JP2009109062A - 四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】四方切換弁に接続された接続配管相互の弁本体を介した熱伝導を抑制した四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】四方切換弁の複数の接続配管と弁本体との間に円筒状の熱抵抗部を介在させて、上記接続配管を弁本体に接続する構成とした。接続配管は冷媒配管と同じ銅材から形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、四方切換弁を備えた冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクル装置内に設けた四方切換弁を用いて冷媒の流路を切換えることによって、冷房運転と暖房運転を共に可能とした、あるいは、暖房運転時に室外熱交換器表面に付着した霜を溶かすための除霜運転を可能とした冷凍サイクル装置が知られており、例えば図１０に示す構造のものがある。この四方切換弁１は、シリンダ状の弁本体１０の一方の側面（図１０で上面）に圧縮機２の吐出口へ連通する高温側の接続配管６を配置し、その反対側の側面（図１０の下面）に圧縮機２の吸込口へ連通する低温側の接続配管８と、室内熱交換器４へ連通する室内側の接続配管７と、室外熱交換器３へ連通する室外側の接続配管９を隣接してそれぞれ配置する構成となっている。

弁本体１０に口出し用に突設された前記各接続配管６〜９の端部は、破線で示す冷媒配管６´〜９´の一方が溶接で接続されて冷凍サイクルの配管系統が構成される。そして椀状を呈する弁体１１を弁台座１２上で摺動させることで、低温側接続配管８を室内接続配管７と室外接続配管９とに選択的に連通させ、冷媒の流れを可逆的に切換えて冷房運転と暖房運転を可能としている。

ここで、高温側の接続配管６に設けられた圧力ポート４０からは高圧圧力導入管４２が、低温側の接続配管８に設けられた圧力ポート４１からは低圧圧力導入管４５が、それぞれパイロット弁４６へと接続されており、また、弁本体１０内部に設けられた２つのピストン１４ａと１４ｂの外側に形成される２つの圧力室８１、８２と、パイロット弁４６も、それぞれ圧力導入管４３と４４で接続されている。

このパイロット弁４６を用いることで、２つの圧力室８１、８２のうち、一方の圧力室へ高温側の接続配管６内を流れる高圧冷媒を、また他方の圧力室へ低温側の接続配管８内を流れる低圧冷媒を、選択的に流すことが可能となっており、この作用により圧力室８１、８２のうち一方を高圧に、他方を低圧としてこの圧力差でピストン１４ａ、１４ｂを移動させることができる。２つのピストン１４ａおよび１４ｂは、連結板１３で接続されており、また連結板１３に設けた穴へ弁体１１をはめ込むことにより、弁体１１もピストン１４ａと１４ｂおよび連結板１３と一体で動作する構造となっているので、弁体１１を弁台座１２上で摺動させ、冷房運転と暖房運転を切換え可能としている。

四方切換弁１では、高温の吐出冷媒と低温の吸込冷媒の両方が内部を流れるため、互いに熱交換してしまい、例えば冷房能力が低下するなどの不具合が生じる。一般的に接続配管としては、折り曲げ加工性の良い銅材を用いているが、銅は特に熱伝導性が良いので
交換熱量が多い。

このような課題に対して、接続配管開口部近傍にガス滞留層を設ける技術が特許文献１に開示されており、この特許文献１によると、ガス滞留層により流路壁面に断熱層を設けることにより、隣接する流路間での熱移動を効果的に遮断できる旨が記載されている。また、特許文献２によると、弁本体に突設される口出し用の接続配管として冷媒配管の銅より熱伝導率の低い部材を用いて、隣接する流路間での熱移動を遮断できる旨が記載されている。

特開２００６−１９４３３８号公報 特開平１−３１４８７０号公報

四方切換弁１での熱が移動する経路としては、図１０の冷房運転時を例にとると、弁１内部で台座１２を介して隣接する高温側の接続配管９（高温媒体が流れている。）から低温側の接続配管８に伝わる伝熱経路Ａ（図１０参照）と、四方切換弁１に接続された高温側の接続配管６から、四方切換弁１の本体１０（ケース）を介して低温側の接続配管７、８へ熱が伝わる伝熱経路Ｂ（図１０、図１１参照）と、内部の高温冷媒から直接弁台座１２を介して低温側の接続配管７へ熱が伝わる伝熱経路Ｃがある。

図１１を用いてさらに説明すると、接続配管６は、四方切換弁本体１０の上面にバーリング加工を施して設けた立上げ部に直接ロー付けされ、弁本体１０の内周面近傍まで挿入されている。また接続配管８と９は弁台座１２の内部まで挿入されており、弁本体１０および弁台座１２と直接ロー付けされている。接続配管６と９は高温冷媒が流れるため高温となり、一方、接続配管８内は低温冷媒が流れるため低温となっている。このため接続配管６、９から接続配管８へ、弁台座１２及び弁本体１０（ケース）を介して熱が移動することになる。

具体的には、接続配管６から弁本体１０上面の立上げ部の根元部分へと伝わった熱は、その後紙面垂直方向も含め、弁本体１０の全周囲に伝わることができるため、伝熱経路の断面積が徐々に拡大され、熱抵抗が小さく（熱伝導率が高い）なっている。また、弁台座１２に至るとさらに伝熱経路の断面積が拡大され、接続配管８へと容易に熱が伝わる。

接続配管８としては、一般に冷媒配管８´と同じ材質の熱伝導率の高い銅材を用いられており、例えば接続配管８へ伝わった熱は、弁本体１０や弁台座１２から離れている冷媒配管８´（図１０で破線で示す。）へも容易に伝わる。このため低温側の図１０に破線で示す多数の冷媒配管を通じて低温側の接続配管８から低温冷媒へと熱が伝わることになり、冷凍サイクルとしての熱損失が増大し、省エネルギーとはならない。

前記特許文献１では、上記伝熱経路Ａに対して、流路開口部近傍に断熱層を設けることで、隣接する接続配管の熱移動を抑制する技術が開示されているが、高温側の接続配管から四方切換弁への熱の流入抑制や、四方切換弁を通じて低温側の接続配管への熱の流入抑制の、上記伝熱経路Ｂについては配慮されていなかった。さらに、四方切換弁内に流入した高温冷媒の熱が、冷房と暖房の運転状態によっては低温側となり得る接続配管７又は９に弁台座１２を通じて伝達される図１０に示す伝熱経路Ｃについては、防止対策がなされていなかった。

また、前記特許文献２では、上記伝熱経路Ｂに対して、弁本体に突設される接続配管として冷媒配管の銅より熱伝導率の低い鉄材を用いて、熱移動を抑制する技術が開示されている。しかし、四方切換弁の口出し用の接続配管が鉄材のため折り曲げ加工性が悪く、かつ、現場における接続配管と冷媒配管の接続がろう付けによるため、作業性が悪いという欠点がある。即ち一般に、四方切換弁は複数の接続配管が同一方向に向くように折り曲げ加工性の良い銅パイプが用いられており、現場では冷凍サイクルを構成する銅の冷媒配管に、同じ方向から銅材同士の単純溶接で接続作業が行なわれている。

本発明の目的は、上記課題を解決し、四方切換弁に接続された高温側の接続配管から低温側の接続配管への熱伝導による移動熱量を効果的に抑制でき、しかも現場での冷媒配管との接続作業の容易な、四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置を提供することにある。

本発明は、吸込口から吸込んだ冷媒を圧縮して吐出口から吐出す圧縮機と、第一の熱交換器と、減圧手段と、第二の熱交換器を環状に冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記両熱交換器のうち一方の熱交換器が前記吐出口と連通状態となり、他方の熱交換器が前記吸込口と連通状態となるように選択的に流路を切換える四方切換弁を前記冷媒配管に接続された冷凍サイクル装置において、前記四方切換弁には、流路を切換えるシリンダ状の弁本体に通じるように、前記圧縮機の吐出口へ接続される高温側接続配管、前記圧縮機の吸込口へ接続される低温側接続配管、前記第一の熱交換器へ接続される第一接続配管、及び前記第二の熱交換器へ接続される第二接続配管がそれぞれ突設され、前記接続配管のうち少なくとも前記高温側接続配管と低温側接続配管の一方は、円筒状の熱抵抗部を介して前記弁本体に固定されたことを特徴とする。

また、前記四方切換弁は、前記弁本体に前記第一接続配管と前記第二接続配管と前記低温側接続配管とに連通する流路を開口させた弁台座を備え、前記各接続配管は前記弁台座のそれぞれの流路に固定され、少なくとも前記低温側接続配管を、前記弁台座に前記円筒状の熱抵抗部を介して固定されている。

また、前記接続配管の外側に前記円筒状の熱抵抗部を積層配置し、この熱抵抗部が積層配置された接続配管を前記弁本体に接続固定されている。

また、前記接続配管の端部を前記弁本体の外壁面よりも外側に配置し、前記接続配管と前記弁本体を前記円筒状の熱抵抗部を介して接続固定している。

また、前記円筒状の熱抵抗部として、前記接続配管より小さな熱伝導率をもつ金属材料を用いている。

また、前記円筒状の熱抵抗部として、前記弁本体より小さな熱伝導率をもつ金属材料を用いている。

また，前記円筒状の熱抵抗部の高さを肉厚の２倍以上としている。

また、前記円筒状の熱抵抗部の肉厚ｔ１を、前記弁本体の肉厚ｔ２よりも薄肉に形成している。

また、前記円筒状の熱抵抗部の内周面に内径縮小部を設け、前記熱抵抗部の内側に配置される接続配管の端部を前記内径縮小部に当接させて位置決めとしている。

また、前記円筒状の熱抵抗部の内径は、接続配管側から弁本体側に向かって拡大している。

また、前記接続配管と冷媒配管は銅材で形成され、互いに溶接接続されている。

本発明によれば、四方切換弁における、高温冷媒から低温冷媒への熱移動を抑制することができるので、冷凍サイクル装置の効率向上により省エネルギー性を高めることができると共に、現場での配管と冷媒配管との接続作業を効率化することができる。

本発明における実施形態に係わる四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置について、図１〜図９を用いて、以下詳細に説明する。

本発明の実施例１を図１〜図３に基いて説明する。図１は本発明の冷凍サイクル装置を空気調和装置に適用した場合の冷房運転時の動作態様を示す構成図で、図２は暖房運転時の動作態様を示す構成図である。図３は、スリーブの肉厚を変えた場合の効果を示す図である。

図１の冷房運転では、圧縮機２で圧縮された冷媒（図示せず）は、冷媒配管６´を通して高温側接続配管６から四方切換弁１へ流入し、弁本体１０内部を通り、第一の熱交換器である室外熱交換器３へ冷媒配管９´を介して接続される室外接続配管９から流出する。その後、室外熱交換器３では、室外ファン５０によって送られる室外空気と熱交換することによって、凝縮・液化し、減圧手段５で減圧される。減圧されて低温・低圧となった冷媒は、室内熱交換器４にて、室内空気と熱交換することによって、蒸発・ガス化する。このとき室内空気は、冷媒へ熱が奪われることによって低温となるので、室内ファン５１によって室内空間内の空気を循環させることで冷房をおこなう。

一方、蒸発・ガス化した冷媒は、冷媒配管７´を通して室内接続配管７から四方切換弁１内部へ流入し、椀状の弁体１１の内側に形成された流路を通って、低温側接続配管８から流出し、冷媒配管８´を通して圧縮機２の吸込口へと戻り、再度圧縮される。

冷房運転から暖房運転に切換える際には、パイロット弁４６を用いて、圧力室８１に圧力ポート４０から高圧圧力を導入する一方、圧力室８２には圧力ポート４１から低圧圧力を導入することにより、ピストン１４ａ、１４ｂおよび連結板１３、弁体１１を図２に示す位置まで摺動させる。

図２の暖房運転では、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒は冷媒配管６´を通して高温側接続配管６から流入して、室内接続配管７から流出し、冷媒配管７´を通して室内熱交換器４へ流れることになるので、室内空気へ放熱することによって暖房運転を行うことができる。その後、減圧手段５で減圧された冷媒は室外熱交換器３で室外空気との熱交換により蒸発・ガス化し、冷媒配管９´を通して室外接続配管９から四方切換弁１に流入する。そして椀状の弁体１１の内部を通った後、低温側接続配管８から流出した冷媒は冷媒配管８´を通して圧縮機２に再度吸込まれる。

四方切換弁１では、シリンダ状の弁本体１０の側面に配置されている接続される４本の配管、すなわち高温側接続配管６、低温側接続配管８、室外接続配管９、室内接続配管７の内部に、圧縮機２から吐出された高温冷媒と、圧縮機２に吸込まれる低温冷媒の何れかが流れることになる。このため、冷房運転時は高温冷媒の流れる接続配管６から低温冷媒の流れる接続配管８と接続配管７へと、暖房運転時は高温冷媒の流れる接続配管６から低温冷媒の流れる接続配管８と接続配管９へと、弁本体１０（ケース）や弁台座１２を介して熱伝導により熱が移動することになる。

本実施例では、接続配管６〜９を全て冷媒配管と同一材料である銅材で構成して折り曲げ自在（可撓性）にしている。銅は熱伝導率が極めてよいため、高温側接続配管６から低温側接続配管８と接続配管７（又は、接続配管９）へと熱が伝わるのを抑制するために、接続配管６、７、８、９と弁本体１０もしくは弁台座１２との接触部に熱抵抗部を設けている。具体的には、高温側接続配管６と弁本体１０の間に円筒状の熱抵抗部としてスリーブ２０を設け、低温側接続配管８と弁本体１０および弁台座１２との間に円筒状の熱抵抗部として、スリーブ２１ｂを設け、接続配管７、９と弁本体１０および弁台座１２との間に円筒状の熱抵抗部として、スリーブ２１ａと２１ｃをそれぞれ設けている。

高温側接続配管６の開口端面は、シリンダ状の弁本体１０外周面よりも内側に入り込んだ位置になるように配置されており、接続配管６と弁本体１０間にスリーブ２０が介在する形で両者が接続されているので、高温側接続配管６の熱はスリーブ２０を介して弁本体１０へ伝わることになる。したがって、両者を直接接続する場合に対して、スリーブの熱抵抗分だけ、熱移動量が減少することになる。

本実施例では高温側接続配管６と弁本体１０との距離はスリーブ２０の肉厚分しか増加しないが、スリーブ２０の材質を弁本体１０よりも熱伝導率の低い部材、例えばステンレスを用いることにより、熱抵抗を増加させることができる。図３はスリーブ２０にステンレスを用いた場合の抑制効果の説明図であり、グラフは高温側接続配管６の肉厚に対するスリーブ２０の肉厚の比率を横軸にとり、縦軸にはスリーブ２０を設けたことによる熱交換量の低減割合を示している。

図３によれば、スリーブ２０の厚さを高温側接続配管６の肉厚の１０％で交換熱量を半減させることができ、６０％で交換熱量を約７０％低減（交換熱量約３０％）できることが分かる。また、スリーブ２０の厚さを、高温側接続配管６の肉厚よりも厚くしても大幅な向上は望めないが、本実施例ではスリーブ２０の肉厚を高温側接続配管６と同等としているので、交換熱量約３０％以下に抑制できる。また、低温側接続配管８に設けたスリーブ２１ｂの熱抵抗作用と合わせると、交換熱量を９１％以上低減（交換熱量９％以下）できることになる。

また、低温側接続配管８及び低温側となり得る接続配管７、９の開口端面も、弁本体１０外周面よりも内側で弁台座１２に入り込んだ状態に配置されている。そして各接続配管７〜９と弁体本体１０及び弁台座１２との間に、接続配管と同等の肉厚を有するスリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃがそれぞれ介在している。また、上記各スリーブの内周面に段差部２３が設けられており、接続配管の位置決めが容易になると共に、接続配管の開口端面が弁台座１２と直接接触することが防止され、接続配管７〜９の開口端面と弁台座１２間の熱伝導を効果的に抑制できる構成となっている。これは、図１０の伝熱経路Ｃの熱伝導を抑制できる。

なお、スリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃの材質は、前記スリーブ２０と同様に弁本体１０よりも熱伝導率の低い部材のステンレスとすることにより、熱抵抗を増加させることができる。

本実施例では、スリーブ２０および２１の材料として、接続配管６〜９に用いられる銅材よりも熱伝導率が低く、また一般に弁本体１０に用いられる真ちゅう材より熱伝導率が小さいステンレス（真ちゅうの１／４）を用いているが、鉄であっても良い。そして、スリーブ（ステンレス又は鉄）と接続配管（銅）は材質が異なるので、ロー付けにより接続される。

また，本実施例ではスリーブ２０の上端面２０ａを弁本体１０に設けたバーリング立ち上げ部１０ａよりも高く配置したが、これに限定されることはなく、スリーブ２０上端面２０ａをバーリング部よりも低くしても良い。また、高さを略同等とし、ステンレス又は鉄材からなるスリーブ２０と、銅材からなる高温側接続配管６と、弁本体１０とを一回のロー付けで接続することで作業性を向上させることができる。また、各接続配管が１ヶ所のロー付けで済むので、ロー付け部分がコンパクトとなって全体として小型の四方切替弁が実現でき、現場での接続配管への冷媒配管の溶接作業も容易となる。

上記構成により、高温側接続配管６と低温側接続配管８及び、冷房と暖房の運転状態によっては低温側となり得る接続配管７、９の間の交換熱量を抑制することができるので、冷凍サイクル装置の熱損失を低減し、省エネルギー性を高めることが可能となる。

本発明の実施例２を図４と図５に基いて説明する。図４は本発明の冷凍サイクル装置として、空気調和装置に適用した場合の冷房運転時の動作態様を示す構成図である。図５は、図４のＡＡ断面における四方切換弁の断面図である。

本実施例でも接続配管６〜９を全て冷媒配管と同一材料である銅材で構成し、高温側接続配管６から低温側接続配管８と接続配管７（又は、接続配管９）へと熱が伝わるのを抑制するために、接続配管６、７、８、９と弁本体１０もしくは弁台座１２との接触部に熱抵抗部を設けている。具体的には、高温側接続配管６と弁本体１０の間に円筒状の熱抵抗部材としてスリーブ２０を設け、低温側接続配管８と弁本体１０および弁台座１２との間に円筒状の熱抵抗部として、スリーブ２１ｂを設け、接続配管７、９と弁本体１０および弁台座１２との間に円筒状の熱抵抗部として、スリーブ２１ａと２１ｃをそれぞれ設けている。

実施例１と異なるところは、スリーブ２０、２１ａ〜２１ｃの寸法が長く、スリーブへの接続状態で各接続配管６〜９の開口端面が、シリンダ状の弁本体１０外周面（ケース外壁）よりも外側に位置するように配置されている点である。

高温側接続配管６の熱は、必然的にスリーブ２０を介して弁本体１０へ伝わることになるが、実施例１よりスリーブ２０の寸法が長いので、熱抵抗が大きくなりその分熱の伝達が抑制される。また本実施例では、バーリング立ち上げ部１０ａの上端よりもさらに外側に高温側接続配管６の開口端面を配置しているので、立ち上げ部１０ａにより断面積が増加することが無く伝熱経路の断面積が抑制され、さらに効果的となっている。なお、スリーブ２０を円筒形状とし、弁本体１０の外側に配置したので、熱はスリーブ２０を軸方向にのみ伝わることになるが、途中で伝熱経路の断面積が増加することはなく、効果的に熱抵抗を増加させることが可能となる。

また、低温側接続配管８及び低温側となり得る接続配管７、９の開口端面も同様に、弁本体１０外周面よりも外側に配置されているので、スリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃの熱抵抗分だけ、弁本体１０から接続配管７〜９への移動熱量が減少する。特に、従来は低温側接続配管８との接触面積が大きかった弁台座１２との距離を大きく確保することができるので、低温側接続配管８へ伝わる熱量を大幅に抑制することができる。

したがって、高温側接続配管６と低温側接続配管８の間の交換熱量を抑制することができるので、冷凍サイクル装置の熱損失を低減し、省エネルギー性を高めることが可能となっている。

また、スリーブ２０の円筒部肉厚ｔ１を弁本体１０の肉厚ｔ２よりも薄肉とすることで、弁本体１０と同じ材料を用いた場合であっても、伝熱経路の断面積が小さくなるので、弁本体１０に対しても熱抵抗を高めることができるので、効果的に熱移動を抑制することができる。なお、スリーブは弁本体１０の寸法に対して小径の円筒部材であり、同一材料であっても耐圧性能が高くなるので、強度を確保しつつスリーブ２０の肉厚ｔ１を薄肉とすることが可能である。またスリーブ２１ｂの肉厚ｔ３も同様に、弁本体１０の肉厚ｔ２よりも薄肉とすれば同様の効果が得られる。

また、本実施例では、スリーブ２０に突起部（内径縮小部）２２を設け、この突起２２よりも弁本体１０側におけるスリーブ２０を徐々に肉薄にして内径を徐々に大きく変化させる構成とした。このような構成とすることで、高温側接続配管６から弁本体１０内部空間へ流出するときの、高温冷媒の流速を抑制できるので、例えば弁本体１１への衝突による熱交換量を抑制することができるので、四方切換弁１における熱損失をさらに低減することができる。また、スリーブ２０の肉厚が徐々に薄くなるので、伝熱経路の断面積が抑制され、高温側接続配管６から弁本体１０へ伝わる移動熱量を一層抑制することができるという利点もある。

また、本実施例では図５に示すように、スリーブ２０の内周面に内径縮小部として、突起部２２を設けているので、高温側接続配管６をスリーブ２０内に挿入する際に容易に位置決めをすることができ、過剰に挿入するなどの不具合を防止できるので、距離を確保して確実に熱抵抗を増加させることができる。また、スリーブ２１ａ、２１ｂ、２１ｃにも段差部（内径縮小部）２３を設けているので、低温側接続配管８の位置決めが容易となっている。

なお、四方切換弁１における課題として、高温側接続配管６から低温側接続配管８への熱伝導を取り上げて主に説明してきたが、四方切換弁１に接続された４本の接続配管の間では、相互に熱の移動が生じる。すなわち図４において、高温側接続配管６から弁本体１０へ伝わった熱は、低温冷媒の流れる室内接続配管７へも伝わることになる。また、高温冷媒の流れる室外接続配管９から弁本体１０や弁台座１２への熱移動があり、伝わった熱は、弁本体１０や弁台座１２を介して、低温側接続配管８や室内接続配管７へ伝わることになる。

本実施例では、前述のように高温冷媒の流れる接続配管９から弁本体１０や弁台座１２への熱移動を抑制するための熱抵抗部材としてスリーブ２１ｃを、弁本体１０や弁台座１２から低温冷媒の流れる接続配管７への熱移動を抑制するための熱抵抗部材としてスリーブ２１ａを配置した。したがって、四方切換弁１に接続された４本の配管相互の弁本体１０や弁台座１２を介した熱移動を抑制することができるので、効果的に四方切換弁１における熱損失を低減し、冷凍サイクルの省エネルギー性を向上することができる。

また、本実施例では、圧力ポート４０を高温側接続配管６に、圧力ポート４１を低温側接続配管８に設ける構成とした。例えば高圧圧力ポート４０をスリーブ２０に設けるとする場合には、スリーブの材質が銅材の高圧圧力導入管とは異なるため、特にスリーブの材質を例えば鉄やステンレスとした場合には、ロー付けの作業性が低下するという課題が生じる。そこで、本実施例では、高圧圧力ポート４０を同じ銅材の高温側接続配管６に、低圧圧力ポート４１も同様に、銅材の低温側接続配管８に設けたので、単純な溶接で接続できるので作業性が向上する。

本発明の実施例３を図６および図７に基いて説明する。図６は本発明の実施例３の冷凍サイクル装置として、空気調和装置に適用した場合の、冷房運転時の動作態様を示す構成図である。図７は図６のＢＢ断面における四方切換弁の断面図である。

本実施例は、先の実施例１、２でのスリーブ２０およびスリーブ２１を用いずに、弁本体１０と一体の円筒状熱抵抗部２５を用いたことを特徴とし、スリーブがないので部品点数が少なくて済む。また、高温側接続配管６は弁本体１０の外周面よりも外側に配置されているので、高温側接続配管６から弁本体１０へ伝わる熱は、円筒状の弁本体１０の立ち上げ部２５を介して伝わることになるので、立ち上げ部２５の熱抵抗分だけ、移動熱量が減少することになる。

なお、本実施例では、立ち上げ部２５が真ちゅう製であり、先の実施例に示したステンレス製スリーブ２０を用いた場合に対して、熱抵抗が確保しにくいという問題が生じる。そこで、本実施例では、ステンレス製のスリーブを積層配置した場合と同様の効果を得るために、立ち上げ部２５の高さを以下のように定めた。

即ち、図７の立ち上げ部２５において、弁本体１０と高温側接続配管６が重複しない、円筒状接続部２５ａにおける肉厚をｔｓ、高さをｈｓとした場合に，円筒状接続部２５ａの軸方向断面におけるアスペクト比（ｈｓ／ｔｓ）が４以上となるように構成した。具体的には、円筒状接続部２５ａの肉厚が１ｍｍの場合には、円筒状接続部２５ａの高さｈｓを２ｍｍ以上とすることで、同一形状のステンレス製スリーブを、積層配置した場合と同等の効果を得ることができる。

このように、本構成により、立ち上げ部が真ちゅう製であっても、ステンレス製のスリーブを用いた場合の同様の効果を得ることができ、高温側接続配管６と弁本体１０との間の熱移動を抑制することができる。

実施例４として前記の四方切替弁を用いた冷凍サイクル装置を、図８および図９に基いて説明する。図８は、本発明の冷凍サイクル装置として、ヒートポンプ式の給湯機に適用した場合の、貯湯運転時の動作態様を示す構成図である。図９は、除霜運転時の動作態様を示す構成図である。

冷凍サイクル装置に前記の四方切替弁を組み込む際には、四方切替弁の接続配管６〜９を図の破線で示す銅製の冷媒配管６´〜９´に溶接により接続される。この接続作業は、銅製の接続配管の一部が折り曲げられた状態で四方切替弁から同一方向に向いた状態でなされるため、銅材同士の単純溶接が能率良くなされる。

貯湯運転時には、圧縮機２で圧縮された冷媒（図示せず）は高温側接続配管６、弁本体１０、水熱交接続配管６６を通って、水熱交換器６０へと流入する。水熱交換器６０には、水タンク６２内の水６３がポンプ６１によって送られており、この水６３との熱交換により冷媒は凝縮し、水６３は吸熱して昇温されるので、水タンク６２内の水を昇温させることができる。一方水熱交換器６０で放熱した冷媒は、減圧手段５で減圧された後、室外熱交換器４で室外空気との熱交換により蒸発・ガス化する。その後、室外接続配管６５から四方切換弁１の内部に入り、弁体１１の内側を通った後、低温側接続配管８から流出し、再度圧縮機２にて圧縮される。水タンク６２内で昇温された水は、必要に応じて水ポンプ６４により供給される。

この給湯機では室外空気から吸熱する室外熱交換器３を用いているので、室外空気の温湿度条件によっては、室外熱交換器３表面に着霜し、給湯機としての性能が低下する。そこで、四方切換弁１を用いて、冷媒回路を切換え、除霜運転をおこなう。すなわち、圧縮機２から吐出された高温の冷媒を、四方切換弁１の室外接続配管６５から室外熱交換器３へと流し、放熱させることによって、室外熱交換器３表面に着霜した霜を解かすことが可能となる。室外熱交換器３から出た冷媒は、減圧手段５で減圧された後、水熱交換器６０で水６３から吸熱して蒸発・ガス化する。その後、水熱交接続配管６６から四方弁本体１０内部へ入り、低温側接続配管８から流出した後、再度圧縮機２で圧縮される。

この例でも四方切換弁１の高温側接続配管６や低温側接続配管８、室外接続配管６５、水熱交接続配管６６が、弁本体１０や弁台座１２を介して相互に熱交換することになり、冷凍サイクルの効率を低下させる原因となっている。給湯機では水６３を高温とするために、空気調和機の場合よりも圧縮機の吐出温度が高くなるので、四方切換弁１における高温冷媒と低温冷媒との温度差が大きくなり、四方切換弁における熱損失がより顕著になるという問題がある。例えば、冷媒としてＣＯ２を用いた場合には、吐出温度と吸込温度との差が１００℃近くまで達するので、熱損失が顕著になる。本実施例では各接続配管と弁本体１０や弁台座１２との間に、スリーブ２０やスリーブ２１を設ける構成としたので、熱移動量を抑制することができ、給湯運転時の冷凍サイクルの効率を高めることができる。

本発明の実施例１の冷房運転時の動作態様を示す構成図。 本発明の実施例１の暖房運転時の動作態様を示す構成図。 スリーブの肉厚を変えた場合の効果を示す図。 本発明の実施例２の冷房運転時の動作態様を示す構成図。 図４のＡＡ断面における四方切換弁の断面図。 本発明の実施例３の冷房運転時の動作態様を示す構成図。 図６のＢＢ断面における四方切換弁の断面図。 本発明の実施例４の給湯運転時の動作態様を示す構成図。 本発明の実施例４の除霜運転時の動作態様を示す構成図。 従来の四方切換弁を用いた空気調和機の冷房運転時の動作態様を示す構成図。 図１０のＣＣ断面における四方切換弁の断面図。

符号の説明

１…四方切換弁、２…圧縮機、３…室外熱交換器、４…室内熱交換器、５…減圧手段、６…高温側接続配管、７…室内接続配管、８…低温側接続配管、９…室外接続配管、１０…弁本体、１１…弁体、１２…弁台座、１３…連結板、１４…ピストン、２０、２１、２５、２６、２７…熱抵抗部、２２、２３…内径縮小部、４０…高圧側圧力ポート、４１…低圧側圧力ポート、４２、４３、４４、４５…圧力導入管、４６…パイロット弁、５０…室外ファン、５１…室内ファン、６０…水熱交換器、６１、６４…水ポンプ、６２…水タンク、６３…水、８１、８２…圧力室。

Claims (11)

1. 吸込口から吸込んだ冷媒を圧縮して吐出口から吐出す圧縮機と、第一の熱交換器と、減圧手段と、第二の熱交換器を環状に冷媒配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記両熱交換器のうち一方の熱交換器が前記吐出口と連通状態となり、他方の熱交換器が前記吸込口と連通状態となるように選択的に流路を切換える四方切換弁を前記冷媒配管に接続された冷凍サイクル装置において、
   前記四方切換弁には、流路を切換えるシリンダ状の弁本体に通じるように、前記圧縮機の吐出口へ接続される高温側接続配管、前記圧縮機の吸込口へ接続される低温側接続配管、前記第一の熱交換器へ接続される第一接続配管、及び前記第二の熱交換器へ接続される第二接続配管がそれぞれ突設され、前記接続配管のうち少なくとも前記高温側接続配管と低温側接続配管の一方は、円筒状の熱抵抗部を介して前記弁本体に固定されたことを特徴とする四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
2. 前記四方切換弁は、前記弁本体に前記第一接続配管と前記第二接続配管と前記低温側接続配管とに連通する流路を開口させた弁台座を備え、前記各接続配管は前記弁台座のそれぞれの流路に固定され、少なくとも前記低温側接続配管を、前記弁台座に前記円筒状の熱抵抗部を介して固定されたことを特徴とする請求項１に記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
3. 前記接続配管の外側に前記円筒状の熱抵抗部を積層配置し、この熱抵抗部が積層配置された接続配管を前記弁本体に接続固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
4. 前記接続配管の端部を前記弁本体の外壁面よりも外側に配置し、前記接続配管と前記弁本体を前記円筒状の熱抵抗部を介して接続固定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
5. 前記円筒状の熱抵抗部として、前記接続配管より小さな熱伝導率をもつ金属材料を用いたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
6. 前記円筒状の熱抵抗部として、前記弁本体より小さな熱伝導率をもつ金属材料を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
7. 前記円筒状の熱抵抗部の高さｈを肉厚ｔの２倍以上としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
8. 前記円筒状の熱抵抗部の肉厚ｔ１を、前記弁本体の肉厚ｔ２よりも薄肉に形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
9. 前記円筒状の熱抵抗部の内周面に内径縮小部を設け、前記熱抵抗部の内側に配置される接続配管の端部を前記内径縮小部に当接させて位置決めとしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
10. 前記円筒状の熱抵抗部の内径は、接続配管側から弁本体側に向かって拡大していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。
11. 前記接続配管と冷媒配管は銅材で形成され、互いに溶接接続されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の四方切換弁を用いた冷凍サイクル装置。

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