JP5144374B2 - 四方切換弁用弁体 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍機器、空調機器等の可逆冷凍サイクルを利用した機器等に用いられる四方切換弁の弁体に関する。

従来、冷凍サイクルの冷媒通路に四方切換弁を配置して冷媒通路を切り換え、室内の冷房と暖房とを切り換えることが行なわれている。このような四方切換弁として、特許文献１及び２等において種々のものが提案されている。

上記四方切換弁の１つとして、例えば、図３に記載の四方切換弁６１は、密閉中空のシリンダ状の弁本体６２に、圧縮機６３の吐出管６４に連通する接続口６５と、圧縮機６３の吸入管６６に連通する接続口６７を設け、この接続口６７を挟んで両側に、熱交換機６８、６９への導管７０、７１に連通する２つの接続口７２、７３を配置し、椀状の弁体７４を弁座８０に摺動自在に設け、この弁体７４を摺動させ、中央の接続口６７と両側の接続口７２、７３のいずれか一方との間を選択的に接続する。

ここで、上記四方切換弁６１を構成する弁体７４は、金属、合成樹脂、又は金属と樹脂皮膜層とを組み合わせたものなどで形成することができるが、特に、弁体全体を合成樹脂で形成することにより、合成樹脂は摺動性がよいため、安定した弁体の動きを確保することができるとともに、合成樹脂は熱伝導率が低いため、冷凍サイクルの熱効率低下を防止することもできる。

一方、上記四方切換弁６１の弁体７４については、弁体７４の内外の圧力差による変形に留意する必要があり、特に、弁体７４全体を合成樹脂で形成した場合には、弁体７４の摺動面７４ａに微少な変形が生じると、その変形部分から弁体７４の内外の冷媒ガスの圧力差によって冷媒が噴出し、冷媒が漏れることとなる。そこで、図４に示すように、合成樹脂製の椀状の本体７４ｃに、本体７４ｃの開口端面部７４ｂを横断するように金属ピン７５を差し渡したものも提案されている。

また、上記金属ピン７５のみでは強度不足になる虞がある場合には、図５に示すように、金属製のピン部７５の両端に半円形の鍔部７６を備えた補強用部材を差し渡すものも提案されている。

特開平１１−２０１２９７号公報 特願２００７−２０６３００号

しかし、上記従来の弁体には以下のような問題点があった。

図５に示すように、補強用部材の鍔部７６は、弁体７４の段部７７に圧入されているが、弁体７４の内部を流体が矢印Ｌ方向に流れると、流体の粘性によりピン部７５に矢印Ｆ方向の力が加えられる。これにより、ピン部７５とともに、ピン部７５の両端部に設けられている鍔部７６がピン部７５と同方向に回転する。すると、鍔部７６は半円形状に形成されているため、段部７７内で回転し易く、段部７７からピン部７５とともに抜け落ちる虞があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、弁の椀状の本体に、その開口端面部を横断するように差し渡される補強用部材が、本体内を流れる流体の粘性により回転して本体から脱落するのを防止することのできる四方切換弁用弁体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、密閉空間を有する弁本体と、該弁本体の一側部に連結され、前記密閉空間と連通する第１導管と、前記弁本体の他側部に連結され、前記密閉空間と連通する第２導管と、該第２導管を挟んで両側に各々隣接して配置され、前記密閉空間と連通する第３及び第４導管と、前記弁本体内において前記第２乃至第４導管の各々に連通する開口部を有する弁座と、該弁座に摺動可能に配置された弁体とを備え、該弁体を一方向又は他方向に摺動させることにより、前記第１導管と前記第３導管との間、又は前記第１導管と前記第４導管との間の連通状態が選択的に切り替えられる四方切換弁に用いられる前記弁体であって、椀状の本体と、該椀状の本体の開口端面部を横断するように該開口端面部に差し渡されるピン部を有する補強用部材と、該補強用部材が前記ピン部の軸線に対して垂直な面内で回転するのを防ぐ回転規制手段とを備え、前記補強用部材は、前記ピン部の軸線に対して垂直な方向に延設され、前記ピン部と一体に形成される鍔部を前記ピン部の両端に有しており、該鍔部を矩形状に形成するとともに前記本体に前記鍔部が嵌合する段部を設け、前記鍔部及び前記段部により前記回転規制手段を構成したことを特徴とする。

そして、本発明によれば、補強用部材がピン部の軸線に対して垂直な面内で回転するのを防ぐ回転規制手段を備えることにより、補強用部材が、椀状の本体内を流れる流体の粘性により回転して本体から脱落するのを防止することができる。
また、補強用部材のピン部と鍔部とが一体に形成されることにより、補強用部材の強度が向上するとともに椀状の本体にワンタッチで装着することも可能となり、さらに補強用部材の部品点数及び製造コストを低減することができる。

さらに、前記四方切換弁用弁体において、前記補強用部材のピン部と鍔部とを金属により形成してもよい。また、前記補強用部材のピン部と鍔部とを合成樹脂により一体に形成することができ、これにより、弁体の製造コストを低減することができる。

また、前記四方切換弁用弁体において、前記椀状の本体全体を合成樹脂で形成することができ、摺動性がよく、熱伝導率の低い弁体を提供することができる。

以上のように、本発明によれば、補強用部材が、椀状の本体内を流れる流体の粘性により回転して本体から脱落するのを防止することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる弁体を備えた四方切換弁を空調機器に用いる場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかる弁体１の実施形態を用いた四方切換弁２を示す。この四方切換弁２は、大別して、円筒状の弁本体３と、圧縮機４の吐出管５に連通する開口部６と、圧縮機４の吸入管７に連通する開口部８と、この開口部８を挟んで両側に、熱交換機９、１０への導管１１、１２に連通する２つの開口部１３、１４と、これらの開口部８、１３、１４を有し、椀状の弁体１が摺動する弁座１６とを備え、弁体１が弁座１６上を摺動することで、吐出管５と、導管１１又は導管１２のいずれか一方とを選択的に接続する。

弁本体３は、両端部に栓体３ａ、３ｂが固着された円筒状に形成され、弁本体３の上側には開口部６が形成され、開口部６に圧縮機４に接続される吐出管５が連結される。弁本体３の下側には、圧縮機４の吸入管７と、熱交換機９、１０への導管１１、１２が連結され、弁本体３の内部の弁座１６に、これらの導管等の開口部８、１３、１４が穿設される。

また、弁本体３の内部には、弁座１６と栓体３ａとの間にピストン１７が、弁座１６と栓体３ｂとの間にピストン１８が設けられ、ピストン１７、１８の間に、高圧室２０が形成される。ピストン１７、１８は、連結板１９によって一体的に移動可能に連結される。また、ピストン１７と栓体３ａとの間に形成された作動室２１と、ピストン１８と栓体３ｂとの間に形成された作動室２２とは、導管２３、２４を介して四方切換パイロット弁２５に連結されている。パイロット弁２５が、作動室２１、２２の間に介在することにより、作動室２１、２２のいずれか一方が、導管２６によって吐出管５に連通するとき、他方の作動室が導管２７によって吸入管７に連通するように構成される。

弁本体３の内部の弁座１６上には、連通用凹部１ａと環状鍔部１ｂとを有する椀状の弁体１が設けられる。弁体１は、連結板１９の孔１９ａ内に緩く嵌合されている。これにより、弁体１は、ピストン１７、１８が図１において左右方向に移動することに伴って弁座１６上を摺動し、圧縮機４に接続された吸入管７の低圧側の開口部８を、その両側の熱交換器側の開口部１３、１４のいずれか一方と連通させるとともに、他方の熱交換器側開口部を高圧室２０に開放する。

弁体１は、図２に示すように、全体が合成樹脂で射出成形され、連通用凹部１ａと環状鍔部１ｂとを有する椀状の本体１ｃと、金属からなり、ステム１ｄ（ピン部）及びその両端に設けられた横長の矩形状の金属製のワッシャ１ｅ（鍔部）を有する補強用部材１ｆとで構成され、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、補強用部材１ｆを、その両端のワッシャ１ｅが本体１ｃの内壁の段部１ｃに嵌合するように本体１ｃの開口端面部１ｇに差し渡し、装着する。

上記構成を有する四方切換弁２は、図１に示すように、空調機器において冷媒の流れを冷房と暖房に切り換える場合に使用される。このとき、弁体１は、外周囲から高温の冷媒の圧力を受けて、弁座１６に押圧された状態で弁座１６上を摺動する。この際、図２に示すように、ワッシャ１ｅを横長の矩形状としたため、弁体１の強度増強を図ることができるとともに、ステム１ｄを弁座１６に近接して位置させることができ、弁座１６の摺動面１６ａから所定距離以上離れて弁体１の連通用凹部１ａの流体通路内部へ入り込むことがない。そのため、ステム１ｄが流体抵抗となることはなく、円滑な流体の移動を確保することができる。

また、図示を省略するが、図２に示したステム１ｄとワッシャ１ｅとを一体に形成した補強用部材とすることも可能であり、これによって、補強用部材の部品点数を低減して四方切換弁２の製造コストの低減を図ることもできる。また、ステム１ｄとワッシャ１ｅとを一体に硬質樹脂等で形成することも可能である。

本発明にかかる四方切換弁用弁体の実施形態では、図２に示すように、ワッシャ１ｅを矩形状の板状部材とし、段部１ｋに圧入している。このように構成すると、上述のように、流体の粘性によりステム１ｄに矢印Ｆ方向の力が加えられても回転し難く、ワッシャ１ｅがステム１ｄの軸線に対して垂直な面内で回転して段部１ｋから抜け落ちるのを防止することができる。

尚、上記実施の形態では、鍔部（ワッシャ１ｅ）を矩形状の板状部材としたが、鍔部の形状はこれに限定されるものではない。

また、上記実施の形態においては、本発明にかかる弁体１を備えた四方切換弁２を空調機器に用いる場合を例にとって説明したが、空調機器以外にも、冷凍機器等他の可逆冷凍サイクルを利用した機器、さらには、冷凍サイクルを利用した機器以外にも、流体を四方に切り換える必要がある機器に使用することができる。

本発明にかかる弁体の実施形態を用いた四方切換弁を示す断面図である。 図１の弁体を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側断面図、（ｄ）は（ｃ）の一部拡大図である。 従来の四方切換弁の一例を示す断面図である。 図３の弁体を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側断面図である。 従来の他の弁体を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は底面図である。

符号の説明

１ 弁体
１ａ 連通用凹部
１ｂ 環状鍔部
１ｃ 本体
１ｄ ステム
１ｅ ワッシャ
１ｆ 補強用部材
１ｇ 開口端面部
１ｋ 段部
２ 四方切換弁
３ 弁本体
３ａ 栓体
３ｂ 栓体
４ 圧縮機
５ 吐出管
６ 開口部
７ 吸入管
８ 開口部
９ 熱交換機
１０ 熱交換機
１１ 導管
１２ 導管
１３ 開口部
１４ 開口部
１６ 弁座
１６ａ 摺動面
１７ ピストン
１８ ピストン
１９ 連結板
２０ 高圧室
２１ 作動室
２２ 作動室
２３ 導管
２４ 導管
２５ 四方切換パイロット弁
２６ 導管
２７ 導管

Claims (4)

1. 密閉空間を有する弁本体と、該弁本体の一側部に連結され、前記密閉空間と連通する第１導管と、前記弁本体の他側部に連結され、前記密閉空間と連通する第２導管と、該第２導管を挟んで両側に各々隣接して配置され、前記密閉空間と連通する第３及び第４導管と、前記弁本体内において前記第２乃至第４導管の各々に連通する開口部を有する弁座と、該弁座に摺動可能に配置された弁体とを備え、該弁体を一方向又は他方向に摺動させることにより、前記第１導管と前記第３導管との間、又は前記第１導管と前記第４導管との間の連通状態が選択的に切り替えられる四方切換弁に用いられる前記弁体であって、
   椀状の本体と、
   該椀状の本体の開口端面部を横断するように該開口端面部に差し渡されるピン部を有する補強用部材と、該補強用部材が前記ピン部の軸線に対して垂直な面内で回転するのを防ぐ回転規制手段とを備え、
   前記補強用部材は、前記ピン部の軸線に対して垂直な方向に延設され、前記ピン部と一体に形成される鍔部を前記ピン部の両端に有しており、該鍔部を矩形状に形成するとともに前記本体に前記鍔部が嵌合する段部を設け、前記鍔部及び前記段部により前記回転規制手段を構成したことを特徴とする四方切換弁用弁体。
2. 前記補強用部材のピン部と鍔部とが金属により形成されることを特徴とする請求項１に記載の四方切換弁用弁体。
3. 前記補強用部材のピン部と鍔部とが合成樹脂により形成されることを特徴とする請求項１に記載の四方切換弁用弁体。
4. 前記椀状の本体は、全体が合成樹脂からなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の四方切換弁用弁体。

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