JPH0621679B2 - 四方切換弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 産業上の利用分野 本発明は四方切換弁に関し、特にヒートポンプ式冷暖房
装置に用いられる冷媒の流通方向逆転用の四方切換弁に
関する。

従来の技術 ヒートポンプ式冷凍サイクルを利用して空調装置を構成
する場合、冷媒の流通方向を転換させることによって冷
暖の切り換えが行われている。このような流体の流通方
向を転換するに当っては従来から四方切換弁が利用され
ているが、制御が容易なことや構造が簡単なところから
電磁式の四方弁を用いることが好ましい。しかし、電磁
式四方弁は弁体の移動距離が小さくまた作動力もあまり
強くないので、小流量の流体を切換えるには適していて
も大流量には必ずしも適当ではない。従って電磁式四方
弁は、大流量の流体を切換えるに適した流体圧作動四方
弁を制御するためのパイロット弁として用いられている
程度である。

ところが、かかる電磁パイロット式流体圧作動弁は供給
流体に差圧があるときでないと作動せず、また構造も複
雑であって瞬時に切換えができないという欠点がある。
そこで、作動が速くて流体の圧力と無関係に大流量を直
接切換えることができる電動式の四方切換弁が種々提案
されるに至っている。

このような電動式四方切換弁には、第７図に示すよう
な、駆動用モータ２１が減速ギヤ２２を介してスライド
弁体２３に連結されているものがある。この弁は、弁体
２３が弁シート２４に接して摺動するように回転軸２５
が設けられており、ギヤ２２と弁体２３とに結合される
駆動軸２６が弁本体２７の壁面を貫通する部分には軸受
シール２８が設けられている。しかし、このような構造
を有する四方切換弁は、シール２８の漏洩がないことは
勿論弁シート２４の面での漏洩がなくて円滑に作動でき
るために特に精密に製作されることが必要であり、高価
となるばかりでなくシール部の寿命も短かいという欠点
があった。

また、従来の電磁式四方弁における電磁アクチユエータ
をモータに替えることにより、弁体の移動距離を大きく
して大流量を直接切換えようとするものに、たとえば特
開昭５８−２１０６９号に開示された電動式四方弁（第
８図）がある。この弁は、中心にめねじを設けた回転子
３１に対し、周囲におねじを設けた弁体駆動軸３２をね
じ込んで結合しておき、弁本体の外側に設けた固定コイ
ル３３に通電することによって回転子３１の回転を弁体
駆動軸３２の長さ方向の直線移動に変換し、これによっ
てキヤップ状の弁体３５を弁シート３４に接した状態で
摺動させ、弁シート３４上の流体ポートの切り換えを行
なうように構成されたものである。ところが、この四方
弁では回転子３１の軸受部３６が大型となり高精度を必
要とするばかりでなく弁体駆動軸３２とのねじ結合部分
にも高精度が必要となり、高価格となることを免れなか
った。

解決しようとする問題点 かかる従来の電動式四方切換弁は流体の圧力が低くても
大流量の流路を迅速に切換えることができる利点を有し
ているが、弁シートと弁体との間での流体の漏洩を少く
しようとすると弁体駆動機構全体を高精度で製作するこ
とが必要となり、また大型のアクチユエータを高精度で
組み込むことも必要となって、高価であるうえ信頼性が
必ずしも高くないという問題があった。

そこで本発明は、小型でありながら流体の圧力とは無関
係に大流量の流路を迅速に切換えて流体流通方向を逆転
させることができ、かつ弁シートと弁体との間での漏洩
の心配がない高信頼性の四方切換弁を経済的に提供する
ことを目的としたものである。

〔発明の構成〕 問題点を解決するための手段 前述の目的を達成することができる流体流通方向逆転用
の四方切換弁は、高圧流体が供給される弁室内面に形成
され低圧流体の流出ポートと２個の流体の出入ポートと
が開口した弁シートと、該流出ポートと対向して弁本体
壁に穿設された貫通孔と、一端を弁本体の外部に露出し
て軸方向移動不能に該貫通孔内に貫設された回転駆動軸
と、該駆動軸を囲んで前記貫通孔内に設けられたシール
機構と、前記弁シートに向けてばね付勢され前記弁シー
トに縁部が接して摺動でき且つ前記流出ポートと前記出
入ポートのいずれかとの間を選択的に連通する椀状の弁
体と、前記駆動軸に結合されて該弁体を僅かに遊動可能
に保持する弁体支持体とを備えてなることを特徴とする
ものである。

作 用 本発明の四方切換弁においては、椀状弁体は弁シートに
向けて垂直に背面中央部を押されるようにして僅かに遊
動可能に弁体支持体によって保持されているので、安定
した姿勢で弁シート上に位置することができ、また弁体
支持体に結合された駆動軸は軸方向移動不能に貫通孔内
に貫設されていて弁体の姿勢等によりシール機構に無理
な力がかかることがない。すなわち、弁体と弁シートの
間の接触と、駆動軸と弁本体壁の間のシールとは相互に
干渉しないように構成されているので、駆動軸の回転に
際して駆動軸シール機構には無理な力がかかることなく
円滑に回転でき、また弁体は弁体支持体の姿勢が多少変
動しても弁室内の流体圧力によって確実に弁シート上に
自己密着するので、いずれも偏った磨耗等が起こらず、
従って流体の漏洩が発生し難いものである。

実施例１ 本発明の四方切換弁の例を第１〜３図に示す。１は弁本
体であり、２は弁シートである。弁本体１と弁シート２
とに囲まれて弁室３が形成されている。弁シート２に
は、たとえば圧縮器吐出側に連絡する高圧流体流入ポー
トＤ、２個の熱交換器にそれぞれ連絡する流体出入ポー
トＡおよびＢ、さらに圧縮機吸入側に連絡する低圧流体
流出ポートＣが設けられている。

４は長い椀形の弁体であり、弁室３内で弁シート２の面
上を摺動することができる。弁体４は出入ポートＡまた
はＢのいずれか一方と流出ポートＣとを同時に覆うよう
な位置を取ることができ、これらのポート間を流れる流
体の流路となるのに充分な大きさの凹部を有するように
形成してある。５は支体支持体であり、６は弁体支持体
５に結合された駆動軸である。弁体支持体５は両側に側
壁部５ａ，５ａを有しまた爪部５ｂを有していて、これ
らの間で弁体４が僅かに遊動可能であるように保持され
ている。また弁体４の背面中央部は、弁体支持体５に突
設された抑えばね５ｃによって軽く弁シートに向けて垂
直に押圧され、弁体４が弁シート２から離れることがな
いようにしてある。

駆動軸６は弁体支持体５と結合されており、また流出ポ
ートＣと対向して弁本体１の壁に設けた貫通孔１ａ内に
弁シート２に対して垂直となるように貫設されている。
貫通孔１ａ内には、鍔付内側スリーブ７ａ、鍔付外側ス
リーブ７ｂ、およびパッキン７ｃからなるシール機構７
が設けられ、貫通孔１ａの内面と駆動軸６の外面との間
を気密に封ずると共に駆動軸６の軸方向の移動はできな
いが回転は妨げないようになっている。８は駆動軸６の
外方端部に取付けられた駆動レバーである。

駆動レバー８は適宜のアクチュエータ、例えばダイヤフ
ラム、ベローズあるいはピストンなどを備えた流体圧ア
クチュエータやモータなどで駆動するようにしてもよ
く、また人力によって操作しても構わない。このように
して駆動軸６を回転すると、弁体支持体５は弁体４に対
して弁シート２の面に平行な力を及ぼすのみであって、
弁体４は弁シート２の面上を無理なく摺動することがで
き、また所定の切換位置において弁室３内の高圧流体と
ポートＣ側の低圧流体との圧力差によって弁シート２に
圧着され、流路切換えが完了する。

また、本例の弁のポート配置は必ずしも第３図の通りで
なく、例えば第４図のようであってもよい。この例で
は、高圧流体流入ポートは弁室３の壁面に直接に開口
し、弁シート２′には出入ポートＡ′およびＢ′、なら
びに流出ポートＣ′だけが設けられているが、弁体４お
よび弁体支持体５の構造や機能については全く同様であ
る。

第５図は本例の四方切換弁を自動車用冷房装置に利用す
るときの弁駆動方式の１例である。９はエンジンの吸気
ラインの負圧力により作動するダイヤフラム式アクチュ
エータであり、２方電磁弁１０によって制御される。９
ａはダイヤフラム、９ｂはイコライザ孔、９ｃは空気出
入口であり、その出力はアーム９ｄによって駆動レバー
８に伝えられる。

実施例２ 本発明の四方切換弁の別な実施例を第６図に示す。この
例において弁本体１１、弁シート１２、弁体１４、弁体
支持体１５、駆動軸１６およびシール機構１７に関して
は実施例１と全く同様であるが、弁本体１１の背面側に
複数組の減速ギヤから構成されたギヤ機構１８およびこ
れを駆動する電動モータ１９が取り付けられており、ギ
ヤ機構１８の終端に設けられた扇形ギヤ８ａによって駆
動軸１６にトルクが伝えられるようになっている。

本例の四方切換弁の機能については、実施例１の弁と全
く同様である。

〔発明の効果〕

本発明の四方切換弁は、弁体が弁体支持体によって僅か
に遊動可能であるように保持されたうえ、ばねによって
背面中央部を弁シートに向けて垂直に押されている状態
となっているので、駆動軸の回転によって弁体支持体が
回動すると弁体は弁シート上を円滑に摺動することがで
き、流体圧力によって弁シートに無理なく自己密着する
から漏洩が発生しない。また弁シートの面と弁体との接
触面および駆動軸が接するシール部分の面はいずれも無
理な力がかかることがないから、磨耗や損傷を受け難く
て長期間に渉って漏洩などを発生せず、小型でありなが
ら大流量の流体の流通方向を迅速に逆転できて信頼性が
高い。そして更に、構造が簡単で製作が容易であり、経
済的に製作できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の四方切換弁の実施例の構造を示す一部
切欠き断面図、 第２図は上記例における弁体と弁体支持体の組合わせ状
態を示す斜視図、 第３図は同じく上記例における弁シートと弁体の関係を
示す説明図、 第４図は同じく別な態様における弁シートと弁体との関
係を示す説明図、 第５図は同じく上記例の四方切換弁を自動車用冷房装置
に利用するときの駆動態様の例の説明図、 第６図は本発明の四方切換弁の別な実施例の構造を示す
一部切欠き断面図、 第７図および第８図はそれぞれ従来の四方切換弁の構造
を示す断面図である。 １，１１……弁本体、２，１２……弁シート、３，１３
……弁室、４，１４……弁体、５，１５……弁体支持
体、６，１６……駆動軸、７，１７……シール機構、８
……駆動レバー、８ａ……扇形ギヤ、９……ダイヤフラ
ム式アクチュエータ、１０……２方電磁弁、１８……ギ
ヤ機構、１９……電動モータ、Ａ，Ｂ……出入ポート、
Ｃ……流出ポート、Ｄ……高圧流体ポート、２１……モ
ータ、２２……減速ギヤ、２３……弁体、２４……弁シ
ート、２５……回転軸、２６……駆動軸、２７……弁本
体、２８……軸受シール、３１……回転子、３２……弁
体駆動軸、３３……固定コイル、３４……弁シート、３
５……弁体、３６……軸受部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧流体が供給される弁室の内面に形成さ
   れ低圧流体の流出ポートと２個の流体の出入ポートとが
   開口した弁シートと、該流出ポートと対向して弁本体壁
   に穿設された貫通孔と、一端を弁本体の外部に露出して
   軸方向移動不能に該貫通孔内に貫設された回転駆動軸
   と、該駆動軸を囲んで前記貫通孔内に設けられたシール
   機構と、前記弁シートに向けてばね付勢され前記弁シー
   トに縁部が接して摺動でき且つ前記流出ポートと前記出
   入ポートのいずれかとの間を選択的に連通する椀状の弁
   体と、前記駆動軸に結合されて該弁体を僅かに遊動可能
   に保持する弁体支持体とを備えてなることを特徴とす
   る、流体流通方向逆転用の四方切換弁。