JP2001263865A - 超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置および圧力制御弁 - Google Patents

超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置および圧力制御弁

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JP2001263865A
JP2001263865A JP2000077633A JP2000077633A JP2001263865A JP 2001263865 A JP2001263865 A JP 2001263865A JP 2000077633 A JP2000077633 A JP 2000077633A JP 2000077633 A JP2000077633 A JP 2000077633A JP 2001263865 A JP2001263865 A JP 2001263865A
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relief valve
pressure control
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Masaru Oi
優 大井
Shigeo Okamura
重男 岡村
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Valeo Thermal Systems Japan Corp
Saginomiya Seisakusho Inc
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Zexel Valeo Climate Control Corp
Saginomiya Seisakusho Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発器の入口側の冷媒の圧力に変動に拘わら
ず、放熱器の出口側の冷媒の圧力の異常昇圧をリリーフ
弁により対応でき、安全性に優れた超臨界蒸気圧縮冷凍
サイクル装置を提供すること。 【解決手段】 放熱器2より蒸発器6へ至る冷媒通路の
途中に、高圧制御弁体40等からなり、放熱器2の出口
側の冷媒の圧力および温度に感応して放熱器2と蒸発器
6との連通度を制御して放熱器出口側の圧力制御を行う
高圧制御弁を設け、放熱器2より蒸発器6へ至る冷媒通
路の途中に高圧制御弁体40と並列に、リリーフ弁体6
0等からなり、放熱器2の出口側の冷媒の圧力に感応す
るリリーフ弁用ベローズ装置54によって開弁するリリ
ーフ弁を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車載用空気調和
装置等で使用される超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置お
よび圧力制御弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】炭酸ガス(CO2 )等の冷媒を超臨界域
で使用する超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置では、放熱
器の出口側の冷媒の圧力と温度とが最適制御線に沿うよ
うに制御されるよう、特開平9−264622号公報に
示されているように、冷媒封入のダイヤフラム室の内圧
と放熱器出口側の冷媒圧力との平衡関係により動作する
圧力制御弁を放熱器より蒸発器へ至る冷媒通路の途中に
設け、高圧制御弁によって放熱器の出口側の冷媒の圧力
制御を行うものが知られている。
【0003】車載用空気調和装置においては、高外気温
時に空気調和装置が停止していると、高圧制御弁のダイ
ヤフラム室内圧が高くなり、この状態で始動されても、
高圧制御弁の雰囲気温度相当圧力以上にならないと、高
圧制御弁が開弁せず、高圧側の耐圧を超える虞れがあ
る。このため、特開平11−132602号公報に記載
されているように、高圧制御弁と並列にリリーフ弁を設
け、放熱器の出口側の冷媒圧力が異常上昇しようとした
時にはリリーフ弁の開弁により放熱器の出口側の冷媒圧
力を異常上昇を抑えるようにすることが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、リリーフ弁を
高圧制御弁と並列に超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置中
で使用するとなると、リリーフ弁は、蒸発器の入口側の
冷媒の圧力(背圧)の影響を受け、放熱器の出口側の冷
媒の圧力と蒸発器の入口側の冷媒の圧力との差圧に応動
するため、蒸発器の入口側の冷媒の圧力の変動により放
熱器の出口側の冷媒の圧力が設定値まで上昇しても蒸発
器の入口側の冷媒の圧力との差圧が所定値にならず、こ
のため、リリーフ弁が有効に開弁せず、放熱器の出口側
の冷媒の圧力が異常な高圧になってしまうのを、何らか
の形で防ぐための対策を別途講じる必要が生じてしま
う。
【0005】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、対策を別途講じることなく、蒸
発器の入口側の冷媒の圧力変動に拘わらず、リリーフ弁
によっても放熱器の出口側の冷媒の圧力の異常昇圧に対
応でき、安全性に優れた超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装
置、およびそのような超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置
で使用される圧力制御弁を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1に記載の発明による超臨界蒸気圧縮冷凍
サイクル装置は、圧縮機と放熱器と蒸発器とを炭酸ガス
等による冷媒が順に循環し、超臨界域で運転される超臨
界蒸気圧縮冷凍サイクル装置において、前記放熱器より
前記蒸発器へ至る冷媒通路の途中に設けられ、前記放熱
器の出口側の冷媒の圧力および温度に感応して前記放熱
器と前記蒸発器との連通度を制御して放熱器出口側の圧
力制御を行う高圧制御弁と、前記放熱器より前記蒸発器
へ至る冷媒通路の途中に前記高圧制御弁と並列に設けら
れ、前記放熱器の出口側の冷媒の圧力に感応する圧力感
応手段を具備し、前記放熱器の出口側の冷媒の圧力が所
定値以上の場合に前記圧力感応手段によって開弁するリ
リーフ弁とを有しているものである。
【0007】また、請求項2に記載の発明による超臨界
蒸気圧縮冷凍サイクル装置は、請求項1に記載の超臨界
蒸気冷凍圧縮冷凍サイクル装置であって、前記リリーフ
弁の圧力感応手段の有効受圧面積は当該リリーフ弁のポ
ートの開口面積より大きいものである。
【0008】また、請求項3に記載の発明による超臨界
蒸気圧縮冷凍サイクル装置は、請求項1又は2に記載の
超臨界蒸気冷凍圧縮冷凍サイクル装置であって、前記圧
力感応手段は、密封型のベローズ装置であり、ガスを封
入されているものである。圧力制御弁。
【0009】また、請求項4に記載の発明による圧力制
御弁は、高圧制御用弁ポートとリリーフ用弁ポートとを
並列の関係で有する弁ハウジングと、前記弁ハウジング
内に設けられて前記高圧制御用弁ポートより上流側の圧
力および温度に感応する圧力・温度感応手段と、前記圧
力・温度感応手段により駆動され、高圧制御用弁ポート
の開閉と開度設定を行う高圧制御弁体と、前記弁ハウジ
ング内に設けられて前記リリーフ用弁ポートより上流側
の圧力に感応する圧力感応手段と、前記圧力感応手段に
より駆動され、前記リリーフ用弁ポートを開閉するリリ
ーフ弁体とを有しているものである。
【0010】請求項1に記載の発明による超臨界蒸気圧
縮冷凍サイクル装置によれば、リリーフ弁が閉弁してい
る通常サイクル状態では、高圧制御弁が放熱器の出口側
の冷媒の圧力および温度に感応して動作して放熱器と蒸
発器との連通度を制御することで、最適制御線に沿って
放熱器の出口側の冷媒圧力が制御され、高圧制御弁が膨
張弁として有効に作用する。放熱器の出口側の冷媒圧力
が異常昇圧すると、この冷媒圧力にリリーフ弁の圧力感
応手段が応動し、リリーフ弁が開弁し、放熱器の出口側
の冷媒圧力を下流側に逃がし、放熱器の出口側の冷媒圧
力の異常昇圧を抑制する。
【0011】請求項2に記載の発明による超臨界蒸気圧
縮冷凍サイクル装置によれば、リリーフ弁の圧力感応手
段の有効受圧面積が当該リリーフ弁のポートの開口面積
より大きいから、圧力感応手段は、下流側、即ち、蒸発
器の入口側の冷媒圧力の影響を殆ど受けず、専ら放熱器
の出口側の冷媒圧力に応動し、放熱器の出口側の冷媒圧
力に応じてリリーフ弁が開閉する。
【0012】請求項3に記載の発明による超臨界蒸気圧
縮冷凍サイクル装置によれば、リリーフ弁の圧力感応手
段が密封型のベローズ装置により構成され、ベローズ装
置にガスを封入されているから、ベローズ装置内に設け
るべき補助ばねのばね力を小さくできる。
【0013】また、請求項4に記載の発明による圧力制
御弁によれば、高圧制御弁とリリーフ弁との複合弁が構
成され、リリーフ弁体が閉弁している状態では高圧制御
用弁ポートより上流側の圧力および温度に感応する圧力
・温度感応手段によって高圧制御弁体が開閉動作して高
圧制御用弁ポートの開閉と開度設定を行い、高圧制御用
弁ポートより上流側の圧力(たとえば、放熱器の出口側
の冷媒圧力)を制御する。リリーフ用弁ポートより上流
側の圧力(たとえば、放熱器の出口側の冷媒圧力)が異
常昇圧すると、圧力感応手段によりリリーフ弁体が開弁
駆動され、リリーフ用弁ポートが開かれ、リリーフ用弁
ポートより上流側の圧力を下流側に逃がし、リリーフ用
弁ポートより上流側の圧力の異常昇圧を抑制する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。
【0015】図1はこの発明による超臨界蒸気圧縮冷凍
サイクル装置の一つの実施の形態を示している。この冷
凍サイクル装置は、圧縮機1と、放熱器(ガスクーラ)
2と、圧力制御弁3と、蒸発器6と、アキュムレータ5
とが冷媒通路(配管)7、8、9、10、11により閉
ループ状に連通接続されて構成されており、この閉ルー
プを炭酸ガス(CO2 )等による冷媒が循環する。
【0016】圧力制御弁3は、図2に示されているよう
に、複合弁用の弁ハウジング20を有している。弁ハウ
ジング20は、冷媒通路8を接続される入口ポート(高
圧側ポート)21と、冷媒通路9を接続される出口ポー
ト22および出口側内部通路23と、入口ポート21に
直接連通する高圧制御弁用ボア24と、高圧制御弁用ボ
ア24および弁ハウジング20に形成された内部連通路
25を介して入口ポート21に連通するリリーフ弁用ボ
ア26と、高圧制御弁用ボア24とリリーフ弁用ボア2
6の各々の底部に互いに並列の関係で設けられた高圧制
御用弁ポート27とリリーフ用弁ポート28とを形成さ
れている。
【0017】高圧制御弁用ボア24には高圧制御弁用カ
セット部材30が挿入・ねじ止め固定されている。高圧
制御弁用カセット部材30は、外周面に形成されて入口
ポート21と内部連通路25とを連通接続する円環状の
外周凹溝31と、底部が全て開口したベローズ収容弁室
32と、外周凹溝31とベローズ収容弁室32とを連通
接続する高圧側通路33とを有している。
【0018】ベローズ収容弁室32には、圧力・温度感
応手段として、使用冷媒と同じ二酸化炭素ガスを封入さ
れた密閉型の高圧制御用ベローズ装置34が配置されて
いる。図3に二酸化炭素の蒸気圧線図を示しており、臨
界点以上の超臨界域では密度により温度・圧力特性が変
化する。最適サイクル特性を得るための高圧制御用ベロ
ーズ装置34のベローズ内封入密度は600〜750k
g/cm3 程度であると考えられており、この実施の形
態では、ベローズ内封入密度を650kg/cm3 に設
定している。
【0019】高圧制御用ベローズ装置34は、上端側に
上部部材35を一体接続されたベローズ本体36と、ベ
ローズ本体36の下端を閉じるべくベローズ本体36の
下端に溶接されたエンド部材37およびエンド部材37
に固定された弁ホルダ38と、ベローズ内部においてベ
ローズ本体36の上端と弁ホルダ38との間に設けられ
た補助ばね39により構成されており、弁ホルダ38の
下底部に高圧制御用弁ポート27の開閉ならびに開度設
定を行うボール弁体による高圧制御弁体40が圧入固定
されている。なお、エンド部材37にはこれを貫通する
連通路41が形成されている。
【0020】上部部材35はベローズ本体36内部に弁
ホルダ38の側へ延在して圧縮方向のストッパを兼ねた
ガイド管部42を一体に有しており、ガイド管部42
は、弁ホルダ38に形成されたガイド孔43に摺動可能
に嵌合し、ベローズ本体36の収縮をガイドするように
なっている。また、上部部材35にはベローズ内部にガ
スを封入するためにガイド管部42に連通している封入
ガス管44が取り付けられている。
【0021】高圧制御用ベローズ装置34は高圧制御弁
用カセット部材30に係止された止め輪45によってベ
ローズ収容弁室32内に抜け止め状態で納められ、上部
部材35にて高圧制御弁用カセット部材30にねじ止め
されたアジャストねじ部材46の先端面と当接し、アジ
ャストねじ部材46のねじ込み量に応じてベローズ内部
に封入した二酸化炭素の密度を上述のような所定の設定
値に調整できるようになっている。
【0022】上述の高圧制御用弁ポート27、高圧制御
弁用カセット部材30、高圧制御用ベローズ装置34、
高圧制御弁体40によって高圧制御弁が構成される。
【0023】リリーフ弁用ボア26にはリリーフ弁用カ
セット部材50が挿入・ねじ止め固定されている。リリ
ーフ弁用カセット部材50は、外周面に形成されて内部
連通路25に連通する円環状の外周凹溝51と、底部が
全て開口したベローズ収容弁室52と、外周凹溝51と
ベローズ収容弁室52とを連通接続する高圧側通路53
とを有している。
【0024】ベローズ収容弁室52には、圧力感応手段
として、窒素ガス等を封入された密閉型のリリーフ弁用
ベローズ装置54が配置されている。
【0025】リリーフ弁用ベローズ装置54は、上端側
に上部部材55を一体接続されたベローズ本体56と、
ベローズ本体56の下端を閉じるべくベローズ本体56
の下端に溶接されたエンド部材57およびエンド部材5
7に固定された弁ホルダ58と、ベローズ内部において
ベローズ本体56の上端と弁ホルダ58との間に設けら
れた補助ばね59により構成されており、弁ホルダ58
の下底部にリリーフ用弁ポート28を開閉するボール弁
体によるリリーフ弁体60が固定されている。なお、エ
ンド部材57にはこれを貫通する連通路61が形成され
ている。
【0026】上部部材55はベローズ本体56内部に弁
ホルダ58の側へ延在して圧縮方向のストッパを兼ねた
ガイド管部62を一体に有しており、ガイド管部62
は、弁ホルダ58に形成されたガイド孔63に摺動可能
に嵌合し、ベローズ本体56の収縮をガイドするように
なっている。また、上部部材55にはベローズ内部にガ
スを封入するためにガイド管部62に連通している封入
ガス管64が取り付けられている。
【0027】リリーフ弁用ベローズ装置54はリリーフ
弁用カセット部材50に係止された止め輪65によって
ベローズ収容弁室52内に抜け止め状態で納められ、上
部部材55にてリリーフ弁用カセット部材50にねじ止
めされたアジャストねじ部材66の先端面と当接し、ア
ジャストねじ部材66のねじ込み量に応じてベローズ内
部に封入した窒素ガスの密度を所定の設定値に調整でき
るようになっている。
【0028】上述のような構成によるリリーフ弁の特徴
的事項の一つは、入口ポート21、外周凹溝31、内部
連通路25、外周凹溝51、高圧側通路53を経てベロ
ーズ収容弁室52内に導入される高圧側、即ち、放熱器
2の出口側の冷媒の圧力がリリーフ弁用ベローズ装置5
4に作用する有効受圧面積が、リリーフ用弁ポート28
の開口面積より充分大きいことである。図示されている
ような実施の形態では、リリーフ弁用ベローズ装置54
の有効受圧面積をリリーフ用弁ポート28の開口面積の
20倍程度に設定することができる。
【0029】上述のリリーフ用弁ポート28、リリーフ
弁用カセット部材50、リリーフ弁用ベローズ装置5
4、リリーフ弁体60によってリリーフ弁が構成され
る。
【0030】つぎに上述の構成による超臨界蒸気圧縮冷
凍サイクル装置ならびに圧力制御弁の動作について説明
する。
【0031】放熱器2の出口側の冷媒の圧力が、入力ポ
ート21、外周凹溝31、高圧側通路33を経てベロー
ズ収容弁室32内に導入され、高圧制御用ベローズ装置
34が放熱器2の出口側の冷媒の圧力、温度に感応し、
高圧制御用ベローズ装置34によって高圧制御弁体40
が開閉動作して高圧制御用弁ポート27の開閉と開度設
定が行われる。
【0032】また、放熱器2の出口側の冷媒の圧力が、
入力ポート21、外周凹溝31、内部連通路25、外周
凹溝51、高圧側通路53を経てベローズ収容弁室52
内に導入され、リリーフ弁用ベローズ装置54が放熱器
2の出口側の冷媒の圧力に感応し、リリーフ弁用ベロー
ズ装置54によってリリーフ弁体60が開閉動作してリ
リーフ弁ポート28が開閉される。
【0033】通常サイクル状態では、放熱器2の出口側
の冷媒の圧力がリリーフ弁の開弁圧までは上昇しないか
ら、リリーフ弁体60によってリリーフ弁ポート28が
閉じられ、高圧制御弁体40による高圧制御用弁ポート
27の開度に応じて冷媒流量が計量される。これによ
り、最適制御線に沿って放熱器2の出口側の冷媒圧力が
制御され、高圧制御弁が膨張弁として有効に作用する。
この場合の高圧制御弁の弁開特性は、図4に示されてい
るようになる。なお、低圧側では、弁開特性がCO2
和蒸気線より逸脱するが、これは、ベローズ本体36と
補助ばね39のばね定数の影響であり、これらのばね定
数と初期圧縮量により決まり、実機では1MPa程度に
設定することができる。高圧制御弁の弁開特性は、高圧
側ではCO 2 封入密度線に沿うことになる。
【0034】夏場等、外気温が高い場合や、放熱器2の
トラブル等で放熱効果が悪い場合には、放熱器2の出口
側の冷媒温度が高くなり、高圧制御弁はサイクル効率を
よくしようと、放熱器2の出口側の冷媒圧力を高くする
ために、閉弁側に駆動される。このような場合には、放
熱器2の出口側の冷媒圧力が異常上昇し、リリーフ弁用
ベローズ装置54によってリリーフ弁体60が開弁駆動
され、リリーフ弁ポート28が開く。これにより、リリ
ーフ用弁ポート28より上流側の圧力を下流側に逃がす
ことが行われ、放熱器2の出口側の冷媒圧力の異常昇圧
が抑制され、高圧制御用ベローズ装置34等の機器の破
損、劣化が回避される。
【0035】リリーフ弁用ベローズ装置54の有効受圧
面積がリリーフ用弁ポート28の開口面積より充分大き
いから、リリーフ弁用ベローズ装置54は、蒸発器6の
入口側の冷媒圧力の影響を殆ど受けず、専ら放熱器2の
出口側の冷媒圧力に応動し、放熱器2の出口側の冷媒圧
力に応じてリリーフ弁体60が開閉するから、放熱器2
の出口側の冷媒圧力が設定値に達すれば、蒸発器6の入
口側の冷媒圧力の変動に拘わらず、リリーフ弁体60が
開き、放熱器2の出口側の冷媒圧力の異常昇圧が確実に
抑制される。
【0036】リリーフ弁の弁開特性を55℃、14MP
aで設定すると、図4に示されているように、窒素の封
入密度特性に沿って弁開する。これにより、図4のA点
以下では、高圧制御弁の動作によって放熱器2の出口側
の冷媒圧力が最適制御線に沿って制御され、A点以上で
はリリーフ弁の動作によって放熱器2の出口側の冷媒圧
力の異常昇圧が抑制される。また、リリーフ弁用ベロー
ズ装置54に窒素が封入されているから、ベローズ装置
54内に設ける補助ばね59のばね力を小さくできる。
【0037】また、上述の構成によれば、冷媒が、高圧
制御用ベローズ装置34、リリーフ弁用ベローズ装置5
4の周りを流れる構造になっているから、感度および精
度がよい制御が行われる。
【0038】なお、高圧制御弁体40、リリーフ弁60
は、弁ホルダ38、58に固定されたボール弁体に限ら
れることはなく、弁ホルダ38、58に形成されたニー
ドル弁体によって構成することもできる。また、圧力制
御弁3の弁ハウジング20は、単体品によらずに、放熱
器2のブロックの一部に組み込み構成することもでき
る。
【0039】また、冷凍サイクル装置で使用する冷媒
は、二酸化炭素に限られることはなく、メタン、エタ
ン、プロパン等の流体を冷媒として使用することもでき
る。さらに、本発明は、図1に記載した冷凍サイクルに
限らず、例えば放熱器2及び圧力制御弁3と、アキュム
レータ5及び圧縮機1との間で熱交換を行う内部熱交換
サイクルにも適用可能である。
【0040】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
1に記載の発明による超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置
によれば、リリーフ弁が閉弁している通常サイクル状態
では、高圧制御弁が放熱器の出口側の冷媒の圧力および
温度に感応して動作して放熱器と蒸発器との連通度を制
御することで、最適制御線に沿って放熱器の出口側の冷
媒圧力が制御され、高圧制御弁が膨張弁として有効に作
用し、放熱器の出口側の冷媒圧力が異常昇圧すると、こ
の冷媒圧力にリリーフ弁の圧力感応手段が応動してリリ
ーフ弁が開弁し、放熱器の出口側の冷媒圧力を下流側に
逃がし、放熱器の出口側の冷媒圧力の異常昇圧を抑制す
るから、蒸発器の入口側の冷媒の圧力変動に拘わらず、
リリーフ弁によっても放熱器の出口側の冷媒の圧力の異
常昇圧に対応でき、安全性に優れたものになる。
【0041】請求項2に記載の発明による超臨界蒸気圧
縮冷凍サイクル装置によれば、リリーフ弁の圧力感応手
段の有効受圧面積が当該リリーフ弁のポートの開口面積
より大きいから、圧力感応手段は、蒸発器の入口側の冷
媒圧力の影響を殆ど受けず、専ら放熱器の出口側の冷媒
圧力に応動し、放熱器の出口側の冷媒圧力に応じてリリ
ーフ弁が開閉し、安全性に優れたものになる。
【0042】請求項3に記載の発明による超臨界蒸気圧
縮冷凍サイクル装置によれば、リリーフ弁の圧力感応手
段が密封型のベローズ装置により構成され、ベローズ装
置にガスを封入されているから、ベローズ装置内に設け
るべき補助ばねのばね力を小さくできる。
【0043】また、請求項4に記載の発明による圧力制
御弁によれば、高圧制御弁とリリーフ弁との複合弁が構
成され、リリーフ弁体が閉弁している状態では高圧制御
用弁ポートより上流側の圧力および温度に感応する圧力
・温度感応手段によって高圧制御弁体が開閉動作して高
圧制御用弁ポートの開閉と開度設定を行い、高圧制御用
弁ポートより上流側の圧力、たとえば、放熱器の出口側
の冷媒圧力を制御し、リリーフ用弁ポートより上流側の
圧力が異常昇圧すると、圧力感応手段によりリリーフ弁
体が開弁駆動され、リリーフ用弁ポートが開かれ、リリ
ーフ用弁ポートより上流側の圧力を下流側に逃がし、リ
リーフ用弁ポートより上流側の圧力の異常昇圧を抑制す
るから、リリーフ用弁ポートより下流側の冷媒の圧力変
動の影響を受けずに、リリーフ弁によってもリリーフ用
弁ポートより上流側の圧力の異常昇圧に対応でき、安全
性に優れたものになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装
置の一つの実施の形態を示す回路図である。
【図2】この発明による圧力制御弁の一つの実施の形態
を示す断面図である。
【図3】超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置で使用される
二酸化炭素の蒸気圧線図である。
【図4】この発明による圧力制御弁の弁開特性を示す弁
開特性線図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 放熱器 3 圧力制御弁 5 アキュムレータ 6 蒸発器 20 弁ハウジング 21 入口ポート 22 出口ポート 27 高圧制御用弁ポート 28 リリーフ用弁ポート 30 高圧制御弁用カセット部材 32 ベローズ収容弁室 34 高圧制御用ベローズ装置 40 高圧制御弁体 50 リリーフ弁用カセット部材 52 ベローズ収容弁室 54 リリーフ弁用ベローズ装置 60 リリーフ弁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F25B 41/04 F25B 41/04 H (72)発明者 岡村 重男 埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作 所狭山事業所内 Fターム(参考) 3H057 AA02 BB42 CC04 CC07 DD05 EE01 HH07 HH18 3H059 AA08 BB35 CC11 CD05 CE05 CE07 EE01 EE13 FF08 FF15

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機と放熱器と蒸発器とを炭酸ガス等
    による冷媒が順に循環し、超臨界域で運転される超臨界
    蒸気圧縮冷凍サイクル装置において、 前記放熱器より前記蒸発器へ至る冷媒通路の途中に設け
    られ、前記放熱器の出口側の冷媒の圧力および温度に感
    応して前記放熱器と前記蒸発器との連通度を制御して放
    熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁と、 前記放熱器より前記蒸発器へ至る冷媒通路の途中に前記
    高圧制御弁と並列に設けられ、前記放熱器の出口側の冷
    媒の圧力に感応する圧力感応手段を具備し、前記放熱器
    の出口側の冷媒の圧力が所定値以上の場合に前記圧力感
    応手段によって開弁するリリーフ弁と、 を有していることを特徴とする超臨界蒸気圧縮冷凍サイ
    クル装置。
  2. 【請求項2】 前記リリーフ弁の圧力感応手段の有効受
    圧面積は当該リリーフ弁のポートの開口面積より大きい
    ことを特徴とする請求項1に記載の超臨界蒸気冷凍圧縮
    冷凍サイクル装置。
  3. 【請求項3】 前記圧力感応手段は、密封型のベローズ
    装置であり、ガスを封入されていることを特徴とする請
    求項1又は2に記載の超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装
    置。
  4. 【請求項4】 高圧制御用弁ポートとリリーフ用弁ポー
    トとを並列の関係で有する弁ハウジングと、 前記弁ハウジング内に設けられて前記高圧制御用弁ポー
    トより上流側の圧力および温度に感応する圧力・温度感
    応手段と、 前記圧力・温度感応手段により駆動され、高圧制御用弁
    ポートの開閉と開度設定を行う高圧制御弁体と、 前記弁ハウジング内に設けられて前記リリーフ用弁ポー
    トより上流側の圧力に感応する圧力感応手段と、 前記圧力感応手段により駆動され、前記リリーフ用弁ポ
    ートを開閉するリリーフ弁体と、 を有していることを特徴とする圧力制御弁。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007183089A (ja) * 2006-01-04 2007-07-19 Valeo Systemes Thermiques 2個のエバポレータを備える空調設備用の膨張モジュール
JP2008530501A (ja) * 2005-02-18 2008-08-07 キャリア コーポレイション 断続的に超臨界で動作する冷却回路内の高圧を制御する方法
KR101224764B1 (ko) 2010-12-14 2013-01-21 한국항공우주연구원 On/off 밸브의 병렬식배치를 이용한 대용량 공기 압력조정시스템
JP2020180654A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 株式会社鷺宮製作所 膨張弁および冷凍サイクルシステム
JP2020180750A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 株式会社鷺宮製作所 冷凍サイクルシステム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008530501A (ja) * 2005-02-18 2008-08-07 キャリア コーポレイション 断続的に超臨界で動作する冷却回路内の高圧を制御する方法
JP2007183089A (ja) * 2006-01-04 2007-07-19 Valeo Systemes Thermiques 2個のエバポレータを備える空調設備用の膨張モジュール
KR101224764B1 (ko) 2010-12-14 2013-01-21 한국항공우주연구원 On/off 밸브의 병렬식배치를 이용한 대용량 공기 압력조정시스템
JP2020180654A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 株式会社鷺宮製作所 膨張弁および冷凍サイクルシステム
JP2020180750A (ja) * 2019-04-25 2020-11-05 株式会社鷺宮製作所 冷凍サイクルシステム
JP7042235B2 (ja) 2019-04-25 2022-03-25 株式会社鷺宮製作所 冷凍サイクルシステム
JP7045345B2 (ja) 2019-04-25 2022-03-31 株式会社鷺宮製作所 膨張弁および冷凍サイクルシステム

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