JP2007101054A - Pressure control valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒としてCO2が用いられる蒸気圧縮式冷凍サイクル(CO2サイクル)に組み込まれ、ガスクーラ(放熱器)出口側の冷媒圧力をその冷媒温度に応じて調圧する圧力制御弁に係り、特に、蒸発器出口側の冷媒とガスクーラ出口側の冷媒との熱交換を行う内部熱交換器を備えたカーエアコン等に採用される蒸気圧縮式冷凍サイクルに好適な圧力制御弁に関する。 The present invention relates to a pressure control valve that is incorporated in a vapor compression refrigeration cycle (CO 2 cycle) in which CO 2 is used as a refrigerant, and regulates the refrigerant pressure on the gas cooler (radiator) outlet side according to the refrigerant temperature, More particularly, the present invention relates to a pressure control valve suitable for a vapor compression refrigeration cycle employed in a car air conditioner or the like provided with an internal heat exchanger that performs heat exchange between a refrigerant on an evaporator outlet side and a refrigerant on a gas cooler outlet side.
この種の圧力制御弁が組み込まれた蒸気圧縮式冷凍サイクルの一例を図8に示す。図示の冷凍サイクル100では、冷媒としてのCO2を循環させるための圧縮機101と、この圧縮機101により圧縮された冷媒を冷却するガスクーラ(放熱器)102と、このガスクーラ102からの冷媒が導入される蒸発器104と、該蒸発器104の出口側の冷媒とガスクーラ102の出口側の冷媒との熱交換を行う内部熱交換器103と、蒸発器104からの冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を熱交換器103を介して圧縮機101の吸入側に導くとともに、余剰冷媒を蓄えるアキュームレータ(気液分離器)105と、に加えて、ガスクーラ102から内部熱交換器103を介して導入される冷媒をガスクーラ102の出口側の冷媒温度に応じて調圧して蒸発器104に導出する圧力制御弁110を備える。
An example of a vapor compression refrigeration cycle incorporating this type of pressure control valve is shown in FIG. In the illustrated
前記圧力制御弁110は、冷凍サイクル100を効率良く運転するために設けられるもの、言い換えれば、ガスクーラ102の出口側の冷媒温度に対して最大成績係数が得られるようにガスクーラ102の出口側の冷媒圧力を調圧する(例えば、出口側の冷媒温度が40°Cであるとき、出口側の冷媒圧力を例えば10MPaとすれば成績係数が最大となる場合には、その出口側の冷媒圧力が10MPaとなるように制御する)ために設けられるもので、例えば下記特許文献1等に所載のように、ガスクーラ102からの冷媒を内部熱交換器103を介して導入するための高圧冷媒流入口111及びその冷媒をガスクーラ102の出口側の冷媒温度に応じて調圧して蒸発器104に導出するための低圧冷媒流出口112と、ガスクーラ102からの冷媒を導入するための感温用流入口113及びそれを内部熱交換器103に導出するための感温用流出口114と、それら感温用流入口113と流出口114との間に設けられた感温用導入室(以下の各部は図示せず)と、この感温用導入室に導入された冷媒の温度を感知する感温室を有し、該感温室の内圧の変化に応動して弁体を開閉方向に駆動する感温圧力応動エレメントと、このエレメントを内蔵する弁本体(図示制御弁全体)と、この弁本体内に配在されて弁開度を小さくする方向(閉弁方向)に弁体を付勢するばね部材と、を備え、弁開度(弁体のリフト量)は、前記感温室内外の差圧による開弁力と前記ばね部材による閉弁力との平衡関係により決まるようになっている。
The pressure control valve 110 is provided to efficiently operate the
前記した如くのカーエアコン等の蒸気圧縮式冷凍サイクル(CO2サイクル)に組み込まれて使用される圧力制御弁においては、外気温が高温であるとき、すなわち、日射やエンジン等からの熱により当該圧力制御弁が過熱される(通常は50°C以下であるとき、例えば、60°C以上になる)と、エレメント(感温室)内の圧力が上昇し、閉弁方向に過大な力が作用するため、圧縮機運転時(特に起動時)に開弁しなくなる等の動作不良を引き起こすことがあり、その結果、吐出圧力が異常に昇圧し、高圧側機器である内部熱交換器、ガスクーラ、圧縮機等が故障・破壊するおそれがある。 In the pressure control valve used by being incorporated in a vapor compression refrigeration cycle (CO 2 cycle) such as a car air conditioner as described above, when the outside air temperature is high, that is, by solar radiation or heat from an engine or the like. When the pressure control valve is overheated (usually, when it is 50 ° C or lower, for example, 60 ° C or higher), the pressure in the element (greenhouse) rises and excessive force acts in the valve closing direction. Therefore, it may cause malfunction such as the valve not opening during compressor operation (particularly at startup). As a result, the discharge pressure is increased abnormally, and the internal heat exchanger, gas cooler, There is a risk that the compressor will break down or break down.
これを回避すべく、通常のフロン系の圧力制御弁のように、MOP(最高作動圧力)付でエレメントにガスを封入、いわゆるGチャージが可能であれば、それがベストなのだが、CO2サイクルにおいては、Gチャージでの対応が不可能であるため、冷凍サイクルの高圧側が所定の圧力(又は温度)に達したら、高圧冷媒の一部を低圧側(蒸発器側)にリリーフすることが考えられている(上記特許文献2等を参照)。 In order to avoid this, gas is sealed in the element with MOP (maximum operating pressure) like a normal chlorofluorocarbon pressure control valve. If so-called G charge is possible, it is best, but it is the CO 2 cycle. In this case, since it is impossible to cope with G charge, a part of the high-pressure refrigerant may be relieved to the low-pressure side (evaporator side) when the high-pressure side of the refrigeration cycle reaches a predetermined pressure (or temperature). (See Patent Document 2 above).
ところで、前記した如くの圧力制御弁においても、近年ますますコストダウンの要求が厳しくなって来ており、構成の簡素化、部品点数の削減、加工組立コストの低減等が強く要望されている。 By the way, in the pressure control valve as described above, in recent years, the demand for cost reduction has become more and more severe, and there is a strong demand for simplification of the configuration, reduction of the number of parts, reduction of processing assembly cost, and the like.
本発明は、前記課題・要望に応えるべくなされたもので、その目的とするところは、ガスクーラの出口側の冷媒圧力をその出口側の冷媒温度に応じて適正に調圧することができるとともに、構成の簡素化、部品点数の削減、加工組立コストの低減等を効果的に図ることができ、しかも、日射やエンジン等からの熱によってエレメント内の圧力が上昇することに起因する開弁不能等の動作不良を確実に防止できるようにされた圧力制御弁を提供することにある。 The present invention has been made to meet the above-mentioned problems and demands, and the object of the present invention is to appropriately adjust the refrigerant pressure on the outlet side of the gas cooler according to the refrigerant temperature on the outlet side, and the configuration Simplification, reduction of the number of parts, reduction of processing and assembly costs, etc., and inability to open the valve due to the pressure in the element rising due to solar radiation and heat from the engine etc. It is an object of the present invention to provide a pressure control valve that can reliably prevent malfunction.
前記目的を達成すべく、本発明に係る圧力制御弁は、基本的には、冷媒としてのCO2を循環させるための圧縮機と、該圧縮機により圧縮された高圧冷媒を冷却するガスクーラと、該ガスクーラからの冷媒が調圧されて導入される蒸発器と、該蒸発器の出口側の低圧冷媒と前記ガスクーラの出口側の高圧冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルに組み込まれ、前記ガスクーラから前記内部熱交換器を介して導入される高圧冷媒を前記ガスクーラの出口側の冷媒温度に応じて調圧して前記蒸発器に導出するための、主弁体及び該主弁体が接離する主弁座が設けられた主弁室を有し、
前記ガスクーラからの高圧冷媒を導入するための感温用流入口及びそれを前記内部熱交換器に導出するための感温用流出口、それら感温用流入口と流出口との間に設けられた感温用導入室、前記内部熱交換器からの高圧冷媒を前記主弁室に導入するための高圧冷媒流入口及び前記主弁体により低圧に調圧された冷媒を前記蒸発器に導出する低圧冷媒流出口、を有する弁本体と、前記感温用導入室に導入された高圧冷媒の温度を感知する感温室を有し、該感温室の内圧の変化に応動して前記主弁体を開閉方向に駆動する感温圧力応動エレメントと、を備える。
In order to achieve the above object, a pressure control valve according to the present invention basically includes a compressor for circulating CO 2 as a refrigerant, a gas cooler for cooling a high-pressure refrigerant compressed by the compressor, Steam having an evaporator into which refrigerant from the gas cooler is pressure-adjusted and introduced, and an internal heat exchanger for exchanging heat between the low-pressure refrigerant on the outlet side of the evaporator and the high-pressure refrigerant on the outlet side of the gas cooler A main valve that is incorporated in a compression refrigeration cycle and that regulates high-pressure refrigerant introduced from the gas cooler via the internal heat exchanger according to the refrigerant temperature on the outlet side of the gas cooler and leads it to the evaporator A main valve chamber provided with a main valve seat for contacting and separating the main valve body and
A temperature-sensitive inlet for introducing the high-pressure refrigerant from the gas cooler, a temperature-sensitive outlet for leading it to the internal heat exchanger, and provided between the temperature-sensitive inlet and the outlet. The temperature-sensing introduction chamber, the high-pressure refrigerant inlet for introducing the high-pressure refrigerant from the internal heat exchanger into the main valve chamber, and the refrigerant adjusted to a low pressure by the main valve body are led to the evaporator. A valve body having a low-pressure refrigerant outlet, and a temperature-sensing greenhouse for sensing the temperature of the high-pressure refrigerant introduced into the temperature-sensing introduction chamber, and the main valve body in response to a change in the internal pressure of the temperature-sensing greenhouse A temperature-sensitive pressure responsive element that is driven in the opening and closing direction.
そして、前記弁本体に、前記高圧冷媒の温度が所定温度以上のとき、当該高圧冷媒の一部を前記低圧冷媒流出口に逃がすリリーフ機構が設けられていることを特徴としている。 The valve body is provided with a relief mechanism for allowing a part of the high-pressure refrigerant to escape to the low-pressure refrigerant outlet when the temperature of the high-pressure refrigerant is equal to or higher than a predetermined temperature.
前記リリーフ機構は、好ましくは、前記高圧冷媒を前記低圧冷媒流出口に導く弁座付き弁装通路と、該弁座付き弁装通路に嵌挿されたリリーフ弁体と、該リリーフ弁体を開弁方向に付勢する形状記憶合金製ばねと、を備える。 Preferably, the relief mechanism includes a valve seat passage with a valve seat for guiding the high-pressure refrigerant to the low-pressure refrigerant outlet, a relief valve body fitted into the valve seat passage with the valve seat, and a valve opening direction of the relief valve body And a shape memory alloy spring for biasing.
他の好ましい態様では、前記リリーフ機構が前記主弁体内に設けられる。 In another preferred embodiment, the relief mechanism is provided in the main valve body.
前記弁座付き弁装通路は、好ましくは、前記主弁室を迂回して前記高圧冷媒流入口と前記低圧冷媒流出口とを連通するバイパス通路で構成される。 The valve seat passage with a valve seat is preferably configured as a bypass passage that bypasses the main valve chamber and communicates the high-pressure refrigerant inlet and the low-pressure refrigerant outlet.
前記形状記憶合金製ばねは、好ましくは、その変態温度である所定温度(例えば60°C)以上に加熱されたとき、元の形状に戻って前記リリーフ弁体を前記弁座からリフトさせるように構成される。 The shape memory alloy spring preferably returns to its original shape and lifts the relief valve body from the valve seat when heated to a predetermined temperature (for example, 60 ° C.) or higher, which is its transformation temperature. Composed.
前記高圧冷媒は、好ましくは、前記弁座付き弁装通路の内周面と前記リリーフ弁体との間に形成された溝や切欠部等を通って前記低圧冷媒流出口に導かれるようにされる。 The high-pressure refrigerant is preferably guided to the low-pressure refrigerant outlet through a groove or a notch formed between an inner peripheral surface of the valve-equipped passage with valve seat and the relief valve body. .
他の好ましい態様では、前記弁座付き弁装通路の内周面と前記リリーフ弁体との間に防振用とシール用とを兼ねるOリングが介装され、前記高圧冷媒は、前記リリーフ弁体内に設けられた導通孔を通って前記低圧冷媒流出口に導かれるようにされる。 In another preferred embodiment, an O-ring serving both as a vibration isolator and a seal is interposed between an inner peripheral surface of the valve-equipped passage with valve seat and the relief valve body, and the high-pressure refrigerant is contained in the relief valve body. It is made to guide | invade to the said low-pressure refrigerant | coolant outflow port through the conduction hole provided in this.
他の好ましい態様では、前記リリーフ機構は、前記リリーフ弁体を閉弁方向に付勢するバイアスばねを備える。 In another preferred aspect, the relief mechanism includes a bias spring that biases the relief valve body in a valve closing direction.
他の好ましい態様では、前記リリーフ弁体の前記弁座からのリフト量を制限するためのストッパが設けられる。 In another preferred embodiment, a stopper for limiting the lift amount of the relief valve body from the valve seat is provided.
前記主弁体は、好ましくは、同軸的に連結された上段弁棒と下段弁棒とで構成される。 The main valve body is preferably composed of an upper valve shaft and a lower valve shaft which are coaxially connected.
他の好ましい態様では、前記弁本体における前記主弁座上方に、前記主弁体が摺動自在に嵌挿される案内穴が形成され、該案内穴の上方に、前記感温用流入口及び流出口並びに前記感温用導入室が形成され、前記案内穴の下方に前記高圧冷媒流入口及び流出口並びに主弁室が形成される。 In another preferred embodiment, a guide hole into which the main valve body is slidably inserted is formed above the main valve seat in the valve body, and the temperature-sensitive inlet and the flow path are formed above the guide hole. An outlet and the temperature-sensing introduction chamber are formed, and the high-pressure refrigerant inlet and outlet and a main valve chamber are formed below the guide hole.
他の好ましい態様では、前記感温圧力応動エレメントは、ダイアフラムと、該ダイアフラムと協同して前記感温室を画成する断面逆凹形状の蓋部材と、該蓋部材と協同して前記ダイアフラムの外周部分を挟持して密封するとともに、前記主弁体がその内周に挿入される鍔状部付き円筒状の蓋受け部材と、を備え、前記蓋受け部材の円筒部分外周に、前記弁本体への取り付けに供される雄ねじ部が設けられる。 In another preferred embodiment, the temperature-sensitive pressure responsive element includes a diaphragm, a lid member having a reverse concave shape in cross section that defines the temperature-sensitive room in cooperation with the diaphragm, and an outer periphery of the diaphragm in cooperation with the lid member. A cylindrical lid receiving member with a hook-like portion into which the main valve body is inserted and sealed to the inner circumference of the main valve body, and to the valve body on the outer circumference of the cylindrical portion of the lid receiving member A male thread portion is provided for mounting.
他の好ましい態様では、前記主弁体と前記ダイアフラムとが同軸的に配置され、前記主弁体の一端部と前記ダイアフラムとがプロジェクション溶接により接合される。 In another preferred embodiment, the main valve body and the diaphragm are coaxially arranged, and one end of the main valve body and the diaphragm are joined by projection welding.
他の好ましい態様では、前記主弁体に上面開口の縦穴が設けられるとともに、前記ダイアフラムに前記感温室と前記縦穴とを連通させる透孔が形成され、前記感温室と前記縦穴とで一つの拡張感温室が構成される。 In another preferred embodiment, the main valve body is provided with a vertical hole having an upper surface opening, and a through-hole is formed in the diaphragm so as to communicate the temperature-sensitive room and the vertical hole. A sensitive greenhouse is constructed.
本発明に係る圧力制御弁の好ましい態様では、例えば、高圧冷媒を低圧冷媒流出口に導く弁座付き弁装通路と、該弁座付き弁装通路に嵌挿されたリリーフ弁体と、該リリーフ弁体を開弁方向に付勢する形状記憶合金製ばねと、を備えているリリーフ機構が弁本体(好ましくは主弁体内)に設けられ、高圧冷媒の温度が所定温度以上になったとき、それを前記形状記憶合金製ばねが感知してリリーフ弁体を開弁方向にリフトさせて、高圧冷媒の一部を低圧冷媒流出口にリリーフするようにされるので、日射やエンジン等からの熱によってエレメント内の圧力が上昇することに起因する開弁不能等の動作不良を確実に防止できる。 In a preferred embodiment of the pressure control valve according to the present invention, for example, a valve-equipped passage with a valve seat for guiding high-pressure refrigerant to a low-pressure refrigerant outlet, a relief valve body fitted into the valve-equipped passage with the valve seat, and the relief valve body A relief mechanism comprising a shape memory alloy spring for urging the valve in the valve opening direction is provided in the valve main body (preferably in the main valve body), and when the temperature of the high-pressure refrigerant exceeds a predetermined temperature, Since the shape memory alloy spring senses and lifts the relief valve body in the valve opening direction, a part of the high-pressure refrigerant is relieved to the low-pressure refrigerant outlet, so that the element is generated by solar radiation or heat from the engine or the like. It is possible to reliably prevent malfunctions such as the inability to open the valve due to an increase in the internal pressure.
また、感温圧力応動エレメントを弁本体に内蔵させずに外から弁本体にねじ込む等の手法で取り付けるようにされること等から、構成の簡素化、部品点数の削減、加工組立コストの低減等を効果的に図ることができる。 In addition, the temperature-sensitive pressure responsive element is not built in the valve body, but is attached by a method such as screwing into the valve body from the outside, etc., simplifying the configuration, reducing the number of parts, reducing processing and assembly costs, etc. Can be effectively achieved.
以下、本発明の圧力制御弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る圧力制御弁の第1実施形態を示す縦断面図である。図示の第1実施形態の圧力制御弁1Aは、図3に示される如くに、前述した図8に示されるものと基本的には略同様な蒸気圧縮式冷凍サイクル100Aに組み込まれ、ガスクーラ102から内部熱交換器103を介して導入される冷媒をガスクーラ102の出口側の冷媒温度に応じて調圧して蒸発器104に導出するようにされる。なお、図3に示される冷凍サイクル100Aにおいて、図8に示される冷凍サイクル100の各部と同一構成もしくは同一機能部分には同一の符号を付してそれらの重複説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of a pressure control valve of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a pressure control valve according to the present invention. As shown in FIG. 3, the
前記圧力制御弁1Aは、冷凍サイクル100Aを効率良く運転するために設けられるもの、言い換えれば、ガスクーラ102の出口側の冷媒温度に対して最大成績係数が得られるようにガスクーラ102の出口側の冷媒圧力を調圧するために設けられるもので、弁本体10Aと、主弁体15と、感温圧力応動エレメント20と、を備える。前記主弁体15は、同軸的に連結された、上面開口の縦穴19が設けられた段付き円柱ないし円筒状の上段弁棒15Aと、該上段弁棒15Aにその上部が螺着されるとともに、円錐面状主弁部17が下端部に設けられた段付き円筒状の下段弁棒15Bと、から構成されている。
The
前記弁本体10Aは、アルミ押し出し棒材から切り出されたムク材に下記の各部が切削加工等により形成されたもので、その下部には、ガスクーラ102からの冷媒を内部熱交換器103を介して導入するための入口通路部11aを含む右側方に開口した高圧冷媒流入口(継手部)11、この高圧冷媒流入口11からの冷媒が導入される主弁室14、この主弁室14の底部を形成し、前記主弁体15(の主弁部17)が接離する円錐面状の主弁座13、前記弁室14からの冷媒を蒸発器104に導出するための出口通路部12aを含む左側方に開口した低圧冷媒流出口(継手部)12が形成されている。なお、主弁座13には、小さなノッチ(図示省略)が形成されており、本制御弁1Aの弁開度は、主弁体15(の主弁部17)の主弁座13からのリフト量に相当する。
The valve
また、弁本体10Aの中央部には、前記主弁室14に連なって、主弁体15の下段弁棒15Bが摺動自在に嵌挿される案内穴18が形成され、この案内穴18の上方、つまり、弁本体10Aの上部には、ガスクーラ102からの冷媒を導入するための左側方に開口した感温用流入口61、及び、その冷媒を内部熱交換器103に導出するための右側方に開口した感温用流出口62が形成されており、それら感温用流入口61と流出口62との間に感温用導入室60が形成されている。感温用導入室60は、上段弁棒15Aの上部周りを含む断面凸字状となっている。また、弁本体10Aの上部内周には、後述する感温圧力応動エレメント20を弁本体10Aに取り付けるための雌ねじ部10bが形成されている。なお、前記下段弁棒15Bの外周面と案内孔18との間には、主弁室14と感温用導入室60との間で冷媒が流通するのを遮断すべくOリング48が装着されている。
Further, a
前記感温圧力応動エレメント20は、有底短円筒状のダイアフラム21と、このダイアフラム21と協同して感温室(ダイアフラム室)25を画成する断面逆凹形状の蓋部材22と、この蓋部材22と協同してダイアフラム21の外周部分(外周端縁部と円筒部分)を挟持して密封するとともに、主弁体15の上段弁棒15A上部がその内周に挿入される鍔状部23a付き円筒状の蓋受け部材23と、を備え、前記蓋部材22、蓋受け部材23(の鍔状部23a)、及びダイアフラム21における合わせ部(挟持部)の下端部分は全周溶接により接合(溶接部Ka)されている。
The temperature-sensitive pressure
前記主弁体15の上段弁棒15Aは、軸部15aとその上端部に設けられた鍔状大径部15bとからなっており、鍔状大径部15bは、蓋受け部材23の上部中央に設けられた凹部23dに浮いた状態で昇降自在に嵌挿されている。この鍔状大径部15bの上面には断面台形の環状突起16が形成されるとともに、その内外周に環状溝が形成され、前記環状突起16にダイアフラム21が主弁体15(上段弁棒15A)と同軸的にプロジェクション溶接により接合(溶接部Kb)されている。
The
また、上段弁棒15Aの上部には、上面開口の縦穴19が設けられ、前記ダイアフラム21の中央部に感温室25と前記縦穴19とを連通させる透孔21aが形成され、感温室25と縦穴19とで一つの拡張感温室25’が構成されている。このように感温室を感温用導入室60側に拡張することで、温度感知能力が高められる。
In addition, a
一方、前記拡張感温室25’(感温室25+縦穴19)には、感温室25に固着された短いキャピラリチューブ39から、ガスクーラ102の出口側の冷媒温度に対して最大成績係数が得られるようにガスクーラ102の出口側の冷媒圧力を調圧(例えば、出口側の冷媒温度が40°Cであるとき、出口側の冷媒圧力を例えば10MPaとすれば成績係数が最大となる場合には、その出口側の冷媒圧力が10MPaとなるように制御)すべく、CO2が所定の密度で封入されるとともに、窒素ガス等の不活性ガスが嵩上げ封入され、この状態で前記キャピラリチューブ39の末端が封止されている。
On the other hand, in the
また、前記蓋受け部材23の円筒部分外周には、前記弁本体10Aへの取り付けに供される、前記雌ねじ部10bに螺合する雄ねじ部23bが設けられており、前記のようにして一体に結合された感温圧力応動エレメント20(ダイアフラム21、蓋部材22、蓋受け部材23)及び主弁体15からなるユニットは、前記雄ねじ部23bを前記弁本体10Aの雌ねじ部10bに螺合させて全体を回転させることによりねじ込んで、弁本体10Aに取り付ける。このようにして弁本体10Aに取り付けた状態では、主弁体15(上段弁棒15A)周りに感温用導入室60が形成され、この感温用導入室60内の冷媒の温度が拡張感温室25’により感知されることになる。
Further, on the outer periphery of the cylindrical portion of the
なお、蓋受け部材23の下面と弁本体10Aの上面との間にはガスケット26が介装されている。また、弁本体10Aには、図示はされていないが、当該制御弁1Aをガスクーラ102あるいは内部熱交換器103等に取付固定するための、ねじ穴や丸穴等が形成されている。
A
上記構成に加え、本実施形態の圧力制御弁1Aでは、前記主弁体15(下段弁棒15B)内に、前記感温用導入室60に導入された高圧冷媒の温度が所定温度以上のとき、当該高圧冷媒の一部を低圧冷媒流出口12に逃がすべく、リリーフ機構が設けられている。
In addition to the above configuration, in the
該リリーフ機構は、感温用導入室60に開口する複数の入口31、底部に弁座35が設けられた上面開口の弁穴(リリーフ弁室)32、及び該弁孔32の下方に形成された出口33からなる弁座付き弁装通路30と、該弁座付き弁装通路30の弁穴32に嵌挿された、大径部41及び前記弁座35に接離する円錐面状の弁部42を有する段付き円柱状のリリーフ弁体40と、該リリーフ弁体40を開弁方向に付勢すべく、大径部41と弁穴32の底部との間に縮装された形状記憶合金製ばね45と、前記リリーフ弁体40を閉弁方向に付勢すべく、前記上段弁棒15Aの底面と大径部41との間に縮装されたバイアスばね46と、を備えている。
The relief mechanism is formed below a plurality of
前記リリーフ弁体40の大径部41外周には、図2(A)に示される如くの断面矩形の縦溝47が複数本設けられており、前記感温用導入室60の高圧冷媒は、リリーフ弁体40の開弁時に、前記入口31→縦溝47(弁穴32の内周面とリリーフ弁体40との間)→弁座35と弁部42との間(リフト量に応じて)→前記出口33を通って低圧冷媒流出口12に導かれるようにされている。なお、前記リリーフ弁体40の大径部41外周には、前記縦溝47に代えて、図2(B)に示される如くの平行面取り切欠部47’等を形成してもよい。
A plurality of
また、リリーフ弁体40の上部には、当該リリーフ弁体40(の弁部42)の前記弁座35からのリフト量を制限するためのストッパ43が突設されており、ストッパ43が上段弁棒15Aの底面に接当すると、リリーフ弁体40のリフトが止められるようになっている。
Further, a
なお、前記形状記憶合金製ばね45は、その素材として、例えば、Ni−Ti(ニッケルチタン)系合金に、記憶する温度を調整すべくCu(銅)をわずかに添加したものが用いられており、マルテンサイト相からオーステナイト相への相変態を起こす変態温度(変態点)である所定温度(例えば60°C)以上に加熱されたとき、元の形状に戻って(伸張して)リリーフ弁体40を前記弁座35からリフト(開弁)させるようになっている。
The shape
このような構成とされた本実施形態の圧力制御弁1Aでは、ガスクーラ102の出口側の冷媒が感温用流入口61から感温用導入室60に導入されると、拡張感温室25’によりガスクーラ102の出口側の冷媒温度が感知され、拡張感温室25’の内圧がガスクーラ102の出口側の冷媒温度に応じたものとなり、この拡張感温室25’の内圧の変化にダイアフラム21が応動して主弁体15を開閉方向に駆動し、これによって、弁開度が調整され、ガスクーラ102の出口側の冷媒温度に対して最大成績係数が得られるようにガスクーラ102の出口側の冷媒圧力が調圧される。
In the
このように本実施形態の圧力制御弁1Aでは、感温圧力応動エレメント20のみで弁開度を調整するようにされるので、弁開度(主弁体15のリフト量)が拡張感温室25’内外の差圧による開弁力とばね部材による閉弁力との平衡関係により決まるようにしたものに比して、構成が簡素化されるとともに、部品点数が削減され、また、感温圧力応動エレメント20を弁本体に内蔵させずに外から弁本体10Aにねじ込む等の手法で取り付けるようにされることからも、さらに構成の簡素化、部品点数の削減、加工組立コストの低減等を効果的に図ることができる。
Thus, in the
上記に加え、主弁体15に、高圧冷媒を低圧冷媒流出口12に導く弁座付き弁装通路30と、該弁座付き弁装通路30に嵌挿されたリリーフ弁体40と、該リリーフ弁体40を開弁方向に付勢する形状記憶合金製ばね45と、を備えたリリーフ機構が設けられ、高圧冷媒の温度が所定温度(例えば、60°C)以上になったとき、それを形状記憶合金製ばね45が感知してリリーフ弁体40を開弁方向にリフトさせて、高圧冷媒の一部を低圧冷媒流出口12にリリーフするようにされるので、日射やエンジン等からの熱によってエレメント内の圧力が上昇することに起因する開弁不能等の動作不良を確実に防止できる。
In addition to the above, the
なお、本第1実施形態の圧力制御弁1Aでは、リリーフ弁体40の弁部42(弁座35)より上流側(弁穴32内等の感温用導入室60側)が高圧Phとなり、下流側(低圧冷媒流出口12側)が低圧Plとなるので、それらの間に差圧が生じる(Ph−Pl>0)。そのため、圧縮機101の起動後は、前記差圧がリリーフ弁体40を閉弁する方向に働く。
In the
図4は、本発明に係る圧力制御弁の第2実施形態の縦断面図である。図示第2実施形態の圧力制御弁1Bは、基本的には第1実施形態の圧力制御弁1Aと同じ構成であるが(第1実施形態の圧力制御弁1Aの各部に対応する部分もしくは同一機能部分には同一の符号を付してそれらの重複説明を省略する)、本実施形態の圧力制御弁1Bでは、前記弁座付き弁装通路30(弁穴32)の内周面とリリーフ弁体40との間に防振用とシール用とを兼ねるOリング49が介装され、感温用導入室60の高圧冷媒は、前記縦溝47ではなく、リリーフ弁体40内に形成された上部横穴44a、縦穴44b、下部横穴44cからなる導通孔(均圧孔)を通って低圧冷媒流出口12に導かれるようにされており、このような構成のもとでも、第1実施形態と略同様な作用効果が得られる。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the pressure control valve according to the present invention. The
図5は、本発明に係る圧力制御弁の第3実施形態の縦断面図である。図示第3実施形態の圧力制御弁1Cは、主弁体15及びリリーフ機構以外は、基本的には第1実施形態の圧力制御弁1Aと同じ構成であるが(第1実施形態の圧力制御弁1Aの各部に対応する部分もしくは同一機能部分には同一の符号を付してそれらの重複説明を省略する)、本実施形態の圧力制御弁1Cでは、弁座付き弁装通路(第1及び第2実施形態では符号30で示されている)は、主弁室14を迂回して、高圧冷媒流入口11と低圧冷媒流出口12とを連通するバイパス通路50で構成されている。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a third embodiment of the pressure control valve according to the present invention. The
すなわち、本実施形態では、主弁体15は、上段弁棒15Aとその下部に圧入溶接等で連結固定された段付き中実円柱状の下段弁棒15B’とで構成され、また、リリーフ機構は、主弁室14を迂回して、入口通路部11aを含む右側方に開口した高圧冷媒流入口11と出口通路部12aを含む左側方に開口した低圧冷媒流出口12とを連通する弁座55付き弁装通路としてのバイパス通路50と、このバイパス通路50に嵌挿された、前記弁座55に接離する円錐面状の大径弁部42’を有する段付き円柱状のリリーフ弁体40と、該リリーフ弁体40を開弁方向に付勢すべく、リリーフ弁体40上面と入口通路部11a上面(凹部)との間に縮装された形状記憶合金製ばね45と、前記リリーフ弁体40を閉弁方向に付勢すべく、前記バイパス通路50における弁座55より上流側の大径リリーフ弁室53内、より詳細には、前記大径弁部42下面と弁本体10Cの下端部に螺着せしめられた閉塞封止用のプラグ56との間に縮装されたバイアスばね46と、を備えている。なお、前記プラグ56と弁本体10Cとの間を確実に封止すべく、ガスケット51が介装されており、該ガスケット51は前記プラグ56により締め付けられている。
That is, in the present embodiment, the
前記リリーフ弁体40には、その中央部を貫通するように導通孔(均圧孔)44が形成されるとともに、前記バイパス通路50の内周面とリリーフ弁体40との間に防振用とシール用とを兼ねるOリング58が介装されており、前記感温用導入室60の高圧冷媒は、リリーフ弁体40の開弁時に、前記入口通路部11a→導通孔44→リリーフ弁室32→弁座55と大径弁部42’との間(リフト量に応じて)→連通路57を通って低圧冷媒流出口12に導かれるようにされている。
The
このような構成のもとでも、第1及び第2実施形態と略同様な作用効果が得られる。 Even under such a configuration, substantially the same operational effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
なお、本第3実施形態の圧力制御弁1Cでは、リリーフ弁体40の上端側(高圧冷媒流入口11側)と下端側(リリーフ弁室53側)とが共に高圧Phとなり、それらの間に差圧は生じない。そのため、リリーフ弁体40は形状記憶合金製ばね45のばね荷重のみ(温度のみ)に依存して開閉弁することになる。
In the
また、上記第3実施形態においては、バイアスばね46のセット荷重を調節することは不可能であるが、これを調節可能とすることもできる。すなわち、図6に示される如くに、弁本体10Cの下部を下方に延設(リリーフ弁室53を下方に延長)し、このリリーフ弁室53に雌ねじ部54を設け、この雌ねじ部54に調節ねじ52を螺合させて、バイアスばね46の下端を受けるようにする。このようになせば、調節ねじ52のねじ込み量を調節することにより、バイアスばね46のセット荷重を任意に変更することが可能となる。
In the third embodiment, although it is impossible to adjust the set load of the
図7は、本発明に係る圧力制御弁の第4実施形態の縦断面図である。図示第4実施形態の圧力制御弁1Dは、基本的には第3実施形態の圧力制御弁1Cと同じ構成であるが(第3実施形態の圧力制御弁1Cの各部に対応する部分もしくは同一機能部分には同一の符号を付してそれらの重複説明を省略する)、本実施形態の圧力制御弁1Dでは、第3実施形態においてバイパス通路50の内周面とリリーフ弁体40との間に配在されているOリング58が取り除かれて、バイパス通路50の内周面とリリーフ弁体40の外周面との間にクリアランスSが形成され、このクリアランスSを介して常時高圧冷媒をブリードする構成となっており、このような構成のもとでも、第1ないし第3実施形態と略同様な作用効果が得られる。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a fourth embodiment of the pressure control valve according to the present invention. The
1A、1B、1C、1D…圧力制御弁
10A、10B、10C、10D…弁本体
11 …高圧冷媒流入口
12 …低圧冷媒流出口
13 …主弁座
14 …主弁室
15 …主弁体
15A…上段弁棒
15B…下段弁棒
17 …主弁部
19 …縦穴
20 …感温圧力応動エレメント
21 …ダイアフラム
22 …蓋部材
23 …蓋受け部材
25 …感温室
25’…拡張感温室
30 …弁座付き弁装通路
32 …弁穴(リリーフ弁室)
35 …弁座
40 …リリーフ弁体
42 …弁部
43 …ストッパ
45 …形状記憶合金製ばね
46 …バイアスばね
50 …バイパス通路
51 …ガスケット
55 …弁座
61 …感温用流入口
62 …感温用流出口
100A…蒸気圧縮式冷凍サイクル
101…圧縮機
102…ガスクーラ
103…内部熱交換器
104…蒸発器
1A, 1B, 1C, 1D ...
35 ...
Claims (14)
前記ガスクーラからの高圧冷媒を導入するための感温用流入口及びそれを前記内部熱交換器に導出するための感温用流出口、それら感温用流入口と流出口との間に設けられた感温用導入室、前記内部熱交換器からの高圧冷媒を前記主弁室に導入するための高圧冷媒流入口及び前記主弁体により低圧に調圧された冷媒を前記蒸発器に導出する低圧冷媒流出口、を有する弁本体と、前記感温用導入室に導入された高圧冷媒の温度を感知する感温室を有し、該感温室の内圧の変化に応動して前記主弁体を開閉方向に駆動する感温圧力応動エレメントと、を備え、
前記弁本体に、前記高圧冷媒の温度が所定温度以上のとき、当該高圧冷媒の一部を前記低圧冷媒流出口に逃がすリリーフ機構が設けられていることを特徴とする圧力制御弁。 A compressor for circulating CO 2 as a refrigerant, a gas cooler for cooling the high-pressure refrigerant compressed by the compressor, an evaporator into which the refrigerant from the gas cooler is pressure-adjusted and introduced, An internal heat exchanger that exchanges heat between the low-pressure refrigerant on the outlet side and the high-pressure refrigerant on the outlet side of the gas cooler, and is introduced into the vapor compression refrigeration cycle from the gas cooler via the internal heat exchanger. A main valve chamber provided with a main valve body and a main valve seat for contacting and separating the main valve body for adjusting the pressure of the high-pressure refrigerant according to the refrigerant temperature on the outlet side of the gas cooler and leading it to the evaporator A pressure control valve having
A temperature-sensitive inlet for introducing the high-pressure refrigerant from the gas cooler, a temperature-sensitive outlet for leading it to the internal heat exchanger, and provided between the temperature-sensitive inlet and the outlet. The temperature-sensing introduction chamber, the high-pressure refrigerant inlet for introducing the high-pressure refrigerant from the internal heat exchanger into the main valve chamber, and the refrigerant adjusted to a low pressure by the main valve body are led to the evaporator. A valve body having a low-pressure refrigerant outlet, and a temperature-sensing greenhouse for sensing the temperature of the high-pressure refrigerant introduced into the temperature-sensing introduction chamber, and the main valve body in response to a change in the internal pressure of the temperature-sensing greenhouse A temperature-sensitive pressure responsive element that drives in the opening and closing direction,
The pressure control valve according to claim 1, wherein a relief mechanism is provided in the valve body for allowing a part of the high-pressure refrigerant to escape to the low-pressure refrigerant outlet when the temperature of the high-pressure refrigerant is equal to or higher than a predetermined temperature.
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