JP2007322058A - 圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスクーラの出口側の冷媒をその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るようにされた圧力制御弁を提供する。
【解決手段】ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて内圧が変化する感温室２５を有する感温部２０と、感温室の内圧の変化に応動して弁口の開度を調節する弁体１５と、弁体を収納する弁本体１０Ａとを備え、弁本体には、ガスクーラの出口側の冷媒の温度を熱伝導性の物体を介して感温室に伝達しながらその冷媒を弁体及び弁口により減圧して蒸発器に導出する冷媒流路１１、１２、１４が設けられており、感温室には、ガスクーラの出口側の冷媒の温度に対して最大成績係数が得られるようにその冷媒を調圧すべく、ＣＯ2を所定の密度で封入して構成してなる。
【選択図】図１

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）出口側の冷媒を、その温度に応じて調圧する圧力制御弁に関する。

一般に、車両用空調装置において、図１１に示すような蒸気圧縮式冷凍サイクルが用いられている。この冷凍サイクル２００では、冷媒としてのＣＯ_２を循環させるための圧縮機２０１と、この圧縮機２０１により圧縮された冷媒を冷却するガスクーラ（放熱器）２０２と、このガスクーラ２０２からの冷媒が導入される蒸発器２０３と、蒸発器２０３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圧縮機２０１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）２０４とに加えて、ガスクーラ２０２の出口側の冷媒の温度に応じて弁口の開度を調節することによりガスクーラ２０２の出口側の冷媒を調圧して蒸発器２０３に導出する圧力制御弁２０５を備えている。

この圧力制御弁２０５は、冷凍サイクル２００を効率良く運転するために設けられるもの、換言すれば、ガスクーラ２０２の出口側の冷媒の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２０２の出口側の冷媒を調圧する（例えば、出口側の冷媒の温度が４０°Ｃであるとき、出口側の冷媒の圧力を例えば１０ＭＰａとすれば成績係数が最大となる場合には、その出口側の冷媒の圧力を１０ＭＰａとなるように制御する）ために設けられる。この種の圧力制御弁として、従来より、例えば下記特許文献１、２に示されるものが知られている。

この圧力制御弁は、図１２に示すように、ダイアフラム２０７の一方の側に形成された密閉空間２０８内に冷媒等のガスを封入すると共に、他方の側に減圧前の高圧冷媒の圧力を作用させることにより、ダイアフラム２０７を変位させて弁体２０９を移動させる弁機構２０６を備えるとともに、この弁機構２０６をケース２１０で覆っており、このケース２１０内にガスクーラ２０２の出口の冷媒を流入させ、この冷媒の温度を密閉空間２０８（感温室）で感知することによって、ガスクーラ２０２の出口側の冷媒を調圧するようにしている。

特開２０００−１９３３４７号公報 特開２００３−２５４４６０号公報

上記従来の圧力制御弁では、密閉空間２０８を覆うケース２１０が必要であるため、重量が大きくなるとともにコスト高であるという問題があった。
また、コストダウンを図るためにケース２１０を廃止し、図１１に破線で示すように、感温筒２１１をガスクーラ２０２の出口側の配管に接触させた状態で配設し、この感温筒２１１に圧力制御弁２０５の密閉空間をキャピラリチューブ２１２で接続した構造のものも提案されているが、この場合、感温筒２１１を組み付ける工程が必要であり、これがコストアップをもたらす要因となっているため、さらなる構成の簡素化、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。

本発明は、かかる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をその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るようにされた圧力制御弁を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に係る圧力制御弁の第１の態様は、冷媒としてのＣＯ₂を循環させるための圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を冷却するガスクーラと、ガスクーラからの冷媒が導入される蒸発器と、を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルに組み込まれ、ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて弁口の開度を調節することによりガスクーラの出口側の冷媒を調圧して蒸発器に導出する圧力制御弁であって、ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて内圧が変化する感温室を有する感温部と、感温室の内圧の変化に応動して弁口の開度を調節する弁体と、弁体を収納する弁本体とを備え、弁本体には、ガスクーラの出口側の冷媒の温度を熱伝導性の物体を介して感温室に伝達しながらその冷媒を弁体及び弁口により減圧して蒸発器に導出する冷媒流路が設けられており、感温室には、ガスクーラの出口側の冷媒の温度に対して最大成績係数が得られるようにその冷媒を調圧すべく、ＣＯ₂が所定の密度で封入されていることを特徴としている。

また、本発明に係る圧力制御弁の第２の態様は、冷媒としてのＣＯ₂を循環させるための圧縮機と、圧縮機により圧縮された冷媒を冷却するガスクーラと、ガスクーラからの冷媒が導入される蒸発器と、蒸発器の出口側の冷媒と記ガスクーラの出口側の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、ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて弁口の開度を調節することによりガスクーラから内部熱交換器を介して導入される冷媒を調圧して蒸発器に導出する圧力制御弁であって、ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて内圧が変化する感温室を有する感温部と、感温室の内圧の変化に応動して弁口の開度を調節する弁体と、弁体を収納する弁本体とを備え、弁本体には、ガスクーラの出口側の冷媒の温度を熱伝導性の物体を介して感温室に伝達しながらその冷媒を内部熱交換器に導出する第１の冷媒流路と、内部熱交換器からの冷媒を弁体及び弁口により減圧しながら蒸発器に導出する第２の冷媒流路とが設けられており、感温室には、ガスクーラの出口側の冷媒の温度に対して最大成績係数が得られるように内部熱交換器からの冷媒を調圧すべく、ＣＯ₂が所定の密度で封入されていることを特徴としている。

本発明に係る圧力制御弁によれば、ガスクーラの出口側の冷媒の温度に対して最大成績係数が得られるようにその冷媒を調圧することで、ガスクーラの出口側の冷媒を適正に調圧することができる。また、感温室を覆うとともに冷媒を導入するためのケース、感温筒等が不要となるので、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図ることができる。

以下、本発明の圧力調整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、図２は図１の要部（弁シート）の拡大図、図３は図２の平面図、図４は図１の要部（防振ばね）の拡大図、図５は第１実施形態の圧力制御弁が組み込まれる蒸気圧縮式冷凍サイクルの概略構成図である。

図５に示す冷凍サイクル１００Ａは、冷媒としてのＣＯ_２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、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とを有しており、第１実施形態の圧力制御弁１Ａは、この冷凍サイクル１００のガスクーラ１０２と蒸発器１０４の間に組み込まれている。

この圧力制御弁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、換言すれば、ガスクーラ１０２の出口側の冷媒の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の出口側の冷媒を調圧するためのもので、図１に示すように、弁本体１０Ａと、弁体１５と、感温圧力応動エレメント２０とを備えている。弁体１５は熱伝導性材料により形成され、上下に延びる弁棒１５Ａと、その下端部に設けられた弁体部１５Ｂとを有している。

弁本体１０Ａは、断面矩形のアルミ押し出し棒材から切り出された略直方体状のムク材に切削加工等を施すことにより形成されたもので、その上部には、右側面に開口し、ガスクーラ１０２からの冷媒を導入するための入口通路部１１ａを含む調圧用流入口（継手部）１１、この調圧用流入口１１からの冷媒が導入される冷媒導入室１４、この冷媒導入室１４の底部を形成するとともに弁体部１５Ｂが接離する円錐面状の弁シート部１３、弁本体１０Ａの底面に開口し、冷媒導入室１４の冷媒を蒸発器１０４に導出するための出口通路部１２ａを含む調圧用流出口（継手部）１２が設けられている。

出口通路部１２ａが弁口であり、この圧力制御弁１Ａの弁開度は、弁体部１５Ｂの弁シート部１３からのリフト量に相当する。弁シート部１３をプレスでノッチ成形することにより、出口通路部１２ａの加工が容易になると共に、圧力制御弁１Ａの使用時にセルフクリーニング効果が得られるという利点がある。

なお、図２、図３に示すように、冷媒導入室１４に導入された冷媒を閉弁状態においても出口通路部１２ａに漏出させるべく、弁シート部１３には、複数本（ここでは４本）の断面Ｖ字形のブリードノッチ１３ａが周方向に等角度間隔（ここでは９０°）をおいて放射状に設けられている。かかるブリードノッチ１３ａは、弁シート部１３をプレスでノッチ成形することにより形成されるが、このブリードノッチ１３ａが存在することにより、出口通路部１２ａの加工が容易となるとともに、弁使用時にセルフクリーニング効果が得られる。

なお、かかるブリードノッチ１３ａに代えて、弁シート部１３及び／又は弁体部１５Ｂに、冷媒導入室１４に導入された冷媒を閉弁状態においても出口通路部１２ａに漏出させる透孔、溝、窪み、刻み等の漏出手段を設けるようにしてもよく、かかる場合も同様のセルフクリーニング効果を得ることができる。

弁本体１０Ａの上面には、冷媒導入室１４に連通する孔１０ａが設けられており、その内周には、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。また、図示しないが、弁本体１０Ａの左右両側面には、当該圧力制御弁１Ａを適宜の固定部位（例えば蒸発器１０４等）に取り付けるためのねじ穴が設けられている。

感温圧力応動エレメント２０は、有頂短円筒状のダイアフラム２１と、その上方に配置された蓋部材２２と、ダイアフラム２０の下方に配置された蓋受け部材２３とを備えている。蓋部材２２は、その下面から上方に向けて形成された凹部２２ａを有している。蓋受け部材２３は、上端に鍔状部２３ａを有する筒状のものであり、鍔状部２３ａと蓋部材２２との間にダイアフラム２０の外周部分（頂壁の外周端縁部と円筒状部分）を挟持して密封しており、ダイアフラム２１の上面と凹部２２ａとの間に感温室２５を形成している。ダイアフラム２１、蓋部材２２、及び蓋受け部材２３（の鍔状部２３ａ）の合わせ部（挟持部）の下端部分は溶接により全周にわたって接合されて溶接部Ｋａを形成している。

感温圧力応動エレメント２０の感温室２５には、蓋部材２２に固着された短いキャピラリチューブ３２から、ガスクーラ１０２の出口側の冷媒の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（ＣＯ₂よりも熱膨張率が低い）が嵩上げ封入され、この状態でキャピラリチューブ３２の末端が封止されている。

また、蓋受け部材２３の円筒部分の外周には、弁本体１０Ａの雌ねじ部１０ｂに螺合する雄ねじ部２３ｂが設けられており、感温圧力応動エレメント２０及び弁体１５からなるユニットは、雄ねじ部２３ｂを弁本体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弁本体１０Ａにねじ込んで取り付ける。なお、蓋受け部材２３の下面と弁本体１０Ａの上面との間には、密封性を確保するためのガスケット２６が介装されている。

弁体１５の弁棒１５Ａは、軸部１５ａと、その上端に形成された大径部１５ｂとからなっている。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おり、その上面中央には、断面台形の環状突起１６が形成されるとともに、その内外周に環状の溝１６ａ、１６ｂが形成されている。環状突起１６の上面には、ダイアフラム２１が、弁体１５と同軸となるように、プロジェクション溶接により接合（溶接部Ｋｂ）されている。

ＴＩＧ溶接の場合には、図８に示すように、ダイアフラム２１と弁体１５とに環状の凸部２１ｂ，１５ｅを形成して同軸状に接触させなければならず、この場合、ダイアフラム２１と弁体１５との同軸度を得るのが容易でなく、加工に手間がかかるという難点がある。本実施形態のようなプロジェクション溶接又はレーザ溶接を用いると、ダイアフラム２１にこのような環状の凸部を設ける必要がなく、ダイアフラム２１の下面を弁体１５に接触させて接合することができるため、同軸度が得られやすく、加工が容易である。

弁棒１５Ａの下端部には、出口通路部１２ａを通る低温の冷媒が冷媒導入室１４内の冷媒に対して与える熱的な影響を低減するべく、環状の凹部１５ｊが設けられている。

また、弁棒１５Ａには、その上端面から軸方向下方に向けて延びる縦穴１５Ｄが設けられている。ダイアフラム２１の中央部には、この縦穴１５Ｄと感温室２５とを連通させる透孔２１ａが設けられており、縦穴１５Ｄと感温室２５とで一つの拡張感温室が形成されている。このようにすることで、冷媒温度の感知能力を向上することができ、冷媒をより適正に調圧可能となる。

冷媒導入室１４には、弁体１５の弁開閉方向に直交する方向の振れを抑えるための防振ばね１８が設けられている。この防振ばね１８は弾性を有する板材からなり、図４に示すように、円環状部１８Ａを有している。この円環状部１８Ａの外周には、径方向外側に向けてに突出した複数（ここでは８個）の外周歯１８ａが周方向に等角度間隔をおいて設けられている。これらの外周歯１８ａは若干上向きに傾斜しており、その先端が冷媒導入室１４の内周面の下端に設けられた環状の係止溝１０ｊに当接して係止保持されている。

また、円環状部１８Ａの内周には、上方に向けて立ち上がった複数（ここでは４個）の舌状撓曲片部１８Ｂが周方向に等角度間隔をおいて設けられている。これらの舌状撓曲片部１８Ｂは若干内側に傾斜しており、先端が弁体１５の下端部付近の外周面に弾性的に圧接されている。なお、舌状撓曲片部１８Ｂの先端は、弁体１５を挿入する場合の便宜を図るべく、外側に湾曲している。

上記のように構成された圧力制御弁１Ａでは、ガスクーラ１０２の出口側の冷媒が調圧用流入口１１から冷媒導入室１４に導入されると、感温室２５と弁体１５の縦穴１５Ｄとから成る拡張感温室で冷媒の温度が感知され、この拡張感温室の内圧がガスクーラ１０２の出口側の冷媒の温度に応じたものとなり、その内圧の変化にダイアフラム２１が応動して弁体１５を開閉方向に駆動する。これによって弁口である出口通路部１２ａの開度が変化し、ガスクーラ１０２の出口側の冷媒の温度に対して最大成績係数が得られるようにその冷媒が適正に調圧される。

本発明の圧力制御弁では、従来のように、感温室を覆うとともに冷媒を導入するためのケース、感温筒等が不要であるので、これらを用いるものに比べて、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図ることができる。さらに、本実施形態では、感温圧力応動エレメント２０を弁本体１０Ａ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構成されているため、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。

図６は本発明に係る圧力制御弁の第２実施形態の縦断面図、図７は第２実施形態の圧力制御弁が組み込まれる蒸気圧縮式冷凍サイクルの概略構成図である。なお、以下の各実施形態において、それ以前に説明した実施形態と同一又は類似の部分には同一符号を付しており、重複する説明は一部省略してある。

本実施形態の圧力制御弁１Ｂは、図７に示すような内部熱交換器１０３を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル１００Ｂに組み込まれるもので、図６に示すように、断面十字形のアルミ押し出し棒材から切り出されたムク材に切削加工等を施すことにより形成された弁本体１０Ｂを備えている。この弁本体１０Ｂの下部には、右側面に開口し、ガスクーラ１０２からの冷媒を内部熱交換器１０３（図７参照）を介して導入するための入口通路部１１ａを含む調圧用流入口（継手部）１１と、この調圧用流入口１１からの冷媒が導入される冷媒導入室１４と、この冷媒導入室１４の底部を形成し、弁体部１５Ｂが接離する円錐面状の弁シート部１３と、弁本体１０Ａの左側面に開口し、冷媒導入室１４の冷媒を蒸発器１０４に導出するための出口通路部１２ａを含む調圧用流出口（継手部）１２とが設けられている。

また、弁本体１０Ｂの中央部には、冷媒導入室１４に連通するとともに、弁棒１５Ａの中間大径部１５ｃが摺動自在に嵌挿入される案内穴１８が設けられている。そして、この案内穴１８の上方、すなわち弁本体１０Ｂの上部には、弁本体１０Ｂの左側面に開口し、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６１と、弁本体１０Ｂの右側面に開口し、感温用流入口６１に導入された冷媒を内部熱交換器１０３に導出するための感温用流出口６２と、感温用流入口６１と感温用流出口６２とを連通させる連通室６３とが設けられている。なお、弁棒１５Ａの外周面と蓋受け部材２３の内周面との間には円環状の感温用導入室６０が形成されており、その下端は連通室６３に連通している。このような感温用導入室６０を設けることで、前記拡張感温室の感温性能が向上する。

また、弁棒１５Ａにおける案内穴１８に挿入される部位の外周部には、環状のリング収納溝１５ｈが設けられており、ここにＯリング４８が嵌着されている。このＯリング４８は、冷媒導入室１４と連通室６３との間で冷媒が流通しないようにシールするとともに、弁体１５が弁開閉方向と直交する方向に振れるのを防ぐ防振手段として機能する。この場合、第１の実施形態の防振ばね１８と比べて低コストで、かつ組み付けが容易であるという利点を有する。

上記のように構成された圧力制御弁１Ｂでは、ガスクーラ１０２からの冷媒は、弁本体１０Ｂの上部に設けられた感温用流入口６１流入するとともに、感温用導入室６０に導入されて、感温室２５及び弁体１５の縦穴１５Ｄから成る拡張感温室によりその温度が感知され、感温用流出口６２から内部熱交換器１０３に導出される。また、内部熱交換器１０３からの冷媒は、弁本体１０Ｂの下部に設けられた調圧用流入口１１に流入するとともに冷媒導入室１４に導入され、冷媒導入室１４から弁開度に応じて調圧用流出口１２に流出して減圧され、調圧用流出口１２から蒸発器１０４に導出される。

前記拡張感温室の内圧は、ガスクーラ１０２の出口側の冷媒温度に応じたものとなり、その内圧の変化にダイアフラム２１が応動して弁体１５を開閉方向に駆動する。これによって弁開度が変化し、ガスクーラ１０２の出口側の冷媒の温度に対して最大成績係数が得られるように内部熱交換器１０３からの冷媒が適正に調圧される。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、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。

図８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。本実施形態の圧力制御弁１Ｃは、第１の実施形態と同様に、内部熱交換器を備えていない蒸気圧縮式冷凍サイクル１００Ａ（図５参照）に組み込まれて使用されるものであって、第１の実施形態の圧力制御弁１Ａ（図１参照）と異なる部分についてのみ説明する。

図８に示すように、本実施形態の圧力制御弁１Ｃは、冷媒導入室１４の冷媒を蒸発器１０４に導出するための調圧用流出口（継手部）１２が弁本体１０Ｃの左側面に開口しており、この調圧用流出口（継手部）１２と冷媒導入室１４の間にはばね室４０が設けられている。このばね室４０の下端は弁本体１０Ｃの底面に開口しており、ばね室４０の下部内周には雌ねじ部４０ａが形成されている。

このばね室４０の内部には、弁体１５を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね４２が設けられている。より詳細には、弁体１５の弁体部１５Ｂ下方に延長軸部１５Ｅを連設してあり、その外周部には雄ねじ部１５ｇが形成されている。そして、この延長軸部１５Ｅに圧縮コイルばね４２を装着するとともに、雄ねじ部１５ｇにばね荷重調節用の調節ナット４３を螺合させ、この調節ナット４３の上面に載せたばね受け４６とばね室４０の頂面との間で圧縮コイルばね４２を圧縮した状態にしている。なお、圧縮コイルばね４２の上端は、防振ばね１８の円環状部１８Ａを介してばね室４０の頂面に接している。

ばね室４０の下端開口は蓋部材４５によって封閉されている。この蓋部材４５は下端部に六角形状等に形成された大径部４５ａを有する有底円筒状のもので、円筒状部４５ｂの外周には雄ねじ部４５ｃが設けられており、これをばね室４０の雌ねじ部４０ａに螺合させることによって弁本体１０Ｃに取り付けられている。そして、ばね室４０の下端開口の周囲と蓋部材４５の大径部４５ａの間には、密封性を確保するためにガスケット４７が介挿されている。

上記のように構成された圧力制御弁１Ｃでは、弁開度（弁体１５のリフト量）が感温室２５内外の差圧による開弁力とコイルばね４２による閉弁力との平衡関係により決まることになる。なお、本実施形態では、弁体１５の上端における縦穴１５Ｄの周囲に環状凸部１５ｅが形成されるとともに、ダイアフラム２１の透孔２１ａの端縁部２１ｂが上方に折り曲げられて環状凸部１５ｅに外嵌されている。さらに、この端縁部２１ｂの外周に断面Ｌ字形のリング２７が圧入され、このリング２７、端縁部２１ｂ、及び環状凸部１５ｅはＴＩＧ溶接により相互に接合されている。

また、冷媒導入室１４に導入された冷媒の温度感知性を向上させるべく、弁棒１５Ａの外周を包囲する環状の拡張冷媒導入部２３Ｅが蓋受け部材２３に設けられている。さらに、蓋受け部材２３の上部中央に設けられた凹部２３ｄと冷媒導入室１４とを連通する連通孔２３Ｆを蓋受け部材２３に形成して冷媒温度の感知性の向上を図っている。このようにすることで、ガスクーラの出口の冷媒の温度に対し、その冷媒をより適正に調圧可能となる。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、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。

図９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。本実施形態の圧力制御弁１Ｄは、第２の実施形態と同様に、内部熱交換器を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクル１００Ｂ（図７参照）に組み込まれて使用されるものであって、第２の実施形態の圧力制御弁１Ｂ（図６参照）と異なる部分についてのみ説明する。

図９に示すように、本実施形態では、冷媒導入室１４の冷媒を蒸発器１０４に導出するための調圧用流出口（継手部）１２が弁本体１０Ｄの左側面に開口しており、この調圧用流出口（継手部）１２と冷媒導入室１４の間にばね室４０が設けられている。ばね室４０の下端は弁本体１０Ｄの底面に開口しており、その下部内周には雌ねじ部４０ａが形成されている。

このばね室４０の内部には、弁体１５を閉弁方向に付勢する圧縮コイルばね４２が配設されている。より詳細には、弁体１５の弁体部１５Ｂ下方に延長軸部１５Ｅを連設してあり、その外周部には雄ねじ部１５ｇが形成されている。そして、この延長軸部１５Ｅに圧縮コイルばね４２を同軸状に装着すると共に、雄ねじ部１５ｇにばね荷重調節用の調節ナット４３を螺合させ、この調節ナット４３の上面に載せたばね受け４６とばね室４０の頂面との間で圧縮コイルばね４２を圧縮した状態にしている。

ばね室４０の下端開口は蓋部材４５によって封閉されている。この蓋部材４５は下端部に六角形状等に形成された大径部４５ａを有する有底円筒状のもので、円筒状部４５ｂの外周には雄ねじ部４５ｃが設けられており、これをばね室４０の雌ねじ部４０ａに螺合させることによって弁本体１０Ｄに取り付けられている。そして、ばね室４０の下端開口の周囲と蓋部材４５の大径部４５ａの間には、密封性を確保するためにガスケット４７が介挿されている。

上記のように構成された圧力制御弁１Ｄでは、弁開度（弁体１５のリフト量）が感温室２５内外の差圧による開弁力とコイルばね４２による閉弁力との平衡関係により決まることになる。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、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。

図１０は本発明に係る圧力制御弁の第５実施形態の縦断面図である。この第５実施形態の圧力制御弁１Ｄ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、本実施形態では、弁棒１５Ａの軸部１５ａに軸方向に間隔をおいて複数の環状溝１５ｉを設けてある。すなわち、軸部１５の表面積を大きくして感温用導入室６０や冷媒導入室４０内の冷媒からの熱を受け易くし、軸部１５ａの感温効果を高めている。

また、弁本体１０Ｅには、感温用流入口６１及び流出口６２と、調圧用流入口１１及び流出口１２との間において、熱伝達遮断用溝６４を全周に形成している。このようにすることで、減圧前の冷媒と減圧後の冷媒との間で熱交換が生じにくくなるので、ガスクーラ出口側の冷媒圧力をより適正に調節可能となる。

以上、具体例を挙げて本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の各実施形態に種々の改変を施すことができる。

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。 図１の要部の拡大図。 図２の平面図。 図１実施形態の要部の拡大図。 第１実施形態の圧力制御弁が組み込まれる蒸気圧縮式冷凍サイクルの概略構成図。 本発明に係る圧力制御弁の第２実施形態を示す縦断面図。 第２実施形態の圧力制御弁が組み込まれる蒸気圧縮式冷凍サイクルの概略構成図。 本発明に係る圧力制御弁の第３実施形態を示す縦断面図。 本発明に係る圧力制御弁の第４実施形態を示す縦断面図。 本発明に係る圧力制御弁の第５実施形態を示す縦断面図。 従来の圧力制御弁が組み込まれる蒸気圧縮式冷凍サイクルの概略構成図。 従来の圧力制御弁を示す縦断面図。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…圧力制御弁
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ…弁本体
１１…調圧用流入口（冷媒流路）
１２…調圧用流出口（冷媒流路）
１２ａ…出口通路部（弁口）
１３…弁シート
１４…冷媒導入室（冷媒流路）
１５…弁体
１５Ａ…弁棒
１５Ｄ…縦穴
１５ａ…軸部
１５ｂ…大径部
１５ｉ…環状溝
１８…防振ばね（防振手段）
２０…感温圧力応動エレメント（感温部）
２１…ダイアフラム
２１ａ…透孔
２２…蓋部材
２２ａ…凹部
２３…蓋受け部材
２３ａ…鍔状部
２５…感温室
３９…キャピラリチューブ
４８…Ｏリング（防振手段）
６０…感温用導入室
６１…感温用流入口（第１の冷媒流路）
６２…感温用流出口（第１の冷媒流路）
６３…連通室（第１の冷媒流路）
６４…熱伝達遮断用溝
１００Ａ、１００Ｂ…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

Claims (12)

1. 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導入される蒸発器と、を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルに組み込まれ、前記ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて弁口の開度を調節することにより前記ガスクーラの出口側の冷媒を調圧して前記蒸発器に導出する圧力制御弁であって、
   前記ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて内圧が変化する感温室を有する感温部と、前記感温室の内圧の変化に応動して前記弁口の開度を調節する弁体と、該弁体を収納する弁本体とを備え、該弁本体には、前記ガスクーラの出口側の冷媒の温度を熱伝導性の物体を介して前記感温室に伝達しながら該冷媒を前記弁体及び弁口により減圧して前記蒸発器に導出する冷媒流路が設けられており、前記感温室には、前記ガスクーラの出口側の冷媒の温度に対して最大成績係数が得られるように該冷媒を調圧すべく、ＣＯ₂が所定の密度で封入されていることを特徴とする圧力制御弁。
2. 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導入される蒸発器と、該蒸発器の出口側の冷媒と前記ガスクーラの出口側の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、前記ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて弁口の開度を調節することにより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冷媒を調圧して前記蒸発器に導出する圧力制御弁であって、
   前記ガスクーラの出口側の冷媒の温度に応じて内圧が変化する感温室を有する感温部と、前記感温室の内圧の変化に応動して前記弁口の開度を調節する弁体と、該弁体を収納する弁本体とを備え、該弁本体には、前記ガスクーラの出口側の冷媒の温度を熱伝導性の物体を介して前記感温室に伝達しながら該冷媒を前記内部熱交換器に導出する第１の冷媒流路と、前記内部熱交換器からの冷媒を前記弁体及び弁口により減圧しながら前記蒸発器に導出する第２の冷媒流路とが設けられており、前記感温室には、前記ガスクーラの出口側の冷媒の温度に対して最大成績係数が得られるように前記内部熱交換器からの冷媒を調圧すべく、ＣＯ₂が所定の密度で封入されていることを特徴とする圧力制御弁。
3. 前記感温部は、ダイアフラムと、その上方に配置された蓋部材と、前記ダイアフラムの下方に配置された蓋受け部材とを備え、前記蓋部材は、その下面から上方に向けて形成された凹部を有し、前記蓋受け部材は、上端に鍔状部を有する筒状のものであり、該鍔状部と前記蓋部材との間に前記ダイアフラムの外周部分を挟持することにより前記ダイアフラムと前記凹部との間に前記感温室を形成しており、前記弁体は、その上部が前記蓋受け部材内に挿入されるとともに上端がプロジェクション溶接又はレーザ溶接にて前記ダイアフラムに接合されていることを特徴とする請求項１又請求項２記載の圧力制御弁。
4. 前記弁体は、弁棒及びその下端部に設けられた前記弁体を有し、前記弁棒は、軸部及びその上端部に設けられた大径部を有しており、該大径部の上端に前記ダイアフラムが接合されていることを特徴とする請求項３記載の圧力制御弁。
5. 前記弁棒の外周部と前記蓋受け部材の内周部との間に、前記ガスクーラからの冷媒が導入される感温用導入室が設けられていることを特徴とする請求項４記載の圧力制御弁。
6. 前記弁棒には、その上端面から下方に向けて延びる縦穴が設けられるとともに、前記ダイアフラムには、前記感温室と前記縦穴とを連通させる透孔が設けられていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項記載の圧力制御弁。
7. 前記ダイアフラムは有頂筒状とされ、このダイアフラムの頂壁の外周端縁部及び筒状部分を前記蓋部材と前記蓋受け部材とで挟持するとともに、前記ダイアフラム、前記蓋部材、及び前記蓋受け部材の合わせ部の下端部分全周が溶接により相互に接合されていることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の圧力制御弁。
8. 前記弁本体における前記第１の冷媒流路と前記第２の冷媒流路との間の部位に、熱伝達遮断用の溝が全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧力制御弁。
9. 前記弁本体における前記弁体が接離する弁シートには、複数のブリードノッチが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の圧力制御弁。
10. 前記弁棒には、軸方向に間隔をおいて複数の環状溝が設けられていることを特徴とする請求項４記載の圧力制御弁。
11. 前記弁体の弁開閉方向と直交する方向の振れを抑える防振手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項記載の圧力制御弁。
12. 前記防振手段は、前記弁体と前記弁本体との間に介装されたＯリングで構成されていることを特徴とする請求項１１記載の圧力制御弁。

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