JP2016205430A - 流路切換弁 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失や摺動部分の摩耗を可及的に抑えることができ、シール性を向上させ得て、弁洩れし難くできるとともに、高圧に耐えられる十分な強度を確保できて耐久性を向上させることができる流路切換弁を提供する。
【解決手段】板状の上側弁シート１０Ａ及び下側弁シートによりその上下開口が気密的に封止された円筒状の主弁ハウジング、上側弁シート及び／又は下側弁シートに合計で少なくとも３個設けられたポート１１〜１４、及び主弁ハウジング内に回動可能に配在されるとともに前記ポート間を選択的に連通するための複数本の連通路３１〜３４が設けられた円柱状の主弁体２０を有する主弁と、主弁体を回動させて連通するポート間を切り換えるためのアクチュエータとを備え、主弁体と上側弁シートとの間及び／又は主弁体と下側弁シートとの間に、シール面離隔機構４５と、板ばねからなる異物除去手段４０とが設けられている。
【選択図】図７

Description

本発明は、弁体を回転させることにより流路の切り換えを行うロータリー式の流路切換弁に係り、特に、ヒートポンプ式冷暖房システム等において流路切換を行うのに好適な流路切換弁に関する。

一般に、ルームエアコン、カーエアコン等のヒートポンプ式冷暖房システムは、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、及び膨張弁等に加えて、流路（流れ方向）切換手段としての流路切換弁を備えている。

この流路切換弁を備えたヒートポンプ式冷暖房システムの一例を図１９を参照しながら簡単に説明する。図示例のヒートポンプ式冷暖房システム１００は、運転モード（冷房運転と暖房運転）の切り換えを流路切換弁(四方切換弁)１４０で行うようになっており、基本的には、圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室内熱交換器１３０、及び膨張弁１６０を備え、前記の圧縮機１１０、室外熱交換器１２０、室内熱交換器１３０、及び膨張弁１６０の四者の間に４つのポート、すなわち、吐出側高圧ポートＤ、室外側入出ポートＣ、室内側入出ポートＥ、及び吸入側低圧ポートＳを有する流路切換弁１４０が配在されている。

前記各機器間は導管（パイプ）等で形成される流路で接続されており、冷房運転モードが選択されたときには、図１９において実線矢印で示される如くに、流路切換弁１４０の吐出側高圧ポートＤが室外側入出ポートＣに、また、室内側入出ポートＥが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通せしめられる。これにより、冷媒が圧縮機１１０に吸入されるとともに、圧縮機１１０から高温高圧の冷媒が流路切換弁１４０を介して室外熱交換器１２０に導かれ、ここで室外空気と熱交換して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁１６０に導入される。この膨張弁１６０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室内熱交換機１３０に導入され、ここで室内空気と熱交換（冷房）して蒸発し、室内熱交換機１３０からは低温低圧の冷媒が流路切換弁１４０を介して圧縮機１１０の吸入側に戻される。

それに対し、暖房運転モードが選択されたときには、図１９において破線矢印で示される如くに、流路切換弁１４０の吐出側高圧ポートＤが室内側入出ポートＥに、また、室外側入出ポートＣが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通せしめられ、圧縮機１１０から高温高圧の冷媒が室内熱交換機１３０に導かれ、ここで室内空気と熱交換（暖房）して凝縮し、高圧の二相冷媒となって膨張弁１６０に導入される。この膨張弁１６０により高圧の冷媒が減圧され、減圧された低圧の冷媒は、室外熱交換器１２０に導入され、ここで室外空気と熱交換して蒸発し、室外熱交換器１２０からは低温低圧の冷媒が流路切換弁１４０を介して圧縮機１１０の吸入側に戻される。

前記した如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込まれる四方切換弁として、従来、スライド式主弁体を内蔵する弁本体（弁ハウジング）と、電磁式のパイロット弁とを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に所載の流路切換弁は、弁ハウジングに、吐出側高圧ポートＤ、室外側入出ポートＣ、吸入側低圧ポートＳ、及び室内側入出ポートＥが形成されるとともに、前記したポートＤ→Ｃ及びＥ→Ｓ、又は、ポートＤ→Ｅ及びＣ→Ｓの連通状態を作り出す（流路切換を行う）べくスライド式主弁体が左右方向に摺動可能に配在されている。弁ハウジングにおけるスライド式主弁体の左右には、パイロット弁を介して圧縮機吐出側の高圧冷媒及び圧縮機吸入側の低圧冷媒が導入される、それぞれスライド式主弁体に結合された左右一対のピストン型パッキンにより画成される高圧室及び低圧室が設けられ、この高圧室と低圧室の圧力差を利用して前記スライド式主弁体を左右方向に摺動させることで前記流路切換を行うようにされている。

一方、特許文献２には、パイロット弁を備えたロータリー式の四方切換弁が提案されている。この四方切換弁は、円筒状胴体（主弁ハウジング）内を区劃片（回転軸部に片持ち支持された板状主弁体）により２つに区画するとともに、主弁ハウジングの外周部に前記吐出側高圧ポートＤと吸入側低圧ポートＳとを、また、室外側入出ポートＣと室内側入出ポートＥとを、それぞれ１８０°前後離して対向配置させ、板状主弁体を回転させることにより、流路の切り換え、すなわち、吐出側高圧ポートＤが室外側入出ポートＣに、また、室内側入出ポートＥが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通する第１連通状態と、吐出側高圧ポートＤが室内側入出ポートＥに、また、室外側入出ポートＣが吸入側低圧ポートＳにそれぞれ連通する第２連通状態とを作り出すようにされ、また、主弁体の回転（流路切換）は、主弁ハウジングの上側に設けられた、システム内の高圧冷媒と低圧冷媒の差圧を利用する流体圧式のアクチュエータ（板状主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された板状主弁体で仕切られた二つ作動室）への高圧冷媒の導入・排出をパイロット弁で選択的に行うことによりなされる。

特開２００９−４１６３６号公報 特開２００１−８２８３４号公報

前記した如くの従来の流路切換弁においては、次のような解決すべき課題がある。

すなわち、特許文献１に所載のスライド式の流路切換弁では、内容積が比較的小さな弁ハウジング内において高圧流体（冷媒）が内壁面等に衝突するとともに、その流れ方向が大きく変わるので、圧力損失が大きくなる嫌いがあり、また、左右一対のピストン型パッキンを伴うスライド式主弁体を摺動させて流路切換を行う構成であるので、スティックスリップ等により摺動部分が摩耗しやすく、それに伴い、摺動部分のシール性が悪くなって、弁洩れしやすいという問題もある。

また、特許文献２に所載のロータリー式の流路切換弁においては、高圧を受ける主弁体が片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるので、変形（撓み）等が生じやすく、強度や耐久性に問題があるとともに、シールすべき面に円筒面を含んでいるので、上記変形（撓み）等が生じやすいこととあいまって、シール性が損なわれやすく、弁洩れしやすいという問題もある。

加えて、主弁ハウジング内において高圧流体が板状主弁体や内壁面に衝突するとともに、その流れ方向が大きく変わるので、圧力損失が大きくなり、また、主弁ハウジングの外周４箇所に概ね９０°間隔でポートが設けられるので、配管の取り回しが厄介であり、パイロット弁や配管を含めた実質的な占有スペースが極めて大きくなるという問題もある。

上記に加え、従来の流路切換弁、特に、前記したヒートポンプ式冷暖房システムに使用される四方切換弁では、主弁ハウジング内において高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが近接した状態（薄壁一枚を隔てた状態）で流されるので、それらの主弁ハウジング内での熱交換量が大きくなって、システムの効率が悪くなるという問題もある。

また、上記特許文献２に所載の流路切換弁では、主弁体を回転（流路切換）させるための流体圧式のアクチュエータにおいても、主弁体側と同様に、高圧を受ける部分が板状主弁体の回転軸部の延長軸部に片持ち支持された、板厚に対して受圧面積の大きな板状体であるので、変形（撓み）等が生じやすく、強度や耐久性に問題がある。

さらに加えて、従来の流路切換弁、特に、前記したヒートポンプ式冷暖房システムに使用される四方切換弁では、圧縮機から出た異物が主弁ハウジング内に混入する可能性があるとともに、流路切換時に、その異物を噛み込んだ状態でスライド式主弁体あるいは板状主弁体が各ポートに摺動して、シールすべき面が損傷する恐れがあり、その点からも、シール性が損なわれやすく、弁洩れしやすいという問題が発生する。

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、圧力損失や摺動部分の摩耗を可及的に抑えることができ、シール性を向上させ得て、弁洩れし難くできるとともに、高圧に耐えられる十分な強度を確保できて耐久性を向上させることができ、さらに、配管の取り回し、占有スペースの削減等の便宜も図ることのできる流路切換弁を提供することにある。

また、本発明の他の目的とするところは、ヒートポンプ式冷暖房システム等の高温高圧の流体と低温低圧の流体が流される環境で使用される場合において、内部熱交換量を可及的に低減し得るようにされた流路切換弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る流路切換弁は、基本的には、上側弁シート及び下側弁シートによりその上面開口及び下面開口が気密的に封止された筒状の主弁ハウジング、前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートに合計で少なくとも３個設けられたポート、及び前記主弁ハウジング内に回動可能に配在されるとともに前記ポート間を選択的に連通するための複数本の連通路が設けられた主弁体を有する主弁と、前記主弁体を回動させて連通するポート間を切り換えるためのアクチュエータとを備え、前記主弁体と前記上側弁シートとの間及び／又は前記主弁体と前記下側弁シートとの間に、前記主弁体の回転時において、該主弁体側のシール面を前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートから離れさせるシール面離隔機構と、その一部が前記主弁体の前記上側弁シート側の上端面及び／又は前記下側弁シート側の下端面に固定され、その他部が前記上側弁シート側及び／又は前記下側弁シート側に付勢された板ばねからなり、前記主弁体の回転時において、該板ばねの他部が該板ばねの弾性変形により前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートに押し付けられた状態で前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートの弁シート面における前記ポートの開口周りに摺動して、該弁シート面もしくはその近傍に存在する異物を除去する異物除去手段とが設けられていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記異物除去手段の前記板ばねは、前記主弁体の上端面及び／又は下端面に形成された収納溝に固定される。

更に好ましい態様では、前記連通路の両端部に、前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートにおける前記各ポートの開口周りに密接する環状シール面を持つ凸部が突設されるとともに、前記収納溝は、少なくとも一部が前記凸部に重なるように形成される。

他の好ましい態様では、前記板ばねは、前記主弁体の半径方向に沿って設けられるとともに、前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートの弁シート面における前記ポートの開口周りのうち少なくとも前記凸部の前記環状シール面が密接する部分に摺動するように寸法形状が設定される。

更に好ましい態様では、前記板ばねは、前記主弁体の半径方向に垂直な断面で視てＶ字状を有し、その頂部が前記主弁体の上端面及び／又は下端面に固定され、その両脚部が前記上側弁シート側及び／又は前記下側弁シート側に付勢される。

他の好ましい態様では、前記板ばねは、前記主弁体の回転開始前及び回転終了時においてポートに連通する連通路同士の間に配設される。

更に好ましい態様では、前記板ばねは、前記連通路に対して、前記主弁体の回転開始前及び回転終了時においてポートに連通する連通路同士の間とは反対側の部分にも配設される。

この場合、好ましい態様では、前記主弁体は、一体回動可能かつ上下動可能な上半部と下半部との二分割構成とされ、前記上半部と前記下半部との間に、それらを相互に逆方向に付勢する付勢手段が介装され、前記上半部と前記上側弁シートとの間及び／又は前記下半部と前記下側弁シートとの間に、前記主弁体の回転時において、該主弁体側のシール面を前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートから離れさせるボール式シール面離隔機構が設けられる。

前記ボール式シール面離隔機構は、好ましくは、ボールと、該ボールを、その一部を上下方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部と、前記主弁体の回転開始前及び回転終了時においては、前記主弁体側のシール面が前記上側弁シート及び前記下側弁シートから離れないようにすべく、前記収容部から突出する前記ボールの一部が嵌め込まれ、前記主弁体の回転時においては、前記ボールが前記上半部を押し下げるとともに、前記下半部を押し上げながら転がり出るような寸法形状を持つ凹穴と、を備え、前記ボール及び前記収容部は、前記上半部と前記下半部の同一円周上に２箇所以上設けられるとともに、前記凹穴は前記上側弁シートと前記下側弁シートの同一円周上の、平面視で前記収容部と同一位置及び該位置から前記主弁体が流路切換時に回転する角度分離れた位置に設けられる。

本発明に係る流路切換弁の好ましい態様においては、例えば、ポート間を連通する４本の連通路のうちの２本は、始端から終端までの太さ（通路径）が各ポートの口径と略同じ直線状の通路とされ、冷媒はポートから真下もしくは真上にストレートに流れるので、主弁（主弁体）内での圧力損失はほとんど生じない。また、残りの連通路も内容積を比較的大きくできるので、圧力損失が軽減され、トータルでは従来の流路切換弁に比べて圧力損失を相当軽減できる。

加えて、上側弁シート及び下側弁シートは平板状とされるので、弁シート面を平坦な平滑面とする（容易に面精度を上げる）ことができ、これによっても、従来例のようにシールすべき面に円筒面を含んでいるものに比べて、シール性を格段に向上できる。

さらに、主弁ハウジングの上側弁シート及び下側弁シートに全てのポートが設けられることから、配管の取り回しが容易となるとともに、配管を含めた実質的な占有スペースを小さくできる。

また、例えばボール式のシール面離隔機構が設けられることにより、主弁体の回転時（流路切換中）には、主弁体側のシール面が上側弁シートや下側弁シートの弁シート面から離されるようにされているので、摺動摩擦がほとんど生じず、そのため、スティックスリップ等を生じ難くでき、摺動部分の摩耗を大幅に抑制することができ、さらに、摩耗が抑制されることから、シール性が向上して弁洩れを効果的に抑えることができる。

さらに加えて、板ばねからなる異物除去手段が設けられることにより、主弁体の回転時（流路切換中）に、主弁体側のシール面が上側弁シートや下側弁シートの弁シート面から離された後も、主弁体の上側弁シート側の上端面や下側弁シート側の下端面に設けられた板ばねの一部がその弾性変形（付勢力）により上側弁シート及び下側弁シートに押し付けられ、その状態で上側弁シートや下側弁シートの弁シート面における各ポートの開口周りに摺動するので、その弁シート面もしくはその近傍に存在する異物を除去することができる。そのため、主弁体の回転終了時（流路切換後）に、主弁体側のシール面が上側弁シートや下側弁シートの弁シート面に再び押し付けられたときも、そのシールすべき面同士の間の異物の噛み込みを大幅に抑制することができ、その点からも、シール性が向上して弁洩れを効果的に抑えることができる。

さらに、本発明の流路切換弁は、高圧を受ける主弁体を円柱状とでき、その内部に連通路を設けることができるので、従来例のような変形（撓み）等は生じ難く、十分な強度や耐久性を確保できる。

上記に加え、本発明に係る流路切換弁をヒートポンプ式冷暖房システム等の、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒が流される環境で使用する場合、各連通路は主弁体内で比較的大きく離されて設けられているので、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが近接した状態（薄壁一枚を隔てた状態）で流される従来のものに比べて、主弁ハウジング内での熱交換量を大幅に低減でき、そのため、システムの効率を向上できるという効果も得られる。

上記した以外の、課題、構成、及び作用効果は、以下の実施形態により明らかにされる。

（Ａ）は、本発明に係る流路切換弁の一実施例における一側面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示される流路切換弁の上面側配置図、（Ｃ）は、（Ａ）に示される流路切換弁の下面側配置図。 図１（Ｂ）のＡ−Ａ矢視線に従って部分的に破断した他側面図。 図１（Ｂ）のＢ−Ｂ矢視線に従って部分的に破断した他側面図。 図１（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視線に従う主弁部分の拡大断面図。 本実施例の流路切換弁に設けられたシール面離隔機構及び異物除去手段の構成及び動作説明に供される拡大断面図。 （Ａ）は、図５に示される異物除去手段の組立方法の説明に供される図であり、（１）は組立前の状態を、（２）は組立後の状態をそれぞれ示す拡大斜視図、（Ｂ）は、図５に示される異物除去手段の他例の組立方法の説明に供される図であり、（１）は組立前の状態を、（２）は組立後の状態をそれぞれ示す拡大斜視図。 （Ａ）は、本実施例の流路切換弁において主弁体が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は上面側配置図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、本実施例の流路切換弁において主弁体が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は上面側配置図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、本実施例における主弁体の第１層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、本実施例における主弁体の第１層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、本実施例における主弁体の第２層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、本実施例における主弁体の第２層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、本実施例における主弁体の第３層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、本実施例における主弁体の第３層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 （Ａ）は、本実施例における主弁体の第４層部材が第１の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図、（Ｂ）は、本実施例の主弁体の第４層部材が第２の回転位置にある状態を示し、（１）は平面図、（２）は（１）のＸ−Ｘ矢視線に従う断面図。 本実施例における主弁体の異物除去手段の配置構成を変更した例を示す、主弁体の第１層部材の平面図。 本発明に係る流路切換弁の一実施例におけるアクチュエータ部分を示す、図２の下部の部分切欠拡大図。 （Ａ）は、図１３に示されるアクチュエータの主要部を示す部分拡大断面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示される運動変換機構の主要部の分解斜視図。 図１３に示されるアクチュエータに用いられる回転伝達機構の一例を示す概略構成図。 図１３に示されるアクチュエータに用いられる回転伝達機構の他例を示す概略構成図。 図１３に示されるアクチュエータの動作説明に供される図。 図１３に示されるアクチュエータに備えられる四方パイロット弁を示し、（Ａ）は通電ＯＦＦ時を、（Ｂ）は通電ＯＮ時をそれぞれ示す拡大断面図。 ヒートポンプ式冷暖房システムの一例を示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る流路切換弁の一実施例を示し、（Ａ）は一側面図、（Ｂ）は上面側配置図、（Ｃ）は下面側配置図である。また、図２、図３、図４は、それぞれ図１（Ｂ）のＡ−Ａ矢視線に従って部分的に破断した他側面図、Ｂ−Ｂ矢視線に従って部分的に破断した他側面図、Ｃ−Ｃ矢視線に従う主弁部分の拡大断面図である。

なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際にヒートポンプ式冷暖房システム等に組み込まれた状態での位置、方向を指すとは限らない。

また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。

図示実施例の流路切換弁１は、四方切換弁であり、例えば前述した図１９に示されるヒートポンプ式冷暖房システム１００における四方切換弁１４０として用いられるもので、ロータリー式の主弁５と、流体圧式のアクチュエータ７とを備える。

以下においては、まず、主として主弁５について説明し、その後にアクチュエータ７について説明する。

［主弁５の構成、動作］
主弁５は、主弁ハウジング１０と、この主弁ハウジング１０内に回動可能かつ上下動可能に配在された主弁体２０とを備える。

主弁ハウジング１０は、アルミあるいはステンレス等の金属製とされ、円筒状の胴部１０Ｃと、この胴部１０Ｃの上面開口を気密的に封止するようにかしめ固定され、さらにはんだ付け、ろう付け、溶接等により固定された厚肉円板状の上側弁シート１０Ａと、胴部１０Ｃの下面開口を閉塞するように前記上側弁シート１０Ａと同様に前記胴部１０Ｃに固定された厚肉円板状の下側弁シート１０Ｂとを有し、上側弁シート１０Ａの左右には、管継手からなる第１ポート１１、第２ポート１２が垂設され、下側弁シート１０Ｂの左右には、管継手からなる第３ポート１３、第４ポート１４が垂設されている。各ポート１１〜１４は同一円周上に設けられており、第１ポート１１と第３ポート１３及び第２ポート１２と第４ポート１４は平面視同一位置に配在されている。上側弁シート１０Ａの下面及び下側弁シート１０Ｂの上面は、平坦で滑らかな弁シート面１７、１７となっている。

本実施例では、図１９に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システム１００に組み込まれた場合において、例えば、第１ポート１１は圧縮機吐出側に接続される吐出側高圧ポートＤとされ、第２ポート１２は室内熱交換機に接続される室内側入出ポートＥとされ、第３ポート１３は室外熱交換器に接続される室外側入出ポートＣとされ、第４ポート１４は圧縮機吸入側に接続される吸入側低圧ポートＳとされる（図１参照）。

前記主弁ハウジング１０における上側弁シート１０Ａの下面（内面）側中央（主弁ハウジング１０の中心線Ｏ上）には、主弁体２０の上側回転軸部３０Ａ（後述）を回転自在に支持する軸受穴１５Ａが設けられている。また、下側弁シート１０Ｂの下面側中央付近には、下向きに凹部１９（後述する回転伝達機構７０の収容部）が設けられ、この凹部１９における前記中心線Ｏ上に、主弁体２０の下側回転軸部３０Ｂ（後述）を回転自在に支持する軸受穴１５Ｂが設けられている。

また、下側弁シート１０Ｂの下面側の前後にはアクチュエータ７の本体部５０及びパイロット弁８０が設けられている。前記本体部５０及びパイロット弁８０は、平面視で主弁ハウジング１０から側方には突出しないようになっている（下側弁シート１０Ｂの径内に収まっている）。

主弁体２０は、短円柱状の上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの二分割構成となっている。詳しくは、比較的厚みのある第１層部材２１と該第１層部材２１の下面側に溶接等により一体的に接合された第２層部材２２とで上半部２０Ａが構成され、厚肉円板状の第３層部材２３と該第３層部材２３の下面側に溶接等により一体的に接合された比較的厚みのある第４層部材２４とで下半部２０Ｂが構成されている。

前記上半部２０Ａ（の第２層部材２２）と下半部２０Ｂ（の第３層部材２３）との間に、それらを相互に逆方向に付勢する付勢手段としての４本の圧縮コイルばね２９が縮装されている（図２参照）。４本の圧縮コイルばね２９は、第３層部材２３の上面側の同一円周上に等角度間隔で設けられた４個のばね収納穴２３ｈ（図１０参照）に、その一部を上方に突出させた状態で装填されている。

主弁体２０の第１層部材２１の上面側及び第４層部材２４の下面側の平面視同一位置には、主弁体２０の中心線Ｏ（主弁ハウジング１０と共通）を通る断面矩形の横断溝２７、２７が形成されており、この横断溝２７、２７の両端近くには、主弁体２０の上半部２０Ａと下半部２０Ｂとを一体回動可能かつ上下動可能とすべく、図３に示される如くに、２本の貫通穴２６が形成されるとともに、この２本の貫通穴２６に上下端部に小径部２５ａを備えた段付きの一体回動棒２５が挿入されている。

主弁体２０の回転軸部は、図２〜４に示される如くに、主弁体２０の本体部分（上半部２０Ａ、下半部２０Ｂ）と一体的に挙動可能な上側回転軸部３０Ａと下側回転軸部３０Ｂとに分けられ、それらが前記一体回転棒２５により接続されている。上側回転軸部３０Ａは、前記軸受穴１５Ａに挿入される枢軸部３０ａと、前記横断溝２７に嵌合する断面矩形の角棒部３０ｂとからなっている。下側回転軸部３０Ｂは、前記軸受穴１５Ｂに挿入される枢軸部３０ｃと、前記横断溝２７に嵌合する断面矩形の角棒部３０ｄと、中間大径部３０ｅとからなっている。角棒部３０ｂ、３０ｄの両端近くには挿通穴が設けられ、該挿通穴に、前記一体回動棒２５の上下端部に設けられた小径部２５ａが圧入やかしめ固定等されて嵌挿されることで、前記一体回動棒２５は、上側回転軸部３０Ａと下側回転軸部３０Ｂとに固定される。

したがって、上下の回転軸部３０Ａ、３０Ｂと左右の一体回動棒２５、２５は、一体回動可能に井形状ないし矩形状に組まれた枠状体２８を構成しており、この枠状体２８により、二分割構成とされた主弁体２０（上半部２０Ａ、下半部２０Ｂ）が一体回転棒２５に沿って若干摺動可能とされていることにより、その上下動、傾き、位置ずれ等に柔軟に対応できる。

流路切換にあたり、主弁体２０は、後で詳述するアクチュエータ７により、正逆両方向に回転せしめられ、図７（Ａ）に示される如くの第１の回転位置と、この第１の回転位置から時計回りに６０°回転させた、図７（Ｂ）に示される如くの第２の回転位置とを選択的にとり得るようにされている。

主弁体２０には、第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる第１連通路３１及び第２ポート１２と第４ポート１４とを連通させる第２連通路３２とが設けられるとともに、第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させる第３連通路３３及び第３ポート１３と第４ポート１４とを連通させる第４連通路３４とが設けられている。

詳細には、前記第１〜第４連通路３１〜３４を構成する、第１〜第４層部材２１〜２４に設けられた各通路部の上面開口又は下面開口は、第１〜第４ポート１１〜１４と同一円周上に配在されており、また、その口径は各ポート１１〜１４の口径と略同じとされ、さらに、第１連通路３１と第２連通路３２は、各ポート１１〜１４の口径と略同じ通路径となっている。

主弁体上半部２０Ａの上部を構成する第１層部材２１には、図８に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂが設けられるとともに、第２層部材２２によりその下面開口が閉塞される、平面視波状の横穴２１Ｅにより結ばれた２つの横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄが設けられている。横穴付き通路部２１Ｃと２１Ｄは、１８０°間隔をあけて配在されており、２つ合わせてＵ字状の比較的容積の大きな連通路（第３連通路３３）を形成する。直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂと横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄとの角度間隔は６０°とされている。

したがって、主弁体２０が第１の回転位置にあるときには、直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂが第１ポート１１、第２ポート１２の真下に位置し、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させると、直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂの上面開口が上側弁シート１０Ａにより閉塞されるとともに、横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄの上面開口が第１ポート１１、第２ポート１２の真下に位置する。

主弁体上半部２０Ａの下部を構成する第２層部材２２には、図９に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂが設けられている。直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂは第１層部材２１の直線貫通路部２１Ａ、２１Ｂの真下に位置している。

主弁体下半部２０Ｂの上部を構成する第３層部材２３には、図１０に示される如くに、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂが設けられている。直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂは第２層部材２２の直線貫通路部２２Ａ、２２Ｂの真下に位置している。

主弁体下半部２０Ｂの下部を構成する第４層部材２４には、図１１に示される如くに、第１層部材２１と同様に、１８０°間隔をあけて２つの直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂが設けられるとともに、第３層部材２３によりその上面開口が閉塞される、平面視波状の横穴２４Ｅにより結ばれた２つの横穴付き通路部２４Ｃ、２４Ｄが設けられている。直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂは第３層部材２３の直線貫通路部２３Ａ、２３Ｂの真下に位置している。横穴付き通路部２４Ｃと２４Ｄは、１８０°間隔をあけて配在されており、２つ合わせてＵ字状の比較的容積の大きな連通路（第４連通路３４）を形成する。直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂと横孔付き通路部２４Ｃ、２４Ｄとの角度間隔は６０°とされている。

したがって、主弁体２０が第１の回転位置にあるときには、直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂが第３ポート１３、第４ポート１４の真上に位置し、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させると、直線貫通路部２４Ａ、２４Ｂの下面開口が下側弁シート１０Ｂにより閉塞されるとともに、横穴付き通路部２４Ｃ、２４Ｄの下面開口が第３ポート１３、第４ポート１４の真上に位置する。

第１層部材２１と第２層部材２２の２つの部材を合わせて連通路（第３連通路３３）を形成したため、断面視で視て、横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄの間には、横穴２１Ｅ側に膨出した案内部が、中心線Ｏに垂直な方向に比較的長く設けられている。この案内部により、流体（冷媒）がＵ字状に曲がる部分に発生する渦流を防止することができ、また、横穴２１Ｅの口径と各ポート１１〜１４の口径とがほぼ同じ通路径となるので、流路の体積を一様にすることができるため、主弁５内で流体の膨張や縮小が発生せず、圧力損失を低減できる。仮に、後述する３Ｄプリンターを用いずに成形品にて主弁体上半部２０Ａを作成した場合には、前記連通路は、案内部の無い椀型とせざるを得ず、渦流が発生したり、流路の体積を一様にできないため、圧力損失が大きくなる。

前記した各連通路３１、３２、３３、３４の両端部には、図４、図５、図８を参照すればよくわかるように、上側弁シート１０Ａ、下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７における各ポート１１〜１４の開口周りに密接する円環状シール面３７、３７を持つ凸部３６が突設されている。隣り合う凸部３６、３６（のシール面３７、３７）は連設されて平面視メガネ状を呈するものとなっており、第４層部材２４に設けられた凸部３６（のシール面３７）も同様である。

また、第１連通路３１と第２連通路３２は、図４に示される如くに、主弁体２０の上半部２０Ａと下半部２０Ｂとに跨がる分割連通路となっているので、シール性を確保するため、次のような方策が講じられている。すなわち、第１連通路３１を代表して説明するに、第１連通路３１を構成する第２層部材２２の直線貫通路部２２Ａの下部に大径部２２ｃが形成されるとともに、第３層部材２３の直線貫通路部２３Ａの上端に、前記大径部２２ｃに摺動自在に挿入される円筒状部２３ｃが延設され、大径部２２ｃと円筒状部２３ｃとの間にＯリング４９が介装され、当該Ｏリング４９の脱落を防止するワッシャ４９ａが大径部２２ｃの端部に溶接にて接合されている。第２連通路３２も同様な構成となっている。

上記に加え、本実施例では、主弁体２０の第１層部材２１と上側弁シート１０Ａとの間、及び、第４層部材２４と下側弁シート１０Ｂとの間に、主弁体２０の回転時において、主弁体２０側のシール面３７、３７を上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７から離れさせるボール式シール面離隔機構４５が設けられている。

ボール式シール面離隔機構４５は、第１層部材２１と上側弁シート１０Ａとの間に設けられたものが図４、図５に代表例で示されているように、ボール４６と、該ボール４６を、その一部を上下方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部４７と、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時においては、主弁体２０側のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７から離れないように、前記収容部４７から突出する前記ボール４６の一部が嵌め込まれ、主弁体２０の回転時（流路切換中）においては、ボール４６が主弁体２０を押し下げながら転がり出るような寸法形状とされた逆円錐状の凹穴４８とを備えている。なお、収容部４７は、丸穴４７ａと該丸穴４７に圧入等により固定された、上部が窄まった筒状抜け止め金具４７ｂとで構成されている。

前記ボール４６が収容された収容部４７は、図８及び図１１の（Ａ）の（１）に示される如くに、主弁体２０の第１層部材２１と第４層部材２４の同一円周上にそれぞれ９０°間隔をあけて４箇所に設けられており、また、凹穴４８は上側弁シート１０Ａと下側弁シート１０Ｂの同一円周上の、平面視で前記収容部４７と同一位置及び該位置から時計回りに６０°離れた位置の計８箇所に設けられている。

かかるシール面離隔機構４５では、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時においては、図５（Ａ）に示される如くに、上側弁シート１０Ａの凹穴４８内にボール４６の一部が嵌り込んでいる。この嵌り込み量（上側弁シート１０Ａの弁シート面１７からボール４６の頂上までの高さ）をｈとする。この状態から主弁体２０を６０°回転させ始めると、収容部４７が周方向に移動（回転）し、これに伴ってボール４６は、図５（Ｂ）に示される如くに、主弁体２０（上半部２０Ａ）を、上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの間に縮装された圧縮コイルばね２９の付勢力に抗して、押し下げながら凹穴４８から転がり出る。これによって、主弁体２０のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７から離れる。この際の主弁体２０の押し下げ量は前記嵌り込み量ｈとなる。

なお、主弁体２０が６０°回転すると、ボール４６が次の凹穴４８に嵌り込むので、主弁体２０（上半部２０Ａ）は圧縮コイルばね２９の付勢力によって押し上げられ、主弁体２０のシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７に押し付けられる。

さらに上記に加え、本実施例では、主弁体２０の第１層部材２１と上側弁シート１０Ａとの間、及び、第４層部材２４と下側弁シート１０Ｂとの間に、主弁体２０の回転時において、上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７における各ポート１１〜１４の開口周りもしくはその近傍、特に、各ポート１１〜１４の開口周りのうち主弁体２０の各連通路３１、３２、３３、３４の両端部（すなわち、第１層部材２１の上端面及び第４層部材２４の下端面）に設けられた凸部３６の円環状シール面３７、３７に密接する部分に存在（付着）する異物を除去する異物除去手段４０が設けられている。

この異物除去手段４０は、第１層部材２１と上側弁シート１０Ａとの間に設けられたものが図５に代表例で示されているように、基本的に、長手方向の長さが各ポート１１〜１４の口径（言い換えれば、前記第１〜第４連通路３１〜３４を構成する、第１〜第４層部材２１〜２４に設けられた各通路部の上面開口又は下面開口の口径）より若干長い、より詳細には、各通路部の上面開口又は下面開口周りに設けられた円環状シール面３７、３７の外径（シール径）以上であり（図７、図８、図１１も参照）、かつ断面（長手方向に垂直な断面）Ｖ字状の板ばね４１と、この板ばね４１の一部もしくは全部を収納可能な大きさを持つ収納溝４２と、板ばね４１を収納溝４２に固定するための固定部材４３とを備えている。なお、板ばね４１の素材としては、金属や樹脂等の、導入される流体の圧力に耐えられるものであれば、いかなるものであってもよいが、主弁体２０の回転を阻害することなく、かつ、上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７の傷付きを防止するために、摺動抵抗の少ないテフロン（登録商標）等から作製することが好ましい。

各収納溝４２は、主弁体２０の第１層部材２１の上面及び第４層部材２４の下面において、主弁体２０の半径方向に延びるように形成される（図７、図８、図１１も参照）とともに、断面（主弁体２０の半径方向に垂直な断面）略凹状を有する。また、各収納溝４２の底面の周方向における中心には、当該収納溝４２に対して前記板ばね４１を位置決めすべく、断面三角形状の切込み４２ａが設けられている。

また、前記した各収納溝４２は、主弁体２０の第１層部材２１の上面及び第４層部材２４の下面において、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時において同じポートに連通する連通路同士の間に形成されている。具体的には、図８、図１１を参照すればよく理解されるように、第１層部材２１の上面において、第１連通路３１の上端部と第３連通路３３の（横穴付き通路部２１Ｃ側の）上端部との中間（すなわち、直線貫通路部２１Ａと横穴付き通路部２１Ｃの上面開口との中間）、及び、第２連通路３２の上端部と第３連通路３３の（横穴付き通路部２１Ｄ側の）上端部との中間（すなわち、直線貫通路部２１Ｂと横穴付き通路部２１Ｄの上面開口との中間）に設けられ、主弁体２０の第４層部材２４の下面において、第１連通路３１の下端部と第４連通路３４の（横穴付き通路部２４Ｃ側の）下端部との中間（すなわち、直線貫通路部２４Ａと横穴付き通路部２４Ｃの下面開口との中間）、及び、第２連通路３２の下端部と第４連通路３４の（横穴付き通路部２４Ｄ側の）下端部との中間（すなわち、直線貫通路部２４Ｂと横穴付き通路部２４Ｄの下面開口との中間）に設けられている。すなわち、前記収納溝４２は、第１層部材２１の上面及び第４層部材２４の下面において、主弁体２０の中心線Ｏに対して反対側に（１８０°間隔をあけて）設けられるとともに、その中心線Ｏの方向で視て上下面で同じ位置に設けられている。

ここで、上述したように、各連通路３１、３２、３３、３４の両端部に突設された凸部３６のうち、隣り合う凸部３６、３６（のシール面３７、３７）は連設されて平面視メガネ状を呈するものとなっているので、前記した各収納溝４２は、一部が前記凸部３６に重なるように形成されている。

上記した板ばね４１を主弁体２０の第１層部材２１及び第４層部材２４に設けられた収納溝４２に組み付ける際には、図６（Ａ）に示されるように、収納溝４２の長さ（主弁体２０の半径方向における長さ）と同等もしくはそれよりも若干長い固定部材４３（図示例では、断面五角形状）を予め用意し、その固定部材４３をＶ字状の板ばね４１の頂部４１ａと末広がり状の両脚部４１ｂ、４１ｂとで画成される部分に配置した状態で、板ばね４１の頂部４１ａを収納溝４２の切込み４２ａに位置合わせして嵌め合わせながら、前記固定部材４３を収納溝４２に圧入する。これにより、前記板ばね４１が、前記収納溝４２（の切込み４２ａ）と固定部材４３とで挟持された状態で前記収納溝４２に載置固定される。この場合、前記板ばね４１は、各ポート１１〜１４の内端より内側からその外端より外側まで位置するように、前記収納溝４２において半径方向の位置を調整して固定する。なお、この状態では、板ばね４１の両脚部４１ｂ、４１ｂの一部が、収納溝４２、より詳細には、凸部３６（のシール面３７）より外側に突出している。

そして、板ばね４１が組み付けられた主弁体２０を主弁ハウジング１０内に配置すると、収納溝４２から突出した板ばね４１の両脚部４１ｂ、４１ｂの一部が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂにより押圧変形され、図５に示されるように、前記板ばね４１の一部もしくは全部が収納溝４２内に弾性変形可能な状態で収納される。すなわち、異物除去手段４０を構成する板ばね４１は、主弁体２０と上側弁シート１０Ａとの間で、その頂部４１ａが第１層部材２１の上端面に固定され、その両脚部４１ｂ、４１ｂが上側弁シート１０Ａ側（上方向）に付勢された状態となり、主弁体２０と下側弁シート１０Ｂとの間では、その頂部４１ａが第４層部材２４の下端面に固定され、その両脚部４１ｂ、４１ｂが下側弁シート１０Ｂ側（下方向）に付勢された状態となる。

かかる異物除去手段４０では、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時においては、図５（Ａ）に示される如くに、各連通路３１、３２、３３、３４の両端部に突設された凸部３６の円環状シール面３７が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７における各ポート１１〜１４の開口周りに密接しているので、板ばね４１が、押圧変形（弾性変形）された状態で収納溝４２内に収納されている。この状態から主弁体２０を（時計回り又は反時計回りに）６０°回転させ始めると、上記したシール面離隔機構４５により、図５（Ｂ）に示される如くに、主弁体２０のシール面３７が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７から離れるが、収納溝４２内に収納された板ばね４１の両脚部４１ｂ、４１ｂは上側弁シート１０Ａ側（上方向）及び下側弁シート１０Ｂ側（下方向）に付勢されているので、その弾性変形（付勢力）により、前記脚部４１ｂ、４１ｂが上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂに押し付けられる。このときの前記脚部４１ｂ、４１ｂの上下方向における変形量は、前記嵌り込み量ｈとなる。そして、主弁体２０をさらに回転させると、上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂに押し付けられた前記脚部４１ｂ、４１ｂが、前記主弁体２０の回転に伴って、上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７における前記ポート１１〜１４の開口周り、特に、ポート１１〜１４の開口周りのうち前記凸部３６の円環状シール面３７、３７に密接する部分に摺動する（特に、図８参照）。

なお、主弁体２０が６０°回転すると、上記のように、主弁体２０のシール面３７が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７に再び押し付けられるので、板ばね４１は、上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂにより押圧変形（弾性変形）された状態で収納溝４２内に収納される。

なお、図６（Ａ）に示す例では、固定部材４３を、間に板ばね４１を挟持した状態で収納溝４２に圧入により固定しているが、例えば、当該固定部材４３を主弁体２０（の第１層部材２１及び第４層部材２４）と同種の材料から作製し、かつ、当該固定部材４３の長さを収納溝４２の長さ（主弁体２０の半径方向における長さ）よりも若干長くし、図６（Ｂ）に示すように、その固定部材４３（図示例では、断面矩形状）の端部（主弁体２０の半径方向における端部）を収納溝４２（の半径方向における端面に設けた段差部）に溶接により固定してもよい。

以上の説明から理解されるように、主弁体２０が第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる第１連通路３１は、直線貫通路部２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、及び２４Ａで構成される直線状通路となり、また、第２ポート１２と第４ポート１４とを連通させる第２連通路３２は、直線貫通路部２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、及び２４Ｂで構成される直線状通路となる。

それに対し、主弁体２０が第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させる第３連通路３３は、主弁体２０の上半部２０Ａに設けられた横穴付き通路部２１Ｃ及び２１Ｄで構成されるＵ字状通路となり、また、第３ポート１３と第４ポート１４とを連通させる第４連通路３４は、主弁体２０の下半部２０Ｂに設けられた横穴付き通路部２４Ｃ及び２４Ｄで構成されるＵ字状通路となる。

上記のように、本実施例の流路切換弁１では、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させることにより、第１連通路３１により連通するポート１１−１３間及び第２連通路３２により連通するポート１２−１４間から、第３連通路３３により連通するポート１１−１２間及び第４連通路３４により連通するポート１３−１４間への流路切換が行われ、主弁体２０を第２の回転位置から反時計回りに６０°回転させることにより、第３連通路３３により連通するポート１１−１２間及び第４連通路３４により連通するポート１３−１４間から、第１連通路３１により連通するポート１１−１３間及び第２連通路３２により連通するポート１２−１４間への流路切換が行われる。

本実施例の流路切換弁１を、図１９に示される如くのヒートポンプ式冷暖房システムに組み込む際には、前述したように、例えば、第１ポート１１は圧縮機吐出側に接続される吐出側高圧ポートＤ、第２ポート１２は室内熱交換機に接続される室内側入出ポートＥ、第３ポート１３は室外熱交換器に接続される室外側入出ポートＣ、第４ポート１４は圧縮機吸入側に接続される吸入側低圧ポートＳとされる。

そして、冷房運転を行う場合には、主弁体２０に図７（Ａ）に示される如くの第１の回転位置をとらせる。これにより、図７（Ａ）の（２）に白抜き矢印で示される如くに、圧縮機からの高圧冷媒が吐出側高圧ポート１１（Ｄ）→直線状の第１連通路３１→室外側入出ポート１３（Ｃ）へと流れるとともに、室内熱交換器からの低圧冷媒が室内側入出ポート１２（Ｅ）→直線状の第２連通路３２→吸入側低圧ポート１４（Ｓ）へと流れる。

一方、暖房運転を行う場合には、主弁体２０を第１の回転位置から時計回りに６０°回転させて図７（Ｂ）に示される如くの第２の回転位置をとらせる。これにより、流路切換が行われ、図７（Ｂ）の（２）に白抜き矢印で示される如くに、圧縮機からの高圧冷媒が吐出側高圧ポート１１（Ｄ）→Ｕ字状の第３連通路３３→室内側入出ポート１２（Ｅ）へと流れるとともに、室外側熱交換器からの低圧冷媒が室外側入出ポート１３（Ｃ）→逆Ｕ字状の第４連通路３４→吸入側低圧ポート１４（Ｓ）へと流れる。

［主弁５の作用効果］
このような構成とされた本実施例の流路切換弁１においては、第１連通路３１及び第２連通路３２は始端から終端までの太さ（通路径）が第１ポート１１及び第２ポート１２の口径と略同じ直線状の通路とされ、冷媒は第１ポート１１、第２ポート１２から真下にストレートに流れるので、主弁５（主弁体２０）内での圧力損失はほとんど生じない。また、二つの横穴付き通路部２１Ｃ及び２１Ｄ、２４Ｃ及び２４Ｄで構成される第３連通路３３及び第４連通路３４は、内容積が比較的大きくされているので、圧力損失が軽減され、トータルでは従来の流路切換弁に比べて圧力損失を相当軽減できる。

また、主弁体２０が上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの二分割構成とされ、上半部２０Ａと下半部２０Ｂはそれぞれ独立して上下動できるようにされるとともに、上半部２０Ａと下半部２０Ｂとの間に圧縮コイルばね２９が縮装されているので、そのばね力により、上半部２０Ａは押し上げられてそのシール面３７が上側弁シート１０Ａの弁シート面１７における各ポート１１、１２周りに押し付けられるとともに、下半部２０Ｂは押し下げられてそのシール面３７が下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７における各ポート１３、１４周りに押し付けられる。

この場合、主弁体２０（上半部２０Ａと下半部２０Ｂ）側に凸部３６が突設されてその端面が環状シール面３７とされていることから、弁シート面１７に対接する部分の面積が必要最小限とされ、そのため、対接面圧が高められる。これにより、十分なシール性を確保できて、流体（冷媒）が主弁体２０の摺動面から漏れる弁洩れを効果的に抑制できる。

加えて、上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂは平板状とされるので、弁シート面１７を平坦な平滑面とする（容易に面精度を上げる）ことができ、これによっても、従来例のようにシールすべき面に円筒面を含んでいるものに比べて、シール性を格段に向上できる。

さらに、主弁ハウジング１０の上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂに全てのポート１１〜１４が設けられることから、配管の取り回しが容易となるとともに、配管を含めた実質的な占有スペースを小さくできる。

さらに加えて、本実施例においては、ボール式シール面離隔機構４５により、主弁体２０の回転時（流路切換中）には、主弁体２０の上半部２０Ａが押し下げられるとともに、下半部２０Ｂが押し上げられ、主弁体２０側のシール面３７、３７が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７から離されるようにされているので、摺動摩擦がほとんど生じず、そのため、スティックスリップ等を生じ難くでき、摺動部分の摩耗を大幅に抑制することができ、さらに、摩耗が抑制されることから、シール性が向上して弁洩れを効果的に抑えることができる。

また、特許文献１に示されるような従来のスライド式主弁体を有する四方切換弁においては、流路の切換時に高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの流路開口面積が急激に変化するため、高圧の冷媒が低圧配管に一気に入り込むことより異音（切換音）が発生する。この異音を防止するために、冷暖房システム側で圧縮機の周波数を徐々に低下させて、高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの圧力差による異音が許容できる程度の差圧になるようにしてから流路の切り換えを行う必要があった。本実施例の流路切換弁１においては、ボール式シール面離隔機構４５により主弁体を弁シート面から嵌り込み量ｈの分だけ浮かせてから切り換えるので、切換直後から一定の流路開口面積を確保でき、高圧配管Ｄと低圧配管Ｓとの間の流路開口面積が急激に変化することがなく、それゆえ上記の異音の発生を抑制できる。また、嵌り込み量ｈを適宜変更することにより、流路切換時の圧縮機の周波数の低下度合を特許文献１の四方切換弁を用いた冷暖房システムより小さくすることもできるし、圧縮機の周波数の低下を行うことなく流路を切り換えることもできる。

また、本実施例においては、板ばね４１からなる異物除去手段４０により、主弁体２０の回転時（流路切換中）に、主弁体２０側のシール面３７、３７が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７から離された後も、主弁体２０の上側弁シート１０Ａ側の上端面及び下側弁シート１０Ｂ側の下端面に設けられた板ばね４１の両脚部４１ｂ、４１ｂがその弾性変形により上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂに押し付けられ、その状態で上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７における各ポート１１〜１４の開口周りに摺動するので、その弁シート面１７、１７もしくはその近傍に存在する異物を除去することができる。そのため、主弁体２０の回転終了時（流路切換後）に、主弁体２０側のシール面３７、３７が上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７に再び押し付けられたときも、そのシールすべき面同士の間の異物の噛み込みを大幅に抑制することができ、その点からも、シール性が向上して弁洩れを効果的に抑えることができる。

さらに、本実施例の流路切換弁１は、高圧を受ける主弁体２０（上半部２０Ａと下半部２０Ｂ）が円柱状とされ、その内部に連通路３１〜３４が設けられるので、従来例のような変形（撓み）等は生じ難く、十分な強度や耐久性を確保できる。

上記に加え、本実施例の流路切換弁１をヒートポンプ式冷暖房システム等の、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒が流される環境で使用する場合、各連通路３１〜３４は主弁体２０内で比較的大きく離されて設けられているので、高温高圧の冷媒と低温低圧の冷媒とが近接した状態（薄壁一枚を隔てた状態）で流される従来のものに比べて、主弁ハウジング内での熱交換量を大幅に低減でき、そのため、システムの効率を向上できるという効果も得られる。

なお、上記実施例では、異物除去手段４０が、主弁体２０の第１層部材２１の上面及び第４層部材２４の下面において、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時において同じポートに連通する連通路同士の間に形成され、主弁体２０の回転時（流路切換時）において、上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７における各ポート１１〜１４の開口周りもしくはその近傍に存在（付着）する異物を除去しているが、例えば、図１２に示すように、連通路に対して、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時において同じポートに連通する連通路同士の間とは反対側の部分にも異物除去手段４０を（主弁体２０の半径方向に沿って）形成してもよい。なお、図１２では、第１層部材２１のみを示しているが、第４層部材２４においても同様の位置に形成することができる。すなわち、第１層部材２１側に６個、第４層部材２４に６個、合計１２個の異物除去手段４０を形成してもよい。本実施例の流路切換弁１では、主弁体２０の回転開始前及び回転終了時において、各ポート１１〜１４に連通しない連通路の両端部に突設された凸部３６、３６のシール面３７、３７も上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂの弁シート面１７、１７（の前記開口周り以外の部分）に押し付けられるが、図１２に示す例では、主弁体２０の回転時において、その部分に存在（付着）する異物も除去することができるので、主弁体２０と上側弁シート１０Ａ及び下側弁シート１０Ｂとの間における異物の噛み込みを確実に抑制することができ、その点からも、シール性が向上して弁洩れをさらに効果的に抑えることができる。

また、上記実施例では、主弁体２０が第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる直線状の第１連通路３１と、第２ポート１２と第４ポート１４とを連通させる直線状の第２連通路３２とが設けられるとともに、主弁体２０が第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第２ポート１２とを連通させるＵ字状の第３連通路３３と、第３ポート１３と第４ポート１４とを連通させるＵ字状の第４連通路３４とが設けられているが、４本の連通路構成は、それに限られることはなく、例えば、主弁体２０が第１の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第３ポート１３とを連通させる直線状の第１連通路と、第４ポート１４と第２ポート１２とを連通させる直線状の第２連通路とを設けるとともに、主弁体２０が第２の回転位置をとるとき、第１ポート１１と第４ポート１４とを連通させるクランク状の第３連通路と、第３ポート１３と第２ポート１２とを連通させるクランク状の第４連通路とを設ける構成等にすることもできる。すなわち、主弁体２０に設けられた複数本の連通路のうちの少なくとも１本を、全体が直線状の通路で構成し、残りの少なくとも１本を、Ｕ字状又はクランク状の通路で構成することもできる。

また、上記実施例では、第１層部材２１とこれに接合された第２層部材２２とで上半部２０Ａが、また、第３層部材２３とこれに接合された第４層部材２４とで下半部２０Ｂが構成されていたが、それに代えて、３Ｄプリンター等で上半部２０Ａ及び下半部２０Ｂをそれぞれ始めから一体物として作製してもよい。

また、上記実施例では、四方切換弁１を例示したが、本発明に係る流路切換弁は四方切換弁に限られることはなく、三方切換弁等にも適用できる。三方切換弁の場合は、上記実施例の流路切換弁（四方切換弁）１において、例えば、主弁ハウジング１０に設けられている第２ポート１２を無くすとともに、第１層部材２１と第２層部材２２とを一体化し（Ｕ字状の連通路（第３連通路３３）を形成する必要がないため）、第２連通路３２及び第３連通路３３を構成する直線貫通路部２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂと横穴付き通路部２１Ｃ、２１Ｄ及びそれに付随する部分を削除するとよい。

なお、上記三方切換弁を前述したヒートポンプ式冷暖房システムに使用する場合には、当該三方切換弁を２個使用して四方切換弁として働かせる、あるいは、冷媒又は冷気・暖気供給先の切り換え（例えば、２室のうちの一方に送るか、他方に送るかの切り換え）等に使用する。

［アクチュエータ７の構成］
次に、図４に加えて図１３〜図１８を参照しながら、前記実施例の流路切換弁１における主弁体２０を回動させるためのアクチュエータ７の一例について説明する。

本実施例のアクチュエータ７は、前記主弁５内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用した流体圧式のもので、前記主弁ハウジング１０における下側弁シート１０Ｂの一端側に設けられた本体部５０を有する。本体部５０は、下側弁シート１０Ｂから下方に向けて延設された円筒状の胴部５１と、この胴部５１の下面開口を気密的に封止するように固着されてかしめ固定された、中央に凸部５２ａを持つ下面閉塞部材５２と、胴部５１の上面開口を封止するようかしめ固定され、さらにはんだ付け、ろう付け、溶接等により固定された厚肉円板状の、シール部材とストッパを兼ねる上面閉塞部材５３とを備え、その内部には、作動室５５が設けられ、この作動室５５には、運動変換機構５８を構成する厚肉有底円筒状の受圧移動体６０と、この受圧移動体６０に該受圧移動体６０の上下方向の移動に伴い相対的に回動可能に内挿される短円柱状の回転駆動体６５とが収容されている。回転駆動体６５は、本体部５０に対して回動可能に軸支されているため、作動室５５内で上下方向に移動せずに、受圧移動体６０の上下方向の移動に伴って相対的に該受圧移動体６０内で回動するようになっている（後で詳説する）。

前記受圧移動体６０の外周下端近くには、作動室５５の内周面との間を気密的に封止して該作動室５５を容積可変の上部５５Ａと下部５５Ｂとに気密的に仕切るパッキン６２が装着され、また、受圧移動体６０の外周の上部には、胴部５１の内周上半部に左右２カ所設けられた高さ方向に伸びるキー溝５４にそれぞれ嵌め込まれる作動ピン６３が圧入等により固定されている。

前記作動ピン６３とキー溝５４により、受圧移動体６０は、直線的に上下動するがその回転は阻止される。

なお、図１３には、受圧移動体６０が最下降位置にある状態（下動行程完了状態）が示され、図１４（Ａ）には、受圧移動体６０が最上昇位置にある状態（上動行程完了状態）が示されている（後で詳述）。

また、本体部５０の上部には、作動室上部５５Ａに高圧流体を導入・排出するための上部ポート５６が設けられるとともに、その底部（下面閉塞部材５２）には、作動室下部５５Ｂに高圧流体を導入・排出するための下部ポート５７が設けられている。

そして、本実施例のアクチュエータ７には、前記運動変換機構５８を構成する受圧移動体６０と回転駆動体６５との間に、受圧移動体６０の上下動（往復直線運動）を回転駆動体６５の正逆両方向の回転運動に変換するため、ボール７２、このボール７２の収容部７４、及び螺旋溝７５が設けられている。

詳細には、受圧移動体６０には、複数個（本実施例では２個）のボール７２及びその収容部７４が設けられ、回転駆動体６５には、その外周に、周方向に曲がりながら上下方向に伸びる複数本（本実施例では２本）の螺旋溝７５が設けられている。前記収容部７４は、受圧移動体６０の上端部と、該上端部に溶接等により接合された環状押さえ部材６６とにより、ボール７２を、その一部を半径方向内方に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容するようになっており、前記螺旋溝７５は、該収容部７４から半径方向内方に突出するボール７２の一部が嵌め込まれて回転自在に密接するような、断面円弧状の浅溝からなっている。

前記回転駆動体６５の中央には、該回転駆動体６５と一体回動するように回転駆動軸部７６がかしめ固定されている。回転駆動軸部７６は、回転駆動体６５にその下部が固定された下部大径部７６ａと、これに続く中間部７６ｂと、下側弁シート１０Ｂの下面側に設けられた軸受穴１６に回転自在に支持されている小径の枢軸部７６ｃとからなっている。また、回転駆動軸部７６の下部大径部７６ａは、下側から、回転駆動体６５の中央穴に通される挿通部７６ａａと、該挿通部７６ａａよりも拡径され且つ上面閉塞部材５３の中央穴に通される第１拡径部７６ａｂと、該第１拡径部７６ａｂよりもさらに拡径された第２拡径部７６ａｃ（上面閉塞部材５３と回転伝達機構７７の駆動アーム７８との間に配在される部分）とからなっており、上面閉塞部材５３の中央穴と第１拡径部７６ａｂとの間にはＯリング５９が介装されている。

第１拡径部７６ａｂと第２拡径部７６ａｃにより形成される段差の下向きの段差面と上面閉塞部材５３の上面とが当接することで、前記回転駆動軸部７６とそれに固定された回転駆動体６５とが抜け落ちることが防止され、また、挿通部７６ａａと第１拡径部７６ａｂにより形成される段差の下向きの段差面は、回転駆動体６５を回転駆動軸部７６にかしめ固定する際の受け面とされている。

ここで、回転駆動体６５の回転軸線Ｑ（回転駆動軸部７６）は、主弁体２０の回転軸線Ｏに対して偏心するとともに、主弁体２０の回転軸線Ｏに平行に配在されており、回転駆動軸部７６と主弁体２０の下側回転軸部３０Ｂとの間には、回転駆動体６５の回転を主弁体２０に伝達する回転伝達機構７７が設けられている。

回転伝達機構７７は、図１３、図１４（Ａ）に加えて図１５を参照すればよくわかるように、回転駆動軸部７６の中間部７６ｂにその基端部が連結固定され、その先端中央にＵ形係合溝７８ａが形成された駆動アーム７８と、前記主弁体２０における下側回転軸部３０Ｂの枢軸部３０ｃにその基端部が連結固定され、その先端付近に、前記Ｕ形係合溝７８ａに摺動自在に係合する係合ピン７９が下向きに垂設された従動アーム３９とから構成されている。

かかる構成の回転伝達機構７７は、回転駆動軸部７６が回転すると、それと一体に駆動アーム７８が回転（揺動）し、これに伴って従動アーム３９の先端付近（係合ピン７９）が駆動アーム７８の先端付近（Ｕ形係合溝７８ａ）に連れ回され、これによって、下側回転軸部３０Ｂ及び主弁体２０が回転する。この場合、本実施例では、従動アーム３９の回転角度θは６０°とされ、前述したように主弁体２０が流路切換に必要とする回転角度である。前記回転角度θは、受圧移動体６０の上下動のストローク長や駆動アーム７８と従動アーム３９のレバー比（てこ比）等により設定される。なお、図１３、図１４（Ａ）、及び後述する図１７（Ａ）〜（Ｄ）においては、駆動アーム７８及び従動アーム３９の回転途中状態が示されている。

また、回転伝達機構としては、図１６に示される如くの、回転駆動軸部７６に連結固定された駆動ギア９７と、下側回転軸部３０Ｂに連結固定され、前記駆動ギア９７に噛合する従動ギア９８とで構成する等してもよい。

次に、アクチュエータ７の本体部５０内の動作について説明する（四方パイロット弁８０の構成及びそれを用いた動作については後述する）。

図１３及び図１７（Ａ）は、作動室上部５５Ａに上部ポート５６を介して高圧流体（高圧冷媒）を導入するとともに、作動室下部５５Ｂから下部ポート５７を介して高圧流体を排出した状態を示している。作動室上部５５Ａに高圧流体を導入すると、高圧流体は、受圧移動体６０に装着されているパッキン６２より上方で上面閉塞部材５３より下方の空間（作動室上部５５Ａ）の隅々まで、つまり、受圧移動体６０の内周面と回転駆動体６５の外周面との間に形成される隙間を介して受圧移動体６０の底面と回転駆動体６５の下面との間の部分や、本体部５０の胴部５１の内周面と受圧移動体６０の外周面との間に形成される隙間部分等に行き渡るので、受圧移動体６０の上面側の受圧面積と下面側の受圧面積は等しくなる。

このような構成のもとで、図１３及び図１７（Ａ）に示される状態において、作動室下部５５Ｂに下部ポート５７を介して高圧流体を導入するとともに、作動室上部５５Ａから上部ポート５６を介して高圧流体を排出すると、作動室上部５５Ａより作動室下部５５Ｂの方が高圧となるので、受圧移動体６０が上向きに押されて、受圧移動体６０の作動ピン６３がキー溝５４に案内されながら、受圧移動体６０が真っ直ぐに上動し、これに伴って運動変換機構５８のボール７２も回転しながら真っ直ぐに上動する。この際、ボール７２の、螺旋溝７５内に嵌り込んでいる部分により螺旋溝７５が周方向に押されて回転駆動体６５が一方向（ここでは時計回り）に回転する。そして、受圧移動体６０の上端（環状押さえ部材６６）が上面閉塞部材５３に当接すると、受圧移動体６０の上動が停止し、回転駆動体６５の回転も停止する。以下、この行程を上動行程と称し、図１７（Ｂ）に示される状態（受圧移動体６０が最上昇位置にある状態）を上動行程完了状態と称する。

それに対し、図１７（Ｃ）、（Ｄ）に示される如くに、前記上動行程完了状態において、作動室上部５５Ａに上部ポート５６を介して高圧流体を導入するとともに、作動室下部５５Ｂから下部ポート５７を介して高圧流体を排出すると、作動室下部５５Ｂより作動室上部５５Ａの方が高圧となるので、受圧移動体６０が下向きに押されて、受圧移動体６０の作動ピン６３がキー溝５４に案内されながら、受圧移動体６０が真っ直ぐに下動し、これに伴って運動変換機構５８のボール７２も回転しながら真っ直ぐに下動する。この際、ボール７２の、螺旋溝７５内に嵌り込んでいる部分により螺旋溝７５が周方向に押されて回転駆動体６５が他方向（ここでは反時計回り）に回転する。そして、受圧移動体６０の下端が下面閉塞部材５２の凸部５２ａに当接すると、受圧移動体６０の下動が停止し、回転駆動体６５の回転も停止する。以下、この行程を下動行程と称し、図１７（Ｄ）に示される状態（受圧移動体６０が最下降位置にある状態）を下動行程完了状態と称する。

前記上動行程完了状態において受圧移動体６０に下動行程をとらせることにより、主弁体２０が第１の回転位置から第２の回転位置へと回転して前述した如くの流路切換が行われ、それとは逆に、前記下動行程完了状態において受圧移動体６０に上動行程をとらせることにより、主弁体２０が第２の回転位置から第１の回転位置へと回転して前述した如くの流路切換が行われる。

本実施例では、前記流路切換、すなわち、上動行程と下動行程との切り換えを、前記上部ポート５６と下部ポート５７、及び、高圧部分である主弁ハウジング１０内と低圧部分である第４ポート１４（吸入側低圧ポートＳ）とに接続された電磁式の四方パイロット弁８０により行うようにされている。

［電磁式四方パイロット弁８０の構成、動作］
四方パイロット弁８０は、その構造自体はよく知られているもので、図１８に示される如くに、前記主弁ハウジング１０の下側弁シート１０Ｂの下面側におけるアクチュエータ７の本体部５０とは反対側（すなわち、下側弁シート１０Ｂの下面側の中央後ろ寄り）に下方に向けて延設された下面が開口した円筒状の弁ケース部８１と、この弁ケース部８１の下面開口を気密的に封止するようにろう付け・かしめ等により固定されたソレノイド部８２と、弁ケース部８１の側面部に圧入・かしめ等により気密的に取着された、その内端面が弁座（シート面）９２とされ、その下端面（プランジャ８５側の面）がプランジャ８５の吸引子８４から離れる方向の移動を規制するストッパとされる有底筒形の弁座ブロック８３とを有する。

弁ケース部８１内は、弁室８８となっており、この弁室８８は、下側弁シート１０Ｂに貫設された細孔８９を介して高圧部分である主弁ハウジング１０内に連通するようになっている。ソレノイド部８２は、通電励磁用のコイル８２ａ、このコイル８２ａの外周を覆うカバーケース８２ｂ、コイル８２ａの内周側に配在されてボルト８２ｃによりカバーケース８２ｂに固定された吸引子８４、この吸引子８４に対向配置されたプランジャ８５等を備えている。プランジャ８５は、コイル８２ａと吸引子８４との間にその下部が配在された円筒状のガイドパイプ８６に摺動自在に嵌挿されている。ガイドパイプ８６の下端は吸引子８４の外周段丘部に溶接等により固定され、その上端鍔状部が弁ケース部８１に溶接・ろう付け・かしめ等により気密的に取着されている。

また、吸引子８４とプランジャ８５との間には、プランジャ８５を吸引子８４から離れる方向（図では上方）に付勢する圧縮コイルばね８７が縮装されている。

プランジャ８５の吸引子８４側とは反対側の端部には、弁体９１をその自由端側で厚み方向に摺動可能に保持する弁体ホルダ９０がその幅広の基端部９６をかしめにより取付固定されている。弁体ホルダ９０には、弁体９１を弁座９２に押し付ける方向（厚み方向）に付勢する板ばね９４が取り付けられている。弁体９１は弁座９２のシート面をプランジャ８５の上下動に伴って摺動するようになっている。

前記弁座９２には、上から順にポートａ、ポートｂ、ポートｃが設けられており、また、弁体９１には、前記ポートａとポートｂ及びポートｂとポートｃを選択的に連通させ得る、厚み方向に凹む凹部９３が設けられている。弁座ブロック８３には、ポートａのみに連通するように細管９５ａの一端部が、ポートｂのみに連通するように細管９５ｂの一端部が、ポートｃのみに連通するように細管９５ｃの一端部がそれぞれ気密的に挿着されている。

細管９５ａの他端部は、本体部５０の上部ポート５６を介して作動室上部５５Ａに接続され、細管９５ｂの他端部は、低圧部分である第４ポート１４（吸入側低圧ポートＳ）に接続され、細管９５ｃの他端部は、本体部５０の下部ポート５７を介して作動室下部５５Ｂに接続されている。

このような構成とされた四方パイロット弁８０においては、ソレノイド部８２への通電ＯＦＦ時には、図１８（Ａ）に示される如くに、プランジャ８５は圧縮コイルばね８７の付勢力により、その上端が弁座ブロック８３に当接する位置まで押し上げられている。この状態では、弁体９１がポートａとポートｂ上に位置し、その凹部９３によりポートａとポートｂが連通するとともに、ポートｃと弁室８８とが連通するので、主弁ハウジング１０内の高圧流体が細孔８９→弁室８８→ポートｃ→細管９５ｃ→下部ポート５７を介して作動室下部５５Ｂに導入されるとともに、作動室上部５５Ａの高圧流体が上部ポート５６→細管９５ａ→ポートａ→凹部９３→ポートｂ→細管９５ｂ→第４ポート１４（吸入側低圧ポートＳ）へと流れて排出される。

それに対し、ソレノイド部８２への通電をＯＮにすると、図１８（Ｂ）に示される如くに、プランジャ８５は吸引子８４の吸引力により、その下端が吸引子８４に当接する位置まで引き寄せられる。このときには、弁体９１がポートｂとポートｃ上に位置し、その凹部９３によりポートｂとポートｃが連通するとともに、ポートａと弁室８８とが連通するので、主弁ハウジング１０内の高圧流体が細孔８９→弁室８８→ポートａ→細管９５ａ→上部ポート５６を介して作動室上部５５Ａに導入されるとともに、作動室下部５５Ｂの高圧流体が下部ポート５７→細管９５ｃ→ポートｃ→凹部９３→ポートｂ→細管９５ｂ→第４ポート１４（吸入側低圧ポートＳ）へと流れて排出される。

したがって、ソレノイド部８２への通電をＯＦＦにすると、前記上動行程がとられ、主弁体２０が第２の回転位置から第１の回転位置へと回転し、前記した如くの流路切換が行われる一方、ソレノイド部８２への通電をＯＮにすると、前記下動行程がとられ、主弁体２０が第１の回転位置から第２の回転位置へと回転し、前記した如くの流路切換が行われる。

［アクチュエータ７の作用効果］
このように、本実施例の流路切換弁１においては、電磁式四方パイロット弁８０への通電をＯＮ／ＯＦＦで切り換えることで、主弁１０内を流通する高圧流体と低圧流体との差圧を利用して主弁体２０を回動させるようにされているので、電動モータ等で主弁体２０を回動させる場合に比べて、コスト削減、消費電力の低減、省エネ化等を図ることができる。なお、本実施例のアクチュエータ７による流路切換は、電動モータと減速機とで行う流路切換より素早く行うことができる。

なお、上記実施例において、構成を簡素化すべく、アクチュエータ７の回転伝達機構７７を省略し、回転駆動体６５の駆動軸部と主弁体２０の回転軸部とを共通の軸線上に配置して、主弁体２０と回転駆動体６５とを一体的に回動するようにしてもよい。すなわち、回転駆動体６５を主弁体２０の下側回転軸部３０Ｂに圧入・かしめ等により外嵌固定し、回転駆動体６５の回転が主弁体２０に直接伝達されるようにしてもよい。

また、上記実施例では、四方パイロット弁８０を使用して、作動室上部５５Ａ及び作動室下部５５Ｂへの高圧流体の導入・排出を選択的に行うことにより流路切換を行うようにされているが、これに限られず、例えば、作動室に均圧通路を設け、この均圧通路を介して作動室全体に高圧流体を導入するようになすとともに、作動室から主弁の低圧部分への高圧流体の排出を、三方パイロット弁により上部ポート及び下部ポートのいずれかを介して選択的に行うことにより、前記下動行程及び上動行程、すなわち、流路切換を行うようにしてもよい。

なお、本発明に係る流路切換弁は、ヒートポンプ式冷暖房システムのみならず、他のシステム、装置、機器類にも組み込めることは勿論である。

また、弁ハウジング１０、主弁体２０、受圧移動体６０、回転駆動体６５等の素材としては、アルミやステンレス等が用いられるが、それに限られることはなく、その他の金属、樹脂等の、導入される流体の圧力に耐えられるものであれば、いかなるものであってもよい。

１ 流路切換弁
５ 主弁
７ アクチュエータ
１０ 主弁ハウジング
１０Ａ 上側弁シート
１０Ｂ 下側弁シート
１１ 第１ポート
１２ 第２ポート
１３ 第３ポート
１４ 第４ポート
１７ 弁シート面
２０ 主弁体
２０Ａ 上半部
２０Ｂ 下半部
２１ 第１層部材
２２ 第２層部材
２３ 第３層部材
２４ 第４層部材
２７ 横断溝
２９ 圧縮コイルばね
３０Ａ 上側回転軸部
３０Ｂ 下側回転軸部
３１ 第１連通路
３２ 第２連通路
３３ 第３連通路
３４ 第４連通路
３６ 凸部
３７ シール面
４０ 異物除去手段
４１ 板ばね
４２ 収納溝
４３ 固定部材
４５ ボール式シール面離隔機構
５０ アクチュエータの本体部
５２ 下面閉塞部材
５３ 上面閉塞部材
５４ キー溝
５５ 作動室
５５Ａ 作動室上部
５５Ｂ 作動室下部
５６ 上部ポート
５７ 下部ポート
５８ 運動変換機構
６０ 受圧移動体
６２ パッキン
６３ 作動ピン
６５ 回転駆動体
７２ ボール
７５ 螺旋溝
７６ 回転駆動軸部
７７ 回転伝達機構
８０ 四方パイロット弁
８２ ソレノイド部
８３ 弁座ブロック
８５ プランジャ
８８ 弁室
８９ 細孔
９０ 弁体ホルダ
９１ 弁体
９２ 弁座
９３ 凹部
ａ、ｂ、ｃ ポート（四方パイロット弁）
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ 細管
Ｄ 吐出側高圧ポート
Ｓ 吸入側低圧ポート
Ｃ 室外側入出ポート
Ｅ 室内側入出ポート

Claims (9)

1. 上側弁シート及び下側弁シートによりその上面開口及び下面開口が気密的に封止された筒状の主弁ハウジング、前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートに合計で少なくとも３個設けられたポート、及び前記主弁ハウジング内に回動可能に配在されるとともに前記ポート間を選択的に連通するための複数本の連通路が設けられた主弁体を有する主弁と、前記主弁体を回動させて連通するポート間を切り換えるためのアクチュエータとを備え、
   前記主弁体と前記上側弁シートとの間及び／又は前記主弁体と前記下側弁シートとの間に、前記主弁体の回転時において、該主弁体側のシール面を前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートから離れさせるシール面離隔機構と、その一部が前記主弁体の前記上側弁シート側の上端面及び／又は前記下側弁シート側の下端面に固定され、その他部が前記上側弁シート側及び／又は前記下側弁シート側に付勢された板ばねからなり、前記主弁体の回転時において、該板ばねの他部が該板ばねの弾性変形により前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートに押し付けられた状態で前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートの弁シート面における前記ポートの開口周りに摺動して、該弁シート面もしくはその近傍に存在する異物を除去する異物除去手段とが設けられていることを特徴とする流路切換弁。
2. 前記異物除去手段の前記板ばねは、前記主弁体の上端面及び／又は下端面に形成された収納溝に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の流路切換弁。
3. 前記連通路の両端部に、前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートにおける前記各ポートの開口周りに密接する環状シール面を持つ凸部が突設されるとともに、前記収納溝は、少なくとも一部が前記凸部に重なるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流路切換弁。
4. 前記板ばねは、前記主弁体の半径方向に沿って設けられるとともに、前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートの弁シート面における前記ポートの開口周りのうち少なくとも前記凸部の前記環状シール面が密接する部分に摺動するように寸法形状が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の流路切換弁。
5. 前記板ばねは、前記主弁体の半径方向に垂直な断面で視てＶ字状を有し、その頂部が前記主弁体の上端面及び／又は下端面に固定され、その両脚部が前記上側弁シート側及び／又は前記下側弁シート側に付勢されていることを特徴とする請求項４に記載の流路切換弁。
6. 前記板ばねは、前記主弁体の回転開始前及び回転終了時においてポートに連通する連通路同士の間に配設さ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流路切換弁。
7. 前記板ばねは、前記連通路に対して、前記主弁体の回転開始前及び回転終了時においてポートに連通する連通路同士の間とは反対側の部分にも配設されていることを特徴とする請求項６に記載の流路切換弁。
8. 前記主弁体は、一体回動可能かつ上下動可能な上半部と下半部との二分割構成とされ、前記上半部と前記下半部との間に、それらを相互に逆方向に付勢する付勢手段が介装され、
   前記上半部と前記上側弁シートとの間及び／又は前記下半部と前記下側弁シートとの間に、前記主弁体の回転時において、該主弁体側のシール面を前記上側弁シート及び／又は前記下側弁シートから離れさせるボール式シール面離隔機構が設け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流路切換弁。
9. 前記ボール式シール面離隔機構は、ボールと、該ボールを、その一部を上下方向に突出させた状態で、回転自在にかつ移動は実質的に阻止した状態で収容する収容部と、前記主弁体の回転開始前及び回転終了時においては、前記主弁体側のシール面が前記上側弁シート及び前記下側弁シートから離れないようにすべく、前記収容部から突出する前記ボールの一部が嵌め込まれ、前記主弁体の回転時においては、前記ボールが前記上半部を押し下げるとともに、前記下半部を押し上げながら転がり出るような寸法形状を持つ凹穴と、を備え、前記ボール及び前記収容部は、前記上半部と前記下半部の同一円周上に２箇所以上設けられるとともに、前記凹穴は前記上側弁シートと前記下側弁シートの同一円周上の、平面視で前記収容部と同一位置及び該位置から前記主弁体が流路切換時に回転する角度分離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の流路切換弁。
   
   

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