JP2004257471A - Pressure relief valve of refrigeration cycle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はCO2 ガスを冷媒とする冷凍サイクルの圧力リリーフバルブに関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用空調装置等の冷凍サイクルでは、圧縮機後流の高圧側経路の冷媒圧力が所定値以上に上昇した際に、圧力リリーフバルブの開弁作動により異常に高くなったガス圧力を低減させて安全性を確保するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−135817号公報(第2頁、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の圧力リリーフバルブは、弁体の下面(弁座対向面)に弁座に密接するゴム製のパッキングを嵌装配置した構成としたものであるが、CO2 ガスを冷媒とする冷凍サイクルのように、高圧側経路の内圧が冷媒の臨界圧力以上となる所謂超臨界冷凍サイクルに用いた場合、圧縮機後流(圧縮機とガスクーラー間)の冷媒温度が高温(150℃以上)となるため耐熱的に問題を生じる。
【0005】
そこでこのゴムパッキングとして耐熱性のあるフッ素ゴム系材料を用いた場合CO2 ガスがゴムパッキングを透過し易く、また、CO2 ガスによってゴムパッキングが膨潤し易くシール性が悪化するという新たな問題を生じる。
【0006】
また、これらのことから、弁座と弁体とを金属製としてメタルシールさせることも考えられるが、この場合、一度圧力開放した後に再閉弁したときの密着性が悪くなって微小なガスリークを生じる可能性がある。
【0007】
そこで、本発明はCO2 ガスを冷媒とする冷凍サイクルに用いて、シール性を高められると共に圧力開放後の再閉弁時の弁密着性を確保することができる復帰型の圧力リリーフ弁を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力リリーフバルブにあっては、圧力導入部と大気開放部との境に弁座を形成した金属製のバルブケーシングと、前記バルブケーシングの大気開放部側に配置されて前記弁座に当接する弁体と、前記弁体を前記弁座に押圧するスプリングと、を備えて、CO2 ガスを冷媒とする冷凍サイクルの圧縮機後流の高圧側経路に設けられていて、前記弁体は金属製として、該弁体と前記弁座とは、相互に密接するテーパ状の第1シール部と、第1シール部に続いて設けられた小断面積の空隙部と、該空隙部に設けられて弁体と弁座との相互を密接させるフッ素ゴム系材料からなる第2シール部と、を備えたことを特徴としている。
【0009】
【発明の効果】
本発明の圧力リリーフバルブによれば、第1シール部と第2シール部とにより2重にシールするため、圧縮機の吐出口からガスクーラーとの間の高圧側経路に配設しても、高温,高圧のCO2 ガス冷媒のシール性を高めてガスリークを確実に防止することができる。
【0010】
しかも、第1シール部は弁座と弁体とが金属接触するメタルシールとなっているため、CO2 ガスとの接触による化学変化によってシール効果が損なわれることはない。
【0011】
とりわけ、この第1シール部に続いて小断面積の空隙部を形成してあるため、該第1シール部における弁体の弁座に対する着座性が安定し、該第1シール部のシール性を高めることができる。
【0012】
そして、前記高圧側経路のガス圧力が異常に上昇して圧力リリーフバルブが開弁して圧力開放した後に再閉弁した際には、第1シール部は弁座と弁体とが相互に当接するテーパ状としてあるため、弁体の自動調芯が行われて弁体が傾くことなく弁座に適正に着座させてシールを行わせることができる。
【0013】
また、この再閉弁時に、万一、第1シール部に塵埃等の噛み込みを生じてシールが不安定となった場合でも、第2シール部のフッ素ゴム系材料の弾性密着によってシール性を確保してガスリークを防止することができる。
【0014】
しかも、このフッ素ゴム系材料からなる第2シール部は小断面積の空隙部に配設されているので、第1シール部で微小なガスリークがあっても、CO2 ガスに触れる度合いが小さいため、CO2 ガスの透過やフッ素ゴム系材料の膨潤化を回避することができ、従って、圧力リリーフバルブの再利用率が向上してサービスコストの削減が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【0016】
図1,図2は本発明に係る圧力リリーフバルブの第1実施形態を示し、図1は圧力リリーフバルブの全体を示す断面図、図2は図1の要部を示す拡大図である。
【0017】
この第1実施形態における圧力リリーフバルブ1は、CO2 ガスを冷媒とする図外の冷凍サイクルの圧縮機の吐出口直後または圧縮機とガスクーラーとの間の高圧側経路に設けられる。
【0018】
金属製のバルブケーシング2は、圧力導入部3と大気開放部4とを設けた円筒状に形成してあり、これら圧力導入部3と大気開放部4との境に弁座5を形成してある。
【0019】
前記圧力導入部3を設けたケーシング先端部は小径に形成してあって、その外周には前記高圧側経路に螺装するためのねじ部6を形成してあると共に、小径部の基部にシール用のゴムパッキング7を嵌装配置してある。
【0020】
大気開放部4は圧力導入部3よりも大径に形成してあって、前記弁座5はテーパ状の第1シール面5aと、大気開放部4の内側端面となるフラットな第2シール面5bとで構成している。
【0021】
大気開放部4には、前記弁座5に当接する弁体8と、該弁体8を弁座5に押圧するスプリング9とを配設してある。
【0022】
この大気開放部4の外端の開口部内周にはねじ部10を形成してあり、このねじ部10に中心に開口11aを形成したアジャストスクリュー11を螺装してある。
【0023】
スプリング9は前記アジャストスクリュー11の内側端面に当接配置した円板状のスプリングシート12と、弁体8の背部に形成したスプリングシート部13とに亘って弾装してあり、前記アジャストスクリュー11のねじ込み加減で押圧力が調整される。
【0024】
アジャストスクリュー11の外端面には、開口11aを閉止する防塵用の樹脂フイルムからなるラベル14を貼着してある。
【0025】
弁体8は前記弁座5に対向する面(スプリングシート部13を形成した面と反対側の面)に、弁座5の第1シール面5aに当接するテーパ状の第1シール面8aと、弁座5の第2シール面5bに対向するフラットな第2シール面8bとを形成してある。
【0026】
弁座5の第1シール面5aのテーパ傾斜角度は弁体8の第1シール面8aのテーパ傾斜角度よりも大きく形成して、これら第1シール面5a,8aの先端側(小径側)の部分同志が当接してシールする第1シール部S1を構成して、これら弁座5と弁体8の対向面間にこの第1シール部S1に続く小断面積の空隙部15を形成している。
【0027】
具体的には、本実施形態ではこの空隙部15は、前記テーパ状の第1シール面5a,8a間に形成された第1空隙部15aと、フラットな第2シール面5b,8b間に形成された第2空隙部15bとで構成される。
【0028】
そして、この第2空隙部15bに前記第2シール面5b,8bの相互を密接させるフッ素ゴム系材料からなる第2シール部S2を構成している。
【0029】
本実施形態では、前記第2シール部S2は、弁体8の第2シール面8bの表面にフッ素ゴム系材料のコーティング層16を設けて構成してあり、このコーティング層16はテーパ状の第1シール面8aの表面にまで延設してある。
【0030】
以上の第1実施形態の圧力リリーフバルブ1の構造によれば、第1シール部S1と第2シール部S2とにより2重にシールするため、図外の圧縮機の吐出口付近に配設してあっても、高温,高圧のCO2 ガス冷媒のシール性を高めてガスリークを確実に防止することができる。
【0031】
しかも、第1シール部S1は弁座5および弁体8のテーパ状の第1シール面5a,8aの相互が金属接触するメタルシールとなっているため、CO2 ガスとの接触による化学変化によってシール効果が損なわれることはない。
【0032】
具体的には、本実施形態では第2シール部S2を構成するフッ素ゴム系材料のコーティング層16を弁体8のテーパ状の第1シール面8aまで延設してあるが、この第1シール面8aと弁座5の第1シール面5aとのテーパ面同志の着座によって、該第1シール面8aの前記コーティング層16が圧力導入部3に露出することがなく、これら第1シール面5a,8aが実質的にメタルシールとなって、CO2 ガスとの接触による化学変化の不具合が回避される。
【0033】
また、これら第1シール面5a,8aの当接による第1シール部S1に続いて、小断面積の空隙部15のテーパ状の第1空隙部15aが存在しているため、該第1シール部S1における前記第1シール面5aに対する第1シール面8aの着座性が安定して第1シール面8aの着座不良が回避され、該第1シール部S1のシール性を高めることができる。
【0034】
そして、前記高圧側経路のガス圧力が異常に上昇して圧力リリーフバルブ1が開弁作動して圧力開放した後に再閉弁した際には、第1シール部S1は弁座5と弁体8の第1シール面5a,8aが相互に当接するテーパ状としてあるため、弁体8の自動調芯が行われて弁体5が傾くことなく適正に着座させてシールを行わせることができる。
【0035】
また、この再閉弁時に、万一、第1シール部S1に塵埃等の噛み込みを生じてシールが不安定となった場合でも、第2シール部S2のフッ素ゴム系材料16の弾性密着によってシール性を確保してガスリークを防止することができる。
【0036】
しかも、このフッ素ゴム系材料からなる第2シール部S2は、小断面積の空隙部15における第2空隙部15bに配設されているので、第1シール部S1で微小のガスリークがあっても、CO2 ガスに触れる度合いが小さいため、CO2 ガスの透過やフッ素ゴム系材料コーティング層16の膨潤化を回避することができ、従って、圧力リリーフバルブ1の再利用率が向上してサービスコストの削減を図ることができる。
【0037】
ここで、特に本実施形態にあっては前述のように、弁体8の第2シール面8bの表面にフッ素ゴム系材料のコーティング層16を設けて第2シール部S2を構成するようにしているので、組付部品点数および組付工数の増加を伴うことなくコスト的に有利に第2シール部S2を構成することができると共に、コーティング層16の厚み管理が容易でシール精度の高い第2シール部S2を構成することができる。
【0038】
また、このコーティング層16は前述のように第1シール面8aにまで容易に延設できるため、該第1シール面8aにコーティング層16の延設部が存在することにより、前記圧力リリーフバルブ1の再閉弁時に、万一、第1シール部S1に塵埃等の噛み込みが生じた場合でも、このコーティング層16の延設部の弾性密着作用によりシール性を高く維持することができる。
【0039】
図3,図4は本発明の第2実施形態を示すもので、図3は圧力リリーフバルブの全体的な断面図、図4は図3の要部の拡大図である。
【0040】
この第2実施形態では前記第1実施形態における弁座5の第2シール面(弁座面)5bをテーパ状に形成すると共に、第1シール面5aと第2シール面5bとの連設部分に直角の小さな段部17を環状に形成してある。
【0041】
一方、弁体8は第1シール面8aに続いて前記段部17に対向する直角の小さな段部18を環状に形成すると共に、この段部18に続いて小径部19を形成して、該小径部19とその形成止端面とを第2シール面8bとしてある。
【0042】
段部17と18の各端面間には小さな隙間を設定して第1空隙部15aとし、前記第2シール面8bとテーパ状の第2シール面5bとの間の空隙を空隙部15bとしてある。
【0043】
そして、前記弁体8の小径部19に、フッ素ゴム系材料からなるOリング20を装着して、該Oリング20により弁座5と弁体8の各第2シール面5b,8bが密着する第2シール部S2を構成している。
【0044】
この第2実施形態の構造によれば、通常の状態では弁座5と弁体8の第1シール部S1を構成する各テーパ状の第1シール面5a,8a同志が直接金属接触してメタルシールとなり、これらテーパ状の第1シール面5a,8a同志の着座安定性は前記第1空隙部15aの存在によって確保される一方、第2シール部S2ではOリング20が弁座5のテーパ状の第2シール面5bに、該テーパ傾斜に沿って喰い込むように弾性密着して確実なシールが得られるから、前記第1実施形態と同様の効果が得られ、また、圧力開放後の再閉弁時にあっても、第1実施形態と同様の閉弁性およびシール性が得られる。
【0045】
また、本実施形態では弁体8の第2シール面8bを構成する小径部19に、フッ素ゴム系材料からなるOリング20を装着して第2シール部S2を構成するようにしてあるから、Oリング20の嵌挿で容易に第2シール部S2を構成でき、また、弁座5の第2シール面5bをテーパ状としてあるので、前記Oリングをテーパの小径側に向けて締め勝手に弾接させることができて、シール効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の全体構造を示す断面図。
【図2】図1の要部の拡大図。
【図3】本発明の第2実施形態の全体構造を示す断面図。
【図4】図3の要部の拡大図。
【符号の説明】
1 圧力リリーフバルブ
2 バルブケーシング
3 圧力導入部
4 大気開放部
5 弁座
8 弁体
9 スプリング
15 空隙部
15a 第1空隙部
15b 第2空隙部
16 コーティング層(フッ素ゴム系材料)
20 Oリング(フッ素ゴム系材料)
S1 第1シール部
S2 第2シール部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pressure relief valve for a refrigeration cycle using CO 2 gas as a refrigerant.
[0002]
[Prior art]
In a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner or the like, when the refrigerant pressure in the high-pressure side passage downstream of the compressor rises to a predetermined value or more, the gas pressure that has become abnormally high due to the opening operation of the pressure relief valve is reduced. Safety is ensured (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-135817 (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional pressure relief valve has a configuration in which a rubber packing that is in close contact with the valve seat is fitted and disposed on the lower surface (opposite surface of the valve seat) of the valve body, but a refrigeration cycle using CO 2 gas as a refrigerant. When used in a so-called supercritical refrigeration cycle in which the internal pressure of the high-pressure side path is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant, the refrigerant temperature downstream of the compressor (between the compressor and the gas cooler) is high (150 ° C. or higher). Therefore, a problem arises in terms of heat resistance.
[0005]
So easily when CO 2 gas using a fluorine rubber material having heat resistance is transmitted through the rubber packing as the rubber packing, also rubber packing by CO 2 gas is a new problem that easy sealability is deteriorated swell Occurs.
[0006]
From these facts, it is conceivable that the valve seat and the valve body are made of metal and metal-sealed.However, in this case, the adhesion when the pressure is once released and then re-closed is deteriorated, and a minute gas leak is generated. Can occur.
[0007]
Accordingly, the present invention provides a return-type pressure relief valve that can be used in a refrigeration cycle using CO 2 gas as a refrigerant and that can improve the sealing performance and ensure the valve adhesion at the time of re-closing after pressure release. Is what you do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the pressure relief valve of the present invention, a metal valve casing having a valve seat formed at a boundary between a pressure introducing portion and an atmosphere opening portion; and a metal valve casing disposed on the atmosphere opening portion side of the valve casing and having the valve seat. A valve body that is in contact with the valve body and a spring that presses the valve body against the valve seat, the valve body being provided on a high-pressure side path downstream of a compressor of a refrigeration cycle using CO 2 gas as a refrigerant; Is made of metal, the valve body and the valve seat are formed in a tapered first seal portion, a gap portion having a small cross-sectional area provided subsequent to the first seal portion, and A second seal portion made of a fluororubber-based material provided to bring the valve body and the valve seat into close contact with each other.
[0009]
【The invention's effect】
According to the pressure relief valve of the present invention, since the first seal portion and the second seal portion perform double sealing, even if the pressure relief valve is disposed in the high pressure side path between the discharge port of the compressor and the gas cooler, Gas leaks can be reliably prevented by enhancing the sealing performance of high-temperature, high-pressure CO 2 gas refrigerant.
[0010]
Moreover, since the first seal portion is a metal seal in which the valve seat and the valve element are in metal contact, the sealing effect is not impaired by a chemical change due to the contact with the CO 2 gas.
[0011]
In particular, since a void having a small cross-sectional area is formed following the first seal portion, the seating property of the valve body with respect to the valve seat in the first seal portion is stabilized, and the sealability of the first seal portion is improved. Can be enhanced.
[0012]
When the gas pressure in the high-pressure side path abnormally rises and the pressure relief valve opens, releases the pressure, and then closes again, the first seal portion makes the valve seat and the valve body contact each other. Since the valve body is in a tapered shape in contact with the valve body, self-alignment of the valve body is performed, and the valve body can be properly seated on the valve seat without being inclined, and sealing can be performed.
[0013]
Also, at the time of re-closing, even in the event that dust or the like is caught in the first seal portion and the seal becomes unstable, the sealing property is improved by the elastic adhesion of the fluoro rubber material of the second seal portion. Gas leak can be prevented.
[0014]
In addition, since the second seal portion made of the fluororubber-based material is disposed in the void having a small cross-sectional area, even if there is a small gas leak in the first seal portion, the degree of contact with the CO 2 gas is small. , CO 2 gas permeation and swelling of the fluororubber-based material can be avoided, so that the reuse rate of the pressure relief valve is improved and the service cost can be reduced.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
1 and 2 show a first embodiment of a pressure relief valve according to the present invention. FIG. 1 is a sectional view showing the entire pressure relief valve, and FIG. 2 is an enlarged view showing a main part of FIG.
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The distal end portion of the casing provided with the
[0020]
The
[0021]
A
[0022]
A
[0023]
The
[0024]
A
[0025]
The
[0026]
The taper inclination angle of the
[0027]
Specifically, in the present embodiment, the
[0028]
The
[0029]
In the present embodiment, the second seal portion S2 is configured by providing a
[0030]
According to the structure of the
[0031]
Moreover, since the first seal portion S1 has a metal seal tapered first sealing
[0032]
Specifically, in the present embodiment, the
[0033]
Further, following the first seal portion S1 formed by the contact of the first seal surfaces 5a and 8a, the tapered
[0034]
When the gas pressure in the high-pressure side path is abnormally increased and the
[0035]
Also, at the time of re-closing the valve, even if the first seal portion S1 is caught by dust or the like and the seal becomes unstable, the elastic seal of the fluoro rubber-based
[0036]
Moreover, since the second seal portion S2 made of the fluororubber-based material is disposed in the
[0037]
Here, particularly in the present embodiment, as described above, the second sealing portion S2 is formed by providing the
[0038]
Further, since the
[0039]
3 and 4 show a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is an overall sectional view of a pressure relief valve, and FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG.
[0040]
In the second embodiment, the second seal surface (valve seat surface) 5b of the
[0041]
On the other hand, the
[0042]
A small gap is set between the end faces of the
[0043]
Then, an O-
[0044]
According to the structure of the second embodiment, in the normal state, the tapered first sealing
[0045]
Further, in the present embodiment, an O-
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an entire structure of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing the entire structure of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
20 O-ring (fluoro rubber-based material)
S1 first seal portion S2 second seal portion
Claims (6)
前記バルブケーシング(2)の大気開放部(4)側に配置されて前記弁座(5)に当接する弁体(8)と、
前記弁体(8)を前記弁座(5)に押圧するスプリング(9)と、
を備え、
CO2 ガスを冷媒とする冷凍サイクルの圧縮機後流の高圧側経路に設けられる圧力リリーフバルブ(1)であって、
前記弁体(8)を金属製として、該弁体(8)と前記弁座(5)とは、相互に密接するテーパ状の第1シール部(S1)と、
第1シール部(S1)に続いて設けられた小断面積の空隙部(15)と、
該空隙部(15)に設けられて弁体(8)と弁座(5)との相互を密接させるフッ素ゴム系材料からなる第2シール部(S2)と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクルの圧力リリーフバルブ。A metal valve casing (2) having a valve seat (5) formed at a boundary between the pressure introducing section (3) and the atmosphere opening section (4);
A valve body (8) arranged on the side of the valve casing (2) that is open to the atmosphere (4) and in contact with the valve seat (5);
A spring (9) for pressing the valve body (8) against the valve seat (5);
With
A pressure relief valve (1) provided in a high-pressure side passage downstream of a compressor of a refrigeration cycle using CO 2 gas as a refrigerant,
The valve body (8) is made of metal, and the valve body (8) and the valve seat (5) have a tapered first seal portion (S1) that is in close contact with each other;
A void portion (15) having a small cross-sectional area provided following the first seal portion (S1);
A second seal portion (S2) made of a fluororubber-based material provided in the gap portion (15) to make the valve body (8) and the valve seat (5) in close contact with each other. Pressure relief valve for refrigeration cycle.
第1空隙部(15a)の直後に設けられた第2空隙部(15b)と、で構成され、
前記第2シール部(S2)を、この第2空隙部(15b)に設けたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクルの圧力リリーフバルブ。A first gap portion (15a) provided immediately after the first seal portion (S1);
A second gap (15b) provided immediately after the first gap (15a),
The pressure relief valve of a refrigeration cycle according to claim 1, wherein the second seal portion (S2) is provided in the second gap portion (15b).
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