JP2008196774A - 圧力制御弁 - Google Patents
圧力制御弁 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008196774A JP2008196774A JP2007032139A JP2007032139A JP2008196774A JP 2008196774 A JP2008196774 A JP 2008196774A JP 2007032139 A JP2007032139 A JP 2007032139A JP 2007032139 A JP2007032139 A JP 2007032139A JP 2008196774 A JP2008196774 A JP 2008196774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- refrigerant
- control valve
- sealed space
- pressure control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/068—Expansion valves combined with a sensor
- F25B2341/0683—Expansion valves combined with a sensor the sensor is disposed in the suction line and influenced by the temperature or the pressure of the suction gas
Landscapes
- Temperature-Responsive Valves (AREA)
Abstract
【課題】超臨界冷凍サイクルの運転時に、超臨界冷凍サイクルの高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避できる圧力制御弁を提供する。
【解決手段】第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の温度に応じて、内圧を変化させる第1密閉空間100と第1密閉空間100より温度に対する圧力変化の少ない第2密閉空間200を第1、第2ダイアフラム47、49により構成し、第2密閉空間200の第2内圧Pi2が第1密閉空間100の第1内圧Pi1以上になっているときは、規制部44aによって第2ダイアフラム47の変位を規制し、第1内圧Pi1が第2内圧Pi2よりも高くなっているときは、第2ダイアフラム49を変位させて、第1密閉空間100の容積を拡大して、第1内圧Pi1を低下させる。これにより、弁体部42が絞り通路41gを閉弁することを回避して、サイクル運転時に高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避する。
【選択図】図2
【解決手段】第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の温度に応じて、内圧を変化させる第1密閉空間100と第1密閉空間100より温度に対する圧力変化の少ない第2密閉空間200を第1、第2ダイアフラム47、49により構成し、第2密閉空間200の第2内圧Pi2が第1密閉空間100の第1内圧Pi1以上になっているときは、規制部44aによって第2ダイアフラム47の変位を規制し、第1内圧Pi1が第2内圧Pi2よりも高くなっているときは、第2ダイアフラム49を変位させて、第1密閉空間100の容積を拡大して、第1内圧Pi1を低下させる。これにより、弁体部42が絞り通路41gを閉弁することを回避して、サイクル運転時に高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避する。
【選択図】図2
Description
本発明は、冷凍サイクルにおいて高圧側冷媒圧力を目標高圧に制御する圧力制御弁に関する。
従来、特許文献1に、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルにおいて高圧側冷媒圧力を目標高圧に制御する圧力制御弁が開示されている。
この種の圧力制御弁は、一般的に、温度に応じて圧力が変化する感温媒体としての冷媒が封入された密閉空間を形成するとともに、密閉空間の内外圧差に応じて変位する変位部材を備えており、この変位部材に絞り通路の通路面積を調整する弁体部を連結している。
そして、放熱器下流側の高圧冷媒温度に対応する圧力を密閉空間内に発生させ、密閉空間の内圧と高圧側冷媒圧力とのバランスで弁体部を変位させることで、高圧側冷媒圧力を放熱器下流側の高圧冷媒温度によって決定される目標高圧に制御している。これにより、超臨界冷凍サイクルのサイクル効率(COP)を向上させている。
さらに、特許文献1の圧力制御弁は、例えば、冷媒漏れ等により高圧側冷媒圧力が低下して、密閉空間の内圧と高圧側冷媒圧力との圧力差が予め定めた値を超えたときに密閉空間の体積を拡大させる体積拡大手段を有しており、この体積拡大手段の作用によって変位部材であるベローズの破損を防止している。
特許第3711718号公報
ところで、超臨界冷凍サイクルを車両用空調装置に適用した場合、圧力制御弁は高温高圧冷媒を放熱させる放熱器出口部の近傍、すなわち、エンジンルーム内に配置される。このため、冷媒として二酸化炭素(CO2)が採用される超臨界冷凍サイクルでは、CO2の臨界温度が31℃程度なので、エンジンルーム内温度(圧力制御弁の周囲温度)が高くなると、密閉空間に封入されたCO2も超臨界状態となる。
そして、密閉空間内のCO2が超臨界状態になった状態で、圧力制御弁の周囲温度が更に上昇すると、超臨界状態のCO2は液化しないので、密閉空間の内圧が異常上昇して密閉空間の内圧と高圧側冷媒圧力との圧力差が異常拡大する。このため、超臨界冷凍サイクルに特許文献1の圧力制御弁を適用すると、周囲温度が上昇した場合でも体積拡大手段が密閉空間の体積を拡大させて変位部材の破損を防止する作用を発揮する。
しかしながら、特許文献1の圧力制御弁では、密閉空間の内圧と高圧側冷媒圧力との圧力差が異常拡大すると、変位部材の変位によって弁体部が絞り通路を閉弁させてしまう。さらに、弁体部が絞り通路を閉弁させた状態で超臨界冷凍サイクルの運転(すなわち、圧縮機の作動)が継続されると、高圧側冷媒圧力がサイクル構成機器の耐圧強度以上に異常上昇して、サイクル構成機器を破損させてしまう。
本発明は、上記点に鑑み、超臨界冷凍サイクルの運転時に、超臨界冷凍サイクルの高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避できる圧力制御弁を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明では、冷媒を臨界圧力以上に昇圧する圧縮機(2)および前記圧縮機(2)吐出冷媒を放熱させる放熱器(3)を有する超臨界冷凍サイクルに適用され、放熱器(3)下流側冷媒の温度に応じて高圧側冷媒圧力を制御する圧力制御弁であって、
放熱器(3)下流側冷媒を流入させる流入口(41a、51a)、冷媒を流出させる流出口(41d、51b)、および冷媒を減圧膨張させて流出口(41d、51b)側へ導く絞り通路(41g、51g)を有するハウジング(41、51)と、温度に応じて圧力が変化する感温媒体が封入された密閉空間(100)を形成するとともに、密閉空間(100)内の内圧(Pi1)と流入口(41a、51a)から流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第1変位部材(47)と、第1変位部材(47)の変位に連動して絞り通路(41g、51g)の冷媒通路面積を変化させる弁体部(42)と、第1変位部材(47)とともに密閉空間(100)を区画し、内圧(Pi1)による第1荷重(F1)に応じて変位可能な第2変位部材(49)と、第2変位部材(49)に対して密閉空間(100)の容積を小さくする方向へ付勢する第2荷重(F2)を与えるとともに、第2変位部材(49)を第2荷重(F2)と第1荷重(F1)との荷重差に応じて変位可能とする付勢手段(45、200、68)と、第2荷重(F2)が第1荷重(F1)以上になっているときに、第2変位部材(49)の変位を規制する規制部材(44a、64a)とを備える圧力制御弁を特徴とする。
放熱器(3)下流側冷媒を流入させる流入口(41a、51a)、冷媒を流出させる流出口(41d、51b)、および冷媒を減圧膨張させて流出口(41d、51b)側へ導く絞り通路(41g、51g)を有するハウジング(41、51)と、温度に応じて圧力が変化する感温媒体が封入された密閉空間(100)を形成するとともに、密閉空間(100)内の内圧(Pi1)と流入口(41a、51a)から流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第1変位部材(47)と、第1変位部材(47)の変位に連動して絞り通路(41g、51g)の冷媒通路面積を変化させる弁体部(42)と、第1変位部材(47)とともに密閉空間(100)を区画し、内圧(Pi1)による第1荷重(F1)に応じて変位可能な第2変位部材(49)と、第2変位部材(49)に対して密閉空間(100)の容積を小さくする方向へ付勢する第2荷重(F2)を与えるとともに、第2変位部材(49)を第2荷重(F2)と第1荷重(F1)との荷重差に応じて変位可能とする付勢手段(45、200、68)と、第2荷重(F2)が第1荷重(F1)以上になっているときに、第2変位部材(49)の変位を規制する規制部材(44a、64a)とを備える圧力制御弁を特徴とする。
これによれば、第2荷重(F2)が第1荷重(F1)以上になっているときは、規制部材(44a、64a)の作用によって、第2変位部材(49)の変位が規制される。これにより、内圧(Pi1)を密閉空間(100)に封入された感温媒体の圧力変化のみに依存して変化させることができる。
そして、この内圧(Pi1)と流入口(41a、51a)から流入した冷媒圧力との圧力差に応じて絞り通路(41g、51g)の冷媒通路面積を変化させることができるので、上述した一般的な圧力制御弁と同様に、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクルを運転できる。
一方、第1荷重(F1)が第2荷重(F2)よりも高くなると、第2変位部材(49)が変位して、密閉空間(100)の容積を拡大させることができる。その結果、内圧(Pi1)を低下させることができ、サイクルの運転時に内圧(Pi1)が異常高圧となってしまうことを回避できる。
従って、高圧側冷媒圧力が上昇したとしても、異常高圧値となる前に、内圧(Pi1)以上となるので、弁体部(42)が絞り通路(41g、51g)を開弁させることができる。その結果、超臨界冷凍サイクルの運転時に、超臨界冷凍サイクルの高圧側冷媒圧力が異常上昇してしまうことを回避できる。
なお、放熱器(3)下流側冷媒とは、放熱器(3)出口冷媒のみを意味するものではなく、例えば、放熱器(3)から流出した冷媒と、圧縮機(2)へ吸入される冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備える超臨界冷凍サイクルにおいては、この内部熱交換器から流出した冷媒も含まれる意味である。
また、上述の特徴の圧力制御弁において、具体的に、密閉空間を第1密閉空間(100)とし、第1密閉空間(100)内の内圧を第1内圧(Pi1)として、さらに、可圧性媒体が封入された第2密閉空間(200)を区画する区画部材(45)を備え、付勢手段は、区画部材(45)と第2密閉空間(200)に封入された可圧性媒体によって構成され、第2荷重(F2)は、第2密閉空間(200)内の第2内圧(Pi2)による荷重としてもよい。
これによれば、第2内圧(Pi2)が第1内圧(Pi1)以上になっているときは、規制部材(44a)の作用によって、第2変位部材(49)の変位が規制される。これにより、第1内圧(Pi1)を第1密閉空間(100)に封入された冷媒の圧力変化のみに依存して変化させることができる。従って、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクルを運転できる。
一方、第1内圧(Pi1)が第2内圧(Pi2)よりも高くなると、第2変位部材(49)が変位して、第2密閉空間(200)の容積が縮小するとともに、第1密閉空間(100)の容積を拡大させる。これにより、第1内圧(Pi1)が第2内圧(Pi2)に近づくように低下させることができ、サイクルの運転時に第1内圧(Pi1)が異常高圧となってしまうことを回避できる。
また、上述の特徴の圧力制御弁において、可圧性媒体は、放熱器(3)下流側冷媒に想定される最高温度における第1内圧(Pi1)が、圧縮機(2)から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように封入されていてもよい。
これによれば、第1内圧(Pi2)の最高圧力が、サイクル構成部品の耐圧以下となるので、高圧側冷媒圧力が耐圧に到達する前に、確実に、絞り通路(41g、51g)を開弁させることができる。その結果、確実に、高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避できる。
なお、圧縮機(2)から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品には、圧縮機(2)および圧力制御弁も含まれる。さらに、上述した内部熱交換器を備える超臨界冷凍サイクルにおいては、内部熱交換器も含まれる。
また、上述の特徴の圧力制御弁において、可圧性媒体は、体積が圧縮可能な媒体である。可圧性媒体としては、冷媒よりも臨界温度が低い気体などの流体を用いることができる。可圧性媒体としては、その使用環境における温度変化に対して圧力、体積の変化が少ないか、ほとんどない媒体を用いることができる。さらに、具体的には、感温媒体としては、二酸化炭素を用い、可圧性媒体としては、感温媒体である二酸化炭素よりも温度上昇に対する圧力上昇度合が少ない不活性ガスとすることができる。
また、上述の特徴の圧力制御弁において、具体的に、付勢手段は、弾性部材(68)によって構成され、第2荷重(F2)は、弾性部材(68)による荷重としてもよい。
これによれば、第2荷重(F2)が第1荷重(F1)以上になっているときは、規制部材(64a)の作用によって、第2変位部材(49)の変位が規制される。これにより、第1内圧(Pi1)を第1密閉空間(100)に封入された冷媒の圧力変化のみに依存して変化させることができる。従って、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクルを運転できる。
一方、第1荷重(F1)が第2荷重(F2)よりも高くなると、第2変位部材(49)が変位して、第2密閉空間(200)の容積が縮小するとともに、第1密閉空間(100)の容積を拡大させる。これにより、内圧(Pi1)を低下させることができ、サイクルの運転時に内圧(Pi1)が異常高圧となってしまうことを回避できる。
また、上述の特徴の圧力制御弁において、弾性部材(68)による第2荷重(F2)は、放熱器(3)下流側冷媒に想定される最高温度における内圧(Pi1)が、圧縮機(2)から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように設定されていてもよい。
これによれば、内圧(Pi)の最高圧力が、サイクル構成部品の耐圧以下となるので、高圧側冷媒圧力が耐圧に到達する前に、確実に絞り通路(41g)を開弁させることができる。その結果、より確実に、高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避できる。
また、上述の特徴の圧力制御弁において、弾性部材(68)は、コイルバネであってもよい。
また、上述の特徴の圧力制御弁において、第1変位部材(47)は、ダイアフラムもしくはベローズで構成されていてもよいし、第2変位部材(49)は、ダイアフラムもしくはベローズで構成されていてもよい。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
図1〜5により、本発明の第1実施形態を説明する。図1は、本実施形態の超臨界冷凍サイクル1の全体構成図である。なお、本実施形態では、本発明の圧力制御弁4を採用した超臨界冷凍サイクル1を車両用空調装置に適用している。
図1〜5により、本発明の第1実施形態を説明する。図1は、本実施形態の超臨界冷凍サイクル1の全体構成図である。なお、本実施形態では、本発明の圧力制御弁4を採用した超臨界冷凍サイクル1を車両用空調装置に適用している。
まず、超臨界冷凍サイクル1において、圧縮機2は図示しない車両走行用エンジンから電磁クラッチ等を介して駆動力を得て冷媒を吸入して圧縮するものである。本実施形態では、冷媒として二酸化炭素(CO2)を採用しており、圧縮機2はCO2を臨界圧力以上に昇圧する。
この圧縮機2としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを採用してもよい。また、圧縮機2として電動圧縮機を採用して、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整してもよい。
圧縮機2の冷媒吐出側には、圧縮機2吐出冷媒温度を検知する温度センサ2aおよび圧縮機2吐出冷媒圧力を検出する高圧センサ2bが配置されている。この温度センサ2aおよび高圧センサ2bは、例えば、圧縮機2吐出冷媒の温度および圧力のうち少なくとも一方が予め定めた基準値を超えたときにサイクルの運転を停止させ、サイクルを保護するために用いられる。
さらに、圧縮機2の冷媒吐出側には、放熱器3が接続されている。放熱器3は、圧縮機2から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気(車室外空気)とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器である。なお、超臨界冷凍サイクル1では、冷媒は超臨界状態のまま放熱するので、放熱器3において冷媒が凝縮することはない。
放熱器3の下流側には、圧力制御弁4が接続されている。圧力制御弁4は、超臨界サイクル1の高圧側冷媒圧力を目標高圧に制御するもので、放熱器3とともにエンジンルーム内に配置されている。圧力制御弁4の詳細については、図2の断面図により説明する。圧力制御弁4は、ハウジング41、弁体部42、受け部43、ホルダ部44、蓋部45等を有して構成される。
まず、ハウジング41は、圧力制御弁4の外殻および圧力制御弁4内の冷媒通路等を構成するもので、円柱状あるいは角柱状の金属ブロックに穴開け加工等を施して形成されている。ハウジング41には、冷媒流入口・流出口41a〜41d、連通室41e、弁室41f、絞り通路41g、取付穴41h等が形成されている。
冷媒流入口・流出口としては、具体的に、放熱器3出口側に接続されて放熱器3下流側の高圧側冷媒を流入させる第1流入口41a、第1流入口41aから流入した冷媒を流出させる第1流出口41b、第1流出口41b下流側冷媒を流入させる第2流入口41c、後述する蒸発器6入口側へ冷媒を流出させる第2流出口41dが形成されている。
連通室41eは第1流入口41a、第1流出口41bおよび取付穴41hを互いに連通させる空間である。弁室41fは弁体部42の弁42aが収容されるとともに、第2流入口41cと第2流出口41dとを連通させる空間である。なお、第2流出口41dについては絞り通路41gを介して弁室41fに連通している。
絞り通路41gは第2流入口41cからハウジング41内部へ流入した冷媒を減圧膨張させて第2流出口41d側へ導くものである。また、取付穴41hには、後述する受け部43が取り付けられている。
弁体部42は絞り通路41gの冷媒通路面積を調整するもので、一方の端部が円錐形状となった円筒状の弁42a、後述する第1ダイアフラム47に連結される円盤状の連結部42b、連結部42bと弁42aとを連結する棒状の感温棒42c、および感温棒42cの内部に形成され、連結部42b側に開口する中空穴42dを有して形成されている。
従って、弁体部42のうち弁42aが感温棒42cの軸方向に変位することによって、絞り通路41gの冷媒通路面積が調整される。さらに、感温棒42cの軸方向は、連通室41e、取付穴41h、および後述する受け部43の貫通穴43bを貫通するように延びている。
そのため、ハウジング41には、感温棒42cの軸方向に延びて連通室41e側から弁室41f側へ貫通する弁体部配置穴41iが設けられ、この弁体部配置穴41iを貫通するように弁体部42が配置されている。なお、弁体部配置穴41iと弁体部42との隙間は、O−リング46によってシールされており、弁体部42が変位しても弁体部配置穴41iと弁体部42との隙間から冷媒が漏れることはない。
受け部43は、ハウジング41の取付穴41hに取り付けられて、ホルダ部44とともに第1ダイアフラム47を固定するものである。具体的には、第1ダイアフラム47を受け部43とホルダ部44との間に挟み込むことによって固定している。さらに、受け部43には、第1ダイアフラム47が固定される側の面を凹ませて形成した感温室43aおよび弁体部42の感温棒42cが貫通する貫通穴43bが形成されている。
貫通穴43bは、取付穴41hに対して同軸状に形成されており、取付穴41hとともに感温室43aと連通室41eとを連通させている。従って、第1流入口41aから流入した高圧側冷媒は、取付穴41hおよび貫通穴43bを介して、感温室43aへも流入する。
受け部43とハウジング41との隙間には、シール部材であるガスケット48が配置されており、受け部43とハウジング41との隙間から冷媒が外部に漏れることを防止している。もちろん、このシール部材としては、O−リング等を採用してもよい。
ホルダ部44は、第1ダイアフラム47を固定するとともに、蓋部45とともに第2ダイアフラム49を固定するものである。具体的には、ホルダ部44と蓋部45との間に挟み込むことで、第2ダイアフラム49を固定している。ホルダ部44は、内部に隔壁としての規制部44aをもつ筒状に形成されている。ホルダ部44は、一方から第1ダイヤフラム47を受け入れ、他方から第2ダイヤフラム49を受け入れている。
さらに、ホルダ部44には、第2ダイアフラム49の変位を規制する規制部44a(規制部材)および規制部44aの第1ダイアフラム47が固定される側の面と第2ダイアフラム49が固定される側の面とを連通させる連通穴44bが形成されている。
また、規制部44aのうち、第1ダイアフラム47が固定される側の面には凹部が形成されており、この凹部によって、規制部44aと第1ダイアフラム47との間に空間が形成されている。さらに、この空間は規制部44aに形成された連通穴44bおよび弁体部42の中空穴42dと連通している。本実施形態では、この第1ダイヤフラム47が区画する連通空間が第1密閉空間100を形成する。
第1ダイヤフラム47が区画する区間には、温度に応じて圧力が変化する感温媒体が封入されている。この封入媒体としては、冷媒(CO2)が封入される。
感温媒体として、混合媒体を用いてもよい。例えば、冷媒と、温度に対する圧力変化が少ないか、ほとんどない媒体との混合媒体を用いることができる。例えば、冷媒と不活性ガスとの混合媒体を用いることができる。また、冷媒と、使用環境では凝縮しない不凝縮性ガスとの混合媒体を用いることができる。さらに、第1ダイヤフラム47を弁体部42が閉弁する方向へ付勢するコイルバネ等の弾性手段を第1密閉空間100内に配置してもよい。
この第1密閉空間100内のCO2には、感温棒42cおよび第1ダイアフラム47を介して、連通室41eおよび感温室43aへ流入した高圧側冷媒の有する熱量が伝達される。従って、第1密閉空間100内の第1内圧Pi1は、第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の温度に応じた圧力となる。
第1ダイアフラム47は薄膜状の金属板、ゴム板等で形成されており、第1密閉空間100内の第1内圧Pi1と第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第1変位部材である。さらに、第1ダイアフラム47は弁体部42の連結部42bに溶接等の手段で連結されているので、第1ダイアフラム47の変位に応じて、弁体部42の弁42aも変位する。
より具体的には、第1流入口41aから感温室43aへ流入した高圧側冷媒の圧力から第1密閉空間100内の第1内圧Pi1を減算した圧力差が減少すると、弁体部42が絞り通路41gの冷媒通路面積を縮小する方向に変位する。そして、第1内圧Pi1が感温室43aへ流入した高圧側冷媒の圧力よりも上回ると絞り通路41gが閉塞される。
また、第1密閉空間100内に封入されるCO2は、第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の温度に応じて、超臨界冷凍サイクル1が高いサイクル効率で運転できるように所定密度(本実施形態では、415〜470kg/m3)で封入されている。また、CO2はホルダ部44に設けられた第1封入管44bを介して、所定密度となるように封入されており、第1封入管44bは冷媒の封入後、溶着等の手段によって閉塞されている。
蓋部45は、前述の如く、ホルダ44とともに第2ダイアフラム49を固定するものである。さらに、蓋部45のうち第2ダイアフラム49が固定される側の面には凹部が形成されており、この凹部によって、蓋部45と第2ダイアフラム49との間に可圧性媒体(不活性ガス)が封入される第2密閉空間200が形成されている。
本実施形態では、可圧性媒体として窒素を採用している。なお、この可圧性媒体としては、冷媒よりも臨界温度が低い不活性ガスを採用できる。より具体的には、冷媒よりも温度上昇に対する圧力上昇度合が少ない不活性ガス(例えば、ヘリウム)を採用できる。
この第2密閉空間200内の窒素には、第2密閉空間200を区画する部材から、周囲環境の熱が伝達される。また、第2密閉空間200内の窒素には、規制部44a、連通穴44bおよび第2ダイアフラム49を介して、第1密閉空間100内のCO2から、さらには感温室43a内の冷媒からも熱が伝達される。このため、第2密閉空間200内の窒素は、周囲環境の温度と、サイクル内の冷媒の温度との影響を受ける。
しかし、高圧側の感温室43aから離れているため冷媒からの熱的な影響は少なく、可圧性媒体として温度上昇に対する圧力変化割合が少ない特性の気体を選定しているため、第2密閉空間200内の圧力は、高圧側の冷媒温度に対して安定した圧力となる。この結果、第2密閉空間200内の圧力は、ほぼ一定の基準圧力を提供する。
したがって、第2ダイヤフラム49は、温度に応じて変化する第1密閉空間100内の圧力が、基準圧力を超えると、第1密閉空間100の容積を拡大する方向へ変位して、第1密閉空間100内の圧力の過剰な上昇を抑制する。この結果、第2ダイヤフラム49は、第1密閉空間100内の圧力が、基準圧力を超えると、弁体部42の開弁方向への変位を抑制する。
一方で、第2ダイヤフラム49の変位可能範囲は、第1密閉空間100の容積を減少させる方向に関しては、規制部44aによって規制されている。この結果、第1密閉空間100内の圧力が基準圧を超えるまでは、第1密閉空間100内の圧力によって与えられる特性に沿って、弁体42が調節されることを、規制部44aは許容している。
この実施形態では、第2密閉空間200を区画する部材と、第2密閉空間200内に封入された可圧性媒体とが、第2ダイヤフラム49を第1密閉空間100の容積を縮小させる方向へ向けて付勢する付勢手段を構成している。
第2ダイアフラム49は、第1ダイアフラム47と同様の構成であり、第1密閉空間100内の第1内圧Pi1と第2密閉空間200内の第2内圧Pi2との圧力差に応じて変位する第2変位部材である。
より具体的には、第1内圧Pi1が第2内圧Pi2よりも大きい場合は、圧力差(Pi1−Pi2)の拡大に伴って、第2ダイアフラム49が第2密閉空間200の体積を縮小する方向に変位する。一方、第2内圧Pi2が第1内圧Pi1以上になっている場合は、規制部44aの作用によって第2ダイアフラム49は変位しない。
なお、本実施形態では、第2ダイアフラム49として、超臨界冷凍サイクル1が適用されるシステムにおいて想定される第1内圧Pi1と第2内圧Pi2との最大圧力差において、破損することのない変位量を確保できるものを採用している。
ここで、第2密閉空間200へ封入される窒素の封入量について説明する。この窒素は、第1流入口41aから感温室43aへ流入する冷媒の温度が最高温度となった時に、第1密閉空間100内に発生する第1内圧Pi1が、圧縮機2から圧力制御弁4に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になる密度で封入されている。
換言すると、超臨界冷凍サイクル1の適用される環境において感温室43aへ流入する高圧側冷媒に想定される最高温度となった時の第1内圧Pi1が、高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように封入されている。なお、本実施形態の如く、車両用空調装置に適用された超臨界冷凍サイクル1では、この最高温度は、60〜70℃程度となる。
また、高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品としては、本実施形態では、圧縮機2、温度センサ2a、高圧センサ2b、放熱器3、圧力制御弁4、後述する内部熱交換器5が該当し、これらのサイクル構成部品の耐圧は、約15MPaである。さらに、窒素は、蓋部45に設けられた第2封入管45aを介して封入されており、第2封入管45aは窒素の封入後、溶着等の手段によって閉塞されている。
本実施形態の圧力制御弁4は、上記の如く構成されているので、温度に応じて圧力が変化する感温媒体である冷媒(CO2)が封入された第1密閉空間100を形成するとともに、第1密閉空間100内の第1内圧Pi1と第1流入口41aから流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第1変位部材である第1ダイアフラム47と、可圧性媒体(窒素)が封入された第2密閉空間200を形成するとともに、第1内圧Pi1と第2密閉空間200内の第2内圧Pi2との圧力差に応じて変位する第2変位部材である第2ダイアフラム49と、第2内圧Pi2が第1内圧Pi1以上になっているときに、第2ダイアフラム49の変位を規制する規制部材である規制部44aとを備える圧力制御弁でもある。
次に、図1に示すように、圧力制御弁4の第1流出口41bは、内部熱交換器5の高圧側冷媒流路5a入口側に接続されている。内部熱交換器5は、高圧冷媒流路5aを通過する第1流出口41b流出冷媒と、低圧側冷媒流路5bを通過する圧縮機2吸入冷媒とを熱交換させて、第1流出口41b流出冷媒を放熱させるものである。
これにより、蒸発器6における冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差(冷凍能力)を増大させて、サイクル効率の向上を図ることができる。なお、内部熱交換器5としては、高圧側冷媒流路5aと低圧側冷媒流路5bとを形成する冷媒配管同士をろう付け接合して熱交換させる構成や、高圧側冷媒流路5aを形成する内側管の外側に低圧側冷媒流路5bを配置する二重管方式の熱交換器構成を採用できる。
内部熱交換器5の高圧側冷媒流路5a出口側には、圧力制御弁4の第2流入口41cが接続され、圧力制御弁4の第2流出口41dには蒸発器6が接続されている。蒸発器6は、第2流出口40dから流出した低圧冷媒と、図示しない送風ファンによって送風された空気とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。
蒸発器6の出口側には、冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ7が接続されている。さらに、アキュムレータ7の気相冷媒出口には、内部熱交換器5の低圧側冷媒流路5bを介して、圧縮機2の冷媒吸入側が接続されている。
次に、上記の構成における本実施形態の作動について説明する。圧縮機2が車両エンジンの駆動力により回転駆動されると、圧縮機2から吐出された高温高圧冷媒は、超臨界状態となって放熱器3内に流入する。そして、高温高圧の超臨界状態の冷媒は冷却ファンにより送風された外気と熱交換して放熱する。
放熱器3から流出した高圧側冷媒は、圧力制御弁4の第1流入口41aから連通室41eへ流入し、さらに、感温室43aへ流入する。前述の如く、第1密閉空間100内のCO2には連通室41eおよび感温室43aへ流入した高圧側冷媒の有する熱量が伝達される。
これにより、第1密閉空間100内の第1内圧Pi1は、第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の温度に応じた圧力となる。一方、第2密閉空間200内の窒素ガスは温度上昇に対する圧力変化割合が少ない特性に加え、高圧側冷媒からの熱量の伝達も少ないため使用温度範囲においてほぼ一定の圧力となる。そして、この圧力に応じて、第1ダイアフラム47および第2ダイアフラム49が変位し、さらに、弁体部42が変位する。
ここで、この弁体部42の変位について図3〜5により説明する。まず、図3は、第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の温度と、第1内圧Pi1との関係を示すグラフである。なお、図3の実線は、第1密閉空間100に封入されたCO2と同じ密度で所定空間に封入されたCO2の温度と圧力との関係を示し、図3の破線は、第2密閉空間200に封入された窒素と同じ密度で所定空間に封入された窒素が高圧冷媒温度と同一温度まで加熱された場合の圧力との関係を示している。
図3から明らかなように、CO2の温度上昇に対する圧力上昇度合は、窒素の温度上昇に対する圧力上昇度合よりも大きい。さらに、CO2は60℃で本実施形態のサイクル構成部品の耐圧(約15MPa)を超えてしまう。一方、窒素は70℃まで加熱された場合でも約14MPaとなりサイクル構成部品の耐圧を超えない。
本実施形態の圧力制御弁4では、第2内圧Pi2が第1内圧Pi1以上になっているときは、図4に示すように、規制部44aの作用によって第2ダイアフラム49は変位しない。従って、第1内圧Pi1は、図3のCO2(実線)と同様に変化することになる。
一方、第1内圧Pi1が第2内圧Pi2よりも大きくなっているときは、図5に示すように、規制部44aの連通穴44bを介して、CO2が規制部44aの第2ダイアフラム49側へ流入する。
これにより、第2ダイアフラム49が変位して、第2密閉空間200の体積が縮小され、第1密閉空間100の体積が拡大される。その結果、第1密閉空間100に封入されたCO2の圧力が第2密閉空間200に封入された窒素の圧力に近づく。より詳細には、CO2の圧力により第2ダイアフラム49にかかる荷重と第2ダイアフラム49の変位反力との合計値が、窒素の圧力により第2ダイアフラム49にかかる荷重に等しくなる。
この際、CO2および窒素の圧力により第2ダイアフラム49にかかる荷重に対して、第2ダイアフラム49の変位反力は極めて小さいので、CO2の圧力と窒素の圧力はほぼ等しくなる。従って、第1内圧Pi1は、図3の窒素(破線)とほぼ同様に変化することになる。
第2ダイヤフラム49が変位可能な範囲は、冷媒圧力の上昇を抑えるために充分な大きさに設定されている。例えば、冷凍サイクルの高圧冷媒の温度として想定された上限値に達するまでは第2ダイヤフラム49が変位して冷媒圧力の上昇を抑制するように、その変位可能範囲が設定されている。例えば、第2ダイヤフラム49の変位可能範囲は、冷媒温度が70℃以上となっても、なお変位可能であるように充分に大きく設定されうる。
つまり、第1内圧Pi1は、第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の温度の変化に対して、図3の一点鎖線のように変化する。そして、この第1内圧Pi1と第1流入口41aから流入した高圧側冷媒の圧力との圧力差に応じて、第1ダイアフラム47および弁体部42が変位し、絞り通路41gの冷媒通路面積が調整される。
次に、第1流出口41bから流出した冷媒は、内部熱交換器5の高圧側冷媒流路5aへ流入してエンタルピを減少した後、再び第2流入口41cから圧力制御弁4内へ流入する。そして、上述の如く、冷媒通路面積が調整された絞り通路41gを通過する際に減圧膨張されて、第2流出口41dから蒸発器6へ流入する。
蒸発器6へ流入した冷媒は、送風ファンによって送風された空気から吸熱して蒸発する。さらに、蒸発器6から流出した冷媒は、アキュムレータ7で気液分離され、分離された気相冷媒は、圧縮機1に吸入されて再び圧縮される。
一方、送風ファン5によって送風された空気は、蒸発器6にて冷却され、さらに、蒸発器6の空気流れ下流側に配置された図示しない加熱手段(例えば、温水ヒータコア等)によって、目標温度まで温調されて、車両前席側領域に吹き出される。
本実施形態では、以上の如く作動するので、以下のような優れた効果を得ることができる。まず、第2内圧Pi2が第1内圧Pi1以上になっているときは、規制部44aの作用によって、第2ダイアフラム49の変位が規制される。これにより、第1内圧Pi1を第1密閉空間100に封入されたCO2の圧力変化のみに依存して変化させることができる。
そして、この第1密閉空間100内のCO2の第1内圧Pi1と、第1流入口41aから流入した高圧側冷媒圧力との圧力差に応じて絞り通路41gの冷媒通路面積を変化させることができるので、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクル1を運転できる。
一方、第1内圧Pi1が第2内圧Pi2よりも高くなると、第2ダイアフラム49が変位して、第2密閉空間200の容積が縮小するとともに、第1密閉空間100の容積を拡大させる。これにより、第1内圧Pi1が第2内圧Pi2に近づくように低下するので、サイクルの運転時に第1内圧Pi1がサイクル構成部品の耐圧を超えることを防止できる。
つまり、例えば、圧力制御弁の周囲温度が70℃を超える高温になっていたとしても、本実施形態のサイクルを運転させると、放熱器3が作動して第1流入口41aから圧力制御弁4へ流入する冷媒温度は70℃よりも低くなる。この際、図3に示すように、第1内圧Pi1は、第2ダイアフラム49の変位によって、確実にサイクル構成部品の耐圧(15MPa)よりも低い値にすることができる。
これにより、高圧側冷媒圧力が上昇したとしても、サイクル構成部品の耐圧を超える前に、第1内圧Pi1以上となり、弁体部42が絞り通路41gを開弁させる。その結果、超臨界冷凍サイクル1の運転時に、超臨界冷凍サイクル1の高圧側冷媒圧力が異常上昇してサイクル構成部品の耐圧を超えることを回避できる。
さらに、超臨界冷凍サイクル1の起動前に圧力制御弁4の周囲温度の高温化によって、第1内圧Pi1が上昇し、弁体部42が絞り通路41gを閉弁させている場合であっても、サイクルを作動させることで、速やかに第1内圧Pi1を低下させることができる。その結果、超臨界冷凍サイクル1の起動時間を短縮することもできる。
(第2実施形態)
第1実施形態の超臨界冷凍サイクル1では、圧力制御弁4を採用しているが、本実施形態では、図6に示すように、圧力制御弁50を採用した例を説明する。なお、図6では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。これは以下の実施形態でも同様である。
第1実施形態の超臨界冷凍サイクル1では、圧力制御弁4を採用しているが、本実施形態では、図6に示すように、圧力制御弁50を採用した例を説明する。なお、図6では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。これは以下の実施形態でも同様である。
圧力制御弁50の詳細については、図7の断面図により説明する。圧力制御弁50は、ハウジング51、さらに、第1実施形態と同様の弁体部42、受け部43、ホルダ部44、蓋部45等を有して構成される。
ハウジング51の基本的構成は、第1実施形態のハウジング41と同様である。このハウジング51には、内部熱交換器5の高圧側冷媒流路5a下流側冷媒を流入させる冷媒流入口51a、蒸発器6入口側へ冷媒を流出させる冷媒流出口51b、弁室51f、絞り通路51g、取付穴51h等が形成されている。
弁室51fは、冷媒流入口51a、取付穴51hおよび冷媒流出口51bとを連通させる空間を形成であるとともに、弁体部42の弁42aが収容される空間である。なお、冷媒流出口51bについては絞り通路51gを介して弁室51fに連通している。絞り通路51gおよび取付穴51hは第1実施形態の絞り通路41gおよび取付穴41hと同様の構成である。
従って、第1流入口51aから弁室51fへ流入した高圧側冷媒は、取付穴51hおよび受け部43の貫通穴43bを介して、受け部43の感温室43aへも流入する。その他の圧力制御弁50の構成は、第1実施形態と圧力制御弁4と同様である。
本実施形態の超臨界冷凍サイクル1を作動させても、第2内圧Pi2が第1内圧Pi1以上になっているときは、規制部44aの作用によって、第2ダイアフラム49の変位が規制される。一方、第1内圧Pi1が第2内圧Pi2よりも高くなると、第2ダイアフラム49が変位して、第2密閉空間200の容積が縮小するとともに、第1密閉空間100の容積を拡大させる。従って、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、内部熱交換器5で放熱後の高圧側冷媒を、弁室51fおよび感温室43aへ流入させるので、第1内圧Pi1を、より一層、低下させることができる。その結果、より一層、確実に、超臨界冷凍サイクル1の高圧側冷媒圧力がサイクル構成部品の耐圧を超えることを回避できる。また、第1実施形態のハウジング41に対して、ハウジング51の冷媒流入口・流出口の数を少なくできるので、圧力制御弁の製造コストを低減できる。
(第3実施形態)
本実施形態では、第2実施形態の超臨界冷凍サイクル1に対して、図8に示すように、内部熱交換器5を廃止して、放熱器3の出口側を圧力制御弁50の冷媒流入口51aに接続している。従って、本実施形態の超臨界冷凍サイクル1を作動させても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
本実施形態では、第2実施形態の超臨界冷凍サイクル1に対して、図8に示すように、内部熱交換器5を廃止して、放熱器3の出口側を圧力制御弁50の冷媒流入口51aに接続している。従って、本実施形態の超臨界冷凍サイクル1を作動させても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
第1実施形態の超臨界冷凍サイクル1では、圧力制御弁4を採用しているが、本実施形態では、図9に示す、圧力制御弁60を採用した例を説明する。なお、図9は、本実施形態の圧力制御弁60の断面図である。圧力制御弁60は、ホルダ部64、さらに、第1実施形態と同様のハウジング41、弁体部42、受け部43等を有して構成される。
第1実施形態の超臨界冷凍サイクル1では、圧力制御弁4を採用しているが、本実施形態では、図9に示す、圧力制御弁60を採用した例を説明する。なお、図9は、本実施形態の圧力制御弁60の断面図である。圧力制御弁60は、ホルダ部64、さらに、第1実施形態と同様のハウジング41、弁体部42、受け部43等を有して構成される。
ホルダ部64は、第1実施形態と同様に受け部43とともに第1ダイアフラム47を固定し、固定用リング69とともに第2ダイアフラム49を固定するものである。
具体的には、固定用リング69の外周面は、ホルダ部64内に形成されたバネ収容室64cの内周面に沿った形状になっており、固定用リング69をバネ収容室64cに挿入し、固定用リング69の外周面とホルダ部64の内周面との間に挟み込むことで、第2ダイアフラム49が固定されている。ホルダ部64は、内部に隔壁としての規制部64aをもつ筒状に形成されている。ホルダ部44は、一方から第1ダイヤフラム47を受け入れ、他方から第2ダイヤフラム49を受け入れている。
さらに、ホルダ部64には、第2ダイアフラム49の変位を規制する規制部64a(規制部材)および規制部64aの第1ダイアフラム47が固定される側の面と第2ダイアフラム49が固定される側の面とを連通させる連通穴64bが形成されている。
また、規制部64aのうち、第1ダイアフラム47が固定される側の面には、第1実施形態の第1密閉空間と同様の密閉空間100が形成される。一方、第2ダイアフラム49が固定される側の面には、コイルバネ68が収容されるバネ収容室64cが形成されている。この実施形態では、付勢手段がコイルバネ68によって提供される。
コイルバネ68は、プレート68aを介して、第2ダイアフラム49に対して規制部64aへ押しつける方向、すなわち密閉空間100の体積を縮小させる方向に荷重をかける弾性部材である。従って、第2ダイアフラム49は、密閉空間100内のCO2の内圧Pi1による第1荷重F1とコイルバネ68による第2荷重F2との荷重差に応じて変位する。
ここで、第2荷重F2について説明すると、第2荷重F2は、第1流入口41aから感温室43aへ流入する冷媒の温度が最高温度となった時に、密閉空間100内に発生する内圧Pi1が、圧縮機2から圧力制御弁4に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように調整されている。
換言すると、超臨界冷凍サイクル1の適用される環境において感温室43aへ流入する高圧側冷媒に想定される最高温度となった時の内圧Pi1が、高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように調整されている。なお、コイルバネ68の荷重調整は、バネ収容室64cを閉塞するカバー65に設けられた調整ネジ65aによってバネ受け67を変位させることで調整される。
本実施形態の圧力制御弁60は、上記の如く構成されているので、温度に応じて圧力が変化する感温媒体である冷媒(CO2)が封入された密閉空間100を形成するとともに、密閉空間100内の内圧Piと第1流入口41aから流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第1変位部材である第1ダイアフラム47と、密閉空間100の体積を縮小させる方向に荷重をかける弾性部材であるコイルバネ68と、第1ダイアフラム47とともに密閉空間100を形成し、内圧Piによる第1荷重F1とコイルバネ68による第2荷重F2との荷重差に応じて変位する第2変位部材である第2ダイアフラム49と、第2荷重F2が第1荷重F1以上になっているときに、第2ダイアフラム49の変位を規制する規制部材である規制部64aとを備える圧力制御弁でもある。
上記の構成の本実施形態の超臨界冷凍サイクル1を作動させた際に、第1流入口41aから連通室41eおよび感温室43aへ流入した高圧側冷媒の温度上昇に応じて密閉空間100内の内圧Pi1が上昇しても、コイルバネ68による第2荷重F2が内圧Pi1による第1荷重F1以上になっているときは、規制部64aの作用によって、第2ダイアフラム49の変位が規制される。
従って、内圧Pi1を密閉空間100に封入されたCO2の圧力変化のみに依存して変化させることができる。その結果、この密閉空間100内のCO2の内圧Pi1と、第1流入口41aから流入した高圧側冷媒圧力との圧力差に応じて絞り通路41gの冷媒通路面積を変化させることができるので、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクルを運転できる。
一方、第1荷重F1が第2荷重F2よりも高くなると、第2ダイアフラム49が変位して、コイルバネ68が縮むとともに、密閉空間100の容積を拡大させる。これにより、第1内圧Pi1が低下するので、サイクルの運転時に第1内圧Pi1がサイクル構成部品の耐圧を超えることを防止できる。
つまり、第1流入口41aから圧力制御弁60内へ流入する冷媒温度が70℃まで上昇しても、第1内圧Pi1は、第2ダイアフラム49およびコイルバネ68の変位によって、確実にサイクル構成部品の耐圧(15MPa)よりも低い値になる。その結果、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
(1)上述の実施形態では、弾性部材としてコイルバネ68を採用しているが、弾性部材としては、板バネ、皿バネ、ゴム材等を採用してもよい。
(2)上述の実施形態では、第1、第2変位部材として、第1、第2ダイアフラム47、49を採用した例を説明したが、第1、第2変位部材としてベローズを採用してもよい。また、いずれか一方をダイアフラムとして、他方をベローズとしてもよい。
(3)上述の実施形態では、弁体部42の弁42aが絞り通路41g、51gを全閉することができる圧力制御弁4、50、60を採用した例を説明したが、弁42aが絞り通路41g、51gを全閉した際に、絞り通路41g、51gの上流側から下流側へ冷媒を微小に漏らすブリード部を設けてもよい。
これによれば、超臨界冷凍サイクルの起動前に絞り通路41g、51gが全閉状態になっていても、微小流量の冷媒を圧力制御弁4、50、60の下流側へ流すことができるので、より一層、速やかに第1内圧Pi1、内圧Piを低下させることができる。その結果、超臨界冷凍サイクル1の起動時間を、より一層、短縮することができる。
(4)第4実施形態の圧力制御弁60では、第1実施形態の圧力制御弁4と共通するハウジング41を採用しているが、第2、3実施形態の圧力制御弁50のように、1つの冷媒流入口51aと1つの冷媒流出口51bとを有するハウジング51を圧力制御弁60に適用してもよい。
(5)上述の実施形態では、放熱器3を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器6を室内側熱交換器として車室内の冷却用に適用しているが、逆に、蒸発器6を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器3を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。
2…圧縮機、3…放熱器、4、50、40…圧力制御弁、41、51…ハウジング、
41a…第1流入口、51a…流入口、41d…第2流出口、51b…流出口、
41g、51g…絞り通路、42…弁体部、44a、64a…規制部、
47…第1ダイアフラム、49…第2ダイアフラム、68…コイルバネ、
100…(第1)密閉空間、200…第2密閉空間。
41a…第1流入口、51a…流入口、41d…第2流出口、51b…流出口、
41g、51g…絞り通路、42…弁体部、44a、64a…規制部、
47…第1ダイアフラム、49…第2ダイアフラム、68…コイルバネ、
100…(第1)密閉空間、200…第2密閉空間。
Claims (10)
- 冷媒を臨界圧力以上に昇圧する圧縮機(2)および前記圧縮機(2)吐出冷媒を放熱させる放熱器(3)を有する超臨界冷凍サイクルに適用され、前記放熱器(3)下流側冷媒の温度に応じて高圧側冷媒圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記放熱器(3)下流側冷媒を流入させる流入口(41a、51a)、冷媒を流出させる流出口(41d、51b)、および冷媒を減圧膨張させて前記流出口(41d、51b)側へ導く絞り通路(41g、51g)を有するハウジング(41、51)と、
温度に応じて圧力が変化する感温媒体が封入された密閉空間(100)を形成するとともに、前記密閉空間(100)内の内圧(Pi1)と前記流入口(41a、51a)から流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第1変位部材(47)と、
前記第1変位部材(47)の変位に連動して前記絞り通路(41g、51g)の冷媒通路面積を変化させる弁体部(42)と、
前記第1変位部材(47)とともに前記密閉空間(100)を区画し、前記内圧(Pi1)による第1荷重(F1)に応じて変位可能な第2変位部材(49)と、
前記第2変位部材(49)に対して前記密閉空間(100)の容積を小さくする方向へ付勢する第2荷重(F2)を与えるとともに、前記第2変位部材(49)を前記第2荷重(F2)と前記第1荷重(F1)との荷重差に応じて変位可能とする付勢手段(45、200、68)と、
前記第2荷重(F2)が前記第1荷重(F1)以上になっているときに、前記第2変位部材(49)の変位を規制する規制部材(44a、64a)とを備えることを特徴とする圧力制御弁。 - 前記密閉空間を第1密閉空間(100)とし、前記第1密閉空間(100)内の内圧を第1内圧(Pi1)として、
さらに、可圧性媒体が封入された第2密閉空間(200)を区画する区画部材(45)を備え、
前記付勢手段は、前記区画部材(45)と前記第2密閉空間(200)に封入された可圧性媒体によって構成され、
前記第2荷重(F2)は、前記第2密閉空間(200)内の第2内圧(Pi2)による荷重であることを特徴とする請求項1に記載の圧力制御弁。 - 前記可圧性媒体は、前記放熱器(3)下流側冷媒に想定される最高温度における前記第1内圧(Pi1)が、前記圧縮機(2)から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように封入さ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。
- 前記可圧性媒体は、前記冷媒よりも臨界温度が低い可圧性媒体であることを特徴とする請求項2または3に記載の圧力制御弁。
- 前記感温媒体は、二酸化炭素であり、
前記可圧性媒体は、二酸化炭素よりも温度上昇に対する圧力上昇度合が少ない不活性ガスであることを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1つに記載の圧力制御弁。 - 前記付勢手段は、弾性部材(68)によって構成され、
前記第2荷重(F2)は、前記弾性部材(68)による荷重であることを特徴とする請求項1に記載の圧力制御弁。 - 前記第2荷重(F2)は、前記放熱器(3)下流側冷媒に想定される最高温度における前記内圧(Pi1)が、前記圧縮機(2)から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように設定されていることを特徴とする請求項6に記載の圧力制御弁。
- 前記弾性部材(68)は、コイルバネであることを特徴とする請求項6または7に記載の圧力制御弁。
- 前記第1変位部材(47)は、ダイアフラムもしくはベローズで構成されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の圧力制御弁。
- 前記第2変位部材(49)は、ダイアフラムもしくはベローズで構成されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の圧力制御弁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007032139A JP2008196774A (ja) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | 圧力制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007032139A JP2008196774A (ja) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | 圧力制御弁 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008196774A true JP2008196774A (ja) | 2008-08-28 |
Family
ID=39755880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007032139A Withdrawn JP2008196774A (ja) | 2007-02-13 | 2007-02-13 | 圧力制御弁 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008196774A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101749901B (zh) * | 2008-12-02 | 2012-10-10 | 株式会社电装 | 膨胀阀及膨胀阀的制造方法 |
JP2013221640A (ja) * | 2012-04-13 | 2013-10-28 | Daikin Industries Ltd | 空気調和装置 |
JP2016142189A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | 株式会社デンソー | エジェクタ |
CN114811137A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-29 | 蚌埠学院 | 利用敏感元件控制阀芯开度的压力控制阀及制冷系统 |
-
2007
- 2007-02-13 JP JP2007032139A patent/JP2008196774A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101749901B (zh) * | 2008-12-02 | 2012-10-10 | 株式会社电装 | 膨胀阀及膨胀阀的制造方法 |
JP2013221640A (ja) * | 2012-04-13 | 2013-10-28 | Daikin Industries Ltd | 空気調和装置 |
JP2016142189A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | 株式会社デンソー | エジェクタ |
CN114811137A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-07-29 | 蚌埠学院 | 利用敏感元件控制阀芯开度的压力控制阀及制冷系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6076366A (en) | Refrigerating cycle system with hot-gas bypass passage | |
EP1691149A2 (en) | Expansion valve for refrigerating cycle | |
JP2008149812A (ja) | 自動車用空調装置 | |
JP2006189240A (ja) | 膨張装置 | |
JP2007271201A (ja) | 超臨界サイクル及び冷凍サイクルに用いられる膨張弁 | |
US6189326B1 (en) | Pressure control valve | |
JP2006266660A (ja) | 膨張装置 | |
JP2007139208A (ja) | 冷凍サイクル用膨張弁 | |
JP4179231B2 (ja) | 圧力制御弁と蒸気圧縮式冷凍サイクル | |
JP2008196774A (ja) | 圧力制御弁 | |
JP2007278616A (ja) | 膨張装置 | |
JP6863428B2 (ja) | 冷媒サイクルおよび温度調節システム | |
JP2006234207A (ja) | 冷凍サイクル用減圧装置 | |
JP2008164239A (ja) | 圧力制御弁 | |
JP5141489B2 (ja) | 温度式膨張弁 | |
JP2008157305A (ja) | 圧力制御弁および超臨界冷凍サイクル | |
JP6583134B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP2007046808A (ja) | 膨張装置 | |
JP6984046B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP2004354042A (ja) | 冷凍サイクルの安全弁装置 | |
CN105822770A (zh) | 双向热力膨胀阀 | |
JP2009008369A (ja) | 冷凍サイクル | |
JP3476619B2 (ja) | 膨張弁 | |
JP2003090648A (ja) | 膨張弁 | |
EP4253864A1 (en) | Flow guiding apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100511 |