JP2004100771A - リリーフ弁およびリリーフ弁付き高圧制御弁ならびに冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁を提供する。
【解決手段】反転板が、弁室内に流入する流体圧力に感応して、スローアクション式に動作するばね性を有する反転板であり、弁室内に流入する流体圧力が所定値以下の場合には、反転板が弁座部の側に動作し弁座部に当接して、リリーフ弁ポートを塞いで弁閉状態になり、弁室内に流入する流体圧力が所定値以上の場合には、反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より離間し始めて、リリーフ弁ポートが開き始めて弁開状態が開始され、弁室内に流入する流体圧力が所定値に達すると、反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より完全に離間して、リリーフ弁ポートが開き弁全開状態となるように構成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】反転板が、弁室内に流入する流体圧力に感応して、スローアクション式に動作するばね性を有する反転板であり、弁室内に流入する流体圧力が所定値以下の場合には、反転板が弁座部の側に動作し弁座部に当接して、リリーフ弁ポートを塞いで弁閉状態になり、弁室内に流入する流体圧力が所定値以上の場合には、反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より離間し始めて、リリーフ弁ポートが開き始めて弁開状態が開始され、弁室内に流入する流体圧力が所定値に達すると、反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より完全に離間して、リリーフ弁ポートが開き弁全開状態となるように構成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル装置等の流体流路において使用されるリリーフ弁、および冷凍サイクル装置において用いて好適なリリーフ弁付き高圧制御弁、ならびに冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、オゾンを破壊して地球環境汚染をきたすおそれのあるフロンガスに代わって、冷凍サイクルの冷媒として、炭酸ガス（ＣＯ２）等の冷媒を超臨界域で使用する超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置が開発されている。
このような超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置では、放熱器の出口側の冷媒の圧力と温度とが最適制御線に沿うように制御される。
【０００３】
このため、特開平９−２６４６２２号公報に示されているように、冷媒封入のダイヤフラム室の内圧と放熱器出口側の冷媒圧力との平衡関係により動作する高圧制御弁を放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路の途中に設け、この高圧制御弁によって放熱器の出口側の冷媒の圧力制御を行うように構成された超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置が提案されている。
【０００４】
ところで、このような超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置を車載用空気調和装置に用いた場合、車載用空気調和装置において、真夏などの高外気温時に空気調和装置が停止していると、外気温の影響によって、高圧制御弁のダイヤフラム室内圧が高くなってしまう。
従って、この状態で車載用空気調和装置を始動した場合、外気温度相当圧力以上にならないと、高圧制御弁が開弁せず、高圧側の耐圧を超えるおそれがある。
【０００５】
このため、特開平１１−１３２６０２号公報には、高圧制御弁と並列にリリーフ弁を設け、放熱器の出口側の冷媒圧力が異常上昇しようとした時には、リリーフ弁の開弁により放熱器の出口側の冷媒圧力の異常上昇を抑えるように構成することが開示されている。
そして、このために、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁として、特開２００２−７１０３７号公報には、図９に示したように、リリーフ弁ポート２１７およびリリーフ弁ポート２１７の周りに設けられた弁座部２１８とを具備した弁本体２１１と、弁本体２１１に取り付けられて板面に作用する圧力に感応しスナップアクション式に反転動作するばね性を有する反転板２２３とを設けたリリーフ弁２１０が提案されている。
【０００６】
このリリーフ弁の反転板２２３は、図１０に示したように、感知圧力が所定値ｐ１以下の場合には、弁座部２１８の側に反転板２２３が反転して、弁座部２１８に当接して、リリーフ弁ポート２１７を塞ぎ、弁閉状態となる。一方、感知圧力が所定値ｐ２以上の場合には、弁座部２１８より遠ざかる側に反転板２２３が反転して、弁座部２１８より離間し、リリーフ弁ポート２１７を開放して、弁開状態になるように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した特開２００２−７１０３７号公報に開示されたようなリリーフ弁２１０では、図１１に示したように、例えば、冷凍サイクル装置の始動開始時において、放熱器の出口側の冷媒圧力が、弁開圧力ｐ２に達した際に、弁座部２１８より遠ざかる側に反転板２２３が反転して、弁座部２１８より離間し、リリーフ弁ポート２１７を開放して、弁開状態になる。
【０００８】
しかしながら、冷凍サイクルの始動時には、供給流量が少なく、リリーフ弁２１０によって放出される流量が多いので、放熱器の出口側の冷媒圧力がただちに低下して、弁閉圧力ｐ１に低下することになる。従って、反転板２２３がすぐに弁座部２１８の側に反転板２２３が反転して、直接に弁座部２１８に当接して、リリーフ弁ポート２１７を塞ぎ、弁閉状態となってしまう。
【０００９】
そして、この弁閉状態によって、すぐに放熱器の出口側の冷媒圧力が上昇して、再び弁開状態となってしまう。
このような現象が、供給流量が所定の流量ｆ１に達するまで繰り返し発生することになる（図１１のａ参照）。このような現象がいわゆるハンチング現象である。
【００１０】
また、このようなハンチング現象は、冷凍サイクルの停止開始時においても同様に発生することになる。すなわち、冷凍サイクルの停止開始時には、供給流量が多いため、弁閉後にすぐに圧力が上昇して、すぐに反転板２２３が反転して弁開状態となるため、弁閉、弁開が繰り返し行われることになる。
このようなハンチング現象が発生すると、弁の繰り返しの開閉作動によって、騒音が発生することになっていた。
【００１１】
さらに、このようなスナップアクション式に反転動作するばね性を有する反転板２２３では、急激に反転が行われるので、反転時においてどうしても作動による騒音が発生することにもなる。
本発明は、このような現状に鑑み、冷凍サイクル装置等の流体流路において使用でき、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁、および冷凍サイクル装置において用いて好適なリリーフ弁付き高圧制御弁、ならびに冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明のリリーフ弁は、弁本体に形成された弁室と、
前記弁室に形成された弁座部と、
前記弁本体の弁座部に形成されたリリーフ弁ポートと、
前記弁座部に対峙するように前記弁本体の弁室内に配設されるとともに、前記弁室内に流入する流体圧力に応じて、前記弁座に対して離接する方向に動作することによって、前記弁座部に対して離接して弁開度を制御するように構成された反転板とを備えたリリーフ弁であって、
前記反転板が、前記弁室内に流入する流体圧力に感応して、スローアクション式に動作するばね性を有する反転板であり、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値以下の場合には、前記反転板が弁座部の側に動作し弁座部に当接して、リリーフ弁ポートを塞いで弁閉状態になり、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値以上の場合には、前記反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より離間し始めて、リリーフ弁ポートが開き始めて弁開状態が開始され、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値に達すると、前記反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より完全に離間して、リリーフ弁ポートが開き弁全開状態となるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することによって、反転板がスローアクション式に動作するばね性を有する反転板であるので、例えば、冷凍サイクル装置の始動開始時において、流体圧力が所定値以上に達して弁開状態になった場合、すぐに弁が全開状態になるのではなく、流体圧力の上昇に応じて弁開度が徐々に上昇して、流体圧力が所定値に達した際に、弁が全開状態になる。
【００１４】
従って、このような弁開時の弁開度が小さく、すぐに圧力が低下することがないので、ただちに弁閉状態となることがない。
また、弁開状態から弁閉状態に移行する場合にも、弁開度が徐々に低下するので、急激に流量が低下して圧力が上昇することがないので、すぐに弁開状態となることがない。
【００１５】
従って、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においても、従来のスナップアック形式のリリーフ弁のように、ハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れている。
また、本発明のリリーフ弁付き高圧制御弁は、冷凍サイクル装置の放熱器の出口側と蒸発器の入口側との間に配設され、放熱器の出口側の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御して放熱器の出口側の圧力制御を行うリリーフ弁付き高圧制御弁であって、
前述に記載のリリーフ弁の弁本体が、高圧制御弁の弁本体と同一の弁本体から構成されて一体化されるようにリリーフ弁が配置されるとともに、
前記リリーフ弁ポートと高圧制御弁の高圧制御用弁ポートとが、冷媒流れで見て弁本体に互いに並列の関係となるように、リリーフ弁が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することによって、前述したようなリリーフ弁と高圧制御弁とのコンパクトな複合弁が得られ、しかも、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、さらに、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁付き高圧制御弁を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器とを順に循環するように構成されるとともに、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、放熱器の出口側の冷媒の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御し、放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁を配設した冷凍サイクル装置であって、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、前記高圧制御弁と並列に、前述に記載のリリーフ弁を配設したことを特徴とする。
【００１８】
このように構成することによって、前述に記載のリリーフ弁を用いた冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
また、本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器とを順に循環するように構成されるとともに、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、放熱器の出口側の冷媒の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御し、放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁を配設した冷凍サイクル装置であって、
前記高圧制御弁が、前述に記載のリリーフ弁付き高圧制御弁であることを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、前述したようなリリーフ弁と高圧制御弁とのコンパクトな複合弁を用いたコンパクトな冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。図１は、本発明のリリーフ弁の実施例の弁閉状態を示す断面図、図２は、本発明のリリーフ弁の実施例の弁開状態を示す図１と同様な断面図、図３は、本発明のリリーフ弁の実施例の作動状態を示す圧力と流量の関係を示すグラフ、図４は、本発明のリリーフ弁の実施例の冷凍サイクル装置の始動開始時の状態を示すグラフである。
【００２１】
図１において、１０は、全体で本発明のリリーフ弁を示している。
リリーフ弁１０は、弁本体１１を備えており、この弁本体１１には、入口継手１２が取り付けられた入口ポート１３と、出口継手１４が取り付けられた出口ポート１５とを備えている。これらの入口ポート１３と出口ポート１５との間には、弁本体１１に弁室１６が形成されている。
【００２２】
そして、この出口ポート１５には、弁座部１８が装着されており、この弁座部１８と出口ポート１５との間は、Ｏリング２２によって弁室１６のシールが行われている。また、この弁座部１８には、その内側に、弁室１６と出口ポート１５とを連通するリリーフ弁ポート１７が形成されている。
一方、弁室１６は、ストッパ押え部材１９と、このストッパ押え部材１９ともに弁本体１１にかしめ固定された反転板組立体２０とによって閉じられ、Ｏリング２１によって弁室１６のシールが行われている。
【００２３】
この反転板組立体２０は、通気孔付きのストッパ部材２５と複数の反転板２３と円環状のキャップ部材２４を重ねて外周部を溶接固定したものより成っている。
また、反転板２３は、中央部においてリリーフ弁ポート１７と弁座部１８に対峙するように配置されている。弁座部１８は、弁室１６の底部１６ａより反転板２３の側に突出形成された切頭円錐形部１８ｂの円環状の頂面からなる弁座１８ａを備えている。この弁座１８ａは、弁室１６の底部１６ａより反転板２３の側に位置するように配置されている。
【００２４】
さらに、弁室１６は、弁本体１１に形成された内部通路２６によって入力ポート１３に連通し、入力ポート１３の圧力（一次圧力）が及ぼされるようになっている。また、リリーフ弁ポート１７は、出口ポート１５と連通しており、反転板２３がリリーフ弁ポート１７と対峙する部分には、出力ポート１５の圧力（二次圧力）が及ぼされるようになっている。
【００２５】
また、この反転板２３は、弁室１６内に流入する流体圧力に感応して、すなわち、反転板２３の板面に作用する圧力に感応して、スローアクション式に動作するばね性を有するものである。
すなわち、図３に示したように、反転板２３は、弁室１６内に流入する流体圧力が所定値Ｐ１以下の場合には、反転板２３が弁座部１８の側に有り、弁座部１８の弁座１８ａに当接して、リリーフ弁ポート１７を塞いで弁閉状態となる。
【００２６】
また、弁室１６内に流入する流体圧力が所定値Ｐ１以上の場合には、反転板２３が弁座部１８より遠ざかる側に動作し弁座部１８の弁座１８ａより離間し始めて、リリーフ弁ポート１７が開き始めて弁開状態が開始される。
そして、弁室１６内に流入する流体圧力が所定値Ｐ１より上昇するにつれて、弁開度が徐々に上昇するようになっている。
【００２７】
さらに、弁室１６内に流入する流体圧力が所定値Ｐ２に達すると、反転板２３が弁座部１８の弁座１８ａより遠ざかる側に動作し、弁座部１８の弁座１８ａより完全に離間して、リリーフ弁ポート１７が開き弁全開状態となるように構成されている。
なお、反転板２３は、弁座部１８の側に動作して弁座部１８の弁座１８ａに当接してリリーフ弁ポート１７を塞いでいる状態、すなわち、弁閉状態において開弁側の予変形を与えられ、その反力によって弁座部１８に押し付けられている。これにより、高度な弁締め切り性が得られるようになっている。
【００２８】
すなわち、この状態は、閉弁側に変形した自由状態の反転板２３を、弁本体１１に対してかしめ固定する時に、反転板２３が弁座部１８に押し付けられて、反転板２３がスローアクション限界内で開弁側に少し変形するように取り付けることにより得られる。すなわち、切頭円錐形部１８ｂがない場合、閉弁側に変形した自由状態の反転板２３の中央部が、切頭円錐形部１８ｂによる弁座部１８の弁座１８ａの高さ位置よりも、弁室１６の底部１６ａの側に位置するようにすればよい。
【００２９】
このように構成されるリリーフ弁１０は、反転板２３がスローアクション式に動作するばね性を有する反転板であるので、例えば、冷凍サイクル装置の始動開始時において、図３に示したように、流体圧力が所定値Ｐ１以上に達して弁開状態になった場合、すぐに弁が全開状態になるのではなく、流体圧力の上昇に応じて弁開度が徐々に上昇して、図４に示したように、流体圧力が所定値Ｐ２に達した際に、弁が弁開状態になる。
【００３０】
なお、この場合、リリーフ弁ポート１７の口径としては、φ１ｍｍ〜φ３ｍｍの範囲であり、反転板２３が弁座１８ａより離間し始める所定圧Ｐ１が１０ＭＰａ以上であり、反転板２３が弁全開状態となる所定圧Ｐ２が１５ＭＰａ以上であるのが望ましい。
従って、このような弁開時の弁開度が小さく、すぐに圧力が低下することがないので、ただちに弁閉状態となることがない。
【００３１】
また、弁開状態から弁閉状態に移行する場合にも、弁開度が徐々に低下するので、急激に流量が低下して圧力が上昇することがないので、すぐに弁開状態となることがない。
従って、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においても、従来のスナップアクション形式のリリーフ弁のような、図１１に示したようなハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れている。
【００３２】
図５は、本発明のリリーフ弁を適用した本発明の冷凍サイクル装置の実施例の概略図である。
この冷凍サイクル装置は、上述した本発明のリリーフ弁を、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２）などの超臨界蒸気圧冷凍サイクルに適用した実施例を示している。
この冷凍サイクル装置は、図５に示したように、圧縮機１００と、放熱器（ガスクーラ）１０１と、高圧制御弁１０２と、蒸発器１０３と、アキュームレータ１０４とを備えている。
【００３３】
そして、これらが冷媒通路（配管）１０５、１０６、１０７、１０８、１０９によって閉ループ状に連通接続され、この閉ループを、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２ ）等による冷媒が循環するようになっている。
そして、冷媒流れで見て、高圧制御弁１０２と並列に、上述した構成によるリリーフ弁１０が設けられている。これにより、リリーフ弁１０の入力ポート１３には放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が及ぼされ、出口ポート１５には蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を及ぼされている。これによって、リリーフ弁１０は、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力を一次圧力、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を二次圧力として及ぼされて動作するようになっている。
【００３４】
これにより、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇しようとした時には、リリーフ弁１０が開弁し、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇することが回避されるように構成されている。
このように構成することによって、前述に記載のリリーフ弁１０を用いた冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００３５】
図６は、本発明による冷凍サイクル装置用のリリーフ弁付き高圧制御弁の実施例のリリーフ弁の弁閉状態を示す縦断面図、図７は、図６のリリーフ弁の弁開状態を示す縦断面図、図８は、図６のリリーフ弁付き高圧制御弁を冷凍サイクル装置に適用した本発明の冷凍サイクル装置の実施例の概略図である。
なお、図６および図７において、図１に対応する部分（リリーフ弁部分）は、図１に付した参照番号と同一の番号を付して、その説明を省略する。
【００３６】
図６および図７に示したように、リリーフ弁付き高圧制御弁３０は、弁本体３１を備えている。弁本体３１は、入口継手１２が取り付けられた入口ポート１３と、出口継手１４が取り付けられた出口ポート１５とを備えている。
また、弁本体３１の入口ポート１３と出口ポート１５との間には、ベローズ収容弁室３２が形成されており、このベローズ収容弁室３２には、弁座部４７が形成され、この弁座部３９に、高圧制御弁ポート３３が形成されている。
【００３７】
ベローズ収容弁室３２には、圧力・温度感応手段として、例えば、使用冷媒と同じ、二酸化炭素ガスを封入された密閉型の高圧制御用ベローズ装置３４が配置されている。
高圧制御用ベローズ装置３４は、上端側に上部部材３５が一体接続されたベローズ本体３６と、ベローズ本体３６の下端を閉じるようにベローズ本体３６の下端に溶接されたエンド部材３７を備えている。
【００３８】
また、エンド部材３７には、弁ホルダ３８が固定されている。ベローズ内部には、ベローズ本体３６の上端と弁ホルダ３８との間に、補助ばね３９が設けられている。さらに、弁ホルダ３８の下底部には、高圧制御弁ポート３３の開閉と開度設定を行うためのボール弁体から構成された高圧制御弁体４０が、圧入固定されている。なお、エンド部材３７には、エンド部材３７を貫通する連通路４１が形成されており、ベローズ収容弁室３２内の連通性が確保されている。
【００３９】
一方、上部部材３５には、ベローズ本体３６の内部において、弁ホルダ３８の側へ延設され、圧縮方向のストッパを兼ねたガイド管部４２が備えられている。このガイド管部４２は、弁ホルダ３８に形成されたガイド孔４３に摺動可能に嵌合されており、ベローズ本体３６の収縮の際にガイドの機能を果たすようになっている。
【００４０】
また、上部部材３５にはベローズ本体３６の内部にガスを封入するために、ガイド管部４２に連通している封入ガス管４４が取り付けられている。
さらに、高圧制御用ベローズ装置３４では、上部部材３５が弁本体３１の上部でねじ止めされたアジャストねじ部材４５の端面と当接しており、アジャストねじ部材４５のねじ込み量に応じて、ベローズ内部に封入したガスの密度を所定の設定値に調整できるようになっている。
【００４１】
そして、弁本体３１の一部に（下方に）、リリーフ弁の弁室１６、リリーフ弁ポート１７、弁座部１８が形成され、弁室１６に、ストッパ押え部材１９とともに、反転板組立体２０が設けられている。なお、このリリーフ弁の構造は、図１に示したリリーフ弁１０と同一構造になっている。
弁室１６は、弁本体３１に形成された内部通路４６を介してベローズ収容弁室３２に連通している。また、リリーフ弁ポート１７は、出口ポート１５と連通し、冷媒流れで見て、高圧制御弁ポート３３と並列となるように設けられている。
【００４２】
そして、リリーフ弁付き高圧制御弁３０は、入口継手１２が冷凍サイクル装置の放熱器の出口側に接続され、出口継手１４が蒸発器の入口側に接続されて使用される。これにより、リリーフ弁付き高圧制御弁３０の高圧制御用ベローズ装置３４は、放熱器の出口側の圧力・温度に感応して伸縮し、これに応じて高圧制御弁体４０が高圧制御弁ポート３３の開閉ならびに開度設定を行い、放熱器と蒸発器との連通度を制御して放熱器の出口側の圧力制御が行われるようになっている。
【００４３】
すなわち、例えば、図８に示したように、冷凍サイクル装置は、圧縮機１００と、放熱器（ガスクーラ）１０１と、リリーフ弁付き高圧制御弁３０と、蒸発器１０３と、アキュームレータ１０４とを備えている。そして、これらが冷媒通路（配管）１０５、１０６、１０７、１０８、１０９によって閉ループ状に連通接続され、この閉ループを、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２ ）等による冷媒が循環するようになっている。
【００４４】
これにより、入力ポート１３には、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が及ぼされ、出口ポート１５には、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を及ぼされるようになっている。そして、リリーフ弁１０は、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力を一次圧力、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を二次圧力として及ぼされて動作するようになっている。
【００４５】
従って、これにより、リリーフ弁付き高圧制御弁３０の高圧制御用ベローズ装置３４は、放熱器１０１の出口側の圧力・温度に感応して伸縮し、これに応じて、高圧制御弁体４０が高圧制御弁ポート３３の開閉ならびに開度設定を行い、放熱器１０１と蒸発器１０３との連通度を制御して放熱器の出口側の圧力制御が行われるようになっている。そして、上述の実施例と同様に、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇しようとした時にはリリーフ弁１０が開弁し、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇することが回避されるようになっている。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、冷凍サイクル装置にリリーフ弁を用いた例を示したが、その他の流体を用いて圧力を制御する必要がある装置においても本発明のリリーフ弁を適用することができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係るリリーフ弁によれば、反転板がスローアクション式に反転動作するばね性を有する反転板であるので、例えば、冷凍サイクル装置の始動開始時において、流体圧力が所定値以上に達して弁開状態になった場合、すぐに弁が全開状態になるのではなく、流体圧力の上昇に応じて弁開度が徐々に上昇して、流体圧力が所定値に達した際に、弁が全開状態になる。
【００４８】
従って、このような弁開時の弁開度が小さく、すぐに圧力が低下することがないので、ただちに弁閉状態となることがない。
また、弁開状態から弁閉状態に移行する場合にも、弁開度が徐々に低下するので、急激に流量が低下して圧力が上昇することがないので、すぐに弁開状態となることがない。
【００４９】
従って、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においても、従来のスナップアック形式のリリーフ弁のように、ハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れている。
また、本発明のリリーフ弁付き高圧制御弁によれば、前述したようなリリーフ弁と高圧制御弁とのコンパクトな複合弁が得られ、しかも、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、さらに、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁付き高圧制御弁を提供することができる。
【００５０】
また、本発明の冷凍サイクル装置によれば、前述にしたようなリリーフ弁を用いた冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００５１】
また、本発明の冷凍サイクル装置によれば、前述したようなリリーフ弁と高圧制御弁とのコンパクトな複合弁を用いたコンパクトな冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のリリーフ弁の実施例の弁閉状態を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明のリリーフ弁の実施例の弁開状態を示す図１と同様な断面図である。
【図３】図３は、本発明のリリーフ弁の実施例の作動状態を示す圧力と流量の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明のリリーフ弁の実施例の作動開始時の状態を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のリリーフ弁を適用した本発明の冷凍サイクル装置の実施例の概略図である。
【図６】図６は、本発明による冷凍サイクル装置用のリリーフ弁付き高圧制御弁の実施例のリリーフ弁の弁閉状態を示す縦断面図である。
【図７】図７は、図６のリリーフ弁の弁開状態を示す縦断面図である。
【図８】図８は、図６のリリーフ弁付き高圧制御弁を冷凍サイクル装置に適用した本発明の冷凍サイクル装置の実施例の概略図である。
【図９】図９は、従来のリリーフ弁の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明のリリーフ弁の実施例の作動状態を示す圧力と流量の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、従来のリリーフ弁の実施例の作動開始時の状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ リリーフ弁
１１ 弁本体
１２ 入口継手
１３ 入口ポート
１４ 出口継手
１５ 出力ポート
１６ 弁室
１６ａ 底部
１７ リリーフ弁ポート
１８ 弁座部
１８ａ 弁座
１８ｂ 切頭円錐形部
１９ ストッパ押え部材
２０ 反転板組立体
２１ Ｏリング
２２ Ｏリング
２３ 反転板
２４ キャップ部材
２５ ストッパ部材
２６ 内部通路
３０ リリーフ弁付き高圧制御弁
３１ 弁本体
３２ ベローズ収容弁室
３３ 高圧制御弁ポート
３４ 高圧制御用ベローズ装置
３５ 上部部材
３６ ベローズ本体
３７ エンド部材
３８ 弁ホルダ
３９ スプリング
４０ 高圧制御弁体
４１ 連通路
４２ ガイド管部
４３ ガイド孔
４４ 封入ガス管
４５ アジャストねじ部材
４６ 内部通路
４７ 弁座部
１００ 圧縮機
１０１ 放熱器
１０２ 高圧制御弁
１０３ 蒸発器
１０４ アキュームレータ
２１０ リリーフ弁
２１１ 弁本体
２１７ リリーフ弁ポート
２１８ 弁座部
２２３ 反転板
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル装置等の流体流路において使用されるリリーフ弁、および冷凍サイクル装置において用いて好適なリリーフ弁付き高圧制御弁、ならびに冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、オゾンを破壊して地球環境汚染をきたすおそれのあるフロンガスに代わって、冷凍サイクルの冷媒として、炭酸ガス（ＣＯ２）等の冷媒を超臨界域で使用する超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置が開発されている。
このような超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置では、放熱器の出口側の冷媒の圧力と温度とが最適制御線に沿うように制御される。
【０００３】
このため、特開平９−２６４６２２号公報に示されているように、冷媒封入のダイヤフラム室の内圧と放熱器出口側の冷媒圧力との平衡関係により動作する高圧制御弁を放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路の途中に設け、この高圧制御弁によって放熱器の出口側の冷媒の圧力制御を行うように構成された超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置が提案されている。
【０００４】
ところで、このような超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置を車載用空気調和装置に用いた場合、車載用空気調和装置において、真夏などの高外気温時に空気調和装置が停止していると、外気温の影響によって、高圧制御弁のダイヤフラム室内圧が高くなってしまう。
従って、この状態で車載用空気調和装置を始動した場合、外気温度相当圧力以上にならないと、高圧制御弁が開弁せず、高圧側の耐圧を超えるおそれがある。
【０００５】
このため、特開平１１−１３２６０２号公報には、高圧制御弁と並列にリリーフ弁を設け、放熱器の出口側の冷媒圧力が異常上昇しようとした時には、リリーフ弁の開弁により放熱器の出口側の冷媒圧力の異常上昇を抑えるように構成することが開示されている。
そして、このために、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁として、特開２００２−７１０３７号公報には、図９に示したように、リリーフ弁ポート２１７およびリリーフ弁ポート２１７の周りに設けられた弁座部２１８とを具備した弁本体２１１と、弁本体２１１に取り付けられて板面に作用する圧力に感応しスナップアクション式に反転動作するばね性を有する反転板２２３とを設けたリリーフ弁２１０が提案されている。
【０００６】
このリリーフ弁の反転板２２３は、図１０に示したように、感知圧力が所定値ｐ１以下の場合には、弁座部２１８の側に反転板２２３が反転して、弁座部２１８に当接して、リリーフ弁ポート２１７を塞ぎ、弁閉状態となる。一方、感知圧力が所定値ｐ２以上の場合には、弁座部２１８より遠ざかる側に反転板２２３が反転して、弁座部２１８より離間し、リリーフ弁ポート２１７を開放して、弁開状態になるように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した特開２００２−７１０３７号公報に開示されたようなリリーフ弁２１０では、図１１に示したように、例えば、冷凍サイクル装置の始動開始時において、放熱器の出口側の冷媒圧力が、弁開圧力ｐ２に達した際に、弁座部２１８より遠ざかる側に反転板２２３が反転して、弁座部２１８より離間し、リリーフ弁ポート２１７を開放して、弁開状態になる。
【０００８】
しかしながら、冷凍サイクルの始動時には、供給流量が少なく、リリーフ弁２１０によって放出される流量が多いので、放熱器の出口側の冷媒圧力がただちに低下して、弁閉圧力ｐ１に低下することになる。従って、反転板２２３がすぐに弁座部２１８の側に反転板２２３が反転して、直接に弁座部２１８に当接して、リリーフ弁ポート２１７を塞ぎ、弁閉状態となってしまう。
【０００９】
そして、この弁閉状態によって、すぐに放熱器の出口側の冷媒圧力が上昇して、再び弁開状態となってしまう。
このような現象が、供給流量が所定の流量ｆ１に達するまで繰り返し発生することになる（図１１のａ参照）。このような現象がいわゆるハンチング現象である。
【００１０】
また、このようなハンチング現象は、冷凍サイクルの停止開始時においても同様に発生することになる。すなわち、冷凍サイクルの停止開始時には、供給流量が多いため、弁閉後にすぐに圧力が上昇して、すぐに反転板２２３が反転して弁開状態となるため、弁閉、弁開が繰り返し行われることになる。
このようなハンチング現象が発生すると、弁の繰り返しの開閉作動によって、騒音が発生することになっていた。
【００１１】
さらに、このようなスナップアクション式に反転動作するばね性を有する反転板２２３では、急激に反転が行われるので、反転時においてどうしても作動による騒音が発生することにもなる。
本発明は、このような現状に鑑み、冷凍サイクル装置等の流体流路において使用でき、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁、および冷凍サイクル装置において用いて好適なリリーフ弁付き高圧制御弁、ならびに冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明のリリーフ弁は、弁本体に形成された弁室と、
前記弁室に形成された弁座部と、
前記弁本体の弁座部に形成されたリリーフ弁ポートと、
前記弁座部に対峙するように前記弁本体の弁室内に配設されるとともに、前記弁室内に流入する流体圧力に応じて、前記弁座に対して離接する方向に動作することによって、前記弁座部に対して離接して弁開度を制御するように構成された反転板とを備えたリリーフ弁であって、
前記反転板が、前記弁室内に流入する流体圧力に感応して、スローアクション式に動作するばね性を有する反転板であり、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値以下の場合には、前記反転板が弁座部の側に動作し弁座部に当接して、リリーフ弁ポートを塞いで弁閉状態になり、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値以上の場合には、前記反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より離間し始めて、リリーフ弁ポートが開き始めて弁開状態が開始され、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値に達すると、前記反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より完全に離間して、リリーフ弁ポートが開き弁全開状態となるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することによって、反転板がスローアクション式に動作するばね性を有する反転板であるので、例えば、冷凍サイクル装置の始動開始時において、流体圧力が所定値以上に達して弁開状態になった場合、すぐに弁が全開状態になるのではなく、流体圧力の上昇に応じて弁開度が徐々に上昇して、流体圧力が所定値に達した際に、弁が全開状態になる。
【００１４】
従って、このような弁開時の弁開度が小さく、すぐに圧力が低下することがないので、ただちに弁閉状態となることがない。
また、弁開状態から弁閉状態に移行する場合にも、弁開度が徐々に低下するので、急激に流量が低下して圧力が上昇することがないので、すぐに弁開状態となることがない。
【００１５】
従って、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においても、従来のスナップアック形式のリリーフ弁のように、ハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れている。
また、本発明のリリーフ弁付き高圧制御弁は、冷凍サイクル装置の放熱器の出口側と蒸発器の入口側との間に配設され、放熱器の出口側の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御して放熱器の出口側の圧力制御を行うリリーフ弁付き高圧制御弁であって、
前述に記載のリリーフ弁の弁本体が、高圧制御弁の弁本体と同一の弁本体から構成されて一体化されるようにリリーフ弁が配置されるとともに、
前記リリーフ弁ポートと高圧制御弁の高圧制御用弁ポートとが、冷媒流れで見て弁本体に互いに並列の関係となるように、リリーフ弁が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
このように構成することによって、前述したようなリリーフ弁と高圧制御弁とのコンパクトな複合弁が得られ、しかも、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、さらに、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁付き高圧制御弁を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器とを順に循環するように構成されるとともに、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、放熱器の出口側の冷媒の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御し、放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁を配設した冷凍サイクル装置であって、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、前記高圧制御弁と並列に、前述に記載のリリーフ弁を配設したことを特徴とする。
【００１８】
このように構成することによって、前述に記載のリリーフ弁を用いた冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
また、本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器とを順に循環するように構成されるとともに、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、放熱器の出口側の冷媒の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御し、放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁を配設した冷凍サイクル装置であって、
前記高圧制御弁が、前述に記載のリリーフ弁付き高圧制御弁であることを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、前述したようなリリーフ弁と高圧制御弁とのコンパクトな複合弁を用いたコンパクトな冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。図１は、本発明のリリーフ弁の実施例の弁閉状態を示す断面図、図２は、本発明のリリーフ弁の実施例の弁開状態を示す図１と同様な断面図、図３は、本発明のリリーフ弁の実施例の作動状態を示す圧力と流量の関係を示すグラフ、図４は、本発明のリリーフ弁の実施例の冷凍サイクル装置の始動開始時の状態を示すグラフである。
【００２１】
図１において、１０は、全体で本発明のリリーフ弁を示している。
リリーフ弁１０は、弁本体１１を備えており、この弁本体１１には、入口継手１２が取り付けられた入口ポート１３と、出口継手１４が取り付けられた出口ポート１５とを備えている。これらの入口ポート１３と出口ポート１５との間には、弁本体１１に弁室１６が形成されている。
【００２２】
そして、この出口ポート１５には、弁座部１８が装着されており、この弁座部１８と出口ポート１５との間は、Ｏリング２２によって弁室１６のシールが行われている。また、この弁座部１８には、その内側に、弁室１６と出口ポート１５とを連通するリリーフ弁ポート１７が形成されている。
一方、弁室１６は、ストッパ押え部材１９と、このストッパ押え部材１９ともに弁本体１１にかしめ固定された反転板組立体２０とによって閉じられ、Ｏリング２１によって弁室１６のシールが行われている。
【００２３】
この反転板組立体２０は、通気孔付きのストッパ部材２５と複数の反転板２３と円環状のキャップ部材２４を重ねて外周部を溶接固定したものより成っている。
また、反転板２３は、中央部においてリリーフ弁ポート１７と弁座部１８に対峙するように配置されている。弁座部１８は、弁室１６の底部１６ａより反転板２３の側に突出形成された切頭円錐形部１８ｂの円環状の頂面からなる弁座１８ａを備えている。この弁座１８ａは、弁室１６の底部１６ａより反転板２３の側に位置するように配置されている。
【００２４】
さらに、弁室１６は、弁本体１１に形成された内部通路２６によって入力ポート１３に連通し、入力ポート１３の圧力（一次圧力）が及ぼされるようになっている。また、リリーフ弁ポート１７は、出口ポート１５と連通しており、反転板２３がリリーフ弁ポート１７と対峙する部分には、出力ポート１５の圧力（二次圧力）が及ぼされるようになっている。
【００２５】
また、この反転板２３は、弁室１６内に流入する流体圧力に感応して、すなわち、反転板２３の板面に作用する圧力に感応して、スローアクション式に動作するばね性を有するものである。
すなわち、図３に示したように、反転板２３は、弁室１６内に流入する流体圧力が所定値Ｐ１以下の場合には、反転板２３が弁座部１８の側に有り、弁座部１８の弁座１８ａに当接して、リリーフ弁ポート１７を塞いで弁閉状態となる。
【００２６】
また、弁室１６内に流入する流体圧力が所定値Ｐ１以上の場合には、反転板２３が弁座部１８より遠ざかる側に動作し弁座部１８の弁座１８ａより離間し始めて、リリーフ弁ポート１７が開き始めて弁開状態が開始される。
そして、弁室１６内に流入する流体圧力が所定値Ｐ１より上昇するにつれて、弁開度が徐々に上昇するようになっている。
【００２７】
さらに、弁室１６内に流入する流体圧力が所定値Ｐ２に達すると、反転板２３が弁座部１８の弁座１８ａより遠ざかる側に動作し、弁座部１８の弁座１８ａより完全に離間して、リリーフ弁ポート１７が開き弁全開状態となるように構成されている。
なお、反転板２３は、弁座部１８の側に動作して弁座部１８の弁座１８ａに当接してリリーフ弁ポート１７を塞いでいる状態、すなわち、弁閉状態において開弁側の予変形を与えられ、その反力によって弁座部１８に押し付けられている。これにより、高度な弁締め切り性が得られるようになっている。
【００２８】
すなわち、この状態は、閉弁側に変形した自由状態の反転板２３を、弁本体１１に対してかしめ固定する時に、反転板２３が弁座部１８に押し付けられて、反転板２３がスローアクション限界内で開弁側に少し変形するように取り付けることにより得られる。すなわち、切頭円錐形部１８ｂがない場合、閉弁側に変形した自由状態の反転板２３の中央部が、切頭円錐形部１８ｂによる弁座部１８の弁座１８ａの高さ位置よりも、弁室１６の底部１６ａの側に位置するようにすればよい。
【００２９】
このように構成されるリリーフ弁１０は、反転板２３がスローアクション式に動作するばね性を有する反転板であるので、例えば、冷凍サイクル装置の始動開始時において、図３に示したように、流体圧力が所定値Ｐ１以上に達して弁開状態になった場合、すぐに弁が全開状態になるのではなく、流体圧力の上昇に応じて弁開度が徐々に上昇して、図４に示したように、流体圧力が所定値Ｐ２に達した際に、弁が弁開状態になる。
【００３０】
なお、この場合、リリーフ弁ポート１７の口径としては、φ１ｍｍ〜φ３ｍｍの範囲であり、反転板２３が弁座１８ａより離間し始める所定圧Ｐ１が１０ＭＰａ以上であり、反転板２３が弁全開状態となる所定圧Ｐ２が１５ＭＰａ以上であるのが望ましい。
従って、このような弁開時の弁開度が小さく、すぐに圧力が低下することがないので、ただちに弁閉状態となることがない。
【００３１】
また、弁開状態から弁閉状態に移行する場合にも、弁開度が徐々に低下するので、急激に流量が低下して圧力が上昇することがないので、すぐに弁開状態となることがない。
従って、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においても、従来のスナップアクション形式のリリーフ弁のような、図１１に示したようなハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れている。
【００３２】
図５は、本発明のリリーフ弁を適用した本発明の冷凍サイクル装置の実施例の概略図である。
この冷凍サイクル装置は、上述した本発明のリリーフ弁を、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２）などの超臨界蒸気圧冷凍サイクルに適用した実施例を示している。
この冷凍サイクル装置は、図５に示したように、圧縮機１００と、放熱器（ガスクーラ）１０１と、高圧制御弁１０２と、蒸発器１０３と、アキュームレータ１０４とを備えている。
【００３３】
そして、これらが冷媒通路（配管）１０５、１０６、１０７、１０８、１０９によって閉ループ状に連通接続され、この閉ループを、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２ ）等による冷媒が循環するようになっている。
そして、冷媒流れで見て、高圧制御弁１０２と並列に、上述した構成によるリリーフ弁１０が設けられている。これにより、リリーフ弁１０の入力ポート１３には放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が及ぼされ、出口ポート１５には蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を及ぼされている。これによって、リリーフ弁１０は、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力を一次圧力、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を二次圧力として及ぼされて動作するようになっている。
【００３４】
これにより、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇しようとした時には、リリーフ弁１０が開弁し、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇することが回避されるように構成されている。
このように構成することによって、前述に記載のリリーフ弁１０を用いた冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００３５】
図６は、本発明による冷凍サイクル装置用のリリーフ弁付き高圧制御弁の実施例のリリーフ弁の弁閉状態を示す縦断面図、図７は、図６のリリーフ弁の弁開状態を示す縦断面図、図８は、図６のリリーフ弁付き高圧制御弁を冷凍サイクル装置に適用した本発明の冷凍サイクル装置の実施例の概略図である。
なお、図６および図７において、図１に対応する部分（リリーフ弁部分）は、図１に付した参照番号と同一の番号を付して、その説明を省略する。
【００３６】
図６および図７に示したように、リリーフ弁付き高圧制御弁３０は、弁本体３１を備えている。弁本体３１は、入口継手１２が取り付けられた入口ポート１３と、出口継手１４が取り付けられた出口ポート１５とを備えている。
また、弁本体３１の入口ポート１３と出口ポート１５との間には、ベローズ収容弁室３２が形成されており、このベローズ収容弁室３２には、弁座部４７が形成され、この弁座部３９に、高圧制御弁ポート３３が形成されている。
【００３７】
ベローズ収容弁室３２には、圧力・温度感応手段として、例えば、使用冷媒と同じ、二酸化炭素ガスを封入された密閉型の高圧制御用ベローズ装置３４が配置されている。
高圧制御用ベローズ装置３４は、上端側に上部部材３５が一体接続されたベローズ本体３６と、ベローズ本体３６の下端を閉じるようにベローズ本体３６の下端に溶接されたエンド部材３７を備えている。
【００３８】
また、エンド部材３７には、弁ホルダ３８が固定されている。ベローズ内部には、ベローズ本体３６の上端と弁ホルダ３８との間に、補助ばね３９が設けられている。さらに、弁ホルダ３８の下底部には、高圧制御弁ポート３３の開閉と開度設定を行うためのボール弁体から構成された高圧制御弁体４０が、圧入固定されている。なお、エンド部材３７には、エンド部材３７を貫通する連通路４１が形成されており、ベローズ収容弁室３２内の連通性が確保されている。
【００３９】
一方、上部部材３５には、ベローズ本体３６の内部において、弁ホルダ３８の側へ延設され、圧縮方向のストッパを兼ねたガイド管部４２が備えられている。このガイド管部４２は、弁ホルダ３８に形成されたガイド孔４３に摺動可能に嵌合されており、ベローズ本体３６の収縮の際にガイドの機能を果たすようになっている。
【００４０】
また、上部部材３５にはベローズ本体３６の内部にガスを封入するために、ガイド管部４２に連通している封入ガス管４４が取り付けられている。
さらに、高圧制御用ベローズ装置３４では、上部部材３５が弁本体３１の上部でねじ止めされたアジャストねじ部材４５の端面と当接しており、アジャストねじ部材４５のねじ込み量に応じて、ベローズ内部に封入したガスの密度を所定の設定値に調整できるようになっている。
【００４１】
そして、弁本体３１の一部に（下方に）、リリーフ弁の弁室１６、リリーフ弁ポート１７、弁座部１８が形成され、弁室１６に、ストッパ押え部材１９とともに、反転板組立体２０が設けられている。なお、このリリーフ弁の構造は、図１に示したリリーフ弁１０と同一構造になっている。
弁室１６は、弁本体３１に形成された内部通路４６を介してベローズ収容弁室３２に連通している。また、リリーフ弁ポート１７は、出口ポート１５と連通し、冷媒流れで見て、高圧制御弁ポート３３と並列となるように設けられている。
【００４２】
そして、リリーフ弁付き高圧制御弁３０は、入口継手１２が冷凍サイクル装置の放熱器の出口側に接続され、出口継手１４が蒸発器の入口側に接続されて使用される。これにより、リリーフ弁付き高圧制御弁３０の高圧制御用ベローズ装置３４は、放熱器の出口側の圧力・温度に感応して伸縮し、これに応じて高圧制御弁体４０が高圧制御弁ポート３３の開閉ならびに開度設定を行い、放熱器と蒸発器との連通度を制御して放熱器の出口側の圧力制御が行われるようになっている。
【００４３】
すなわち、例えば、図８に示したように、冷凍サイクル装置は、圧縮機１００と、放熱器（ガスクーラ）１０１と、リリーフ弁付き高圧制御弁３０と、蒸発器１０３と、アキュームレータ１０４とを備えている。そして、これらが冷媒通路（配管）１０５、１０６、１０７、１０８、１０９によって閉ループ状に連通接続され、この閉ループを、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２ ）等による冷媒が循環するようになっている。
【００４４】
これにより、入力ポート１３には、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が及ぼされ、出口ポート１５には、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を及ぼされるようになっている。そして、リリーフ弁１０は、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力を一次圧力、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を二次圧力として及ぼされて動作するようになっている。
【００４５】
従って、これにより、リリーフ弁付き高圧制御弁３０の高圧制御用ベローズ装置３４は、放熱器１０１の出口側の圧力・温度に感応して伸縮し、これに応じて、高圧制御弁体４０が高圧制御弁ポート３３の開閉ならびに開度設定を行い、放熱器１０１と蒸発器１０３との連通度を制御して放熱器の出口側の圧力制御が行われるようになっている。そして、上述の実施例と同様に、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇しようとした時にはリリーフ弁１０が開弁し、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇することが回避されるようになっている。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、冷凍サイクル装置にリリーフ弁を用いた例を示したが、その他の流体を用いて圧力を制御する必要がある装置においても本発明のリリーフ弁を適用することができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係るリリーフ弁によれば、反転板がスローアクション式に反転動作するばね性を有する反転板であるので、例えば、冷凍サイクル装置の始動開始時において、流体圧力が所定値以上に達して弁開状態になった場合、すぐに弁が全開状態になるのではなく、流体圧力の上昇に応じて弁開度が徐々に上昇して、流体圧力が所定値に達した際に、弁が全開状態になる。
【００４８】
従って、このような弁開時の弁開度が小さく、すぐに圧力が低下することがないので、ただちに弁閉状態となることがない。
また、弁開状態から弁閉状態に移行する場合にも、弁開度が徐々に低下するので、急激に流量が低下して圧力が上昇することがないので、すぐに弁開状態となることがない。
【００４９】
従って、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においても、従来のスナップアック形式のリリーフ弁のように、ハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れている。
また、本発明のリリーフ弁付き高圧制御弁によれば、前述したようなリリーフ弁と高圧制御弁とのコンパクトな複合弁が得られ、しかも、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、さらに、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁付き高圧制御弁を提供することができる。
【００５０】
また、本発明の冷凍サイクル装置によれば、前述にしたようなリリーフ弁を用いた冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００５１】
また、本発明の冷凍サイクル装置によれば、前述したようなリリーフ弁と高圧制御弁とのコンパクトな複合弁を用いたコンパクトな冷凍サイクル装置が得られ、これによって、冷凍サイクルの始動時、停止開始時においてもハンチング現象による騒音が発生せず、しかも、構造が簡単で、弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れた冷凍サイクル装置を提供することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のリリーフ弁の実施例の弁閉状態を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明のリリーフ弁の実施例の弁開状態を示す図１と同様な断面図である。
【図３】図３は、本発明のリリーフ弁の実施例の作動状態を示す圧力と流量の関係を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明のリリーフ弁の実施例の作動開始時の状態を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明のリリーフ弁を適用した本発明の冷凍サイクル装置の実施例の概略図である。
【図６】図６は、本発明による冷凍サイクル装置用のリリーフ弁付き高圧制御弁の実施例のリリーフ弁の弁閉状態を示す縦断面図である。
【図７】図７は、図６のリリーフ弁の弁開状態を示す縦断面図である。
【図８】図８は、図６のリリーフ弁付き高圧制御弁を冷凍サイクル装置に適用した本発明の冷凍サイクル装置の実施例の概略図である。
【図９】図９は、従来のリリーフ弁の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明のリリーフ弁の実施例の作動状態を示す圧力と流量の関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、従来のリリーフ弁の実施例の作動開始時の状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ リリーフ弁
１１ 弁本体
１２ 入口継手
１３ 入口ポート
１４ 出口継手
１５ 出力ポート
１６ 弁室
１６ａ 底部
１７ リリーフ弁ポート
１８ 弁座部
１８ａ 弁座
１８ｂ 切頭円錐形部
１９ ストッパ押え部材
２０ 反転板組立体
２１ Ｏリング
２２ Ｏリング
２３ 反転板
２４ キャップ部材
２５ ストッパ部材
２６ 内部通路
３０ リリーフ弁付き高圧制御弁
３１ 弁本体
３２ ベローズ収容弁室
３３ 高圧制御弁ポート
３４ 高圧制御用ベローズ装置
３５ 上部部材
３６ ベローズ本体
３７ エンド部材
３８ 弁ホルダ
３９ スプリング
４０ 高圧制御弁体
４１ 連通路
４２ ガイド管部
４３ ガイド孔
４４ 封入ガス管
４５ アジャストねじ部材
４６ 内部通路
４７ 弁座部
１００ 圧縮機
１０１ 放熱器
１０２ 高圧制御弁
１０３ 蒸発器
１０４ アキュームレータ
２１０ リリーフ弁
２１１ 弁本体
２１７ リリーフ弁ポート
２１８ 弁座部
２２３ 反転板
Claims (7)
- 弁本体に形成された弁室と、
前記弁室に形成された弁座部と、
前記弁本体の弁座部に形成されたリリーフ弁ポートと、
前記弁座部に対峙するように前記弁本体の弁室内に配設されるとともに、前記弁室内に流入する流体圧力に応じて、前記弁座に対して離接する方向に動作することによって、前記弁座部に対して離接して弁開度を制御するように構成された反転板とを備えたリリーフ弁であって、
前記反転板が、前記弁室内に流入する流体圧力に感応して、スローアクション式に動作するばね性を有する反転板であり、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値以下の場合には、前記反転板が弁座部の側に動作し弁座部に当接して、リリーフ弁ポートを塞いで弁閉状態になり、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値以上の場合には、前記反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より離間し始めて、リリーフ弁ポートが開き始めて弁開状態が開始され、
前記弁室内に流入する流体圧力が所定値に達すると、前記反転板が弁座部より遠ざかる側に動作し弁座部より完全に離間して、リリーフ弁ポートが開き弁全開状態となるように構成されていることを特徴とするリリーフ弁。 - 前記リリーフ弁ポートの口径が、φ１ｍｍ〜φ３ｍｍの範囲であり、
前記反転板が弁座より離間し始める所定圧が１０ＭＰａ以上、
前記反転板が弁全開状態となる所定圧が１５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載のリリーフ弁。 - 冷凍サイクル装置の放熱器の出口側と蒸発器の入口側との間に配設され、放熱器の出口側の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御して放熱器の出口側の圧力制御を行うリリーフ弁付き高圧制御弁であって、
請求項１に記載のリリーフ弁の弁本体が、高圧制御弁の弁本体と同一の弁本体から構成されて一体化されるようにリリーフ弁が配置されるとともに、
前記リリーフ弁ポートと高圧制御弁の高圧制御用弁ポートとが、冷媒流れで見て弁本体に互いに並列の関係となるように、リリーフ弁が配置されていることを特徴とするリリーフ弁付き高圧制御弁。 - 前記リリーフ弁ポートの口径が、φ１ｍｍ〜φ３ｍｍの範囲であり、
前記反転板が弁座より離間し始める所定圧が１０ＭＰａ以上、
前記反転板が弁全開状態となる所定圧が１５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項３に記載のリリーフ弁付き高圧制御弁。 - 冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器とを順に循環するように構成されるとともに、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、放熱器の出口側の冷媒の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御し、放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁を配設した冷凍サイクル装置であって、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、前記高圧制御弁と並列に、請求項１に記載のリリーフ弁を配設したことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器とを順に循環するように構成されるとともに、
前記放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路に、放熱器の出口側の冷媒の圧力・温度に感応して、放熱器と蒸発器との連通度を制御し、放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁を配設した冷凍サイクル装置であって、
前記高圧制御弁が、請求項２に記載のリリーフ弁付き高圧制御弁であることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記リリーフ弁ポートの口径が、φ１ｍｍ〜φ３ｍｍの範囲であり、
前記反転板が弁座より離間し始める所定圧が１０ＭＰａ以上、
前記反転板が弁全開状態となる所定圧が１５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項５から６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002261785A JP2004100771A (ja) | 2002-09-06 | 2002-09-06 | リリーフ弁およびリリーフ弁付き高圧制御弁ならびに冷凍サイクル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002261785A JP2004100771A (ja) | 2002-09-06 | 2002-09-06 | リリーフ弁およびリリーフ弁付き高圧制御弁ならびに冷凍サイクル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004100771A true JP2004100771A (ja) | 2004-04-02 |
Family
ID=32262063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002261785A Pending JP2004100771A (ja) | 2002-09-06 | 2002-09-06 | リリーフ弁およびリリーフ弁付き高圧制御弁ならびに冷凍サイクル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004100771A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010116901A1 (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-14 | 株式会社鷺宮製作所 | 圧力作動制御弁 |
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-
2002
- 2002-09-06 JP JP2002261785A patent/JP2004100771A/ja active Pending
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