JP3208194B2 - 流路切換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数の流体経路（こ
の発明において流路という）を切換接続するための多流
路切換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の装置として、回転弁型によるも
のと、往復弁型によるものどがあり、回転弁型のもの
は、コック式とも言い、例えば、図５のように、固定側
５０に内面の円周上に沿って間隔配置した複数の流路５
１〜５８を設けるとともに、固定側５０の内面に嵌め込
んで回転する弁体６０に、方向の異なる複数の貫通穴６
１・６２、曲折穴６３・６４などを設けておき、各流路
５１〜５８に対する各貫通穴６１・６２と各曲折穴６３
・６４との対向関係を変更するように弁体６０を回転し
て各流路の接続を切り換えるものなどが周知である。

【０００３】往復弁型のものは、スライド式とも言い、
例えば、図６のように、シリンダー状の箱体でなる固定
側７０の壁部に沿って間隔配置した複数の流路７１〜７
８を設けるとともに、固定側７０内を摺動するピストン
状の弁体８０に、狭い溝８１、斜め貫通穴８２、幅広い
溝８３などを設けておき、各流路７１〜７８に対する狭
い溝８１、斜め貫通穴８２、幅広い溝８３の対向関係を
変更するように弁体７０を移動して各流路の接続を切り
換えるものなどが周知であり、そして、こうした各流路
の切換をシーケンス状に切り換える構成のものシーケン
ス弁とも言っている。

【０００４】こうした多流路切換装置は、暖冷房装置に
おける暖冷運転と冷房運転との切換時に要する熱操作流
体の流路切換に用いており、例えば、図７のように、吸
収ヒートポンプ作用を行う吸収冷凍機１００によって熱
交換動作を行う加温用熱交換器１０１の被加温側１０１
Ａを通る熱操作流体１０１ａをポンプ１０２で循環する
流路５１・５２と、冷却用熱交換器１０３の被冷却側１
０３Ａを通る熱操作流体１０３ａをポンプ１０４で循環
する流路５３・５４とを、放熱用室外熱交換器１０５に
通すための流路５５・５６と、室内冷暖房用熱交換器１
０６に通すための流路５７・５８との接続を実線で示す
接続経路と点線で示す接続経路とに切り換える流路切換
装置２００として、図５のような回転弁型の多流路切換
装置２００を設けており、各流路を実線で示す流路と点
線で示す流路とに切り換えている。この場合、８つの方
向の流路を切り換えているので、通称、八方弁と言われ
ている。

【０００５】こううした多流路切換装置２００を図５の
ような回転弁型のもので構成した場合には、固定側５０
と弁体６０の間の摺動接触面の間隙を無くして各流路間
の漏れを無くするには、一般のコック式の場合と同様
に、摺動接触面をテーパー面にして形成することになる
が、テーパー面にした場合にはテーパーによる食い込み
作用が働くため、弁体６０の回転に大きな力を必要と
し、回転用の電動アクチェータが大きくなって装置全体
が大型化するという不都合が生ずるほか、固定側５０の
各流路５１〜５８が放射状のために一面加工で加工でき
ないうえに、弁体６０内の貫通穴６１・６２の段違い通
路部分や曲折穴６３・６４の曲折部分の形成に複雑な手
間がかかるという不都合がある。

【０００６】そこで、図６のような往復弁型のもので構
成することが考えられるが、往復弁型のものでは、固定
側７０と弁体８０との摺動接触部分の摩耗によって各流
路間の漏れが大きくなるという不都合があり、この漏れ
を防ぐために要所にリング状パッキンを設けるとこのリ
ング状パッキンが各流路に引っ掛かって損傷し易いほ
か、摺動用の電動アクチェータに無理がかかって故障事
故を起こすなどの不都合を生ずる。

【０００７】こうした不都合を解決する構成として、弁
室を形成する箱体の内側の１つの平面に複数の流路を間
隔配置して被切換平面として構成し、弁室内に移動可能
な弁体を配置するとともに、この弁体の一面を切換面と
して複数の切換用溝を配置した構成して多流路切換装置
において、弁体を桿状体で連結して２つのピストンによ
って往復移動させるとともに、桿状体と弁体との中央部
分に設けたばねによって弁体の切換平面を弁室の被切換
平面に押圧する構成（以下、第１従来技術という）が実
公平３−５３０９０号公報によって開示されている。

【０００８】こうしたばねによる押圧に代えて、弁体を
磁石で構成し、弁座を導磁性材で構成することにより、
磁気作用によって弁体・弁座間を吸着状態にする流路切
換弁の構成（以下、第２従来技術という）が特開昭４８
−５９４２１号公報によって開示されている。

【０００９】また、開閉する流路の両側の箇所に、磁石
と電磁石とによる引合機構を設けて弁体・弁座間の押圧
を行う構成（以下、第３従来技術という）が特開平４−
３４２７８号公報によって開示され、さらに、導磁性材
で構成した流路を開閉する弁体に電磁石を設けて吸着状
態にする構成（以下、第４従来技術という）が特開平３
−１４９４６９号公報によって開示されいる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の第１従来技術の
構成では、移動方向に長い弁体の中央部分にばねを設け
た構成になっているため、弁体の移動方向の先端側が支
点となるような「てこ」作用によって、弁体の後端側に
おける浮き上がりの抑制力が低下し、流体漏れ事故を生
ずるという不都合がある。

【００１１】上記の第２従来技術の構成を上記の第１従
来技術の構成に適用して構成した場合には、弁体の磁石
による磁束が、切換平面の切換溝を除く肉厚部分と被切
換平面の流路を除く肉厚部分とを通るように維持する抵
抗力によって、弁体の移動が極めて大きな力で阻止され
てしまうという不都合が生ずる。

【００１２】上記の第３従来技術の構成を上記の第１従
来技術の構成に適用して構成した場合には、切換平面に
おける複数の切換溝の各両側と、被切換平面における複
数の流路の各両側とに磁石と電磁石とによる引合機構を
設けることになるので、弁体の移動方向の大きさが大き
くなってしまい、流路切換装置全体を小型に構成して提
供し得ないという不都合が生ずる。

【００１３】上記の第４従来技術の構成を上記の第１従
来技術の構成に適用して構成した場合には、被切換平面
の複数の流路に対して、切換平面の動作に対応する複数
の弁体を設けるとともに、これらの複数の弁体に電磁石
を配置させることになり、構成が極めて複雑になるほ
か、これらの電磁石の配置によって弁体の移動方向の大
きさと高さ方向の大きさとが非常に大きくなってしま
い、流路切換装置全体を小型に構成して提供し得ないと
いう不都合が生ずる。このため、こうした不都合のない
多流路切換装置の提供が望まれているという課題があ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な固定側に複数の流路を設け、弁体に流路を切り換える
ための複数の切換用溝を設けるとともに、流路と切換用
溝との相対位置を移動することにより各流路間の接続を
変更するようにした流路切換装置において、箱体の内側
に、１つの平面を被切換平面として、弁室を形成すると
ともに、上記の被切換平面に各流路を間隔配置して形成
する弁室形成手段と、弁体を、被切換平面に、当たり接
して（この発明において当接という）摺動する平面を切
換平面として弁室内で移動可能に形成するとともに、切
換平面に各切換用溝を配置して形成する弁体形成手段
と、上記の弁体の背面側に上記の弁体が当接して摺動す
る板状体を配置するとともに、上記の箱体と上記の板状
体の間に上記の弁体の移動方向に分布状に配置した複数
の弾力性部材によって上記の板状体を押圧することによ
り上記の切換平面を上記の被切換平面に押圧する弾力的
押圧手段とを設ける第１の装置と、

【００１５】上記の第１の装置における弾力的押圧手段
に代えて、上記の弁体の全体または背面側の箇所と、上
記の背面側と対向する上記の箱体の箇所とに、間隙を設
けた磁気反発機構を上記の弁体の移動方向に分布状に配
置することにより上記の切換平面を上記の被切換平面に
押圧する磁気的押圧手段を設ける第２の装置とを提供す
ることにより、上記の課題を解決し得るようにしたもの
である。

【００１６】

【作用】第１の装置では、板状体の介在と分布状に配置
した弾力性部材とによって、弁体の移動方向における全
体にわたって、ほぼ均等な押圧力を与え得るため、弁体
の移動時における弁体の後端側の浮き上がりによる切換
平面・被切換平面間からの流体漏れを防止し得るように
に作用する。

【００１７】第２の構成では、弁体の背面側と、この背
面側と対向する箱体の箇所との間に、間隙を設けた磁気
反発機構を弁体の移動方向に配置しているため、弁体の
移動時における弁体の後端側の浮き上がりによる切換平
面・被切換平面間からの流体漏れを防止し得るように作
用する。

【００１８】

【実施例】以下、実施例を図１〜図３により説明する。
これらの図において、図５・図６の符号と同一符号で示
した部分は、図５・図６によって説明したものと同一の
機能をもつ部分である。

【００１９】〔第１実施例〕 図１の第１実施例は、上記の第１の装置に対応する実施
例であり、固定側に複数の流路５１〜５８を設け、弁体
１０に流路を切り換えるための複数の切換用溝２１〜２
４を設けるとともに、流路５１〜５８と切換用溝２１〜
２４との相対位置をずらせるように弁体１０を移動する
ことにより各流路５１〜５８の接続を変更するようにし
た流路切換装置において、箱体１の内側に１つの平面
を、被切換平面２として、弁室３を形成するとともに、
この被切換平面２に各流路５１〜５８を間隔配置して形
成する弁室形成手段と、被切換平面２と当接して摺動す
る弁体の平面を切換平面１１とし、この切換平面１１に
各切換用溝２１〜２４を形成する弁体形成手段と、弁体
１０の背面側１２に弁体１０が当接して摺動する板状
体、例えば、滑り板３３を配置するとともに、箱体１と
板状体、例えば、滑り板３３との間に弁体１０の移動方
向１３に分布状に配置した複数の弾力性部材、例えば、
弁体１０の移動方向１３に間隔配置した複数のばね３５
〜３７によって上記の板状体、例えば、滑り板３３を押
圧することにより切換平面１１を被切換平面２に押圧す
る弾力性押圧手段とを設ける構成をもつもので、以下、
構成各部を具体的に説明する。

【００２０】図１において、箱体１は、内部に１つの平
面を被切換平面２として設けた弁室３をもち、気密を保
つように形成した密閉箱であり、主体部分を熱絶縁性の
良い材料、つまり、熱の不良導体の材料、例えば、硬質
の樹脂材で形成し、被切換平面２の部分を熱伝導性の悪
い金属材、例えば、ステンレスあるいは鋳鉄で形成して
ある。また、箱体１全体を熱絶縁性の良い硬質樹脂材、
ステンレスあるいは鋳鉄で形成してもよい。

【００２１】被切換平面２の箇所には、各流路５１〜５
８を所要の配列と所要の間隔をもって配置してあり、各
流路５１〜５８には流路を延長するための配管が可能な
構造（図示せず）が設けてある。

【００２２】軸受部４は、弁体１０を移動するための移
動用竿３１が気密を保って移動し得る構造の軸受体で、
例えば、シール用パッキン（図示せず）を設けた樹脂材
のオイルレスベアリングである。

【００２３】移動用竿３１は、熱絶縁性の良い材料ある
いは熱伝導の悪い材料、例えば、硬質の樹脂材の丸棒で
形成したもので、弁体１０との接続部３２を図の上下方
向に移動可能な構造（図示せず）を、例えば、アリ溝構
造またはユニバーサル継手などの構造にして形成してあ
る。

【００２４】弁体１０は、被切換平面２に当接して摺動
する平面を切換平面１１として、この切換平面１１の側
に、所要の流路切換を行うための切換用溝２１〜２４を
所要の形状と間隔により配置して設けてあり、図７の冷
暖房装置の流路切換接続として用いる場合には、流路５
１〜５８に対して、図１の〔Ａ−Ａ断面〕に示したよう
な形状のをもつ溝を設けて、例えば、熱伝導性の悪いス
テンレスあるいは鋳鉄で形成するか、または、形成容易
な銅合金材や熱絶縁性の良い硬質樹脂材などで形成して
ある。ここで、箱体１および弁体１０をステンレスある
いは鋳鉄などの金属材で形成した場合には、切換溝２１
〜２４の流体と接触する面および切換平面１１を熱絶縁
性の良い硬質樹脂料で被服する。

【００２５】弁室３の弁体１０の背面側には、滑り板３
３を介して、ばね３４〜３７を設けることにより、切換
平面１１を被切換平面２に押圧するための弾力性をもつ
部材を設けてある。

【００２６】滑り板３３は摩擦抵抗の少ない板、例え
ば、金属板にフッ素系樹脂をコーティングした板で形成
してあり、ばね３５〜３７は、例えば、つる巻ばねで形
成してあり、配置位置の位置付けは箱体１に形成した穴
によって保持してある。

【００２７】移動用竿３１を左右に移動すると、図１の
〔流路切換構成〕に示した実線と点線ように切り換える
ことができ、図７の多流路切換装置２００としての役目
を果すことができる。

【００２８】〔第２実施例〕 図２の実施例は、上記の第２の装置に対応する実施例で
あり、図２において、図１の符号と同一の符号で示す部
分は、図１により説明した機能と同一の機能をもつ部分
である。また、この第２実施例は、上記の第１実施例に
おける弾力的押圧手段の部分に代えて、弁体１０の背面
側１２の箇所と、この背面側１２と対向する箱体１の箇
所とに、間隙を設けた磁気反発機構を弁体１０の移動方
向１３に沿って配置、例えば、間隙４１Ｃを設けた複数
の磁石４１Ａ・４１Ｂによる磁気反発機構を弁体１０の
移動方向１３に沿って配置することにより切換平面１１
を被切換平面２に押圧する磁力的押圧手段を有する構成
をもつもので、以下、構成各部を具体的に説明する。な
お、弁体１０の箇所は、後記の〔変形実施〕（５）のよ
うに、弁体側の磁石に代えて、弁体１０全体を永久磁石
に変更して構成することも可能なものである。

【００２９】図２において、図１と異なる箇所は、滑り
板３３・ばね〜３７に代えて、弁体１０の背面側に磁石
４１Ａを埋設し、弁体１０の背面と対向する弁室３の内
面側の磁石４１Ａと対向する箇所に磁石４１Ｂを埋設す
るとともに、磁石４１Ａと磁石４１Ｂとの間に間隙４１
Ｃを設けて配置した箇所であり、磁石４１Ａと磁石４１
Ｂとは、例えば、フェライト磁石による永久磁石であ
り、磁力の極性を、同極性が対向するように配置してあ
る。

【００３０】したがって、間隙４１Ｃを設けた磁石４１
Ａの磁力と磁石４１Ｂの磁力とが反発し合う反発機構
（この発明において、間隙を設けた磁気反発機構とい
う）によって切換平面１１を被切換平面２に押圧するこ
とになり、弁体１０の移動方向に対しては磁力抵抗を少
なくし、かつ、磁石４１Ａ・磁石４１Ｂ間の摺動抵抗を
無くするようになっている。なお、磁石４１Ａに代え
て、弁体１０全体を永久磁石に変更して構成した場合
も、同様に、間隙を設けた磁気反発機構に構成すること
は言うまでもない。

【００３１】〔第３実施例〕 図３の実施例は、上記の第１の装置に対応する第２の実
施形態であり、図３において、図１の符号と同一の符号
で示す部分は、図１により説明した機能と同一の機能を
もつ部分である。また、この第３実施例は、上記の第１
実施例の弁室３における弁体１０の移動方向の長さを小
さくするために、弁体１０の中央に位置する部分の流路
５５を流路５４に、また、流路５６を流路５３に切換接
続する経路を、弁室３の弁体１０の背面側１２にある間
隙部分３Ａと、弁体１０の移動方向１３の前後にある間
隙部分３Ｂ・３Ｃとを利用して切り換えるように変更
し、図４の〔流路切換構成〕に示した実線と点線ように
切り換えることができるようにしたものである。

【００３２】具体的には、弁体１０の各流路５１〜５８
と中央２１Ａと各切換用溝２２〜２４の配置関係を〔Ｃ
−Ｃ断面〕のように配置してあり、図の切換位置では、
中央穴２１Ａに位置付けた流路５５は、間隙３Ａ→滑り
板３３の穴３３Ａ→間隙３Ｂの経路を経て流路５４に接
続しており、弁体１０を移動して中央穴２１Ａに流路５
６を位置付けたときには、流路５６が間隙３Ａ→滑り板
３３の穴３３Ｂ→間隙３Ｃの経路を経て流路５３に接続
することになる。

【００３３】〔変形実施〕 この発明は次のように変形して実施することができる。 （１）図３の第３実施例の〔流路切換構成〕を図２の第
２実施の構成のものに適用して構成する。

【００３４】（２）箱体１と弁体１０とを、板材と管材
とを接着して、所要の形状に形成したものにする。 （３）箱体１と弁体１０の両方またはいずれか一方を、
金属材または固体状の硬質樹脂材で形成し、要部の表面
にゴムライニングあるいはテフロンコーティングなどの
断熱コーティングを施して、形成したものにする。

【００３５】（４）箱体１の図における上面側または底
面側の部分もしくはこの両方の部分を残り部分と別体に
分離して形成しておき、分離箇所にパンキンを挟み入れ
て、ねじ締め付けなどにより一体に構成する。

【００３６】（５）図２の第２実施例の構成において、
弁体１０側の磁石４１Ａに代えて、弁体１０全体を永久
磁石にして構成する。 （６）図１の第１実施例、図３の第３実施例において、
ばね３４〜３７に代えて、発泡ポリエチレン、発泡ウレ
タンなどの軟質で弾力性をもつ含泡樹脂材で形成した所
要の厚みをもつ部材を挟み込んで、弾力部材を構成す
る。

【００３７】（７）図７における多流路切換装置２００
を、図４のように、２つの四方弁構成による多流路切換
装置２００Ａ・２００Ｂによって構成するなどの場合に
は、上記の各実施例における流路５１〜５８を複数列、
例えば、２列に分けて被切換平面２に配置するととも
に、この複数列に対応して、弁体１０の切換用溝２１〜
２４も複数列にして配置するように構成する。

【００３８】

【発明の効果】この発明によれば、以上のように、第１
の装置では、板状体の介在と分布状に配置した弾力性部
材とにより、弁体の移動方向の全体にわたって、切換平
面・被切換平面間がほぼ均等に押圧されるため、弁体の
移動時に弁体の後端側が浮き上って流体漏れを起こすよ
うな事故を防止できるほか、弁体の背面側に板状体と弾
力性部材だけを配置する構成なので、流路切換装置全体
を小型に構成して提供し得るという特長がある。

【００３９】第２の構成では、弁体の移動方向に沿って
配置されている間隙を設けた磁気反発機構により、弁体
の移動方向の全体にわたって、切換平面・被切換平面間
がほぼ均等に押圧されるため、弁体の移動時に弁体の後
端側が浮き上って流体漏れを起こすような事故を防止で
きるほか、弁体の背面とこれと対向する弁室の内面の部
分、すなわち、箱体の部分とに対向する磁石を配置する
かまたは弁体全体を磁石にするだけの構成なので、流路
切換装置全体を小型に構成して提供し得るという特長が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の構成断面図と流路切換
構成図

【図２】この発明の第３実施例の構成断面図と流路切換
構成図

【図３】この発明の第４実施例の構成断面図と流路切換
構成図

【図４】この発明の変形実施例の流路切換構成図

【図５】従来技術の構成断面図

【図６】従来技術の構成断面図

【図７】従来技術の流路切換構成図

【符号の説明】

１ 箱体 ２ 被切換平面 ３ 弁室 ３Ａ 間隙部分 ３Ｂ 間隙部分 ３Ｃ 間隙部分 ４ 軸受部 １０ 弁体 １１ 切換平面 １２ 背面側 １３ 移動方向 ２１〜２４ 切換用溝 ２１Ａ 中央穴 ３１ 移動用竿 ３２ 接続部 ３３ 滑り板 ３３Ａ 穴 ３４〜３７ ばね ４１Ａ 磁石 ４１Ｂ 磁石 ５０ 固定側 ５１〜５８ 流路 ６０ 弁体 ６１・６２ 貫通穴 ６３・６４ 曲折穴 ７０ 固定側 ７１〜７８ 流路 ８０ 弁体 ８１ 狭い溝 ８２ 斜め貫通穴 ８３ 幅広い溝 １００ 吸収冷凍機 １０１ 加温用熱交換器 １０１Ａ 被加温側 １０１ａ 熱操作流体 １０２ ポンプ １０３ 冷却用熱交換器 １０３Ａ 被冷却側 １０３ａ 熱操作流体 １０４ ポンプ １０５ 放熱用室外熱交換器 １０６ 室内冷暖房用熱交換器 ２００ 多流路切換装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−59421（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−34278（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−149469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−200155（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−66（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭60−10231（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−56342（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平３−53090（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭54−44259（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 11/00 - 11/24 F16K 3/00 - 3/36 F25B 41/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定側に複数の流路を設け、弁体に前記
   流路を切り換えるための複数の切換用溝を設けるととも
   に、前記流路と前記切換用溝との相対位置を移動するこ
   とにより各前記流路間の接続を変更するようにした流路
   切換装置であって、 箱体の内側に、１つの平面を被切換平面として、弁室を
   形成するとともに、前記被切換平面に各前記流路を間隔
   配置して形成する弁室形成手段と、 前記弁体を、前記被切換平面に当接して摺動する平面を
   切換平面として前記弁室内で前記移動が可能に形成する
   とともに、前記切換平面に各前記切換用溝を配置して形
   成する弁体形成手段と、 前記弁体の背面側に前記弁体が当接して摺動する板状体
   を配置するとともに、前記箱体と前記板状体の間に前記
   弁体の移動方向に分布状に配置した複数の弾力性部材に
   よって前記板状体を押圧することにより前記切換平面を
   前記被切換平面に押圧する弾力的押圧手段とを具備する
   ことを特徴とする流路切換装置。
2. 【請求項２】 固定側に複数の流路を設け、弁体に前記
   流路を切り換えるための複数の切換用溝を設けるととも
   に、前記流路と前記切換用溝との相対位置を移動するこ
   とにより各前記流路間の接続を変更するようにした流路
   切換装置であって、 箱体の内側に、１つの平面を被切換平面として、弁室を
   形成するとともに、前記被切換平面に各前記流路を間隔
   配置して形成する弁室形成手段と、 前記弁体を、前記被切換平面に当接して摺動する平面を
   切換平面として前記弁室内で前記移動が可能に形成する
   とともに、前記切換平面に各前記切換用溝を配置して形
   成する弁体形成手段と、 前記弁体の全体または背面側の箇所と、前記背面側と対
   向する前記箱体の箇所とに、間隙を設けた磁気反発機構
   を前記弁体の移動方向に沿って配置することにより前記
   切換平面を前記被切換平面に押圧する磁力的押圧手段と
   を具備することを特徴とする流路切換装置。