JP6687561B2 - スライド式切換弁および冷凍サイクルシステム - Google Patents

Description

本発明は、スライド式切換弁およ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部材を備えたスライド式切換弁が広く用いられている。

このようなスライド式切換弁（例えば四方切換弁）では、弁部材が弁座面に対して押し付けられつつスライドすることから、スムーズなスライド動作を実現するために、弁部材の摺接面に凹部を形成することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載された四方切換弁では、弁体（弁部材）のシール面（摺接面）に、開口に対してスライド方向に隣り合う位置に直線状の溝が形成されている。特許文献２に記載された四方弁では、摺動弁体の摺動面に、開口を囲む環状の条溝が形成されている。これらの構成では、摺接面に形成された凹部に流体中の油が取り込まれることにより、弁部材がスムーズにスライドするようになっている。

特開２０１３−２２７９９４号公報 実開昭５２−１４３０５０号

しかしながら、特許文献１に記載された直線状の溝は、シール面の端縁まで連続しており、開放されている（即ち閉空間を形成しない）。従って、溝に油を取り込みやすいものの、取り込んだ油が流出しやすい。また、シール面のうちスライド方向との直交方向から開口を挟み込む部分には、溝が形成されていない。この部分は、スライド時に弁座側の開口部と重ならず常に弁座面と摺動するとともに、スライド方向に沿って延びており接触面積が大きいため、摺動と停止を連続的に繰り返す運動（スティックスリップ）が生じ、振動や騒音の原因となりやすい。

特許文献２に記載された環状の条溝は、常に弁座面と摺動する部分にも形成されていることから、上記不具合は起こりにくい。また、この条溝は弁座面との間に閉空間を形成することから、油が流出しにくい。しかしながら、摺動弁体のスライド時に、条溝の一部が、弁座面のうち開口の周縁部を通過するため、条溝の周縁部が弁座面の開口に入り込んで摺動弁体が削れてしまう可能性があった。

そこで、摩擦による不具合および弁部材の損傷を抑制するために、開口を直交方向から挟み込む位置にのみ凹部を設ける構成が考えられる。しかしながら、このような凹部は、弁座側の開口と重ならないため、弁座面との間に閉空間を形成する形状の場合には油を取り込みにくい。一方、特許文献１に記載されたように閉空間を形成しない凹部とした場合には取り込んだ油が流出しやすい。従って、いずれの場合においても弁部材がスムーズにスライドしない可能性がある。

本発明の目的は、弁部材をスムーズにスライドさせるとともに損傷を抑制することができるスライド式切換弁および冷凍サイクルシステムを提供することにある。

本発明のスライド式切換弁は、筒状の弁本体と、複数の弁座開口部が直線状に並ぶように弁座面に形成された弁座と、前記弁本体に収容されるとともに前記複数の弁座開口部の並設方向に沿ってスライドする椀状の弁部材と、を備えたスライド式切換弁であって、前記弁部材は、前記弁座面に摺接する摺接面と、前記弁座開口部同士を連通させるように開口した弁開口部と、を備え、前記摺接面は、前記並設方向との直交方向において前記弁開口部の両側に位置して前記弁座開口部に重ならない閉鎖領域と、前記並設方向において前記弁開口部に隣り合うとともに前記弁座開口部に重なる開放領域と、を有し、前記摺接面には、前記閉鎖領域において前記並設方向に沿って延びるとともに前記弁座面との間に閉空間を形成可能な幅狭凹部と、前記開放領域から前記閉鎖領域に亘って設けられるとともに前記弁座面との間に閉空間を形成可能な幅広凹部と、前記直交方向における両側の前記幅広凹部同士を前記開放領域において分断する梁部と、が形成され、前記幅狭凹部及び前記幅広凹部は、平面視において所定の領域を囲む閉形状となっており、前記梁部は、前記弁開口部の外縁から前記並設方向に沿って連続的に延びて前記弁座面に当接することを特徴とする。

このような本発明によれば、幅広凹部が開放領域から閉鎖領域に亘って設けられていることで、弁部材のスライド時に幅広凹部の一部が弁座開口部と重なり、流体中の油を取り込むことができる。このとき、幅広凹部と幅狭凹部とが不連続であり、幅狭凹部が弁座面との間に常に閉空間を形成する場合でも、これらの凹部は、弁部材のスライド時に閉鎖領域において軌跡が重なることから、幅広凹部の油が幅狭凹部に供給されやすい。従って、閉鎖領域に形成された幅狭凹部に油を取り込むことができ、弁部材をスムーズにスライドさせることができる。さらに、弁座面に当接する梁部が、弁開口部の外縁から並設方向に沿って連続的に延びていることで、弁部材のスライド時に、摺接面のうち幅広凹部の周縁部が弁座開口部内に入り込みにくく、弁部材の損傷を抑制することができる。

本発明のスライド式切換弁は、筒状の弁本体と、複数の弁座開口部が直線状に並ぶように弁座面に形成された弁座と、前記弁本体に収容されるとともに前記複数の弁座開口部の並設方向に沿ってスライドする椀状の弁部材と、を備えたスライド式切換弁であって、前記弁部材は、前記弁座面に摺接する摺接面と、前記弁座開口部同士を連通させるように開口した弁開口部と、を備え、前記摺接面は、前記並設方向との直交方向において前記弁開口部の両側に位置して前記弁座開口部に重ならない閉鎖領域と、前記並設方向において前記弁開口部に隣り合うとともに前記弁座開口部に重なる開放領域と、を有し、前記摺接面には、前記閉鎖領域において前記並設方向に沿って延びるとともに前記弁座面との間に閉空間を形成可能な幅狭凹部と、前記開放領域から前記閉鎖領域に亘って設けられるとともに前記弁座面との間に閉空間を形成可能な幅広凹部と、前記直交方向における両側の前記幅広凹部同士を前記開放領域において分断する梁部と、が形成され、前記梁部は、前記弁開口部の外縁から前記並設方向に沿って連続的に延びて前記弁座面に当接するとともに、 前記摺接面には、２つの前記幅広凹部に挟まれるように前記直交方向の中央部に１つの前記梁部が形成されていることを特徴とする。
このような本発明によれば、直交方向の中央部に梁部が設けられていることで、摺接面のうち幅広凹部の周縁部が弁座開口部内に入り込むことがさらに抑制される。

また、本発明のスライド式切換弁では、前記並設方向に沿って配置された前記幅狭凹部および前記幅広凹部によって構成される凹部群には、前記弁座面に当接する分断部が少なくとも１つ設けられ、前記並設方向において当該凹部群が不連続となっていることが好ましい。このような構成によれば、弁開口部に対して並設方向の両側に設けられて同一の凹部群を構成する２つの幅広凹部のそれぞれが、弁部材のスライド時に互いに異なる弁座開口部と重なった際に、凹部群が不連続であることから、弁座開口部同士が凹部群を介して連通しないようになっている。これにより、高圧側の弁座開口部から低圧側の弁座開口部に流体が流れ込むことを抑制することができる。

さらに、本発明のスライド式切換弁では、前記開放領域には、前記幅広凹部を挟んで前記弁開口部の反対側に、前記弁座面に当接する端部当接領域が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、開放領域に端部当接領域が形成されていることで、幅広凹部が並設方向において開放領域の全体に亘って形成されていない。従って、スライド時に並設方向の一方側の幅広凹部が弁座開口部と重なった際に、他方側において、端部当接領域が他の弁座開口部と重なりやすい。即ち、並設方向の一方側及び他方側の幅広凹部が、互いに異なる弁座開口部に対して同時に重なりにくく、並設方向の両側の幅広凹部を介して高圧側の弁座開口部から低圧側の弁座開口部に流体が流れ込むことを抑制することができる。

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、前記いずれかに記載のスライド式切換弁と、を備えたことを特徴とする。このような本発明によれば、上記のように弁部材をスムーズにスライドさせることができ、例えばスティックスリップ等の運転時の異音や振動を抑制することができる。また、上記のように弁部材の損傷を抑制することができ、損傷した部分からの流体の漏れを抑制し、冷凍サイクルシステムの運転効率の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およびスライド式切換弁によれば、弁部材の摺接面に幅狭凹部と幅広凹部と梁部とが形成されていることで、弁部材をスムーズにスライドさせるとともに損傷を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るスライド式切換弁が設けられた冷凍サイクルの概略構成図である。 前記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を示す断面図である。 前記スライド式切換弁の弁部材の摺接面を示す平面図である。 前記弁部材をスライドさせた際の前記摺接面を示す平面図である。 前記弁部材をスライドさせた際の前記スライド式切換弁の要部を示す断面図である。 第１の変形例に係るスライド式切換弁の弁部材の摺接面を示す平面図である。 第２の変形例に係るスライド式切換弁の弁部材の摺接面を示す平面図である。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の四方切換弁（スライド式切換弁）１０は、例えば冷凍サイクル１に設けられるものである。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、流体としての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、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。一方、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。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１０は、図２、３にも示すように、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継手部材としての高圧側導管（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のそれぞれの先端が挿入されるとともに、後述する第一ポート１１Ｃ、第二ポート１１Ｄ及び流出ポート１１Ｂを構成する開口が設けられている。弁座１９の上面１９Ａは、弁体１２をスライド案内する案内面（弁座面）となっている。

弁本体１１には、その側面部１１１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開口部としての流入ポート１１Ａと、流入ポート１１Ａに対して弁本体１１の側面部１１１の径方向反対側にて弁座１９の上面１９Ａに形成された弁座開口部としての第一ポート１１Ｃ、第二ポート１１Ｄ及び流出ポート１１Ｂと、が設けられている。流出ポート１１Ｂは、弁本体１１の軸方向略中央に設けられ、第一ポート１１Ｃは、弁本体１１の軸方向に沿って流出ポート１１Ｂの一方側（図２の左側）に隣り合って設けられ、第二ポート１１Ｄは、弁本体１１の軸方向に沿って流出ポート１１Ｂの他方側（図２の右側）に設けられている。即ち、３つのポート１１Ｂ〜１１Ｄは、直線状に並ぶように設けられている。

流出ポート１１Ｂには、低圧側導管１４が接続され、第一ポート１１Ｃに室内側導管１５が接続されることで、当該第一ポート１１Ｃが室内側ポートを構成し、第二ポート１１Ｄに室外側導管１６が接続されることで、当該第二ポート１１Ｄが室外側ポートを構成している。低圧側導管１４、室内側導管１５及び室外側導管１６は、それぞれ流出ポート１１Ｂ、第一、二ポート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に支持される椀状の弁部材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の上面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、流出ポート１１Ｂと第一ポート１１Ｃとを連通させて第二ポート１１Ｄを連通させないか、又は、流出ポート１１Ｂと第二ポート１１Ｄとを連通させて第一ポート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、その下面（弁座１９の上面１９Ａと対向する面）２６０に、上面１９Ａに摺接する摺接面２６Ａと、椀部２５の内部に連通する弁開口部２５Ａと、を有する。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の上面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。尚、ポート１１Ｂ〜１１Ｄおよび弁開口部２５Ａの周囲にはテーパ部が形成されているが、後述するポート１１Ｂ〜１１Ｄおよび弁開口部２５Ａの寸法は、テーパ部を含まない（Ｚ方向に沿って延びる部分の）寸法とする。

以上の四方切換弁１０では、パイロット電磁弁６及び導管１８Ａを介して第二作動室Ｒ３に高圧冷媒が導入されると、図１、２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（ポート１１Ｂ〜１１Ｄの並設方向）の一方側（図１、２の左側）にスライドされ、第一位置に移動される。また、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、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（図１、２の右側）にスライドされ、第二位置に移動される。

弁体１２が第二位置にある状態において、弁部材２４の椀部２５は、その連通空間Ｒ４によって流出ポート１１Ｂと第二ポート１１Ｄとを連通させる。また、椀部２５が第一ポート１１Ｃよりも他方側に位置することから、この第一ポート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と第一ポート１１Ｃとが連通され、流出ポート１１Ｂと第二ポート１１Ｄとが連通された加温モード（暖房運転）となる。

この加温モードでは、圧縮機２から吐出された高圧冷媒Ｈが高圧側導管１３及び流入ポート１１Ａを介して高圧室Ｒ１に導入され、この高圧室Ｒ１を通過した高圧冷媒Ｈが第一ポート１１Ｃ及び室内側導管１５を介して室内熱交換器４に供給される。また、室外熱交換器３から室外側導管１６及び第二ポート１１Ｄを介して低圧冷媒Ｌが椀部２５の連通空間Ｒ４に導入され、この連通空間Ｒ４を通過した低圧冷媒Ｌが流出ポート１１Ｂ及び低圧側導管１４を介して圧縮機２に還流される。

一方、弁体１２が第一位置にある状態において、弁部材２４の椀部２５は、その連通空間Ｒ４によって流出ポート１１Ｂと第一ポート１１Ｃとを連通させる。また、椀部２５が第二ポート１１Ｄよりも一方側に位置することから、この第二ポート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と第二ポート１１Ｄとが連通され、流出ポート１１Ｂと第一ポート１１Ｃとが連通された冷却モード（冷房運転）となる。

以上のような四方切換弁１０における弁部材２４の詳細について、図３、４に基づいて説明する。ここで、ポート１１Ｂ〜１１Ｄの並設方向をＸ方向とし、導管１３〜１６の延在方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向（弁部材２４の幅方向）をＹ方向とする。

弁部材２４の摺接面２６Ａは、Ｙ方向を長手方向とするとともに角部が丸められた略長方形状となっており、弁開口部２５Ａは、長方形と半円とが組み合わされてＸ方向を長手方向とするオーバル状に形成されている。弁開口部２５ＡのＹ方向寸法は、ポート１１Ｂ〜１１Ｄの直径と概ね同等である。従って、摺接面２６Ａのうち弁開口部２５Ａに対してＹ方向両側に位置する部分は、ポート１１Ｂ〜１１Ｄを挟み込むとともに、弁部材２４のスライド時にポート１１Ｂ〜１１Ｄのいずれとも重ならない。このように摺接面２６Ａのうち弁開口部２５Ａに対してＹ方向両側に位置する部分を閉鎖領域Ａ１とする。また、摺接面２６Ａのうち弁開口部２５Ａおよび閉鎖領域Ａ１を除く部分（Ｘ方向において弁開口部２５Ａと隣り合うとともにスライド時にポート１１Ｃ、１１Ｄと重なる部分）を開放領域Ａ２とする。

摺接面２６ＡにおけるＹ方向の一方側（図４における上側）には、第１幅広凹部２７１と、第１幅狭凹部２７２と、第２幅広凹部２７３と、が形成されるとともに、凹部２７１〜２７３がＸ方向に沿って配置されて凹部群２７が構成されている。凹部２７１〜２７３は、上面１９Ａに接触せず適宜な油の量を収容できるような深さを有している。また、凹部２７１〜２７３は、平面視において所定の領域を囲むように閉形状となっており、摺接面２６Ａの端縁には達していない。即ち、凹部２７１〜２７３と上面１９Ａとの間に閉空間が形成されるようになっている。尚、図３では、凹部２７１〜２７３のうち第１幅狭凹部２７２のみが見えている。

第１幅広凹部２７１および第２幅広凹部２７３は、閉鎖領域Ａ１から開放領域Ａ２に亘って設けられ、Ｘ方向に沿って延びる一対の平行な辺を有する略台形状に形成されるとともに、Ｘ方向から弁開口部２５Ａを挟み込んでいる。第１幅広凹部２７１および第２幅広凹部２７３のうち弁開口部２５Ａと対向する縁部２７１Ａ、２７３Ａは、弁開口部２５Ａに沿って円弧状に形成されている。

幅狭凹部２７２は、Ｘ方向に沿って延びる長方形状に形成されるとともに、第１幅広凹部２７１と第２幅広凹部２７３とによってＸ方向から挟み込まれている。第１幅広凹部２７１と幅狭凹部２７２との間、及び、幅狭凹部２７２と第２幅広凹部２７３との間には、それぞれ、上面１９Ａに当接する分断部２７４、２７５が設けられ、凹部２７１〜２７３が独立となっている。即ち、凹部群２７がＸ方向において不連続となっている。尚、分断部２７４、２７５の幅（Ｘ方向寸法）は、第１幅狭凹部２７２のＹ方向両側の壁（閉鎖領域Ａ１のうち上面１９Ａに当接する部分）の厚さと同程度となっている。

摺接面２６ＡにおけるＹ方向の他方側（図４における下側）には、第３幅広凹部２８１と、第２幅狭凹部２８２と、第４幅広凹部２８３と、が形成されるとともに、凹部２８１〜２８３がＸ方向に沿って配置されて凹部群２８が構成されている。凹部２８１〜２８３は、それぞれ凹部２７１〜２７３と対称な形状を有している。

摺接面２６Ａの開放領域Ａ２には、Ｙ方向の両側に設けられた第１幅広凹部２７１と第３幅広凹部２８１とを分断する梁部２９１と、Ｙ方向の両側に設けられた第２幅広凹部２７３と第４幅広凹部２８３とを分断する梁部２９２と、が形成されている。即ち、弁開口部２５ＡのＸ方向両側のそれぞれにおいて、２つの幅広凹部に挟まれるように、Ｙ方向の中央部に１つの梁部２９１、２９２が形成されている。

梁部２９１、２９２は、Ｘ方向に沿って弁開口部２５Ａの外縁から摺接面２６Ａの端縁まで連続的に延びて上面１９Ａに当接するように形成されている。即ち、梁部２９１、２９２には凹部が形成されていない。尚、梁部２９１、２９２の幅（Ｙ方向寸法）は、ポート１１Ｂ〜１１Ｄの直径の１／３以上であることが好ましい。梁部２９１、２９２の幅が狭すぎると、弁部材２４のスライド時に、摺接面２６Ａのうち幅広凹部２７１、２７３、２８１、２８３の周縁部がポート１１Ｃ、１１Ｄ内に入り込みやすくなってしまう。

摺接面２６Ａの開放領域Ａ２には、幅広凹部２７１、２８１を挟んで弁開口部２５Ａの反対側に端部当接領域２９３が形成され、幅広凹部２７３、２８３を挟んで弁開口部２５Ａの反対側に端部当接領域２９４が形成されている。端部当接領域２９３、２９４は、上面１９Ａに当接する領域である。即ち、幅広凹部２７１、２７３、２８１、２８３がＸ方向において開放領域Ａ２の全体に亘って形成されていない。また、梁部２９１と端部当接領域２９３とが連続し、梁部２９２と端部当接領域２９４とが連続している。

ここで、摺接面２６Ａの各部とポート１１Ｂ〜１１Ｄとの関係について説明する。尚、図４、５においてポート１１Ｂ〜１１Ｄを二点鎖線で示しているが、これは、テーパ部を含まずＺ方向に沿って延びる部分を示すものである。図４は、上記の第一位置に対応しており、弁開口部２５Ａによってポート１１Ｂ、１１Ｃが囲まれている。このとき、幅広凹部２７３、２８３は、第二ポート１１Ｄと重ならないようになっている。このような状態から、上記の第二位置となるように弁部材２４をＸ方向にスライドさせていくと、図５に示すように、第一ポート１１Ｃが幅広凹部２７１、２８１に重なる。このとき、第二ポート１１Ｄは、梁部２９２および端部当接領域２９４と重なり、幅広凹部２７３、２８３とは重ならない。

弁部材２４のスライドを進めていくと、第一ポート１１Ｃが幅広凹部２７１、２８１に重なるとともに、第二ポート１１Ｄが幅広凹部２７３、２８３と重なるようになる。さらにスライドを進めると、第一ポート１１Ｃが幅広凹部２７１、２８１に重ならなくなった後、弁体１２が第二位置に位置付けられる。

このように弁部材２４をスライドさせる際、上面１９Ａのうちポート１１Ｃ、１１Ｄの周縁部が開放領域Ａ２上を通過する。図６には、第二ポート１１Ｄの周縁部（角部）１９０が開放領域Ａ２上を通過する様子を示している。このとき、梁部２９２が弁開口部２５Ａの外縁からＸ方向に沿って連続的に延びていることで、周縁部１９０は常に梁部２９２に当接する。従って、弁部材２４が上面１９Ａに押し付けられている状態において、弁部材２４が上面１９Ａにさらに近づくように変形することが規制され、摺接面２６Ａのうち幅広凹部２７３、２８３の周縁部（Ｘ方向に交差するように延びる縁部、例えば、縁部２７３Ａや、縁部２７３Ａに対向してＹ方向に沿って延びる縁部２７３Ｂ）がポート１１Ｄ内に入り込みにくくなっている。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、幅広凹部２７１、２７３、２８１、２８３が開放領域Ａ２から閉鎖領域Ａ１に亘って設けられていることで、弁部材２４のスライド時に幅広凹部２７１、２７３、２８１、２８３の一部がポート１１Ｃ、１１Ｄと重なり、流体（冷媒）中の油を取り込むことができる。このとき、幅広凹部２７１、２７３と幅狭凹部２７２とが弁部材２４のスライド時に閉鎖領域Ａ１において軌跡が重なることから、幅広凹部２７１、２７３の油が幅狭凹部２７２に供給されやすい（凹部２８１〜２８３においても同様）。従って、閉鎖領域Ａ１に形成された幅狭凹部２７２、２８２に油を取り込むことができ、弁部材２４をスムーズにスライドさせることができる。さらに、弁座１９の上面１９Ａに当接する梁部２９１、２９２が、弁開口部２５Ａの外縁からＸ方向に沿って連続的に延びていることで、摺接面２６Ａのうち幅広凹部２７１、２７３、２８１、２８３の周縁部がポート１１Ｃ、１１Ｄ内に入り込みにくく、弁部材２４の損傷を抑制することができる。

また、摺接面２６ＡのＹ方向の中央部に梁部２９１、２９２が設けられていることで、摺接面２６Ａのうち幅広凹部２７１、２７３、２８１、２８３の周縁部がポート１１Ｃ、１１Ｄ内に入り込むことがさらに抑制される。

また、凹部群２７が分断部２７４、２７５によって不連続となっていることから、幅広凹部２７１、２７３のそれぞれが、弁部材２４のスライド時に互いに異なるポート１１Ｃ、１１Ｄと重なった際に、ポート１１Ｃ、１１Ｄ同士が凹部群２７を介して連通しないようになっている。これにより、高圧側のポートから低圧側のポートに冷媒が流れ込むことを抑制することができる。

また、開放領域Ａ２に端部当接領域２９３、２９４が形成され、幅広凹部２７１、２７３が互いに異なるポート１１Ｃ、１１Ｄに対して同時に重なりにくくなっていることから、Ｘ方向の両側の幅広凹部２７１、２７３を介して高圧側のポートから低圧側のポートに冷媒が流れ込むことを抑制することができる。

また、上記のような弁部材２４が冷凍サイクル１に設けられていることから、弁部材２４をスムーズにスライドさせることができ、例えばスティックスリップ等の運転時の異音や振動を抑制することができる。また、弁部材２４の損傷を抑制することができ、損傷した部分からの冷媒の漏れを抑制し、冷凍サイクル１の運転効率の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、摺接面２６Ａに形成された凹部群２７において、第１幅広凹部２７１と第１幅狭凹部２７２と第２幅広凹部２７３とがそれぞれ分断部２７４、２７５によって分断されて独立に形成されているものとしたが、摺接面２６Ａには、幅狭凹部と幅広凹部とが形成されていればよく、これらの関係は、以下に例示するようなものであってもよい。

図７に示す第１の変形例では、摺接面２６Ａには、Ｙ方向の両側に凹部群３０、３１が形成されている。凹部群３０は、２つの凹部３０１、３０２によって構成されるとともに、Ｘ方向中央部に形成された分断部３０３によってＸ方向において不連続となっている。凹部３０１は、閉鎖領域Ａ１に形成された幅狭凹部３０１Ａと、開放領域Ａ２から閉鎖領域Ａ１に亘って設けられた幅広凹部３０１Ｂと、が連続することで形成された１つの凹部である。凹部３０２も凹部３０１と同様に、幅狭凹部３０２Ａと幅広凹部３０２Ｂとによって構成されている。凹部群３１は、２つの凹部３１１、３１２によって構成され、凹部３１１、３１２は、それぞれ凹部３０１、３０２と同様の形状を有している。また、摺接面２６Ａには、前記実施形態と同様に梁部２９１、２９２および端部当接領域２９３、２９４が形成されている。

図８に示す第２の変形例では、摺接面２６Ａには、Ｙ方向の両側に凹部３２、３３が形成されている。凹部３２は、開放領域Ａ２から閉鎖領域Ａ１に亘って設けられた幅広凹部３２１と、閉鎖領域Ａ１に形成された幅狭凹部３２２と、開放領域Ａ２から閉鎖領域Ａ１に亘って設けられた幅広凹部３２３と、が連続することで形成された１つの凹部である。凹部３２１〜３２３は、Ｘ方向においてこの順に並んでいる。凹部３２は、分断部が形成されておらず、Ｘ方向において連続した形状となっている。

第２の変形例では、摺接面２６Ａには前記実施形態と同様の梁部２９１、２９２が形成されているものの、端部当接領域は形成されていない。即ち、幅広凹部３２１、３２３がＸ方向において開放領域Ａ２の略全体に亘って形成されている。尚、凹部３３は凹部３２と同様の形状を有している。

また、前記実施形態では、摺接面２６Ａに、Ｙ方向両側の幅広凹部２７１、２８１に挟まれるようにＹ方向の中央部に１つの梁部２９１が形成されているものとしたが、Ｙ方向両側の幅広凹部の間に、２つ以上の梁部が形成されていてもよい。即ち、Ｙ方向両側の幅広凹部の間に他の凹部が形成されていてもよい。このとき、２つ以上の梁部は、摺接面２６ＡのＹ方向中央部からずれて配置されていてもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

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（開口部）
１１Ｂ〜１１Ｄ ポート（弁座開口部）
１３ 高圧側導管（継手部材）
１９Ａ 上面（弁座面）
２４ 弁部材
２５Ａ 弁開口部
２６Ａ 摺接面
２７１、２７３、２８１、２８３ 幅広凹部
２７２、２８２ 幅狭凹部
２７、２８ 凹部群
２７４、２７５ 分断部
２９１、２９２ 梁部
２９３、２９４ 端部当接領域
Ａ１ 閉鎖領域
Ａ２ 開放領域

Claims (5)

1. 筒状の弁本体と、複数の弁座開口部が直線状に並ぶように弁座面に形成された弁座と、前記弁本体に収容されるとともに前記複数の弁座開口部の並設方向に沿ってスライドする椀状の弁部材と、を備えたスライド式切換弁であって、
   前記弁部材は、前記弁座面に摺接する摺接面と、前記弁座開口部同士を連通させるように開口した弁開口部と、を備え、
   前記摺接面は、前記並設方向との直交方向において前記弁開口部の両側に位置して前記弁座開口部に重ならない閉鎖領域と、前記並設方向において前記弁開口部に隣り合うとともに前記弁座開口部に重なる開放領域と、を有し、
   前記摺接面には、前記閉鎖領域において前記並設方向に沿って延びるとともに前記弁座面との間に閉空間を形成可能な幅狭凹部と、前記開放領域から前記閉鎖領域に亘って設けられるとともに前記弁座面との間に閉空間を形成可能な幅広凹部と、前記直交方向における両側の前記幅広凹部同士を前記開放領域において分断する梁部と、が形成され、
   前記幅狭凹部及び前記幅広凹部は、平面視において所定の領域を囲む閉形状となっており、
   前記梁部は、前記弁開口部の外縁から前記並設方向に沿って連続的に延びて前記弁座面に当接することを特徴とするスライド式切換弁。
2. 筒状の弁本体と、複数の弁座開口部が直線状に並ぶように弁座面に形成された弁座と、前記弁本体に収容されるとともに前記複数の弁座開口部の並設方向に沿ってスライドする椀状の弁部材と、を備えたスライド式切換弁であって、
   前記弁部材は、前記弁座面に摺接する摺接面と、前記弁座開口部同士を連通させるように開口した弁開口部と、を備え、
   前記摺接面は、前記並設方向との直交方向において前記弁開口部の両側に位置して前記弁座開口部に重ならない閉鎖領域と、前記並設方向において前記弁開口部に隣り合うとともに前記弁座開口部に重なる開放領域と、を有し、
   前記摺接面には、前記閉鎖領域において前記並設方向に沿って延びるとともに前記弁座面との間に閉空間を形成可能な幅狭凹部と、前記開放領域から前記閉鎖領域に亘って設けられるとともに前記弁座面との間に閉空間を形成可能な幅広凹部と、前記直交方向における両側の前記幅広凹部同士を前記開放領域において分断する梁部と、が形成され、
   前記梁部は、前記弁開口部の外縁から前記並設方向に沿って連続的に延びて前記弁座面に当接するとともに、
   前記摺接面には、２つの前記幅広凹部に挟まれるように前記直交方向の中央部に１つの前記梁部が形成されていることを特徴とするスライド式切換弁。
3. 前記並設方向に沿って配置された前記幅狭凹部および前記幅広凹部によって構成される凹部群には、前記弁座面に当接する分断部が少なくとも１つ設けられ、前記並設方向において当該凹部群が不連続となっ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. 前記開放領域には、前記幅広凹部を挟んで前記弁開口部の反対側に、前記弁座面に当接する端部当接領域が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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のいずれかに記載のスライド式切換弁と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクルシステム。

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