JP6239547B2 - スライド式切換弁の弁本体、スライド式切換弁、及び、空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、スライド式切換弁の弁本体に係り、特にスライド弁が収容される弁本体と弁座を一体構造として形成されるスライド式切換弁の弁本体、スライド式切換弁、及び、空気調和機に関する。

従来のスライド式切換弁としては、例えば、ヒートポンプ式の空気調和機において、冷暖房の切換に使用される冷媒流路切換用四方弁（以下、単に、「四方弁」という。）が知られている。

図１は、従来技術によるスライド式切換弁の一例として四方弁１００を使用した空気調和機１を示す構成図である。図１において、空気調和機１は、四方弁１００と、パイロット弁１０と、室内熱交換器２０と、膨張弁３０と、室外熱交換器４０と、圧縮機５０とを備える。

パイロット弁１０は、電磁切換部１１と、電磁切換部１１に接続される高圧継手管１２、低圧継手管１４、及び、２つの切換継手管１３、１５と、電磁切換部１１の内部の図示しないパイロットスライド弁を駆動する電磁コイル部１６と、電磁コイル部１６に通電するリード線１７とを備える。

パイロット弁１０の高圧継手管１２は、後述する第１の継手１１１と接続され、低圧継手管１４は、後述する第３の継手１１３と接続され、切換継手管１３は、後述する第１の弁室１２１に接続され、切換継手管１５は、後述する第３の弁室１２３に接続される。

室内熱交換器２０、膨張弁３０、及び、室外熱交換器４０は、この順序で接続され、室内熱交換器２０は、後述する第２の継手１１２と接続され、室外熱交換器４０は、後述する第４の継手１１４と接続される。室内熱交換器２０と、室外熱交換器４０は、上述の順序ではなく、室内と室外が反対になっていてもよい。圧縮機５０の吸入口５２は、後述する第３の継手１１３に接続され、圧縮機５０の吐出口５１は、後述する第１の継手１１１に接続される。

図１において、四方弁１００は、概略、円筒状の弁本体１０１、２つのピストン１０２、１０３、スライド弁１０４、弁座１０８及び４本の継手１１１、１１２、１１３及び１１４を備えている。円筒状の弁本体１０１は、長手方向の中心軸Ｏ−Ｏを有し、その両端部は蓋体１０６、１０７により閉じられており、内部空間内に２つのピストン１０２、１０３、スライド弁１０４及び弁座１０８が収容されている。２つのピストン１０２、１０３は、円筒状の弁本体１０１と同心状に配置され、スライド弁１０４を収容した連結体１０５により一体的に連結され、円筒状の弁本体１０１の内部空間を３つの弁室１２１、１２２及び１２３に分割している。

ここで、第１の弁室１２１及び第３の弁室１２３は、それぞれに接続される切換継手管１３及び切換継手管１５を通じて、パイロット弁１０を介していずれか一方の弁室が吸入パイプとしての第３の継手１１３内に連通するように構成されている。第２の弁室１２２は、吐出パイプとしての第１の継手１１１に連結されている。

２つのピストン１０２及び１０３とスライド弁１０４は、左右方向に一体的に移動するように構成されている。スライド弁１０４は、下方に向って開放する流路１２４を備え、弁座１０８の平坦面１０８ａ上を左右方向に移動する。弁座１０８には、３つの開口１２６、１２７及び１２８が設けられ、それぞれ、第２、第３、第４の継手１１２、１１３及び１１４に接続されている。したがって、スライド弁１０４の流路１２４は、弁座１０８の３つの開口１２６、１２７及び１２８のうちの２つを連通できるように形成されている。スライド弁１０４の流路１２４は、左右に移動することにより、開口１２６と１２７を、または開口１２７と１２８を連通させ、それにより冷媒の流路を切り換えている。例えば、図１に示すようにスライド弁１０４の流路１２４を介して開口１２６と１２７が連通しているとき、連通されない残りの開口１２８は、第２の弁室１２２に連通する。

４本の継手のうち、第１の継手１１１は、Ｄ継手と呼ばれ、圧縮機５０の吐出口５１に連結される吐出パイプとしての継手であって、弁座１０８に対向する位置に設けられたＤポート（主弁高圧ポート）と呼ばれる開口１２５に連結され、第２の弁室１２２に連通する。第３の継手１１３は、Ｓ継手と呼ばれ、圧縮機５０の吸入口５２に連結される吸入パイプとしての継手であって、弁座１０８の真ん中に設けられたＳポート（主弁低圧ポート）と呼ばれる開口１２７に連結される。第２の継手１１２及び第４の継手１１４は、Ｅ継手及びＣ継手と呼ばれ、室内熱交換器２０、膨張弁３０、室外熱交換器４０を介してお互いに接続される接続パイプとしての継手であって、それぞれ弁座１０８の左側及び右側に設けられたＥポート及びＣポート（主弁切換ポート）と呼ばれる開口１２６及び開口１２８に連結される。

パイロット弁１０は、電磁コイル部１６にリード線１７から通電し、あるいは、通電を遮断することにより駆動される。これにより、パイロット弁１０の高圧継手管１２から切換継手管１３又は１５を通り第１の弁室１２１又は第３の弁室１２３に高圧冷媒が供給され、四方弁１００の切換が制御される。四方弁１００は、第１の弁室１２１が低圧側である第３の継手１１３に連通している場合、圧縮機５０→室外熱交換器４０→膨張弁３０→室内熱交換器２０→圧縮機５０とする冷房運転のための流路を形成する。逆に、第３の弁室１２３が低圧側である第３の継手１１３に連通している場合、四方弁１００は、圧縮機５０→室内熱交換器２０→膨張弁３０→室外熱交換器４０→圧縮機５０とする暖房運転のための流路を形成する。

特開昭５４−４３３２４号公報 中国実案公開第２０１３９１６３５号明細書

従来技術による四方弁１００では、弁本体１０１と、弁座１０８と、４本の継手１１１、１１２、１１３、及び、１１４を接続するためには、例えば、図２に示されるようなろう付け冶具２００を用いる。ろう付け冶具２００は、水平な架台２０１、架台２０１上に垂直に延在する支柱２０２、架台２０１に平行であって水平に延在し、３つの押さえ棒を垂直に支持する上腕２０３、架台２０１に平行であって水平に延在する弁座受け２０４および継手管受け２０５を備えている。

四方弁１００は、図２に示されるように、各部材がろう付け冶具２００に仮組みされ、その後、ろう付けされる。各部材の仮組みは、具体的には、弁座１０８を弁座受け２０４に載せ、図１に示す状態から１８０°上下に逆転した状態で、弁本体１０１を弁座１０８が載っている弁座受け２０４に挿入する。次に、第１の継手１１１の一端を継手管受け２０５に嵌合するとともに、第１の継手１１１の他端を弁本体１０１の開口１２５に嵌め込み、第１の継手１１１を組み付ける。続いて、第２、第３、第４の継手１１２、１１３および１１４それぞれの一端を、弁座１０８に設けられた対応する開口１２６、１２７、１２８にそれぞれ嵌合し、他端に対応する押さえ棒２０６、２０７、２０８を挿入することでろう付け冶具２００への仮組みが完了する。その後、ろう付けが行われる。

このように、従来の四方弁１００においては、別々に形成された円筒状の弁本体１０１、弁座１０８および４本の継手１１１乃至１１４の全てを同時にろう付けするため、ろう付け箇所が多く、したがって、接合面積も大きくなるため難易度が高いろう付けとなる。また、円筒状の弁本体１０１と弁座１０８が別体であるため、３本の継手１１２乃至１１４が嵌め込まれる、円筒状の弁本体１０１に設けられた３つの挿入孔および該挿入孔それぞれに対応し、弁座１０８に形成される開口１２６、１２７、１２８それぞれの加工に精度が要求される。さらに、円筒形状の弁本体１０１と弁座１０８が別体であるため、ろう付け時における円筒形状の弁本体１０１の挿入孔と対応する弁座１０８の開口１２６乃至１２８との位置合わせにも時間を要する。そのため位置合わせを容易にするとともに、別部品である弁座１０８を保持するためにろう付け治具２００は複雑な構造となる。その結果、治具の熱容量も大きくなり、大量の熱量を治具にとられてしまうため、仮組みに時間を要するだけでなくろう付けの時間も長くなっていた。特に弁座１０８は、体積が大きいだけでなく弁座受け２０４に直接接しているため温度が上がり難い。一方で、継手は薄肉の銅パイプであり温度が上がり易いため、ろう材は継手側に引かれてしまい弁座１０８の接合部に行き渡り難い。その結果、弁座１０８の接合部に隙間ができる、穴が開く等により気密性を保持できないという問題を生じていた。又、十分にろう材が弁本体接合部に行き渡ったとしても、弁本体１０１と弁座１０８が別体である為、ろう材がピストン摺動部まで流れてしまうという問題も生じていた。さらに、円筒状の弁本体１０１に管状の継手をろう付けする場合、ろう材が本体側面に流れ易くなり（ろうダレ）、接合部のろう材不足やろう材を浪費する恐れを生じていた。

この課題を解決する手段として、特許文献１、２に示すような、弁本体と弁座をプレス加工により一体形状とする方法があった。しかしながら、特許文献１、２に示すような従来技術では、弁本体である薄肉パイプをプレス加工して弁座を形成するため、以下のような問題点があった。

まず、特許文献１に示す発明では、薄肉パイプ状の弁本体を加工して弁座を形成するため、継手のろう付け代はパイプの板厚分程度しか確保することができないという問題点がある。この問題点に対しては、特許文献２に示す発明のように、バーリング加工等により、ろう付け部を立ち上げることにより対処することも考えられる。しかしバーリング加工する際は、バーリング穴に対して対面に穴がないと矢が入らないため加工が難しい。仮に加工できたとしても近接する弁ポートを離す必要があり、本体の大型化につながる。さらに、バーリング加工では、段差を設けることが難しく、継手の差し込み深さを一定位置に決定することが困難となる。

また、特許文献１及び２に示す発明では、弁本体である薄肉パイプに弁座を形成するため、近接するピストン摺動面が歪み易く真円に保つことが困難となり、作動不良となる可能性がある。

また、図３に示すように、プレス加工により弁本体と弁座を形成した場合には、製造時に行われるふたカシメ工程において、カシメ治具３０２を使用して、弁本体３０１の両側に２つのふた１０６、１０７をカシメる際に、弁本体３０１が薄肉のパイプであるため強度不足となり、図３の点線部分３０３に示す、弁座のシール面３０１ａが歪むおそれがある。その結果、スライド弁１０４と弁座部でシールすることができなくなり、高温冷媒が低温冷媒側へ漏れ、作動不良やシステム効率が低下するという問題点がある。

また、図４に示すように、プレス加工により弁本体と弁座を形成した場合には、薄肉の弁座部に継手が直接ろう付けされているため、空気調和機として組み込む際、システム配管４０１、４０２、４０３が接続されると、例えば、システム配管４０１、４０２、４０３のそれぞれに、図４の矢印で示した方向に外力が加わると図４の点線部分４０４に示す、弁座のシール面３０１ａが歪むおそれがあり、前記と同様の問題点がある。

従って、本発明の目的は、ろう付けの問題点を解消し、従来技術のプレス加工による弁本体の強度不足による問題点も解消できるスライド式切換弁の弁本体、スライド式切換弁、及び、空気調和機を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のスライド式切換弁の弁本体は、略円筒形状であって、少なくとも１つの継手が連結される弁座と、上記少なくとも１つの継手とは別の継手がさらに上記弁本体の上記弁座とは別の位置に直接連結される突起部とを備え、上記弁座は、上記弁本体の内部に平坦面を有し、上記弁本体には、上記弁座の上記弁本体の内部の平坦面が上記弁本体の円筒形状の内周面と接する部分の上記円筒形状が内側に窪むことにより形成される熱受渡部がさらに設けられ、上記弁本体と、上記弁座とは、鍛造により一体的に形成されることを特徴とする。

また、上記弁本体には、上記円筒形状の外周部のうち、上記少なくとも１つの継手が連結される部分の周囲に梁が設けられるものとしてもよい。

また、上記弁本体には、上記少なくとも１つの継手及び上記別の継手が連結される部分に開口が設けられ、開口内部に段差が形成されるものとしてもよい。

また、上記弁本体には、上記突起部とは別の位置に、パイロット弁が連結される別の突起部をさらに備えるものとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明のスライド式切換弁の弁本体の鍛造品は、スライド式切換弁の弁本体を形成しており、上記鍛造品は、略円筒形状であり、上記円筒形状の一部に弁座に対応する肉厚部と、上記円筒形状の内部空間を分割する仕切り壁と、上記円筒形状の外周部の上記肉厚部以外の位置に少なくとも１つの突起部とを有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明のスライド式切換弁は、上記弁本体と、上記弁座の上記弁本体の内部の平坦面上を移動し、上記弁本体に直接連結される上記別の継手と上記弁座を介して連結される上記少なくとも１つの継手とを連通させるスライド弁とを備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和機は、上記スライド式切換弁を使用することを特徴とする。

本発明のスライド式切換弁の弁本体、スライド式切換弁、及び、空気調和機によれば、弁本体と弁座を鍛造により一体形成することにより、ろう付けの問題点を解消でき、厚肉部及び窪み部を形成できるため、従来技術で懸念される強度不足を解消できる。

また、本発明のスライド式切換弁によれば、弁本体と弁座を鍛造により一体形成することにより、熱受渡部の体積を小さくし、熱ロスを抑えることができるため、空気調和機のシステム効率を向上させることができる。

従来技術によるスライド式切換弁の一例としてパイロット式の冷媒流路切換用四方弁を使用した空気調和機を示す構成図である。 従来技術によるスライド式切換弁の弁本体と弁座と継手をろう付けするために、ろう付け治具へ仮組みしている状態を示す図である。 従来技術によるプレス加工により形成された四方弁のふたカシメ工程を示す図である。 従来技術によるプレス加工により形成された四方弁と、システム配管を接続し外力が加わった状態を示す図である。 本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁である四方弁の弁本体を形成するための鍛造品を示す図であり、図５（ａ）は、断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶＢ−ＶＢ断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示すＶＣ部分の拡大図である。 図５に示す弁本体の鍛造品を形成するための金型の構成図である。 図５に示す弁本体の鍛造品を加工して形成された本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁の弁本体を示す図であり、図７（ａ）は、弁本体の部分断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す弁本体の底面図であり、図７（ｄ）は、図７（ｃ）とは別の弁本体の例を示す底面図である。 本発明の効果を説明する図であって、従来技術による四方弁の構造を示す図であり、図８（ａ）は、従来技術による四方弁の断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ断面図であり、図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示すＶＩＩＩＣ部分の拡大図である。 本発明の効果を説明する図であって、本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁である四方弁の構造を示す図であり、図９（ａ）は、本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁である四方弁の断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すＩＸＢ−ＩＸＢ断面図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示すＩＸＣ部分の拡大図である。 本発明の第２の実施形態のスライド式切換弁であるパイロット弁を弁本体に直接取り付けた四方弁に用いる弁本体の鍛造品を示す図であり、図１０（ａ）は、正面図であり、図１０（ｂ）は、右側面図である。 本発明の第２の実施形態のスライド式切換弁であるパイロット弁を弁本体に直接取り付けた四方弁を示す図であり、図１１（ａ）は、正面図であり、図１１（ｂ）は、右側面図である。 図１１に示す四方弁の弁本体とパイロット弁との接続部分を示す拡大図である。 本発明の効果を説明する図であって、図１３（ａ）は、従来技術のプレス加工により形成された弁本体と電磁切換部との接続部分を示す部分断面図であり、図１３（ｂ）は、本発明の第２の実施形態のスライド式切換弁の鍛造により形成された弁本体と電磁切換部との接続部分を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

まず、第１の実施形態について説明する。

尚、以下の説明における上下左右方向の概念は、添付の図面における上下左右に対応しており、各部材の相対的な位置関係を示すものであって、絶対的な位置関係を示すものではない。

図５は、本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁である四方弁の弁本体を形成するための鍛造品５００を示す図であり、図５（ａ）は、断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶＢ−ＶＢ断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示すＶＣ部分の拡大図であり、図６は、図５に示す弁本体の鍛造品５００を形成するための金型の構成図である。

図５において、弁本体の鍛造品５００は、厚肉部５００ａや窪み部５００ｄを形成できるため、従来技術によるプレス加工により形成された弁本体を使用するスライド式切換弁で懸念される強度不足等を解消できる。

図５（ａ）に示す、弁本体の鍛造品５００は、概略円筒形状を有しており、円筒内部の中央下部には、後述する弁座７００ａに対応する肉厚部５００ａが形成される。また、円筒内部の肉厚部５００ａの端部には、仕切り壁５００ｂが形成されている。

例えば、図６に示すように、弁本体の鍛造品５００は、円筒形状の外部の形状を形成する一対の第１の鍛造金型６０１と、円筒形状の内部の形状を左右から形成する一対の第２の鍛造金型６０２とにより形成される。第１の鍛造金型６０１は、図６に示すように上下に分割されても、それ以外の方向に分割されても構わない。また、円筒形状の内部形状をした第２の鍛造金型６０２が、左右から打ち付けられるため、円筒内部に軸線方向に垂直に延在する仕切り壁５００ｂが形成される。仕切り壁５００ｂの位置も上述のような肉厚部５００ａの端部に限定されない。また、仕切り壁は垂直ではなく、斜め方向に延在していてもよく、内部空間を分割できる構造であればよい。

図５（ａ）に示すように、弁本体の鍛造品５００の肉厚部５００ａに対向する位置であって、図５（ａ）に示す中央のやや左側の位置には、後述するＤ継手８１１が接続される開口７０１が設けられる円柱形状の突起部５００ｃが設けられる。後述するように、突起部５００ｃが設けられることにより、Ｄ継手８１１が接続される開口部に段差が設けられるとともに、接続部分の強度が保たれる。なお、ここでは、突起部５００ｃは、肉厚部５００ａに対向し、中央やや左側に設けられるものとしたが、これには限定されない。また、図５（ｃ）に示すように、弁本体の鍛造品５００には、肉厚部５００ａの円筒形状の内部の平坦面が円筒形状の内周面と接する部分の円筒形状の内周側又は外周側の少なくとも一方が内側に窪むことにより形成される窪み部５００ｄが設けられる。後述するように、窪み部５００ｄが設けられることにより、熱受渡部βの体積を小さくすることができ、熱ロスを抑えることができる。

図７は、図５に示す弁本体の鍛造品５００を加工して形成された本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁の弁本体７００を示す図であり、図７（ａ）は、弁本体７００の部分断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す弁本体７００の底面図であり、図７（ｄ）は、図７（ｃ）とは別の弁本体７１０を示す底面図である。

図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す本発明のスライド式切換弁の弁本体７００は、図５に示す弁本体の鍛造品５００を切削加工し、仕切り壁５００ｂを取り除き、突起部５００ｃ、及び、肉厚部５００ａに開口７０１、７０２、７０３、及び、７０４を設けることにより形成される。ここでは、弁本体７００は、切削加工により形成されたが、その他の加工方法で形成されても構わない。

弁本体７００には、弁座７００ａが設けられる。弁座７００ａには、後述するＥＳＣ継手８１２、８１３、８１４が連結される開口７０２、７０３、７０４が形成される。開口７０２、７０３、７０４のそれぞれには、切削加工により継手の位置出し用として使用される段差７０２ａ、７０３ａ、７０４ａが設けられる。このように、切削加工により段差７０２ａ、７０３ａ、７０４ａを形成することにより、継手の挿入深さを容易に決定できるとともに、ろう付け代を確保でき、安定したろう付けを行うことができる。

弁本体７００の弁座７００ａの対向する位置には、円筒形状の突起部５００ｃを加工して形成された継手連結部７００ｃが設けられる。継手連結部７００ｃには、後述するＤ継手８１１が連結される開口７０１が形成される。開口７０１には、切削加工により継手の位置出しとして使用される段差７０１ａが設けられ、段差７０２ａ乃至７０４ａと同様の効果が得られる。

弁本体７００の窪み部５００ｄに対応する位置には、弁座７００ａの弁本体内部の平坦面７００ｂが弁本体７００の円筒形状の内周面と接する部分の円筒形状が、内側に窪むことにより形成される窪み部７００ｄが設けられ、それにより熱受渡部βの体積を小さくすることができ、熱ロスを抑えることができる。

また、図７（ｃ）に示すように、弁本体７００の弁座７００ａが形成される部分の円筒形状の外周部には、開口７０２、７０３、７０４の周囲に、端面が直線の梁７００ｅが設けられる。梁７００ｅは、ここでは、鍛造加工により形成されるが、円筒形状の弁本体の鍛造品から切削により形成してもよい。弁本体７００に梁７００ｅが設けられることにより、例えば、蓋カシメ工程時に弁座部分が歪むことを防止できる等、弁本体７００の外力に対する強度を確保することができる。

また、図７（ｄ）に示す弁本体７１０のように、図７（ｃ）に示す弁本体７００の梁７００ｅの形状と異なり、端面が開口７１２、７１３、７１４に合わせて曲線の梁７１０ｅが設けられるものとしてもよい。このような形状によっても、例えば、蓋カシメ工程時に弁座部分が歪むことを防止できる等、弁本体７１０の外力に対する強度を確保することができる。

図８は、本発明の効果を説明する図であって、従来技術による四方弁８００の構造を示す図であり、図８（ａ）は、従来技術による四方弁８００の断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ断面図であり、図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示すＶＩＩＩＣ部分の拡大図である。

図８（ａ）において、従来技術による四方弁８００は、円筒形状の弁本体８０１と、弁本体８０１を３つの弁室である第１の弁室８２１、第２の弁室８２２、及び、第３の弁室８２３に分割する２つのピストン８０２、８０３と、下方に向って開放する流路８２４を備えるスライド弁８０４と、２つのピストン８０２、８０３及びスライド弁８０４を一体的に連結する連結体８０５と、弁本体８０１の両端を閉じる蓋体８０６、８０７と、弁本体内部に平坦面８０８ａを有する弁座８０８と、４本の継手８１１（Ｄ継手）、８１２、８１３、８１４（ＥＳＣ継手）とを備える。詳細な説明は、図１に示す四方弁１００と同様であるため省略する。

図８（ａ）に示すように、スライド弁８０４が弁座８０８の平坦面８０８ａの右側に移動した状態となっており、高温冷媒は、図８（ａ）、図８（ｂ）の濃いハッチングに示すように、第１の継手（Ｄ継手）８１１、第１の弁室８２１、第２の弁室８２２、及び、第２の継手（Ｅ継手）８１２を満たした状態になっている。反対に、低温冷媒は、図８（ａ）、図８（ｂ）の薄いハッチングに示すように、第３の継手（Ｓ継手）８１３、流路８２４、第４の継手（Ｃ継手）８１４、及び、第３の弁室８２３を満たした状態になっている。

従来技術による四方弁８００は、弁本体８０１と、弁座８０８とがろう付けにより接続されているため、図８（ａ）、図８（ｃ）に示すように、弁本体８０１から弁座８０８に伝達する熱受渡部αの体積が大きくなっている。このため、圧縮機５０から吐出された高温冷媒の熱受渡部αに吸収される熱量が多く、その熱は低温冷媒側に逃げてしまい、システム効率のロスが発生していた。

図９は、本発明の効果を説明する図であって、本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁である四方弁９００の構造を示す図であり、図９（ａ）は、本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁である四方弁９００の断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すＩＸＢ−ＩＸＢ断面図であり、図９（ｃ）は、図９（ｂ）に示すＩＸＣ部分の拡大図である。

図９に示す四方弁９００は、弁本体として、図７に示す鍛造により形成された弁本体７００あるいは７１０を使用しており、それ以外の構成は、図８に示す従来技術による四方弁８００の構成と同じである。同様の構成には同じ符号を付し、ここでは説明を省略する。なお、ここでは弁本体７００を使用したものとして説明する。

図９（ａ）に示すように、図８と同様に、スライド弁８０４が弁座７００ａの平坦面７００ｂの右側に移動した状態となっており、高温冷媒は、図９（ａ）、図９（ｂ）の濃いハッチングに示すように、第１の継手（Ｄ継手）８１１、第１の弁室８２１、第２の弁室８２２、及び、第２の継手（Ｅ継手）８１２を満たした状態になっている。反対に、低温冷媒は、図９（ａ）、図９（ｂ）の薄いハッチングに示すように、第３の継手（Ｓ継手）８１３、流路８２４、第４の継手（Ｃ継手）８１４、及び、第３の弁室８２３を満たした状態になっている。

本発明に係るスライド式切換弁としての四方弁９００は、図７に示す弁本体７００を使用しており、弁本体７００と弁座７００ａは、鍛造により一体に形成することで、図８（ｃ）に示す従来技術の弁本体とは異なり、窪み部７００ｄを形成でき、図９（ａ）及び図９（ｃ）に示すような体積が小さい熱受渡部βが形成できる。これにより、従来技術で問題となっていた圧縮機５０から吐出された高温冷媒の熱が熱受渡部βから低温側に逃げることを抑制することができ、システム効率のロスを低減できる。なお、図８に示すような、弁本体８０１と弁座８０８を別々に形成し、ろう付けにより接続する構造では、熱受渡部αの体積を小さくすることは困難である。

次に、第２の実施形態について説明する。

図１０は、本発明の第２の実施形態のスライド式切換弁であるパイロット弁を弁本体に直接取り付けた四方弁に用いる弁本体の鍛造品１０００を示す図であり、図１０（ａ）は、正面図であり、図１０（ｂ）は、右側面図である。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）において、後に切削加工などにより、弁本体１１２０を形成するための弁本体の鍛造品１０００は、鍛造により形成される。鍛造品１０００には、図５に示す弁本体の鍛造品５００と同様に円筒内部の中央下部には、弁座（図示せず）に対応する肉厚部１０００ａと、円筒内部の肉厚部１０００ａの端部に形成される仕切り壁１０００ｂと、円筒形状の外部に設けられ、Ｄ継手８１１が接続される継手連結部１１２０ｃに対応する円柱形状の突起部１０００ｃと、窪み部１０００ｄと、梁１０００ｅが設けられる。さらに、鍛造品１０００には、後述するパイロット弁１１１０が接続されるパイロット弁接続部１１２０ｆに対応する円柱形状の突起部１０００ｆが鍛造品１０００の正面中央右よりに設けられる。なお、パイロット弁接続部１１２０ｆに対応する突起部１０００ｆは、後述するように、パイロット弁１１１０が弁本体１１２０内部の第２の弁室８２２に接続する必要があるため、弁本体１１２０の中央付近であって、継手連結部１１２０ｃに対応する突起部１０００ｃと別の位置であれば、どこでも設けることができる。

弁本体の鍛造品１０００は、鍛造により形成されるため、部分的に突起部を設けることが可能であり、パイロット弁１１１０の接続箇所であるパイロット弁接続部１１２０ｆに対応する突起部１０００ｆを弁本体に設けることが簡単にできる。プレス加工の場合でもバーリングをたてることにより突起部を設けることは可能であるが、バーリングの立ち上げ部を長く設けられないため、ろう付け代を確保しにくい。また、段差を設けることが難しく、継手の差し込み深さを決定することが困難である。さらに、寸法精度が出しにくいためクリアランスが安定しない。その結果ろう付けが不安定になりやすいという問題がある。また、バーリング加工する際、バーリング穴に対して対面に穴がないと矢が入らないため加工が難しいという位置の制約があり、例えば、図１０に示す弁本体の鍛造品１０００の突起部１０００ｆのような最適な位置にバーリングをたてることが難しいという問題がある。

図１１は、本発明の第２の実施形態のスライド式切換弁であるパイロット弁を弁本体に直接取り付けた四方弁１１００を示す図であり、図１１（ａ）は、正面図であり、図１１（ｂ）は、右側面図であり、図１２は、図１１に示す四方弁１１００の弁本体１１２０とパイロット弁１１１０との接続部分を示す拡大図である。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）において、四方弁１１００は、図１０に示す弁本体の鍛造品１０００を加工した弁本体１１２０を使用し、さらに、弁本体１１２０のパイロット弁接続部１１２０ｆの開口１１２５に円筒形状のパイロット弁１１１０の電磁切換部１１１１が取り付けられることを除き、図９に示す本発明の第１の実施形態のスライド式切換弁である四方弁９００と同様の構成である。同様の構成には、同じ符号を付し、説明を省略する。

弁本体１１２０は、第１の実施形態と同様に、弁本体の鍛造品１０００に切削加工等を行い形成される。弁本体１１２０は、図７に示す弁本体７００と比較して、パイロット弁１１１０が接続される開口１１２５が形成されるパイロット弁接続部１１２０ｆが形成されること以外は、同様の形状を有する。同様の構成については、詳細な説明を省略する。

電磁切換部１１１１には、図１２に示す電磁コイル部１１１６が取り付けられ、パイロット弁１１１０として、図１に示すパイロット弁１０と同様の機能を果たす。このため、電磁切換部１１１１の内部には、図示しない、プランジャ、吸引子、パイロット弁体等が含まれる。図１２に示すように、電磁切換部１１１１は、弁本体１１２０に設けられたパイロット弁接続部１１２０ｆの開口１１２５に、ろう付け、あるいは溶接等により接続される。電磁切換部１１１１には、パイロット弁１０と同様に、低圧継手管１１１４、及び、２つの切換継手管１１１３、１１１５が接続される。なお、図１の高圧継手管１２に相当する部分は、電磁切換部１１１１の内部のパイロット弁室が弁本体１１２０の開口１１２５の中央に位置する孔１１２５ａを介して弁室８２２に接続されることにより代用される。なお、孔１１２５ａの孔径は、高圧継手管１２の内径以上である。低圧継手管１１１４は、第３の継手８１３に接続され、切換継手管１１１３は、蓋体８０６を介して、第１の弁室８２１に接続され、切換継手管１１１５は、蓋体８０７を介して、第３の弁室８２３に接続される。四方弁１１００は、以上のような構成により、図１に示す四方弁と同様の機能を果たすことができる。

四方弁１１００に示すように、パイロット弁１１１０を弁本体１１２０に直接接続することにより、従来必要とされたパイロット弁１１１０を弁本体に取り付けていたブラケット（図示せず）や高圧継手管１２等が不要になり、部品点数が削減できるという効果がある。また、振動によりブラケットのかしめ部が緩み、パイロット弁１１１０の電磁切換部１１１１の保持力が低下することもなくなり、振動に対して強くなるという効果もある。

図１３は、本発明の効果を説明する図であって、図１３（ａ）は、従来技術のプレス加工により形成された弁本体１３００と電磁切換部１１１１との接続部分を示す部分断面図であり、図１３（ｂ）は、本発明の第２の実施形態のスライド式切換弁の鍛造により形成された弁本体１１２０と電磁切換部１１１１との接続部分を示す部分断面図である。

図１３（ａ）に示す従来技術のプレス加工により形成された弁本体１３００と、鍛造により形成された弁本体１１２０を比較して、プレス加工の場合、パイプの肉厚に依存してしまうと共に、バーリングでは立ち上げ部を長くとることができない。また、段差を設けることが難しく、電磁切換部１１１１の差し込み深さを容易に決定することができない。さらに、弁本体自体の変形や、ろう付け部の破損やクラックが懸念されるため、外力に対して弱い。これに対して、鍛造の場合には、ろう付け部付近を任意の肉厚や長さにすることが可能であるため、外力に対して強くすることができる。

なお、本発明のスライド式切換弁の弁本体は、鍛造により形成したが、鋳造あるいはその他の加工方法より形成することも可能である。

また、本発明のスライド式切換弁は、もちろん、図１に示すような空気調和機に使用でき、パイロット式でも、パイロット式でなくても適用できる。また、本実施形態では、四方弁を例にとり説明したが、その他の本数の継手を接続するスライド式切換弁にも適用可能である。

以上のように、本発明のスライド式切換弁によれば、鍛造にて弁本体と弁座を一体に形成することによりろう付けの問題点を解消できる。さらに、厚肉部及び窪み部を形成できるため、従来技術で懸念される強度不足を解消でき、かつ、熱受渡部の体積を小さくし、熱ロスを抑えることができるため、空気調和機のシステム効率を向上させることができる。

１ 空気調和機
１０、１１１０ パイロット弁
１１、１１１１ 電磁切換部
１２ 高圧継手管
１３、１５、１１１３、１１１５ 切換継手管
１４、１１１４ 低圧継手管
１６、１１１６ 電磁コイル部
１７ リード線
２０ 室内熱交換器
３０ 膨張弁
４０ 室外熱交換器
５０ 圧縮機
５１ 吐出口
５２ 吸入口
１００、８００、９００、１１００ 四方弁
１０１、７００、７１０、８０１、１１２０、１３００ 弁本体
１０２、１０３、８０２、８０３ ピストン
１０４、８０４ スライド弁
１０５、８０５ 連結体
１０６、１０７、８０６、８０７ 蓋体
１０８、７００ａ、８０８ 弁座
１０８ａ、７００ｂ 平坦面
１１１、８１１ 第１の継手（Ｄ継手）
１１２、８１２ 第２の継手（Ｅ継手）
１１３、８１３ 第３の継手（Ｓ継手）
１１４、８１４ 第４の継手（Ｃ継手）
１２１、８２１ 第１の弁室
１２２、８２２ 第２の弁室
１２３、８２３ 第３の弁室
１２４、８２４ 流路
１２５、１２６、１２７、１２８、７０１、７０２、７０３、７０４、７１２、７１３、７１４、１１２５ 開口
５００、１０００ 鍛造品
５００ａ、１０００ａ 肉厚部
５００ｂ、１０００ｂ 仕切り壁
５００ｃ、１０００ｃ、１０００ｆ 突起部
５００ｄ、７００ｄ、１０００ｄ 窪み部
６０１ 第１の鍛造金型
６０２ 第２の鍛造金型
７００ｃ、１１２０ｃ 継手連結部
７００ｅ、７１０ｅ、１０００ｅ 梁
７０１ａ、７０２ａ、７０３ａ、７０４ａ 段差
１１２０ｆ パイロット弁接続部
１１２５ａ 孔
α、β 熱受渡部

Claims (7)

1. スライド式切換弁の弁本体であって、
   前記弁本体は、略円筒形状であって、
   少なくとも１つの継手が連結される弁座と、
   前記少なくとも１つの継手とは別の継手がさらに前記弁本体の前記弁座とは別の位置に直接連結される突起部とを備え、
   前記弁座は、前記弁本体の内部に平坦面を有し、
   前記弁本体には、前記弁座の前記弁本体の内部の平坦面が前記弁本体の円筒形状の内周面と接する部分の前記円筒形状が内側に窪むことにより形成される熱受渡部がさらに設けられ、
   前記弁本体と、前記弁座とは、鍛造により一体的に形成されることを特徴とするスライド式切換弁の弁本体。
2. 前記弁本体には、前記円筒形状の外周部のうち、前記少なくとも１つの継手が連結される部分の周囲に梁が設けられ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の弁本体。
3. 前記弁本体には、前記少なくとも１つの継手及び前記別の継手が連結される部分に開口が設けられ、開口内部に段差が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のスライド式切換弁の弁本体。
4. 前記弁本体には、前記突起部とは別の位置に、パイロット弁が連結される別の突起部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスライド式切換弁の弁本体。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスライド式切換弁の弁本体を形成するための鍛造品であって、
   前記鍛造品は、略円筒形状であり、
   前記円筒形状の一部に弁座に対応する肉厚部と、
   前記円筒形状の内部空間を分割する仕切り壁と、
   前記円筒形状の外周部の前記肉厚部以外の位置に少なくとも１つの突起部とを有することを特徴とするスライド式切換弁の弁本体の鍛造品。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の弁本体と、
   前記弁座の前記弁本体の内部の平坦面上を移動し、前記弁本体に直接連結される前記別の継手と前記弁座を介して連結される前記少なくとも１つの継手とを連通させるスライド弁とを備えることを特徴とするスライド式切換弁。
7. 請求項６に記載のスライド式切換弁を使用することを特徴とする空気調和機。

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