JP2002005317A - ロータリー式四方弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高低圧回路の冷媒圧力差が大きくても弁を回
転変位させることにより冷房回路と暖房回路を容易に切
り換えることのできるロータリー式四方弁を提供する。 【解決手段】 下端部に弁座５を固設した密閉弁ケース
１と、密閉弁ケース１の内部に回転可能に配設した永久
磁石と、密閉弁ケース１の内部に回転可能に配設し、か
つ密閉弁ケース１内に連通する複数の流路２６を通る流
体の圧力により弁座５に押しつける力が発生する主弁７
と、永久磁石の内側に位置した電磁コイル９からなり、
主弁７と弁座５により形成された高圧側回路溝１０及び
低圧側回路溝１２と密閉弁ケース１内の本体とを遮断ま
たは連通することにより、主弁７を弁座５から離間する
連通孔を主弁７に設け、かつ電磁コイル９への通電によ
る永久磁石の回転により連通孔の開閉操作及び主弁７の
回転操作を同時に行なうようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として空気調和
機や、冷凍機等の冷房回路と暖房回路等の方向制御を弁
を回転変位させることにより行なうロータリー式四方弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気調和機等の冷暖房サイクルに
は、その冷房運転時と、暖房運転時に、封入されている
冷媒の流れ方向を切換えるために方向制御用の四方弁が
使用されている。

【０００３】そこで、この種の四方弁としては、特開平
８−４２７３７号の四方弁に関する発明に開示されてい
るごとく、従来、実開昭５４−１６５３２４号または、
特開昭６１−６４８６号、さらに特公平３−３０７４９
号などの考案や発明が知られている。

【０００４】しかしながら、これら従来の四方弁は、回
路を切り替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とで構成され、両者を結ぶ配管
が必要で、部品点数が多く、構成が複雑で組立に手間が
かかるため、コスト高となり、又暖房運転時にはパイロ
ット弁のために連続通電が必要で、多くの電力消費を伴
い不経済である問題があった。

【０００５】また、他の方向制御弁として、特開平８−
１５２０７５号の発明に示すように、直動式の四方弁が
知られている。

【０００６】これは、弁本体とこの弁本体の上部に着脱
可能に配設された電磁コイルからなり、その弁本体は円
筒状のボディの下端に取り付けられた弁座と、そのボデ
ィの内面に回転可能に配設された永久磁石及び樹脂製弁
から構成され、コンパクトで前記した四方弁と比較して
製造コストが安いという特徴を有している。

【０００７】しかしながら、この方向制御弁は、永久磁
石と電磁コイルの吸引及び反発力で、弁を直接動かす構
造のため、駆動力を発生するために永久磁石及び電磁コ
イルが大型化し、前記の四方弁と比較すれば、製造コス
トが低いものの依然として製造コストを十分低くできな
いという問題があった。

【０００８】さらに、この方向制御弁は、永久磁石と電
磁コイルの吸引及び反発力で弁を直接動かす構造のた
め、弁作動力が弱く、差圧作動性能が低いという欠点が
あった。

【０００９】一方、空気調和機の暖房運転時には、定期
的に室外機熱交換機の霜取りを行うが、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機へ流し込み、
付着した霜を除去するものである。

【００１０】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。

【００１１】さらに、電磁石と永久磁石との反発力を利
用して回路切換え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な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。

【００１２】その理由として、空気調和機運転中は、弁
座の導入口は圧縮機の吐出口に接続され、本体内部も高
圧となっており、導出口は圧縮機の吸引口に接続され弁
の連絡溝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、弁は弁座に押しつけられ、導入口側から
導出口側への冷媒の流出が規制されるからである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高低圧回路
の冷媒圧力差が大きくても弁を回転変位させることによ
り冷房回路と暖房回路を容易に切り換えることのできる
ロータリー式四方弁を提供する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、下端部に弁座
を固設した密閉弁ケースと、密閉弁ケースの内部に回転
可能に配設した永久磁石と、密閉弁ケースの内部に回転
可能に配設し、かつ密閉弁ケース内に連通する複数の流
路を通る流体の圧力により弁座に押しつける力が発生す
る主弁と、上記永久磁石の内側に位置して永久磁石に回
転力を与える電磁コイルとからなり、上記主弁と弁座と
により形成された高圧側回路溝及び低圧側回路溝と密閉
弁ケース内の本体とを遮断または導通することにより、
主弁を弁座から離間する連通孔を主弁に設け、かつ電磁
コイルへの通電による永久磁石の回転により連通孔の開
閉操作及び主弁の回転操作を同時に行なうようにしたロ
ータリー式四方弁からなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明のロー
タリー式四方弁の一実施形態を説明するが、まずこのロ
ータリー式四方弁は図１及び図７に示すごとく、ボディ
２とチューブ３とからなり下端部に弁座５を固設した密
閉弁ケース１と、密閉弁ケース１の内部に回転可能に配
設した永久磁石のマグネット６と、密閉弁ケース１の内
部に回転可能に配設し、かつ密閉弁ケース１内に連通す
る複数の流路を通る流体の圧力により弁座５に押し付け
る力が発生する主弁７と、上記のマグネット６の内側に
位置しており、このマグネット６に回転力を与える電磁
コイル９とから構成されている。

【００１６】さら上記のロータリー式四方弁の構造につ
き、その弁の構造と回転構造につき説明する。

【００１７】まず、弁の構造としては、図１のごとくほ
ぼ円柱状の主弁７の弁座５接地側平面部に円弧溝の弁室
２ケを対称に形成し、一方を低圧側回路溝１２とし、他
方を高圧側回路溝１０とし、上記高圧側回路溝１０から
上部平面部に連通する小径孔１１を、そして低圧側回路
溝１２から上部平面部に連通する小径孔１３をそれぞれ
設け、両溝１０，１２を各々密閉弁ケース１内の本体内
と連通するようにしている。なお、小径孔１１，１３の
大きさは高圧側の小径孔１１より低圧側の小径孔１３を
大きくしている。

【００１８】次に、主弁７の変位動作しない状態では、
高圧側の小径孔１１は回路溝と本体内との冷媒導通の通
路となり、低圧側の小径孔１３は、ローター１７に軸方
向移動自在に設置された開放弁１８で上部平面部が閉鎖
されており、低圧側回路溝１２は本体内と連通していな
い。

【００１９】また、高圧側の小径孔１１は、主弁７が変
位動作した時、ローター１７に軸方向移動自在に設置さ
れた閉鎖弁１９で上部平面部が閉鎖される。

【００２０】次に、回転構造としては、円筒状のロータ
ー１７の内径に沿って永久磁石である異磁極の円弧状の
マグネット６を２個対称位置に設置し、本体にその上端
で固定された底付き円筒状のチューブ３内に、対称円弧
側面を有したコアの電磁コイル９を上記マグネット６に
対する適宜な位置に図２に示すように設置されている。

【００２１】チューブ３の底からコアの電磁コイル９が
設置された高さまでのチューブ３外周は対称位置に適宜
な角度の凹溝４が、図３に示すごとく形成されており、
ローター１７にはチューブ３の凹溝４に嵌合する突起１
６がチューブ３の凹溝４の円周方向端部に当接し規制さ
れるように形成されている。

【００２２】次に、図４に示すごとく主弁７は、ロータ
ー１７に径方向には固定され、軸方向には移動自在に設
置された閉鎖弁１９の鍵状部に主弁７の外周上面に形成
された半円弧状の段差部が係合し、ローター１７の回転
に追随する。

【００２３】また、主弁７には上部径方向中心部から外
径方向に向かって放射状の凹部が形成され、ねじりコイ
ルばね１５が、その腕部が主弁７の凹部側壁と閉鎖弁１
９の鍵状部に当接するよう設置されている。

【００２４】なお、図７の部品展開図において、２１で
示すのはスライドで、また２２で示すのはＵ字ピンであ
り、さらに２３はコイルばねで、２４はワッシャーを、
そして２５はシャフトをそれぞれ示している。さらに図
７において、２６で示すのは、このロータリー四方弁の
密閉弁ケース１内に連通する複数の流路であり、これら
の各流路を適宜連通、遮断することにより、例えば暖房
運転としたり、または冷房運転とする切換を行なうもの
である。

【００２５】次に、上記の構造を有するロータリー四方
弁の動作機構につき説明すると、暖房運転（又は冷房運
転）時に、主弁７の高圧側の小径孔１１は開放され、低
圧側の小径孔１３は閉鎖されており、高圧冷媒は高圧側
回路溝１０から小径孔１１を通過して本体内に入り、本
体内を高圧に保つ。

【００２６】低圧側の小径孔１３は開放弁１８で閉鎖さ
れているので、高圧冷媒は低圧側回路溝１２へは入り込
まず、低圧側回路溝１２は低圧に保たれ、主弁７は弁座
５に押し付けられている。

【００２７】電磁コイル９に通電すると、電磁コイル９
に発生する磁力とローター１７に設置されたマグネット
６との吸引、反発力によりローター１７が回転するが、
この時主弁７は本体内の高圧冷媒により弁座５に押し付
けられているので回転せず、低圧側の小径孔１３が開放
し、本体内と主弁７の低圧側回路溝１２が連通すると共
に、高圧側の小径孔１３を閉鎖弁１９が閉鎖し、本体内
と高圧側回路溝１０を遮断する。

【００２８】次に、低圧側の通路２６はコンプレッサに
吸引されているので、本体内は低圧となり、主弁７を弁
座５に押さえていた力が開放されると共に、高圧側の力
で主弁７は持ち上がり回転する。

【００２９】そして、主弁７が回転すると同時にねじり
コイルばね１５の反発力で主弁７はばね力の中立位置ま
で戻り、低圧側の小径孔１３は開放弁１８で閉鎖され、
高圧側の小径孔１１は閉鎖弁１９が外れ開放され、しか
して主弁７と開放弁１８、閉鎖弁１９の相対的位置は元
に戻る。

【００３０】次に、前記本発明の一実施形態のロータリ
ー式四方弁の動作につき図８、図９、図１０及び図１１
で説明するが、これらの各図の左側（ａ）に示すのは、
図１のＢ−Ｂ方向の平断面図を示し、右側（ｂ）はそれ
ぞれの状態における図１のＣ−Ｃ方向の平断面図の動作
をそれぞれ示したものである。

【００３１】まず、図８はこの四方弁の動作前の状態を
示しており、電磁コイル９に通電していない状態では、
マグネット６が固定されたロータ１７はマグネット６と
電磁コイル９の鉄コアの吸引力によって、ローター１７
の内側の突起１６がチューブ３の凹溝壁４に接触する方
向に押し付けられており、その位置に保持されている。
主弁７の放射状凹部側壁に当接して設置されているねじ
りコイルばね１５の腕部Ｆは、その延長部を閉鎖弁１９
の鍵状部にほぼ当接するように配置されているので、主
弁７はばねの力を受けずに静止している。なお、図８に
おいて主弁７の外周放射状凹部側壁をＧで示し、閉鎖弁
１９の外側鍵状部はＨで示している。

【００３２】次に、図９に示す動作１において、電磁コ
イル９に通電すると、その磁力とローター１７に設置さ
れたマグネット６との吸引、反発力によりローター１７
が回転を開始し、ローター１７と同時回転する閉鎖弁１
９の外側鍵状部が主弁７の外周放射状凹部側壁に当接す
るまで、ねじりコイルばね１５の腕部を撓ませながら回
転する。

【００３３】開放弁１８もローター１７と同時回転し、
この位置では開放弁１８の弁部Ｋが主弁７の低圧側の小
径孔１３から外れ、本体内と主弁７の低圧側回路溝１２
が連通すると同時に、閉鎖弁１９の弁部Ｌが主弁７の高
圧側の小径孔１１を閉鎖し、本体内と主弁７の高圧側回
路溝１０を遮断する。この時、本体内の流体は主弁７の
低圧側回路溝１２へ流れ込み、一方、主弁７の高圧側回
路溝１０からは本体内へ流体は流れ込まないので、本体
内は低圧になる。

【００３４】そして、図１０に示す動作２において、本
体内が低圧になると、主弁７はその高圧側回路溝１０の
高圧によって弁座５から浮き上がり、主弁７を弁座５に
押し付けていた力がなくなるので、ローター１７はその
内側の突起１６がチューブ３の凹溝壁４に当接するまで
所要回転すると同時に、主弁７も回転するが、図中、主
弁７の上部の放射状凹部側壁をＭで示している。

【００３５】さらに、図１１に示す動作３において、主
弁７は、ねじりコイルばね１５の腕部のばね反力により
さらに回転し、両腕のばね反力がつり合った位置で止ま
ると同時に、開放弁１８は主弁７の低圧側の小径孔１３
を閉じ、閉鎖弁１９は主弁７の高圧側の小径孔１１を解
放する。しかして主弁７と開放弁１８、閉鎖弁１９の相
対的位置は元の状態にもどる。

【００３６】なお、逆回転も上記と同様の動作をするも
のとする。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明した本発明のロータリー式四
方弁によれば、円筒状のローターを、ローターに設置さ
れたマグネットと電磁コイルに発生する磁力とによる吸
引、反発力により回転変位させることで、主弁と弁座と
により形成された高圧側回路溝及び低圧側回路溝と密閉
弁ケース内の本体とを遮断、導通することにより、主弁
を弁座から浮き上がらせ離間する連通孔である高圧側及
び低圧側の各小径孔を主弁に設けたものであり、電磁コ
イルへの通電により上記各小径孔の開閉操作及び主弁の
回転操作を同時に行なうようにしているので、高低圧回
路の冷媒圧力差が大きくても容易に切換えることができ
る。

【００３８】また、本発明では電磁コイルを永久磁石の
内側に配設しているので、四方弁をコンパクトにかつ安
価に製作でき、電力消費も少なく経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリー式四方弁の一実施形態の側
断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ方向の平断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ方向の平断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ方向の平断面図である。

【図５】図１のＤ−Ｄ方向の平断面図である。

【図６】図１のＥ−Ｅ方向の平断面図である。

【図７】図１のロータリー式四方弁の組立前の部品展開
側断面図である。

【図８】図１のローター及び主弁の動作前の状態の説明
用平面図である。

【図９】図８に続く動作１の状態の説明用平面図であ
る。

【図１０】図９に続く動作２の状態の説明用平面図であ
る。

【図１１】図１０に続く動作３の状態の説明用平面図で
ある。

【符号の説明】

１ 密閉弁ケース ５ 弁座 ７ 主弁 ９ 電磁コイル １０ 高圧側回路溝 １１ 低圧側回路溝 ２６ 流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H062 AA13 BB33 CC01 DD03 EE07 FF05 HH04 HH08 3H067 AA13 CC45 DD03 DD12 DD32 EA02 FF11 GG23

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端部に弁座を固設した密閉弁ケース
   と、密閉弁ケースの内部に回転可能に配設した永久磁石
   と、密閉弁ケースの内部に回転可能に配設し、かつ密閉
   弁ケース内に連通する複数の流路を通る流体の圧力によ
   り弁座に押しつける力が発生する主弁と、上記永久磁石
   の内側に位置して永久磁石に回転力を与える電磁コイル
   とからなり、上記主弁と弁座とにより形成された高圧側
   回路溝及び低圧側回路溝と密閉弁ケース内の本体とを遮
   断または導通することにより、主弁を弁座から離間する
   連通孔を主弁に設け、かつ電磁コイルへの通電による永
   久磁石の回転により連通孔の開閉操作及び主弁の回転操
   作を同時に行なうようにしたロータリー式四方弁。