JP2000193347A - 圧力制御弁 - Google Patents
圧力制御弁Info
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- JP2000193347A JP2000193347A JP10367417A JP36741798A JP2000193347A JP 2000193347 A JP2000193347 A JP 2000193347A JP 10367417 A JP10367417 A JP 10367417A JP 36741798 A JP36741798 A JP 36741798A JP 2000193347 A JP2000193347 A JP 2000193347A
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- refrigerant
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/063—Feed forward expansion valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイヤフラムの湾曲部の疲労破壊を防止す
る。 【解決手段】 ダイヤフラム３２５と上側支持部材３２
６との間に、湾曲部３２５ａの曲率が所定範囲外となる
まで（湾曲部３２５ａが略平板状となるまで）ダイヤフ
ラム３２５が変形することを抑制する変形抑制部３２８
ａを有するプレート３２８を配設する。これにより、湾
曲部３２５ａが大きく変形することを防止できる。した
がって、圧縮機１００（冷凍サイクル）の起動・停止を
繰り返しても、湾曲部３２５ａが早期に疲労破壊してし
まうことを防止できるので、ダイヤフラム３２５の耐久
性を向上させることができる。
る。 【解決手段】 ダイヤフラム３２５と上側支持部材３２
６との間に、湾曲部３２５ａの曲率が所定範囲外となる
まで（湾曲部３２５ａが略平板状となるまで）ダイヤフ
ラム３２５が変形することを抑制する変形抑制部３２８
ａを有するプレート３２８を配設する。これにより、湾
曲部３２５ａが大きく変形することを防止できる。した
がって、圧縮機１００（冷凍サイクル）の起動・停止を
繰り返しても、湾曲部３２５ａが早期に疲労破壊してし
まうことを防止できるので、ダイヤフラム３２５の耐久
性を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気圧縮式冷凍サ
イクルの放熱器出口側の冷媒圧力を制御する圧力制御弁
に関するもので、二酸化炭素（ＣＯ2 ）等の超臨界域で
冷媒を使用す超臨界冷凍サイクルに用いて有効である。
イクルの放熱器出口側の冷媒圧力を制御する圧力制御弁
に関するもので、二酸化炭素（ＣＯ2 ）等の超臨界域で
冷媒を使用す超臨界冷凍サイクルに用いて有効である。
【０００２】
【従来の技術】圧力制御弁（膨張弁）は、例えば特開平
７−１３３９７２号公報に記載のごとく、ダイヤフラム
を挟んで一方側に形成された密閉空間内に冷媒等のガス
を封入するとともに、他方側に減圧する前の高圧冷媒の
圧力を作用させることにより、ダイヤフラムを変位させ
て弁体を可動させている。
７−１３３９７２号公報に記載のごとく、ダイヤフラム
を挟んで一方側に形成された密閉空間内に冷媒等のガス
を封入するとともに、他方側に減圧する前の高圧冷媒の
圧力を作用させることにより、ダイヤフラムを変位させ
て弁体を可動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、密閉空間内
の圧力は、密閉空間内の冷媒温度に応じて変化するのに
対して、ダイヤフラムの他方側には、圧縮機の吐出圧
（放熱器出口側の冷媒圧力）が直接作用する。したがっ
て、例えば、密閉空間内の冷媒温度が室温まで低下して
いるときに、圧縮機を起動すると、密閉空間内の冷媒圧
力と圧縮機の吐出圧との差圧が大きくなるため、ダイヤ
フラムが過度に変形変位してしまう。
の圧力は、密閉空間内の冷媒温度に応じて変化するのに
対して、ダイヤフラムの他方側には、圧縮機の吐出圧
（放熱器出口側の冷媒圧力）が直接作用する。したがっ
て、例えば、密閉空間内の冷媒温度が室温まで低下して
いるときに、圧縮機を起動すると、密閉空間内の冷媒圧
力と圧縮機の吐出圧との差圧が大きくなるため、ダイヤ
フラムが過度に変形変位してしまう。
【０００４】一方、ダイヤフラムの外縁部には、密閉空
間内外の圧力差に対して応答性良くダイヤフラムが変位
するようにその厚み方向に突出して湾曲する湾曲部が形
成されている。このため、ダイヤフラムが変形変位する
と、湾曲部に応力が集中してしまうので、圧縮機（冷凍
サイクル）の起動・停止を繰り返すと、湾曲部が早期に
疲労破壊してしまうおそれが高い。
間内外の圧力差に対して応答性良くダイヤフラムが変位
するようにその厚み方向に突出して湾曲する湾曲部が形
成されている。このため、ダイヤフラムが変形変位する
と、湾曲部に応力が集中してしまうので、圧縮機（冷凍
サイクル）の起動・停止を繰り返すと、湾曲部が早期に
疲労破壊してしまうおそれが高い。
【０００５】本発明は、上記点に鑑み、湾曲部の疲労破
壊を防止することを目的とする。
壊を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
４に記載の発明では、変位部材（３２５）の厚み方向他
端側には、放熱器（２００）出口側の冷媒圧力が作用
し、変位部材（３２５）の外縁部には、その厚み方向に
突出して湾曲する湾曲部（３２５ａ）が形成され、さら
に、変位部材（３２５）の厚み方向一端側には、湾曲部
（３２５ａ）の曲率が所定範囲外となるまで変位部材
（３２５）が変位することを抑制する変形抑制部（３２
８ａ）が設けられていることを特徴とする。
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
４に記載の発明では、変位部材（３２５）の厚み方向他
端側には、放熱器（２００）出口側の冷媒圧力が作用
し、変位部材（３２５）の外縁部には、その厚み方向に
突出して湾曲する湾曲部（３２５ａ）が形成され、さら
に、変位部材（３２５）の厚み方向一端側には、湾曲部
（３２５ａ）の曲率が所定範囲外となるまで変位部材
（３２５）が変位することを抑制する変形抑制部（３２
８ａ）が設けられていることを特徴とする。
【０００７】これにより、湾曲部（３２５ａ）が大きく
変形することを防止できるので、蒸気圧縮式冷凍サイク
ルの起動・停止を繰り返しても、湾曲部（３２５ａ）が
早期に疲労破壊してしまうことを防止できる。延いて
は、変位部材（３２５）の耐久性を向上させることがで
きる。因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する
実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例で
ある。
変形することを防止できるので、蒸気圧縮式冷凍サイク
ルの起動・停止を繰り返しても、湾曲部（３２５ａ）が
早期に疲労破壊してしまうことを防止できる。延いて
は、変位部材（３２５）の耐久性を向上させることがで
きる。因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する
実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例で
ある。
【０００８】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る圧力制御弁を二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒
とする超臨界冷凍サイクル（ＣＯ2 サイクル）に適用し
たものであって、図１は超臨界冷凍サイクル（以下、サ
イクルと略す。）の模式図である。
本発明に係る圧力制御弁を二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒
とする超臨界冷凍サイクル（ＣＯ2 サイクル）に適用し
たものであって、図１は超臨界冷凍サイクル（以下、サ
イクルと略す。）の模式図である。
【０００９】図１中、１００は冷媒を吸入圧縮する圧縮
機であり、２００は圧縮機１００にて圧縮された冷媒を
冷却する放熱器（ガスクーラ）である。そして、放熱器
２００の出口側には、放熱器２００の出口側の冷媒温度
に基づいて放熱器２００の出口側の冷媒圧力を制御する
圧力制御弁３００が配設されており、この圧力制御弁３
００は高圧の冷媒を減圧する減圧器も兼ねている。
機であり、２００は圧縮機１００にて圧縮された冷媒を
冷却する放熱器（ガスクーラ）である。そして、放熱器
２００の出口側には、放熱器２００の出口側の冷媒温度
に基づいて放熱器２００の出口側の冷媒圧力を制御する
圧力制御弁３００が配設されており、この圧力制御弁３
００は高圧の冷媒を減圧する減圧器も兼ねている。
【００１０】４００は圧力制御弁３００にて減圧された
液相冷媒を蒸発させる蒸発器であり、５００は気相冷媒
と液相冷媒とを分離するとともに、サイクル中の余剰冷
媒を一時的に蓄えるアキュームレータ（タンク手段）で
ある。なお、６００は放熱器２００から流出する冷媒を
圧力制御弁３００を迂回させて蒸発器４００側に導くバ
イパス通路であり、このバイパス通路６００には、放熱
器２００出口側の圧力が所定値（本実施形態では約１５
［ＭＰａ］）以上となったときに開くリリーフ弁（弁手
段）６１０が配設されている。
液相冷媒を蒸発させる蒸発器であり、５００は気相冷媒
と液相冷媒とを分離するとともに、サイクル中の余剰冷
媒を一時的に蓄えるアキュームレータ（タンク手段）で
ある。なお、６００は放熱器２００から流出する冷媒を
圧力制御弁３００を迂回させて蒸発器４００側に導くバ
イパス通路であり、このバイパス通路６００には、放熱
器２００出口側の圧力が所定値（本実施形態では約１５
［ＭＰａ］）以上となったときに開くリリーフ弁（弁手
段）６１０が配設されている。
【００１１】そして、圧縮機１００、放熱器２００、圧
力制御弁３００、蒸発器４００及びアキュームレータ５
００は、それぞれ配管Ｐによって接続されて閉回路を形
成している。次に、圧力制御弁３００の詳細構造につい
て図２を用いて述べる。３１０は放熱器２００から蒸発
器４００に至る冷媒流路の一部を形成するとともに、制
御弁本体３２０を収納するケーシングであり、このケー
シング３１０は、放熱器２００側に接続される流入口３
１３が形成された第１ケーシング３１１、及び蒸発器４
００側に接続される流出口３１４が形成された第２ケー
シング３１２から形成されている。
力制御弁３００、蒸発器４００及びアキュームレータ５
００は、それぞれ配管Ｐによって接続されて閉回路を形
成している。次に、圧力制御弁３００の詳細構造につい
て図２を用いて述べる。３１０は放熱器２００から蒸発
器４００に至る冷媒流路の一部を形成するとともに、制
御弁本体３２０を収納するケーシングであり、このケー
シング３１０は、放熱器２００側に接続される流入口３
１３が形成された第１ケーシング３１１、及び蒸発器４
００側に接続される流出口３１４が形成された第２ケー
シング３１２から形成されている。
【００１２】３２１は、制御弁本体３２０のケーシング
の一部を兼ねるとともに、制御弁本体３２０を第２ケー
シング３１２にネジ止め固定すための取付部（隔壁部）
であり、この取付部（隔壁部）３２１は、ケーシング３
１０内の空間（冷媒流路）を上流側空間３１５と下流側
空間３１６とに仕切っている。そして、取付部（隔壁
部）３２１には、両空間３１５、３１６とを連通させる
弁口３２２が形成されており、この弁口３２２は、針状
のニードル弁体（以下、弁体と略す。）３２３により開
閉される。
の一部を兼ねるとともに、制御弁本体３２０を第２ケー
シング３１２にネジ止め固定すための取付部（隔壁部）
であり、この取付部（隔壁部）３２１は、ケーシング３
１０内の空間（冷媒流路）を上流側空間３１５と下流側
空間３１６とに仕切っている。そして、取付部（隔壁
部）３２１には、両空間３１５、３１６とを連通させる
弁口３２２が形成されており、この弁口３２２は、針状
のニードル弁体（以下、弁体と略す。）３２３により開
閉される。
【００１３】また、上流側空間３１５には、密閉空間
（ガス封入室）３２４が形成されており、この密閉空間
３２４は、密閉空間３２４内外の圧力差に応じて変形変
位する、ステンレス材からなる薄膜状のダイヤフラム
（変位部材）３２５、及びダイヤフラム３２５の厚み方
向一端側に配設されたダイヤフラム上側支持部材（第１
部材）３２６から形成されている。
（ガス封入室）３２４が形成されており、この密閉空間
３２４は、密閉空間３２４内外の圧力差に応じて変形変
位する、ステンレス材からなる薄膜状のダイヤフラム
（変位部材）３２５、及びダイヤフラム３２５の厚み方
向一端側に配設されたダイヤフラム上側支持部材（第１
部材）３２６から形成されている。
【００１４】一方、ダイヤフラム３２５の厚み方向他端
側には、ダイヤフラム上側支持部材（以下、上側支持部
材と略す。）３２６と共にダイヤフラム３２５の外縁部
を挟み込んでダイヤフラム３２５を保持するダイヤフラ
ム下側支持部材（保持部材）３２７が配設されており、
このダイヤフラム下側支持部材（以下、下側支持部材と
略す。）３２７のうち、ダイヤフラム３２５の外縁部に
形成された湾曲部（変形促進部）３２５ａに対応する部
位には、図３に示すように、湾曲部３２５ａの湾曲形状
に沿う形状に形成された凹部３２７ａが形成されてい
る。
側には、ダイヤフラム上側支持部材（以下、上側支持部
材と略す。）３２６と共にダイヤフラム３２５の外縁部
を挟み込んでダイヤフラム３２５を保持するダイヤフラ
ム下側支持部材（保持部材）３２７が配設されており、
このダイヤフラム下側支持部材（以下、下側支持部材と
略す。）３２７のうち、ダイヤフラム３２５の外縁部に
形成された湾曲部（変形促進部）３２５ａに対応する部
位には、図３に示すように、湾曲部３２５ａの湾曲形状
に沿う形状に形成された凹部３２７ａが形成されてい
る。
【００１５】なお、湾曲部３２５ａとは、ダイヤフラム
３２５の径外方側の一部をその厚み方向（本実施形態で
は下側支持部材３２７側）に向けて突出するように湾曲
させたもので、ダイヤフラム３２５が密閉空間３２４内
外の圧力差に略比例して変形変位するようにするための
ものである。また、ダイヤフラム３２５と上側支持部材
３２６との間には、湾曲部３２５ａの曲率が所定範囲外
となるまで（湾曲部３２５ａが略平板状となるまで）ダ
イヤフラム３２５が変形変位することを抑制すべく、上
側支持部材３２６と別に設けられた金属製のプレート３
２８が配設されている。
３２５の径外方側の一部をその厚み方向（本実施形態で
は下側支持部材３２７側）に向けて突出するように湾曲
させたもので、ダイヤフラム３２５が密閉空間３２４内
外の圧力差に略比例して変形変位するようにするための
ものである。また、ダイヤフラム３２５と上側支持部材
３２６との間には、湾曲部３２５ａの曲率が所定範囲外
となるまで（湾曲部３２５ａが略平板状となるまで）ダ
イヤフラム３２５が変形変位することを抑制すべく、上
側支持部材３２６と別に設けられた金属製のプレート３
２８が配設されている。
【００１６】そして、プレート３２８は、湾曲部３２５
ａの湾曲形状に沿うような形状にプレス成形されている
とともに、このプレート３２８のうち湾曲形状に沿うよ
うに下側支持部材３２７側に向けて突出するように湾曲
した部位（以下、この部位を変形抑制部３２８ａと呼
ぶ。）は、ダイヤフラム３２５の剛性と同等又はそれよ
り高い剛性を有するように、材質及び板厚等が選定され
ている。
ａの湾曲形状に沿うような形状にプレス成形されている
とともに、このプレート３２８のうち湾曲形状に沿うよ
うに下側支持部材３２７側に向けて突出するように湾曲
した部位（以下、この部位を変形抑制部３２８ａと呼
ぶ。）は、ダイヤフラム３２５の剛性と同等又はそれよ
り高い剛性を有するように、材質及び板厚等が選定され
ている。
【００１７】また、ダイヤフラム３２５は、ダイヤフラ
ム３２５が中立状態から弁体３０４側（ダイヤフラム３
２５の厚み方向他端側）に向けて変位したときに、弁体
３２３が弁口３２２を閉じる向きに変位し、一方、ダイ
ヤフラム３２５が厚み方向一端側（密閉空間３２４側）
に向けて変位したときに、弁体３２３が弁口３２２を開
く向きに変位するように、弁体３２３の長手方向一端側
にステンレス材料からなる補強部材３３２と共に溶接さ
れている。
ム３２５が中立状態から弁体３０４側（ダイヤフラム３
２５の厚み方向他端側）に向けて変位したときに、弁体
３２３が弁口３２２を閉じる向きに変位し、一方、ダイ
ヤフラム３２５が厚み方向一端側（密閉空間３２４側）
に向けて変位したときに、弁体３２３が弁口３２２を開
く向きに変位するように、弁体３２３の長手方向一端側
にステンレス材料からなる補強部材３３２と共に溶接さ
れている。
【００１８】ここで、ダイヤフラム３２５が中立状態で
あるとは、ダイヤフラム３２５が変形変位しておらず、
変形変位に伴う応力が略０の状態をいう。また、ダイヤ
フラム３２５の厚み方向他端側には、圧力導入口３２９
を介して放熱器２００出口側の冷媒圧力（圧縮機１００
の吐出圧）が作用する。一方、ダイヤフラム３２５の厚
み方向一端側には、図２に示すように、弁体３２３を介
してコイルバネ（弾性部材）３３０の弾性力が作用する
とともに、密閉空間３２４の内圧が作用しており、密閉
空間３２４の内圧は、上流側空間３１５内の冷媒温度に
応じて変化する。
あるとは、ダイヤフラム３２５が変形変位しておらず、
変形変位に伴う応力が略０の状態をいう。また、ダイヤ
フラム３２５の厚み方向他端側には、圧力導入口３２９
を介して放熱器２００出口側の冷媒圧力（圧縮機１００
の吐出圧）が作用する。一方、ダイヤフラム３２５の厚
み方向一端側には、図２に示すように、弁体３２３を介
してコイルバネ（弾性部材）３３０の弾性力が作用する
とともに、密閉空間３２４の内圧が作用しており、密閉
空間３２４の内圧は、上流側空間３１５内の冷媒温度に
応じて変化する。
【００１９】したがって、圧力制御弁３００（弁体３２
３）は、上流側空間３１５に位置する密閉空間３２４に
より放熱器２００出口側の冷媒温度を感知して、その内
圧による力とコイルバネ３３０の弾性力との和（以下、
この和を閉弁力と呼ぶ。）と、放熱器２００出口側の冷
媒圧力による力（以下、この力を開弁力と呼ぶ）との釣
り合いにより可動する。
３）は、上流側空間３１５に位置する密閉空間３２４に
より放熱器２００出口側の冷媒温度を感知して、その内
圧による力とコイルバネ３３０の弾性力との和（以下、
この和を閉弁力と呼ぶ。）と、放熱器２００出口側の冷
媒圧力による力（以下、この力を開弁力と呼ぶ）との釣
り合いにより可動する。
【００２０】ところで、本実施形態では、密閉空間３２
４内には、冷媒（ＣＯ2 ）がその温度が０℃での飽和液
密度から臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度（本実
施形態では約６００ｋｇ／ｍ3 ）で封入され、一方、コ
イルバネ３３０の初期設定荷重（弁口３２２を閉じた状
態での弾性力）は、冷媒が臨界圧力以下の凝縮域におい
て、所定の過冷却度（本実施形態では約１０℃）を有す
るように設定されている。
４内には、冷媒（ＣＯ2 ）がその温度が０℃での飽和液
密度から臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度（本実
施形態では約６００ｋｇ／ｍ3 ）で封入され、一方、コ
イルバネ３３０の初期設定荷重（弁口３２２を閉じた状
態での弾性力）は、冷媒が臨界圧力以下の凝縮域におい
て、所定の過冷却度（本実施形態では約１０℃）を有す
るように設定されている。
【００２１】因みに、初期設定荷重は、密閉空間３２４
内での圧力換算で約０．５〜１［ＭＰａ］であり、初期
設定加重は、調整ナット３３１を回すことにより調節す
る。このため、圧力制御弁３００は、図４の太い実線η
max に示すように、超臨界領域では、６００ｋｇ／ｍ3
の等密度線に沿うように、放熱器２００出口側の冷媒温
度に基づいて放熱器２００出口側の冷媒圧力（図４のＣ
点）を制御する。一方、臨界圧力以下では、６００ｋｇ
／ｍ3 の等密度線は、飽和液線ＳＬに略沿って変化す
る。このとき、コイルバネ３３０によって弁体３２３に
初期荷重が与えられているので、放熱器２００出口側の
冷媒が約１０℃の過冷却度（サブクール）を有するよう
に放熱器２００出口側の冷媒圧力が制御される。
内での圧力換算で約０．５〜１［ＭＰａ］であり、初期
設定加重は、調整ナット３３１を回すことにより調節す
る。このため、圧力制御弁３００は、図４の太い実線η
max に示すように、超臨界領域では、６００ｋｇ／ｍ3
の等密度線に沿うように、放熱器２００出口側の冷媒温
度に基づいて放熱器２００出口側の冷媒圧力（図４のＣ
点）を制御する。一方、臨界圧力以下では、６００ｋｇ
／ｍ3 の等密度線は、飽和液線ＳＬに略沿って変化す
る。このとき、コイルバネ３３０によって弁体３２３に
初期荷重が与えられているので、放熱器２００出口側の
冷媒が約１０℃の過冷却度（サブクール）を有するよう
に放熱器２００出口側の冷媒圧力が制御される。
【００２２】なお、３２４ａは密閉空間３２４（感温
部）に冷媒を封入する封入管であり、この封入管３２４
ａは、上流側空間３１５内の冷媒温度に対して密閉空間
３２４内の冷媒温度を時間差無く追従させるべく、銅な
どの熱伝導率の高い金属にて形成されている。次に、本
実施形態の特徴を述べる。
部）に冷媒を封入する封入管であり、この封入管３２４
ａは、上流側空間３１５内の冷媒温度に対して密閉空間
３２４内の冷媒温度を時間差無く追従させるべく、銅な
どの熱伝導率の高い金属にて形成されている。次に、本
実施形態の特徴を述べる。
【００２３】本実施形態によれば、ダイヤフラム３２５
と上側支持部材３２６との間には、湾曲部３２５ａの曲
率が所定範囲外となるまで（湾曲部３２５ａが略平板状
となるまで）ダイヤフラム３２５が変形変位することを
抑制する変形抑制部３２８ａが設けられているので、湾
曲部３２５ａが大きく変形することを防止できる。した
がって、圧縮機１００（冷凍サイクル）の起動・停止を
繰り返しても、湾曲部３２５ａが早期に疲労破壊してし
まうことを防止できるので、ダイヤフラム３２５の耐久
性を向上させることができる。
と上側支持部材３２６との間には、湾曲部３２５ａの曲
率が所定範囲外となるまで（湾曲部３２５ａが略平板状
となるまで）ダイヤフラム３２５が変形変位することを
抑制する変形抑制部３２８ａが設けられているので、湾
曲部３２５ａが大きく変形することを防止できる。した
がって、圧縮機１００（冷凍サイクル）の起動・停止を
繰り返しても、湾曲部３２５ａが早期に疲労破壊してし
まうことを防止できるので、ダイヤフラム３２５の耐久
性を向上させることができる。
【００２４】また、ダイヤフラム３２５は、ダイヤフラ
ム３２５が中立状態からその厚み方向他端側に向けて変
位したときに弁口３２２を閉じる向きに変位し、厚み方
向一端側に向けて変位したときに弁口３２２を開く向き
に変位するように構成されているので、ダイヤフラム３
２５は中立状態からダイヤフラム３２５の厚み方向他端
側及び一方側に変形変位することとなる。
ム３２５が中立状態からその厚み方向他端側に向けて変
位したときに弁口３２２を閉じる向きに変位し、厚み方
向一端側に向けて変位したときに弁口３２２を開く向き
に変位するように構成されているので、ダイヤフラム３
２５は中立状態からダイヤフラム３２５の厚み方向他端
側及び一方側に変形変位することとなる。
【００２５】したがって、弁体３２２の最大変位量に比
べて、ダイヤフラム３２５の最大変形変位量を小さくす
ることができるので、ダイヤフラム３２５を中立状態か
ら厚み方向一方側及び他方側のいずれか一方側のみで変
形変位させる場合に比べて、ダイヤフラム３２５に発生
する最大応力を小さくすることができる。延いては、ダ
イヤフラム３２５の耐久性を向上させることができる。
べて、ダイヤフラム３２５の最大変形変位量を小さくす
ることができるので、ダイヤフラム３２５を中立状態か
ら厚み方向一方側及び他方側のいずれか一方側のみで変
形変位させる場合に比べて、ダイヤフラム３２５に発生
する最大応力を小さくすることができる。延いては、ダ
イヤフラム３２５の耐久性を向上させることができる。
【００２６】ところで、制御弁本体３２０単体を大気中
に放置したとき、すなわち組立て工程における密閉空間
３２４内外の圧力差（大気圧と密閉空間３２４との圧力
差）は、冷凍サイクル中に圧力制御弁３００を配設した
場合における密閉空間３２４内外の圧力差（上流側空間
３１５と密閉空間３２４との圧力差）に比べて非常に大
きいので、組立て工程にダイヤフラム３２５が破損する
可能性が高い。
に放置したとき、すなわち組立て工程における密閉空間
３２４内外の圧力差（大気圧と密閉空間３２４との圧力
差）は、冷凍サイクル中に圧力制御弁３００を配設した
場合における密閉空間３２４内外の圧力差（上流側空間
３１５と密閉空間３２４との圧力差）に比べて非常に大
きいので、組立て工程にダイヤフラム３２５が破損する
可能性が高い。
【００２７】これに対して、本実施形態では、下側支持
部材３２７に湾曲部３２５ａに沿う形状に形成された凹
部３２７ａが形成されているので、組立て工程中に、密
閉空間３２４内外の圧力差により湾曲部３２５ａにてダ
イヤフラム３２５が大きく変形することを防止すること
ができる。延いては、組み立て工程時に、ダイヤフラム
３２５が湾曲部３２５ａにて破損することを防止でき
る。
部材３２７に湾曲部３２５ａに沿う形状に形成された凹
部３２７ａが形成されているので、組立て工程中に、密
閉空間３２４内外の圧力差により湾曲部３２５ａにてダ
イヤフラム３２５が大きく変形することを防止すること
ができる。延いては、組み立て工程時に、ダイヤフラム
３２５が湾曲部３２５ａにて破損することを防止でき
る。
【００２８】また、変形抑制部３２８ａは、金属製のプ
レート３２８にプレス加工を施すことにより形成されて
いるので、例えば上側支持部材３２６の内壁に直接に変
形抑制部３２８ａを形成する場合に比べて、容易に変形
抑制部３２８ａを設けることができる。 （第２実施形態）第１実施形態では、金属製のプレート
３２８にプレス加工を施して変形抑制部３２８ａを設け
たが、本実施形態は、図５に示すように、樹脂又はゴム
にてプレートを形成したものである。
レート３２８にプレス加工を施すことにより形成されて
いるので、例えば上側支持部材３２６の内壁に直接に変
形抑制部３２８ａを形成する場合に比べて、容易に変形
抑制部３２８ａを設けることができる。 （第２実施形態）第１実施形態では、金属製のプレート
３２８にプレス加工を施して変形抑制部３２８ａを設け
たが、本実施形態は、図５に示すように、樹脂又はゴム
にてプレートを形成したものである。
【００２９】なお、このとき、プレート３２８（変形抑
制部３２８ａ）の剛性は、第１実施形態と同様に、ダイ
ヤフラム３２５と同等又はそれ以上とする必要がある。 （第３実施形態）本実施形態は、通常の冷房負荷におい
ては、弁体３２３（ダイヤフラム３２５）の変位量（リ
フト量）は微少であることに基づいてなされたものであ
る。具体的には、図６に示すように、ダイヤフラム３２
５が中立状態にあるときに、湾曲部３２５ａに変形抑制
部３２８ａが接触するように構成したものである。
制部３２８ａ）の剛性は、第１実施形態と同様に、ダイ
ヤフラム３２５と同等又はそれ以上とする必要がある。 （第３実施形態）本実施形態は、通常の冷房負荷におい
ては、弁体３２３（ダイヤフラム３２５）の変位量（リ
フト量）は微少であることに基づいてなされたものであ
る。具体的には、図６に示すように、ダイヤフラム３２
５が中立状態にあるときに、湾曲部３２５ａに変形抑制
部３２８ａが接触するように構成したものである。
【００３０】そして、本実施形態では、ダイヤフラム３
２５が中立状態にあるときに、弁口３２２が所定の開度
を有するように、弁体３２３及びダイヤフラム３２５の
位置を設定するとともに、通常の圧力制御時において
は、ダイヤフラム３２５を中立状態にある位置より下側
支持部材３２７側にて使用するように構成したものであ
る。
２５が中立状態にあるときに、弁口３２２が所定の開度
を有するように、弁体３２３及びダイヤフラム３２５の
位置を設定するとともに、通常の圧力制御時において
は、ダイヤフラム３２５を中立状態にある位置より下側
支持部材３２７側にて使用するように構成したものであ
る。
【００３１】これにより、圧縮機１００（冷凍サイク
ル）の起動時に、ダイヤフラム３２５が中立状態を越え
て大きく変形変位することを防止できるので、湾曲部３
２５ａが早期に疲労破壊してしまうことを確実に防止で
きる。 （第４実施形態）本実施形態は、図７に示すように、弁
体３２３のうち弁口３２２の弁座（エッジ部）３２２ａ
に接触する弁部３２３ａに、弁体３２３が弁口３２２を
開く向きに所定量だけ変位（リフト）したときに、それ
以前に比べて、弁体３２３の変位量（リフト量）に対す
る実際の弁口３２２の開口面積の増加量が大きくなるよ
うに、弁部３２３ａのテーパ角度θを弁体３２３の長手
方向部位によって変化させた（θ1 ＞θ2 ）としたもの
である。
ル）の起動時に、ダイヤフラム３２５が中立状態を越え
て大きく変形変位することを防止できるので、湾曲部３
２５ａが早期に疲労破壊してしまうことを確実に防止で
きる。 （第４実施形態）本実施形態は、図７に示すように、弁
体３２３のうち弁口３２２の弁座（エッジ部）３２２ａ
に接触する弁部３２３ａに、弁体３２３が弁口３２２を
開く向きに所定量だけ変位（リフト）したときに、それ
以前に比べて、弁体３２３の変位量（リフト量）に対す
る実際の弁口３２２の開口面積の増加量が大きくなるよ
うに、弁部３２３ａのテーパ角度θを弁体３２３の長手
方向部位によって変化させた（θ1 ＞θ2 ）としたもの
である。
【００３２】これにより、弁体３２３が弁口３２２を開
く向きに所定量だけ変位（リフト）したときに、それ以
前に比べて、弁口３２２の開口面積が大きく増加するの
で、放熱器２００出口側の冷媒圧力（吐出圧）が大きく
上昇することが防止される。したがって、密閉空間３２
４内外の圧力差が増大することを防止できるので、湾曲
部３２５ａ（ダイヤフラム３２５）が大きく変形変位す
ることが防止され、ダイタフラム３２５の耐久性を向上
させることができる。
く向きに所定量だけ変位（リフト）したときに、それ以
前に比べて、弁口３２２の開口面積が大きく増加するの
で、放熱器２００出口側の冷媒圧力（吐出圧）が大きく
上昇することが防止される。したがって、密閉空間３２
４内外の圧力差が増大することを防止できるので、湾曲
部３２５ａ（ダイヤフラム３２５）が大きく変形変位す
ることが防止され、ダイタフラム３２５の耐久性を向上
させることができる。
【００３３】ところで、本発明に係る圧力制御弁は、二
酸化炭素を使用した冷凍サイクルに使用が限定されるも
のではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の
超臨界域で使用する冷媒を用いた冷凍サイクルは勿論、
フロンを冷媒とする冷凍サイクルにも適用することがで
きる。また、上側支持部材３２６の内壁に直接に変形抑
制部３２８ａを形成してもよい。
酸化炭素を使用した冷凍サイクルに使用が限定されるも
のではなく、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素等の
超臨界域で使用する冷媒を用いた冷凍サイクルは勿論、
フロンを冷媒とする冷凍サイクルにも適用することがで
きる。また、上側支持部材３２６の内壁に直接に変形抑
制部３２８ａを形成してもよい。
【図１】冷凍サイクルの模式図である。
【図２】第１実施形態に係る圧力制御弁の断面図であ
る。
る。
【図３】第１実施形態に係る圧力制御弁の拡大図であ
る。
る。
【図４】二酸化炭素のｐ−ｈ線図である。
【図５】第２実施形態に係る圧力制御弁の拡大図であ
る。
る。
【図６】第３実施形態に係る圧力制御弁の拡大図であ
る。
る。
【図７】第４実施形態に係る圧力制御弁の弁体を示す拡
大図である。
大図である。
３２４…密閉空間、３２５…ダイヤフラム（変位部
材）、３２５ａ…湾曲部、３２６…上側支持部材（第１
部材）、３２７…下側支持部材（第２部材）、３２８…
プレート、３２８ａ…変形抑制部。
材）、３２５ａ…湾曲部、３２６…上側支持部材（第１
部材）、３２７…下側支持部材（第２部材）、３２８…
プレート、３２８ａ…変形抑制部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊勢 貞武 東京都世田谷区等々力７丁目17番24号 株 式会社不二工機内 Ｆターム(参考） 3H106 EE48 GC29 KK23
Claims (4)
- 【請求項１】 蒸気圧縮式冷凍サイクルの放熱器（２０
０）から蒸発器（４００）まで至る冷媒流路に配置さ
れ、前記放熱器（２００）出口側の冷媒温度に応じて前
記放熱器（２００）出口側の冷媒圧力を制御する圧力制
御弁であって、 前記冷媒流路内に位置し、前記冷媒流路を上流側空間
（３１５）と下流側空間（３１６）とに仕切るととも
に、前記上流側空間（３１５）と前記下流側空間（３１
６）と連通させる弁口（３２２）が形成された隔壁部
（３２１）と、 前記上流側空間（３１５）内に密閉空間（３２４）を形
成し、前記密閉空間（３２４）内外の圧力差に応じて変
位する、薄膜状の変位部材（３２５）、 前記変位部材（３２５）の厚み方向一端側に配設され、
前記変位部材（３２５）と共に前記密閉空間（３２４）
を形成する第１部材（３２６）と、 前記変位部材（３２５）の厚み方向他端側に配設され、
前記第１部材（３２６）と共に前記変位部材（３２５）
を保持する第２部材（３２７）と、 前記変位部材（３２５）の厚み方向他端側にて前記変位
部材（３２５）に接触して前記変位部材（３２５）と連
動して変位し、前記弁口（３２２）を開閉する弁体（３
２３）とを備え、 前記変位部材（３２５）の厚み方向他端側には、前記放
熱器（２００）出口側の冷媒圧力が作用し、 前記変位部材（３２５）の外縁部には、その厚み方向に
突出して湾曲する湾曲部（３２５ａ）が形成され、 さらに、前記変位部材（３２５）の厚み方向一端側に
は、前記湾曲部（３２５ａ）の曲率が所定範囲外となる
まで前記変位部材（３２５）が変位することを抑制する
変形抑制部（３２８ａ）が設けられていることを特徴と
する圧力制御弁。 - 【請求項２】 前記変形抑制部（３２８ａ）は、前記変
位部材（３２５）以上の剛性を有し、かつ、前記湾曲部
（３２５ａ）の湾曲形状に沿うような形状に形成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。 - 【請求項３】 前記変形抑制部（３２８ａ）は、前記変
位部材（３２５）が中立状態にあるときに前記湾曲部
（３２５ａ）に接触していることを特徴とする請求項１
又は２に記載の圧力制御弁。 - 【請求項４】 前記変形抑制部（３２８ａ）は、前記第
１部材（３２６）と別体に設けられたプレート（３２
８）に形成されていることを特徴とする請求項１ないし
３のいずれか１つに記載の圧力制御弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10367417A JP2000193347A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 圧力制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10367417A JP2000193347A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 圧力制御弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193347A true JP2000193347A (ja) | 2000-07-14 |
Family
ID=18489271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10367417A Pending JP2000193347A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 圧力制御弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000193347A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002195438A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-10 | Smc Corp | 電磁弁 |
| EP1691149A2 (en) | 2005-01-13 | 2006-08-16 | Denso Corporation | Expansion valve for refrigerating cycle |
| EP1785681A1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-16 | Denso Corporation | High pressure control valve |
| CN100353107C (zh) * | 2003-10-01 | 2007-12-05 | 刘影棠 | 一种无活塞延时阀 |
| US7434419B2 (en) | 2005-11-14 | 2008-10-14 | Denso Corporation | Pressure control valve for refrigeration cycle |
| JP2012233617A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Panasonic Corp | 空気調和装置 |
| JP2013007531A (ja) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Fuji Koki Corp | ダイアフラム式流体制御弁 |
| JP2013024272A (ja) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Tlv Co Ltd | 熱応動式スチームトラップ |
| JP2013151960A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Tlv Co Ltd | 熱応動式スチームトラップ |
| JP2015017621A (ja) * | 2014-10-30 | 2015-01-29 | 株式会社デンソー | パルセーションダンパ |
| US20160223232A1 (en) * | 2013-09-11 | 2016-08-04 | Denso Corporation | Expansion valve |
| US20160223233A1 (en) * | 2013-09-11 | 2016-08-04 | Denso Corporation | Expansion valve |
| JP2017156964A (ja) * | 2016-03-01 | 2017-09-07 | 株式会社鷺宮製作所 | 容量調整弁 |
| CN107143675A (zh) * | 2016-03-01 | 2017-09-08 | 株式会社鹭宫制作所 | 容量调整阀 |
| US11235123B2 (en) | 2016-08-16 | 2022-02-01 | Fisher & Paykel Healthcare Limited | Pressure regulating valve |
| EP4067714A4 (en) * | 2019-11-25 | 2023-11-22 | Fujikoki Corporation | POWER ELEMENT AND EXPANSION VALVE USING THE SAME |
-
1998
- 1998-12-24 JP JP10367417A patent/JP2000193347A/ja active Pending
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| CN107143676A (zh) * | 2016-03-01 | 2017-09-08 | 株式会社鹭宫制作所 | 容量调整阀 |
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