JPH0842737A

JPH0842737A - 四方弁

Info

Publication number: JPH0842737A
Application number: JP6183723A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Takano; 哲郎高野; Taku Sekine; 卓関根
Original assignee: Yokohama Aeroquip Co Ltd
Current assignee: Yokohama Hydex Co
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】作動中の磁気特性を良好にし、かつ弁座と弁
とのシート面でのシール安定性の確保を容易にし、磁束
漏洩の低減ならびに部品点数の低減や、弁本体のコンパ
クト化がはかれ、空気調和機への適用時に霜取りから暖
房運転復帰までの時間短縮をはかれる四方弁を提供す
る。【構成】弁本体１２とその上部に配設した電磁石２８
とからなり、弁本体１２は円筒状のボディ１３と弁座１
４と弁３８を組付けたローターアッシー３１とからな
り、弁座１４には導入口１６と導出口１７ならびに二つ
の通孔が形成され、さらに弁３８と弁座１４との間に弁
３８を持ち上げる反力を有するスプリング９１を介設す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として空気調和機の
冷暖房の切換えに用いられる四方弁に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の冷暖房サイクルには冷房運
転時と、暖房運転時に冷媒の流れ方向を切換えるために
四方弁が使用されている。そこで、この種の四方弁とし
て従来、実開昭５４−１６５３２４号または特開昭６１
−６４６８号、さらには特公平３−３０７４９号などの
考案や発明が知られている。

【０００３】しかしながら、これらの従来の四方弁は、
回路を切換えるためのメインの弁体と、その弁体を作動
するためのパイロット弁体で構成され、両者を結ぶ配管
が必要で、しかもメイン弁体は直線往復動タイプのもの
であり、ピストンの部品点数が多く、構成が複雑で組立
に手間ががかかり、また、冬期の暖房運転時にはパイロ
ット弁の保持のために連続通電しなければならず、多く
の電力消費を伴い不経済であった。

【０００４】また実開昭６３−１７０６６７号により、
パイロット弁や、そのための配管を必要とせず、構成が
簡単で組立て易く、しかも電磁石に対する連続通電を必
要としない経済的な四方弁が提案された。しかしなが
ら、上記の提案の四方弁では弁体の上部外周に配設した
永久磁石が円弧状で弁体側面に自由保持される構造であ
ったため、作動中に永久磁石が第１弁本体の内面に接触
すると共に、二つの永久磁石がフエライト系であるため
磁粉が発生しやすく、この磁粉が空気調和機回転の目詰
まりの原因になり、また永久磁石を自由保持するため、
組立時に不安定であるという問題があった。

【０００５】さらに、電磁石の弁本体側面への取付けに
より装置としてのコンパクト化にも不都合があるなどの
問題があった。そこで、上記の四方弁の問題点を解消す
るために実開平３−１１４６８１号の四方弁が提案され
ている。この四方弁は、図１１に示す構造のものであり
弁本体１２とこの弁本体１２の上部に配設された電磁石
２８とからなり、弁本体１２は円筒状のボディ１３と、
そのボディ１３の下端部に取付けられた弁座１４と、そ
のボディ１３内に回動可能に配設された円柱状の弁体１
５とからなり、上記弁座１４には所要の角度間隔で導入
口１６と導出口１７、ならびに二つの通孔が形成されて
いる。

【０００６】また、上記弁体１５はプラスチックマグネ
ットで形成され、弁体１５には上記導入口１６と前記二
つの通孔のいずれかとを交互に連通させるガイド孔２４
が穿設されると共に、上記導出口１７と二つの通孔のい
ずれかを交互に連通させる連絡溝２５が形成され、導入
口１６には先端をガイド孔２４に突入して銅製の導入管
２０が取付けられ、この突入部４０はガイド孔２４の端
部に当接して弁体１５の回動を制限するストッパーとな
り、電磁石２８下方部はボディ１３の外側面に着脱可能
に取付けられている。

【０００７】なお、この発明の四方弁の弁座１４の軸心
には弁体１５を取付けるシャフト１９が立設されてお
り、また圧縮機の吐出側に通じる導入管２０が上記導入
口１６に取付けられると共に、圧縮機の吸入側に通じる
導出管２１が導出口１７に取付けられている。さらに、
ボディ１３の上部にはボディキャップ２６が取付けられ
ており、このボディキャップ２６と弁体１５の上面との
間には弁室２７が形成されている。

【０００８】しかしながら、上記提案の四方弁では、弁
体１５の全体をプラスチックマグネットで形成してお
り、そのため着磁は等方性であり、磁気特性に問題があ
ると共に、プラスチックマグネットの弁体１５は硬いた
め、弁座１４とのシート面でのシールの安定性を確保す
るためには弁座１４や弁体１５のシート面の仕上精度を
精密にする必要があった。

【０００９】また、弁体１５を取り付けるシャフト１９
は弁座１４の中心の穴とボディキャップ２６の中心凹溝
とでフリーで支持されており、弁体１５はこのシャフト
１９で径方向の動きは抑制されているが、軸方向の動き
は弁座１４とボディキャップ２６との間で自由状態であ
る。従って、シャフト１９のフリー支持と相まって、衝
撃に対し音発生や弁体１５の破損などの危険性もある。

【００１０】さらに、電磁石２８のコイル４３は縦置き
になっており、その両側に鉄芯４４，４５が非対称形状
に配設され、形状および寸法の異なる２種類の鉄芯４
４，４５を必要とし、部品点数が増えると共に、両側の
鉄芯４４，４５が矢印Ｘで示す部分で相互に近接する箇
所ができるため、磁束の漏洩が発生して効率減をまねく
という問題があった。

【００１１】一方、空気調和機の暖房運転時には、定期
的に室外機熱交換器の霜取りを行うが、これは圧縮機か
ら吐出される高温の冷媒を室外機熱交換器へ流し込み、
付着した霜を除去するものである。また空気調和機に
は、この霜取りの操作を専用回路のバイパスで行う機種
と、四方弁の回路を切換えて行なうものとがあるが、前
記のごとく四方弁で切換えるものでは霜取り中は冷房運
転になるが、室内機ファンを停止させ、室内へは冷風は
吹き込まない。

【００１２】さらに、電磁石２８と永久磁石との反発力
を利用して回路切換を行なう回転式の四方弁を、回路切
換えにより霜取り操作を行う機種に採用した場合は、直
線往復動の四方弁により回路を切換えるものに比べ、霜
取りから再度暖房運転に至るまでの時間が２倍以上必要
であり、例えば直線往復動のものが１から1.5 分である
のに対し、回転式四方弁のものでは約３分必要である。

【００１３】その理由として、空気調和機運転中は、弁
座１４の導入口１６は圧縮機の吐出口に接続され、本体
内部も高圧になっており、導出口１７は圧縮機の吸引口
に接続され弁３８の連絡溝２５ともども低圧になってい
るため、この圧力の差のあるために、弁３８は弁座１４
に押しつけられ、導入口１６側から導出口１７側への冷
媒の流出が規制されるからである。

【００１４】そこで、霜取運転にするは、圧縮機を停止
し、冷媒の流れを止め、導入口１６側と導出口１７側と
の圧力が平行になるのを待ち、四方弁回路を切換え、冷
房運転回路とし、圧縮機を短時間作動させて霜取りを行
ない、その後圧縮機を再び停止し上記と同じ手順を経
て、暖房運転に復帰させることになる。すなわち、直線
往復動の四方弁は圧縮機の吐出圧力を利用して回路切換
えを行なうため、圧力平衡を待たずに霜取運転ができる
ため、暖房運転に復帰するまでの時間は短くてすむのに
比較し、前記の従来例のごとき回転式四方弁では弁体１
５が弁座１４に常時接触しているため、導入口１６側と
導出側１７との圧力が平衡、例えば 0.3kgf/cm²程度の
差圧以下になるのを待つ必要があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点を解決するためになされたものであり、作動中の
磁気特性を良好にし、かつ、弁と弁座とのシート面での
シール安定性の確保を容易とし、しかも弁体の破損など
の恐れをなくし、磁束漏洩の低減、ならびに部品点数の
低減や、弁全体のコンパクト化がはかれ、しかも空気調
和機への採用時に、その暖房運転時の室外機熱交換器の
霜取りから暖房運転への復帰までの待ち時間を短くでき
る四方弁を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の四方弁は、弁本体とその弁本体の上部に配
設された電磁石とからなり、その弁本体は、円筒状のボ
ディと、そのボディの下端に取付けされた弁座と、その
ボディ内面に回動可能に配設された円筒状のプラスチッ
クマグネット内に円筒状のヨークおよび樹脂製の弁をそ
れぞれ順次一定位置に組付けたローターアッシーとから
なると共に、上記弁座には所要の角度間隔で導入口と導
出口、ならびに二つの通孔が形成され、また上記弁には
上記導入口と二つの通孔とのいずれかとを交互に連通さ
せるガイド孔が穿設され、かつ上記導出口と二つの通孔
のいずれかとを交互に連通させる連絡溝が形成され導入
口には先端をガイド孔に突出して導入管が取付けられ、
さらに、上記弁と弁座との間に弁を持ち上げる反力を有
するスプリングを介設することを特徴としている。

【００１７】以上の構成からなる四方弁では、電磁石を
ボディ上部に配設することで弁本体をコンパクトに形成
できると共に、導入口を弁座に設け、導入管をボディ底
部に取付けるようにしたのでガイド孔に導入管を突出さ
せて弁体回動のストッパとして利用できる。また、弁体
をプラスチックマグネット、ヨークおよび樹脂製の弁か
らなるローターアッシーとして、プラスチックマグネッ
トを円筒状にしたので、異方性着磁とすることができ、
磁気特性を良好にすることができ、弁と弁座とのシール
安定性の確保が容易になる。

【００１８】さらに、上記弁と弁座との間にスプリング
を介設してそのスプリングの反力で弁を持ち上げるよう
にしているので、導入口側と導出口側との差圧によって
生じる力を軽減し、空気調和機に本発明の四方弁を採用
した場合の暖房運転時の室外機熱交換器の霜取りから暖
房運転復帰までの時間を短縮できる。一方、上記スプリ
ングを、ローターアッシーに組付けられた弁と、その弁
の中心の穴に遊嵌するシャフトの下端が中心に固定され
た弁座との間のシャフトの周囲に介設し、かつそのシャ
フトの上部をガイドの中心に嵌設することは、上記ロー
ターアッシーのプラスチックマグネットとヨークとの移
動を規制し、弁自体の破損を防止する上で好ましく、さ
らに弁本体の上部に配設される電磁石のコイルを横置き
とし、かつ電磁石の両側の鉄芯を左右対称に形成するこ
とは、部品点数の低減と磁束の漏洩を抑制する上で望ま
しい構成である。

【００１９】

【実施例】以下図面を参照して本発明の四方弁の実施例
を説明するが、図１は本発明の一実施例に係る四方弁の
側断面図、図２は図１の正面図、図３は図２のＡ−Ａ方
向の側面図、図４は図１のローターアッシーの平面図、
図５は図４の側断面図、図６は図１のガイドの側断面
図、図７は図６の平面図、図８は図１の電磁石のコイル
への通電をオフにした時のローターアッシーの作動を示
す平面図、図９は図８の電磁石のコイルの通電方向を逆
にした時のローターアッシーの作動を示す平面図であ
る。

【００２０】まず、図１から図３までに示すこの四方弁
は、弁本体１２と、この弁本体１２の上部に着脱可能に
配設された電磁石１８とからなり、その弁本体１２は円
筒状のボディ１３と、そのボディ１３の下端に取付けら
れた弁座１４と、そのボディ１３の内面に回動可能に配
設されたローターアッシー３１とから構成されている。
次に、このローターアッシー３１は、ボディ１３の内面
に回動可能な円筒状のプラスチックマグネット３２と、
図４および図５に示すごとく、このプラスチックマグネ
ット３２の底部の周囲に設けた四箇所の凹溝３３，３
４，３５，３６のうち１箇所の凹溝３３のみを他の凹溝
３４，３５，３６よりも狭幅として、これらの各凹溝３
３，３４，３５，３６の各溝幅に対応して一定位置に組
付けられる各凸部３７を底部に設けたナイロンなどの樹
脂製の弁３８を、円筒状のヨーク３９を介して組付けし
ており、上記ヨーク３９の内周面に設けたスリット４１
に対し弁３８の外周面に設けた突起４２が嵌合するよう
になっており、この実施例では弁３８の狭幅の凸部３７
と同一径方向位置にヨーク３９のスリット４１が設けら
れている。

【００２１】なお、これらの凹凸溝の嵌合は、使用中温
度が上昇しても材料の膨張係数の違いにより固定化しな
いだけの隙間を持たせて嵌合されるようにしている。す
なわち、ローターアッシー３１は、プラスチックマグネ
ット３２の内側に、円筒状のヨーク３９が、そして、そ
のヨーク３９の内側に弁３８が、それぞれ順次一定位置
に組付けられている。

【００２２】また、弁座１４はボディ１３の下端部周縁
にロー付けなどにより取付けられており、この弁座１４
には弁座１４の軸心をはさんで互いに対向する位置で、
かつその軸心を中心として所要の角度間隔で導入口１６
および導出口１７、ならびに二つの通孔が形成されてい
る。なお、この実施例では、導入口１６、導出口１７、
ならびに二つの通孔が弁３８の軸心を中心にそれぞれ９
０°の間隔で配置されている。

【００２３】さらに、上記の弁３８には導入口１６と二
つの通孔とのいずれかとを連通させるガイド孔２４が穿
設され、かつ上記導出口１７と二つの通孔のいずれかと
を交互に連通させる連絡溝２５が形成され、導入口１６
には先端をガイド孔２４に突入して導入管２０が取付け
られているが、この導入管２０の先端にはステンレス鋼
などの剛性のあるストッパー５０を取り付けている。

【００２４】なお、ガイド孔２４に突入した導入管２０
の先端の突出部であるストッパー５０は、ガイド孔２４
の端部に当接して弁３８の回動を制限するストッパーの
機能をする。このような剛性のある材料のストッパー５
０を採用したのは、弁３８の作動力増大のため、弁３８
の回転力によって、従来の銅管の導入管２０をストッパ
ーとしたのでは、そのストッパーがつぶれたり、変形し
て流路が減少し、弁３８の回転位置ずれが発生すること
を防止するためである。

【００２５】次に、ローターアッシー３１に組付けされ
た弁３８の中心の穴に遊嵌するシャフト１９の下端は、
弁座１４の中心に設けた穴に圧入して固定されており、
そのシャフト１９の上部は、図６、図７に示すガイド６
１の中心に設けたシャフト用孔６２に嵌設されている。
すなわち、このガイド６１は、プラスチックマグネット
３２、ヨーク３９と弁３８とからなるローターアッシー
３１の各部品を前記のごとく、それぞれ一定位置に保持
させる機能と、シャフト１９に対しての回転中心を形成
するための機能とを有し、このガイド６１の筒状外径部
がヨーク３９の内径部にほぼ同径で挿入され、ガイド１
６のつば部６８がプラスチックマグネット３２とヨーク
３９の軸方向、すなわち上方向への移動を規制する。

【００２６】次に、ローターアッシー３１に組付けられ
た弁３８と、その弁３８の中心の穴に遊嵌するシャフト
１９の下端が中心に固定された弁座１４との間には弁３
８を持ち上げる反力を有するスプリング９１が、シャフ
ト１９の周囲に沿って介設されており、また、シャフト
１９の上部はガイド６１の中心に嵌設されている。お
な、図７のガイド６１に四箇所穿孔している丸孔７０は
流体の通過孔である。次に、弁本体１２の上部に配設さ
れる電磁石２８のコイル４３は横置きとなっており、そ
の両側の鉄芯８０を左右対称の同一形状、同一寸法とし
て一種類の鉄芯８０を左右両側に使用しており、両側の
鉄芯８０が近接する箇所がないので、磁束の漏洩が極力
抑えられて、効率は良くなる。

【００２７】また、この実施例の四方弁では、電磁石２
８とその下方部のボディ１３とは、図２、図３に示すよ
うに両者にまたがる止め金９０を取り付け、取り外すこ
とにより、電磁石２８を着脱可能としており、メインテ
ナンス等を容易にしている。なお、図１の電磁石２８に
は端子１００が取り付けられているが、ここからリード
線を出してもよく、またボディキャップ６４には電磁石
２８の位置決め用の突起６５が設けられている。

【００２８】また、この実施例の四方弁では、上記導入
口１６には圧縮機の吐出側に通じる導入管２０が取付け
られ、導出口１７には圧縮機の吸入側に通じる導出管２
１が取付けられている。次に、上記の実施例の四方弁の
作動について説明すると、図８において電磁石２８のコ
イル４３への通電をオフにした時、プラスチックマグネ
ット３２、ヨーク３９、弁３８からなるローターアッシ
ー３１が時計方向（図９では反時計方向）に回る力が作
用するように、プラスチックマグネット３２の磁束分布
状態と鉄芯８０の幅Ｗを設定しておくものとするが、上
記時計方向の回転もストッパー５０によりその回動がス
トップされて図８に示すような暖房運転の状態となる。

【００２９】なお、この場合、左右の鉄芯８０のＳ極、
Ｎ極と、プラスチックマグネット３２のＳ極とＮ極とが
それぞれ反発し合い、弁３８は時計方向に回るようにな
っている。次に、図８の状態から、コイル４３への通電
方向を逆にすると、電磁石２８の極性が変わり、図９の
状態に示すようにローターアッシー３１は反時計方向に
回る力が作用して反時計方向に回転し、ストッパー５０
がガイド孔２４の一端側に当接して弁３８の回動が止
り、冷房運転の状態となる。

【００３０】さらに、この実施例の四方弁が空気調和機
として使用された場合、その空気調和機の運転時におい
ては、図１に示す状態にあり、圧縮機の作動により圧縮
され、高圧となった冷媒は、導入口１６から本体内に入
り、その本体内は高圧となり、一方導出口１７につなが
った弁３８の連絡溝２５は低圧となる。そこで弁３８に
矢印Ｆで示す力が作用し、弁３８は弁座１４に押し付け
られ、弁３８と弁座１４とは隙間が０の接触状態になっ
ている。

【００３１】次に、空気調和機の暖房運転時の室外機交
換器の霜取り時には、導入口１６側と導出口１７側の圧
力差が１から２kgf/cm²あっても弁３８と弁座１４との
間に介設したスプリング９１の弁３８を持ち上げる反力
により、図１のように弁３８と弁座１４との隙間０の状
態が、図１０に示す空気調和機停止時の状態のごとく、
導入口１６側と導出口１７側との差圧により生ずる力Ｆ
を軽減し、または弁３８を持ち上げることにより、導入
口１６側を導出口１７側に連通し、差圧が存在しない状
態とすることにより、差圧が１から２kgf/cm²あっても
四方弁の回路切換ができようになっている。

【００３２】ただし、空気調和機の運転時は、導入口１
６側と導出口１７側の圧力差によって図１のごとく、弁
３８が弁座１４に接触することが必要であり、図１０に
示す弁３８と弁座１４との隙間δは１mm以下の少量であ
ることが必要である。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の四方弁
によれば、電磁石を弁本体の上部に配設できるので弁全
体としてスマートで、かつコンパクトな形状に形成でき
ると共に、電磁石をボディに対し着脱可能な構造とする
ことが容易であり、メインテナンス等が容易になる。

【００３４】また、本発明では弁体をプラスチックマグ
ネットと、ヨークと、樹脂製の弁とからなるローターア
ッシーとして、それぞれを一定位置に組付けており、プ
ラスチックマグネットの形状を円筒状に形成できるの
で、異方性着磁とすることができて磁気特性を良くする
ことができ、またプラスチックマグネットの内側にヨー
クを接合しているので漏洩磁束を抑えることができ、さ
らに弁をナイロン等の樹脂で形成しているので弁座との
シール安定性確保が容易に行なわれる。

【００３５】一方、ローターアッシーはその中心の穴を
遊嵌するシャフトで弁座の中心で可動するようになって
いるが、その上部のガイドにより上方への移動が抑制さ
れるようになっているので、衝撃によって弁が破損する
恐れがなく、信頼性が向上する。また、弁本体の上部に
配設される電磁石のコイルを横置きとし、かつ両側の鉄
芯を左右対称のものとしているので、１種類の鉄芯の使
用が可能となり経済的であると共に、両側の鉄芯が近接
する箇所がないので磁束の漏洩が極力抑えられ、効率が
良くなる。

【００３６】さらに、本発明の四方弁を空気調和機に採
用した場合、暖房運転時の室外機熱交換器の霜取り運転
から暖房運転に復帰するまでの待ち時間を短くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る四方弁の側断面図であ
る。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ方向の側面図である。

【図４】図１のローターアッシーの平面図である。

【図５】図４の側断面図である。

【図６】図１のガイドの側断面図である。

【図７】図６の平面図である。

【図８】図１の電磁石のコイルへの通電をオフにした時
のローターアッシーの作動を示す平面図である。

【図９】図８の電磁石のコイルの通電方向を逆にした時
のローターアッシーの作動を示す平面図である。

【図１０】図１の四方弁を適用した空気調和機の停止時
の状態を示す四方弁の側断面図である。

【図１１】従来公知の四方弁の側断面図である。

【符号の説明】

１２弁本体１３ボデ
ィ１４弁座１６導入
口１７導出口１９シャ
フト２０導入管２５連絡
溝２４ガイド孔３１ロー
ターアッシー２８電磁石３８弁３２プラスチックマグネット４３コイ
ル３９ヨーク８０鉄芯６１ガイド９１スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部に電磁石を配設した弁本体が、円筒
状のボディと、そのボディの下端に取付けられた弁座
と、そのボディ内面に回動可能に配設された円筒状のマ
グネット内に円筒状のヨークおよび弁をそれぞれ順次一
定位置に取付けたローターアッシーとからなると共に、
上記弁座には所要の角度間隔で導入口と導出口、ならび
に二つの通孔が形成され、上記弁には、上記導入口と二
つの通孔とのいずれかを交互に連通するガイド孔が穿設
され、かつ上記導出口と二つの通孔のいずれかとを交互
に連通させる連絡溝が形成され、導入口には導入管が取
付けられ、さらに上記弁と弁座との間に弁を持ち上げる
反力を有するスプリングが介設されている四方弁。
【請求項２】弁と弁座との間に介設されるスプリング
が、ローターアッシーに組付けられた弁と、その弁の中
心の穴に遊嵌するシャフトの下端が中心に固定された弁
座との間のシャフトの周囲に介設されており、かつその
シャフトの上部が、ガイドの中心に嵌設された請求項１
記載の四方弁。
【請求項３】弁本体の上部に配設される電磁石のコイ
ルを横置きとし、かつ電磁石の両側の鉄芯を左右対称に
形成した請求項１記載の四方弁。