JP3947817B2

JP3947817B2 - Electric four-way valve

Info

Publication number: JP3947817B2
Application number: JP08058998A
Authority: JP
Inventors: 正紀江間; 英樹関口
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: JPH1144369A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、室内のラジエータに冷水または温水を選択的に供給するために、冷温水供給管路を切り替えるため等に使用する電動式の四方弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内に設けたラジエータに、夏は冷水を供給して冷房し、冬は温水を供給して暖房行うために、ラジエータに至る管路に冷水用管路と温水用管路を配管し、両管路を適宜切り替えるために電動四方弁が用いられる。この電動四方弁としては、ラジエータに至る管路、冷水を供給する管路、温水を供給する管路、温水または冷水をバイパスして戻す管路の４個の管路を弁本体内の４個の弁孔に連結し、弁本体内には４個の開口を有し、各々２個の開口を連結する２個の流路を形成した椀状の弁体をモータにより回動自在に設けている。それにより、弁体内の第１流路により冷水の導入孔とラジエータへの管路を連通し、弁体内の第２の流路により温水の導入孔とバイパス管路を連通する第一の位置と、弁体内の第２の流路により温水の導入孔とラジエータへの管路を連通し、弁体内の第一の流路により冷水の導入孔とバイパス管路とを連通する第２の位置とを選択的に位置させることができるようにして切り替えを行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような電動式四方弁においては、４個の開口を有する弁座に対して４個の開口を有する弁体を、水漏れの生じないように密着状態で保持しておかなければならない。一方、このように密着状態に保持されている弁体は、その流路切り換えに際しては、弁座上を摺動して回転しなければならず、水漏れを防止するための上記密着力が大きければ大きいほど、回転させる際には、弁座と弁体の接触表面間で大きな摩擦力が生じることとなる。
【０００４】
この摩擦力により、弁体が回転する際には、両者は大きな摩耗を生じるほか、弁座と弁体に４個の開口を有しているため、弁体の回転の際に両者の開口の縁部分で引っかかりを生じ、特にこの部分では大きな摩耗や損傷を生じる。このような摩耗や損傷により弁座と弁体間では水漏れを生じ、弁の機能不良を生じる。特に、内部に流路を形成する弁体をセラミック等で製作し、この弁体に当接する弁座側をシール性の良好なゴム等の弾性体で製作することが多いが、このような場合には、水漏れを防止するため弁体を弁座に大きな力で押圧すると、弁体が弁座のゴムに喰い込み、この喰い込み状態で弁体を回転すると、ゴムの弁座はセラミックの弁体により短期間で摩耗し、頻繁に弁座等を交換しなければならない。
【０００５】
また、弁座と弁体間に、配管の錆やごみ、あるいは砂等を噛み込んだ場合には、弁体の回転によりこれらが弁座等に喰い込み、上記摩耗が更に生じ易くなる。更に、弁体を弁座に対して強力に押圧しシール性を向上しようとすると、弁体の回動時に強い摩擦力を生じるので、電動装置には大きな負荷がかかり、電動弁の作動不良を生じ、その対策として強力な電動装置を用いると、弁が高価なものとならざるをえない。
【０００６】
その対策として、本出願人により、弁の切り替え作動時には、弁体を弁座から浮かせるようにして回転させ、切り替え作動終了時には、弁座に対して強固に密着させるようにするため、通常時には弁体を押さえスプリングにより強固に弁座に対して密着させ、弁体の切り替え作動時には、カムを用いて押さえスプリングに抗して弁体を浮かせる方向に移動可能とし、この状態で弁体を回転させ、切り替え終了位置においては再び押さえスプリングにより強固に弁座に対して弁体を密着させるようにした電動多方弁を提案している。
【０００７】
しかしながら、この電動多方弁においては、弁体のシャフトと弁体の間にねじりバネを設ける他、電動機から弁体に至る伝動機構が複雑となり、部品点数が多く、組立工数が増加し、また、高価なものとならざるを得なかった。
【０００８】
したがって、本発明は、弁体の回動時には弁座に対する弁体の押圧力を減少することにより、弁座等の摩耗を減少すると共に電動装置の負荷を軽減し、弁体としての使用時には弁体を弁座に対して強く押圧してシール性を向上させることができる、構造が簡単で部品点数が少なく、安価な電動四方弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、電動装置により駆動される作動軸に上側カムを形成したカム筒が前記作動軸と一体に回転可能かつ軸方向に摺動自在に嵌合され、前記作動軸を中心に回転する弁体の上面に、前記上側カムに対向する位置に下側カムを設け、前記弁体の下面に上突起を設け、前記作動軸に固定され前記上突起に対向して下突起を備えた補助部材を設けた電動四方弁を構成したものである。
【００１０】
本発明は、上記のように構成したので、通常状態においては上側カムと下側カムとのかみ合いにより、上側カムが弁体を弁座側に押圧してシール状態が保持されており、流路切り替え時に電動装置により上側カムを回転すると、上側カムと下側カムのかみ合い状態が変わることにより、弁体と弁座の摩擦力が減少するので、下側カムは上側カムと共に回転する。このとき、弁体が弁座に密着しているときでも、弁体の下面の上突起が電動装置のシャフトに設けた下突起により押し上げられ、弁体は弁座から離間するので下側カムは上側カムと共に回転し、弁体の外周に形成したストッパが、弁箱部分と当接する事により弁体の回転は停止し、流路は切り替えられる。この後も電動装置は上側カムを所定量だけ回転し、上側カムと下側カムとの噛み合いにより、弁体が弁座側に押圧されて再びシール状態が保持される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の参考例を図１乃至図８に沿って説明する。弁箱１の下部には、４個の接続管路２，３，４，５が互いに９０度の角度をなして放射状に設けられ、これらは中心部で直角に立ち上げられて、円筒状の弁収納部６の弁座面７の弁孔１０，１１，１２，１３に各々接続されている。弁収納部６内には、隣接する２個の弁孔を接続する第１流路１４と第２流路１５とを有する弁体１６が回転自在に設けられている。第１流路１４と第２流路は、各々９０度の範囲で延びる環状流路として形成されており、その上面には、リング状の下側カム１７を備えている。下側カム１７は、図中上下方向に凹凸状をなしている。弁体１６の中心下部には中心突起１８が形成され、この中心突起１８は、弁箱１に設けた支持穴２０内に嵌合し、支持穴内に縮設されたバネ２１によって上方に付勢されている。
【００１２】
弁体１６の外周には互いに１８０度離れた位置に突起２２−１，２２−２が設けられ、弁箱１の弁収納部６の内面には、この突起２２が当接するストッパ２３が、図中４個２３−１、２３−２、２３−３、２３−４と４個設けられている。下側カム１７の上方には、下側カム１７と同一径のリング状の上側カム２４が配置され、上側カム２４の下面に形成したカム面は下側カム１７のカム面と対称的に形成され、互いに噛み合うように形成されている。上側カム２４の中心には軸穴が設けられ、軸穴の上部に設けた上部軸穴２７には、弁箱１の上部に設けた電動装置としてのモータ２８のシャフト３０の先端が回転可能かつ軸方向に摺動自在に嵌合されている。また、軸穴の下部に設けた下部軸穴２５には弁体１６の中央上面に設けた突起２６が回転方向及び軸方向に摺動自在に嵌合されている。
【００１３】
弁箱１の円筒状の弁収納部６の上部には、Ｏリング３１を介して蓋体３２がねじ３３により固定され、蓋体３２の上面にはモータ２８がねじ３４により固定されている。蓋体３２の中心にはモータ２８のシャフト３０を支持する軸受け部３５が形成されている。シャフト３０には鍔３６が設けられ、この鍔３６の下面と上側カム２４の上面との間には皿バネ３７を設けている。
【００１４】
この皿バネ３７は、図１における弁の通常の冷房、暖房の使用状態においては、図５に示すような第１状態にあり、上側カム２４の突出部４０が下側カム１７の突出部４１に乗り上げた状態で停止しているので、下側カム１７によって上側カム２４が持ち上げられた状態となっており、それにより皿バネ３７は押し縮められ、その反発力によって弁体１６を下方に押圧し、弁体１６の下面に設けたシール４２を弁孔１０，１１，１２，１３に押しつけてシール作用をなしている。また、シャフト３０が回転して上側カム２４が回転し、図７に示すように、上側カムの突出部４０が下側カムの凹部４３に嵌合し、下側カム１７の突出部４１が上側カム２４の凹部４４に嵌合するとき、上側カム２４は下側カム１７によって持ち上げられることがなくなり、それにより皿バネ３７を押し縮める力がなくなるので、弁体１６は下方への押圧力がほとんどなくなり、逆にバネ２１によって上方へ押し上げる力が作用し、弁体は自由に回転できる状態となる。
【００１５】
上記構成の電動四方弁において、例えば、室内の冷房を行う第１の作動状態には、図５に示すように、第１状態にあり、上側カム２４の突出部４０が下側カム１７の突出部４１に乗り上げた状態で停止しており、モータ２８への給電は停止している。そのため、下側カム１７によって上側カム２４が持ち上げられた状態となっており、それにより皿バネ３７は押し縮められ、その反発力によって弁体１６を下方に押圧し、弁体１６の下面に設けたシール４２を弁孔１０，１１，１２，１３に押しつけてシール作用をなしている。このとき、図２に示すように、弁体１６の第１流路１４は弁孔１０と１１を連通し、第２流路１５は弁孔１２と１３を連通している。それにより、この弁が室内ラジエータに冷水または温水を供給するための四方弁として用いられる場合には、ラジエータに連通する弁孔１０と冷水供給源と連通する弁孔１１とを連通することにより、ラジエータに冷水が供給され、室内は冷房を行うことができる。このとき、第２流路１５は温水供給源と連通する弁孔１３と戻り流路に連通するバイパス流路１２と連通する事により、ラジエータには温水は供給されずバイパスされる。なお、このとき、弁体１６に設けた突起２２−１は弁箱１のストッパ２３−１に当接し、突起２２−２はストッパ２３−３に当接している。
【００１６】
次いで、例えば、室内の暖房を行う第２の作動状態にする時には、モータ２８に通電し、上側カム２４を時計方向に回転させると、上記の突起２２−１はストッパ２３−１から、また突起２２−２はストッパ２３−３から各々離れて回転し、また、それにより上側カム２４の突出部４０は、図６に示すように第２状態になり、乗り上げていた下側カム１７の突出部４１から次第に下側カムの凹部４４側に移動する。このとき、弁体１６には皿バネ３７の押圧力が作用し、上側カム２４は、皿バネ３７の押圧力によって下方に移動し、また皿バネ３７はその押圧力を減少させていく。
【００１７】
モータ２８がさらに回転すると、図７に示すように第３状態になり、上側カムの突出部４０が下側カム１７の凹部４３に落ち込むと、皿バネ３７の押圧力はほとんどなくなり、むしろ弁体１６の下側からバネ２１の押し上げ力が働くので、弁体１６はほぼ自由状態となる。そのため、上側カム２４と下側カム１７とが嵌合し、下側カム１７は上側カム２４から回転力を受け、自由状態となった弁体１６は上側カム２４と共に回転する。このまま上側カム２４と下側カム１７は一体的に回転を続け、弁体１６の突起２２−１が弁箱１のストッパ２３−４に当接し、突起２２−２がストッパ２３−２に当接するとき、弁体１６の回転は停止され、下側カム１７は回転しないので、モータ２８の回転力によって上側カム２４のみ回転を続ける。
【００１８】
このとき、弁体１６は図３に示す第２の作動状態となっており、それにより、弁体１６の第１流路１４は弁孔１０と弁孔１３を連通し、第２流路１５は弁孔１１と弁孔１２を連通している。それにより、ラジエータに連通する弁孔１０と温水供給源と連通する弁孔１３とを連通することにより、ラジエータに温水が供給され、室内は暖房を行うことができる。このとき第２流路１５は、冷水供給源と連通する弁孔１１と戻り、流路に連通するバイパス流路と連通する事により、ラジエータには冷水は供給されずバイパスされる。
【００１９】
上側カム２４のみ回転を続け、図８に示すように第４状態になり、上側カム２４の突出部４０は下側カム１７の次の突出部４１に次第に乗り上げ、皿バネ３７を次第に圧縮していき、最後に再び下側カム１７の突出部に完全に乗り上げると、モータ２８は回転を停止し、図５の状態に戻る。上側カム２４のこの回転停止位置は、モータ内に設けた回転停止位置検出装置により、あるいは図示されない上側カムの回転停止位置検出用ホール素子等によって検出され、モータへの通電が停止される。その結果、弁体は前記図１の状態となり、皿バネ３７は弁体１６を弁座４２側に押圧して確実なシール状態で弁体を保持する。
【００２０】
本発明の実施例を、図９乃至図１２に基づいて説明する。この電動四方弁の基本構成は前記参考例の電動四方弁と同様であり、この実施例の電動四方弁においては、弁体６６の下端中央部１００に下方に突出する上突起１０１を設け、弁箱５１の中央にはこの上突起１０１に対向して、下突起１０２が駆動軸とともに回転するように設けることにより、上記参考例の電動四方弁を改良した点で最も異なっている。そのほか、細部でも後述するように第１実施例のものを改良している。なお、図９において中心線より左側は弁の切り替え終了状態を示し、右側は弁の切り替え途中の状態を示す。
【００２１】
第９図において、弁収納部５６の上部に設けた蓋体８２の上端部にはモータ７８を固定しており、このモータ７８から突出した軸１０３には歯車１０４を備えている。弁箱５１の中心に設けた軸穴１０５には作動軸１０６が立設しており、この作動軸１０６の上端中央に設けた嵌合穴１０７には蓋体８２の中心に設けた軸受１０８に支持されるスピンドル１１０が一体的に回動するように嵌合している。スピンドル１１０の上端には歯車１１１が固定され、この歯車１１１がモータで駆動される歯車１０４と噛み合っている。
【００２２】
スピンドル１１０で駆動される作動軸１０６の上部外周には、下面側に下方に突出する上側カム７４を形成したフランジ１１２を備えているカム筒１１３が作動軸１０６と一体に回転可能かつ軸方向に摺動自在に嵌合されている。このフランジ１１２の上面と蓋体８２の中央下面との間には第１スプリング８７を設けている。作動軸１０６に中心を位置決めされて回転する弁体６６の中央部の上面には、前記上側カム７４と対向する位置に下側カム６７を備えており、この上側カム７４と下側カム６７とは、前記第１実施例の電動四方弁と同様に作動し、図９の中心線の左側に示すように、上側カム７４の突出部分と、下側カム６７の突出部分とが対向する位置においては、カム筒１１３が第１スプリング８７を押し縮めて上方に移動しており、それにより弁体６６の下端面のシール体１１４は、弁箱５１の上面の弁座に第１スプリング８７の力により圧接している。なお、このとき、弁体６６のシール体１１４の下面には、弁箱５１に設けた第２スプリング１１５の力が作用しているが、第２スプリング１１５の力は第１スプリング８７より小さいので、弁体６６は第２スプリング１１５に拘らず、第１スプリング８７によりシールする力を付与されている。
【００２３】
弁体６６の下端中央部１００の下面に設けた上突起１０１に対して、弁箱５１の中央には、作動軸１０６に固定され、この上突起１０１に対向して形成された下突起１０２を備えている補助部材１１６が回転自在に収納されている。上記上突起１０１、下突起１０２及び上側カム７４、下側カム６７の位置関係及びその作動は、図１０乃至図１２に模式的に示される。
【００２４】
図１０は弁体の切り替え終了位置である上側カムと下側カムの噛み合いの第１状態を示し、上記した図９の中心線の左側に示す位置と同一位置であって、上側カム７４の突出部分と、下側カム６７の突出部分とが対向する位置にあり、ここで静止しており、このときはカム筒１１３が第１スプリング８７により弁体６６の下端面のシール体１１４は、弁箱５１の上面の弁座に圧接している。また、このとき、上突起１０１と下突起１０２は対向しない位置となっている。
【００２５】
この状態から弁体を回転して流路を切り替えるときには、第１実施例と同様にモータを駆動し、歯車１０４と歯車１１１との噛み合いによりスピンドル１１０を回転し、作動軸１０６を介してカム筒１１３を回転する。それにより上側カムが図１０から図１１に示すように右方向に回転すると、上側カム７４と下側カム６７の対向は外れ、上側カムと下側カムの第２状態となる。このとき、弁体が弁座に密着して弁座から離れないときには、図１１において実線で示すように、上側カム７４と一体的に回転する下突起１０２が上突起１０１と当接し、下突起の移動側斜面１２０が上突起の斜面１２１を押圧することにより、上突起に対して持ち上げる力を生じ、それにより弁体全体が上方に持ち上げる力が作用するため、上記のように弁体が弁座と密着して離れないときでも、モータの回転力により引き離すことができる。なお、弁体が弁座とすぐ離れる状態にあるときには、上側カム７４が下側カム６７との対向する位置から外れると、弁体は第１スプリング８７からの押圧力が低下するので、図１１の破線で示すように、第２スプリング１１５の力により上方に移動する。その時には、上突起１０１も破線のように上昇しており、下突起１０２は上突起１０１と当接することなく、更に移動することとなる。
【００２６】
上記のように、弁体６６が弁座と密着して離れないときに、下突起１０２と上突起１０１との噛み合いにより強制的に上方に移動するとき、あるいは弁体６６と弁座とがすぐに離れたときのいずれにおいても、図１１の状態から図１２の状態、すなわち上側カム７４が弁体の上面において隣接する下側カム６７，６７間の底部に落ち込む第３状態となる。以降は前記第１実施例と同様に、上側カム７４が更に回転する時、上側カム７４の移動側斜面が下側カム６７の対向斜面を押圧し、その力により弁体を回転させる。その後弁体６６の周辺の突起が弁箱５１の突起と係合し、弁体６６の回転は停止し、上側カム７４が更に回転すると上側カム７４は下側カム６７に乗り上げ、第１スプリング８７の力により弁体６６を弁座側に圧接する。このときの上側カム７４の回転位置を図示しない検出手段によりし、モータの駆動を停止する。
【００２７】
このように、実施例の電動四方弁においては、弁体が弁座と密着して離れないときでも、強制的に弁座から離すので、密着した状態で強制的に弁体を駆動することによる弁座及び弁体の損傷を防止し、密着した弁体を強制的に回転させることを考慮したモータの余裕駆動力を必要とせず、小型のモータにより容易に弁体を回転することができる等の種々の効果を奏する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、弁体の回動時には、弁座に対する弁体の押圧力を減少することにより、弁座等の摩耗を減少することができるので、弁体や弁座の摩耗を減少させることができ、弁体と弁座との間に配管の錆やごみ等を噛み込ませることがなくなり、また、弁体を駆動する電動装置の負荷を軽減することができる。さらに、弁体としての使用時には、弁体を弁座に対して強く押圧してシール性を向上させることができる。且つ電動機から弁体に至る伝動機構が簡単化し、部品点数が減少し、組立工数が減少すると共に、安価な電動四方弁とすることができる。
【００２９】
上記の効果に加えて、弁体が弁座と密着して離れないときでも、強制的に弁座から離すので、密着した状態で強制的に弁体を駆動することによる弁座及び弁体の損傷を防止し、密着した弁体を強制的に回転させることを考慮したモータの余裕駆動力を必要とせず、小型のモータにより容易に面体を回転することができる等の種々の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例を示す断面図である。
【図２】図１のＸーＸ部分断面図である。
【図３】同底面図である。
【図４】図１の弁体の流路の切り換え状態を示すＸーＸ部分断面図である。
【図５】下側カムと上側カムの第１状態を示す側面図である。
【図６】同第２状態を示す側面図である。
【図７】同第３状態を示す側面図である。
【図８】同第４状態を示す側面図である。
【図９】本発明の実施例を示す断面図である。
【図１０】下側カムと上側カムの第１状態を示す側面図である。
【図１１】同第２状態を示す側面図である。
【図１２】同第３状態を示す側面図である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electric four-way valve that is used to switch a cold / hot water supply pipe in order to selectively supply cold water or hot water to an indoor radiator.
[0002]
[Prior art]
In order to cool the indoor radiator by supplying cold water in the summer and supplying hot water in the winter for heating, a pipe for cold water and a pipe for hot water are connected to the radiator. An electric four-way valve is used to switch the path appropriately. As this electric four-way valve, there are four pipe lines in the valve body: a pipe line leading to the radiator, a pipe line for supplying cold water, a pipe line for supplying hot water, and a pipe line for bypassing hot water or cold water to return. A valve-shaped valve body having four openings in the valve body and having two flow paths each connecting the two openings is rotatably provided by a motor. Yes. Thereby, the first flow path in the valve body communicates the cold water introduction hole and the pipe to the radiator, and the second flow path in the valve body communicates the hot water introduction hole and the bypass pipe to the first position. A second position where the second water passage in the valve body communicates the hot water introduction hole and the pipe to the radiator, and the first flow passage in the valve body communicates the cold water introduction hole and the bypass pipe; Is switched so that can be selectively positioned.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the electric four-way valve as described above, the valve element having four openings must be held in close contact with the valve seat having four openings so that water leakage does not occur. On the other hand, the valve body thus kept in close contact must slide and rotate on the valve seat when switching the flow path, and the contact force to prevent water leakage is great. The larger the rotation, the greater the frictional force generated between the contact surface of the valve seat and the valve body.
[0004]
Due to this frictional force, when the valve body rotates, both of them are greatly worn, and the valve seat and the valve body have four openings. The edge portion is caught, and particularly in this portion, great wear and damage are caused. Such wear and damage causes water leakage between the valve seat and the valve body, resulting in malfunction of the valve. In particular, the valve body that forms the flow path in the inside is manufactured from ceramic, etc., and the valve seat that contacts the valve body is often manufactured from an elastic body such as rubber with good sealing performance. In order to prevent water leakage, when the valve body is pressed against the valve seat with a large force, the valve body bites into the rubber of the valve seat, and when the valve body rotates in this bite state, the rubber valve seat is made of ceramic. The valve body is worn out in a short period of time, and the valve seat must be replaced frequently.
[0005]
Further, when rust, dust, sand, or the like of the pipe is caught between the valve seat and the valve body, these wear into the valve seat or the like due to the rotation of the valve body, and the above-described wear is more likely to occur. Furthermore, if the valve body is pressed strongly against the valve seat to improve the sealing performance, a strong frictional force is generated when the valve body is rotated, so that a large load is applied to the electric device, resulting in malfunction of the electric valve. If a powerful electric device is used as a countermeasure, the valve must be expensive.
[0006]
As a countermeasure for this, the applicant has made the valve body rotate so as to float from the valve seat when the valve is switched, and firmly closes the valve seat when the switching operation is completed. The body is firmly attached to the valve seat by the holding spring, and when switching the valve body, the cam can be used to move the valve body in the direction to float against the holding spring, and the valve body is rotated in this state. In the switching end position, an electric multi-way valve has been proposed in which the valve body is firmly brought into close contact with the valve seat by a pressing spring again.
[0007]
However, in this electric multi-way valve, besides providing a torsion spring between the valve body shaft and the valve body, the transmission mechanism from the electric motor to the valve body is complicated, the number of parts is increased, the assembly man-hour is increased, It had to be expensive.
[0008]
Therefore, the present invention reduces the wear of the valve seat and the like and reduces the load on the electric device by reducing the pressing force of the valve body against the valve seat when the valve body rotates, and the valve body when used as the valve body. An object of the present invention is to provide an inexpensive electric four-way valve that has a simple structure, a small number of parts, and can improve sealing performance by strongly pressing a body against a valve seat.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is configured such that a cam cylinder having an upper cam formed on an operating shaft driven by an electric device is fitted integrally with the operating shaft and is slidable in the axial direction. A lower cam is provided on the upper surface of the valve body that rotates about the operating shaft at a position facing the upper cam, an upper protrusion is provided on the lower surface of the valve body, and is fixed to the operating shaft and faces the upper protrusion. And an electric four-way valve provided with an auxiliary member having a lower projection.
[0010]
Since the present invention is configured as described above, in the normal state, the upper cam presses the valve body toward the valve seat side by the engagement of the upper cam and the lower cam, and the sealed state is maintained. When the upper cam is rotated by the electric device at the time of switching, the meshing state of the upper cam and the lower cam is changed, whereby the frictional force between the valve body and the valve seat is reduced, so that the lower cam rotates together with the upper cam. At this time, even when the valve body is in close contact with the valve seat, the upper protrusion on the lower surface of the valve body is pushed up by the lower protrusion provided on the shaft of the electric device, and the valve body is separated from the valve seat, so the lower cam is When the stopper which rotates with the upper cam and is formed on the outer periphery of the valve body comes into contact with the valve box portion, the rotation of the valve body is stopped and the flow path is switched. After this, the electric device rotates the upper cam by a predetermined amount, and the valve body is pressed to the valve seat side by the meshing of the upper cam and the lower cam, and the sealed state is held again.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A reference example of the present invention will be described with reference to FIGS. In the lower part of the valve box 1, four connecting pipes 2, 3, 4 and 5 are provided radially at an angle of 90 degrees with each other, and they are raised at a right angle in the center and are cylindrical. The valve holes 6, 11, 12, and 13 are connected to the valve seat surface 7 of the valve storage 6. In the valve accommodating part 6, the valve body 16 which has the 1st flow path 14 and the 2nd flow path 15 which connect two adjacent valve holes is rotatably provided. The first channel 14 and the second channel are each formed as an annular channel extending in a range of 90 degrees, and a ring-shaped lower cam 17 is provided on the upper surface thereof. The lower cam 17 has an uneven shape in the vertical direction in the figure. A central protrusion 18 is formed at the lower center of the valve body 16, and the central protrusion 18 is fitted into a support hole 20 provided in the valve box 1, and is biased upward by a spring 21 contracted in the support hole. Has been.
[0012]
Protrusions 22-1 and 22-2 are provided on the outer periphery of the valve body 16 at positions 180 degrees apart from each other, and a stopper 23 with which the protrusions 22 abut on the inner surface of the valve storage portion 6 of the valve box 1 is shown in FIG. Four of them, 23-1, 23-2, 23-3 and 23-4, are provided. A ring-shaped upper cam 24 having the same diameter as that of the lower cam 17 is disposed above the lower cam 17, and the cam surface formed on the lower surface of the upper cam 24 is formed symmetrically with the cam surface of the lower cam 17. And are formed so as to mesh with each other. A shaft hole is provided at the center of the upper cam 24, and a tip of a shaft 30 of a motor 28 as an electric device provided at the upper portion of the valve box 1 is rotatable in an upper shaft hole 27 provided at the upper portion of the shaft hole. It is slidably fitted in the axial direction. Further, a projection 26 provided on the central upper surface of the valve body 16 is fitted in the lower shaft hole 25 provided in the lower part of the shaft hole so as to be slidable in the rotational direction and the axial direction.
[0013]
A lid body 32 is fixed to the upper portion of the cylindrical valve housing portion 6 of the valve box 1 via an O-ring 31 with screws 33, and a motor 28 is fixed to the upper surface of the lid body 32 with screws 34. A bearing portion 35 that supports the shaft 30 of the motor 28 is formed at the center of the lid 32. A shaft 36 is provided with a flange 36, and a disc spring 37 is provided between the lower surface of the flange 36 and the upper surface of the upper cam 24.
[0014]
The disc spring 37 is in the first state as shown in FIG. 5 in the normal cooling and heating state of the valve in FIG. 1, and the protrusion 40 of the upper cam 24 is the protrusion 41 of the lower cam 17. Since the upper cam 24 is lifted by the lower cam 17, the disc spring 37 is pressed and contracted, and the valve body 16 is pressed downward by the repulsive force. The seal 42 provided on the lower surface of the valve body 16 is pressed against the valve holes 10, 11, 12, 13 to achieve a sealing action. Further, the shaft 30 rotates and the upper cam 24 rotates. As shown in FIG. 7, the upper cam protrusion 40 fits into the lower cam recess 43, and the lower cam 17 protrusion 41 moves upward. When the upper cam 24 is not lifted by the lower cam 17 when fitted into the recess 44 of the cam 24, and the force to compress the disc spring 37 is eliminated, the valve body 16 has almost no downward pressure. On the contrary, a force that pushes upward by the spring 21 acts, and the valve body can be freely rotated.
[0015]
In the electric four-way valve configured as described above, for example, in the first operating state for cooling the room, as shown in FIG. 5, the first cam state is in the first state, and the protruding portion 40 of the upper cam 24 protrudes from the lower cam 17. It stops in the state where it rides on the section 41, and power supply to the motor 28 is stopped. Therefore, the upper cam 24 is lifted by the lower cam 17, whereby the disc spring 37 is pressed and contracted, and the valve body 16 is pressed downward by the repulsive force and provided on the lower surface of the valve body 16. The seal 42 is pressed against the valve holes 10, 11, 12, and 13 to achieve a sealing action. At this time, as shown in FIG. 2, the first flow path 14 of the valve body 16 communicates the valve holes 10 and 11, and the second flow path 15 communicates the valve holes 12 and 13. Thereby, when this valve is used as a four-way valve for supplying cold water or hot water to the indoor radiator, by connecting the valve hole 10 communicating with the radiator and the valve hole 11 communicating with the cold water supply source, Cold water is supplied to the radiator, and the room can be cooled. At this time, the second flow path 15 communicates with the valve hole 13 communicating with the hot water supply source and the bypass flow path 12 communicating with the return flow path, whereby the hot water is not supplied to the radiator and is bypassed. At this time, the protrusion 22-1 provided on the valve body 16 is in contact with the stopper 23-1 of the valve box 1, and the protrusion 22-2 is in contact with the stopper 23-3.
[0016]
Next, for example, when setting the second operating state in which the room is heated, when the motor 28 is energized and the upper cam 24 is rotated in the clockwise direction, the protrusion 22-1 moves from the stopper 23-1. 22-2 rotate away from the stopper 23-3, and the protrusion 40 of the upper cam 24 is in the second state as shown in FIG. It gradually moves from 41 to the recess 44 side of the lower cam. At this time, the pressing force of the disc spring 37 acts on the valve body 16, the upper cam 24 moves downward by the pressing force of the disc spring 37, and the disc spring 37 decreases the pressing force.
[0017]
When the motor 28 further rotates, the state is changed to the third state as shown in FIG. 7, and when the upper cam protrusion 40 falls into the recess 43 of the lower cam 17, the pressing force of the disc spring 37 is almost lost, rather the valve body. Since the push-up force of the spring 21 works from the lower side of the valve 16, the valve body 16 is almost free. Therefore, the upper cam 24 and the lower cam 17 are fitted, the lower cam 17 receives a rotational force from the upper cam 24, and the valve body 16 that is in a free state rotates together with the upper cam 24. In this state, the upper cam 24 and the lower cam 17 continue to rotate integrally, the protrusion 22-1 of the valve body 16 contacts the stopper 23-4 of the valve box 1, and the protrusion 22-2 contacts the stopper 23-2. Since the rotation of the valve body 16 is stopped and the lower cam 17 does not rotate, only the upper cam 24 continues to rotate due to the rotational force of the motor 28.
[0018]
At this time, the valve body 16 is in the second operating state shown in FIG. 3, whereby the first flow path 14 of the valve body 16 communicates the valve hole 10 and the valve hole 13, and the second flow path 15. The valve hole 11 communicates with the valve hole 12. Thereby, the hot water is supplied to the radiator by heating the valve hole 10 communicating with the radiator and the valve hole 13 communicating with the hot water supply source, so that the room can be heated. At this time, the second flow path 15 returns to the valve hole 11 communicating with the cold water supply source and communicates with the bypass flow path communicating with the flow path, so that the radiator is bypassed without being supplied with the cold water.
[0019]
Only the upper cam 24 continues to rotate and enters the fourth state as shown in FIG. 8. The protrusion 40 of the upper cam 24 rides on the next protrusion 41 of the lower cam 17 and compresses the disc spring 37 gradually. Finally, when it finally rides completely over the protruding portion of the lower cam 17, the motor 28 stops rotating and returns to the state shown in FIG. This rotation stop position of the upper cam 24 is detected by a rotation stop position detection device provided in the motor or by a rotation stop position detection hall element (not shown) of the upper cam, and the energization of the motor is stopped. As a result, the valve body is in the state shown in FIG. 1, and the disc spring 37 presses the valve body 16 toward the valve seat 42 and holds the valve body in a reliable sealing state.
[0020]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic configuration of the electric four-way valve is the same as that of the electric four-way valve of the reference example. In the electric four-way valve of this embodiment, an upper protrusion 101 protruding downward is provided at the lower end central portion 100 of the valve body 66, and the valve The most different point is that the electric four-way valve of the above reference example is improved by providing a lower projection 102 at the center of the box 51 so as to face the upper projection 101 so as to rotate together with the drive shaft. In addition, as described later in detail, the first embodiment is improved. In FIG. 9, the left side of the center line indicates the valve switching end state, and the right side indicates the valve switching state.
[0021]
In FIG. 9, a motor 78 is fixed to the upper end portion of a lid 82 provided on the upper portion of the valve storage portion 56, and a shaft 104 protruding from the motor 78 is provided with a gear 104. An operating shaft 106 is erected in a shaft hole 105 provided in the center of the valve box 51, and a fitting hole 107 provided in the center of the upper end of the operating shaft 106 is connected to a bearing 108 provided in the center of the lid 82. The supported spindle 110 is fitted so as to rotate integrally. A gear 111 is fixed to the upper end of the spindle 110, and the gear 111 meshes with a gear 104 driven by a motor.
[0022]
On the outer periphery of the upper part of the operating shaft 106 driven by the spindle 110, a cam cylinder 113 provided with a flange 112 formed with an upper cam 74 projecting downward on the lower surface side is rotatable integrally with the operating shaft 106 in the axial direction. It is slidably fitted. A first spring 87 is provided between the upper surface of the flange 112 and the central lower surface of the lid 82. A lower cam 67 is provided at a position facing the upper cam 74 on the upper surface of the central portion of the valve body 66 whose center is positioned on the operating shaft 106 and rotates. The upper cam 74, the lower cam 67, Operates in the same manner as the electric four-way valve of the first embodiment, and as shown on the left side of the center line in FIG. 9, the protruding portion of the upper cam 74 and the protruding portion of the lower cam 67 are opposed to each other. The cam cylinder 113 compresses the first spring 87 and moves upward, so that the seal body 114 on the lower end surface of the valve body 66 is applied to the valve seat on the upper surface of the valve box 51 by the force of the first spring 87. Are in pressure contact. At this time, the force of the second spring 115 provided in the valve box 51 is acting on the lower surface of the seal body 114 of the valve body 66, but the force of the second spring 115 is smaller than that of the first spring 87. Regardless of the second spring 115, the valve body 66 is given a sealing force by the first spring 87.
[0023]
In contrast to the upper projection 101 provided on the lower surface of the lower end central portion 100 of the valve body 66, a lower projection 102 fixed to the operating shaft 106 and opposed to the upper projection 101 is provided at the center of the valve box 51. The provided auxiliary member 116 is rotatably housed. The positional relationship and operation of the upper protrusion 101, the lower protrusion 102, the upper cam 74, and the lower cam 67 are schematically shown in FIGS.
[0024]
FIG. 10 shows a first state of meshing of the upper cam and the lower cam, which is the valve element switching end position, which is the same position as the position shown on the left side of the center line in FIG. The portion and the projecting portion of the lower cam 67 are opposed to each other, and are stationary here. At this time, the cam cylinder 113 is moved by the first spring 87 and the seal body 114 on the lower end surface of the valve body 66 is The valve seat is in pressure contact with the upper surface of the box 51. At this time, the upper protrusion 101 and the lower protrusion 102 are not opposed to each other.
[0025]
When switching the flow path by rotating the valve body from this state, the motor is driven in the same manner as in the first embodiment, the spindle 110 is rotated by the meshing of the gear 104 and the gear 111, and the cam cylinder is connected via the operating shaft 106. 113 is rotated. Thus, when the upper cam rotates in the right direction as shown in FIGS. 10 to 11, the upper cam 74 and the lower cam 67 are opposed to each other, and the upper cam and the lower cam are in the second state. At this time, when the valve body is in close contact with the valve seat and does not leave the valve seat, the lower protrusion 102 that rotates integrally with the upper cam 74 contacts the upper protrusion 101 as shown by the solid line in FIG. Since the moving side inclined surface 120 presses the inclined surface 121 of the upper protrusion, a lifting force is generated with respect to the upper protrusion, whereby a force that lifts the entire valve body upwards acts. Even when the seat is in close contact with the seat, it can be pulled away by the rotational force of the motor. When the valve body is in a state of being immediately separated from the valve seat, if the upper cam 74 is removed from the position facing the lower cam 67, the pressing force from the first spring 87 decreases in the valve body . As indicated by the broken line, the second spring 115 moves upward. At that time, the upper protrusion 101 also rises as indicated by a broken line, and the lower protrusion 102 moves further without coming into contact with the upper protrusion 101.
[0026]
As described above, when the valve body 66 does not come in close contact with the valve seat, when the valve body 66 is forced to move upward due to the engagement of the lower protrusion 102 and the upper protrusion 101, or when the valve body 66 and the valve seat immediately move. 11, the state shown in FIG. 11 is changed to the state shown in FIG. 12, that is, the third state in which the upper cam 74 falls into the bottom between the adjacent lower cams 67, 67 on the upper surface of the valve body. After that, as in the first embodiment, when the upper cam 74 further rotates, the moving side slope of the upper cam 74 presses the opposing slope of the lower cam 67, and the valve body is rotated by the force. Thereafter, the protrusions around the valve body 66 engage with the protrusions of the valve box 51, the rotation of the valve body 66 stops, and when the upper cam 74 further rotates, the upper cam 74 rides on the lower cam 67 and the first spring 87 is reached. The valve body 66 is pressed against the valve seat side by the force of. The rotation position of the upper cam 74 at this time is detected by a detection means (not shown), and the driving of the motor is stopped.
[0027]
Thus, in the electric four-way valve of the embodiment , even when the valve body does not come in close contact with the valve seat, it is forcibly separated from the valve seat, so that the valve body is forcibly driven in the close contact state. to prevent damage to the valve seat and the valve body, without the need for excess driving force of a motor in consideration of the fact that forcibly rotate the coherent valve body, or the like can rotate easily valve body by a small motor There are various effects.
[0028]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, wear of the valve seat and the like can be reduced by reducing the pressing force of the valve body against the valve seat when the valve body is rotated. Wear can be reduced, and rust and dust of the pipe are not caught between the valve body and the valve seat, and the load on the electric device for driving the valve body can be reduced. Furthermore, when used as a valve body, the valve body can be strongly pressed against the valve seat to improve the sealing performance. In addition, the transmission mechanism from the electric motor to the valve body is simplified, the number of parts is reduced, the number of assembly steps is reduced, and an inexpensive electric four-way valve can be obtained.
[0029]
In addition to the above effects, even when the valve body does not come in close contact with the valve seat, it is forcibly separated from the valve seat, so that the valve seat and the valve body by forcibly driving the valve body in the close contact state There are various effects such as the ability to easily rotate the face plate with a small motor without the need for extra driving force of the motor in consideration of preventing damage and forcibly rotating the closely attached valve body. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a reference example of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
FIG. 3 is a bottom view of the same.
4 is a partial cross-sectional view taken along the line XX showing a switching state of the flow path of the valve body of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a side view showing a first state of a lower cam and an upper cam.
FIG. 6 is a side view showing the second state.
FIG. 7 is a side view showing the third state.
FIG. 8 is a side view showing the fourth state.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a side view showing a first state of the lower cam and the upper cam.
FIG. 11 is a side view showing the second state.
FIG. 12 is a side view showing the third state.

Claims

電動装置により駆動される作動軸に上側カムを形成したカム筒が前記作動軸と一体に回転可能かつ軸方向に摺動自在に嵌合され、前記作動軸を中心に回転する弁体の上面に、前記上側カムに対向する位置に下側カムを設け、前記弁体の下面に上突起を設け、前記作動軸に固定され前記上突起に対向して下突起を備えた補助部材を設けたことを特徴とする電動四方弁。A cam cylinder having an upper cam formed on an operating shaft driven by an electric device is fitted to the operating shaft so as to be rotatable integrally with the operating shaft and slidable in the axial direction. A lower cam is provided at a position facing the upper cam, an upper protrusion is provided on the lower surface of the valve body, and an auxiliary member is provided that is fixed to the operating shaft and has the lower protrusion facing the upper protrusion. Electric four-way valve characterized by

上側カムを下側カム側に付勢するスプリングを設け、上側カムがスプリングを縮めて弁体を弁座に押圧可能となるようにした請求項１記載の電動四方弁。 2. The electric four-way valve according to claim 1, wherein a spring for urging the upper cam to the lower cam side is provided, and the upper cam contracts the spring so that the valve body can be pressed against the valve seat.

上側カムの回転停止位置はモータ内に設けた回転停止位置検出用ホール素子により検出されモータへの通電が停止されるようにしてなる請求項１または請求項２記載の電動四方弁。The electric four-way valve according to claim 1 or 2, wherein the rotation stop position of the upper cam is detected by a rotation stop position detecting hall element provided in the motor, and energization to the motor is stopped.

弁体を弁座から離間する方向に付勢するスプリングを設けてなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動四方弁。 The electric four-way valve according to any one of claims 1 to 3, further comprising a spring that biases the valve body in a direction away from the valve seat.