JPH0330749B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明はガス及び流体等の流路切換え及び遮
断用ロータリー電磁弁に関し、詳しくは電動機の
原理によつて得られるトルクを利用して回転弁を
回動させることにより流動体の流路の切換え及び
遮断を行うロータリー電磁弁に関する。

(ロ) 従来の技術 従来、電磁石の励磁力により弁部材を上下動し
て、開閉動作を行う電磁弁や圧力差を利用した摺
動弁形電磁弁については周知である。

そこで、従来例として四方切替弁について述べ
る。従来の四方切替弁は、冷凍サイクルに於ける
冷媒の流れの方向を、基本的には室内側熱交換器
から室外側熱交換器へ又は、室外側熱交換器から
室内側熱交換器へ切替えて室内を暖房又は冷房す
るに用いるものである。この四方切替弁は第５図
及び第６図に示す如く、密閉された横向き円筒状
の弁本体１の胴壁面の上面に圧縮機２の吐出管３
に接続する高圧ガス用接続管４を開口させ、弁本
体１の胴壁の下面に圧縮機２の吸入管５に接続す
る低圧冷媒用接続管６を中央にしてその両側に室
内側熱交換器７に接続する接続管８と室外側熱交
換器９に接続する接続管１０とを並べて開口させ
ており、接続管６，８，１０の開口端は弁本体１
の筒軸方向に面一にシート１１で弁本体１に固定
されている。又、弁本体１内部には前記シート１
１の開口面上を筒軸方向に摺動し、接続管６と
８、又は６と１０を択一的に連通せしめるＵ字形
状の摺動弁１２が、摺動弁１２の両側に配設され
たピストン体１３，１４に連結板１５で連結され
て設けられている。さらに弁本体１の一方端部を
密閉する部材１６とピストン体１３との空間１
７、及び部材１８とピストン体１４との間の空間
１９にはそれぞれ高圧ガス、又は低圧ガスを択一
的に切替えて導入する毛細管２０，２１及び低圧
ガス用毛細管２２が設けられている。この３毛細
管は、第６図に示すように小さなニードルバルブ
用空間２３，２４及びその中間に連通されてい
る。

今、圧縮機から吐出された高圧ガスは接続管４
を通り、ピストン体１３及び１４に設けられた小
さな穴を通り空間１７，１９に流れる。この時コ
イル２５が無通電の時はニードルバルブ２６がス
プリングにより小空間２４を密閉し、ピン２７を
介して相対する反対側のニードルバルブ２８が開
き、小空間２３は解放される。従つて空間１７と
小空間２４の圧力は高圧、又、空間１９は低圧と
なりこの圧力差によつてピストン体１３，１４は
空間１９の方に移動する。このとき、摺動弁１２
も連結板１５により同一方向に移動して接続管
６，８の流路が連通する。この時の状態で回路は
冷房状態となつている。コイル２５に通電した時
は励磁力でニードルバルブ２６，２８を上記と逆
に移動させるとピストン体１３，１４は空間１７
方向へ移動して摺動弁１２により接続管６，１０
の流路が連通して回路は暖房状態となる。但し、
この時は運転中は連続通電である。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 以上が従来例の四方切替え電磁弁の動作原理で
あり、第５図に示す如く、非常に複雑精巧な構造
となつており、部品点数も約10〜70点にもおよび
高価になつていた。

またヒートポンプ式空気調和機は、圧縮機の停
止により、運転中のサイクル各部に保持していた
圧力等がバランスして失い、再起動する際に元の
圧力状態等に復元するまでにエネルギーと時間を
必要とした。

そのため、ロスを最小限に押える手段として従
来、冷凍サイクルの圧縮機、熱交換器等の各部に
電磁弁を設けて、運転中の状態を保持するため、
流路の遮断をしなければならず非常に高価で作業
も複雑なものとなつている。

この発明は以上の事情に鑑みなされたもので、
その目的はこの発明をヒートポンプ式調和機に用
いた場合には、エネルギー損失を簡単に最小限に
押えることができ、その上電磁弁自体を簡単かつ
安価にできるようにすることにある。

(ニ) 問題点を解決するための手段 この発明はロータリー電磁弁であつて、一端に
一つの接続流路を他端に複数の接続流路が開口し
た円筒状の非電磁性体からなる箱体と、この箱体
内にその円周方向に摺動回動可能に収納された所
定厚さの回動弁と、箱体内に設けられ前記回動弁
の回動角度を所定角度に規制するストツパーと、
回動弁の一方面の外周縁の所定位置に回動弁回動
時に回動弁とともに箱体の内壁に接しながら移動
するよう設けられた永久磁石と、箱体にその外周
壁を囲むように取付けられた中空リング体からな
る電磁石と、この電磁石に通電したときに極性変
換可能に構成され回動弁を所定角度回動させたと
きの永久磁石の２つの停止位置に略対応する箱体
の外周壁に接しかつこれらの接触位置によつて形
成される回動弁の中心からの角度が回動弁の回動
角度より大きくなるよう電磁石の中空部内に配設
された２つの磁極発生部とを備え、回動弁停止時
で永久磁石が一方の磁極発生部側に位置したとき
に（Ａ位置）箱体一端側の接続流路３７と箱体他
端側の複数の接続流路のうちの１つの接続流路４
０とを連通させ、回動弁が回動して永久磁石が他
方の磁極発生部側に位置したときに（Ｂ位置）前
記接続流路３７と箱体他端側の前記接続流路４０
以外の接続流路３８とを連通させ、回動弁停止時
で永久磁石が２つの磁極発生部の間に位置したと
きに（Ｃ位置）箱体の他端側の全ての接続流路と
前記接続流路３７とを非連通状態にさせる通孔を
回動弁に設けるとともに、永久磁石がＡ位置のと
きに箱体他端側の前記接続流路４０以外の２つの
接続流路を連通させ、永久磁石がＢ位置のときに
箱体他端側の前記接続流路３８以外の２つの接続
流路を連通させ、永久磁石がＣ位置のときに、箱
体他端側の全ての接続流路を非連通状態にさせる
凹部を回動弁の箱体他端側の面に設けたものであ
る。

(ホ) 作用 この発明は、電磁弁に通電し２つの磁極発生部
のうち永久磁石側の磁極発生部の極性を永久磁石
と反発する極性とし他の磁極発生部の極性を永久
磁石と吸引する極性とすると、回動弁が所定角度
回動して箱体一端側の接続流路と箱体の他端側の
複数の接続流路のうちの１つの接続流路とを回動
弁の通孔を介して連通させるとともに、箱体の他
端側の複数の接続流路のうち残りの２つの接続流
路を回動弁の凹部で連通し、また電磁弁に通電し
２つの磁極発生部の極性を永久磁石と反発する極
性とすると、永久磁石が両磁極発生部の間に位置
するように回動弁は停止し箱体一端側の接続流路
と箱体他端の側の全ての接続流路の連通を遮断す
るとともに、箱体他端側の全ての接続流路の連通
を遮断するようにしたものである。

(ヘ) 実施例 以下図に示す実施例に基づいてこの発明を詳述
する。なお、この実施例ではロータリー式四方電
磁弁について説明する。

第１図、第２図及び第４図において、ロータリ
ー式四方電磁弁は、箱体２９、回動弁３０、２つ
のストツパー３１，３２、永久磁石３３、電磁石
３４及び２つの磁極発生部３５，３６から主とし
て構成される。

箱体２９は短円筒状の非磁性体からなり、一端
には一つの接続流路３７が、他端には３つの接続
流路３８〜４０が開口されている。これらの接続
流路３７〜４０の開口幅は略同等である。なお、
これらの接続流路は以下接続管と称する。

回動弁３０は所定厚さの円板からなり、箱体２
９内にその円周方向に回動可能に収納されてお
り、その外周縁にはその外周縁を数mm幅で切り欠
いて形成した２つの切欠部４１，４２が設けられ
ている。これらの切欠部４１，４２は回動弁３０
の中心を対称点として対称に位置し、その長さは
それぞれ回動弁３０の円周長の約1/4に相当する。
また回動弁３０には、前記切欠部４１，４２と略
同長でその一方の切欠部４１より回動弁３０の中
心寄りに回動弁３０の外周縁に沿つて長孔状の通
孔４３が、接続管３７と接続管３８，４０とを連
通可能に設けられている。この通孔４３の幅は各
接続管３７〜４０の開口幅と略同等である。さら
に、回動弁３０の３つの接続管３８〜４０側の面
で、回動弁３０の中心を対称点として前記通孔４
３と対称の位置には通孔４３と同形状の凹部４４
が接続管３９と接続管３８，４０を連通可能に凹
設されている。

ストツパー３１，３２は上記切欠部４１，４２
内に突出するよう箱体２９の内壁に設けられてお
り、回動弁３０の回動角度を所定角度（α）に規
制するものである。

永久磁石３３は回動弁３０の一方面の外周縁で
２つの切欠部４１，４２の端部の間の中央部に回
動弁３０回動時に回動弁３０とともに箱体２９の
内壁に接しながら移動するよう設けられている。

電磁石３４は、箱体２９にその外周壁を囲むよ
うに取付けられた中空のリング体からなる。

磁極発生部３５，３６は、電磁石３４に通電し
たときに極性変換可能に構成されたもので、回動
弁３０が所定角度回動されたときに永久磁石３３
の２つの停止位置に略対応する箱体２９の外周壁
に接し、かつこれらの接触位置によつて形成され
る回動弁３０の中心からの角度が回動弁３０の回
動角度より大きな角度（β）を形成するよう電磁
石３４の中空部内に配設されている。

次に上記電磁弁をヒートポンプ式空気調和機に
使用した場合の作動を説明する。

第３図において、圧縮機４５から吐出された高
圧ガスは接続管３７を通り箱体２９内の回動弁３
０下方の空間４６に流れ、回動弁３０の通孔４３
を経て室外側熱交換器４７〜毛細管４８〜室内側
熱交換器４９〜接続管３８から箱体２９内に戻
り、回動弁３０の凹部４４を経て接続管３９から
圧縮機４５に吸入される。この時、回動弁３０は
接続管３７からの高圧ガスにより、図中上方に押
圧される。この時の状態の回路（サイクル）が冷
房であり、箱体２９内の配置は第４図ａの状態と
なる。なお、第４図中に示す電磁石３４の磁極発
生部３５，３６は無通電状態で単に永久磁石３３
と吸引状態にあるだけである（微少電流等を通電
しても良いことはもちろんである）。

次に第４図により切替えについて説明する。

まず第４図ａに示す無通電の電磁石に瞬時
（0.5秒程度）通電するとともに、磁極の変換を行
ない、永久磁石３３に対向する磁極発生部３５の
磁極の極性をその磁極発生部３５が永久磁石３３
と反発状態となるよう永久磁石３３と逆の極性と
する。そして他方の磁極発生部３６の磁極の極性
を永久磁石３３と吸引状態となる極性とする。こ
こで回動弁３０が反発−吸引により発生したトル
クにより回転すると、接続管３７と３８及び接続
管３８と４０が連通する。この時の状態の回路が
暖房である。なお、第４図ａ，ｂ中に記載の記号
Ｄ，Ｅ，Ｓ，Ｃは各接続管３７，３８，３９，４
０の開口端をそれぞれ示している。第４図ｂは暖
房での状態であり、吐出された高圧ガスが接続管
３７より空間４６、通孔４３→接続管３８→室内
側熱交換器（凝縮器）４７→毛細管４８→室外側
熱交換器（蒸発器）４９→接続管４０を経て凹部
４４を通り接続管３９へと流れ圧縮機４５に吸入
される。

以上述べた基本動作とは別に第４図ｃに示す如
く、磁極発生部３５及び磁極発生部３６の磁極の
極性を永久磁石３３の極性と反発する極性とする
ことにより、回動弁３０は回転角αの中間位置に
保持される。この状態では回動弁３０により接続
管３８と４０は遮断され、接続管３７からの吐出
ガスも回動弁３０により遮断される。

したがつて圧縮機４５の定常運転時の圧力及び
冷媒配分は、高価な電磁弁を一つも使用せずに、
圧縮機４５停止後も容易に保持されるため、エネ
ルギー損失を最小限に押えることができる。した
がつてヒートポンプ式空気調和機の運転効率を高
めることができる。また、この発明によるロータ
リー電磁弁では図示した如く部品点数は10点程度
であり安価で付加価値の高いロータリー電磁弁を
提供することができる。さらにこの発明のロータ
リー電磁弁を搭載することにより、安価で運転効
率の高いヒートポンプ式空気調和機を提供するこ
とができる。

(ト) 発明の効果 この発明によれば、この発明をヒートポンプ式
空気調和機に使用した場合には、簡単にエネルギ
ー損失を最小限に押えることができる。したがつ
て、上記空気調和機の運転効率を向上させること
ができる。また、部品点数を従来よりも少なくす
ることができる。したがつて構造が簡単となり、
電磁弁自体を安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂはこの発明の一実施例をそれぞれ
示す平面図及び正面図、第２図は第１図のａ−ａ
断面図、第３図はこの発明をヒートポンプ式空気
調和機に用いた例を示す構成説明図、第４図ａ，
ｂ，ｃは第２図のｂ−ｂ断面図で、ａは冷房時の
状態を示し、ｂは暖房時の状態を示し、ｃは吐出
ガス遮断時を示す。第５図は従来例の第３図相当
図、第６図は従来例の四方切替え電磁弁の構成説
明図である。 ２９……箱体、３０……回動弁、３１，３２…
…ストツパー、３３……永久磁石、３４……電磁
石、３５，３６……磁極発生部、３７〜４０……
接続管（接続流路）、４３……通孔、４４……凹
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端に一つの接続流路を他端に複数の接続流
   路が開口した円筒状の非電磁性体からなる箱体
   と、この箱体内にその円周方向に摺動回動可能に
   収納された所定厚さの回動弁と、箱体内に設けら
   れ前記回動弁の回動角度を所定角度に規制するス
   トツパーと、回動弁の一方面の外周縁の所定位置
   に回動弁回動時に回動弁とともに箱体の内壁に接
   しながら移動するよう設けられた永久磁石と、箱
   体にその外周壁を囲むように取付けられた中空リ
   ング体からなる電磁石と、この電磁石に通電した
   ときに極性変換可能に構成され回動弁を所定角度
   回動させたときの永久磁石の２つの停止位置に略
   対応する箱体の外周壁に接しかつこれらの接触位
   置によつて形成される回動弁の中心からの角度が
   回動弁の回動角度より大きくなるよう電磁石の中
   空部内に配設された２つの磁極発生部とを備え、
   回動弁停止時で永久磁石が一方の磁極発生部側に
   位置したときに（Ａ位置）箱体一端側の接続流路
   ３７と箱体他端側の複数の接続流路のうちの１つ
   の接続流路４０とを連通させ、回動弁が回動して
   永久磁石が他方の磁極発生部側に位置したときに
   （Ｂ位置）前記接続流路３７と箱体他端側の前記
   接続流路４０以外の接続流路３８とを連通させ、
   回動弁停止時で永久磁石が２つの磁極発生部の間
   に位置したときに（Ｃ位置）箱体の他端側の全て
   の接続流路と前記接続流路３７とを非連通状態に
   させる通孔を回動弁に設けるとともに、永久磁石
   がＡ位置のときに箱体他端側の前記接続流路４０
   以外の２つの接続流路を連通させ、永久磁石がＢ
   位置のときに箱体他端側の前記接続流路３８以外
   の２つの接続流路を連通させ、永久磁石がＣ位置
   のときに、箱体他端側の全ての接続流路を非連通
   状態にさせる凹部を回動弁の箱体他端側の面に設
   けてなるロータリー電磁弁。