(57)【要約】【課題】弁体の駆動に必要なトルクを比較的小さくすることができる四方弁及びこの四方弁を備える熱交換器を提供すること。【解決手段】四方弁１は、弁箱１０と弁体２１とを備える。弁箱１０には、第１及び第３の弁室１１、１３に、弁体２１の回転軸線２３ａと直交する方向で流体Ｆが出入りする第１及び第３の出入孔１１ｈ、１３ｈが形成されており、第２及び第４の弁室１２、１４に、弁体２１の回転軸線２３ａの方向で流体Ｆが出入りする第２及び第４の出入孔１２ｈ、１４ｈが、弁体２１の回転半径Ｒ２の軌跡による円弧Ｔの内側及び外側に形成されている。熱交換器は、四方弁１と、チューブと、チューブを収容する胴体と、チューブ内の異物を除去する洗浄装置とを備える。四方弁１を切り替えることで、チューブ内の流体の流れ方向を切り替え、洗浄装置の掃除材をチューブ内で往復させてチューブ内の異物を除去する。【選択図】図１
2010078116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁棒の軸回りに回動する弁体と、前記弁体を収容する弁箱とを有する四方弁であって；
前記弁箱の内部が、前記弁体の回転軸線を中心とする周方向で４つに仮想的に分割されて、第１の弁室と、第２の弁室と、第３の弁室と、第４の弁室とが形成され；
前記弁箱が、
前記第１の弁室を形成する前記弁箱に、前記弁体の回転軸線と直交する方向で流体を導入する第１の出入孔が形成され、
前記第２の弁室を形成する前記弁箱に、前記弁体の回転軸線の方向で流体が出入りする第２の出入孔が、前記弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側及び外側に形成され、
前記第３の弁室を形成する前記弁箱に、前記弁体の回転軸線と直交する方向で流体を導出する第３の出入孔が形成され、
前記第４の弁室を形成する前記弁箱に、前記弁体の回転軸線の方向で流体が出入りする第４の出入孔が、前記弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側及び外側に形成されて構成され；
前記弁体の回動により、前記弁箱の内部を前記第１の弁室及び前記第２の弁室と前記第３の弁室及び前記第４の弁室とに区画した状態と、前記弁箱の内部を前記第１の弁室及び前記第４の弁室と前記第２の弁室及び前記第３の弁室とに区画した状態とに切り替え可能に構成された；
四方弁。
【請求項２】
前記第１の出入孔、前記第２の出入孔、前記第３の出入孔、及び前記第４の出入孔が、それぞれの開口面積が同じか、又は開口面積が最大のものと最小のものとの差が２０％以内となるように形成された；
請求項１に記載の四方弁。
【請求項３】
前記第２の出入孔及び前記第４の出入孔を覆うように前記弁箱に取り付けられたスペーサであって、前記第２の出入孔を出入りする流体を前記第１の弁室の裏側で出入りさせる第５の出入孔と、前記第４の出入孔を出入りする流体を前記第３の弁室の裏側で出入りさせる第６の出入孔とが形成され、前記第５の出入孔が形成された空間と前記第６の出入孔が形成された空間とを仕切る仕切板を有するスペーサを備える；
請求項１又は請求項２に記載の四方弁。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の四方弁と；
前記第２の出入孔及び前記第４の出入孔に対し、前記弁体の回動に応じて、一方から導入した前記流体を他方に向けて相互に流すチューブと；
前記チューブを収容し、前記チューブ内を流れる流体と熱交換する熱交換流体を前記チューブの外面との間に流す胴体と；
前記チューブ内を流れる流体によって掃除材を移動させて前記チューブの内面に付着した異物を除去する洗浄装置とを備える；
熱交換器。
【請求項５】
前記チューブの内部と前記第２の弁室とを連絡する第１の流体室及び前記チューブの内部と前記第４の弁室とを連絡する第２の流体室を前記胴体の隣に形成する流体室形成筒であって、前記第１の流体室と前記第２の流体室とを仕切る区画壁を有する流体室形成筒を備え；
前記第１の弁室、前記第２の弁室、前記第３の弁室、及び前記第４の弁室が、前記弁体の回転軸線を中心とする中心角がそれぞれ等しくなるように仮想的に分割されて構成され；
前記第１の出入孔が前記第１の弁室の前記中心角を２等分する前記弁体の回転半径を延長した仮想線上に形成され、前記第３の出入孔が前記第３の弁室の前記中心角を２等分する前記弁体の回転半径を延長した仮想線上に形成されて構成され；
前記区画壁が水平面に対して４５°傾く位置で設置されるように構成された；
請求項４に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は四方弁及び熱交換器に関し、特に弁体の駆動に必要なトルクを比較的小さくすることができる四方弁及びこの四方弁を備える熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるシェルアンドチューブ型の熱交換器の２パスに形成されたチューブ内面に付着する異物の除去を目的として、チューブ内を流れる流体の流れ方向を適宜切り替えるための四方弁を有する熱交換器がある。流体が出入りする出入孔を、４つとも弁体の回転軸線に直交する方向に形成すると、出入孔に接続される四方弁まわりの配管が錯綜することになる。配管の錯綜を緩和できるものとして、四方弁の４つの出入孔のうちの２つを、弁体の回転軸線の方向に流体が出入りするように形成し、弁体の回転軸線の方向で四方弁に隣接して熱交換器を接続するように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６３−９６３７１号公報（図１−図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の四方弁は、弁体の回転軸線の方向に流体が出入りする出入孔が、弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側に収まるように形成されているので、弁体及び弁箱が大きくなりがちで、弁体の駆動に必要なトルクが大きくなりがちであった。
【０００４】
本発明は上述の課題に鑑み、弁体の駆動に必要なトルクを比較的小さくすることができる四方弁、及びこの四方弁を備える熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る四方弁は、例えば図１に示すように、弁棒２３の軸回りに回動する弁体２１と、弁体２１を収容する弁箱１０とを有する四方弁１であって；弁箱１０の内部が、弁体２１の回転軸線２３ａを中心とする周方向で４つに仮想的に分割されて、第１の弁室１１と、第２の弁室１２と、第３の弁室１３と、第４の弁室１４とが形成され；弁箱１０が、第１の弁室１１を形成する弁箱１０に、弁体２１の回転軸線２３ａと直交する方向で流体Ｆを導入する第１の出入孔１１ｈが形成され、第２の弁室１２を形成する弁箱１０に、弁体２１の回転軸線２３ａの方向で流体Ｆが出入りする第２の出入孔１２ｈが、弁体２１の回転半径Ｒ２の軌跡による円弧Ｔの内側及び外側に形成され、第３の弁室１３を形成する弁箱１０に、弁体２１の回転軸線２３ａと直交する方向で流体Ｆを導出する第３の出入孔１３ｈが形成され、第４の弁室１４を形成する弁箱１０に、弁体２１の回転軸線２３ａの方向で流体Ｆが出入りする第４の出入孔１４ｈが、弁体２１の回転半径Ｒ２の軌跡による円弧Ｔの内側及び外側に形成されて構成され；弁体２１の回動により、弁箱１０の内部を第１の弁室１１及び第２の弁室１２と第３の弁室１３及び第４の弁室１４とに区画した状態と、弁箱１０の内部を第１の弁室１１及び第４の弁室１４と第２の弁室１２及び第３の弁室１３とに区画した状態とに切り替え可能に構成されている。
【０００６】
このように構成すると、第２の弁室を形成する弁箱に、弁体の回転軸線の方向で流体が出入りする第２の出入孔が、弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側及び外側に形成され、また、第４の弁室を形成する弁箱に、弁体の回転軸線の方向で流体が出入りする第４の出入孔が、弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側及び外側に形成されているので、弁体の回転面上における弁体の長さが、弁体の回転半径の軌跡による円弧の外側に形成された出入孔の長さ分だけ、弁箱の外側の壁と弁体の回転中心との長さよりも短くなり、第２の出入孔及び第４の出入孔が弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側に収まるように形成されているよりも、弁体の駆動に必要なトルクを小さくすることができる。
【０００７】
また、本発明の第２の態様に係る四方弁は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る四方弁１において、第１の出入孔１１ｈ、第２の出入孔１２ｈ、第３の出入孔１３ｈ、及び第４の出入孔１４ｈが、それぞれの開口面積が同じか、又は開口面積が最大のものと最小のものとの差が２０％以内となるように形成されている。
【０００８】
このように構成すると、四方弁における圧力損失を低減することができる。
【０００９】
また、本発明の第３の態様に係る四方弁は、例えば図４に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る四方弁において、第２の出入孔１２ｈ（例えば図１参照）及び第４の出入孔１４ｈ（例えば図１参照）を覆うように弁箱１０（例えば図１参照）に取り付けられたスペーサ３０であって、第２の出入孔１２ｈ（例えば図１参照）を出入りする流体を第１の弁室１１（例えば図１参照）の裏側で出入りさせる第５の出入孔３５と、第４の出入孔１４ｈ（例えば図１参照）を出入りする流体を第３の弁室１３（例えば図１参照）の裏側で出入りさせる第６の出入孔３６とが形成され、第５の出入孔３５が形成された空間３１Ａと第６の出入孔３６が形成された空間３１Ｂとを仕切る仕切板３９を有するスペーサ３０を備える。
【００１０】
このように構成すると、弁体の回転軸線の方向で四方弁に対して出入りする流体の位置を変更することができる。
【００１１】
また、本発明の第４の態様に係る熱交換器は、例えば図２及び図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る四方弁１と；第２の出入孔１２ｈ及び第４の出入孔１４ｈに対し、弁体２１の回動に応じて、一方から導入した流体Ｆを他方に向けて相互に流すチューブ５２と；チューブ５２を収容し、チューブ５２内を流れる流体Ｆと熱交換する熱交換流体Ｇをチューブ５２の外面との間に流す胴体５５と；チューブ５２内を流れる流体Ｆによって掃除材６９（例えば図３参照）を移動させてチューブ５２の内面に付着した異物を除去する洗浄装置６０（例えば図３参照）とを備える。
【００１２】
このように構成すると、比較的小さなトルクで弁体を回動させてチューブ内を流れる流体の向きを適宜変更することができ、チューブ内を洗浄することができる。
【００１３】
また、本発明の第５の態様に係る熱交換器は、例えば図２及び図１に示すように、上記本発明の第４の態様に係る熱交換器５０において、チューブ５２Ａの内部と第２の弁室１２とを連絡する第１の流体室５４Ａ及びチューブ５２Ｃの内部と第４の弁室１４とを連絡する第２の流体室５４Ｃを胴体５５の隣に形成する流体室形成筒５６Ａであって、第１の流体室５４Ａと第２の流体室５４Ｃとを仕切る区画壁５９を有する流体室形成筒５６Ａを備え；第１の弁室１１、第２の弁室１２、第３の弁室１３、及び第４の弁室１４が、弁体２１の回転軸線２３ａを中心とする中心角がそれぞれ等しくなるように仮想的に分割されて構成され；第１の出入孔１１ｈが第１の弁室１１の中心角を２等分する弁体２１の回転半径を延長した仮想線上に形成され、第３の出入孔１３ｈが第３の弁室１３の中心角を２等分する弁体２１の回転半径を延長した仮想線上に形成されて構成され；区画壁５９が水平面に対して４５°傾く位置で設置されるように構成されている。
【００１４】
このように構成すると、熱交換器に取り付けられた四方弁の第１の出入孔及び第３の出入孔における流体の出入りする方向を、鉛直方向又は水平方向にすることができ、四方弁への配管の接続がしやすくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第２の弁室を形成する弁箱に、弁体の回転軸線の方向で流体が出入りする第２の出入孔が、弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側及び外側に形成され、また、第４の弁室を形成する弁箱に、弁体の回転軸線の方向で流体が出入りする第４の出入孔が、弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側及び外側に形成されているので、弁体の回転面上における弁体の長さが、弁体の回転半径の軌跡による円弧の外側に形成された出入孔の長さ分だけ、弁箱の外側の壁と弁体の回転中心との長さよりも短くなり、第２の出入孔及び第４の出入孔が弁体の回転半径の軌跡による円弧の内側に収まるように形成されているよりも、弁体の駆動に必要なトルクを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１７】
まず図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る四方弁１を説明する。図１は、四方弁１の内部構造を示す図であり、（ａ）は弁体の回転軸線を含み該回転軸線に平行な断面図、（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩＢ−ＩＢ断面図である。以下に述べる四方弁１の構造の説明においては、図１（ａ）に表された状態を基に上下等の位置関係を説明するが、四方弁１が使用される際（取り付けられる際）には、図１（ａ）に示された向きと異なる向きとしてもよい。四方弁１は、弁箱１０と、弁箱１０に収容される弁体２１とを備えている。
【００１８】
弁箱１０は、基本形状が円筒状に形成されている。円筒状の弁箱１０は、外周側壁１０ｅと底板１０ｆとを有しており、外周側壁１０ｅの水平断面（図１（ｂ）参照）及び底板１０ｆが円形を呈している。底板１０ｆは、全周が外周側壁１０ｅよりも外側に突出しており、この突出した部分が他の部材に接続可能なフランジになっている。円筒状の弁箱１０の底板１０ｆとは反対側の端面は開口になっている。外周側壁１０ｅの水平断面における円は、点Ｃを中心とした半径Ｒ１（以下「弁箱半径Ｒ１」という）の円である。弁体２１は、矩形板状に形成されており、該矩形をさらに２つの矩形に分割する位置を通るその回転軸線２３ａが、点Ｃを通るようにして、弁箱１０に収容されている。弁体２１は、回転軸線２３ａまわりに（点Ｃを中心として）回動することができるように設けられている。水平断面における弁体２１の先端の軌跡は、半径Ｒ２（以下「回転半径Ｒ２」という）の円弧Ｔとなる。回転半径Ｒ２は、弁箱半径Ｒ１よりも小さくなっている。
【００１９】
弁箱１０の外周側壁１０ｅの内側には、点Ｃに向かって突き出る４つの突起１０ｅａ、１０ｅｂ、１０ｅｃ、１０ｅｄが形成されている（以下、４つの突起１０ｅａ〜１０ｅｄを区別しないときは、総称して符号「１０ｅｐ」で表す。）。４つの突起１０ｅａ〜１０ｅｄは、等間隔で形成されている。換言すれば、各突起１０ｅａ〜１０ｅｄから点Ｃまで仮想線を延ばしたときに形成される４つの中心角が等しくなるように形成されている。各突起１０ｅａ〜１０ｅｄから点Ｃまで延ばした仮想線によって、弁箱１０の内部は、水平断面における円形の周方向で、４つに仮想的に分割されている。弁箱１０の内部は、４つに仮想的に分割されることで、第１の弁室としての第１弁室１１、第２の弁室としての第２弁室１２、第３の弁室としての第３弁室１３、第４の弁室としての第４弁室１４、の４つの概念的な空間が形成される。第１弁室１１は、突起１０ｅａと突起１０ｅｂとに挟まれている。第２弁室１２は、突起１０ｅｂと突起１０ｅｃとに挟まれている。第３弁室１３は、突起１０ｅｃと突起１０ｅｄとに挟まれている。第４弁室１４は、突起１０ｅａと突起１０ｅｄとに挟まれている。
【００２０】
各突起１０ｅａ〜１０ｅｄは、水平方向には、点Ｃに向かう仮想線と円弧Ｔとの交点まで伸びている。鉛直方向には、下方は底板１０ｆに接触し、上方は開口端に達している。このように構成されていることで、突起１０ｅｐと点Ｃとを結ぶある仮想線上で弁体２１が停止したときに、その弁体２１が停止した仮想線を挟んで隣り合う２つの弁室を隔離することができるようになっている。弁体２１は、典型的には、突起１０ｅａと突起１０ｅｃとを結ぶ仮想線上と、突起１０ｅｂと突起１０ｅｄとを結ぶ仮想線上との２つの停止位置の間で回動するように構成されている。弁体２１は、水平方向には円弧Ｔの直径（すなわち回転半径Ｒ２の２倍）の幅を有し、鉛直方向には回動のためのクリアランス分だけ短いが突起１０ｅｐとほぼ同じ高さを有する矩形の板状に形成されている。
【００２１】
第１弁室１１を形成する外周側壁１０ｅには、四方弁１に流体Ｆを導入する導入管１５が設けられている。導入管１５は、典型的には外周側壁１０ｅと一体に形成されている。導入管１５は、典型的には、水平断面において第１弁室１１の中心角を２等分する線上にその軸線が位置するように、また、鉛直方向においては外周側壁１０ｅを２等分する高さにその軸線が位置するように、設けられている。導入管１５の内部の外周側壁１０ｅには、流体Ｆの導入口となる第１の出入孔としての第１出入孔１１ｈが形成されている。第１出入孔１１ｈの開口面積（すなわち導入管１５の断面積）は、回転半径Ｒ２と突起ｅｐの鉛直方向高さとの積による面積と同じか、その差が２０％以内となるように構成されている。なお、回転半径Ｒ２と突起ｅｐの鉛直方向高さとの積による面積は、隣接する２つの弁室（例えば第１弁室１１と第２弁室１２）の間に弁体２１が無いときに形成されている開口面積（以下、「弁室間開口面積」という。）となる。導入管１５の、外周側壁１０ｅ側とは反対側の端部には、別の配管と接続できるようにフランジ１５ｆが設けられている。
【００２２】
第２弁室１２を形成する底板１０ｆには、四方弁１に対する流体Ｆの出入り口となる第２の出入孔としての第２出入孔１２ｈが形成されている。第２出入孔１２ｈは、円弧Ｔの内側及び外側の双方にまたがって形成されている。第２出入孔１２ｈは、典型的には単一の開口として形成されているが、例えば円弧Ｔの内側と外側とにそれぞれ形成される等、複数の開口の集まりとして構成されていてもよい。第２出入孔１２ｈの開口面積は、第１出入孔１１ｈの開口面積及び／又は弁室間開口面積と同じか、その差が２０％以内となるように構成されている。
【００２３】
第３弁室１３を形成する外周側壁１０ｅには、四方弁１から流体Ｆを導出する導出管１６が設けられている。導出管１６は、典型的には外周側壁１０ｅと一体に形成されている。導出管１６は、典型的には、水平断面において第３弁室１３の中心角を２等分する線上にその軸線が位置するように、また、鉛直方向においては外周側壁１０ｅを２等分する高さにその軸線が位置するように、設けられている。導出管１６の内部の外周側壁１０ｅには、流体Ｆの導出口となる第３の出入孔としての第３出入孔１３ｈが形成されている。第３出入孔１３ｈの開口面積（すなわち導出管１６の断面積）は、典型的には、第１出入孔１１ｈの開口面積と同じに構成されている。外周側壁１０ｅ側とは反対側の導出管１６の端部には、別の配管と接続できるようにフランジ１６ｆが設けられている。
【００２４】
第４弁室１４を形成する底板１０ｆには、四方弁１に対する流体Ｆの出入り口となる第４の出入孔としての第４出入孔１４ｈが形成されている。第４出入孔１４ｈは、第２出入孔１２ｈと同様に、円弧Ｔの内側及び外側の双方にまたがって形成されており、典型的には単一の開口として形成されているが、複数の開口の集まりとして構成されていてもよい。第４出入孔１４ｈの開口面積は、典型的には、第２出入孔１２ｈの開口面積と同じになるように構成されている。
【００２５】
弁箱１０の上部の開口は、上蓋１８によって閉じられている。弁箱１０と上蓋１８とは、嵌合部からの流体Ｆのリークが無いように、パッキング等のシール材を介して水密に取り付けられている。上蓋１８には、弁棒２３を貫通させる貫通孔１８ｈが形成されている。弁箱１０に収容される弁体２１は、弁棒２３に固定されている。弁棒２３がその軸２３ａ回りに回動することによって、弁体２１も回動するように構成されている。弁棒２３と上蓋１８との間には、パッキング等のシール材が設けられている。上蓋１８の外側に突出した弁棒２３は、電動モータ２５に接続されている。
【００２６】
次に図２及び図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器５０を説明する。図２は、熱交換器５０の概略構成図であり、（ａ）は側面図で、内部構造を説明する便宜上、一部を切り欠いて示している。図２（ｂ）は四方弁１取付側の正面図であり、説明の便宜上、四方弁１を外した状態を示している。図３は、洗浄装置６０回りの詳細図である。熱交換器５０は、これまで説明した四方弁１と、四方弁１内を通る流体Ｆを内部に流すチューブ５２と、複数のチューブ５２を収容する胴体５５と、チューブ５２内を洗浄する洗浄装置６０とを備えている。熱交換器５０は、典型的には、冷凍機やヒートポンプの構成部材である蒸発器や凝縮器に用いられる多管式熱交換器（シェルアンドチューブ型熱交換器）である。以下、四方弁１に言及している説明においては適宜図１を参照するものとする。本実施の形態では、四方弁１の導入管１５及び導出管１６の軸線が鉛直を向き、導入管１５が上方に、導出管１６が下方に位置する状態で四方弁１が取り付けられている。
【００２７】
胴体５５は、筒状に形成された部材であり、その軸直角方向断面は、典型的には四角形であるが、円形や楕円形、四角形以外の多角形であってもよい。胴体５５の両端には管板５３が設けられている。管板５３は、胴体５５の両端を塞ぐと共に、複数のチューブ５２の端部を支持している。各チューブ５２の端部は、胴体５５の外側で開口しており、チューブ５２の内部と胴体５５の内部とは互いに連通しないようになっている。胴体５５の内部には流体Ｆとは異なる熱交換流体としての流体Ｇが流れ、チューブ５２内を流れる流体Ｆとチューブ５２の外側の流体Ｇとの間で熱交換が行われるように構成されている。胴体５５には、流体Ｇを導入する流入管（不図示）と、流体Ｇを導出する流出管（不図示）とが設けられている。
【００２８】
胴体５５の両端には、それぞれ管板５３を挟んで流体室形成筒５６Ａ、５６Ｂが設けられている。流体室形成筒５６Ａ、５６Ｂは、典型的には断面四角形の筒状に形成されている。一方の流体室形成筒５６Ａには、蓋５７Ａを介して四方弁１が取り付けられている。四方弁１は、流体室形成筒５６Ａの軸線と四方弁１の弁棒２３の軸２３ａ（図１参照）とが一致するように、蓋５７Ａに取り付けられている。蓋５７Ａには、四方弁１の底板１０ｆをボルトで取り付けるためのタッピングが形成されている。流体室形成筒５６Ａは、その内部が区画壁５９によって２分割されている。この区画壁５９によって、流体室形成筒５６Ａ内は、第１の流体室としての第１流体室５４Ａと、第２の流体室としての第２流体室５４Ｃとに仕切られている。蓋５７Ａには、取り付けられた四方弁１の第１弁室１１及び第２弁室１２を連ねた空間を投影した部分に対応する位置に、第１流体室５４Ａと第２弁室１２とを連通する第１連通孔５７ｈａが形成されている。第３弁室１３及び第４弁室１４を連ねた空間を投影した部分に対応する位置の蓋５７Ａには、第２流体室５４Ｃと第４弁室１４とを連通する第２連通孔５７ｈｃが形成されている。
【００２９】
流体室形成筒５６Ａとは反対側に設けられた流体室形成筒５６Ｂは、その内部に単一の転換流体室５４Ｂを形成する。各チューブ５２の一端は、第１流体室５４Ａ及び第２流体室５４Ｃのうちいずれか一方と連通している。以下、必要に応じて、第１流体室５４Ａで先端が開口しているチューブ５２を参照符号「５２Ａ」で表し、第２流体室５４Ｃで先端が開口しているチューブ５２を参照符号「５２Ｃ」で表して区別することとする。各チューブ５２の他端は、転換流体室５４Ｂと連通している。このように構成されていることで、流体Ｆが、第１流体室５４Ａからチューブ５２Ａ内に入り、転換流体室５４Ｂを介して、他端が第２流体室５４Ｃに開口しているチューブ５２Ｃに入り第２流体室５４Ｃに流入するように、あるいはこの逆向きに流れるようになっている。流体室形成筒５６Ｂの管板５３が取り付けられている側とは反対側には、蓋５７Ｂが取り外し可能に取り付けられている。蓋５７Ｂを取り外すことで転換流体室５４Ｂにアクセスできるため、転換流体室５４Ｂには比較的アクセスしやすい構成となっている。したがって、本実施の形態では、転換流体室５４Ｂと連通するチューブ５２内には外部からの異物（スケール成分を含む）が混入する可能性のある流体Ｆを流し、チューブ５２外側の胴体５５内には外部からの異物混入のない流体Ｇを流すこととしている。
【００３０】
熱交換器５０の胴体５５及び管板５３には、熱交換器５０を構造体等に固定するための部材である脚体５８が設けられている。脚体５８は、熱交換器５０を水平面に設置したときに、区画壁５９が水平面に対して４５°傾く状態となり、また、第１流体室５４Ａが第２流体室５４Ｃよりも上方に位置する状態となるような位置で、胴体５５及び管板５３に設けられている。このように構成すると、四方弁１の導入管１５及び導出管１６の軸線が鉛直又は水平の方向に伸びるようになり、導入管１５及び導出管１６に接続する配管の施工性が向上することとなる。
【００３１】
ここで図３を主に参照して洗浄装置６０まわりの構成を説明する。図３は、転換流体室５４Ｂ側の例を示しているが、第１流体室５４Ａ及び第２流体室５４Ｃ側も、同様に洗浄装置６０が各チューブ５２の先端に取り付けられている。洗浄装置６０は、チューブ５２の内壁を洗浄する掃除材６９と、掃除材６９を収納する収納器６８と、収納器６８を熱交換器５０の管板５３に取り付ける保持板６７とを備えている。掃除材６９は、流体Ｆの圧力を受ける受圧部６９ａと、チューブ５２の内面に付着した異物を除去するための除去部材としての洗浄ブラシ６９ｂとを有している。受圧部６９ａは、円錐形を呈しており、円錐形の底面部分が流体Ｆの流れを受け止めて、掃除材６９の推進力を得ることができるように構成されている。１つの掃除材６９は２つの受圧部６９ａを有している。２つの受圧部６９ａは、円錐形の底面が対向するように配置され、軸棒６９ｃの両端に取り付けられている。洗浄ブラシ６９ｂは、合成樹脂等で形成された毛材が、軸棒６９ｃから外側に放射状に伸びるように、また、外側に現れる毛材が密になるように、軸棒６９ｃに取り付けられている。洗浄ブラシ６９ｂは、両受圧部６９ａの間に設けられている。洗浄ブラシ６９ｂは、典型的には、軸直角断面の外径がチューブ５２の内径よりも大きくなっている。上記の掃除材６９は、チューブ５２の端部に取り付けられた収納器６８に収納される。収納器６８は、中央部が膨らんだ円筒状に形成されている。収納器６８の側壁には、流体Ｆが収納器６８の内側と外側とを往来することができるようにする流通孔６８ｈが複数形成されている。流通孔６８ｈの大きさは、掃除材６９が脱落することが無い大きさに形成されている。収納器６８は、保持板６７によって管板５３に取り付けられている。
【００３２】
引き続き図１乃至図３を参照して、四方弁１及び熱交換器５０の作用を説明する。四方弁１の弁体２１が、第１弁室１１及び第２弁室１２と、第３弁室１３及び第４弁室１４とに区画した状態（突起１０ｅａと突起１０ｅｃとを結ぶ仮想線上にある状態）で、外部のポンプ等（不図示）により流体Ｆが導入管１５から四方弁１に導入されると、流体Ｆは第１出入孔１１ｈを介して第１弁室１１に流入する。その後流体Ｆは、弁体２１によって区画されていない方の第２弁室１２に流入し、第２出入孔１２ｈを通過して熱交換器５０の第１流体室５４Ａ内に流入する。流体Ｆが導入管１５から第１流体室５４Ａに流入する過程において、突起１０ｅｂと弁棒２３とに挟まれた部分の開口面積（弁室間開口面積）及び第２出入孔１２ｈの開口面積が、第１出入孔１１ｈの開口面積とほぼ同じであるので、流体Ｆの圧力損失を最小限にとどめることができる。
【００３３】
第１流体室５４Ａ内に流入した流体Ｆは、第１流体室５４Ａ内に先端が開口している複数のチューブ５２Ａを流れて転換流体室５４Ｂに流入する。流体Ｆがチューブ５２Ａ内を流れることにより、チューブ５２Ａ内を移動する掃除材６９が転換流体室５４Ｂ側の収納器６８に収納される。転換流体室５４Ｂに流入した流体Ｆは、第２流体室５４Ｃ内に先端が開口している複数のチューブ５２Ｃを流れて第２流体室５４Ｃに流入する。流体Ｆがチューブ５２Ｃ内を流れることにより、チューブ５２Ｃ内を移動する掃除材６９が第２流体室５４Ｃ側の収納器６８に収納される。流体Ｆは、チューブ５２Ａ内及びチューブ５２Ｃ内を流れる際に、チューブ５２の外側の胴体５５内を流れる流体Ｇと熱交換を行う。
【００３４】
第２流体室５４Ｃに流入した流体Ｆは、第４出入孔１４ｈを介して第４弁室１４に流入する。その後流体Ｆは、弁体２１によって区画されていない方の第３弁室１３に流入し、第３出入孔１３ｈを通過して、導出管１６から外部に導出される。流体Ｆが第２流体室５４Ｃから導出管１６に流れる過程において、第４出入孔１４ｈの開口面積及び突起１０ｅｄと弁棒２３とに挟まれた部分の開口面積（弁室間開口面積）が、第３出入孔１３ｈの開口面積とほぼ同じであるので、流体Ｆの圧力損失を最小限にとどめることができる。
【００３５】
上述のような流体Ｆの流れ方向で、流体Ｆが所定の時間流れたら、弁体２１を回動させて、弁体２１が、第１弁室１１及び第４弁室１４と、第２弁室１２及び第３弁室１３とに区画した状態（突起１０ｅｂと突起１０ｅｄとを結ぶ仮想線上にある状態）にする。このとき、弁体２１の回転半径Ｒ２が、従来の四方弁で採用されている弁箱半径Ｒ１よりも短く構成されているので、弁体２１を回動させるトルクが従来よりも小さくて済む。したがって、四方弁１の大型化を抑制することができ、四方弁１まわりの配管も煩雑にならずに済む。上記のように弁体２１を回動すると、熱交換器５０における流体Ｆの流れの向きが変わり、流体Ｆは以下のように流れる。
【００３６】
流体Ｆは、導入管１５から四方弁１に導入され、第１出入孔１１ｈを介して第１弁室１１に流入するまでは、弁体２１の回動前と同様である。その後流体Ｆは、弁体２１によって区画されていない方の第４弁室１４に流入し、第４出入孔１４ｈを通過して熱交換器５０の第２流体室５４Ｃ内に流入する。第２流体室５４Ｃ内に流入した流体Ｆは、第２流体室５４Ｃ内に先端が開口している複数のチューブ５２Ｃを流れて転換流体室５４Ｂに流入する。このとき、第２流体室５４Ｃ内にあった掃除材６９がチューブ５２Ｃ内を移動して、転換流体室５４Ｂ内の収納器６８に収納される。このように掃除材６９がチューブ５２Ｃ内を移動することで、チューブ５２Ｃ内の異物が除去される。その後、転換流体室５４Ｂに流入した流体Ｆは、第１流体室５４Ａ内に先端が開口している複数のチューブ５２Ａを流れて第１流体室５４Ａに流入する。このとき、転換流体室５４Ｂ内にあった掃除材６９がチューブ５２Ａ内を移動して、第１流体室５４Ａ内の収納器６８に収納される。このように掃除材６９がチューブ５２Ａ内を移動することで、チューブ５２Ａ内の異物が除去される。また、流体Ｆは、チューブ５２Ｃ内及びチューブ５２Ａ内を流れる際に、チューブ５２の外側の胴体５５内を流れる流体Ｇと熱交換を行う。
【００３７】
第１流体室５４Ａに流入した流体Ｆは、第２出入孔１２ｈを介して第２弁室１２に流入する。その後流体Ｆは、弁体２１によって区画されていない方の第３弁室１３に流入し、第３出入孔１３ｈを通過して、導出管１６から外部に導出される。このような流体Ｆの流れ方向で、流体Ｆが所定の時間流れたら、再び弁体２１を回動させる。このように、弁体２１を適宜回動させ、弁体２１が、第１弁室１１及び第２弁室１２と、第３弁室１３及び第４弁室１４とに区画した状態（突起１０ｅａと突起１０ｅｃとを結ぶ仮想線上にある状態）と、第１弁室１１及び第４弁室１４と、第２弁室１２及び第３弁室１３とに区画した状態（突起１０ｅｂと突起１０ｅｄとを結ぶ仮想線上にある状態）とを所定の時間ごとに繰り返す。こうすることで、チューブ５２Ａ、５２Ｃ内を流れる流体Ｆの流れ方向を適宜切り替えることができ、掃除材６９を適宜移動させることができて、チューブ５２内の異物を適宜除去することができる。
【００３８】
以上で説明したように、本発明の実施の形態に係る四方弁１及び熱交換器５０によれば、チューブ５２内の洗浄を行うために掃除材６９を往復移動させる流体Ｆの流れ方向の切換を行う四方弁１が、第２出入孔１２ｈ及び第４の出入孔１４ｈが円弧Ｔの内側及び外側の双方にまたがって形成されているので、弁体２１の回転半径Ｒ２の長さが、弁箱半径Ｒ１の長さよりも短くなり、従来のように第２の出入孔１２ｈ及び第４の出入孔１４ｈが弁体２１の回転半径Ｒ２の内側に収まるように形成されているよりも弁体２１の駆動に必要なトルクを小さくすることができる。
【００３９】
以上の説明では、四方弁１を、熱交換器５０の流体室形成筒５６Ａの蓋５７Ａに直接取り付けることとしたが、以下に説明するスペーサ３０（図４参照）を介して取り付けることとしてもよい。上述の熱交換器５０は、水平面に設置したときに区画壁５９が水平面に対して４５°傾くようにして設置されるように設計されている。しかし、熱交換器は内部のチューブ５２の配置あるいはパス（流路）の選択の仕方により区画壁５９の水平面に対する角度を自由にとることができ、例えば既存の熱交換器のように、設置したときに区画壁５９が水平又は鉛直になるものがむしろ一般的である。スペーサ３０（図４参照）は、設置したときに区画壁５９が水平又は鉛直になる熱交換器に対して上述の四方弁１を取り付ける際に、導入管１５及び導出管１６の軸線を鉛直又は水平にすることができる部材である。
【００４０】
図４は、スペーサ３０の構成を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図４（ａ）におけるIVＢ−IVＢ矢視図、（ｃ）は図４（ａ）におけるIVＣ−IVＣ断面図である。以下のスペーサ３０の説明においては、四方弁１及び熱交換器５０の構成に言及しているため、適宜図１及び図２をも参照することとする。なお、このスペーサ３０の説明に関連して言及する熱交換器５０は、区画壁５９が水平になるような位置で構造体に固定されるように構成されているものとする。スペーサ３０は、弁箱半径Ｒ１と同じ内径を有する筒状部材３１に対し、一方の端面に四方弁１の底板１０ｆと接続される底板接続部材３２が設けられ、他方の端面に熱交換器５０の蓋５７Ａと接続される蓋接続部材３４が設けられている。筒状部材３１の内部は、仕切板３９によって、第１空間３１Ａと第２空間３１Ｂとの２つの空間に仕切られている。仕切板３９は、筒状部材３１の長さ全体にわたって設けられており、その両端は底板接続部材３２及び蓋接続部材３４に達している。
【００４１】
底板接続部材３２には、熱交換器５０の蓋５７Ａに形成されている第１連通孔５７ｈａ及び第２連通孔５７ｈｃと同様に、取り付けられた四方弁１の第１弁室１１及び第２弁室１２を連ねた空間を投影した部分に対応する位置に、第１空間３１Ａと第２弁室１２とを連通する第１開口が形成されており、第３弁室１３及び第４弁室１４を連ねた空間を投影した部分に対応する位置に、第２空間３１Ｂと第４弁室１４とを連通する第２開口が形成されている。底板接続部材３２は、四方弁１の突起１０ｅａと突起１０ｅｃとを結ぶ仮想線上に沿って仕切板３９が載置される向きで、底板１０ｆに対して取り付けられる。
【００４２】
蓋接続部材３４には、筒状部材３１の軸方向に投影したときに、第２弁室１２側の仕切板３９から中心角４５°分だけ第１空間３１Ａを塞ぐように形成された第５の出入孔としての第５出入孔３５が扇形に形成され、第４弁室１４側の仕切板３９から中心角４５°分だけ第２空間３１Ｂを塞ぐように形成された第６の出入孔としての第６出入孔３６が扇形に形成されている。蓋接続部材３４は、扇形の第５出入孔３５及び第６出入孔３６の各々２つの半径のうち仕切板３９に接していない方の各々の半径に沿って熱交換器５０の区画壁５９が配置されるように蓋５７Ａに取り付けられる。換言すれば、蓋接続部材３４は、区画壁５９が仕切板３９に対して４５°傾き、かつ、第５出入孔３５及び第６出入孔３６を横断しない位置で、蓋５７Ａに取り付けられる。なお、扇形の第５出入孔３５及び第６出入孔３６を蓋５７Ａに形成し、筒状部材３１を蓋５７Ａに溶接等で直接接続して、蓋接続部材３４を省略することとしてもよい。この場合、蓋５７Ａはスペーサ３０を構成する部材にもなる。
【００４３】
四方弁１に上記のスペーサ３０が取り付けられると、底板１０ｆに形成された第２出入孔１２ｈ及び第４出入孔１４ｈを、スペーサ３０全体が覆うこととなる。四方弁１が、上述のようなスペーサ３０を備えたうえで熱交換器５０に取り付けられると、熱交換器５０の区画壁５９が水平の向きで据え付けてあっても、導入管１５及び導出管１６の軸線を鉛直方向に向けることができ、導入管１５及び導出管１６に接続する配管の施工性が向上する。なお、導入管１５及び導出管１６の軸線が水平になる向きにスペーサ３０を取り付けてもよい。
【００４４】
以上の説明では、弁箱１０の基本形状が円筒状であるとしたが、水平断面が多角形（矩形を含む）の筒状に形成されていてもよい。
【００４５】
以上の説明では、導入管１５の軸線と導出管１６の軸線とが同一直線上にある例を示したが、例えば図５に示すように、導入管１５の軸線と導出管１６の軸線とのなす角が９０°になるように構成されていてもよい。図５に示すような変形例に係る四方弁１Ａとすると、スペーサ３０を用いなくても、区画壁５９が水平又は鉛直の向きで据え付けてある熱交換器５０に対して導入管１５及び導出管１６の軸線を水平あるいは鉛直にすることができる。
【００４６】
以上の説明では、熱交換器５０が２パスに構成されている例を示したが、４パスに構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る四方弁の内部構造を示す図である。（ａ）は弁体の回転軸線に平行な断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩＢ−ＩＢ断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器の概略構成図である。（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器が備える洗浄装置回りの詳細図である。
【図４】スペーサの構成図である。（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）におけるIVＢ−IVＢ矢視図、（ｃ）は（ａ）におけるIVＣ−IVＣ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る四方弁の内部構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    四方弁
１０  弁箱
１１  第１弁室
１２  第２弁室
１３  第３弁室
１４  第４弁室
１１ｈ  第１出入孔
１２ｈ  第２出入孔
１３ｈ  第３出入孔
１４  ｈ第４出入孔
２１  弁体
２３  弁棒
２３ａ  回転軸線
３０  スペーサ
３１Ａ  第１空間
３１Ｂ  第２空間
３５  第５出入孔
３６  第６出入孔
３９  仕切板
５２  チューブ
５４Ａ  第１流体室
５４Ｃ  第２流体室
５５  胴体
５６Ａ  流体室形成筒
５８  脚体
５９  区画壁
６０  洗浄装置
６９  掃除材
Ｆ    流体
Ｇ    流体
Ｒ２  回転半径
Ｔ    円弧
【図１】
2010078116.tif 000003
【図２】
2010078116.tif 000004
【図３】
2010078116.tif 000005
【図４】
2010078116.tif 000006
【図５】
2010078116.tif 000007