直动式电磁阀以及将其作为导向阀而具备的四通切换阀的制作方法

文档序号:19859136发布日期:2020-02-08 00:03阅读:311来源:国知局
直动式电磁阀以及将其作为导向阀而具备的四通切换阀的制作方法

本发明涉及一种热泵式制冷供暖系统等之中用于流路切换的导向式的四通切换阀,特别涉及能够有效地降低除霜运转前后的运转切换时发生的噪音的直动式电磁阀、以及将其作为导向阀而具备的四通切换阀。



背景技术:

一般来说,室内空调、汽车空调等热泵式制冷供暖系统,除了具备压缩机、室外热交换器、室内热交换器以及膨胀阀等之外,还具备作为流路(流动方向)切换部件的四通切换阀。

参照图23a、图23b对具备该种四通切换阀的热泵式制冷供暖系统的一个例子进行简单说明。图示例的热泵式制冷供暖系统200,形成为通过作为流路切换阀的四通切换阀240来进行制冷运转(及除霜运转)和供暖运转的切换,基本上具备压缩机210、室外热交换器220、室内热交换器230以及膨胀阀260,在压缩机210的吐出侧和吸入侧、室外热交换器220、以及室内热交换器230之间配置具有4个端口、也就是吐出侧高压端口d、室外侧进出端口c、室内侧进出端口e和吸入侧低压端口s的四通切换阀240。

上述的各个机器之间通过导管(管道)等形成的流路而连接,在制冷运转时,如图23a所示,四通切换阀240的吐出侧高压端口d与室外侧进出端口c连通,另外,室内侧进出端口e与吸入侧低压端口s连通。以此,制冷剂被吸入到压缩机210,并且来自压缩机210的高温高压的制冷剂通过四通切换阀240被导入到室外热交换器220,在那里与室外空气进行热交换而冷凝,变成高压的两相制冷剂并被导入到膨胀阀260。高压制冷剂被该膨胀阀260减压,减压后的低压制冷剂被导入到室内热交换器230,在那里与室内空气进行热交换(制冷)而蒸发,来自室内热交换器230的低温低压的制冷剂通过四通切换阀240被返回到压缩机210的吸入侧。

与此相比,在供暖运转时,如图23b所示,四通切换阀240的吐出侧高压端口d与室内侧进出端口e连通,另外,室外侧进出端口c与吸入侧低压端口s连通,高温高压的制冷剂从压缩机210被导入到室内热交换器230,在那里与室内空气进行热交换(供暖)而冷凝,变成高压的两相制冷剂并被导入到膨胀阀260。高压制冷剂被该膨胀阀260减压,减压后的低压制冷剂被导入到室外热交换器220,在那里与室外空气进行热交换而蒸发,来自室外热交换器220的低温低压的制冷剂通过四通切换阀240被返回到压缩机210的吸入侧。

在该供暖运转中,以前,根据需要(通常为定期的),为将附着在室外热交换器220上的霜去除(融化),短时间地将与该供暖运转相反的循环、也就是通过与制冷运转相同的循环而使制冷剂循环,使室外热交换器220发热而进行除霜运转,该除霜运转终止之后再恢复到供暖运转。

但是,在从供暖运转向除霜运转切换时(流路切换时),高压制冷剂流入的端口从室内侧进出端口e向室外侧进出端口c切换,从除霜运转向供暖运转切换时,高压制冷剂流入的端口从与其相反的室外侧进出端口c向室内侧进出端口e切换。于是,在该切换时,两端口的开口面积急剧变化,并且高压的制冷剂一下子流入到低压侧的端口(导管),在该系统200内发生急剧的压力变化,而产生发生大的噪音(切换声音)的问题。

为降低该噪音,在现有技术中,例如像专利文献1、2等所公开的那样,在上述运转切换时,使压缩机停止或者使压缩机的频率(转数)逐渐降低,减小高压侧和低压侧的压力差(减小到上述噪音能够容许的程度)之后,再进行运转(流路)的切换。

专利文献1:日本特开平6-247135号公报

专利文献2:日本特开2003-240391号公报



技术实现要素:

但是,如上述那样,在从供暖运转向除霜运转切换时,使压缩机停止或者降低压缩机的频率(转数),而逐渐减小高压侧和低压侧的压力差的情况下,虽然能够降低噪音,但是存在以下问题:从供暖运转到实际进入除霜运转所需要的时间实质上变长,并且,与从除霜运转向供暖运转切换时同样,制冷剂的压力恢复到所需要的高压需要长时间,暖空气从室内热交换器出来为止需要长时间。

本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种直动式电磁阀以及将其作为导向阀而具备的四通切换阀,在从供暖运转向除霜运转以及从除霜运转向供暖运转切换时,不需要太大降低压缩机频率,就能有效地降低噪音,并能够迅速进行从供暖运转向除霜运转以及从除霜运转向供暖运转的切换。

为达到上述目的,本发明所涉及的直动式电磁阀,基本上以下述方式形成:在一端侧外周外嵌固定有电磁线圈的阀壳,从一端侧开始依次串联配置有吸引部件、第一柱塞和第二柱塞,并且,在所述第二柱塞的一部分设有通过所述第一柱塞的外侧并向所述吸引部件侧延伸的延伸部,所述延伸部的靠近所述吸引部件侧的面积形成为比所述第一柱塞的靠近所述吸引部件侧的面积小,在所述阀壳的比所述第二柱塞的更另一端侧,设有主端口,并设有具有第一、第二、第三和第四端口的阀座,在该阀座,为将所述第一、第二和第三端口之间的连通状态进行切换而以滑动自如的方式对接有与所述第一柱塞联动的第一阀芯,并且,为将所述第四端口进行开关而以滑动自如的方式对接或者以能远离接近的方式配置有与所述第二柱塞联动的第二阀芯,根据向所述电磁线圈施加的电压,所述第一柱塞和所述第一阀芯以及所述第二柱塞和所述第二阀芯分别处于多个位置。

在更进一步优选的具体实施方式中,直动式电磁阀是以下述方式形成:在一端侧外周外嵌固定有电磁线圈的阀壳,从一端侧开始依次串联配置有吸引部件、由压缩线圈弹簧构成的第一弹簧、第一柱塞、由压缩线圈弹簧构成的第二弹簧和第二柱塞,并且,在所述第二柱塞的一部分设有通过所述第一柱塞的外侧并向所述吸引部件侧延伸的延伸部,所述延伸部的靠近所述吸引部件侧的面积形成为比所述第一柱塞的靠近所述吸引部件侧的面积小,为阻止所述第一柱塞和所述第二柱塞向另一端侧移动而设有第一限位件和第二限位件,在所述阀壳的比所述第二柱塞的更另一端侧,设有高压导入端口,并设有具有第一、第二和第三端口以及第四端口的阀座,在该阀座,为将所述第一、第二和第三端口之间的连通状态进行切换而以滑动自如的方式对接有被所述第一柱塞推拉的滑动式的第一阀芯,并且,为将所述第四端口进行开关而以滑动自如的方式对接有被所述第二柱塞推拉的滑动式的第二阀芯、或者以能远离接近的方式配置有提升式的第二阀芯,根据向所述电磁线圈施加的电压,所述第一柱塞和所述第二柱塞分别处于吸引位置和非吸引位置,所述第一阀芯与所述第一柱塞联动而处于使所述第一端口和所述第二端口连通的一端位置、以及使所述第二端口和所述第三端口连通的另一端位置,并且,所述第二阀芯与所述第二柱塞联动而处于将所述第四端口打开的打开位置和将其关闭的关闭位置。

在优选的具体实施方式中,直动式电磁阀以下述方式形成:在向所述电磁线圈停止通电的状态下,通过所述第一弹簧和所述第二弹簧的施力,所述第一柱塞处于与所述第一限位件抵接卡止的非吸引位置,并且,所述第二柱塞处于与所述第二限位件抵接卡止的非吸引位置,以此,所述第一阀芯处于所述另一端位置,并且,所述第二阀芯处于所述关闭位置,在该状态下,若向所述电磁线圈施加第一电压,则所述第一柱塞仍处于与所述第一限位件抵接卡止的非吸引位置,所述第二柱塞抗拒所述第二弹簧的施力而处于向所述第一柱塞侧拉近且所述延伸部与所述吸引部件抵接的吸引位置,以此,所述第一阀芯仍处于所述另一端位置,所述第二阀芯处于所述打开位置,在该状态下,若向所述电磁线圈施加比所述第一电压高的第二电压,则所述第一柱塞抗拒所述第一弹簧的施力而处于被所述吸引部件拉近的吸引位置,但所述第二柱塞仍处于所述吸引位置,以此,所述第一阀芯处于所述一端位置,并且,所述第二阀芯仍处于所述打开位置,在该状态下,若向所述电磁线圈施加比所述第一和第二电压低的第三电压,则所述第一柱塞通过所述吸引部件的吸引力仍被保持在所述吸引位置,所述第二柱塞通过所述第二弹簧的施力而被返回到所述非吸引位置,以此,所述第一阀芯仍处于所述一端位置,所述第二阀芯被返回到所述关闭位置。

在其他优选的具体实施方式中,直动式电磁阀以下述方式形成:在向所述电磁线圈施加所述第三电压、所述第一柱塞通过所述吸引部件的吸引力仍被保持在所述吸引位置、并且所述第二柱塞也仍处于所述非吸引位置的状态下,若向所述电磁线圈施加所述第二电压,则所述第一柱塞仍被保持在所述吸引位置,所述第二柱塞抗拒所述第二弹簧的施力而处于向所述第一柱塞侧拉近且所述延伸部与所述吸引部件抵接的吸引位置,以此,所述第一阀芯仍处于所述一端位置,所述第二阀芯处于所述打开位置,之后,若向所述电磁线圈停止通电,则所述第一柱塞通过所述第一弹簧的施力而被返回到所述非吸引位置,并且,所述第二柱塞通过所述第二弹簧的施力而被返回到所述非吸引位置,以此,所述第一阀芯被返回到所述另一端位置,并且,所述第二阀芯被返回到所述关闭位置。

在其他优选的具体实施方式中,在所述阀壳的所述吸引部件的一端侧,配置有永磁体。

在更进一步优选的具体实施方式中,直动式电磁阀以下述方式形成:在向所述电磁线圈停止通电的状态下,通过所述第一弹簧和所述第二弹簧的施力,所述第一柱塞处于与所述第一限位件抵接卡止的非吸引位置,并且,所述第二柱塞处于与所述第二限位件抵接卡止的非吸引位置,以此,所述第一阀芯处于所述另一端位置,并且,所述第二阀芯处于所述关闭位置,在该状态下,若向所述电磁线圈施加第一电压,则所述第一柱塞仍处于与所述第一限位件抵接卡止的非吸引位置,所述第二柱塞抗拒所述第二弹簧的施力而处于向所述第一柱塞侧拉近且所述延伸部与所述吸引部件抵接的吸引位置,以此,所述第一阀芯仍处于所述另一端位置,所述第二阀芯处于所述打开位置,在该状态下,若向所述电磁线圈施加比所述第一电压高的第二电压,则所述第一柱塞抗拒所述第一弹簧的施力而处于被所述吸引部件拉近的吸引位置,但所述第二柱塞仍处于所述吸引位置,以此,所述第一阀芯处于所述一端位置,并且,所述第二阀芯仍处于所述打开位置,在该状态下,若向所述电磁线圈停止通电,则所述第一柱塞通过所述永磁体的磁力仍被保持在所述吸引位置,所述第二柱塞通过所述第二弹簧的施力而被返回到所述非吸引位置,以此,所述第一阀芯仍处于所述一端位置,所述第二阀芯被返回到所述关闭位置。

在其他优选的具体实施方式中,直动式电磁阀以下述方式形成:在向所述电磁线圈停止通电、所述第一柱塞通过所述永磁体的磁力仍被保持在所述吸引位置、并且所述第二柱塞也仍处于所述非吸引位置的状态下,若向所述电磁线圈施加所述第二电压,则所述第一柱塞仍被保持在所述吸引位置,所述第二柱塞抗拒所述第二弹簧的施力而处于向所述第一柱塞侧拉近且所述延伸部与所述吸引部件抵接的吸引位置,以此,所述第一阀芯仍处于所述一端位置,所述第二阀芯处于所述打开位置,之后,若向所述电磁线圈施加极性相反的第三电压,则所述永磁体的磁力被抵消,所述第一柱塞通过所述第一弹簧的施力而被返回到所述非吸引位置,并且,所述第二柱塞通过所述第二弹簧的施力而被返回到所述非吸引位置,以此,所述第一阀芯被返回到所述另一端位置,并且,所述第二阀芯被返回到所述关闭位置,之后,若向所述电磁线圈停止通电,则所述第一柱塞维持所述非吸引位置,所述第二柱塞维持所述非吸引位置,所述第一阀芯维持所述另一端位置,所述第二阀芯维持所述关闭位置。

另一方面,本发明所涉及的一种四通切换阀,是使用在热泵式制冷供暖系统中的用于切换制冷剂流动方向的滑动式的四通切换阀,该热泵式制冷供暖系统是以能够将制冷运转、供暖运转以及将制冷剂向与制冷运转时相同的方向流动的除霜运转进行选择的方式而形成的,其特征在于,以下述方式构成:作为导向阀而具备上述结构的直动式电磁阀,并具备汽缸型的四通阀主体,在该四通阀主体,从一端侧开始依次配置有第一工作室、第一活塞、主阀室、第二活塞、第二工作室,在所述主阀室设有与压缩机的吐出侧连接的吐出侧高压端口,并设有主阀座,在该主阀座的阀座面,从一端侧开始依次设有与室外热交换器连接的室外侧进出端口、与所述压缩机的吸入侧连接的吸入侧低压端口、以及与室内热交换器连接的室内侧进出端口,并以滑动自如的方式对接有剖面为倒立碗状的主阀芯,该主阀芯能够有选择地处于将所述室外侧进出端口打开且使所述吸入侧低压端口和所述室内侧进出端口连通的制冷位置、以及将所述室内侧进出端口打开且使所述吸入侧低压端口和所述室外侧进出端口连通的供暖位置,所述直动式电磁阀的所述高压导入端口与所述吐出侧高压端口连接,所述第一端口与所述第一工作室连接,所述第二端口与所述吸入侧低压端口连接,所述第三端口与所述第二工作室连接,并且,所述第四端口与所述吸入侧低压端口连接,在从除霜运转向供暖运转切换时、以及从供暖运转向除霜运转切换时,使所述直动式电磁阀的所述第二阀芯处于将所述第四端口打开的打开位置,使所述主阀室的压力能够降低到预定压力。

本发明所涉及的另一种四通切换阀,是使用在热泵式制冷供暖系统中的用于切换制冷剂流动方向的旋转式的四通切换阀,该热泵式制冷供暖系统是能够将制冷运转、供暖运转以及将制冷剂向与制冷运转时相同的方向流动的除霜运转进行选择的方式而形成的,其特征在于,以下述方式构成:作为导向阀而具备上述结构的直动式电磁阀,并具备主阀,该主阀具有:分划主阀室的筒状的主阀箱;以能够转动的方式配置在所述主阀室的主阀芯;以及用于使所述主阀芯转动的、具有将高压制冷剂有选择地导入或排出的体积可变化的第一工作室和第二工作室的致动器,在所述主阀箱设有与压缩机的吐出侧连接的吐出侧高压端口、与室外热交换器连接的室外侧进出端口、与所述压缩机的吸入侧连接的吸入侧低压端口、以及与室内热交换器连接的室内侧进出端口,通过控制高压制冷剂向所述第一工作室和所述第二工作室的导入或排出且使所述主阀芯转动,而进行连通端口之间的切换,以此进行从制冷或除霜运转向供暖运转、以及从供暖运转向制冷或除霜运转的切换,所述直动式电磁阀的所述高压导入端口与所述吐出侧高压端口连接,所述第一端口与所述第一工作室连接,所述第二端口与所述吸入侧低压端口连接,所述第三端口与所述第二工作室连接,并且,所述第四端口与所述吸入侧低压端口连接,在从除霜运转向供暖运转切换时、以及从供暖运转向除霜运转切换时,使所述直动式电磁阀的所述第二阀芯处于将所述第四端口打开的打开位置,使所述主阀室的压力能够降低到预定压力。

将本发明所涉及的直动式电磁阀作为导向阀而具备的四通切换阀是以下述方式构成:在从除霜运转向供暖运转切换时、以及从供暖运转向除霜运转切换时,使直动式电磁阀的第二阀芯处于打开位置,使主阀室的压力逐渐降低到预定压力,所以,在从供暖运转向除霜运转及从除霜运转向供暖运转切换时,不需要太大降低压缩机的频率,就能够减小高压侧和低压侧的压力差,因此能够有效地降低噪音,并能缩短制冷剂的压力恢复到所要求的高压而需要的时间,伴随此,能够缩短从供暖运转到进入除霜运转所需要的时间和暖空气从室内热交换器出来为止的时间。

像这样,根据本发明,在热泵式制冷供暖系统之中,能够一边降低噪音一边迅速地进行从供暖运转向除霜运转及从除霜运转向供暖运转的切换,再加上,不需要本发明所涉及的直动式电磁阀以外的电磁阀,所以基于比较简单的结构,能够进行制冷运转、供暖运转和除霜运转,所以能够降低设置成本和部件成本。

另外,在本发明所涉及的直动式电磁阀之中,在第二柱塞的一部分设有通过第一柱塞的外侧并向吸引部件侧(一端侧)延伸的延伸部,所以,磁效应变高,以此,在进行从供暖运转向除霜运转及从除霜运转向供暖运转的切换时,使直动式电磁阀的切换动作变得容易。

更进一步,在直动式电磁阀不设置永磁体的情况时,减少了部件的数量,成为更简单的结构,并且,在直动式电磁阀设置永磁体而形成为自我保持型的电磁阀的情况,在制冷运转时(除霜运转时)和供暖运转时,能够停止向电磁线圈的通电,以此能够节省能源。

除上述以外的课题、结构及作用效果,通过下面的实施方式能够得以清晰。

附图说明

图1是表示热泵式制冷供暖系统的制冷运转时(除霜运转时)的整体结构图,该热泵式制冷供暖系统组装有将本发明的直动式电磁阀的第一实施方式作为导向阀而具备的滑动式四通切换阀。

图2是表示图1所示四通切换阀的四通阀主体的制冷运转时(除霜运转时)的附带局部平面图的剖面图。

图3是表示热泵式制冷供暖系统的供暖运转时的整体结构图,该热泵式制冷供暖系统组装有图1所示的滑动式四通切换阀。

图4是表示图1所示四通切换阀的作为导向阀的、第一实施方式的直动式电磁阀制冷运转时(除霜运转时)的附带局部平面图的放大剖面图。

图5a是表示第一实施方式的直动式电磁阀内部结构的放大立体图。

图5b是沿图4中u-u线的剖面图。

图5c是沿图4中v-v线的剖面图。

图6是表示第一实施方式的直动式电磁阀从除霜运转向供暖运转切换中途(施加电压v1的状态)的放大剖面图。

图7是表示第一实施方式的直动式电磁阀从除霜运转向供暖运转切换中途(施加电压v2的状态)的放大剖面图。

图8是表示第一实施方式的直动式电磁阀供暖运转时(施加电压v3的状态)的放大剖面图。

图9是表示第一实施方式的直动式电磁阀从供暖运转向除霜运转切换中途(施加电压v2的状态)的放大剖面图。

图10是表示第一实施方式的直动式电磁阀各部分在每个状态时的动作和位置的一览表。

图11是表示第一实施方式的热泵式制冷供暖系统各部分的动作、位置、状态概要的时序图。

图12a是表示将本发明的直动式电磁阀的第二实施方式作为导向阀而具备的旋转式四通切换阀的一侧面图。

图12b是表示将本发明的直动式电磁阀的第二实施方式作为导向阀而具备的旋转式四通切换阀的、制冷位置的上表面侧配置图和供暖位置的上表面侧配置图。

图13是表示热泵式制冷供暖系统的制冷运转时(除霜运转时)的整体结构图,该热泵式制冷供暖系统组装有图12a、图12b所示的旋转式四通切换阀(表示的是图12b的制冷位置的x-x剖面)。

图14是表示热泵式制冷供暖系统的供暖运转时的整体结构图,该热泵式制冷供暖系统组装有图12a、图12b所示的旋转式四通切换阀(表示的是图12b的供暖位置的x-x剖面)。

图15a是图12a所示的致动器的主要部分的局部放大剖面图。

图15b是图15a所示的运动变换机构的主要部分的分解立体图。

图16是表示图13所示四通切换阀的作为导向阀的、第二实施方式的直动式电磁阀制冷运转时(除霜运转时)的附带局部平面图的放大剖面图。

图17是表示第二实施方式的直动式电磁阀从除霜运转向供暖运转切换中途(施加电压v1的状态)的放大剖面图。

图18是表示第二实施方式的直动式电磁阀从除霜运转向供暖运转切换中途(施加电压v2的状态)的放大剖面图。

图19是表示第二实施方式的直动式电磁阀供暖运转时(无通电闭锁状态)的放大剖面图。

图20是表示第二实施方式的直动式电磁阀从供暖运转向除霜运转切换中途(施加电压v2的状态)的放大剖面图。

图21是表示第二实施方式的直动式电磁阀各部分在每个状态时的动作和位置的一览表。

图22是表示第二实施方式的热泵式制冷供暖系统各部分的动作、位置、状态概要的时序图。

图23a是表示热泵式制冷供暖系统的一个例子的、制冷运转时(及除霜运转时)制冷剂流动的简略结构图。

图23b表示热泵式制冷供暖系统的一个例子的、供暖运转时制冷剂流动的简略结构图。

标号说明

1:四通切换阀(第一实施方式);2:四通切换阀(第二实施方式);10:四通阀主体;11:汽缸部;12:主阀室;14:主阀座;15:主阀芯;21:第一活塞;22:第二活塞;31:第一工作室;32:第二工作室;50:直动式电磁阀(第一实施方式);51:电磁线圈;53:永磁体;55:吸引部件;56:第一弹簧;57:第二弹簧;60:阀室;61:第一柱塞;62:第二柱塞;64:接触阻止部件;65:限位部件;70:阀座;71:第一阀芯;72:第二阀芯;75:第一阀芯保持件;76:第二阀芯保持件;p1:第一端口;p2:第二端口;p3:第三端口;p4:第四端口;p10:高压导入端口(主端口);#1:第一细管;#2:第二细管;#3:第三细管;#4:第四细管;#10:高压细管;80:直动式电磁阀(第二实施方式);105:主阀;107:致动器;110:主阀箱;110a:上侧阀座;110b:下侧阀座;111:第一工作室;112:第二工作室;113:下部端口;114:上部端口;115:主阀室;120:主阀芯;121:第一层部件;122:第二层部件;123:第三层部件;124:第四层部件;130a:上侧转轴部;130b:下侧转轴部;131:第一连通路;132:第二连通路;133:第三连通路;134:第四连通路;152:下表面闭塞部件;153:上表面闭塞部件;154:键槽;155:工作室;158:运动变换机构;160:受压移动体;162:密封垫;163:工作销;165:转动驱动体;172:滚珠;175:螺旋槽;176:转动驱动轴部;177:转动传达机构;d:吐出侧高压端口;s:吸入侧低压端口;c:室外侧进出端口;e:室内侧进出端口;200:热泵式制冷供暖系统;210:压缩机;220:室外热交换器;230:室内热交换器;260:膨胀阀。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1是表示热泵式制冷供暖系统的制冷运转时(除霜运转时)的整体结构图,该热泵式制冷供暖系统组装有将本发明的直动式电磁阀的第一实施方式作为导向阀而具备的滑动式四通切换阀,图2是表示图1所示四通切换阀的四通阀主体的制冷运转时(除霜运转时)的附带局部平面图的剖面图,图3是表示热泵式制冷供暖系统的供暖运转时的整体结构图,该热泵式制冷供暖系统组装有图1所示的滑动式四通切换阀,图4是表示图1所示四通切换阀的作为导向阀的、第一实施方式的直动式电磁阀制冷运转时(除霜运转时)的附带局部平面图的放大剖面图。

另外,在本说明书中,上下、左右、前后等位置和方向的表述是为了避免说明变得烦琐根据附图方便而附加的,并不限制实际组装在热泵式制冷供暖系统中的位置和方向。

另外,在各图中,为了容易理解发明,另外为了便于绘图,有将部件之间形成的间隙和部件之间的间隔距离等,与各个构成部件的尺寸相比变大或变小而描绘的情况。

图1所示的热泵式制冷供暖系统200具备:压缩机210;室外热交换器220;室内热交换器230;膨胀阀260;以及本发明第一实施方式的导向式的四通切换阀1。

本第一实施方式的四通切换阀1是滑动式的切换阀,基本上具备:汽缸型的四通阀主体10和作为导向阀的单一的直动式电磁阀50。

[四通阀主体10的结构]

四通阀主体10具有汽缸部11,在该汽缸部11,从左端侧开始依次配置有第一工作室31、第一活塞21、主阀室12、第二活塞22以及第二工作室32。为将汽缸部11气密性的隔开,在上述第一和第二活塞21、22的任何一个安装有附带弹簧的密封垫,该附带弹簧的密封垫的外周部压接在汽缸部11内周面。

在汽缸部11的左端气密性地固定有左端盖状部件11a,该左端盖状部件11a兼作为阻止第一活塞21向左方向移动的限位件,在汽缸部11的右端气密性地固定有右端盖状部件11b,该右端盖状部件11b兼作为阻止第二活塞22向右方向移动的限位件。

在上述主阀室12的上部,设有通过导管与压缩机210吐出侧连接的、由管接头构成的吐出侧高压端口d,并且,上表面形成为阀座面的主阀座14通过钎焊等方式与汽缸部11气密性地接合固定。

在上述主阀座14的阀座面,从左端侧开始依次设有与室外热交换器220连接并由管接头构成的室外侧进出端口c、与压缩机210的吸入侧连接并由管接头构成的吸入侧低压端口s、以及与室内热交换器230连接并由管接头构成的室内侧进出端口e。

另外,在主阀室14的阀座面,滑动自如地对接有剖面为倒立碗状的主阀芯15,该主阀芯15具有跑道形状的环状密封面。

上述主阀芯15以下述方式形成:能够有选择地处于制冷位置(右端位置)和供暖位置(左端位置),该制冷位置是如图1、图2所示的、将室外侧进出端口c打开并使吸入侧低压端口s和室内侧进出端口e连通的位置,该供暖位置是如图3所示的、将室内侧进出端口e打开并使吸入侧低压端口s和室外侧进出端口c连通的位置。

主阀芯15除移动时之外,位于端口c、s、e之中的任何两个(c和s、s和e)的正上方,此时,主阀芯15被导入到主阀室12的高压制冷剂向下按压而与阀座面压接。

第一活塞21和第二活塞22,通过如图2平面图所示的横长矩形板状的主连接体25而能够一体移动地连接。在主连接体25形成有圆角矩形的主开口25a,主阀芯15从下侧以滑动自如的方式嵌合在该主开口25a,主阀芯15以下述方式形成:伴随第一和第二活塞21、22的往返移动而被上述主连接体25的主开口25a部分按压移动,而在制冷位置(右端位置)和供暖位置(左端位置)之间往返。

另外,在主连接体25,在上述主开口25a的左右、也就是在主阀芯15处于制冷位置(右端位置)时位于上述室外侧进出端口c的大致正上方的部位,形成有圆形开口25b,并且,在主阀芯15处于供暖位置(左端位置)时位于上述室内侧进出端口e的大致正上方的部位,形成有圆形开口25c。

[四通阀主体10的动作]

以下,对具有上述结构的四通阀主体10的动作进行说明。

在主阀芯15处于供暖位置(左端位置)时,通过后述的直动式电磁阀50,若使第一工作室31和吐出侧高压端口d连通,并使第二工作室32和吸入侧低压端口s连通,则高温高压的制冷剂被导入到第一工作室31,并且高温高压的制冷剂从第二工作室32被排出,第一工作室31的压力变为比第二工作室32的压力高,如图1所示,第一、第二活塞21、22和主阀芯15向右方向移动,第二活塞22与右端盖状部件11b抵接卡止,主阀芯15处于制冷位置(右端位置)。

以此,在制冷供暖系统200之中,制冷运转(除霜运转)被进行(后面详细说明)。

在主阀芯15处于图1所示的制冷位置(右端位置)时,通过后述的直动式电磁阀50,若使第二工作室32和吐出侧高压端口d连通,并使第一工作室31和吸入侧低压端口s连通,则高温高压的制冷剂被导入到第二工作室32,并且高温高压的制冷剂从第一工作室31被排出,第二工作室32的压力变为比第一工作室31的压力高,第一、第二活塞21、22和主阀芯15向左方向移动,第一活塞21与左端盖状部件11a抵接卡止,主阀芯15处于供暖位置(左端位置)。

以此,在制冷供暖系统200之中,供暖运转被进行(后面详细说明)。

[直动式电磁阀50的结构]

作为导向阀的直动式电磁阀50,如图4(以及图6至图9)放大图所示,具有在左端侧外周外嵌固定有电磁线圈51并由直管构成的阀壳52,在该阀壳52从左端侧开始依次串联配置有吸引部件55、由压缩线圈弹簧构成的第一弹簧56、第一柱塞61、由压缩线圈弹簧构成的第二弹簧57、以及第二柱塞62。

阀壳52的左端部通过焊接等方式密封接合在吸引部件55的凸缘状部(外周段丘部),该吸引部件55通过螺栓59被拧紧固定在覆盖电磁线圈51的、剖面为槽形状的外套58的一端侧板状部。

第一柱塞61和第二柱塞62基本上形成为圆柱状,分别伴随第一阀芯71和第二阀芯72(后述)以在阀壳52内沿轴方向(沿阀壳52中心线l的方向)滑动自如地配置。

详细来说,上述第二柱塞62具有;短圆柱状的基体部62a;固定在该基体部62a的左端侧外周部上下两个地方的、由与上述基体部62a相同种类材料的矩形平板状部件构成的两个延伸部62b、62b。该延伸部62b通过其右端部嵌入到形成在上述基体部62a的左端侧外周部上下两个地方的切缺部62c,并通过焊接等方式而与该切缺部62c接合,并且,其左端部通过长圆柱状的第一柱塞61的外侧并(沿轴方向)延伸到吸引部件55侧。在上述第一柱塞61的外周部(的上下两个地方),形成有用于将上述两个延伸部62b、62b(以隔开若干间隙61s的方式)插通的凹槽61c、61c。另外,此处,基体部62a和延伸部62b作为不同的形体而分别形成,但是,当然也可以将基体部62a和延伸部62b作为一体而形成,即、将具有基体部62a和延伸部62b的第二柱塞62通过一体成型而制作。

第一弹簧56压缩安装在吸引部件55和第一柱塞61之间,将第一柱塞61向与吸引部件55分离的方向施力,第二弹簧57压缩安装在第一柱塞61和第二柱塞62(的基体部62a)之间,将第二柱塞62向与第一柱塞61分离的方向施力。

在第一柱塞61的右端面,为阻止第一柱塞61和第二柱塞62(的基体部62a)在轴方向(也就是移动方向)上的直接接触,换句话说、为将两者之间隔开若干间隙,配置有板状的接触阻止部件64(接触阻止状态参照图6),该接触阻止部件64由合成树脂等的非磁性材料构成。该接触阻止部件64通过设在第一阀芯保持件75中间部的环状阶梯面(由左侧半体75a的大径部75b和左端小径部75a形成的阶梯面)和加箍固定在该第一阀芯保持件75左端(左端小径部75a)的第一柱塞61的右端面,且以在其之间夹住垫圈63的方式而被夹持。另外,作为接触阻止部件64,不只局限于以上结构,也可以采用在有接触可能性的面彼此之间安装圆筒状物等的结构。

在该阀壳52的内周,通过钎焊、焊接、加箍等方式内嵌固定有限位部件65,该限位部件65具有阻止第一柱塞61向右方向移动的第一限位件66和阻止第二柱塞62向右方向移动的第二限位件67。如图5a所示,该限位部件65具有:圆筒状躯体部65a;以及从该圆筒状躯体部65a的前后两个地方(沿轴方向)延伸设置的两个脚状部65b、65b,圆筒状躯体部65a内嵌在阀壳52的第二柱塞62和阀座70(后述)之间的部分,并通过(例如在三个地方)点焊等方式而被接合固定。如除图5a之外再加上图5b、图5c可以更加清楚地理解,两个脚状部65b、65b通过形成在第二柱塞62外周部(的前后两个地方)的槽62d,其左端部嵌插在形成在第一柱塞61右端侧外周部的前后两个地方的切缺部61d。以此,两个脚状部65b、65b的左端部成为将第一柱塞61的切缺部61d左端面抵接卡止的第一限位件66,圆筒状躯体部65a的左端部成为将第二柱塞62右端面外周部抵接卡止的第二限位件67。

另外,通过两个脚状部65b、65b嵌插在第二柱塞62的槽62d和第一柱塞61的切缺部61d,第一柱塞61和第二柱塞62的围绕中心线l的转动位置被规定,并且,第一柱塞61和第二柱塞62的围绕中心线l的转动也被阻止。也就是,两个脚状部65b、65b也兼作为限制第一柱塞61和第二柱塞62的围绕中心线l转动的第一转动限位件和第二转动限位件的功能。

另外,在圆筒状躯体部65a的右端侧下部,形成有用于装入阀座70左端侧下部的切缺部65c。

另外,作为限位件的结构,除了将上述具有第一和第二限位件且与阀壳52分别构成的限位部件65内嵌固定在阀壳52的结构之外,例如也可以作为第二限位件67而在阀壳52形成阶梯部分,并且将由直管等构成的限位部件以其右端抵接于上述阶梯部分的状态而内嵌固定在阀壳52的大径部分,将该限位部件的左端部作为第一限位件66而构成,或者,例如也可以作为第一和第二限位件66、67而在阀壳52的两个地方形成阶梯部分。

在这里,第二柱塞62的两个延伸部62b、62b的靠近吸引部件55侧的面积(两个延伸部62b、62b的总计面积)设定为比第一柱塞61的靠近吸引部件55侧的面积小。另外,第一弹簧56的施力(设定负荷)设定为比第二弹簧57的施力(设定负荷)大。另外,形成在第二柱塞62的基体部62a的左端面和第一柱塞61的右端面(设在第一柱塞61的右端面的接触阻止部件64的右端面)之间的间隔g1、以及形成在第二柱塞62的延伸部62b的左端面和吸引部件55的右端面之间的间隔g2设定为大致相同。

另一方面,在阀壳52的右端开口部通过焊接、钎焊、加箍等方式气密性地装配有盖状部件66a,该盖状部件66a具有用于导入高压制冷剂的细管插入口(高压导入端口p10),由盖状部件66a、第二柱塞62和阀壳52围起的区域成为阀室60。在阀室60,通过气密性地插在盖状部件66a的细管插入口(高压导入端口p10)的、具有挠性的高压细管#10,高温高压的制冷剂从上述吐出侧高压端口d被导入。

另外,在阀壳52的第二柱塞62和盖状部件66a之间,通过钎焊等方式气密性地接合有阀座70,该阀座70的上表面形成为平坦的阀座面。在该阀座70的阀座面(上表面),从左端侧开始,第一端口p1、第二端口p2和第三端口p3沿阀壳52的长度方向(左右方向)以隔开预定间隔的方式依次横向设置,并且,在阀座70的左端面设有第四端口p4,该第一端口p1通过第一细管#1与上述四通阀主体10的第一工作室31连接,该第二端口p2通过第二细管#2与吸入侧低压端口s连接,该第三端口p3通过第三细管#3与第二工作室32连接,该第四端口p4通过第四细管#4与吸入侧低压端口s连接。第四端口p4的开口面形成为圆锥面。

而且,在阀座70的阀座面,为将第一端口p1、第二端口p2和第三端口p3之间的连通状态进行切换而以滑动自如的方式对接有被第一柱塞61推拉的滑动式的第一阀芯71,并且,在阀座70的左端面,为将第四端口p4进行开关而以能远离接近的方式配置有被第二柱塞62推拉的提升式的第二阀芯72。

俯视时第一阀芯71呈大椭圆形,在该第一阀芯71设有凹部71a,该凹部71a具有将设在阀座70的阀座面的3个端口p1至p3之中相邻端口p1-p2间、p2-p3间能够连通的大小。该第一阀芯71通过第一阀芯保持件75与第一柱塞61连接,该第一阀芯保持件75由附带阶梯的左侧半体75a和形成有开口77的右侧半体75b构成。

详细来说,在第一柱塞61通过加箍等方式连接固定有第一阀芯保持件75的左端小径部75a,该第一阀芯保持件75的左侧半体75a的大径部75b以滑动自如的方式嵌插在第二柱塞62,在该左侧半体75a的右端板状部75c,第一阀芯保持件75的右侧半体75b的基端部和板状弹簧68的基端部一起通过铆接等方式被连接固定,该板状弹簧68将第一阀芯71向厚度方向(上下方向)施力。在第一阀芯保持件75的右侧半体75b的右端附近,形成有圆角矩形的开口77,在该开口77,以沿厚度方向能够滑动的方式嵌合有第一阀芯71。另外,在此,开口77的在宽度方向和左右方向上的长度,形成为与第一阀芯71的在宽度方向和左右方向上的长度大致相同。

第二阀芯72作为针形阀而形成,该针形阀具有:具备与第四端口p4远离接近的圆锥面的阀芯部72a;以及圆柱状的基端部72b。该第二阀芯72通过上述基端部72b以压入、加箍等方式内嵌固定在安装孔而与第二柱塞62连接,该安装孔形成在第二柱塞62的基端部62a的右端面。

另外,上述直动式电磁阀50通过安装件69安装在四通阀主体10的背侧等。

以下,参照图10,对向电磁线圈51施加的电压(通电/停止通电)与第一柱塞61和第二柱塞62的动作、位置之间的关系,以及、与第一柱塞61和第二柱塞62联动的第一阀芯71和第二阀芯72的动作、位置之间的关系进行说明。图10是表示直动式电磁阀50各部分在每个动作状态(a、b、c、c1)时的动作和位置的一览表。

在向电磁线圈51通电停止的初期设定状态,如图4所示,通过第一弹簧56和第二弹簧57的施力,第一柱塞61处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置[x2],并且,第二柱塞62处于与第二限位件67抵接卡止的非吸引位置[x4]。伴随此,第一阀芯71与第一柱塞61联动而处于使第二端口p2和第三端口p3连通并将第一端口p1打开的右端位置(有时也称之为前进位置)[y2],并且,第二阀芯72与第二柱塞62联动而处于被按压到第四端口p4的圆锥开口面而将其关闭的关闭位置(有时也称之为前进位置)[y4](状态分类:a)。

在该状态下,若向电磁线圈51施加电压v1,则如图6所示,第一柱塞61仍处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置[x2],第二柱塞62抗拒第二弹簧57的施力而处于向第一柱塞61侧拉近的吸引位置[x3]。在此,虽然第二柱塞62的两个延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接,但是第二柱塞62与第一柱塞61的直接接触被接触阻止部件64阻止。伴随此,第一阀芯71仍处于上述右端位置[y2],第二阀芯72与第二柱塞62联动而处于从第四端口p4的圆锥开口面离开而将其打开的打开位置(有时也称之为后退位置)[y3](状态分类:b)。

在该状态下,若向电磁线圈51施加比电压v1高的电压v2,则如图7所示,第一柱塞61抗拒第一弹簧56的施力而处于被吸引部件55拉近的吸引(吸着)位置[x1],但是,第二柱塞62由于已经与吸引部件55抵接卡止,所以仍处于如图6所示的吸引位置[x3]。伴随此,第一阀芯71与第一柱塞61联动而处于使第一端口p1和第二端口p2连通并将第三端口p3打开的左端位置(有时也称之为后退位置)[y1],并且,第二阀芯72仍处于上述打开位置[y3](状态分类:c)。

在该状态下,若向电磁线圈51施加比电压v1和电压v2低的电压v3(也就是v3<v1<v2),由于第二柱塞62的两个延伸部62b、62b的靠近吸引部件55侧的面积设定为比第一柱塞61的靠近吸引部件55侧的面积小,则如图8所示,第一柱塞61通过吸引部件55的吸引力仍被保持在吸引(吸着)位置[x1],第二柱塞62通过第二弹簧57的施力而被返回到非吸引位置[x4]。伴随此,第一阀芯71仍处于上述左端位置[y1],第二阀芯72被返回到上述关闭位置[y4](状态分类:c1)。

另一方面,在该状态下,若向电磁线圈51施加比电压v1高的电压v2,则如图9所示,第一柱塞61仍被保持在吸引(吸着)位置[x1],第二柱塞62抗拒第二弹簧57的施力而处于向第一柱塞61侧拉近且两个延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接的吸引位置[x3]。伴随此,第一阀芯71仍处于上述左端位置[y1],并且,第二阀芯72再次处于上述打开位置[y3](状态分类:c)。

之后,若向电磁线圈51停止通电,第一柱塞61通过第一弹簧56的施力而被返回到非吸引位置[x2],并且,第二柱塞62通过第二弹簧57的施力而被返回到非吸引位置[x4]。伴随此,第一阀芯71被返回到上述右端位置[y2],并且,第二阀芯72被返回到上述关闭位置[y4](状态分类:a)。

在本实施方式的直动式电磁阀50之中,如上所述而形成为:根据向电磁线圈51施加的电压,第一柱塞61处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置[x2]、以及向吸引部件55侧拉近的吸引(吸着)位置[x1],第二柱塞62处于与第二限位件67抵接卡止的非吸引位置[x4]、以及向第一柱塞61侧拉近且两个延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接的吸引位置[x3],伴随此,第一阀芯71与第一柱塞61联动而处于使第二端口p2和第三端口p3连通的右端位置(前进位置)[y2]、以及使第一端口p1和第二端口p2连通的左端位置(后退位置)[y1],并且,第二阀芯72与第二柱塞62联动而处于被按压到第四端口p4的圆锥开口面而将其关闭的关闭位置(前进位置)[y4]、以及从第四端口p4的圆锥开口面离开而将其打开的打开位置(后退位置)[y3]。

另外,在处于上述关闭位置时,第二阀芯72通过第二弹簧57的施力而被按压到第四端口p4的圆锥开口面,所以,形成有第四端口p4的阀座70(的左端部)也成为阻止第二柱塞62向右方向移动的第二限位件67a。

[包含直动式电磁阀50的四通切换阀1整体构成及动作]

以下,对包含直动式电磁阀50的四通切换阀1整体以及制冷供暖系统200的构成和动作进行说明。

本实施方式的四通切换阀1之中,以下述内容作为特征:在从除霜运转(制冷运转)向供暖运转切换时、以及从供暖运转向除霜运转(制冷运转)切换时,使直动式电磁阀50的第二阀芯72处于上述打开位置(后退位置),使四通阀主体10的主阀室12的压力逐渐降低到预定压力p1。

所以,如图1所示,为控制向直动式电磁阀50的电磁线圈51施加的电压,而具备内设有微机的控制部40和操作盘(遥控器)42等,并且,(例如在吐出侧高压端口d侧)具备用于检测主阀室12压力的压力传感器45,控制部40根据从上述压力传感器45得到的信号,而检测主阀室12的压力降低到上述预定压力p1。另外,虽没有图示,除了来自上述操作盘42或压力传感器45的信号,表示各部分温度等状态和动作情况等的信号也被供给到控制部40,该控制部40根据这些信号进行直动式电磁阀50(施加电压)的控制、压缩机210(转数)的控制、附设在室外热交换器220和室内热交换器230的送风机的控制等。

以下,参照图11的时序图依次对除霜运转(制冷运转)、从除霜运转向供暖运转的切换、供暖运转、从供暖运转向除霜运转的切换进行说明。另外,在图11的时序图中,为避免附图和说明的烦琐,表示的是各部分对于施加电压的变化的机械动作不发生迟延的情况。

另外,如上所述,在除霜运转时,制冷剂以与制冷运转时相同的周期而流动,各部分的动作、位置、状态等形成为与制冷运转时相同。另外,因为从制冷运转向供暖运转的切换频度以及从供暖运转向制冷运转的切换频度极低,以下以除霜运转为代表而进行说明。

[除霜(制冷)运转]

在进行除霜(制冷)运转时,停止向电磁线圈51的通电。以此,如图1、图2、图4所示,通过第一弹簧56和第二弹簧57的施力,第一柱塞61处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置,并且,第二柱塞62处于与第二限位件67抵接卡止的非吸引位置,伴随此,第一阀芯71处于使第二端口p2和第三端口p3连通的右端位置,并且,第二阀芯72处于将第四端口p4关闭的关闭位置。

若第一阀芯71处于右端位置、第二阀芯72处于关闭位置,则压缩机210吐出侧的高温高压的制冷剂通过吐出侧高压端口d→高压细管#10→高压导入端口p10→阀室60→第一端口p1→第一细管#1而被导入到第一工作室31,并且,第二工作室32的高压制冷剂通过第三细管#3→第三端口p3→第一阀芯71的凹部71a→第二端口p2→第二细管#2而被排出到吸入侧低压端口s,主阀芯15向右方向移动而处于制冷位置(右端位置)。

以此,来自压缩机210的高温高压的制冷剂通过吐出侧高压端口d→主阀室12→室外侧进出端口c而被导入到室外热交换器220,在那里放热而冷凝。由此,附着在室外热交换器220的霜被融化而去除。冷凝后的高压制冷剂,被导入到膨胀阀260而减压,减压后的低压制冷剂被导入到室内热交换器230,在那里与室内空气进行热交换而蒸发,来自室内热交换器230的低温低压的制冷剂通过室内侧进出端口e→主阀芯15内部→吸入侧低压端口s被返回到压缩机210的吸入侧。

[从除霜运转向供暖运转的切换]

在从除霜运转向供暖运转的切换时,向电磁线圈51施加电压v1(时间点t1)。以此,如图6所示,第一柱塞61仍处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置,第二柱塞62抗拒第二弹簧57的施力而处于向第一柱塞61侧拉近且延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接的吸引位置,伴随此,第一阀芯71仍处于上述右端位置,第二阀芯72向左方向移动而处于上述打开位置,第四端口p4被打开。

若第一阀芯71仍处于右端位置、第二阀芯72处于打开位置,则第一柱塞61、第一阀芯71及主阀芯15仍维持除霜(制冷)运转时的位置,导入到阀室60的高压制冷剂通过第四端口p4→第四细管#4,被排出到吸入侧低压端口s,主阀室12的压力逐渐降低。

于是,若主阀室12的压力降低到预定压力p1,则控制部40根据来自压力传感器42的信号将其检测(时间点t2),将向电磁线圈51施加的电压从v1提高到比v1高的v2(时间点t2)。以此,如图7所示,第二柱塞62仍处于上述吸引位置,第二阀芯72仍处于上述打开位置,第一柱塞61处于被吸引部件55拉近的吸引(吸着)位置,伴随此,第一阀芯71向左方向移动,处于使第一端口p1和第二端口p2连通的左端位置。

若第二阀芯72仍处于打开位置、第一阀芯71处于左端位置,则压缩机210吐出侧的高温高压的制冷剂通过吐出侧高压端口d→高压细管#10→高压导入端口p10→阀室60→第三端口p3→第三细管#3而被导入到第二工作室32,并且,第一工作室31的高压制冷剂通过第一细管#1→第一端口p1→第一阀芯71的凹部71a→第二端口p2→第二细管#2而被排出到吸入侧低压端口s,主阀体15向左方向移动而处于供暖位置(左端位置)。

该情况下,在刚向电磁线圈51施加电压v2之后,主阀室12的压力从预定压力p1急剧下降,并且,在向电磁线圈51施加电压v2期间,由于第二柱塞62仍处于上述吸引位置、第二阀芯72仍处于上述打开位置,所以主阀室12的压力更进一步地持续下降。

于是,若从施加电压v2的时间点t2经过预定时间,则控制部40将向电磁线圈51施加的电压从v2降低到比其低的v3(时间点t3)。以此,如图8所示,第一柱塞61通过吸引部件55的吸引力而仍保持上述吸引(吸着)位置,第一阀芯71仍处于使第一端口p1和第二端口p2连通的左端位置,主阀芯15仍处于供暖位置(左端位置),第二柱塞62通过第二弹簧57的施力而被返回到非吸引位置,伴随此,由于第二阀芯72被返回到将第四端口p4关闭的关闭位置,所以,主阀室12的压力不再更进一步地降低,从时间点t3开始上升到通常的供暖运转时的压力。

以此,完成从除霜运转向供暖运转的切换。另外,在该供暖运转时需要常时向电磁线圈51施加电压v3。

[供暖运转]

在供暖运转时,如图3所示,来自压缩机210的高温高压的制冷剂通过吐出侧高压端口d→主阀室12→室内侧进出端口e而被导入到室内热交换器230,在那里与室内空气进行热交换(供暖)而冷凝,变成高压的两相制冷剂并被导入到膨胀阀260。高压制冷剂被该膨胀阀260减压,减压后的低压制冷剂被导入到室外热交换器220,在那里与室外空气进行热交换而蒸发,来自室外热交换器220的低温低压的制冷剂通过室外侧进出端口c→主阀芯15内→吸入侧低压端口s而被返回到压缩机210的吸入侧。

[从供暖运转向除霜运转的切换]

另一方面,在从供暖运转向除霜运转的切换时,向电磁线圈51施加电压v2(时间点t4)。以此,如图9所示,第一柱塞61仍处于吸引(吸着)位置,第二柱塞62抗拒第二弹簧57的施力而处于向第一柱塞61侧拉近且延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接的吸引位置,伴随此,第一阀芯71仍处于上述左端位置,第二阀芯72向左方向移动而处于上述打开位置,第四端口p4被打开。

若第一阀芯71仍处于左端位置、第二阀芯72处于打开位置,则第一柱塞61、第一阀芯71及主阀芯15仍维持供暖运转时的位置,导入到阀室60的高压制冷剂通过第四端口p4→第四细管#4而被排出到吸入侧低压端口s,主阀室12的压力逐渐降低。

于是,若主阀室12的压力降低到预定压力p1,则控制部40根据来自压力传感器42的信号将其检测(时间点t5),停止向电磁线圈51通电。以此,通过第一弹簧56和第二弹簧57的施力,第一柱塞61被返回到与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置,并且,第二柱塞62被返回到与第二限位件67抵接卡止的非吸引位置,伴随此,第一阀芯71处于使第二端口p2和第三端口p3连通的右端位置,并且,第二阀芯72被返回到将第四端口p4关闭的关闭位置。

该情况下,在刚停止向电磁线圈51通电之后,主阀室12的压力从预定压力p1急剧下降,但是,主阀室12的压力不再更进一步地降低,从时间点t5开始上升到通常的除霜(制冷)运转时的压力。

以此,完成了从供暖运转向除霜运转的切换,成为如图1、图2、图4所示的无通电的除霜(制冷)运转。

[第一实施方式的直动式电磁阀50和四通切换阀1的效果]

正如根据以上说明可以理解的,将本实施方式的直动式电磁阀50作为导向阀而具备的四通切换阀以下述方式构成:在从除霜运转向供暖运转切换时、以及从供暖运转向除霜运转切换时,使直动式电磁阀50的第二阀芯72处于打开位置,使主阀室12的压力逐渐降低到预定压力,所以,在从供暖运转向除霜运转及从除霜运转向供暖运转切换时,不需要太大降低压缩机210的频率,就能够减小高压侧和低压侧的压力差,因此能够有效地降低噪音,并能缩短制冷剂的压力恢复到所要求的高压而需要的时间,伴随此,能够缩短从供暖运转到进入除霜运转所需要的时间和暖空气从室内热交换器230出来为止的时间。

像这样,在本实施方式的热泵式制冷供暖系统200之中,能够一边降低噪音一边迅速地进行从供暖运转向除霜运转、以及从除霜运转向供暖运转的切换,再加上,不需要直动式电磁阀50以外的电磁阀,所以基于比较简单的结构,就能够进行制冷运转、供暖运转和除霜运转,因此能够降低设置成本和部件成本。

另外,在本实施方式的直动式电磁阀50之中,在第二柱塞62外周部的一部分设有通过第一柱塞61的外侧并向吸引部件55侧(左端侧)延伸的延伸部62b,第二柱塞62和吸引部件55之间的距离变近,能够以少的磁动势而产生吸引力,所以磁效应变高,以此,在进行从供暖运转向除霜运转及从除霜运转向供暖运转的切换时,使直动式电磁阀50的切换动作变得容易。

另外,在本实施方式的直动式电磁阀50之中,在使第二阀芯72处于打开位置时,第二柱塞62的延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接,该第二柱塞62与吸引部件55抵接卡止,所以,在进行从供暖运转向除霜运转及从除霜运转向供暖运转的切换时,能够使直动式电磁阀50的切换动作安定。

更进一步,在本实施方式的直动式电磁阀50之中,作为第二阀芯72而使用以能够远离接近的方式配置在第四端口p4的提升式的阀芯,能够将第四端口p4进行开关所需要的第二阀芯72的移动量(升程)变小,所以,能够实现该直动式电磁阀50的小型化,并且,与后述的第二实施方式的直动式电磁阀80(作为第二阀芯72,而使用以滑动自如的方式对接在第四端口p4的滑动式的阀芯的直动式电磁阀80)相比,有能够将第二阀芯72顺利移动的效果。另外,与后述的第二实施方式的直动式电磁阀80(设置永磁体53的直动式电磁阀80)相比,也能够得到下述的种种效果:能够减少部件的数量;在停电等原因而电压被切断时,能够容易掌握第一柱塞61(与第一柱塞61连接的第一阀芯71)的位置;不再需要考虑使用永磁体53时所必要的第一柱塞61的间隔电压的磁气平衡设计等。

[第二实施方式]

图12a是表示将本发明的直动式电磁阀的第二实施方式作为导向阀而具备的旋转式四通切换阀的一侧面图,图12b是表示将本发明的直动式电磁阀的第二实施方式作为导向阀而具备的旋转式四通切换阀的、制冷位置的上表面侧配置图和供暖位置的上表面侧配置图。图13是表示热泵式制冷供暖系统的制冷运转时(除霜运转时)的整体结构图,该热泵式制冷供暖系统组装有图12a、图12b所示的旋转式四通切换阀(表示的是图12b的制冷位置的x-x剖面)。图14是表示热泵式制冷供暖系统的供暖运转时的整体结构图,该热泵式制冷供暖系统组装有图12a、图12b所示的旋转式四通切换阀(表示的是图12b的供暖位置的x-x剖面)。另外,图16是表示图13所示四通切换阀的作为导向阀的、第二实施方式的直动式电磁阀制冷运转时(除霜运转时)的附带局部平面图的放大剖面图。

本第二实施方式的四通切换阀2是旋转式的四通切换阀,基本上具备主阀105和作为导向阀的单一的直动式电磁阀80。

[主阀105的结构]

主阀105具有:分划主阀室115的筒状的主阀箱110;以能够转动的方式配置在主阀室115的主阀芯120;以及用于使主阀芯120转动的、具有将高压制冷剂有选择地导入或排出的、体积可以变化的第一工作室111和第二工作室112的致动器107。

主阀箱110具有:圆筒状的躯体部110c;以将该躯体部110c的上表面开口气密性地封闭的方式而被固定的较厚圆板状的上侧阀座110a;及以将躯体部110c的下表面开口气密性地封闭的方式而被固定的较厚圆板状的下侧阀座110b,在上侧阀座110a左右下垂设置有由管接头构成的吐出侧高压端口d和室内侧进出端口e,在下侧阀座110b左右下垂设置有由管接头构成的室外侧进出端口c和吸入侧低压端口s。各个端口设在同一圆周上,俯视时,吐出侧高压端口d和室外侧进出端口c以及室内侧进出端口e和吸入侧低压端口s配置在同一位置。上侧阀座110a的下表面和下侧阀座110b的上表面成为平坦且平滑的阀座面117,117。

另外,在下侧阀座110b下表面侧的前后,设有致动器107的主体部150。

主阀芯120为短圆柱形状的上半部和下半部的分割结构。详细来说,上半部由较厚的第一层部件121和通过焊接等方式与该第一层部件121下表面侧一体接合的第二层部件122构成,下半部由较厚圆板状的第三层部件123和通过焊接等方式与该第三层部件123下表面侧一体接合的较厚的第四层部件124构成。

主阀芯120的转轴部130分为:具有能够与主阀芯120的主体部分(上半部、下半部)一体动作的角棒部的上侧转轴部130a;下侧转轴部130b;以及连接上侧转轴部130a和下侧转轴部130b的圆棒130c、130c。上侧转轴部130a被设在上侧阀座110a下表面中央的轴承孔116a转动地支持,下侧转轴部130b被设在凹孔的底面中央的轴承孔116b转动地支持,该凹孔设在下侧阀座110b下表面中央。

在进行流路切换时,主阀芯120通过后述的致动器107并通过转轴部130而在正反两方向转动,形成为能够有选择地位于:如图12b和图13所示的制冷位置;以及从该制冷位置向顺时针方向转动60度的、如图12b和图14所示的供暖位置。

在主阀芯120,处于制冷位置时,设有将吐出侧高压端口d和室外侧进出端口c连通的直线状的第一连通路131、以及将室内侧进出端口e和吸入侧低压端口s连通的直线状的第二连通路132,并且,处于供暖位置时,设有将吐出侧高压端口d和室内侧进出端口e连通的u字状的第三连通路133、以及将室外侧进出端口c和吸入侧低压端口s连通的u字状的第四连通路134。

如上所述,在本实施方式的四通切换阀2之中,通过使主阀芯120从制冷位置向顺时针方向转动60度,而从通过第一连通路131所连通的端口d-c之间以及通过第二连通路132所连通的端口e-s之间,向通过第三连通路133所连通的端口d-e之间以及通过第四连通路134所连通的端口c-s之间进行流路切换,通过使主阀芯120从供暖位置向逆时针方向转动60度而进行与上述相反的流路切换。

在如此构成的本实施方式的四通切换阀2之中,第一连通路131和第二连通路132形成为从始端到终端的粗细(通路直径)与吐出侧高压端口d和室内侧进出端口e的口径大致相同的直线状的通路,制冷剂从吐出侧高压端口d、室内侧进出端口e向正下方直接流动,所以主阀105(主阀芯120)内的压力损失几乎不会发生。另外,u字状的第三连通路133和第四连通路134的容积形成为较大,所以压力损失降低,总起来能够相当程度地降低压力损失。

[致动器107的结构]

以下,参照图15a、图15b,对于用于使主阀芯120转动的致动器107进行说明。

致动器107是利用流通于上述主阀105内部的高压制冷剂和低压制冷剂之间压力差的流体压力式的致动器,具有设在上述主阀箱110的下侧阀座110b的一端侧(后端侧)的主体部150。主体部150具备:圆筒状的躯体部151;中央具有凸部152a的下表面闭塞部件152;和较厚的圆板状的且兼作为密封部件和限位件的上表面闭塞部件153,该躯体部151从下侧阀座110b向下方延伸,该下表面闭塞部件152以将该躯体部151的下表面开口气密封闭的方式而被固定并被加箍,该上表面闭塞部件153以将躯体部151的上表面开口封闭的形式而被气密固定,在其动作室155收容有较厚的有底圆筒状的受压移动体160和短圆柱状的转动驱动体165,该受压移动体160构成运动变换机构158,该转动驱动体165伴随该受压移动体160的上下移动而以能相对转动的方式内插在该受压移动体160。伴随受压移动体160上下移动,转动驱动体165在该受压移动体160内部相对地转动。

在上述受压移动体160的外周下端附近安装有密封垫162,该密封垫162将与动作室155的内周面之间气密封闭并将该动作室155气密性地隔开成容积可以变化的第一工作室111和第二工作室112。另外,动作销163通过压入等方式固定在受压移动体160的外周上部,该动作销163分别嵌入在设于躯体部151的内周上半部左右两个地方且在高度方向延伸的键槽154。

通过该动作销163和键槽154,受压移动体160能直线状地上下移动但其转动被阻止。

另外,在主体部150的上部设有用于向第二工作室112导入或排出高压制冷剂的上部端口114,并且,在其底部(下表面闭塞部件152)设有用于向第一工作室111导入或排出高压制冷剂的下部端口113。

在构成上述运动变换机构158的受压移动体160和转动驱动体165之间,为将受压移动体160的上下移动(往复直线运动)变换成转动驱动体165的正反两方向的转动运动,设有滚珠172、该滚珠172的收容部174和螺旋槽175。

详细来说,在受压移动体160设有多个(本实施方式中为2个)滚珠172及其收容部174,在转动驱动体165,在其外周设有一边在周方向上弯曲一边在上下方向上延伸的多个(本实施方式中为2个)螺旋槽175。上述收容部174,以使该滚珠172的一部分向半径方向内侧突出的状态并且以转动自如的方式且以实质阻止移动的状态将滚珠172进行收容,上述螺旋槽175由剖面为圆弧状的浅槽构成,该浅槽嵌入有从该收容部174向半径方向内侧突出的滚珠172的一部分并与其以转动自如的方式紧密接触。

在上述转动驱动体165的中央加箍固定有转动驱动轴部176,该转动驱动轴部176与该转动驱动体165一体转动。该转动驱动轴部176具备:下部固定在转动驱动体165的偏心部176a;以转动自如的方式支持在上表面闭塞部件153的附带阶梯的大径中间部176b;以转动自如的方式支持在设于下侧阀座110b下表面侧的轴承孔119的、直径小的枢轴部176c。另外,在上表面闭塞部件153的中央孔和附带阶梯的大径中间部176b之间装设有o型圈159。

在此,转动驱动体165(转动驱动轴部176)的转动轴线q,与主阀芯120的转动轴线o平行设置,在转动驱动轴部176和主阀芯120的下侧转轴部130b之间,设有将转动驱动体165(转动驱动轴部176)的转动传达到主阀芯120的、摇臂式的转动传达机构177。

在这样的构成下,若通过下部端口113向第一工作室111导入高压制冷剂,并通过上部端口114从第二工作室112排出高压制冷剂,由于与第二工作室112相比第一工作室111为高压,所以受压移动体160被向上推,受压移动体160的动作销163一边被键槽154诱导,受压移动体160一边笔直地向上移动,伴随此,运动变换机构158的滚珠172也一边转动一边笔直地向上移动。此时,螺旋槽175被嵌入在螺旋槽175内的滚珠172的部分向周方向按压,转动驱动体165朝一方向(此处为顺时针方向)转动。于是,若受压移动体160的上端与上表面闭塞部件153相抵接,受压移动体160的向上移动则停止,转动驱动体165的转动也停止。以下,将该行程称为上动行程。

与此相对,在上述上动行程完成状态,若通过上部端口114向第二工作室112导入高压制冷剂,并且通过下部端口113从第一工作室111排出高压制冷剂,由于与第一工作室111相比第二工作室112为高压,所以受压移动体160被向下按,受压移动体160的动作销163一边被键槽154诱导,受压移动体160一边笔直地向下移动,伴随此,运动变换机构158的滚珠172也一边转动一边笔直地向下移动。此时,螺旋槽175被嵌入在螺旋槽175内的滚珠172的部分向周方向按压,转动驱动体165向其他方向(此处为逆时针方向)转动。于是,若受压移动体160的下端与下表面闭塞部件152的凸部152a相抵接,受压移动体160的向下移动则停止,转动驱动体165的转动也停止。以下,将该行程称为下动行程。

如上所述,在上动行程完成状态,通过使受压移动体160位于下动行程,主阀芯120从制冷位置向供暖位置转动,进行如上所述的流路切换,与此相反,在下动行程完成状态,通过使受压移动体160位于上动行程,主阀芯120从供暖位置向制冷位置转动,进行如上所述的流路切换。

在本实施例中,通过与上部端口114和下部端口113、以及作为高压部分的吐出侧高压端口d和作为低压部分的吸入侧低压端口s连接的后述的直动式电磁阀80,而进行上述流路切换(制冷位置和供暖位置的切换)、也就是致动器107的上动行程和下动行程的切换。

以上对旋转式的四通切换阀2的主阀105和致动器107的简略结构进行了说明,至于详细结构,如果需要可以参照本申请人提交的日本专利申请特愿2014-252259的说明书等。

[直动式电磁阀80的结构]

以下,参照图16及图17至图20,对本发明所涉及的直动式电磁阀的第二实施方式进行说明。

另外,图示第二实施方式的直动式电磁阀80的基本结构与第一实施方式的直动式电磁阀50大致相同,所以对于和直动式电磁阀50各部分对应的部分,付与相同的符号并省略重复的说明,以下重点说明不同之处。

作为本实施方式的导向阀的直动式电磁阀80,与第一实施方式的直动式电磁阀基本一样,在该阀壳52,从左端侧开始依次串联配置有吸引部件55、由压缩线圈弹簧构成的第一弹簧56、第一柱塞61、由压缩线圈弹簧构成的第二弹簧57、以及第二柱塞62,但是,在吸引部件55左侧,较厚的圆板状的永磁体53以在其之间夹着由磁性金属材料构成的板54,并与覆盖电磁线圈51的剖面为槽形状的外套58的一端侧板状部一起,通过拧入到上述吸引部件55的螺栓59共同拧紧固定。

永磁体53在厚度方向上磁化为极性不同,相对吸引部件55串联配置,并发生将第一柱塞61和第二柱塞62向吸引部件55侧拉近的磁通量。

另外,在阀壳52的内周,内嵌固定有与第一实施方式的相比、圆筒状躯体部65a的轴方向(左右方向)的长度稍长的限位部件65,该限位部件65具有阻止第一柱塞61向右方向移动的第一限位件66和阻止第二柱塞62向右方向移动的第二限位件67。

另外,在本实施方式之中,与第一实施方式同样,第二柱塞62的两个延伸部62b、62b的靠近吸引部件55侧的面积(两个延伸部62b、62b的总计面积)设定为比第一柱塞61的靠近吸引部件55侧的面积小,第一弹簧56的施力(设定负荷)设定为比第二弹簧57的施力(设定负荷)大,第二柱塞62的基体部62a的左端面和第一柱塞61的右端面(设在第一柱塞61的右端面的接触阻止部件64的右端面)之间的间隔g1、以及第二柱塞62的延伸部62b的左端面和吸引部件55的右端面之间的间隔g2设定为大致相同。

另外,在阀座70的阀座面,与第一实施方式同样,从一端开始向另一端横向设有第一端口p1、第二端口p2和第三端口p3,第四端口p4从比上述第三端口p3向右方隔开较长距离而设置,该第一端口p1通过第一细管#1与上述主阀105(的致动器107)的第一工作室111连接,该第二端口p2通过第二细管#2与吸入侧低压端口s连接,该第三端口p3通过第三细管#3与第二工作室112连接,该第四端口p4通过第四细管#4与吸入侧低压端口s连接。

而且,在阀座70的阀座面,为将上述第一端口p1、第二端口p2和第三端口p3之间的连通状态进行切换而以滑动自如的方式对接有被第一柱塞61推拉的滑动式第一阀芯71,并且,为将第四端口p4进行开关而以滑动自如的方式对接有被第二柱塞62推拉的滑动式第二阀芯72。

第一阀芯71以及第一阀芯71和第一柱塞61的连接结构大致与第一实施方式相同,但是,在这里,第二阀芯72,俯视时呈将细长的小半椭圆体和大半椭圆体结合起来的形状。

为将第二阀芯72和第二柱塞62连接,在上述第二柱塞62,通过加箍、焊接等方式连接固定有第二阀芯保持件76的左端部,该第二阀芯保持件76配置在将第一阀芯71和第一柱塞61连接的第一阀芯保持件75的正下方,且第二阀芯保持件76的右端部位于比第一阀芯保持件75的右端部更靠近右侧,在该第二阀芯保持件76的右端侧形成有细长圆角矩形的、且形成有与上述第一阀芯保持件75的开口77相同宽度的开口78,该开口78设有向宽度方向内侧突出的一对卡止部79。在该开口78的比卡止部79的更左侧部分78a,以沿左右方向及厚度方向能够滑动的方式嵌合有第一阀芯71。该左侧部分78a在左右方向上的长度,设定为第一阀芯71伴随第一柱塞61的移动而在左端位置和右端位置之间往返时不发生干涉的长度。

另外,在开口78的比卡止部79的更右侧部分78b,以沿左右方向及上下方向能够滑动的方式嵌合有第二阀芯72,并且,以下述形式来设定该开口78的尺寸形状:在第二柱塞62向右方向移动时,卡止部79将第二阀芯72按压移动到右端位置,在第二柱塞62向左方向移动时,开口78的右端将第二阀芯72按压移动到左端位置。

另外,在本实施方式之中,与右侧半体75b一起连接固定在第一阀芯保持件75的左侧半体75a的右端板状部75c的板状弹簧68,与第一阀芯71一起将第二阀芯72向厚度方向(上下方向)施力。

以下,参照图21,对向电磁线圈51施加的电压(通电/停止通电)与第一柱塞61和第二柱塞62的动作、位置之间的关系,以及、与第一柱塞61和第二柱塞62联动的第一阀芯71和第二阀芯72的动作、位置之间的关系进行说明。图21是表示直动式电磁阀80各部分在每个状态(a、a1、b、c、c1)时的动作和位置的一览表。

在向电磁线圈51通电停止的初期设定状态,如图16所示,通过第一弹簧56和第二弹簧57的施力,第一柱塞61处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置[x2],并且,第二柱塞62处于与第二限位件67抵接卡止的非吸引位置[x4]。伴随此,第一阀芯71与第一柱塞61联动而处于使第二端口p2和第三端口p3连通并将第一端口p1打开的右端位置(前进位置)[y2],并且,第二阀芯72与第二柱塞62联动而处于将第四端口p4关闭的关闭位置(前进位置)[y4](状态分类:a)。

在该状态下,若向电磁线圈51施加电压v1,则如图17所示,第一柱塞61仍处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置[x2],第二柱塞62抗拒第二弹簧57的施力而处于向第一柱塞61侧拉近的吸引位置[x3]。在此,虽然第二柱塞62的两个延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接,但是第二柱塞62与第一柱塞61的直接接触被接触阻止部件64阻止。伴随此,第一阀芯71仍处于上述右端位置[y2],第二阀芯72与第二柱塞62联动而处于将第四端口p4打开的打开位置(后退位置)[y3](状态分类:b)。

在该状态下,若向电磁线圈51施加比电压v1高的电压v2,则如图18所示,第一柱塞61抗拒第一弹簧56的施力而处于被吸引部件55拉近的吸引(吸着)位置[x1],但是,第二柱塞62由于已经与吸引部件55抵接卡止,所以仍处于如图17所示的吸引位置[x3]。伴随此,第一阀芯71与第一柱塞61联动而处于使第一端口p1和第二端口p2连通并将第三端口p3打开的左端位置(后退位置)[y1],并且,第二阀芯72仍处于上述打开位置[y3](状态分类:c)。

在该状态下,若向电磁线圈51停止通电,则如图19所示,通过永磁体53的磁力,第一柱塞61仍被保持在吸引(吸着)位置[x1],第二柱塞62通过第二弹簧57的施力而被返回到非吸引位置[x4](该状态称为无通电闭锁(latch)状态)。伴随此,第一阀芯71仍处于上述左端位置[y1],第二阀芯72被返回到上述关闭位置[y4](状态分类:c1)。

另一方面,在上述无通电闭锁状态下,若向电磁线圈51施加比电压v1高的电压v2,则如图20所示,第一柱塞61仍被保持在吸引(吸着)位置[x1],第二柱塞62抗拒第二弹簧57的施力而处于向第一柱塞61侧拉近且两个延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接的吸引位置[x3]。伴随此,第一阀芯71仍处于上述左端位置[y1],并且,第二阀芯72再次处于上述打开位置[y3](状态分类:c)。

之后,若向电磁线圈51施加极性相反的电压-v2,则永磁体53的磁力被抵消,第一柱塞61通过第一弹簧56的施力而被返回到非吸引位置[x2],并且,第二柱塞62通过第二弹簧57的施力而被返回到非吸引位置[x4]。伴随此,第一阀芯71被返回到上述右端位置[y2],并且,第二阀芯72被返回到上述关闭位置[y4](状态分类:a1)。

在本实施方式的直动式电磁阀80之中,如上所述,与第一实施方式的直动式电磁阀50同样地形成为:根据向电磁线圈51施加的电压,第一柱塞61处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置[x2]、以及向吸引部件55侧拉近的吸引(吸着)位置[x1],第二柱塞62处于与第二限位件67抵接卡止的非吸引位置[x4]、以及向第一柱塞61侧拉近且两个延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接的吸引位置[x3],伴随此,第一阀芯71与第一柱塞61联动而处于使第二端口p2和第三端口p3连通的右端位置(前进位置)[y2]、以及使第一端口p1和第二端口p2连通的左端位置(后退位置)[y1],并且,第二阀芯72与第二柱塞62联动而处于将第四端口p4关闭的关闭位置(前进位置)[y4]、以及将其打开的打开位置(后退位置)[y3]。

[包含直动式电磁阀80的旋转式四通切换阀2整体动作]

以下,对包含直动式电磁阀80的四通切换阀2整体动作进行说明。

本实施方式的四通切换阀2之中,与上述第一实施方式同样,在从除霜运转(制冷运转)向供暖运转切换时、以及从供暖运转向除霜运转(制冷运转)切换时,使直动式电磁阀80的第二阀芯72处于将第四端口p4打开的打开位置(后退位置),使主阀105的主阀室115的压力逐渐降低至预定压力p1。

以下,参照图22的时序图依次对除霜运转(制冷运转)、从除霜运转向供暖运转的切换、供暖运转、从供暖运转向除霜运转的切换进行说明。

[除霜(制冷)运转]

在进行除霜(制冷)运转时,停止向电磁线圈51的通电。以此,如图16所示,通过第一弹簧56和第二弹簧57的施力,第一柱塞61处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置,并且,第二柱塞62处于与第二限位件67抵接卡止的非吸引位置,伴随此,第一阀芯71处于使第二端口p2和第三端口p3连通的右端位置,并且,第二阀芯72处于将第四端口p4关闭的关闭位置。

若第一阀芯71处于右端位置、第二阀芯72处于关闭位置,则压缩机210吐出侧的高温高压的制冷剂通过吐出侧高压端口d→高压细管#10→高压导入端口p10→阀室60→第一端口p1→第一细管#1而被导入到第一工作室111,并且,第二工作室112的高压制冷剂通过第三细管#3→第三端口p3→第一阀芯71的凹部71a→第二端口p2→第二细管#2而被排出到吸入侧低压端口s,以此,受压移动体160位于上动行程,主阀芯120向逆时针方向转动60度而处于制冷位置。

以此,如图13所示,来自压缩机210的高温高压的制冷剂通过吐出侧高压端口d→第一连通路131→室外侧进出端口c而被导入到室外热交换器220,在那里放热而冷凝。由此,附着在室外热交换器220的霜被融化而去除。冷凝的高压制冷剂,被导入到膨胀阀260而减压,减压后的低压制冷剂被导入到室内热交换器230,在那里与室内空气进行热交换而蒸发,来自室内热交换器230的低温低压的制冷剂通过室内侧进出端口e→第二连通路132→吸入侧低压端口s而被返回到压缩机210的吸入侧。

[从除霜运转向供暖运转的切换]

在从除霜运转向供暖运转的切换时,向电磁线圈51施加电压v1(时间点t1)。以此,如图17所示,第一柱塞61仍处于与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置,第二柱塞62抗拒第二弹簧57的施力而处于向第一柱塞61侧拉近且延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接的吸引位置,伴随此,第一阀芯71仍处于上述右端位置,第二阀芯72向左方向移动而处于上述打开位置,第四端口p4被打开。

若第一阀芯71仍处于右端位置、第二阀芯72处于打开位置,则第一柱塞61、第一阀芯71及主阀芯120仍维持除霜(制冷)运转时的位置,导入到阀室60的高压制冷剂通过第四端口p4→第四细管#4而被排出到吸入侧低压端口s,主阀室115的压力逐渐降低。

于是,若主阀室115的压力降低到预定压力p1,则将向电磁线圈51施加的电压从v1提高到比其高的v2(时间点t2)。另外,在本实施方式之中,主阀室115的压力降低到预定压力p1,能够根据来自用于检测主阀室115压力的压力传感器的信号而检测。

以此,如图18所示,第二柱塞62仍处于上述吸引位置,第二阀芯72仍处于上述打开位置,第一柱塞61处于被吸引部件55拉近的吸引(吸着)位置,伴随此,第一阀芯71向左方向移动,处于使第一端口p1和第二端口p2连通的左端位置。

若第二阀芯72仍处于打开位置、第一阀芯71处于左端位置,则压缩机210吐出侧的高温高压的制冷剂通过吐出侧高压端口d→高压细管#10→高压导入端口p10→阀室60→第三端口p3→第三细管#3而被导入到第二工作室112,并且,第一工作室111的高压制冷剂通过第一细管#1→第一端口p1→第一阀芯71的凹部71a→第二端口p2→第二细管#2而被排出到吸入侧低压端口s,以此,受压移动体160位于下动行程,主阀体120向顺时针方向转动60度而处于供暖位置。

该情况下,在刚向电磁线圈51施加电压v2之后,主阀室115的压力从预定压力p1急剧下降,并且,在向电磁线圈51施加电压v2期间,由于第二柱塞62仍处于上述吸引位置、第二阀芯72仍处于上述打开位置,所以第四端口p4仍被打开,主阀室115的压力更进一步地持续下降。

于是,若从施加电压v2的时间点t2经过预定时间,则向电磁线圈51的停止通电(时间点t3)。以此,如图19所示,第一柱塞61通过永磁体53的磁力仍保持上述吸引(吸着)位置(无通电闭锁状态),第一阀芯71仍处于使第一端口p1和第二端口p2连通的左端位置,主阀芯120仍处于供暖位置,第二柱塞62通过第二弹簧57的施力而被返回到非吸引位置,伴随此,由于第二阀芯72被返回到将第四端口p4关闭的关闭位置,所以,主阀室115的压力不再更进一步地降低,从时间点t3开始上升到通常的供暖运转时的压力。

以此,完成从除霜运转向供暖运转的切换,成为无通电闭锁状态的供暖运转。

[供暖运转]

在供暖运转时,如图14所示,来自压缩机210的高温高压的制冷剂通过吐出侧高压端口d→第三连通路133→室内侧进出端口e而被导入到室内热交换器230,在那里与室内空气进行热交换(供暖)而冷凝,变成高压的两相制冷剂并被导入到膨胀阀260。高压制冷剂被该膨胀阀260减压,减压后的低压制冷剂被导入到室外热交换器220,在那里与室外空气进行热交换而蒸发,来自室外热交换器220的低温低压的制冷剂通过室外侧进出端口c→第四连通路134→吸入侧低压端口s而被返回到压缩机210的吸入侧。

[从供暖运转向除霜运转的切换]

另一方面,在从供暖运转向除霜运转的切换时,向电磁线圈51施加电压v2(时间点t4)。以此,如图20所示,第一柱塞61仍处于吸引(吸着)位置,第一阀芯71仍处于左端位置,第二柱塞62抗拒第二弹簧57的施力而处于向第一柱塞61侧拉近且延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接的吸引位置,伴随此,第二阀芯72向左方向移动而处于上述打开位置,第四端口p4被打开。

若第一阀芯71仍处于左端位置、第二阀芯72处于打开位置,则第一柱塞61、第一阀芯71以及主阀芯120仍维持供暖运转时的位置,导入到阀室60的高压制冷剂通过第四端口p4→第四细管#4而被排出到吸入侧低压端口s,主阀室115的压力逐渐降低。

于是,若主阀室115的压力降低到预定压力p1,则向电磁线圈51施加极性相反的电压一v2(时间点t5)。

以此,永磁体53的磁力被抵消,通过第一弹簧56和第二弹簧57的施力,第一柱塞61被返回到与第一限位件66抵接卡止的非吸引位置,并且,第二柱塞62被返回到与第二限位件67抵接卡止的非吸引位置,伴随此,第一阀芯71处于使第二端口p2和第三端口p3连通的右端位置,并且,第二阀芯72被返回到将第四端口p4关闭的关闭位置。

该情况下,在刚向电磁线圈51施加电压-v2之后,主阀室115的压力从预定压力p1急剧下降,但是,主阀室115的压力不再更进一步地降低,从时间点t5开始上升到通常的除霜(制冷)运转时的压力。

若从时间点t5经过预定时间,则停止向电磁线圈51的通电(时间点t6)。以此,完成从供暖运转向除霜运转的切换,成为无通电的除霜(制冷)运转。

[第二实施方式的直动式电磁阀80和四通切换阀2的效果]

如根据以上说明可以理解的,在将本第二实施方式的直动式电磁阀80作为导向阀而具备的旋转式四通切换阀2之中,也构成为:在从除霜运转向供暖运转切换时、以及从供暖运转向除霜运转切换时,使直动式电磁阀80的第二阀芯72处于打开位置,使主阀室115的压力逐渐降低到预定压力,所以,在从供暖运转向除霜运转以及从除霜运转向供暖运转切换时,不需要太大降低压缩机210的频率,就能够减小高压侧和低压侧的压力差,因此能够有效地降低噪音,并能缩短制冷剂的压力恢复到所要求的高压而需要的时间,伴随此,能够缩短从供暖运转到进入除霜运转所需要的时间和暖空气从室内热交换器230出来为止的时间。

像这样,在本实施方式的热泵式制冷供暖系统200之中,能够一边降低噪音一边迅速地进行从供暖运转向除霜运转以及从除霜运转向供暖运转的切换,再加上,不需要直动式电磁阀80以外的电磁阀,所以基于比较简单的结构,能够进行制冷运转、供暖运转和除霜运转,因此能够降低设置成本和部件成本。

更进一步,在直动式电磁阀80设置永磁体53而形成为自我保持型的电磁阀,所以,在制冷运转时(除霜运转时)和供暖运转时,能够停止向电磁线圈51的通电,以此能够节省能源。

另外,在上述直动式电磁阀80成为自我保持型的电磁阀的关系上,由于停电而不清楚第一柱塞61通过永磁体53的磁力是位于被吸引部件55吸着的吸引位置还是非吸引位置时,运转重新开始之初,也可以向电磁线圈51施加电压v2而先将第一柱塞61处于吸引(吸着)位置等,在掌握其位置之后再开始通常的运转控制。

另外,在本实施方式的直动式电磁阀80之中,在第二柱塞62外周部的一部分设有通过第一柱塞61的外侧并向吸引部件55侧(左端侧)延伸的延伸部62b,第二柱塞62和吸引部件55之间的距离变近,能够以少的磁动势而产生吸引力,所以磁效应变高,以此,在进行从供暖运转向除霜运转及从除霜运转向供暖运转的切换时,使直动式电磁阀80的切换动作变得容易。

另外,在本实施方式的直动式电磁阀80之中,在使第二阀芯72处于打开位置时,第二柱塞62的延伸部62b、62b(的左端部)与吸引部件55抵接,该第二柱塞62被吸引部件55抵接卡止,所以,在进行从供暖运转向除霜运转及从除霜运转向供暖运转的切换时,使直动式电磁阀80的切换动作能够安定。

另外,在上述实施方式之中,表示了将直动式电磁阀50作为滑动式的四通切换阀1的导向阀而使用的第一实施方式、以及将与直动式电磁阀50不同结构的直动式电磁阀80作为旋转式的四通切换阀2的导向阀而使用的第二实施方式,也可以将上述直动式电磁阀50作为旋转式的四通切换阀2的导向阀而采用,也可以将上述直动式电磁阀80作为滑动式的四通切换阀1的导向阀而采用,这不需赘述。

另外,在上述实施方式之中,在使用提升式的第二阀芯的直动式电磁阀50中省略了永磁体53(以及由磁性材料构成的板54),在使用滑动式的第二阀芯的直动式电磁阀80中设置了永磁体53,但是,也可以在使用提升式的第二阀芯的直动式电磁阀50中采用永磁体而制作出无通电闭锁状态,也可以在使用滑动式的第二阀芯的直动式电磁阀80中省略永磁体,并向电磁线圈51施加比电压v2更低的电压v3来制作出与上述无通电闭锁状态同样的状态,该电压v2是将第一柱塞61保持在吸引(吸着)位置(第二柱塞62通过第二弹簧57的施力而被返回到非吸引位置)程度的电压。

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