JP6254980B2 - 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１参照）。

特許文献１に記載のスライド式切換弁は、図６に示すように、流入ポート１０１、流出ポート１０２、室内側ポート１０３、および室外側ポート１０４を有する弁本体１０５と、この弁本体１０５の内部にスライド自在に設けられた弁体１０６と、を備え、流入ポート１０１に高圧側導管（Ｄ継手）１１１が接続され、流出ポート１０２に低圧側導管（Ｓ継手）１１２が接続され、室内側ポート１０３に室内側導管（Ｅ継手）１１３が接続され、室外側ポート１０４に室外側導管（Ｃ継手）１１４が接続されている。

弁体１０６は、弁本体１０５の弁座１０７に摺動可能な弁部材１０８を有し、この弁部材１０８は、弁座１０７に向かって凹状に開口した椀部１０８Ａと、この椀部１０８Ａの開口縁から外方に延びるフランジ部１０８Ｂと、を有して形成されている。そして、弁体１０６は、椀部１０８Ａによって流出ポート１０２と室内側ポート１０３とを連通させる第一位置と、図５に示すように椀部１０８Ａによって流出ポート１０２と室外側ポート１０４とを連通させる第二位置と、の間を移動し、この弁体１０６の移動によって流路が切り換えられるようになっている。

以上のように、従来のスライド式切換弁は、流入ポート１０１と室内側ポート１０３とが互いに正対する位置、すなわち互いの軸線Ｇが一直線上（同軸上）となる位置に設けられ、すなわち、高圧側導管１１１と室内側導管１１３とが同軸上に設けられ、弁体１０６が第二位置にある加温モードにおいて、流入ポート１０１から流入させた高圧冷媒を室内側ポート１０３に向かって直線的に流すようにすることで、流路抵抗を低減させてエネルギー消費効率の向上を図ろうとするものである。

特開２０１１−４７５３０号公報

しかしながら、特許文献１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エネルギー消費効率が十分に向上されているとは言えず、さらなる改善が望まれている。すなわち、特許文献１に記載のスライド式切換弁では、図５に示す加温モードにおいて、流入ポート１０１から室内側ポート１０２へと向かう冷媒の流路中に、弁部材１０８のフランジ部１０８Ｂの一部が張り出して流路を狭めている。このため、冷媒の流れがフランジ部１０８Ｂに阻害されることから、冷媒の流量低下が生じてしまい、エネルギー消費効率の向上が不十分になるという問題がある。

本発明の目的は、流体の流量低下を極力抑制してエネルギー消費効率の一層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、前記第二位置にある該弁体の一部と前記第二ポートの他方側の一部とが重なって設けられ、前記流入ポートは、前記第二ポートよりも内径が小さく形成されるとともに、前記第二ポートよりも中心が一方側に偏心して設けられてい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。さらに、第二ポートよりも内径が小さく形成された流入ポートが第二ポートに対して一方側（弁本体の反対側）に偏心していることで、第二位置にある弁体の一部と第二ポートの他方側の一部とが重なって設けられていても、弁体と第二ポートとの重なり部分による流路の縮小を緩和することができ、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。

この際、前記流入ポートは、その投影周縁が前記第二ポートの一方側周縁に内接する位置における互いの中心距離を基準偏心距離として、該基準偏心距離に対する偏心比が０．２以上かつ３．０以下となる範囲に設けられていることが好ましい。

さらに、前記流入ポートは、その投影周縁が前記第二ポートの一方側周縁に内接する位置における互いの中心距離を基準偏心距離として、該基準偏心距離に対する偏心比が０．６以上かつ２．４以下となる範囲に設けられていることがより好ましい。

さらに、前記流入ポートは、前記偏心比が１．０以下となる範囲に設けられていることがより一層好ましい。

以上の構成によれば、流入ポートの投影周縁が第二ポートの一方側周縁に内接する位置における互いの中心距離を基準偏心距離（偏心比＝１．０）として、この基準偏心距離に対する偏心比を適宜に設定して流入ポートを設けることで、第二ポートに対する流入ポートからの流路を適切に確保することができる。ここで、偏心比としては、０．２以上かつ３．０以下が好ましく、０．６以上かつ２．４以下がより好ましい。さらに、偏心比を１．０（基準偏心距離）以下に設定することで、流入ポートの投影周縁が第二ポートの一方側周縁からはみ出ることがなく、流入ポートをバーリング加工によって形成することができるため、加工性の観点からより一層好ましい。

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う冷媒の流路抵抗を低減させ、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、流体の流量低下を極力抑制してエネルギー消費効率の一層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る。 前記冷凍サイクルに用いられるスライド式切換弁を示す断面図である。 前記スライド式切換弁の弁部材と第二ポートとの関係を示す平面図である。 前記スライド式切換弁の流量係数と熱ロス量の変化を示すグラフである。 本発明の変形例に係るスライド式切換弁を示す断面図である。 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、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。

本発明の実施形態に係る四方切換弁を図２、３に基づいて説明する。図２に示すように、本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２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２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とが略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、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、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Ｒ４が形成されている。

フランジ部２６は、図３にも示すように、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には、椀部２５の開口２５Ａが形成されている。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Ｒ４が弁座１９に対して閉じられるようになっている。なお、図３では、フランジ部２６が平面視で外形が長方形状に形成されている場合を説明したが、端面が弁部材２４の移動方向に向かってわずかに膨出する略楕円形状でもよい。

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２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、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２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Ｒ４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。

このように弁体１２が第二位置にある状態（加温モード）において、弁部材２４のフランジ部２６の一部は、図３（Ａ）に示すように、第二ポート１１Ｃの他方側の一部に重なって設けられている。すなわち、第二ポート１１Ｃの他方側の一部は、フランジ部２６が重なる平面Ｄ字状の重なり部Ｐによって、弁本体１１の軸方向に沿った重なり距離ａだけ開口が覆われている。

ここで、流入ポート１１Ａの内径φＡは、例えば８．８ｍｍであり、第一〜第三ポート１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの内径φＢは、例えば１１ｍｍである。すなわち、流入ポート１１Ａの内径φＡは、第二ポート１１Ｃの内径φＢよりも小さく形成され、その内径比φＡ／φＢは０．８となっている。なお、流入ポート１１Ａと第二ポート１１Ｃとの内径比φＡ／φＢは、０．８に限らず、０．６以上かつ１．０未満の範囲であればよい。また、連結部材２３の貫通孔２３Ｅは、流入ポート１１Ａの内径φＡ以上の内径を有して形成されるとともに、弁体１２が第二位置にある状態において、第二ポート１１Ｃの直上に位置するように構成されている。

このような内径φＢを有した第二ポート１１Ｃに対するフランジ部２６の重なり距離ａは、例えば３．３ｍｍであり、その重なり比ａ／φＢは０．３となっている。すなわち、第二ポート１１Ｃの内径φＢからフランジ部２６との重なり部Ｐを差し引いた残り距離ｂは、７．７ｍｍとなる。従って、このような寸法関係とした場合には、流入ポート１１Ａの内径φＡは、第二ポート１１Ｃの残り距離ｂよりも大きく形成される。このような場合、後述する冷媒の流量増加および熱ロスの低減の効果はより顕著なものとなる。なお、重なり距離ａと第二ポート１１Ｃの内径比φＢとの重なり比ａ／φＢは、０．３に限らず、０．１以上かつ０．５以下の範囲であればよい。なお、フランジ部２６の形状が、前述のように略楕円形状の場合には、重なりの最大長さを基準とし、重なり距離を設定すればよい。

以上の第二ポート１１Ｃに対し、流入ポート１１Ａは、その中心が一方側（第二位置にある弁部材２４から離れる側であり、図２、３の左側）に偏心して設けられている。すなわち、図２に示すように、流入ポート１１Ａおよび高圧側導管１３の軸心Ｅ−Ｅは、第二ポート１１Ｃおよび室内側導管１５の軸心Ｆ−Ｆよりも一方側に偏心して設けられている。図３（Ａ）に示すように、流入ポート１１Ａと第二ポート１１Ｃとが同軸に設けられて互いの中心が一致する位置、すなわち偏心距離Ｌが０（Ｌ＝０）となる位置よりも一方側に流入ポート１１Ａが設けられている。ここで、偏心距離Ｌは、流入ポート１１Ａ及び第二ポート１１Ｃの互いの中心距離であり、弁本体１１の軸方向に沿った距離である。

このような偏心距離Ｌを変化させて流入ポート１１Ａから第二ポート１１Ｃに流れる冷媒の流量と熱ロスを検証した結果について、図４も参照して説明する。図４は、電子計算機を用いた熱流体解析により算出したＣｖ値（流量係数）と熱ロス量の結果を示すグラフである。このグラフにおける横軸は、第二ポート１１Ｃに対する流入ポート１１Ａの偏心比Ｒである。この偏心比Ｒは、図３（Ｂ）に示すように、流入ポート１１Ａの投影周縁が第二ポート１１Ｃの一方側周縁に内接する位置における互いの中心距離（偏心距離Ｌ）を基準偏心距離Ｌ１とし、この基準偏心距離Ｌ１に対する流入ポート１１Ａの各位置における偏心距離Ｌの比率を意味し、偏心比Ｒ＝Ｌ／Ｌ１で定義される。

図４のグラフにおける左縦軸は、Ｃｖ値（流量係数）の変化を表し、偏心比Ｒが０（Ｒ＝０）のときのＣｖ値、すなわち流入ポート１１Ａが第二ポート１１Ｃと同軸の場合のＣｖ値を基準とし、そのＣｖ値に対する割合として表されている。また、図４のグラフにおける右縦軸は、熱ロス量の変化を表し、偏心比Ｒが０（Ｒ＝０）のときの熱ロス量を基準とした割合として表されている。このグラフによると、偏心比Ｒが０から３．４程度までの範囲において、Ｃｖ値は常に１以上（偏心比Ｒが０のときのＣｖ値以上）の値となり、熱ロス量は常に１以下（偏心比Ｒが０のときの熱ロス量以下）の値となっている。

さらに、偏心比Ｒに応じたＣｖ値の変化を詳しく見てみると、偏心比Ｒが０から０．２までの範囲において、Ｃｖ値は急激に増加し、偏心比Ｒが０．２のときに約５％の増加率となる。偏心比Ｒが０．２から０．６までの範囲において、Ｃｖ値のグラフの傾きは徐々に緩やかになるものの増加し続け、偏心比Ｒが０．６のときに約１０％の増加率となる。さらに、偏心比Ｒが０．６を超えた範囲では、偏心比Ｒが１．４程度まで緩やかに増加し続けた後、減少に転じて、偏心比Ｒが２．４のときに約１０％の増加率となり、偏心比Ｒが３．０のときに約５％の増加率となり、偏心比Ｒが３．０を超えても偏心比Ｒが０のときの値以上（１以上）となっている。

一方、偏心比Ｒに応じた熱ロス量の変化を詳しく見てみると、偏心比Ｒが０から０．２までの範囲において、熱ロス量は急激に減少し、偏心比Ｒが０．２のときに約５％の減少率となる。偏心比Ｒが０．２から０．６までの範囲において、熱ロス量は減少し続け、偏心比Ｒが０．６のときに約１０％の減少率となる。さらに、偏心比Ｒが０．６を超えた範囲では、偏心比Ｒが１．６程度まで緩やかに減少し続けた後、増加に転じて、偏心比Ｒが２．４のときに約１０％の減少率となり、偏心比Ｒが３．０のときに約５％の減少率となり、偏心比Ｒが３．０を超えても偏心比Ｒが０のときの値以下（１以下）となっている。

以上のように、偏心比Ｒが０．２以上かつ３．０以下の範囲において、Ｃｖ値が５％以上の増加率となることから、偏心比Ｒが０の場合と比較して冷媒の流量増加が見込めるとともに、熱ロス量が５％以下の減少率となることから、エネルギー消費効率の向上が見込めることが判る。さらに、偏心比Ｒが０．６以上かつ２．４以下の範囲において、Ｃｖ値が１０％以上の増加率となり、熱ロス量が１０％以下の減少率となることから、偏心比Ｒが０の場合と比較して冷媒の流量増加および熱ロスの低減がより一層期待できることが判る。

また、偏心比Ｒが１．０以下であれば、図３（Ｂ）に示すように、流入ポート１１Ａの投影周縁が第二ポート１１Ｃの一方側周縁に内接する、すなわち第二ポート１１Ｃを延長した内部に流入ポート１１Ａが位置することから、流入ポート１１Ａをバーリング加工によって容易に形成することができるため、良好な加工性が期待できる。ここで、バーリング加工とは、第二ポート１１Ｃ側から矢（ピン）を通し、この矢を弁本体１１に貫通させて流入ポート１１Ａを形成する加工方法である。このため、第二ポート１１Ｃの延長上から外れた位置には、バーリング加工によって流入ポート１１Ａを形成することが極めて困難であり、切削加工等によって流入ポート１１Ａを形成することはできるものの、加工コストが増加する可能性がある。

以上の本実施形態によれば、第二ポート１１Ｃに対向して流入ポート１１Ａが設けられるとともに、第二位置にある弁部材２４から離れる一方側に偏心して流入ポート１１Ａが設けられているので、流入ポート１１Ａから第二ポート１１Ｃに向かって冷媒を直線的に流して流路抵抗の低減を図るとともに、冷媒の流量低下を抑制することができる。すなわち、第二位置にある弁部材２４のフランジ部２６と第二ポート１１Ｃの他方側の一部とが重なって設けられていても、流入ポート１１Ａを一方側に偏心させることで、重なり部Ｐによる流路の縮小を緩和することができる。従って、弁体１２が第二位置にある加温モードにおいて、流体の流量低下を極力抑制するとともに熱ロスを低減させ、エネルギー消費効率の一層の向上を図ることができる。

また、流入ポート１１Ａの偏心比Ｒを０．２以上かつ３．０以下に設定することで、偏心比Ｒが０の場合と比較して、Ｃｖ値が５％以上の増加率となり、熱ロス量が５％以下の減少率となることから、冷媒の流量増加と熱ロスの低減を期待することができる。さらに、偏心比Ｒを０．６以上かつ２．４以下に設定することで、偏心比Ｒが０の場合と比較して、Ｃｖ値が１０％以上の増加率となり、熱ロス量が１０％以下の減少率となることから、さらなる冷媒の流量増加と熱ロスの低減を期待することができる。

さらに、偏心比を１．０（基準偏心距離Ｌ１）以下に設定することで、流入ポート１１Ａをバーリング加工によって容易に形成することができるため、良好な加工性により加工コストの増加を抑制することができる。なお、流入ポート１１Ａの加工方法は、バーリング加工に限られるものではなく、切削加工によって流入ポート１１Ａが形成されてもよいし、鍛造によって成形される弁本体１１に流入ポート１１Ａが一体に形成されてもよい。このような切削加工や鍛造による一体成形の場合には、偏心距離Ｌが基準偏心距離Ｌ１を超えても（Ｌ＞Ｌ１）流入ポート１１Ａを形成することができる。

また、流入ポート１１Ａの投影周縁がフランジ部２６および第二ポート１１Ｃの一方側周縁との少なくとも一方に重なる場合であっても、流入ポート１１Ａが第二ポート１１Ｃに対して一方側に偏心して設けられていることで、できるだけ大きな流路面積を確保することができ、流量低下を抑制することができる。

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、第二ポート１１Ｃに重なる弁体１２の一部として、フランジ部２６を例示したが、弁体１２の一部としては、フランジ部２６に限らず、連結部材２３の連結板部２３Ａである場合も想定される。
すなわち、前記実施形態では、連結板部２３Ａの貫通孔２３Ｅが流入ポート１１Ａの内径φＡ以上の内径を有して形成されていたが、このような場合、貫通孔２３Ｅの寸法によっては、偏心した流入ポート１１Ａから第二ポート１１Ｃへの流れが連結板部２３Ａによって阻害される場合がある。

そのため、例えば、図５に示すように、貫通孔２３Ｅも流入ポート１１Ａと同様に第二ポート１１Ｃよりも一方側に偏心させ、貫通孔２３Ｅと流入ポート１１Ａとを同軸に設けることで、前述した効果を奏することができるだけでなく、流入ポート１１Ａから流入した流体をよりスムーズに第二ポート１１Ｃ側に流すことができる。

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 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 弁体
２６ フランジ部
Ｌ 偏心距離
Ｌ１ 基準偏心距離
Ｒ 偏心比

Claims (5)

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、前記第二位置にある該弁体の一部と前記第二ポートの他方側の一部とが重なって設けられ、
   前記流入ポートは、前記第二ポートよりも内径が小さく形成されるとともに、前記第二ポートよりも中心が一方側に偏心して設けられていることを特徴とするスライド式切換弁。
2. 前記流入ポートは、その投影周縁が前記第二ポートの一方側周縁に内接する位置における互いの中心距離を基準偏心距離として、該基準偏心距離に対する偏心比が０．２以上かつ３．０以下となる範囲に設けら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. 前記流入ポートは、その投影周縁が前記第二ポートの一方側周縁に内接する位置における互いの中心距離を基準偏心距離として、該基準偏心距離に対する偏心比が０．６以上かつ２．４以下となる範囲に設けら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。
4. 前記流入ポートは、前記偏心比が１．０以下となる範囲に設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のスライド式切換弁。
5. 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１〜４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。

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