滑动式换向阀及冷冻循环系统的制作方法

本发明涉及滑动式换向阀及冷冻循环系统。

背景技术：

目前，作为在房间空调器等空调机使用的冷冻循环，以如下方式使制冷剂的环流方向反转而进行使用：在冷却模式(制冷)运转时，使制冷剂经由压缩机、室外热交换器、膨胀阀、以及室内热交换器而环流至压缩机，在加热模式(制热)运转时，使制冷剂经由压缩机、室内热交换器、膨胀阀、以及室外热交换器而环流至压缩机。作为这种冷冻循环中的使制冷剂的环流路径反转的流路换向阀(所谓的四通换向阀)，广泛使用在阀主体的内部具备滑动自如地设置的阀部件的滑动式换向阀。

在这种滑动式换向阀(例如四通换向阀)中，阀部件相对于阀座滑动，在其内外产生压力差。因此，期望抑制因压力差而引起的阀部件的变形。因此，提出了设置有针的四通换向阀用阀芯(阀部件)(例如，参照专利文献1)。在记载于专利文献1的四通换向阀用阀芯中，以与阀芯的滑动方向正交的方式设置有针，从而限制在针的轴线方向上对置的壁彼此以靠近的方式变形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－38320号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

但是，在如专利文献1记载那样地设置针的结构中，虽然在阀部件中设有针的部分能够抑制变形，但是在其它部分还会产生变形。因此，为了抑制整个阀部件的变形，期望使阀部件本身难以变形，提高耐压性(对压力差的耐变形性能)。

因此，考虑通过增加阀部件的壁厚来提高阀部件的强度的结构，但是，在这样的结构中，由于阀部件的内侧的空间变得狭小，因此在内侧流动的流体的流量降低，或者由于阀部件大型化，从而不仅整个滑动式换向阀大型化，而且在阀部件的外侧流动的流体的流量也降低。

本发明的目的在于提供能够抑制流体的流量降低，并且提高阀部件的耐压性的滑动式换向阀及冷冻循环系统。

用于解决课题的方案

本发明的滑动式换向阀，向在筒状的阀主体的侧面部形成的开口部插入接头部件而连接，在上述侧面部的与上述开口部相反的一侧设置形成有一个或多个其它开口部的阀座，并且在上述阀主体收纳阀部件，该阀部件以覆盖上述其它开口部的一部分或者全部的方式滑动，上述滑动式换向阀的特征在于，上述阀部件具有：在与滑动方向正交的剖面上，互相隔开间隔并且以从阀座面竖立设置的方式配置的一对侧壁部；以及在与滑动方向正交的剖面上，连接该一对侧壁部彼此的圆弧状的顶盖部，构成上述顶盖部的外缘的第一圆弧的直径比上述一对侧壁部的外表面彼此的间隔大，上述第一圆弧的中心设定于比构成上述顶盖部的内缘的第二圆弧的中心更靠近上述阀座面的位置，上述侧壁部与上述顶盖部的边界部分中的沿上述第二圆弧的径向的边界厚度，比上述顶盖部的最高部的厚度及上述侧壁部的厚度大。

根据这样的本发明，侧壁部与顶盖部的边界部分中的沿第二圆弧的径向的边界厚度比顶盖部的最高部的厚度、及侧壁部的厚度大，因此边界部分具有高的强度。因此，能够抑制阀部件以将该边界部分作为支点而一对侧壁部的前端(与顶盖部相反的一侧的端部)彼此靠近的方式变形，能够提高耐压性。此时，并非加厚阀部件整体的壁厚，而是将容易成为变形的支点的边界部分的壁厚局部地加厚，从而能够抑制在阀部件的内侧及外侧，流体的流量降低。

此时，在本发明的滑动式换向阀中，优选上述侧壁部的厚度是上述最高部的厚度的0.8～1.6倍，上述边界厚度是上述最高部的厚度的1.2～2.0倍。根据这样的结构，能够抑制流体的流量降低，并且进一步提高阀部件的耐压性。另一方面，若侧壁部的厚度相对于最高部的厚度过小，则在侧壁部难以得到充分的耐压性。另外，若侧壁部的外表面位于更外侧而侧壁部的厚度相对于最高部的厚度变得过大，则存在阀部件变大，导致滑动式换向阀整体大型化的可能性。另外，若内面位于更内侧而侧壁部的厚度相对于最高部的厚度变得过大，则阀部件的内侧的空间变得狭小，存在流量降低的可能性。

另外，若边界厚度相对于最高部的厚度不具有充分的厚度，则难以得到耐压性提高的效果。若边界厚度相对于最高部的厚度过大，则边界部分的外表面位于更外侧、内表面位于更内侧。因此，存在以下问题：阀部件变大而导致滑动式换向阀整体大型化、阀部件的内侧的空间变得狭小而流量降低。

本发明的冷冻循环系统的特征在于，具备：对作为流体的制冷剂进行压缩的压缩机；在冷却模式时，作为冷凝器发挥功能的第一热交换器；在冷却模式时，作为蒸发器发挥功能的第二热交换器；在上述第一热交换器与上述第二热交换器之间，使制冷剂膨胀而减压的膨胀机构；以及上述任一个记载的滑动式换向阀。根据这样的本发明，能够如上所述地抑制流体的流量降低，并且提高阀部件的耐压性，因此能够降低冷冻循环系统的运转效率降低。

发明的效果

根据本发明的滑动式换向阀及冷冻循环系统，侧壁部与顶盖部的边界部分的边界厚度比顶盖部的最高部的厚度、及侧壁部的厚度大，因此能够抑制流体的流量降低，并且提高阀部件的耐压性。

附图说明

图1是设有本发明的一实施方式的滑动式换向阀的冷冻循环的概要结构图。

图2是表示上述滑动式换向阀的剖视图。

图3表示上述滑动式换向阀的阀部件，(a)是立体图，(b)是沿滑动方向的剖视图，以及(c)是与滑动方向正交的剖视图。

图4是表示上述阀部件的各部分的尺寸的剖视图。

图5是表示使上述阀部件的形状变化后的一例的剖视图。

图6是表示使上述阀部件的形状变化后的其它例的剖视图。

图中：1—冷冻循环，2—压缩机，3—室外热交换器(第一热交换器)，4—室内热交换器(第二热交换器)，5—膨胀阀(膨胀机构)，10—四通换向阀(滑动式换向阀)，11—阀主体，11a—流入口(开口部)，11b～11d—口(其它开口部)，13—高压侧导管(接头部件)，19a—上表面(阀座面)，24—阀部件，251—侧壁部，251a—外表面，252—顶盖部，251a—第一圆弧，251b—第二圆弧，252c—最高部，253—边界部分，o1—第一中心(第一圆弧的中心)，o2—第二中心(第二圆弧的中心)，d1—侧壁部的外表面彼此的间隔，r1—第一圆弧的半径，r2—第二圆弧的半径，t1—边界厚度，t2—最高部的厚度，t3—边界厚度。

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的各实施方式进行说明。如图1所示，本实施方式的四通换向阀(滑动式换向阀)10例如设于冷冻循环1。冷冻循环1被用于房间空调器等空调机，且具备压缩作为流体的制冷剂的压缩机2、在冷却模式时作为冷凝器发挥功能的作为第一热交换器的室外热交换器3、在冷却模式时作为蒸发器发挥功能的作为第二热交换器的室内热交换器4、在室外热交换器3与室内热交换器4之间使制冷剂膨胀而减压的作为膨胀机构的膨胀阀5、四通换向阀10、以及切换控制四通换向阀10的流路的先导电磁阀6，它们通过制冷剂配管而连结。此外，作为膨胀机构，不限于膨胀阀5，也可以是毛细管。

在图1所示的冷却模式(制冷运转)下，该冷冻循环1构成如下制冷循环：制冷剂以压缩机2、四通换向阀10、室外热交换器3、膨胀阀5、室内热交换器4、四通换向阀10以及压缩机2的顺序流动。另一方面，在加热模式(制热运转)下，该冷冻循环1构成如下制热循环：制冷剂以压缩机2、四通换向阀10、室内热交换器4、膨胀阀5、室外热交换器3、四通换向阀10以及压缩机2的顺序流动。该制热循环与制冷循环的切换通过先导电磁阀6对四通换向阀10的切换动作来进行。

如图2所示，本发明的实施方式的四通换向阀10构成为，具备：圆筒状的阀主体11；在该阀主体11的内部设置为滑动自如的阀芯12；与压缩机2的排出口连通的作为接头部件的高压侧导管(d接头)13；与压缩机2的吸入口连通的低压侧导管(s接头)14；与室内热交换器4连通的室内侧导管(e接头)15；以及与室外热交换器3连通的室外侧导管(c接头)16。

圆筒状的阀主体11具有对其轴向两端部进行堵塞的栓体17、18、和在阀主体11的内部固定的阀座19，且作为整体被密闭的缸而构成。在栓体17、18分别连接有与先导电磁阀6连通着的导管17a、18a。在阀座19插入低压侧导管14、室内侧导管15、以及室外侧导管16的每一个的前端，并且设有构成后述的第一口11c、第二口11d以及流出口11b的开口。阀座19的上表面19a成为对阀芯12进行滑动引导的引导面(阀座面)。

在阀主体11形成有在其侧面部111开口的多个口11a、11b、11c、11d。即，设有：连接高压侧导管13，并使制冷剂流入阀主体11的内部的作为开口部的流入口11a；以及相对于流入口11a，在阀主体11的侧面部111的径向相反侧在阀座19开口的作为其它开口部的第一口11c、第二口11d以及流出口11b。流出口11b设于阀主体11的轴向大致中央，第一口11c沿阀主体11的轴向与流出口11b的一侧(图2的左侧)相邻地设置，第二口11d沿阀主体11的轴向设于流出口11b的另一侧(图2的右侧)。

在流出口11b连接低压侧导管14，在第一口11c连接室内侧导管15，从而该第一口11c构成室内侧口，在第二口11d连接室外侧导管16，从而该第二口11d构成室外侧口。低压侧导管14、室内侧导管15以及室外侧导管16分别钎焊固定于流出口11b、第一口11c、第二口11d周边的阀主体11以及阀座19。

阀芯12构成为具有：与阀主体11的内周面滑接的左右一对活塞体21、22；连结一对活塞体21、22并沿阀主体11的轴向延伸的连结部件23；以及支撑于连结部件23的阀部件24。阀主体11的内部空间被分隔成在一对活塞体21、22间形成的高压室r1、在一活塞体21与栓体17之间形成的第一动作室r2、以及在另一活塞体22与栓体18之间形成的第二动作室r3。

连结部件23由金属板材构成，形成为，具有：沿阀主体11的轴向延伸且与阀座19的上表面19a平行地设置的连结板部23a；折弯连结板部23a的一侧端部并固定于活塞体21的固定片部23b；以及折弯连结板部23a的另一侧端部并固定于活塞体22的固定片部23c。在连结板部23a，形成有保持阀部件24的保持孔23d、和使制冷剂流通的两部位的贯通孔23e。

阀部件24是合成树脂制的一体成形部件，形成为具有朝向阀座19呈凹状开口的碗部25、和从该碗部25的开口缘向外方延伸的凸缘部26。碗部25在俯视视野中形成为具有长圆形状的圆顶状，且插入连结部件23的保持孔23d。在碗部25的内部形成有如下连通空间r4：使流出口11b与第一口11c连通且使第二口11d不连通，或者使流出口11b和第二口11d连通且使第一口11c不连通。

凸缘部26具有与阀座19的上表面19a滑接的滑接面26a、和在该滑接面26a开口并与碗部25的内部连通的开口部25a。该凸缘部26配置于阀座19与连结部件23之间。并且，利用在阀部件24作用的高压与低压的压力差，滑接面26a贴紧阀座19的上表面19a，碗部25的连通空间r4相对于阀座19被封闭。

在以上的四通换向阀10中，当高压制冷剂经由先导电磁阀6及导管18a而导入第二动作室r3时，如图1、2所示，活塞体22被按压，阀芯12向阀主体11的轴向一侧(图1、2的左侧)滑动，移动至第一位置。另外，当从压缩机2所排出的高压制冷剂经由先导电磁阀6及导管17a而导入第一动作室r2时，活塞体21被按压，阀芯12向阀主体11的轴向另一侧(图1、2的右侧)滑动，移动至第二位置。

在阀芯12处于第二位置的状态下，阀部件24的碗部25利用其连通空间r4使流出口11b和第二口11d连通。另外，碗部25位于比第一口11c靠另一侧，因此该第一口11c经由阀主体11的内部(高压室r1)而与流入口11a连通。即，在阀芯12处于第二位置的状态下，成为连通了流入口11a和第一口11c，且连通了流出口11b和第二口11d的加热模式(制热运转)。

在该加热模式下，从压缩机2所排出的高压制冷剂h经由高压侧导管13及流入口11a而导入高压室r1，通过了该高压室r1的高压制冷剂h经由第一口11c及室内侧导管15供给至室内热交换器4。另外，低压制冷剂l从室外热交换器3经由室外侧导管16及第二口11d而导入碗部25的连通空间r4，通过了该连通空间r4的低压制冷剂l经由流出口11b及低压侧导管14而环流至压缩机2。

另一方面，在阀芯12处于第一位置的状态下，阀部件24的碗部25利用其连通空间r4而使流出口11b和第一口11c连通。另外，碗部25位于比第二口11d靠一侧，因此该第二口11d经由阀主体11的内部(高压室r1)而与流入口11a连通。即，阀芯12处于第一位置的状态成为连通了流入口11a和第二口11d、且连通了流出口11b和第一口11c的冷却模式(制冷运转)。

基于图3、4，对类似于以上的四通换向阀10的阀部件24的详情进行说明。在此，将阀部件24的滑动方向设为x方向，将导管13～16的延伸方向设为z方向，将与x方向及z方向正交的方向(阀部件24的宽度方向)设为y方向。图3(b)是沿图3(a)的a1－a1线的剖视图(沿zx平面的剖视图)，图3(c)及图4是沿图3(a)的a2－a2线的剖视图(沿yz平面的剖视图)。此外，图3(c)及图4是阀部件24的x方向中央的剖视图，但是阀部件24在x方向中央附近的预定范围s1中也可以具有同样的剖面。在此，例如，如图3(b)所示，范围s1只要是阀部件24的碗部25的内表面及外表面变得平坦的范围即可。

如图3(c)所示，阀部件24的碗部25具有：互相隔开间隔并且以从阀座19的上表面19a竖立设置(沿z方向延伸)的方式配置的一对侧壁部251；以及连接一对侧壁部251彼此的圆弧状的顶盖部252。如图4所示，顶盖部252利用第一圆弧252a构成其外缘，利用第二圆弧252b构成其内缘。

当将作为第一圆弧252a的中心的第一中心o1与阀座19的上表面19a的z方向上的间隔设为第一高度h1、将作为第二圆弧252b的中心的第二中心o2与阀座19的上表面19a的z方向上的间隔设为第二高度h2时，设定为第一高度h1比第二高度h2低(即，第一中心o1比第二中心o2更靠近阀座19的上表面19a)。第一圆弧252a的半径r1比第二圆弧252b的半径r2大，第一圆弧252a的直径比一对侧壁部251的外表面251a彼此的间隔d1大。第一圆弧252a与外面251a连接，因此第一圆弧252a的中心角比180°小。第二圆弧252b的直径与侧壁部251的内面251b彼此的间隔d2大致相等，第二圆弧252b的中心角为约180°。

在此，对侧壁部251与顶盖部252的边界部分253的详情进行说明。如上所述，第一圆弧252a的中心角比180°小，因此第一圆弧252a和外表面251a未顺滑地连接，形成具有角部的外侧连接部分253a。另一方面，第二圆弧252b的中心角为约180°，因此第一圆弧252a和外表面251a顺滑地连接，形成内侧连接部分253b。另外，外侧连接部分253a的形成位置比内侧连接部分253b的形成位置高(远离阀座19的上表面19a)。

连结第二中心o2和外侧连接部分253a的方向上(即，沿第二圆弧252b的径向)的边界部分253的厚度(边界厚度)t1比顶盖部252的最高部(y方向上的大致中央且距离上表面19a最远的部分)252c的厚度t2、及侧壁部251的厚度t3大。此外，最高部252c的厚度成为第一半径r1与第二半径r2的差减去第一高度h1与第二高度h2的差而得到的值。另外，侧壁部251的厚度t3等于侧壁部251的外表面251a彼此的间隔d1与内面251b彼此的间隔d2的差的一半。

而且，最高部252c的厚度t2与边界厚度t1的比为1：1.2～2.0，最高部252c的厚度t2与侧壁部251的厚度t3的比为1：0.8～1.6。另外，厚度t2和厚度t3可以任一方比另一方大，也可以互相大致相等。

此外，如图3(b)所示，阀部件24的碗部25的内表面及外表面成为在x方向上顺滑地连续的曲面。范围s1以外的部分的沿yz平面的剖面只要碗部25的内表面及外表面成为顺滑的曲面即可，各部分的厚度、高度以及半径的每一个的关系可以与图4所示的剖面相同，也可以不同。

根据这样的本实施方式，具有以下的效果。即，侧壁部251与顶盖部252的边界部分253的厚度t1比顶盖部252的最高部252c的厚度t2、及侧壁部251的厚度t3大，因此边界部分253具有高的强度。因此，能够防止阀部件24以该边界部分253为支点而以一对侧壁部251的前端(与顶盖部252相反的一侧的端部)251c彼此靠近的方式变形，能够提高耐压性。此时，并非加厚阀部件24整体的壁厚，而是将容易成为变形的支点的边界部分253的壁厚局部地加厚，从而能够抑制以下情况：在阀部件24的内侧及外侧，低压制冷剂l及高压制冷剂h的流量降低，阀部件24及四通换向阀10整体大型化。

另外，设定为第一中心o1比第二中心o2靠近阀座19的上表面19a，因此能够容易地使边界厚度t1比最高部252c的厚度t2大。另一方面，若第一中心o1和第二中心o2设定为同程度的高度、第一中心o1设定得比第二中心o2更远离阀座19的上表面19a，则最高部252c的厚度t2会变大。此时，如图5两点划线所示地，相对于用实线所示的图4的结构，当通过第一中心o1’设定于比第二中心o2高的位置而最高部的厚度变大时，阀部件24整体变高，因此高压制冷剂h的流量会降低。另外，如点划线所示，相对于图4的结构，当通过使第二中心o2’设定于比第一中心o1低的位置而最高部的厚度变大时，碗部25的内侧变得狭小，因此低压制冷剂l的流量会降低。

另外，第一圆弧252a的直径比一对侧壁部251的外表面251a彼此的间隔d1大，从而能够容易地使边界部分253的厚度t1比侧壁部251的厚度t3大。与之相对，对于第一圆弧252a的直径与一对侧壁部251的外表面251a彼此的间隔d1为同程度的情况、比该间隔d1小的情况，将其示于图6。如两点划线所示，相对于用实线所示的图4的结构，在将最高部的厚度t2保持为相同程度，并且将第一圆弧的半径做成比r1小的r1’的情况下，边界厚度变小，得不到耐压性向上的效果。另外，如点划线所示，相对于用实线所示的图4的结构，在将外表面彼此的间隔做成为比d1大且等于r1的两倍的d1’的情况下，侧壁部的厚度变大，阀部件24大型化，从而四通换向阀10整体大型化。

另外，最高部252c的厚度t2与边界厚度t1的比为1：1.2～2.0，最高部252c的厚度t2与侧壁部251的厚度t3的比为1：0.8～1.6，从而能够进一步抑制低压制冷剂l及高压制冷剂h的流量的降低，并且进一步提高阀部件24的耐压性。另一方面，若侧壁部251的厚度t3相对于最高部252c的厚度t2过小，则在侧壁部251难以得到充分的耐压性。另外，若侧壁部251的外表面251a位于更靠外侧从而使侧壁部251的厚度t3相对于最高部252c的厚度t2变得过大，则阀部件24在外侧变大，存在导致四通换向阀10整体大型化的可能性。另外，若内面251b位于更靠内侧而使侧壁部251的厚度t3相对于最高部252c的厚度t2变得过大，则阀部件24的内侧的连通空间r4变得狭小，存在流量降低的可能性。

另外，若边界厚度t1相对于最高部252c的厚度t2未具有充分的厚度，则难以得到耐压性提高的效果。若边界厚度t1相对于最高部252c的厚度t2过大，则边界部分253的外表面(外侧连接部分253a)位于更外侧，内表面(内侧连接部分253b)位于更内侧。因此，存在以下问题：阀部件24在外侧变大，导致四通换向阀10整体的大型化，阀部件24的内侧的连通空间r4变得狭小，流量降低。

另外，如上所示地提高阀部件24的耐压性，从而能够抑制阀部件24变形而其内外连通。另外，抑制了低压制冷剂l及高压制冷剂h的流量的降低。因此，在具备这样的阀部件24的冷冻循环1中，能够抑制运转效率的降低。

此外，本发明不限于上述实施方式，包含能够实现本发明的目的的其它结构等，以下所示的变形等也包含于本发明。

例如，在上述实施方式中，最高部252c的厚度t2与边界厚度t1的比为1：1.2～2.0，最高部252c的厚度t2与侧壁部251的厚度t3的比为1：0.8～1.6，但是这些比率只要根据所需的耐压性、流量而适当地设定即可，也可以在这样的范围外。例如，在顶盖部252的y方向尺寸大且在最高部252c易于产生变形的情况下，也可以使最高部252c的厚度t2在不足边界厚度t1的范围中进一步变大。另外，在侧壁部251的z方向尺寸小且难以产生变形的情况下，也可以使侧壁部251的厚度t3进一步变小。

除此之外，用于实施本发明的最佳的结构、方法等在以上的记载公开，但是本发明不限于此。即，本发明主要涉及特定的实施方式，特别是被图示且被说明，但是本领域技术人员能够以不脱离本发明的技术性思想及目的的范围的方式，对以上所述的实施方式，在形状、材质、数量、其它详细的结构中添加各种变形。因此，对上述公开的形状、材质等进行了限定的记载是为了容易理解本发明而示例性记载的，并非限定本发明，因此，用脱离了这些形状、材质等的限定的一部分或者全部的限定的部件的名称进行的记载也包含于本发明。