JP6261008B2 - スライド式切換弁及び冷凍サイクルシステム - Google Patents

Description

本発明は、スライド式切換弁及び冷凍サイクルシステムに関する。

従来、ルームエアコン等の空気調和機で利用される冷凍サイクルとして、冷却モード（冷房）運転時に圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、及び室内熱交換器を経由して冷媒を圧縮機に環流させ、加温モード（暖房）運転時に圧縮機、室内熱交換器、膨張弁、及び室外熱交換器を経由して冷媒を圧縮機に環流させるように、冷媒の環流方向を逆転させるものが利用されている。このような冷凍サイクルにおける冷媒の環流経路を逆転させる流路切換弁（所謂、四方切換弁）として、弁本体の内部にスライド自在に設けられた弁体を備えたスライド式切換弁が広く用いられている。

スライド式切換弁の弁本体には、圧縮機の吐出口にＤ継手を介して接続されて高圧冷媒を流入させる流入ポートと、圧縮機の吸入口にＳ継手を介して接続されて冷媒を圧縮機に還流させる流出ポートと、室内熱交換器にＥ継手を介して接続される室内側ポートと、室外熱交換器にＣ継手を介して接続される室外側ポートと、が設けられている。そして、スライド式切換弁は、一方側にスライドさせた弁体によって流出ポートと室内側ポートとを連通させるとともに、弁本体内部によって流入ポートと室外側ポートとを連通させる冷却モードと、他方側にスライドさせた弁体によって流出ポートと室外側ポートとを連通させるとともに、弁本体内部によって流入ポートと室内側ポートとを連通させる加温モードと、が切り替えられるようになっている。

このようなスライド式切換弁を利用するルームエアコンやパッケージエアコン等において、ＡＰＦ（Annual Performance Factor：通年エネルギー消費効率）の向上を意図し、流路抵抗による冷媒の流量低下や熱ロスを低減させるための構造が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載のスライド式切換弁では、図１１に示すように、流入ポート１０１と室内側ポート１０２とが互いに対向する位置に設けられ、流入ポート１０１から流入させた高圧冷媒を室内側ポート１０２に向かって直線的に流すようにすることで、図１１（Ａ）に示す加温（暖房）モードにおいて、流路抵抗の低減が図られている。

また、特許文献２に記載のスライド式切換弁では、室内側ポート及び室外側ポートのそれぞれに対向する２箇所に流入ポートが形成され、各流入ポートに向かって二股に分岐した高圧導管（Ｄ継手）が設けられている。

特許第５３００６５７号公報 特開２００２−２２３１５号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載されたような従来のスライド式切換弁においてもＡＰＦの向上は不十分であり、さらなる効率化が望まれている。すなわち、特許文献１に記載のスライド式切換弁では、図１１（Ａ）に示す加温（暖房）モードにおける流路抵抗の低減が図られているものの、図１１（Ｂ）に示す冷却（冷房）モードにおいては、流入ポート１０１から室外側ポート１０３へと向かう冷媒の流路が存在することから、冷媒の流量低下が生じてしまい、ＡＰＦを十分に向上させることができない。一方、特許文献２に記載のスライド式切換弁では、二股に分岐したＤ継手内部における流路抵抗が増大し、冷媒の流量低下や熱ロスが生じるとともに、Ｄ継手の構造が複雑になることから、製造コストの増加やスライド式切換弁の大型化などを招いてしまうという問題がある。

本発明の目的は、製造コストの増大や大型化を抑制しつつＡＰＦの向上を図ることができるスライド式切換弁及び冷凍サイクルシステムを提供することである。

本発明のスライド式切換弁は、筒状の弁本体と、該弁本体の内部にスライド自在に設けられた弁体と、前記弁本体の周面に開口して設けられた複数のポートと、を備えたスライド式切換弁であって、前記複数のポートは、前記弁本体の内部に流体を流入させる流入ポートと、該流入ポートに対して前記弁本体の径方向反対側に設けられる第一ポート、第二ポート、及び、第三ポートと、を有し、前記弁本体の軸方向に沿って前記第一ポートの一方側にて前記流入ポートに対向して前記第二ポートが設けられ、前記第一ポートの他方側に前記第三ポートが設けられ、前記弁体は、前記弁本体の軸方向に沿った一方側にスライドして前記第一ポートと前記第二ポートとを連通させる第一位置と、前記弁本体の軸方向に沿った他方側にスライドして前記第一ポートと前記第三ポートとを連通させる第二位置と、の間を移動することで流路を切り換え、前記弁体には、前記流入ポートから前記弁本体の内部に流入した流体の流れを規制する規制壁が設けられ、前記弁体の前記第一位置において、前記流入ポート及び前記第二ポートよりも一方側に前記規制壁が位置し、前記弁体の前記第二位置において、前記流入ポート及び前記第二ポートよりも他方側に前記規制壁が位置することを特徴とする。

このような本発明によれば、流入ポートに対向して第二ポートが設けられているので、弁体が第二位置にある状態（例えば、加温モード時）において、流入ポートから弁本体内部に流入させた流体を第二ポートに向かって直線的に流すことができ、流路抵抗の低減を図ることができる。また、弁体には規制壁が設けられ、弁体が第二位置にある状態において、流入ポート及び第二ポートよりも他方側に規制壁が位置することで、この規制壁よりもさらに他方側への流体の流れを規制することができ、流入ポートから第二ポートへ向かう流体の流量低下を抑制することができる。一方、弁体が第一位置にある状態（例えば、冷却モード時）において、流入ポート及び第二ポートよりも一方側に規制壁が位置することで、この規制壁よりもさらに一方側への流体の流れを規制するとともに、流体を他方側すなわち第三ポート側に案内することができ、これにより流入ポートから第三ポートへ向かう流体の流量低下を抑制することができる。

また、弁体に規制壁を設け、この規制壁によって弁本体内部における流体の流れを適宜に規制することで、流入ポートに接続されるＤ継手を特殊形状にする必要がなくなることから、Ｄ継手の内部における流路抵抗の増大を防止して流体の流量低下や熱ロスを抑制することができる。さらに、Ｄ継手の構造が複雑になることがないので、製造コストを抑制しつつスライド式切換弁が大型化することを防止することができる。

この際、前記規制壁は、前記弁本体の軸方向一方側に向かって凸状かつ他方側に向かって凹状に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、規制壁が弁本体の軸方向他方側に向かって凹状に形成されていることで、弁体が第一位置にある状態において、規制壁の凹状の内面によって流体を他方側に円滑に案内することができ、流入ポートから第三ポートへ向かう流体の流路抵抗の低減を図ることができる。

また、前記弁体は、前記弁本体の内周面に摺接する一対のピストン体と、該一対のピストン体を連結して前記弁本体の軸方向に沿って延びる連結部材と、該連結部材に支持されて前記複数のポートを切り換える弁部材と、を有して構成され、前記連結部材及び前記弁部材のいずれかに前記規制壁が一体に形成されていることが好ましい。

この構成によれば、一対のピストン体、連結部材、及び弁部材を有して弁体が構成された場合に、連結部材及び弁部材のいずれかに規制壁が一体に形成されることで、部品点数の増加を招くことなく、規制壁を設けることができる。

さらに、前記弁部材は、前記規制壁が一体成形された樹脂材料から形成されているか、又は、前記連結部材は、前記規制壁が切り起こされて一体成形された金属板材から形成されていることが好ましい。

これらの構成によれば、樹脂材料からなる弁部材に規制壁が一体成形されることで、弁部材のコストや製造工数を増加させることなく規制壁を設けることができる。一方、金属板材からなる連結部材の一部を切り起こして規制壁が一体成形されることで、連結部材のコストや製造工数を増加させることなく規制壁を設けることができる。

本発明の冷凍サイクルシステムは、流体である冷媒を圧縮する圧縮機と、冷却モード時に凝縮器として機能する第一熱交換器と、冷却モード時に蒸発器として機能する第二熱交換器と、前記第一熱交換器と前記第二熱交換器との間にて冷媒を膨張させて減圧する膨張手段と、前記いずれかのスライド式切換弁と、を備え、前記スライド式切換弁は、前記弁体が前記第一位置に位置した状態において、前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記流入ポートから前記弁本体の内部に流入させるとともに、前記第三ポートを介して前記第一熱交換器へ冷媒を流出させ、前記第二熱交換器から前記第二ポートに流入した冷媒を前記第一ポートから前記圧縮機に還流させるか、又は、前記弁体が前記第二位置に位置した状態において、前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記流入ポートから前記弁本体の内部に流入させるとともに、前記第二ポートを介して前記第二熱交換器へ冷媒を流出させ、前記第一熱交換器から前記第三ポートに流入した冷媒を前記第一ポートから前記圧縮機に還流させることを特徴とする。

このような本発明の冷凍サイクルシステムによれば、弁体が第一位置に位置した状態において、圧縮機で圧縮した冷媒を流入ポートから第三ポートを介して第一熱交換器へ流出させ、第二熱交換器から第二ポートに流入した冷媒を第一ポートから圧縮機に還流させることで、冷却モード（冷房）運転が実施される。この冷却モード（冷房）運転時において、前述と同様に、スライド式切換弁の流入ポート及び第二ポートよりも一方側に規制壁が位置することで、冷媒を他方側の第三ポートに案内して流量低下を抑制することができる。

一方、弁体が第二位置に位置した状態において、圧縮機で圧縮した冷媒を流入ポートから第二ポートを介して第二熱交換器へ流出させ、第一熱交換器から第三ポートに流入した冷媒を第一ポートから圧縮機に還流させることで、加温モード（暖房）運転が実施される。この加温モード（暖房）運転時において、前述と同様に、流入ポートから第二ポートに向かって直線的に冷媒を流すことができ、流路抵抗の低減を図ることができる。さらに、スライド式切換弁の流入ポート及び第二ポートよりも他方側に規制壁が位置することで、流入ポートから第二ポートへ向かう冷媒の流量低下を抑制することができる。

本発明のスライド式切換弁及び冷凍サイクルシステムによれば、製造コストの増加やスライド式切換弁の大型化を抑制しつつ、流体の流量低下や熱ロスを抑制してＡＰＦ（通年エネルギー消費効率）の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る冷凍サイクルの概略構成図であり、加温モードを示す図である。 前記冷凍サイクルの概略構成図であり、冷却モードを示す図である。 前記冷凍サイクルに用いられる第１実施形態のスライド式切換弁を示す断面図であり、加温モード時の状態を示す図である。 前記スライド式切換弁を示す断面図であり、冷却モード時の状態を示す図である。 前記スライド式切換弁に用いられる弁部材を示す斜視図である。 前記弁部材を示す側面図である。 前記弁部材と流入ポートとの関係を示す平面図である。 前記冷凍サイクルに用いられる第２実施形態のスライド式切換弁を示す断面図であり、加温モード時の状態を示す図である。 前記スライド式切換弁を示す断面図であり、冷却モード時の状態を示す図である。 前記スライド式切換弁に用いられる連結部材を示す斜視図である。 本発明の従来例に係るスライド式切換弁を示す断面図である。

次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態の冷凍サイクル１は、ルームエアコン等の空気調和機に利用されるものであって、冷媒を圧縮する圧縮機２と、冷却モード時に凝縮器として機能する第一熱交換器としての室外熱交換器３と、冷却モード時に蒸発器として機能する第二熱交換器としての室内熱交換器４と、室外熱交換器３と室内熱交換器４との間にて冷媒を膨張させて減圧する膨張手段としての膨張弁５と、スライド式切換弁である四方切換弁１０と、四方切換弁１０の流路を切換え制御するパイロット電磁弁６と、を備え、これらが冷媒配管によって連結されている。なお、膨張手段としては、膨張弁５に限らず、キャピラリでもよい。

この冷凍サイクル１は、図１に示す加温モード（暖房運転）において、圧縮機２、四方切換弁１０、室内熱交換器４、膨張弁５、室外熱交換器３、四方切換弁１０及び圧縮機２の順に冷媒が流れる暖房サイクルを構成する。一方、図２に示す冷却モード（冷房運転）において、圧縮機２、四方切換弁１０、室外熱交換器３、膨張弁５、室内熱交換器４、四方切換弁１０及び圧縮機２の順に冷媒が流れる冷房サイクルを構成する。この暖房サイクルと冷房サイクルとの切換えは、パイロット電磁弁６による四方切換弁１０の切換え動作によって行われる。

本発明の第１実施形態に係る四方切換弁を図３〜７に基づいて説明する。図３、４に示すように、第１実施形態の四方切換弁１０は、円筒状の弁本体１１と、この弁本体１１の内部にスライド自在に設けられた弁体１２と、圧縮機２の吐出口に連通する高圧側導管（Ｄ継手）１３と、圧縮機２の吸込口に連通する低圧側導管（Ｓ継手）１４と、室内熱交換器４に連通する室内側導管（Ｅ継手）１５と、室外熱交換器３に連通する室外側導管（Ｃ継手）１６と、を備えて構成されている。

円筒状の弁本体１１は、その軸方向両端部を塞ぐ栓体１７，１８と、弁本体１１の内部に固定された弁座１９と、を有し、全体に密閉されたシリンダーとして構成されている。栓体１７，１８には、それぞれパイロット電磁弁６に連通された導管１７Ａ，１８Ａが接続されている。弁座１９には、低圧側導管１４、室内側導管１５、及び室外側導管１６の先端が挿入されるとともに、後述する第一〜第三のポート１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを構成する開口が設けられている。弁座１９の内面１９Ａは、弁体１２をスライド案内する案内面となっている。

弁本体１１には、その周面に開口した複数のポート１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが形成されている。すなわち、高圧側導管１３が接続されて弁本体１１の内部に冷媒を流入させる流入ポート１１Ａと、流入ポート１１Ａに対して弁本体１１の径方向反対側にて弁座１９に開口する第一ポート１１Ｂ、第二ポート１１Ｃ、及び、第三ポート１１Ｄと、が設けられている。第一ポート１１Ｂは、弁本体１１の軸方向略中央に設けられ、第二ポート１１Ｃは、弁本体１１の軸方向に沿って第一ポート１１Ｂの一方側（図３、４の左側）に隣り合って設けられ、第三ポート１１Ｄは、弁本体１１の軸方向に沿って第一ポート１１Ｂの他方側（図３、４の右側）に設けられている。

流出ポートとしての第一ポート１１Ｂには、低圧側導管１４が接続され、第二ポート１１Ｃに室内側導管１５が接続されることで、当該第二ポート１１Ｃが室内側ポートを構成し、第三ポート１１Ｄに室外側導管１６が接続されることで、当該第三ポート１１Ｄが室外側ポートを構成している。流入ポート１１Ａと第二ポート１１Ｂとは、互いに弁本体１１の径方向に対向して設けられ、これにより高圧側導管１３と室内側導管１５とが一直線上に位置して接続されている。高圧側導管１３は、流入ポート１１Ａ周辺の弁本体１１にろう付け固定され、低圧側導管１４、室内側導管１５及び室外側導管１６は、それぞれ第一〜第三のポート１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ周辺の弁本体１１及び弁座１９にろう付け固定されている。

弁体１２は、弁本体１１の内周面に摺接する左右一対のピストン体２１，２２と、一対のピストン体２１，２２を連結して弁本体１１の軸方向に沿って延びる連結部材２３と、連結部材２３に支持される弁部材２４と、を有して構成されている。弁本体１１の内部空間は、一対のピストン体２１，２２間に形成される高圧室Ｒ１と、一方のピストン体２１と栓体１７との間に形成される第一作動室Ｒ２と、他方のピストン体２２と栓体１８との間に形成される第二作動室Ｒ３と、に仕切られている。

連結部材２３は、金属板材からなり、弁本体１１の軸方向に沿って延び弁座１９の内面１９Ａと平行に設けられる連結板部２３Ａと、連結板部２３Ａの一方側端部が折り曲げられてピストン体２１に固定される固定片部２３Ｂと、連結板部２３Ａの他方側端部が折り曲げられてピストン体２２に固定される固定片部２３Ｃと、を有して形成されている。連結板部２３Ａには、弁部材２４を保持する保持孔２３Ｄと、冷媒を流通させる２箇所の貫通孔２３Ｅと、が形成されている。

弁部材２４は、合成樹脂製の一体成形部材であって、図５、６にも示すように、弁座１９に向かって凹状に開口した椀部２５と、この椀部２５の開口縁から外方に延びるフランジ部２６と、椀部２５の一方側にてフランジ部２６に直交して立ち上がる規制壁２７と、を有して形成されている。椀部２５は、平面視で長円形状を有したドーム状に形成され、連結部材２３の保持孔２３Ｄに挿入されている。椀部２５の内部には、第一ポート１１Ｂと第二ポート１１Ｃとを連通させて第三ポート１１Ｄを連通させないか、又は、第一ポート１１Ｂと第三ポート１１Ｄとを連通させて第二ポート１１Ｃを連通させないような連通空間２５Ａが形成されている。

フランジ部２６は、平面視で外形が長方形状に形成され、弁座１９の内面１９Ａと摺接する摺接面２６Ａと、この摺接面２６Ａと反対側（図３、４の上側）にて連結部材２３の連結板部２３Ａに対向する対向面２６Ｂと、を有して形成されている。このフランジ部２６は、弁座１９と連結部材２３との間に配置される。そして、弁部材２４に作用する高圧と低圧の圧力差により摺接面２６Ａが弁座１９の内面１９Ａに密接され、椀部２５の連通空間２５Ａが弁座１９に対して閉じられるようになっている。

規制壁２７は、椀部２５の一方側の外面に沿って立ち上がる平面視（弁座１９の内面１９Ａに直交する方向から見た場合に）略Ｃ字状の壁であって、弁本体１１の軸方向一方側（図３、４の左側）に向かって凸状、かつ、他方側（図３、４の右側）に向かって凹状に形成されている。すなわち、規制壁２７は、凸状の外面部２７Ａと、凹状の内面部２７Ｂと、を有して形成されている。また、規制壁２７の上端面２７Ｃは、弁本体１１の内周面に沿って円弧状に形成されるとともに、一方側から他方側に向かうにしたがい弁座１９側に接近する傾斜（テーパ）を有して形成されている。この規制壁２７は、弁本体１１の内周面と接近して隙間ができるだけ小さくなるように設けられており、これにより高圧室Ｒ１において、一方側から他方側、又は、他方側から一方側へ向かう冷媒の流れを規制できるように構成されている。

以上の四方切換弁１０では、パイロット電磁弁６及び導管１７Ａを介して第一作動室Ｒ２に圧縮機２から吐出された高圧冷媒が導入されると、図３に示すように、ピストン体２１が押圧されて弁体１２が弁本体１１の軸方向他方側にスライドされる。また、パイロット電磁弁６及び導管１８Ａを介して第二作動室Ｒ３に高圧冷媒が導入されると、図４に示すように、ピストン体２２が押圧されて弁体１２が弁本体１１の軸方向一方側にスライドされる。ここで、弁本体１１の軸方向一方側にスライドされた弁体１２の位置（図４に示す位置）を第一位置とし、弁本体１１の軸方向他方側にスライドされた弁体１２の位置（図３に示す位置）を第二位置とする。

弁体１２が第二位置にある状態において、図３に示すように、弁部材２４の椀部２５は、その連通空間２５Ａによって第一ポート１１Ｂと第三ポート１１Ｄとを連通させる。また、椀部２５が第二ポート１１Ｃよりも他方側に位置することから、この第二ポート１１Ｃは、弁本体１１の内部（高圧室Ｒ１）を介して流入ポート１１Ａと連通される。すなわち、弁体１２が第二位置にある状態は、流入ポート１１Ａと第二ポート１１Ｃとが連通され、第一ポート１１Ｂと第三ポート１１Ｄとが連通された加温モード（暖房運転）となる。

加温モードにおいて、第二位置にある弁体１２の規制壁２７は、図７（Ａ）にも示すように、流入ポート１１Ａ及び第二ポート１１Ｃよりも他方側に位置することとなる。従って、流入ポート１１Ａから高圧室Ｒ１に流入した高圧冷媒は、直線的に第二ポート１１Ｃに向かって流れるとともに、規制壁２７によって他方側への流れが規制されることによって、第二ポート１１Ｃに向かう冷媒の流量低下を抑制することができるようになっている。

このような本実施形態の四方切換弁１０に対して、従来の四方切換弁では、図１１（Ａ）に示すように、加温モードにおいて、流入ポート１０１から室内側ポート１０２に向かって直線的に高圧冷媒を流すようにはなっているものの、高圧冷媒の一部は弁体１０４の周辺を通って他方側（室外側ポート１０３側）へ流れ、これにより冷媒の流量低下や熱ロスを招いてしまっていた。

次に、弁体１２が第一位置にある状態において、図４に示すように、弁部材２４の椀部２５は、その連通空間２５Ａによって第一ポート１１Ｂと第二ポート１１Ｃとを連通させる。また、椀部２５が第三ポート１１Ｄよりも一方側に位置することから、この第三ポート１１Ｄは、弁本体１１の内部（高圧室Ｒ１）を介して流入ポート１１Ａと連通される。すなわち、弁体１２が第一位置にある状態は、流入ポート１１Ａと第三ポート１１Ｄとが連通され、第一ポート１１Ｂと第二ポート１１Ｃとが連通された冷却モード（冷房運転）となる。

冷却モードにおいて、第一位置にある弁体１２の規制壁２７は、図７（Ｂ）にも示すように、流入ポート１１Ａ及び第二ポート１１Ｃよりも一方側に位置することとなる。従って、流入ポート１１Ａから高圧室Ｒ１に流入した高圧冷媒は、弁体１２の周辺を通過しつつ他方側（第三ポート１１Ｄ側）に流れるとともに、規制壁２７によって一方側への流れが規制されることによって、第三ポート１１Ｄに向かう冷媒の流量低下を抑制することができるようになっている。この際、規制壁２７が他方側に向かって凹状の内面部２７Ｂを有することで、この内面部２７Ｂによって高圧冷媒を第三ポート１１Ｄに向かって円滑に案内することができ、流路抵抗が抑制できるようになっている。

このような本実施形態の四方切換弁１０に対して、従来の四方切換弁では、図１１（Ｂ）に示すように、冷却モードにおいて、流入ポート１０１から流入した高圧冷媒は、弁体１０４によって流れが阻害されるとともに、多くの高圧冷媒が室外側ポート１０３とは反対の一方側に流れてしまい、これにより冷媒の流路抵抗が増大することで大幅な流量低下を招いてしまっていた。

以上の本実施形態によれば、弁体１２が第一位置（冷却モード）及び第二位置（加温モード）のいずれの位置にある状態においても、規制壁２７によって高圧冷媒の流れを規制することによって、流入ポート１１Ａから第二又は第三のポート１１Ｃ，１１Ｄへ向かう冷媒の流量低下を抑制することができる。特に、弁体１２が第二位置（加温モード）にある状態において、熱ロスの低減も図ることができる。

また、弁体１２の弁部材２４に規制壁２７が設けられるだけで、この弁部材２４以外の弁本体１１や高圧側導管１３は一般的な形態の部材が用いられているので、高圧側導管１３内部における流路抵抗の増大を防止して冷媒の流量低下や熱ロスを抑制することができる。さらに、高圧側導管１３の構造が複雑になることがなく、製造コストを抑制しつつスライド式切換弁が大型化することを防止することができる。

また、樹脂材料からなる弁部材２４に規制壁２７が一体成形されているので、部品点数の増加を招かず、さらには製造工数やコストを増加させることなく規制壁２７を設けることができる。さらに、規制壁２７が弁本体１１の軸方向他方側に向かって凹状の内面部２７Ｂを有することで、弁体１２が第一位置にある状態において、規制壁２７の内面部２７Ｂによって冷媒を他方側に円滑に案内することができ、流入ポート１１Ａから第三ポート１１Ｄへ向かう冷媒の流路抵抗の低減を図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る四方切換弁を図８〜１０に基づいて説明する。本実施形態の四方切換弁１０Ａは、第１実施形態の四方切換弁１０に対して、弁体１２Ａの構成が相違し、他の構成は同一又は同様である。以下、第１実施形態との相違点について詳しく説明し、第１実施形態と同一又は同様な構成については同符号を付して説明を省略することがある。

本実施形態の四方切換弁１０Ａにおいて、弁体１２Ａは、図８、９に示すように、左右一対のピストン体２１，２２と、一対のピストン体２１，２２を連結する連結部材２３と、連結部材２３に支持される弁部材２４と、を有して構成されている。連結部材２３は、連結板部２３Ａと、固定片部２３Ｂ，２３Ｃと、を有し、連結板部２３Ａには、保持孔２３Ｄと、貫通孔２３Ｅと、が形成されている。弁部材２４は、椀部２５と、フランジ部２６と、を有して形成され、前記規制壁２７が省略されている。

連結部材２３には、保持孔２３の一方側にて連結板部２３Ａに直交して立ち上がる規制壁２８が形成されている。規制壁２８は、保持孔２３の一方側の端縁に沿って立ち上がる平面視略Ｃ字状の壁であって、連結板部２３Ａから切り起こされて一体成形されている。この規制壁２８は、弁本体１１の軸方向一方側（図８、９の左側）に向かって凸状の外面部２８Ａと、他方側（図８、９の右側）に向かって凹状の内面部２８Ｂと、を有して形成されている。また、規制壁２８の上端面２８Ｃは、弁本体１１の内周面に沿って円弧状に形成されるとともに、一方側から他方側に向かうにしたがい弁座１９側に接近する傾斜（テーパ）を有して形成されている。この規制壁２８は、弁本体１１の内周面と接近して隙間ができるだけ小さくなるように設けられており、これにより高圧室Ｒ１において、一方側から他方側、又は、他方側から一方側へ向かう冷媒の流れを規制できるように構成されている。

以上の四方切換弁１０Ａでは、弁体１２が第二位置にある状態において、図８に示すように、第一ポート１１Ｂと第三ポート１１Ｄとが椀部２５の連通空間２５Ａによって連通され、流入ポート１１Ａと第二ポート１１Ｃが高圧室Ｒ１を介して連通される。この加温モードにおいて、第二位置にある弁体１２の規制壁２８は、流入ポート１１Ａ及び第二ポート１１Ｃよりも他方側に位置することとなる。従って、流入ポート１１Ａから高圧室Ｒ１に流入した高圧冷媒は、直線的に第二ポート１１Ｃに向かって流れるとともに、規制壁２８によって他方側への流れが規制されることによって、第二ポート１１Ｃに向かう冷媒の流量低下を抑制することができるようになっている。

一方、弁体１２が第一位置にある状態において、図９に示すように、第一ポート１１Ｂと第二ポート１１Ｃとが椀部２５の連通空間２５Ａによって連通され、流入ポート１１Ａと第三ポート１１Ｄとが高圧室Ｒ１を介して連通される。この冷却モードにおいて、第一位置にある弁体１２の規制壁２８は、流入ポート１１Ａ及び第二ポート１１Ｃよりも一方側に位置することとなる。従って、流入ポート１１Ａから高圧室Ｒ１に流入した高圧冷媒は、弁体１２の周辺を通過しつつ他方側（第三ポート１１Ｄ側）に流れるとともに、規制壁２８によって一方側への流れが規制されることによって、第三ポート１１Ｄに向かう冷媒の流量低下を抑制することができるようになっている。この際、規制壁２８が他方側に向かって凹状の内面部２８Ｂを有することで、この内面部２８Ｂによって高圧冷媒を第三ポート１１Ｄに向かって円滑に案内することができ、流路抵抗が抑制できるようになっている。

以上の本実施形態によれば、弁体１２が第一位置（冷却モード）及び第二位置（加温モード）のいずれの位置にある状態においても、規制壁２８によって高圧冷媒の流れを規制することによって、流入ポート１１Ａから第二又は第三のポート１１Ｃ，１１Ｄへ向かう冷媒の流量低下を抑制することができる。特に、弁体１２が第二位置（加温モード）にある状態において、熱ロスの低減も図ることができる。

また、弁体１２の連結部材２３に規制壁２８が設けられるだけで、この連結部材２３以外の弁本体１１や高圧側導管１３は一般的な形態の部材が用いられているので、高圧側導管１３内部における流路抵抗の増大を防止して冷媒の流量低下や熱ロスを抑制することができる。さらに、高圧側導管１３の構造が複雑になることがなく、製造コストを抑制しつつスライド式切換弁が大型化することを防止することができる。

また、金属板材からなる連結部材２３に規制壁２８が一体成形されているので、部品点数の増加を招かず、さらには製造工数やコストを増加させることなく規制壁２８を設けることができる。さらに、規制壁２８が弁本体１１の軸方向他方側に向かって凹状の内面部２８Ｂを有することで、弁体１２が第一位置にある状態において、規制壁２８の内面部２８Ｂによって冷媒を他方側に円滑に案内することができ、流入ポート１１Ａから第三ポート１１Ｄへ向かう冷媒の流路抵抗の低減を図ることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、ルームエアコン等の空気調和機に利用される冷凍サイクル１を例示したが、本発明の冷凍サイクルは、空気調和機に限らず、加温モードと冷却モードとが切り換えられる機器であればどのようなものにも利用可能である。また、本発明のスライド式切換弁は、冷凍サイクルにおける切換弁に利用されるものに限らず、気体や液体などの様々な流体を流通させる各種の配管システムに利用可能である。

また、前記実施形態では、弁本体１１において、高圧側導管１３が接続される流入ポート１１Ａと、室内側導管１５が接続される第二ポート１１Ｃと、が弁本体１１の径方向に対向して設けられ、加温モードにおいて、流入ポート１１Ａから流入した高圧冷媒が第二ポート１１Ｃに向かって直線的に流れる構成を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、流入ポート１１Ａと、室外側導管１６が接続される第三ポート１１Ｄと、が弁本体１１の径方向に対向して設けられ、冷却モードにおいて、流入ポート１１Ａから流入した高圧冷媒が第三ポート１１Ｄに向かって直線的に流れる構成であってもよい。

また、前記実施形態では、弁体１２における弁部材２４に規制壁２７が設けられるか、又は、弁体１２における連結部材２３に規制壁２８が設けられる構成を開示したが、規制壁は弁部材や連結部材に設けられるものに限らず、弁体の適宜な位置に設けられていればよい。すなわち、弁体が連結部材と弁部材とを有して構成されずに、これらを一体とした部材で構成される場合には、その部材に規制壁が設けられていればよいし、弁体が連結部材及び弁部材に加えて他の部材を備えて構成される場合には、他の部材に規制壁が設けられていてもよい。さらに、規制壁は、連結部材又は弁部材と一体に形成されるものに限らず、別体の壁部材を連結部材や弁部材に固定して構成されていてもよい。

また、本発明のスライド式切換弁において、弁体が第一位置にある場合に第三ポートよりも他方側に位置し、流入ポートから弁本体の内部に流入した流体を第三ポートに向かって案内する案内壁が弁体に設けられていてもよい。具体的には、前記実施形態の図４、９に示すように、弁体１２が第一位置にある場合において、案内壁は、第三ポート１１Ｄよりも他方側（図中右側）に位置するように、図中右側の貫通孔２３Ｅのさらに右側（ピストン体２２側）の略半周に沿って、連結部材２３の連結板部２３Ａから立ち上がって形成されていればよい。このような案内壁が設けられていれば、弁体１２が第一位置にある冷却モードにおいて、流入ポート１１Ａから第三ポート１１Ｄに向かう冷媒の流量低下をさらに抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１ 冷凍サイクル
２ 圧縮機
３ 室外熱交換器（第一熱交換器）
４ 室内熱交換器（第二熱交換器）
５ 膨張弁（膨張手段）
１０，１０Ａ 四方切換弁（スライド式切換弁）
１１ 弁本体
１１Ａ 流入ポート
１１Ｂ 第一ポート
１１Ｃ 第二ポート
１１Ｄ 第三ポート
１２，１２Ａ 弁体
２１，２２ ピストン体
２３ 連結部材
２４ 弁部材
２７，２８ 規制壁

Claims (6)

1. 筒状の弁本体と、該弁本体の内部にスライド自在に設けられた弁体と、前記弁本体の周面に開口して設けられた複数のポートと、を備えたスライド式切換弁であって、
   前記複数のポートは、前記弁本体の内部に流体を流入させる流入ポートと、該流入ポートに対して前記弁本体の径方向反対側に設けられる第一ポート、第二ポート、及び、第三ポートと、を有し、前記弁本体の軸方向に沿って前記第一ポートの一方側にて前記流入ポートに対向して前記第二ポートが設けられ、前記第一ポートの他方側に前記第三ポートが設けられ、
   前記弁体は、前記弁本体の軸方向に沿った一方側にスライドして前記第一ポートと前記第二ポートとを連通させる第一位置と、前記弁本体の軸方向に沿った他方側にスライドして前記第一ポートと前記第三ポートとを連通させる第二位置と、の間を移動することで流路を切り換え、
   前記弁体には、前記流入ポートから前記弁本体の内部に流入した流体の流れを規制する規制壁が設けられ、
   前記弁体の前記第一位置において、前記流入ポート及び前記第二ポートよりも一方側に前記規制壁が位置し、前記弁体の前記第二位置において、前記流入ポート及び前記第二ポートよりも他方側に前記規制壁が位置することを特徴とするスライド式切換弁。
2. 前記規制壁は、前記弁本体の軸方向一方側に向かって凸状かつ他方側に向かって凹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスライド式切換弁。
3. 前記弁体は、前記弁本体の内周面に摺接する一対のピストン体と、該一対のピストン体を連結して前記弁本体の軸方向に沿って延びる連結部材と、該連結部材に支持されて前記複数のポートを切り換える弁部材と、を有して構成され、
   前記連結部材及び前記弁部材のいずれかに前記規制壁が一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスライド式切換弁。
4. 前記弁部材は、前記規制壁が一体成形された樹脂材料から形成されていることを特徴とする請求項３に記載のスライド式切換弁。
5. 前記連結部材は、前記規制壁が切り起こされて一体成形された金属板材から形成されていることを特徴とする請求項３に記載のスライド式切換弁。
6. 流体である冷媒を圧縮する圧縮機と、冷却モード時に凝縮器として機能する第一熱交換器と、冷却モード時に蒸発器として機能する第二熱交換器と、前記第一熱交換器と前記第二熱交換器との間にて冷媒を膨張させて減圧する膨張手段と、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスライド式切換弁と、を備え、
   前記スライド式切換弁は、
   前記弁体が前記第一位置に位置した状態において、前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記流入ポートから前記弁本体の内部に流入させるとともに、前記第三ポートを介して前記第一熱交換器へ冷媒を流出させ、前記第二熱交換器から前記第二ポートに流入した冷媒を前記第一ポートから前記圧縮機に還流させるか、
   又は、
   前記弁体が前記第二位置に位置した状態において、前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記流入ポートから前記弁本体の内部に流入させるとともに、前記第二ポートを介して前記第二熱交換器へ冷媒を流出させ、前記第一熱交換器から前記第三ポートに流入した冷媒を前記第一ポートから前記圧縮機に還流させる
   ことを特徴とする冷凍サイクルシステム。

Images