JP2005337526A

JP2005337526A - リリーフ弁

Info

Publication number: JP2005337526A
Application number: JP2004153299A
Authority: JP
Inventors: 壽二 ▲吉▼川; Toshiji Yoshikawa
Original assignee: Wako Electronics Co Ltd
Current assignee: Wako Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-05-24
Filing date: 2004-05-24
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】冷凍サイクル内の冷媒温度をより正確に敏感に感知できるようにする。
【解決手段】冷凍サイクル内に設けられる圧力解放用リリーフ弁１０において、コイルばねＳによって付勢された弁体１５下面に、弁孔１３内への突出部１５ｂを設け、その突出部１５ｂ内に凹状感温部１５ｃを設けてサーミスタ２０を内装して充填剤で埋めて固定し、そのサーミスタ２０のリード線２１は、前記コイルばねＳ内周部を通して外部へ引き出すようにする。このようにすれば、サーミスタ用取付孔を別途に設ける必要がなく、限られたスペースにリリーフ弁と温度感知手段とを併せて設けることができる。また、サーミスタ２０は、冷媒に近い場所に位置して温度が伝わりやすいのでその温度を正確に敏感に感知できる。また、リリーフ弁１０とサーミスタ２０とが一体化されているので、取り付けが一度にでき、そのコイルばねＳ内周部を利用して、リード線２１を外部に引き出しやすい。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷凍サイクル内の圧力を解放するために、コンプレッサ又は凝縮過程に設けられる圧力解放用のリリーフ弁に関するものである。

冷凍サイクルを使用した設備として代表的なものに、例えば、自動車の空調設備が挙げられる。一般的なカーエアコンでは、エンジンの駆動力によって動作するコンプレッサが配置されており、そのコンプレッサに設けられた駆動用プーリが、エンジンのクランク軸に取付けられたクランクプーリとベルトを介して接続され、その駆動用プーリとコンプレッサ本体とは、電磁クラッチを介して駆動力伝達が入断可能になっている。

エアコンの空調スイッチを操作すると、その電磁クラッチが接続され、駆動用プーリとコンプレッサ本体とが一体となってエンジンの駆動力が伝わる。この駆動力により、コンプレッサ本体内で冷媒が圧縮されるとともに、その冷媒は、高温・高圧下で凝縮器へと送られ、外気と熱交換（放熱）するようになっている。その後、冷媒は、膨張弁で減圧されるとともに、ここで冷媒は蒸発しやすい状態となり、その蒸発により、蒸発器（エバポレータ）内で室内の熱を奪って所定の空調機能を発揮するようになっている。

このコンプレッサ、又はそれを動作させるいずれかの部分に不具合が発生すると、コンプレッサ内部が異常な高温、あるいは高圧になることがあり、このような状態が続けば、コンプレッサを損傷してしまうので好ましくない。また、通常の使用状態おいても、コンプレッサから供給される冷媒の圧力や温度には変動があるので、コンプレッサには、内部の異常を感知して電磁クラッチを強制的に切ってその動作を止めたり、あるいは、その動作を調整して圧力、温度を安定させるための手段が設けられる。また、高くなりすぎた内部の圧力を強制的に外部へ解放するための手段も設けられる。

コンプレッサの温度を感知して前記電磁クラッチを入断するための手段としては、例えば、サーモスタット等の温度感知手段をコンプレッサ本体表面、又はその本体に設けた取付孔から内部へ向かって差し込んで、その温度感知手段からの温度情報の信号により、電磁クラッチ入断を指令するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

また、コンプレッサ内の圧力を感知して前記電磁クラッチを入断するための手段としては、周知の圧力スイッチが用いられ、さらに、その圧力を解放するための手段としては、例えば、図８に示すような、周知のリリーフ弁１が用いられる。なお、この圧力スイッチと電磁式のリリーフ弁とを併設して、相互に連動させるようにした技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−１６０５９４号公報特開平１０−２５５６１７号公報

しかし、コンプレッサ本体に、前記圧力スイッチやリリーフ弁を取付けて、さらに、その圧力スイッチやリリーフ弁用の取付孔とは別に温度感知手段用の取付孔を設けようとすると、例えば、小さなコンプレッサでは、そのシリンダヘッド等の取付スペース不足が問題となる。また、コンプレッサに限定されず、それ以外の場所においても、各装置を別々に取付けることは、その取付作業が煩雑である。

そこで、この取付孔を省略して、コンプレッサ本体表面等、温度を感知したい部分の外部の表面に、直接そのサーモスタットや温度センサ等を取付ける手法もあるが、内部の圧縮気体（冷媒）が異常な高温に達した後、その表面が温度上昇するまでには幾分の時間を要するため、この手法では、内部のきめ細かな温度変化を正確に敏感に（応答性よく）感知することができない。このため、冷媒の温度変化をいち早く感知することができず、圧力、温度が一定となるようにコンプレッサを制御することが難しい。また、異常時には、装置の停止、圧力の解放が手遅れになる場合も考えられる。

そこで、この発明は、温度感知手段専用の取付孔を設けることなく、内部の冷媒温度をより正確に敏感に感知できるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、冷凍サイクルのコンプレッサ又は凝縮過程に設けられる圧力解放用リリーフ弁の弁体に、温度感知手段を設けるようにしたのである。このようにすれば、コンプレッサ本体等に温度感知手段用の取付孔を別途に設ける必要がなく、限られたスペースにリリーフ弁と温度感知手段とを併せて設けることができ、その温度感知手段には、弁体の開度にかかわらず、常にその弁体を介して冷凍サイクル内部の冷媒の温度が伝わるので、内部の温度を正確に敏感に感知できる。また、そのリリーフ弁と温度感知手段が一体化されているので、取り付けが一度にできて簡単である。さらに、高圧の冷媒が外部に解放されるリリーフ弁と同じ場所でもってその冷媒を感温することができるので、コンプレッサ内部の温度分布にかかわらず、まさに外部に解放されようとするその冷媒の温度を、より正確に測定することができる。

そのリリーフ弁の具体的な構成としては、前記弁体を、コイルばねによって付勢されたものとし、前記温度感知手段に至るリード線を、コイルばねの内周部を通して外部へ引き出すようにしたのである。このようにすれば、弁体を付勢するコイルばねの内周部の空間を利用して、リード線を外部に引き出しやすい。

また、前記弁体に、弁孔内へ突出する突出部を設け、前記温度感知手段を、その突出部内に設けるようにした構成を採用し得る。このようにすれば、温度感知手段の位置が、より冷凍サイクル内の冷媒に近づくので、より正確な冷媒温度の感知が可能である。

さらに、前記弁体底部に凹状の感温部を設け、その感温部内に前記温度感知手段を内装するとともに、前記感温部内壁と温度感知手段との隙間を充填剤で埋めるようにすれば、前記温度感知手段を弁体に埋め込みやすく、また、その充填剤を介して温度感知手段への冷媒温度の伝達がさらに正確となる。

この発明は、以上のようにしたので、温度感知手段用の取付孔を別途に設けることなく、限られたスペース内にリリーフ弁と温度感知手段とを併せて設けることができ、また、冷凍サイクル内の冷媒温度をより正確に敏感に感知できる。

一実施形態を、図１乃至図７に示し、この実施形態のリリーフ弁は、カーエアコンの冷凍サイクル内に設けられるコンプレッサ用のリリーフ弁１０である。このリリーフ弁１０は、図１（ｂ）に示すように、コンプレッサ本体のシリンダヘッドＨに設けられたリリーフ弁取付孔Ａに、そのハウジング１２下端のねじ部１９をねじ込んで取り付けられ、そのねじ部１９上端のＯリング１８でもってその隙間がシールされている。

リリーフ弁１０のハウジング１２内の弁室１２ｃには、弁孔１３を塞ぐ弁体１５が収納されており、その弁体１５は、前記弁室１２ｃ内において弁体１５上部に収納されたコイルばねＳによって弁孔１３に向かって付勢されている。このコイルばねＳの上端には、環状の押さえ板１７が載置され、その押さえ板１７は、ハウジング１２上端の環状リブ１２ａを、図１（ｂ）に鎖線で示すように、内側にかしめるなどの手段により押さえ込まれて固定される。この固定により、コイルバネＳは、弁体１５と押さえ板１７との間で拘束されて、弁体１５に前記付勢力を付与し、その弁体１５は、その下面の環状突部１１が、前記弁孔１３周囲に環状に設けた弁座のシール材１４に密着して、弁孔１３を閉じるようになっている。シール材１４には、ゴムなどの弾性材や、あるいは周知のシール機能を有する素材が使用される。

その弁体１５の底部には、その下面中央に、図１（ｂ）に示すように、弁孔１３内へ突出する突出部１５ｂを設けており、この突出部１５ｂが、弁孔１３内を弁室１２ｃ側からシリンダ室側へと突出して、弁孔１３内周と隙間をもって摺動するようになっている。

また、弁体１５は、前記弁室１２ｃ内において、その外周縁が弁室１２ｃ内壁に摺動するようになっており、その外周縁には適宜、図１（ａ）に示す切欠きが設けられて、この切欠き部分の外周縁は、前記弁室１２ｃ内壁に摺動しないようになっている。このため、弁室１２ｃ内において、この切欠きを介して、その弁体１５を挟む上下空間が連通するようになっている。

このリリーフ弁１０に、シリンダ室側から冷媒の圧力が作用すると、その圧力は、弁体１５下面に対して図中の上方へ向かって押し上げるように作用し、その押し上げ力が、前記コイルばねＳの付勢力を上回ると、図２に示すように、弁体１５を押し上げて前記環状突部１１をシール材１４から離し、弁孔１３を解放するようになっている。このとき、シリンダ室内の冷媒は、図中の矢印に示すように、弁孔１３内の前記突出部１５ｂとの隙間を通って弁室１２ｃ内に流入し、前記弁体１５外周縁の切欠きを通って、前記環状の押さえ板１７中央の孔から外部へと排出される。この排出により、シリンダ室内の冷媒の圧力が下がって、その圧力が前記コイルばねＳの付勢力を下回れば、そのコイルばねＳの付勢力によって弁体１５が下がって、弁孔１３を閉じてその位置で停止する。

また、前記弁体１５の突出部１５ｂには、図１（ｂ）に示すように、凹状の感温部１５ｃを設けている。この中空の感温部１５ｃ内に、温度感知手段としてサーミスタ２０を内装するとともに、前記感温部１５ｃ内壁とサーミスタとの隙間を充填剤（図示せず）で埋めるようにする。この充填剤は、前記凹状の感温部１５ｃをすべて埋めるように充填してもよいが、そのサーミスタ２０を感温部１５ｃ内で動かないように固定でき、且つ、そのサーミスタ２０に、弁体１５、及びその充填剤を介して冷媒の熱が伝導し得るような範囲で充填すれば充分である。また、弁体１５の裏面には、誘導筒１５ａを設けており、この誘導筒１５ａが、コイルばねＳの内周部に収まって、サーミスタ２０から引き出されたリード線２１をコイルばねＳに支障しないように上方へと誘導しているので、この誘導筒１５ａ内も必要に応じて充填剤を充填してもよい。

このとき、前記リード線２１は、弁体１５裏面（上方）の中央部において、前記凹状の感温部１５ｃの上部開口から引き出されて、その上部開口からコイルばねＳの内周部、押さえ板１７中央の孔へと導かれるので、前記感温部１５ｃから最短経路で外部へと導かれて取り回しがスムースである。

このリード線２１は、上記のように外部へと引き出され、サーミスタ２０から発する温度情報の信号によって、コンプレッサの電磁クラッチを制御して、そのコンプレッサの稼働を調整する役割を果たす。そのサーミスタ２０からの信号による電磁クラッチの具体的な制御方法としては、例えば、サーミスタ２０は、感知した温度によってその抵抗値が変化するので、この変化を所定の回路で読み取って一定の温度になったと認識した時にリレーを動作するようにしておき、その動作によって電磁クラッチを入断させるようにすればよい。

この実施形態では、図１（ｂ）に示すように、弁孔１３周囲の弁座に環状のシール材用リブ１２ｂを形成して、そのシール材用リブ１２ｂ周囲にシール材１４を固定して配置したが、この実施形態には限定されず、例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すように、弁孔１３周りの弁座に突部１６を設けて、弁体１５下面には、その突部１６に接するシール材１４を配置するようにしてもよい。また、この実施形態以外にも、弁孔１３を閉じる際のその弁体１５と弁座とのシール方法は自由である。

また、図４ａ及び図４ｂに示す態様のリリーフ弁１０を採用することもできる。この態様は、前記弁体１５と弁孔１３周りの弁座とのシールを、その感温部１５ｃの側面でもってできるようにしたものであり、その感温部１５ｃが押し上げられて図４ｃに示す状態に至ると、前記側面でのシールが解放されるものである。

さらに、前記感温部１５ｃは、弁孔１３内へ突出しないようにした構成を採用し得る。例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すように、弁体１５の裏面に設けた前記誘導筒１５ａ内に、その感温部１５ｃを設けた構成が考えられる。感温部１５ｃを、弁孔１３よりもさらにシリンダ室側へ突出させた前述の態様よりも感温の応答性は多少劣るものの、弁体１５やハウジング１２等の構成を簡素化できる。

なお、上記実施形態では、前記感温部１５ｃは凹状に形成して、その感温部１５ｃ内にサーミスタ２０を内装して充填剤を充填したが、感温部１５ｃは、必ずしも凹状のものには限定されず、弁体１５にサーミスタ２０を埋め込むことができるものであれば、その感温部１５ｃの位置、大きさ、範囲、形状等の態様は自由である。また、上記のように、サーミスタ２０を埋め込み可能な感温部１５ｃを設けずに、例えば、弁体１５の上下面等の適宜の位置にサーミスタ２０を直接取付けてもよい。ただし、その埋め込み場所、又は取付場所は、シリンダ室内の冷媒温度をより正確に敏感に感温するためには、弁孔１３に近いことが望ましい。また、そのサーミスタ２０周囲に充填剤を介在させれば、そのサーミスタ２０が弁体１５に固定しやすく、また、冷媒からの熱が弁体１５、充填剤を介してサーミスタ２０に伝導しやすいという効果があるが、その効果を望まない場合には、充填剤を省略してもよい。

さらに、サーミスタ２０に代えて、サーモスタット３０を用いた構成も採用し得る。このサーモスタット３０を用いた構成では、サーミスタ２０の場合と比較して感温部１５ｃは多少大きくなるが、サーミスタ２０のように信号を読み取る回路が不要となる。例えば、バイメタル式のサーモスタット３０では、その感知した温度が所定の温度になると、そのバイメタルが反転しサーモスタット３０がＯＦＦとなる。このＯＦＦにより、電磁クラッチが切れてコンプレッサを停止させることができるからである。

サーモスタット３０を用いた態様としては、例えば、図６に示すように、感温部１５ｃ（サーモスタット３０）が弁体１５下面から弁孔１３へ向かって突出した態様や、あるいは、図７に示すように、弁体１５裏面（上方）に感温部１５ｃ（サーモスタット３０）を設けた態様が考えられる。この態様においては、弁体１５に設けた凹状の感温部１５ｃ内にサーモスタット３０を埋め込んでもよいし、図６及び図７に示すように、弁体１５に直接サーモスタット３０を取付けてもよい。その他の構成は、サーミスタ２０を用いた場合と同様である。

さらに、上記のいずれの態様においても、弁体１５に設けられる切欠きの態様は自由であり、切欠きに代えて適宜の位置に孔を設けてもよい。なお、誘導筒１５ａは、必要に応じて省略してもよい。

この実施形態では、リリーフ弁１０は、カーエアコンの冷凍サイクル内に設けられるコンプレッサに設けたが、この実施形態には限定されず、コンプレッサ以外の部分において、そのコンプレッサから膨張弁に至るまでの凝縮過程内であれば、同種のリリーフ弁１０を設けることが可能であり、その効果は同じである。例えば、レシーバタンクに設けてもよい。もちろん、その対象は、カーエアコンの冷凍サイクルに限定されるものでない。
なお、周知の圧力スイッチや圧力センサに、このようなリリーフ弁１０の機能を付加することも可能である。

一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図図１の作用図他の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図他の実施形態の平面図他の実施形態の切断正面図図４ｂの作用図他の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図他の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図他の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図従来例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図

符号の説明

１，１０リリーフ弁
２，１２ハウジング
３，１３弁孔
４，１４シール材
５，１５弁体
６，１１，１６突部
７，１７押さえ板
８，１８Ｏリング
９，１９ねじ部
１２ａ環状リブ
１２ｂシール材用リブ
１２ｃ弁室
１５ａ誘導筒
１５ｂ突出部
１５ｃ感温部
２０サーミスタ（温度感知手段）
２１，３１リード線
３０サーモスタット（温度感知手段）

Claims

冷凍サイクルのコンプレッサ又は凝縮過程に設けられる圧力解放用のリリーフ弁１０において、前記リリーフ弁１０の弁体１５に、温度感知手段を設けたことを特徴とするリリーフ弁。
前記弁体１５は、コイルばねＳによって付勢されており、前記温度感知手段に至るリード線２１を、前記コイルばねＳの内周部を通して外部へ引き出したことを特徴とする請求項１に記載のリリーフ弁。
前記弁体１５に、弁孔１３内へ突出する突出部１５ｂを設け、前記温度感知手段は、その突出部１５ｂ内に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のリリーフ弁。
前記弁体１５底部に凹状の感温部１５ｃを設け、その感温部１５ｃ内に前記温度感知手段を内装するとともに、前記感温部１５ｃ内壁と温度感知手段との隙間を充填剤で埋めたことを特徴とする請求項１乃至３に記載のリリーフ弁。