．０ＭＰａ≦ΔＰ＜６．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－０．４８））／２．６９
６．０ＭＰａ≦ΔＰ＜７．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－２．７３））／１．６０
７．０ＭＰａ≦ΔＰ＜８．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－４．８３））／０．８１
８．０ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．５０））／０．６４
本発明において、
前記第１ピストンおよび前記第２ピストンが、それぞれ金属部品を有し、
前記第１絞り通路の最小径となる箇所が、前記金属部品に形成された貫通孔であり、
前記第２絞り通路の最小径となる箇所が、前記金属部品に形成された貫通孔である、ことが好ましい。
本発明において、
前記第２絞り通路の最小径が、前記第１絞り通路の最小径Ｄａと同一であり、
前記第２接続通路の最小径が、前記第１接続通路の最小径Ｄｂと同一であり、
前記第２絞り通路の最小径をＤａとし、前記第２接続通路の最小径をＤｂとし、前記第２接続通路によって前記出口ポートと前記第２作動室とが接続されたときの前記弁室と前記第２作動室との差圧をΔＰとしたとき、上記式（１）を満たす、ことが好ましい。
本発明によれば、第１ピストンが有する第１絞り通路の最小径Ｄａと、出口ポートと第１作動室とを接続する第１接続通路の最小径Ｄｂと、の比Ｄａ／Ｄｂが上記式（１）を満たしている。このようにしたことから、流路切換時における第１ピストンおよび第２ピストンの移動にかかる時間（流路切換時間）を、騒音を抑制可能な時間にすることができる。第２ピストンが有する第２絞り通路の最小径と、出口ポートと第２作動室とを接続する第２接続通路の最小径と、の比についても、上記式（１）を満たすことで、同様に流路切換時間を、騒音を抑制可能な時間にすることができる。したがって、本発明に係る流路切換弁は、弁室に導入される冷媒の圧力を低下させなくても騒音を抑制できる。
本発明の一実施例に係る流路切換弁の断面図である。 図１の流路切換弁の他の状態を示す断面図である。 図１の流路切換弁の主弁の一部を拡大した断面図である。 図２の流路切換弁の主弁の一部を拡大した断面図である。 図１の流路切換弁のパイロット弁の一部を拡大した断面図である。 図１の流路切換弁における第１絞り通路の最小径と第１接続通路の最小径との比と、弁室と第１作動室との差圧と、の関係を示すグラフである。 図１の流路切換弁において、騒音を抑制可能でかつ短い流路切換時間となる第１絞り通路の最小径と第１接続通路の最小径との比と、弁室と第１作動室との差圧と、の範囲を示す図である。 図１の流路切換弁において、騒音を抑制可能でかつより短い流路切換時間となる第１絞り通路の最小径と第１接続通路の最小径との比と、弁室と第１作動室との差圧と、の範囲を示す図である。
以下、本発明の一実施例に係る流路切換弁について、図１～図８を参照して説明する。
図１、図２は、本発明の一実施例に係る流路切換弁の断面図である。図１は、主弁体が第１の主弁体位置にある状態を示し、図２は、主弁体が第２の主弁体位置にある状態を示す。図１、図２において、主弁とパイロット弁との接続管を模式的に示しており、ａ－ａ、ｂ－ｂ、ｃ－ｃがそれぞれ接続されている。図３は、図１に示す流路切換弁の主弁の一部を拡大した断面図である。図３は、主弁が有する第１ピストンを拡大した断面図である。図４は、図２に示す流路切換弁の主弁の一部を拡大した断面図である。図４は、主弁が有する第２ピストンを拡大した断面図である。図５は、図１の流路切換弁のパイロット弁の一部を拡大した断面図である。図５は、パイロット弁が有する弁座を拡大した断面図である。図６は、図１の流路切換弁における第１絞り通路の最小径と第１接続通路の最小径との比と、弁室と第１作動室との差圧と、の関係を示すグラフである。図７、図８は、図１の流路切換弁において、騒音を抑制可能でかつ短い流路切換時間となる第１絞り通路の最小径と第１接続通路の最小径との比と、弁室と第１作動室との差圧と、の範囲を示す図である。図７は、流路切換時間が、１．１～６０秒となる範囲を示す。図８は、流路切換時間が、１．１～３０秒となる範囲を示す。
図１、図２に示すように、本実施例に係る流路切換弁１は、主弁１０と、パイロット弁１１０と、を有している。
主弁１０は、弁本体２０と、弁座３０と、主弁体４０と、第１ピストン５０と、第２ピストン６０と、連結体７０と、を有している。
弁本体２０は、円筒形状を有している。弁本体２０の軸方向は、図１、図２における左右方向と一致する。弁本体２０の一端部（図１、図２において左端部）は、第１蓋部材２１で塞がれている。弁本体２０の他端部（図１、図２において右端部）は、第２蓋部材２２で塞がれている。第１蓋部材２１は、第１接続ポート２１ａを有している。第２蓋部材２２は、第２接続ポート２２ａを有している。弁本体２０は、入口ポート２３を有している。入口ポート２３は、弁本体２０の上部における軸方向中央の箇所に配置されている。入口ポート２３には、入口導管８３が接続されている。
弁座３０は、弁本体２０の内側において、弁本体２０の下部における軸方向中央の箇所に配置されている。弁座３０は、上方を向く弁座面３０ａを有している。弁座３０は、第１蓋部材２１側から第２蓋部材２２側に順に並ぶ第１ポート３１と、出口ポート３３と、第２ポート３２と、を有している。第１ポート３１と、出口ポート３３と、第２ポート３２と、は、弁座面３０ａに開口している。第１ポート３１には、第１導管９１が接続されている。出口ポート３３には、出口導管９３が接続されている。第２ポート３２には、第２導管９２が接続されている。弁本体２０、第１蓋部材２１、第２蓋部材２２および弁座３０は、例えば、ステンレスなどの金属製である。
主弁体４０は、略半楕円球形状を有している。主弁体４０は、内側にＵターン通路４１を有している。Ｕターン通路４１は、後述する弁室１３と区画されている。主弁体４０は、弁座面３０ａ上に配置される。主弁体４０は、弁座面３０ａ上でスライドされて、Ｕターン通路４１が第１ポート３１と出口ポート３３とを接続する第１の主弁体位置（図１に示す主弁体４０の位置）と、Ｕターン通路４１が第２ポート３２と出口ポート３３とを接続する第２の主弁体位置（図２に示す主弁体４０の位置）と、に位置付けられる。出口ポート３３は、常にＵターン通路４１に接続されている。主弁体４０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの合成樹脂製である。
第１ピストン５０は、弁本体２０の内側において、第１蓋部材２１と弁座３０との間に配置されている。第１ピストン５０は、主弁体４０の軸方向に移動可能である。第１ピストン５０は、弁本体２０の内側空間を軸方向に区画している。第１ピストン５０は、円板５１、５２と、板ばね部材５３と、パッキン５４と、弁体支持部材５５と、弁体５６と、圧縮コイルばね５８と、を有している。円板５１、５２は、ステンレスなどの金属製である。円板５１の外径は、弁本体２０の内径よりもやや小さい。円板５２の外径は、円板５１の外径より小さい。板ばね部材５３は、金属部品である。板ばね部材５３は、円板部５３ａと、円板部５３ａの周縁に接続された複数のばね片５３ｂと、を有している。パッキン５４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの合成樹脂製である。パッキン５４は、円形のトレー形状を有している。パッキン５４は、円板形状の底壁部５４ａと、底壁部５４ａの周縁に接続された周壁部５４ｂと、を有している。パッキン５４の内側に板ばね部材５３が配置されている。板ばね部材５３の円板部５３ａとパッキン５４の底壁部５４ａとは接している。円板５１、５２は、図示しないボルトで締結されており、板ばね部材５３の円板部５３ａおよびパッキン５４の底壁部５４ａは、円板５１、５２の間に保持されている。板ばね部材５３の複数のばね片５３ｂは、パッキン５４の周壁部５４ｂを内側から外側に向けて押している。パッキン５４の周壁部５４ｂは、弁本体２０の内周面に接している。弁体支持部材５５は、真ちゅうなどの金属製である。弁体支持部材５５は、円板部５５ａと、突部５５ｂと、を有している。円板部５５ａは、円板５１における第１蓋部材２１側の面に接合されている。突部５５ｂは、円板部５５ａの中心に配置されている。弁体５６は、ＰＰＳなどの合成樹脂製である。弁体５６は、円柱形状を有している。弁体５６は、弁体支持部材５５の突部５５ｂによって、主弁体４０の軸方向に移動可能に支持されている。弁体５６の基端部５６ａは突部５５ｂの内側に配置されている。弁体５６の先端部５６ｂは突部５５ｂの外側に突出している。弁体５６の基端部５６ａは、圧縮コイルばね５８によって円板５１に押し付けられている。弁体５６の先端部５６ｂは、略円すい形状に形成されている。弁体５６は、第１蓋部材２１の第１接続ポート２１ａを開閉する。
第１ピストン５０は、第１蓋部材２１側から弁座３０側に貫通する第１絞り通路５７を有している。第１絞り通路５７は、板ばね部材５３に形成された貫通孔５３ｃにおいて最も通路面積が小さくなる。貫通孔５３ｃの径は、第１絞り通路５７の最小径Ｄａである。
第２ピストン６０は、弁本体２０の内側において、第２蓋部材２２と弁座３０との間に配置されている。第２ピストン６０は、主弁体４０の軸方向に移動可能である。第２ピストン６０は、弁本体２０の内側空間を軸方向に区画している。第２ピストン６０は、円板６１、６２と、板ばね部材６３と、パッキン６４と、弁体支持部材６５と、弁体６６と、圧縮コイルばね６８と、を有している。円板６１、６２と、板ばね部材６３（円板部６３ａ、複数のばね片６３ｂ、貫通孔６３ｃ）と、パッキン６４（底壁部６４ａ、周壁部６４ｂ）と、弁体支持部材６５（円板部６５ａ、突部６５ｂ）と、弁体６６（基端部６６ａ、先端部６６ｂ）と、圧縮コイルばね６８と、は、第１ピストンの円板５１、５２と、板ばね部材５３（円板部５３ａ、複数のばね片５３ｂ、貫通孔５３ｃ）と、パッキン５４（底壁部５４ａ、周壁部５４ｂ）と、弁体支持部材５５（円板部５５ａ、突部５５ｂ）と、弁体５６（基端部５６ａ、先端部５６ｂ）と、圧縮コイルばね５８と、同一構成である。弁体６６は、第２蓋部材２２の第２接続ポート２２ａを開閉する。
第２ピストン６０は、第２蓋部材２２側から弁座３０側に貫通する第２絞り通路６７を有している。第２絞り通路６７は、板ばね部材６３に形成された貫通孔６３ｃにおいて最も通路面積が小さくなる。貫通孔６３ｃの径は、第２絞り通路６７の最小径である。貫通孔６３ｃの径は、第１ピストン５０の貫通孔５３ｃの径と同一である。
連結体７０は、第１ピストン５０と第２ピストン６０とを連結する金属製のブラケットである。連結体７０には、主弁体４０が嵌合される弁体嵌合孔７１が形成されている。連結体７０は、第１ピストン５０および第２ピストン６０の移動に伴って、主弁体４０を弁座面３０ａ上でスライドさせる。
弁本体２０の内側空間は、第１蓋部材２１と第１ピストン５０との間の第１作動室１１と、第２蓋部材２２と第２ピストン６０との間の第２作動室１２と、第１ピストン５０と第２ピストン６０との間の弁室１３と、に区画されている。弁室１３には、入口ポート２３が接続されている。弁室１３と第１作動室１１とは、第１ピストン５０の第１絞り通路５７を介して接続されている。弁室１３と第２作動室１２とは、第２ピストン６０の第２絞り通路６７を介して接続されている。
パイロット弁１１０は、弁本体１２０と、弁座１３０と、パイロット弁体１４０と、固定鉄心１５０（「吸引子」ともいう。）と、プランジャ１６０と、図示しない電磁コイルと、を有している。
弁本体１２０は、円筒形状を有している。弁本体１２０の一端部（図１、図２において左端部）は、蓋部材１２１で塞がれている。弁本体１２０の他端部（図１、図２において右端部）は、固定鉄心１５０で塞がれている。弁本体１２０の外側には、図示しない電磁コイルが配置されている。
弁座１３０は、ステンレス鋼などの金属製である。弁座１３０は、弁本体１２０の内側において、弁本体１２０の下部における蓋部材１２１寄りの箇所に配置されている。弁座１３０は、上方を向く弁座面１３０ａを有している。図５に示すように、弁座１３０は、蓋部材１２１側から固定鉄心１５０側（図５において左側から右側）に順に並ぶ第１ポート１３１と、共通ポート１３３と、第２ポート１３２と、を有している。第１ポート１３１と、共通ポート１３３と、第２ポート１３２と、は弁座面１３０ａに開口している。第１ポート１３１の径と、共通ポート１３３の径と、第２ポート１３２の径と、は同一である。第１ポート１３１には、第１接続管１９１が接続されている。共通ポート１３３には、共通接続管１９３が接続されている。第２ポート１３２には、第２接続管１９２が接続されている。
第１接続管１９１は、第１ポート１３１と、第１蓋部材２１の第１接続ポート２１ａと、を接続している。共通接続管１９３は、共通ポート１３３と、出口導管９３と、を接続している。第２接続管１９２は、第２ポート１３２と、第２蓋部材２２の第２接続ポート２２ａと、を接続している。
パイロット弁体１４０は、直方体形状を有している。パイロット弁体１４０は、内側にＵターン通路１４１を有している。Ｕターン通路１４１は、弁本体１２０の内側空間と区画されている。パイロット弁体１４０は、弁座面１３０ａ上に配置される。パイロット弁体１４０は、弁座面１３０ａ上でスライドされて、Ｕターン通路１４１が第１ポート１３１と共通ポート１３３とを接続する第１のパイロット弁体位置（図１に示すパイロット弁体１４０の位置）と、Ｕターン通路１４１が第２ポート１３２と共通ポート１３３とを接続する第２のパイロット弁体位置（図２に示すパイロット弁体１４０の位置）と、に位置付けられる。共通ポート１３３は、常にＵターン通路１４１に接続されている。
固定鉄心１５０は、円柱形状を有している。固定鉄心１５０は、弁本体１２０の他端に接合されている。
プランジャ１６０は、円筒形状を有している。プランジャ１６０は、弁本体１２０の内側に配置されている。プランジャ１６０は、弁本体１２０の軸方向に移動可能である。プランジャ１６０は、弁軸１７０によってパイロット弁体１４０と連結されている。プランジャ１６０と固定鉄心１５０との間に、プランジャばね１６１が配置されている。プランジャばね１６１は、圧縮コイルばねである。プランジャばね１６１は、プランジャ１６０を蓋部材１２１側に押している。
次に、流路切換弁１の動作の一例について説明する。流路切換弁１は、エアコンの冷凍サイクルに組み込まれ、入口導管８３に高圧の冷媒が流れ、出口導管９３に低圧の冷媒が流れる。
パイロット弁１１０の図示しない電磁コイルが非通電状態のとき、固定鉄心１５０およびプランジャ１６０が磁化されておらず、プランジャ１６０がプランジャばね１６１に押されて蓋部材１２１側に移動する。プランジャ１６０と弁軸１７０で接続されたパイロット弁体１４０が、弁座面１３０ａ上で蓋部材１２１側にスライドされて、第１のパイロット弁体位置に位置付けられる。出口導管９３と、共通接続管１９３と、共通ポート１３３と、Ｕターン通路１４１と、第１ポート１３１と、第１接続管１９１と、第１接続ポート２１ａと、で構成される第１接続通路Ｃ１によって、出口ポート３３と第１作動室１１とが接続される。弁室１３には入口ポート２３から高圧の冷媒が導入される。第１作動室１１から低圧の冷媒が流れる出口ポート３３に第１接続通路Ｃ１を介して高圧の冷媒が排出される。また、第１作動室１１には、弁室１３から第１絞り通路５７を介して高圧の冷媒が導入される。弁室１３と第１作動室１１との差圧によって第１ピストン５０および第２ピストン６０が第１蓋部材２１側に移動する。第１ピストン５０および第２ピストン６０の移動に伴って、主弁体４０が弁座面３０ａ上でスライドされ、主弁体４０が第１の主弁体位置に位置付けられる。これにより、入口ポート２３と第２ポート３２とが弁室１３を介して接続され、出口ポート３３と第１ポート３１とがＵターン通路４１を介して接続される。第１接続ポート２１ａが、第１ピストン５０の弁体５６によって閉じられ、第２接続ポート２２ａが、第２作動室１２に対して開く。第１接続ポート２１ａが閉じられた後、弁室１３、第１作動室１１および第２作動室１２が高圧の冷媒で満たされる。
パイロット弁１１０の図示しない電磁コイルが通電状態のとき、固定鉄心１５０およびプランジャ１６０が磁化されて、プランジャ１６０が固定鉄心１５０側に移動する。プランジャ１６０と弁軸１７０で接続されたパイロット弁体１４０が、弁座面１３０ａ上で固定鉄心１５０側にスライドされて、第２のパイロット弁体位置に位置付けられる。出口導管９３と、共通接続管１９３と、共通ポート１３３と、Ｕターン通路１４１と、第２ポート１３２と、第２接続管１９２と、第２接続ポート２２ａと、で構成される第２接続通路Ｃ２によって、出口ポート３３と第２作動室１２とが接続される。弁室１３には入口ポート２３から高圧の冷媒が導入される。第２作動室１２から低圧の冷媒が流れる出口ポート３３に第２接続通路Ｃ２を介して高圧の冷媒が排出される。また、第２作動室１２には、弁室１３から第２絞り通路６７を介して高圧の冷媒が導入される。弁室１３と第２作動室１２との差圧によって第１ピストン５０および第２ピストン６０が第２蓋部材２２側に移動する。第１ピストン５０および第２ピストン６０の移動に伴って、主弁体４０が弁座面３０ａ上でスライドされ、主弁体４０が第２の主弁体位置に位置付けられる。これにより、入口ポート２３と第１ポート３１とが弁室１３を介して接続され、出口ポート３３と第２ポート３２とがＵターン通路４１を介して接続される。第１接続ポート２１ａが、第１作動室１１に対して開き、第２接続ポート２２ａが、第２ピストン６０の弁体６６によって閉じられる。第２接続ポート２２ａが閉じられた後、弁室１３、第１作動室１１および第２作動室１２が高圧の冷媒で満たされる。
上記動作において、流路切換弁１では、第１作動室１１の冷媒の圧力が、第１接続通路Ｃ１を介して高圧の冷媒が排出されることによる圧力低下と第１絞り通路５７を介して高圧の冷媒が導入されることによる圧力上昇とのバランスに応じた値となる。同様に、第２作動室１２の冷媒の圧力が、第２接続通路Ｃ２を介して高圧の冷媒が排出されることによる圧力低下と第２絞り通路６７を介して高圧の冷媒が導入されることによる圧力上昇とのバランスに応じた値となる。
第１接続通路Ｃ１は、パイロット弁１１０の共通ポート１３３において最も通路面積が小さくなる。共通ポート１３３の径は、第１接続通路Ｃ１の最小径Ｄｂである。第２接続通路Ｃ２は、パイロット弁１１０の共通ポート１３３において最も通路面積が小さくなる。共通ポート１３３の径は、第２接続通路Ｃ２の最小径でもある。
流路切換弁１は、第１絞り通路５７の最小径Ｄａと第１接続通路Ｃ１の最小径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂが以下の式（１）を満たすように構成されている。ΔＰは、第１接続通路Ｃ１によって出口ポート３３と第１作動室１１とが接続されたときの弁室１３と第１作動室１１との差圧である。なお、流路切換弁１は、第１ピストン５０および第２ピストン６０が確実に移動するように、差圧ΔＰが０．２ＭＰａ以上となる冷凍サイクルで用いられる。
Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ ・・・ （１）
ただし、
０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
比Ｄａ／Ｄｂが上記式（１）を満たすことで、流路切換時における第１ピストンおよび第２ピストンの移動にかかる時間（すなわち、主弁体４０が第２の主弁体位置から第１の主弁体位置に移動する時間（以下、「流路切換時間Ｔ１」という。））を、１．１秒以上にすることができる。流路切換時間Ｔ１が１．１秒以上であれば、主弁体４０がスライドしたときの騒音レベルを４５ｄＢ以下に抑えることができる。
または、流路切換弁１は、比Ｄａ／Ｄｂが以下の式（１Ａ）を満たすように構成されていることが好ましい。
Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ≦Ｒｍａｘ ・・・ （１Ａ）
ただし、
０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
０．２ＭＰａ≦ΔＰ＜１．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１１．８０））／１１．４３
１．０ＭＰａ≦ΔＰ＜２．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１２．９７））／１２．４７
２．０ＭＰａ≦ΔＰ＜３．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（５．６２））／６．３５
３．０ＭＰａ≦ΔＰ＜４．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（２．４８））／４．０４
４．０ＭＰａ≦ΔＰ＜５．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（０．９０））／３．０５
５．０ＭＰａ≦ΔＰ＜６．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－１．２３））／１．９５
６．０ＭＰａ≦ΔＰ＜７．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－３．２８））／１．１１
７．０ＭＰａ≦ΔＰ＜８．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．２２））／０．５３
８．０ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．９９））／０．３８
比Ｄａ／Ｄｂが上記式（１Ａ）を満たすことで、流路切換時間Ｔ１を、１．１秒以上でかつ６０秒以下にすることができる。
または、流路切換弁１は、比Ｄａ／Ｄｂが以下の式（１Ｂ）を満たすように構成されていることが好ましい。
Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ≦Ｒｍａｘ ・・・ （１Ｂ）
ただし、
０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
０．２ＭＰａ≦ΔＰ＜１．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１５．８０））／１６．００
１．０ＭＰａ≦ΔＰ＜２．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１４．４１））／１４．６７
２．０ＭＰａ≦ΔＰ＜３．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（６．９６））／８．０１
３．０ＭＰａ≦ΔＰ＜４．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（３．５６））／５．２８
４．０ＭＰａ≦ΔＰ＜５．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１．８５））／４．０８
５．０ＭＰａ≦ΔＰ＜６．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－０．４８））／２．６９
６．０ＭＰａ≦ΔＰ＜７．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－２．７３））／１．６０
７．０ＭＰａ≦ΔＰ＜８．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－４．８３））／０．８１
８．０ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．５０））／０．６４
比Ｄａ／Ｄｂが上記式（１Ｂ）を満たすように設定されることで、流路切換時間Ｔ１を、１．１秒以上でかつ３０秒以下にすることができる。
なお、流路切換弁１は、第２絞り通路６７の最小径が、第１絞り通路５７の最小径Ｄａと同一であり、第２接続通路Ｃ２の最小径が、第１接続通路Ｃ１の最小径Ｄｂと同一である。流路切換弁１は、第２絞り通路６７の最小径をＤａとし、第２接続通路Ｃ２の最小径をＤｂとし、第２接続通路Ｃ２によって出口ポート３３と第２作動室１２とが接続されたときの弁室１３と第２作動室１２との差圧をΔＰとしたとき、上記式（１）を満たすように構成されている。したがって、主弁体４０が第１の主弁体位置から第２の主弁体位置に移動する時間（以下、「流路切換時間Ｔ２」という。）についても、１．１秒以上にすることができる。流路切換時間Ｔ２が１．１秒以上であれば、主弁体４０がスライドしたときの騒音レベルを４５ｄＢ以下に抑えることができる。
本実施例に係る流路切換弁１は、主弁１０と、パイロット弁１１０と、を有している。主弁１０が、一端部および他端部が塞がれた円筒形状の弁本体２０と、弁本体２０の内側に配置された弁座３０、弁本体２０の一端部を塞ぐ第１蓋部材２１と弁座３０との間に配置された第１ピストン５０と、弁本体２０の他端部を塞ぐ第２蓋部材２２と弁座３０との間に配置された第２ピストン６０と、弁座３０が有する弁座面３０ａに配置され、第１ピストン５０および第２ピストン６０とともに弁本体２０の軸方向にスライドされる主弁体４０と、を有している。弁本体２０の内側空間が、第１ピストン５０と第２ピストン６０との間の弁室１３と、第１蓋部材２１と第１ピストン５０との間の第１作動室１１と、第２蓋部材２２と第２ピストン６０との間の第２作動室１２と、に区画されている。弁本体２０が、弁室１３に接続された入口ポート２３を有している。弁座３０が、主弁体４０のＵターン通路４１に接続された出口ポート３３を有している。第１ピストン５０が、弁室１３と第１作動室１１とを接続する第１絞り通路５７を有している。第２ピストン６０が、弁室１３と第２作動室１２とを接続する第２絞り通路６７を有している。パイロット弁１１０が、出口ポート３３と第１作動室１１とを接続する第１接続通路Ｃ１と、出口ポート３３と第２作動室１２とを接続する第２接続通路Ｃ２と、を切り換えるように構成されている。流路切換弁１は、第１絞り通路５７の最小径をＤａとし、第１接続通路Ｃ１の最小径をＤｂとし、第１接続通路Ｃ１によって出口ポート３３と第１作動室１１とが接続されたときの弁室１３と第１作動室１１との差圧をΔＰとしたとき、上記式（１）を満たすように構成されている。
流路切換弁１は、第１絞り通路５７の最小径Ｄａと第１接続通路Ｃ１の最小径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂが、上記式（１）を満たしている。このようにしたことから、流路切換時間Ｔ１を、騒音を抑制可能な時間にすることができる。したがって、流路切換弁１は、弁室１３に導入される冷媒の圧力を低下させなくても騒音を抑制できる。
また、第１ピストン５０が、金属部品である板ばね部材５３を有している。第１絞り通路５７の最小径Ｄａとなる箇所が、板ばね部材５３に形成された貫通孔５３ｃである。第２ピストン６０が、金属部品である板ばね部材６３を有している。第２絞り通路６７の最小径となる箇所が、板ばね部材６３に形成された貫通孔６３ｃである。このようにすることで、第１絞り通路５７の最小径Ｄａの箇所を合成樹脂部品に形成する場合に比べて、貫通孔５３ｃの径および貫通孔６３ｃの径の加工精度を高めることができる。そのため、比Ｄａ／Ｄｂの精度が高まり、流路切換時間Ｔ１を、より確実に騒音を抑制可能な時間にすることができる。
また、第２絞り通路６７の最小径が、第１絞り通路５７の最小径Ｄａと同一である。第２接続通路Ｃ２の最小径が、第１接続通路Ｃ１の最小径Ｄｂと同一である。流路切換弁１は、第２絞り通路６７の最小径をＤａとし、第２接続通路Ｃ２の最小径をＤｂとし、第２接続通路Ｃ２によって出口ポート３３と第２作動室１２とが接続されたときの弁室１３と第２作動室１２との差圧をΔＰとしたとき、上記式（１）を満たすように構成されている。このようにすることで、流路切換時間Ｔ２を、騒音を抑制可能な時間にすることができる。したがって、流路切換弁１は、弁室１３に導入される冷媒の圧力を低下させなくても騒音を抑制できる。
本発明者らは、第１絞り通路５７の最小径Ｄａと第１接続通路Ｃ１の最小径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂが異なる複数の流路切換弁１を作製し、これら複数の流路切換弁１を用いて、第１接続通路Ｃ１によって出口ポート３３と第１作動室１１とが接続されたときの弁室１３と第１作動室１１との差圧ΔＰを変化させて、流路切換時間Ｔ１および騒音レベルを計測した。流路切換時間Ｔ１および騒音レベルの計測によって、本発明者らは、流路切換時間Ｔ１が１．１秒以上のときに、騒音レベルを４５ｄＢ以下に抑えることが可能であることを突きとめた。なお、騒音レベル「４５ｄＢ」とは、環境基本法第１６条第１項の規定に基づく騒音に係る環境基準において規定される、住居の用に供される地域における夜間基準値である。冷凍サイクルにおいて、一般的な冷媒（例えばＲ４１０Ａ）は差圧ΔＰが１．０～１．５ＭＰａ程度で用いられることが多く、二酸化炭素冷媒は差圧ΔＰが８～１０ＭＰａ程度で用いられることが多い。
そして、本発明者らは、上記測定結果に基づいて、流路切換時間Ｔ１が１．１秒となる比Ｄａ／Ｄｂと差圧ΔＰとの組み合わせをプロットしたグラフＧ１＿１、流路切換時間Ｔ１が３０秒となる比Ｄａ／Ｄｂと差圧ΔＰとの組み合わせをプロットしたグラフＧ３０、および、流路切換時間Ｔ１が６０秒となる比Ｄａ／Ｄｂと差圧ΔＰとの組み合わせをプロットしたグラフＧ６０を得た。図６に、これらグラフＧ１＿１、Ｇ３０、Ｇ６０を示す。そして、本発明者らは、これらグラフＧ１＿１、Ｇ３０、Ｇ６０の近似式を作成して上記式（１）、（１Ａ）、（１Ｂ）を得た。
図６は、上記式（１Ａ）を満たす比Ｄａ／Ｄｂと差圧ΔＰとの組み合わせの範囲ＳＡを示している。流路切換弁１は、上記式（１Ａ）を満たすことにより、流路切換時間Ｔ１を１．１～６０秒にすることができ、騒音を抑制しつつ短時間での流路切換が可能となる。
図７は、上記式（１Ｂ）を満たす比Ｄａ／Ｄｂと差圧ΔＰとの組み合わせの範囲ＳＢを示している。流路切換弁１は、上記式（１Ｂ）を満たすことにより、流路切換時間Ｔ１を１．１～３０秒にすることができ、騒音を抑制しつつより短時間での流路切換が可能となる。例えば、流路切換弁１において、差圧ΔＰが取り得る範囲が０．２ＭＰａ～６．０ＭＰａである場合に、比Ｄａ／Ｄｂを１．０にすることで、流路切換時間Ｔ１を１．１～３０秒にすることができる。
上述した実施例では、主弁体４０が第１の主弁体位置と第２の主弁体位置との間をスライドされる際に、第１ポート３１と出口ポート３３と第２ポート３２との全てが接続されることがないように構成されている。本発明は、このような構成以外にも、主弁体４０が第１の主弁体位置と第２の主弁体位置との間をスライドされる際に、第１ポート３１と出口ポート３３と第２ポート３２との全てが接続される構成にも適用することできる。
また、上述した実施例において、「第１」、「第２」との文言は、構成部材を区別するために便宜上付しているものであり、「第１」、「第２」の文言を互いに置き換えた構成としてもよい。
本発明を適用可能な流路切換弁のパイロット弁は、上述したパイロット弁１１０の構成に限定されない。第１接続管１９１および第２接続管１９２の一方を共通接続管１９３に選択的に接続しかつ共通接続管１９３に接続しなかった他方を閉塞する切換弁であれば、パイロット弁１１０に代えて用いることができる。「閉塞」は、他の接続管や導管と冷媒が流れる態様の接続をしないことを含む。または、第１接続管１９１および第２接続管１９２の一方を出口導管９３に接続された第１共通接続管に接続しかつ他方を入口導管８３に接続された第２共通接続管に接続する切換弁をパイロット弁１１０に代えて用いてもよい。
上記に本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。
１…流路切換弁、１０…主弁、１１…第１作動室、１２…第２作動室、１３…弁室、２０…弁本体、２１…第１蓋部材、２１ａ…第１接続ポート、２２…第２蓋部材、２２ａ…第２接続ポート、２３…入口ポート、３０…弁座、３０ａ…弁座面、３１…第１ポート、３２…第２ポート、３３…出口ポート、４０…主弁体、４１…Ｕターン通路、５０…第１ピストン、５１、５２…円板、５３…板ばね部材、５３ａ…円板部、５３ｂ…ばね片、５３ｃ…貫通孔、５４…パッキン、５４ａ…底壁部、５４ｂ…周壁部、５５…弁体支持部材、５５ａ…円板部、５５ｂ…突部、５６…弁体、５６ａ…基端部、５６ｂ…先端部、５７…第１絞り通路、６０…第２ピストン、６１、６２…円板、６３…板ばね部材、６３ａ…円板部、６３ｂ…ばね片、６３ｃ…貫通孔、６４…パッキン、６４ａ…底壁部、６４ｂ…周壁部、６５…弁体支持部材、６５ａ…円板部、６５ｂ…突部、６６…弁体、６６ａ…基端部、６６ｂ…先端部、６７…第２絞り通路、７０…連結体、７１…弁体嵌合孔、８３…入口導管、９１…第１導管、９２…第２導管、９３…出口導管、１１０…パイロット弁、１２０…弁本体、１２１…蓋部材、１３０…弁座、１３０ａ…弁座面、１３１…第１ポート、１３２…第２ポート、１３３…共通ポート、１４０…パイロット弁体、１４１…Ｕターン通路、１５０…固定鉄心、１６０…プランジャ、１６１…プランジャばね、１７０…弁軸、１９１…第１接続管、１９２…第２接続管、１９３…共通接続管、Ｃ１…第１接続通路、Ｃ２…第２接続通路
第１ピストン５０は、弁本体２０の内側において、第１蓋部材２１と弁座３０との間に配置されている。第１ピストン５０は、弁本体２０の軸方向に移動可能である。第１ピストン５０は、弁本体２０の内側空間を軸方向に区画している。第１ピストン５０は、円板５１、５２と、板ばね部材５３と、パッキン５４と、弁体支持部材５５と、弁体５６と、圧縮コイルばね５８と、を有している。円板５１、５２は、ステンレスなどの金属製である。円板５１の外径は、弁本体２０の内径よりもやや小さい。円板５２の外径は、円板５１の外径より小さい。板ばね部材５３は、金属部品である。板ばね部材５３は、円板部５３ａと、円板部５３ａの周縁に接続された複数のばね片５３ｂと、を有している。パッキン５４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの合成樹脂製である。パッキン５４は、円形のトレー形状を有している。パッキン５４は、円板形状の底壁部５４ａと、底壁部５４ａの周縁に接続された周壁部５４ｂと、を有している。パッキン５４の内側に板ばね部材５３が配置されている。板ばね部材５３の円板部５３ａとパッキン５４の底壁部５４ａとは接している。円板５１、５２は、図示しないボルトで締結されており、板ばね部材５３の円板部５３ａおよびパッキン５４の底壁部５４ａは、円板５１、５２の間に保持されている。板ばね部材５３の複数のばね片５３ｂは、パッキン５４の周壁部５４ｂを内側から外側に向けて押している。パッキン５４の周壁部５４ｂは、弁本体２０の内周面に接している。弁体支持部材５５は、真ちゅうなどの金属製である。弁体支持部材５５は、円板部５５ａと、突部５５ｂと、を有している。円板部５５ａは、円板５１における第１蓋部材２１側の面に接合されている。突部５５ｂは、円板部５５ａの中心に配置されている。弁体５６は、ＰＰＳなどの合成樹脂製である。弁体５６は、円柱形状を有している。弁体５６は、弁体支持部材５５の突部５５ｂによって、弁本体２０の軸方向に移動可能に支持されている。弁体５６の基端部５６ａは突部５５ｂの内側に配置されている。弁体５６の先端部５６ｂは突部５５ｂの外側に突出している。弁体５６の基端部５６ａは、圧縮コイルばね５８によってパッキン５４に押し付けられている。弁体５６の先端部５６ｂは、略円すい形状に形成されている。弁体５６は、第１蓋部材２１の第１接続ポート２１ａを開閉する。
第２ピストン６０は、弁本体２０の内側において、第２蓋部材２２と弁座３０との間に配置されている。第２ピストン６０は、弁本体２０の軸方向に移動可能である。第２ピストン６０は、弁本体２０の内側空間を軸方向に区画している。第２ピストン６０は、円板６１、６２と、板ばね部材６３と、パッキン６４と、弁体支持部材６５と、弁体６６と、圧縮コイルばね６８と、を有している。円板６１、６２と、板ばね部材６３（円板部６３ａ、複数のばね片６３ｂ、貫通孔６３ｃ）と、パッキン６４（底壁部６４ａ、周壁部６４ｂ）と、弁体支持部材６５（円板部６５ａ、突部６５ｂ）と、弁体６６（基端部６６ａ、先端部６６ｂ）と、圧縮コイルばね６８と、は、第１ピストンの円板５１、５２と、板ばね部材５３（円板部５３ａ、複数のばね片５３ｂ、貫通孔５３ｃ）と、パッキン５４（底壁部５４ａ、周壁部５４ｂ）と、弁体支持部材５５（円板部５５ａ、突部５５ｂ）と、弁体５６（基端部５６ａ、先端部５６ｂ）と、圧縮コイルばね５８と、同一構成である。弁体６６は、第２蓋部材２２の第２接続ポート２２ａを開閉する。
図７は、上記式（１Ａ）を満たす比Ｄａ／Ｄｂと差圧ΔＰとの組み合わせの範囲ＳＡを示している。流路切換弁１は、上記式（１Ａ）を満たすことにより、流路切換時間Ｔ１を１．１～６０秒にすることができ、騒音を抑制しつつ短時間での流路切換が可能となる。
図８は、上記式（１Ｂ）を満たす比Ｄａ／Ｄｂと差圧ΔＰとの組み合わせの範囲ＳＢを示している。流路切換弁１は、上記式（１Ｂ）を満たすことにより、流路切換時間Ｔ１を１．１～３０秒にすることができ、騒音を抑制しつつより短時間での流路切換が可能となる。例えば、流路切換弁１において、差圧ΔＰが取り得る範囲が０．２ＭＰａ～６．０ＭＰａである場合に、比Ｄａ／Ｄｂを１．０にすることで、流路切換時間Ｔ１を１．１～３０秒にすることができる。

Claims (5)

  1. 主弁と、パイロット弁と、を有する流路切換弁であって、
    前記主弁が、
    一端部および他端部が塞がれた円筒形状の弁本体と、
    前記弁本体の内側に配置された弁座と、
    前記弁本体の一端部と前記弁座との間に配置された第１ピストンと、
    前記弁本体の他端部と前記弁座との間に配置された第２ピストンと、
    前記弁座が有する弁座面に配置され、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンとともに前記弁本体の軸方向にスライドされる主弁体と、を有し、
    前記弁本体の内側空間が、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間の弁室と、前記弁本体の一端部と前記第１ピストンとの間の第１作動室と、前記弁本体の他端部と前記第２ピストンとの間の第２作動室と、に区画されており、
    前記弁本体が、前記弁室に接続された入口ポートを有し、
    前記弁座が、前記主弁体のＵターン通路に接続された出口ポートを有し、
    前記第１ピストンが、前記弁室と前記第１作動室とを接続する第１絞り通路を有し、
    前記第２ピストンが、前記弁室と前記第２作動室とを接続する第２絞り通路を有し、
    前記パイロット弁が、前記出口ポートと前記第１作動室とを接続する第１接続通路と、前記出口ポートと前記第２作動室とを接続する第２接続通路と、を切り換えるように構成されており、
    前記第１絞り通路の最小径をＤａとし、前記第１接続通路の最小径をＤｂとし、前記第１接続通路によって前記出口ポートと前記第１作動室とが接続されたときの前記弁室と前記第１作動室との差圧をΔＰとしたとき、次の式（１）を満たすことを特徴とする流路切換弁。
    Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ ・・・ （１）
    ただし、
    ０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
  2. 次の式（１Ａ）を満たす、請求項１に記載の流路切換弁。
    Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ≦Ｒｍａｘ ・・・ （１Ａ）
    ただし、
    ０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
    ０．２ＭＰａ≦ΔＰ＜１．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１１．８０））／１１．４３
    １．０ＭＰａ≦ΔＰ＜２．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１２．９７））／１２．４７
    ２．０ＭＰａ≦ΔＰ＜３．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（５．６２））／６．３５
    ３．０ＭＰａ≦ΔＰ＜４．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（２．４８））／４．０４
    ４．０ＭＰａ≦ΔＰ＜５．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（０．９０））／３．０５
    ５．０ＭＰａ≦ΔＰ＜６．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－１．２３））／１．９５
    ６．０ＭＰａ≦ΔＰ＜７．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－３．２８））／１．１１
    ７．０ＭＰａ≦ΔＰ＜８．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．２２））／０．５３
    ８．０ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．９９））／０．３８
  3. 次の式（１Ｂ）を満たす、請求項１に記載の流路切換弁。
    Ｒｍｉｎ≦Ｄａ／Ｄｂ≦Ｒｍａｘ ・・・ （１Ｂ）
    ただし、
    ０．２ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍｉｎ＝（ΔＰ＋（２１．６５））／３０．２７
    ０．２ＭＰａ≦ΔＰ＜１．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１５．８０））／１６．００
    １．０ＭＰａ≦ΔＰ＜２．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１４．４１））／１４．６７
    ２．０ＭＰａ≦ΔＰ＜３．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（６．９６））／８．０１
    ３．０ＭＰａ≦ΔＰ＜４．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（３．５６））／５．２８
    ４．０ＭＰａ≦ΔＰ＜５．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（１．８５））／４．０８
    ５．０ＭＰａ≦ΔＰ＜６．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－０．４８））／２．６９
    ６．０ＭＰａ≦ΔＰ＜７．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－２．７３））／１．６０
    ７．０ＭＰａ≦ΔＰ＜８．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－４．８３））／０．８１
    ８．０ＭＰａ≦ΔＰ≦１０．０ＭＰａのとき、
    Ｒｍａｘ＝（ΔＰ＋（－５．５０））／０．６４
  4. 前記第１ピストンおよび前記第２ピストンが、それぞれ金属部品を有し、
    前記第１絞り通路の最小径となる箇所が、前記金属部品に形成された貫通孔であり、
    前記第２絞り通路の最小径となる箇所が、前記金属部品に形成された貫通孔である、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の流路切換弁。
  5. 前記第２絞り通路の最小径が、前記第１絞り通路の最小径Ｄａと同一であり、
    前記第２接続通路の最小径が、前記第１接続通路の最小径Ｄｂと同一であり、
    前記第２絞り通路の最小径をＤａとし、前記第２接続通路の最小径をＤｂとし、前記第２接続通路によって前記出口ポートと前記第２作動室とが接続されたときの前記弁室と前記第２作動室との差圧をΔＰとしたとき、上記式（１）を満たす、請求項１に記載の流路切換弁。

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