JPH109416A - 四方切換え弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数が少なく、製造コストなどを低減さ
せるとともに小型化を達成することができる四方切換え
弁を提供する。 【解決手段】 円筒状の密閉容器からなる本体１と、該
本体１の上部に設けられたシリンダ２と、前記本体１内
部に回転自在に取り付けられた弁体３と、前記シリンダ
２の内部に往復直線移動はできるが回転はできないよう
に配設された駆動棒４と、弁体３の上部に固着された円
筒状を呈する変換部材７と、前記駆動棒４に内蔵された
永久磁石と、前記シリンダ２の外周に設けられた電磁石
６とからなり、前記変換部材７の内周面に回転案内突起
１３が突設され、駆動棒４の外周面に前記回転案内突起
１３を案内するための螺旋溝１２が形成されてなる四方
切換え弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は四方切換え弁に関す
る。さらに詳しくは冷暖房兼用の空調機器などにおける
冷媒の流路を切り換えるための四方切換え弁であって、
とくに部品点数が少なく、コンパクトな四方切換え弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空調機器において冷媒の流路
を切り換えて冷暖房両用にしたり、その他の産業用機器
または家電製品などの気体または液体用の配管の流路切
換え用に四方切換え弁が用いられている。

【０００３】従来より用いられる四方切換え弁として
は、たとえば図７に示されるものがある。

【０００４】図７に示される四方切換え弁は、円筒状の
本体４１の内部に左右に移動可能な弁体４２が配設さ
れ、本体４１の一端に弁体４２の駆動手段として、電磁
ソレノイド４３（または油圧もしくは空気圧シリンダ）
を具備してなる四方弁である。この四方弁は、駆動手段
である電磁ソレノイド４３のロッド４３ａを磁力により
矢印Ｂ方向に水平移動することにより、ロッド４３ａ端
部のフック４４が弁体４２上面の鋸歯状の溝４２ａに噛
合し、それによって弁体４２を矢印Ｂ方向に水平移動さ
せて流路の切換えを行なうことができる。なお、４５は
ロッド４３ａを矢印Ｂに対して反対方向に戻すためのば
ねである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記図７に示
される四方弁は、部品点数が多いため、製造コストなど
が高く、しかも装置全体が大型になるため、広い占有ス
ペースが必要になる。

【０００６】本発明は、かかる問題を解消するためにな
されたものであり、部品点数が少なく、製造コストなど
を低減させるとともに小型化を達成することができる四
方切換え弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の四方切換え弁
は、（ａ）上部が密閉され、かつ下部に導入口および排
出口、ならびに一対の通孔がそれぞれ穿設された円筒状
の密閉容器からなる本体と、（ｂ）前記排出口を前記一
対の通孔うちの一方の通孔に導通させるための連絡溝が
形成され、かつ前記導入口および他方の通孔にそれぞれ
連通する一対の貫通孔が穿設され、前記本体内部に回転
自在に取り付けられた円盤状の弁体と、（ｃ）前記本体
の内部に連通するように本体上部に設けられたシリンダ
と、（ｄ）前記シリンダの内部に、往復直線移動はでき
るが回転はできないように配設された駆動棒と、（ｅ）
前記駆動棒が受ける直線的な駆動力を前記弁体の回転駆
動力に変換するための、前記弁体の上部に固着された円
筒状を呈する変換部材と、（ｆ）一対の磁極の並ぶ向き
が前記シリンダの延びる方向に沿うように前記駆動棒に
内蔵された永久磁石と、（ｇ）一対の磁極の並ぶ向きが
前記シリンダの延びる方向に沿うように前記シリンダの
外周に設けられた電磁石とからなり、前記変換部材の内
周面または駆動棒の外周面の一方に回転案内突起が突設
され、かつ前記変換部材の内周面または駆動棒の外周面
の他方に前記回転案内突起を案内するための螺旋溝が形
成されてなることを特徴としている。

【０００８】また、前記シリンダの内周面または駆動棒
の外周面の一方に直線案内突起が突設され、かつ前記シ
リンダの内周面または駆動棒の外周面の他方に前記直線
案内突起に係合するシリンダの軸方向にのびる直線溝が
形成されてなるのが好ましい。

【０００９】さらに、前記シリンダの上端付近に磁性体
が設けられてなるのが好ましい。

【００１０】前記本体内部に軸が固着され、前記弁体
が、該弁体に形成された貫通孔に前記軸を挿入すること
により、該軸によって回転自在に支持され、かつ前記シ
リンダが、該シリンダに形成された挿入穴に前記軸を挿
入することにより、該軸によって往復移動可能に支持さ
れてなるのが好ましい。

【００１１】本発明によれば、永久磁石が内蔵された駆
動棒を、電磁石によって、シリンダ内部で直線的に正方
向または逆方向に移動させれば、駆動棒が電磁石から受
ける直線的な駆動力は、弁体上部に固着された変換部材
によって、弁体の回転駆動力に変換され、その結果、弁
体を正方向または逆方向に回転させることができる。

【００１２】この駆動力の変換は、駆動棒が直線的に移
動するにつれて、駆動棒または変換部材の一方に設けら
れた回転案内突起が当該駆動棒または変換部材の他方に
形成された螺旋溝に案内され、その結果、当該螺旋溝に
沿いながら駆動棒に対して相対的に回転移動することに
より、達成される。

【００１３】したがって、駆動力の伝達部分などの構造
が大幅に簡単になるため、部品数を減らし、四方弁全体
をコンパクトにすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら、本
発明の四方切換え弁を詳細に説明する。図１は本発明の
四方切換え弁の一実施例を示す断面説明図、図２は図１
の四方切換え弁の分解斜視図、図３は図１の駆動棒の外
側面の一部を展開した展開図、図４は駆動棒および弁体
の動作を説明する要部拡大切欠斜視説明図、図５〜６は
図１の四方切換え弁の動作説明図である。

【００１５】図１〜２に示される四方切換え弁は、本体
１の上部にシリンダ２が設けられ、本体１の内部には弁
体３が回転自在に取り付けられ、シリンダ２内部には、
棒状の永久磁石５が内蔵された駆動棒４が収納され、シ
リンダ２外部には弁体３を駆動するための電磁石６が配
設され、さらに前記弁体３における前記シリンダ２に向
く面には、変換部材７が固着されている。なお、図１に
おけるＰは配管である。また、図２において、電磁石６
の方を上側、本体１の方を下側とする。

【００１６】本体１は、下部に弁座が一体的に設けられ
た円筒状の容器からなり、弁座に相当する下部には導入
口１ａおよび排出口１ｂ、ならびに一対の第１通孔１
ｃ、第２通孔１ｄがそれぞれ穿設されている。なお、本
体１と弁座とを別々に作製して気密性よく連結してもよ
い。さらに本実施例の本体１は上部が開口しており、か
かる上部開口１ｅが後述するシリンダ２の蓋部２ａによ
って密閉されている。さらに、本体１の下部には、当該
本体１の軸方向に沿って内向きに軸８が設けられてい
る。この軸８は、弁体３の回転軸の機能と、駆動棒４を
往復移動可能に支持する機能とを奏する。本体１は、耐
圧性、耐腐食性を有する材料、具体的にはＳＵＳ３０４
などから作製される。また、図１の本体１を作製するば
あい、たとえば円筒容器の下部に同一直径の貫通孔を軸
８の周囲において同一円周上にπ／２（ｒａｄ）ごとに
４個穿設することにより、作製される。なお、本実施例
では、導入口１ａおよび排出口１ｂ、ならびに一対の通
孔１ｃ、１ｄとして、同一円周上の同一直径の孔を例に
あげて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、適宜に大きさおよび配置などを変更してもよいこ
とはいうまでもない。

【００１７】シリンダ２は、上部が閉じられ、下部が開
放された円筒体であり、シリンダ２の内部は前記本体１
の内部に連通している。しかも、シリンダ２の下部の端
縁には、本体１の上部開口１ｅを密閉するための蓋部２
ａが一体的に設けられている。さらに蓋部２ａの外周縁
にはレーザー溶接により鍔部２ｂが形成されている。し
たがって、鍔部２ｂを本体１の上部に嵌合しながら、蓋
部２ａによって本体１の上部開口１ｅを密閉すれば、本
体１の内部を完全に密閉することができ、その結果、冷
媒用の流体の漏洩を防止することができる。なお、本体
１上部のシール性を向上させるために、蓋部２ａの下面
および鍔部２ｂの内周面にパッキンを設けてもよい。ま
た、蓋部２ａをシリンダ２に対して別体として作製して
もよい。

【００１８】また、シリンダ２の内周面の下端付近にお
いて、後述する駆動棒４側の直線溝１１に係合する直線
案内突起９が突設されている。

【００１９】また、シリンダ２の上端付近の外周には環
状溝２ｃが形成され、かかる環状溝２ｃには鉄などの磁
性体からなるＣ字状リング１０が嵌合されている。Ｃ字
状リング１０は磁性体からなるため、電磁石６の電源を
切っても、駆動棒４に内蔵された永久磁石５がＣ字状リ
ング１０を引き付けようとするため、駆動棒４が自重で
降下しない（いわば、メカニカルラッチとして機能す
る）。なお、本実施例では、駆動棒４の落下防止用の磁
性体として、取付けおよび取り外しが容易なＣ字状リン
グ１０を例にあげて説明したが、その他の態様として、
シリンダ２の上端付近に磁性体からなる環状リングを嵌
合させてもよく、または磁性体からなる帯状または線状
の部材を巻き付けてもよい。

【００２０】シリンダ２は、耐圧性、耐腐食性を有する
材料で、しかも電磁石６による磁力がシリンダ２内部の
駆動棒４（具体的には、駆動棒４内部の永久磁石５）に
対して作用するのを妨げない材料として、たとえばＳＵ
Ｓ３０４などから作製される。

【００２１】弁体３は、本体１内部ですべりやすく、し
かも気密性のよいナイロン６またはナイロン１１などの
材料から作製された厚肉の円盤である。しかも、弁体３
の下面には、本体１の排出口１ｂを前記一対の通孔１
ｃ、１ｄのいずれか一方に導通させるための連絡溝３ａ
が形成され、かつ前記導入口１ａおよび他方の通孔１
ｃ、１ｄにそれぞれ連通する一対の貫通孔３ｂ、３ｃが
穿設されている。さらに、図１〜２に示される弁体３
は、中心に貫通孔３ｄが形成されている。この貫通孔３
ｄに前記本体１内部の軸８を挿入することにより、弁体
３は本体１内部にぐらつくことなく回転自在に取り付け
られている。なお、本実施例では、弁体３を軸８によっ
て回転可能に支持する例をあげて説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、本体１の内径と弁体３
の外径とがほぼ同じであれば、軸８なしに単に弁体３を
本体１内部に挿入しておくだけで弁体３を回転可能に支
持することができる。

【００２２】駆動棒４は、シリンダ２内部ですべりやす
く、耐磨耗性にすぐれ、電磁石６による磁力の作用を妨
げない材料として、たとえばナイロン６またはナイロン
１１などの材料から作製された棒状体であり、その内部
にフェライト磁石などの永久磁石５が一対の磁極の並ぶ
向きが前記シリンダ２の延びる方向に沿うように、内蔵
されている。永久磁石５は、駆動棒成形時に埋め込むこ
とにより、シリンダ２内部に内蔵されている。さらに、
図１〜２に示される駆動棒４は、中心に挿入孔４ａが形
成されている。挿入孔４ａは、少なくとも変換部材７の
高さ程度の長さで穿設されている。この挿入孔４ａに前
記本体１内部の軸８を挿入することにより、駆動棒４は
シリンダ２内部でぐらつくことなく往復運動可能に支持
される。なお、本実施例では、駆動棒４を軸８によって
往復運動可能に支持する例をあげて説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、シリンダ２の内径と
駆動棒４の外径とがほぼ同じであれば、軸８なしに単に
駆動棒４をシリンダ２の内部に挿入しておくだけでよ
い。

【００２３】また、駆動棒４の外周面の下部には、後述
する変換部材７側の一対の回転案内突起１３を案内する
ための一対の螺旋溝１２が形成されている（図２〜３参
照）。回転案内突起１３は、螺旋溝１２の形成されたπ
／２（ｒａｄ）の角度の範囲で駆動棒４に対して相対的
に回転移動することができる。

【００２４】駆動棒４は、図２および４に示されるよう
に、駆動棒４の外周面にシリンダ２の軸方向にのびる直
線溝１１が形成されている。この直線溝１１には、前記
シリンダ２側の直線案内突起９が係合されている。これ
により、駆動棒４は、前記シリンダ２の内部において往
復直線移動はできるが回転はできないようになってい
る。また、本発明においてとくに限定されるものではな
いが、本実施例では直線溝１１が駆動棒４の下端から延
びて駆動棒４の中間付近で終わっているので、駆動棒４
はシリンダ２から部分的には出ることはできるが、完全
に引き出そうとしても直線溝１１の上端部分において直
線案内突起９によって係止される。したがって、直線案
内突起９と直線溝１１の係合により、シリンダ２からの
駆動棒４の抜止めが防止される。なお、本実施例では、
前記シリンダ２の内周面に直線案内突起９が突設され、
かつ駆動棒４の外周面に直線溝１１が形成された例をあ
げて説明したが、反対に、シリンダ２の内周面に直線溝
１１（またはシリンダ２周面を貫通するスリット）が形
成され、かつ駆動棒４の外周面に直線案内突起９を突設
しても前述と同様の作用を奏することができる。また、
本実施例では、直線案内突起と直線溝の組合せにより、
駆動棒４を往復直線移動可能で、かつ回転不能にしてい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の種
々の態様を採用してもよい。たとえば、シリンダ２およ
び駆動棒４のそれぞれの上部の形状を矩形断面または扁
平にしてもよい。

【００２５】変換部材７は、前記駆動棒４が電磁石６か
ら受ける直線的な駆動力を前記弁体３の回転駆動力に変
換するための円筒状の部材であり、前記弁体３の上部に
固着され、たとえば弁体３とともに一体成形することに
より作製される。弁体３および変換部材７を一体成形す
れば部品点数が減少するとともに、駆動力の伝達部分の
構造がより簡単になる。また、変換部材７の内周面の上
端付近には、前記駆動棒４側の螺旋溝１２に案内される
一対の回転案内突起１３が突設されている。

【００２６】電磁石６は、一対の磁極の並ぶ向きが前記
シリンダ２の延びる方向に沿うように前記シリンダ２の
外周に設けられている。この電磁石６は、その中央の貫
通孔６ａをシリンダ２の外周に挿入し、ついで前記Ｃ字
状リング１０をシリンダ２の環状溝２ｃに嵌合させるこ
とにより、固定される。

【００２７】叙上のごとく構成された四方切換え弁で
は、永久磁石５が内蔵された駆動棒４を、電磁石６によ
って、シリンダ２内部で直線的に正方向または逆方向に
移動させれば、駆動棒４が電磁石６から受ける直線的な
駆動力は、弁体３上部に固着された変換部材７によっ
て、弁体３の回転駆動力に変換され、その結果、弁体３
を正方向または逆方向に回転させることができる。シリ
ンダ２の移動方向は、電磁石６に流される電流の向きを
変えることによって容易に切り換えることができる。

【００２８】この駆動力の変換は、図４の（ａ）、
（ｂ）に示されるごとく行なわれる。なお、図４中、変
換部材７は切り欠かれて示されているが、回転案内突起
１３は変換部材７の内周面に固着されているものとす
る。

【００２９】まず、駆動棒４が直線的に矢印Ａの方向に
移動するにつれて、変換部材７の内周面に突設された回
転案内突起１３が当該駆動棒４に形成された螺旋溝１２
に案内され、その結果、当該螺旋溝１２に沿いながら駆
動棒４に対して相対的に矢印Ｄの方向に回転移動する。
これにより、回転案内突起１３とともに変換部材７およ
び弁体３も矢印Ｄの方向に回転移動する。なお、反対に
駆動棒４が矢印Ａとは反対の方向に移動すれば、回転案
内突起１３、変換部材７および弁体３は矢印Ｄとは反対
の方向に回転移動する。

【００３０】なお、本実施例では、前記変換部材７の内
周面に回転案内突起１３が突設され、かつ駆動棒４の外
周面に螺旋溝１２が形成された例をあげて説明したが、
反対に、変換部材７の内周面に螺旋溝１２（または変換
部材７周面を貫通するスリット）が形成され、かつ駆動
棒４の外周面に回転案内突起１３が突設されても前述と
同様の作用を奏することができる。

【００３１】本実施例の四方切換え弁を実際に空調機器
の流路切換えの手段に用いたばあいとして、図５〜６に
示される空調システムがある。

【００３２】たとえば、冷房モードのばあい、図５に示
されるように、コンプレッサＣＯＭＰによって圧送され
たフロンなどの冷媒は、本実施例の四方切換え弁１４に
おいて、前記本体１の導入口１ａおよび弁体３の貫通孔
３ｃを通して本体１（図１参照）に導入され本体１の内
部を経由して弁体３の貫通孔３ｂおよび本体１の第２通
孔１ｄを通って、屋外側のコンデンサＣＯＮＤに送られ
て凝縮される。ついで、凝縮された冷媒は、屋内側のエ
バポレータＥＶＡに送られて膨脹され、その際の吸熱作
用により、室内を冷房する。そののち、吸熱後の冷媒
は、四方切換え弁１４内部において、本体１の第１通孔
１ｃ、弁体３の連絡溝３ａおよび本体１の排出口１ｂの
順に送られて、再びコンプレッサＣＯＭＰに戻り、以
下、前述の循環経路をたどり、冷房を続ける。

【００３３】また、暖房モードのばあい、図６に示され
るようになる。なお、暖房モードにおいては前述の屋内
側のエバポレータＥＶＡが冷媒を凝縮し、屋外側のコン
デンサＣＯＮＤが冷媒を膨張するものとする。まず、コ
ンプレッサＣＯＭＰによって圧送された冷媒は、四方切
換え弁１４において、導入口１ａおよび貫通孔３ｂから
導入されて前記本体１の内部を経由して第１通孔１ｃお
よび貫通孔３ｃを通って、屋内側のエバポレータＥＶＡ
に送られて凝縮し、その際に屋内へ放熱することによ
り、室内を暖房する。ついで、凝縮された冷媒は、屋外
側のコンデンサＣＯＮＤに送られて膨張される。そのの
ち、膨張後の冷媒は、四方切換え弁１４内部において、
第２通孔１ｄ、連絡溝３ａおよび排出口１ｂ、再びコン
プレッサＣＯＭＰに戻り、以下、前述の循環経路をたど
る。

【００３４】流路の切換えは、前記実施例のごとく、弁
体３を所定の方向に回転移動させることにより、容易に
行なうことができるため、冷房および暖房の切換え動作
をスムーズに行なうことができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、永久磁石を駆動棒に内
蔵させたことにより、部品点数が少なく、製造コストな
どを低減させるとともに小型化を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の四方切換え弁の一実施例を示す断面説
明図である。

【図２】図１の四方切換え弁の分解斜視図である。

【図３】図１の駆動棒の外側面の一部を展開した展開図
である。

【図４】駆動棒および弁体の動作を説明する要部拡大切
欠斜視説明図である。

【図５】図１の四方切換え弁の動作説明のうちの冷房モ
ードの動作説明図である。

【図６】図１の四方切換え弁の動作説明のうちの暖房モ
ードの動作説明図である。

【図７】従来の四方切換え弁の断面図である。

【符号の説明】

１ 本体 １ａ 導入口 １ｂ 排出口 １ｃ 第１通孔 １ｄ 第２通孔 ２ シリンダ ３ 弁体 ３ａ 連絡溝 ３ｂ 貫通孔 ３ｃ 貫通孔 ４ 駆動棒 ５ 永久磁石 ６ 電磁石 ７ 変換部材 １２ 螺旋溝 １３ 回転案内突起 １４ 四方切換え弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）上部が密閉され、かつ下部に導入
   口および排出口、ならびに一対の通孔がそれぞれ穿設さ
   れた円筒状の密閉容器からなる本体と、（ｂ）前記排出
   口を前記一対の通孔うちの一方の通孔に導通させるため
   の連絡溝が形成され、かつ前記導入口および他方の通孔
   にそれぞれ連通する一対の貫通孔が穿設され、前記本体
   内部に回転自在に取り付けられた円盤状の弁体と、
   （ｃ）前記本体の内部に連通するように本体上部に設け
   られたシリンダと、（ｄ）前記シリンダの内部に、往復
   直線移動はできるが回転はできないように配設された駆
   動棒と、（ｅ）前記駆動棒が受ける直線的な駆動力を前
   記弁体の回転駆動力に変換するための、前記弁体の上部
   に固着された円筒状を呈する変換部材と、（ｆ）一対の
   磁極の並ぶ向きが前記シリンダの延びる方向に沿うよう
   に前記駆動棒に内蔵された永久磁石と、（ｇ）一対の磁
   極の並ぶ向きが前記シリンダの延びる方向に沿うように
   前記シリンダの外周に設けられた電磁石とからなり、 前記変換部材の内周面または駆動棒の外周面の一方に回
   転案内突起が突設され、かつ前記変換部材の内周面また
   は駆動棒の外周面の他方に前記回転案内突起を案内する
   ための螺旋溝が形成されてなることを特徴とする四方切
   換え弁。
2. 【請求項２】 前記シリンダの内周面または駆動棒の
   外周面の一方に直線案内突起が突設され、かつ前記シリ
   ンダの内周面または駆動棒の外周面の他方に前記直線案
   内突起に係合するシリンダの軸方向にのびる直線溝が形
   成されてなる請求項１記載の四方切換え弁。
3. 【請求項３】 前記シリンダの上端付近に磁性体が設け
   られてなる請求項１記載の四方切換え弁。
4. 【請求項４】 前記本体内部に軸が固着され、前記弁体
   が、該弁体に形成された貫通孔に前記軸を挿入すること
   により、該軸によって回転自在に支持され、かつ前記シ
   リンダが、該シリンダに形成された挿入穴に前記軸を挿
   入することにより、該軸によって往復移動可能に支持さ
   れてなる請求項１記載の四方切換え弁。