JP2002071037A - リリーフ弁およびリリーフ弁付き高圧制御弁および超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置 - Google Patents
リリーフ弁およびリリーフ弁付き高圧制御弁および超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造簡単にして弁開閉動作の信頼性、耐久性
に優れたリリーフ弁を提供すること。 【解決手段】 リリーフ弁ポート１７およびリリーフ弁
ポート１７の周りに設けられた弁座部１８とを具備した
弁ハウジング１１と、弁ハウジング１に取り付けらて板
面に作用する圧力に感応しスナップアクション式に反転
動作するばね性を有する反転板２３とを設け、反転板２
３は、感知圧力が所定値以下の場合には弁座部１８の側
に反転して直接に弁座部１８に当接してリリーフ弁ポー
ト１７を塞ぎ、感知圧力が所定値以上の場合には弁座部
１８より遠ざかる側に反転して弁座部１８より離間して
リリーフ弁ポート１７を開放する。
に優れたリリーフ弁を提供すること。 【解決手段】 リリーフ弁ポート１７およびリリーフ弁
ポート１７の周りに設けられた弁座部１８とを具備した
弁ハウジング１１と、弁ハウジング１に取り付けらて板
面に作用する圧力に感応しスナップアクション式に反転
動作するばね性を有する反転板２３とを設け、反転板２
３は、感知圧力が所定値以下の場合には弁座部１８の側
に反転して直接に弁座部１８に当接してリリーフ弁ポー
ト１７を塞ぎ、感知圧力が所定値以上の場合には弁座部
１８より遠ざかる側に反転して弁座部１８より離間して
リリーフ弁ポート１７を開放する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクル装
置等の流体流路上において使用されるリリーフ弁、およ
び、冷凍サイクル装置において用いて好適なリリーフ弁
付き高圧制御弁および超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置
に関するものである。
置等の流体流路上において使用されるリリーフ弁、およ
び、冷凍サイクル装置において用いて好適なリリーフ弁
付き高圧制御弁および超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置
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
高圧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、この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。
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
高圧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、この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、
外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。
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、
外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】上述のような動作を行うリリーフ弁とし
て、特開昭５８−２２１０７８号公報に示されているよ
うに、スナップアクション式に反転動作する反転板（金
属製ダイヤフラム）が感圧部材として使用され、反転板
に作用する圧力（差圧）が所定値以上になれば開弁する
反転板式のリリーフ弁（圧力応動弁）が知られている。
このリリーフ弁では、反転板の中央部に球状弁体が溶接
等によって固着され、球状弁体によって弁ポート（リリ
ーフ弁ポート）の開閉を行うようになっている。
て、特開昭５８−２２１０７８号公報に示されているよ
うに、スナップアクション式に反転動作する反転板（金
属製ダイヤフラム）が感圧部材として使用され、反転板
に作用する圧力（差圧）が所定値以上になれば開弁する
反転板式のリリーフ弁（圧力応動弁）が知られている。
このリリーフ弁では、反転板の中央部に球状弁体が溶接
等によって固着され、球状弁体によって弁ポート（リリ
ーフ弁ポート）の開閉を行うようになっている。
【０００５】上述のリリーフ弁は、ばね式やベローズ式
のリリーフ弁に比べれば、構造が簡単になるが、反転板
の中央部に球状弁体が溶接等によって固着されるため、
反転板の中央部の変形（ばね性）が拘束され、反転板の
反転動作が阻害され、正常な反転動作が行われず、正常
な弁開閉動作が行われなくなる虞れがある。また、反転
板に球状弁体を溶接することは、反転板の耐久性を低下
させることにもなる。
のリリーフ弁に比べれば、構造が簡単になるが、反転板
の中央部に球状弁体が溶接等によって固着されるため、
反転板の中央部の変形（ばね性）が拘束され、反転板の
反転動作が阻害され、正常な反転動作が行われず、正常
な弁開閉動作が行われなくなる虞れがある。また、反転
板に球状弁体を溶接することは、反転板の耐久性を低下
させることにもなる。
【０００６】また、上述のリリーフ弁では、球状弁体の
溶接位置、溶接溶込量のばらつきにより、反転板中央に
おける球状弁体の位置、突出量にばらつきが生じ、この
ことによって球状弁体による弁ポートの開閉動作にばら
つきが生じ、弁開閉動作の信頼性が低下する。また、反
転板の反転動作によって球状弁体の溶接に対して剥離力
が作用し、繰り返しの反転動作により球状弁体が反転板
より剥離脱落する虞れがあり、耐久性に問題がある。
溶接位置、溶接溶込量のばらつきにより、反転板中央に
おける球状弁体の位置、突出量にばらつきが生じ、この
ことによって球状弁体による弁ポートの開閉動作にばら
つきが生じ、弁開閉動作の信頼性が低下する。また、反
転板の反転動作によって球状弁体の溶接に対して剥離力
が作用し、繰り返しの反転動作により球状弁体が反転板
より剥離脱落する虞れがあり、耐久性に問題がある。
【０００７】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、構造簡単にして弁開閉動作の信
頼性、耐久性に優れた、冷凍サイクル装置等の流体流路
上において使用されるリリーフ弁と、冷凍サイクル装置
において用いて好適なリリーフ弁付き高圧制御弁、およ
びそれらのリリーフ弁、リリーフ弁付き高圧制御弁を用
いられた超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置を提供するこ
とを目的としている。
ためになされたもので、構造簡単にして弁開閉動作の信
頼性、耐久性に優れた、冷凍サイクル装置等の流体流路
上において使用されるリリーフ弁と、冷凍サイクル装置
において用いて好適なリリーフ弁付き高圧制御弁、およ
びそれらのリリーフ弁、リリーフ弁付き高圧制御弁を用
いられた超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置を提供するこ
とを目的としている。
【０００８】
【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リリーフ弁は、リリ
ーフ弁ポートおよび前記リリーフ弁ポートの周りに設け
られた弁座部とを具備した弁ハウジングと、前記弁ハウ
ジングに取り付けらて板面に作用する圧力に感応しスナ
ップアクション式に反転動作するばね性を有する反転板
とを有し、前記反転板は、感知圧力が所定値以下の場合
には前記弁座部の側に反転して直接に前記弁座部に当接
して前記リリーフ弁ポートを塞ぎ、感知圧力が所定値以
上の場合には前記弁座部より遠ざかる側に反転して前記
弁座部より離間して前記リリーフ弁ポートを開放するも
のである。
めに、請求項１に記載の発明によるリリーフ弁は、リリ
ーフ弁ポートおよび前記リリーフ弁ポートの周りに設け
られた弁座部とを具備した弁ハウジングと、前記弁ハウ
ジングに取り付けらて板面に作用する圧力に感応しスナ
ップアクション式に反転動作するばね性を有する反転板
とを有し、前記反転板は、感知圧力が所定値以下の場合
には前記弁座部の側に反転して直接に前記弁座部に当接
して前記リリーフ弁ポートを塞ぎ、感知圧力が所定値以
上の場合には前記弁座部より遠ざかる側に反転して前記
弁座部より離間して前記リリーフ弁ポートを開放するも
のである。
【０００９】また、請求項２に記載の発明によるリリー
フ弁は、前記反転板が、前記弁座部の側に反転して前記
弁座部に直接当接して前記リリーフ弁ポートを塞いでい
る状態において反転側（開弁側）の予変形を与えられ、
その反力によって前記弁座部に押し付けられているもの
である。
フ弁は、前記反転板が、前記弁座部の側に反転して前記
弁座部に直接当接して前記リリーフ弁ポートを塞いでい
る状態において反転側（開弁側）の予変形を与えられ、
その反力によって前記弁座部に押し付けられているもの
である。
【００１０】また、請求項３に記載の発明によるリリー
フ弁は、前記反転板が、複数枚の板ばねの積層重合体に
より構成されているものである。
フ弁は、前記反転板が、複数枚の板ばねの積層重合体に
より構成されているものである。
【００１１】上述の目的を達成するために、請求項４に
記載の発明によるリリーフ弁付き高圧制御弁は、請求項
１〜３の何れか１項に記載のリリーフ弁の前記弁ハウジ
ングが、冷凍サイクル装置の放熱器の出口側の圧力・温
度に感応して前記放熱器と蒸発器との連通度を制御して
放熱器の出口側の圧力制御を行う高圧制御弁の弁ハウジ
ングと同一の弁ハウジングにより構成され、前記リリー
フ弁ポートと前記高圧制御弁の高圧制御用弁ポートとが
冷媒流れで見て前記弁ハウジングに互いに並列の関係で
形成されているものである。
記載の発明によるリリーフ弁付き高圧制御弁は、請求項
１〜３の何れか１項に記載のリリーフ弁の前記弁ハウジ
ングが、冷凍サイクル装置の放熱器の出口側の圧力・温
度に感応して前記放熱器と蒸発器との連通度を制御して
放熱器の出口側の圧力制御を行う高圧制御弁の弁ハウジ
ングと同一の弁ハウジングにより構成され、前記リリー
フ弁ポートと前記高圧制御弁の高圧制御用弁ポートとが
冷媒流れで見て前記弁ハウジングに互いに並列の関係で
形成されているものである。
【００１２】また、上述の目的を達成するために、請求
項５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、炭酸ガス等による冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器
とを順に循環し超臨界域で運転される超臨界蒸気圧縮冷
凍サイクル装置の、前記放熱器より前記蒸発器へ至る冷
媒通路の途中に、前記放熱器の出口側の冷媒の圧力・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
し放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁と並列に、
請求項１〜３の何れか１項に記載のリリーフ弁が設けら
れているものである。
項５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、炭酸ガス等による冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器
とを順に循環し超臨界域で運転される超臨界蒸気圧縮冷
凍サイクル装置の、前記放熱器より前記蒸発器へ至る冷
媒通路の途中に、前記放熱器の出口側の冷媒の圧力・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
し放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁と並列に、
請求項１〜３の何れか１項に記載のリリーフ弁が設けら
れているものである。
【００１３】また、上述の目的を達成するために、請求
項６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、炭酸ガス等による冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器
とを順に循環し超臨界域で運転される超臨界蒸気圧縮冷
凍サイクル装置の、前記放熱器より前記蒸発器へ至る冷
媒通路の途中に、請求項４項に記載のリリーフ弁付き高
圧制御弁が設けられているものである。
項６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、炭酸ガス等による冷媒が圧縮機と放熱器と蒸発器
とを順に循環し超臨界域で運転される超臨界蒸気圧縮冷
凍サイクル装置の、前記放熱器より前記蒸発器へ至る冷
媒通路の途中に、請求項４項に記載のリリーフ弁付き高
圧制御弁が設けられているものである。
【００１４】請求項１に記載の発明によるリリーフ弁で
は、反転板が弁座部に直接当接し、反転板自体が弁体と
して作用する。したがって、反転板には球状の弁体等を
取り付ける必要がない。
は、反転板が弁座部に直接当接し、反転板自体が弁体と
して作用する。したがって、反転板には球状の弁体等を
取り付ける必要がない。
【００１５】請求項２に記載の発明によるリリーフ弁で
は、反転板が弁座部の側に反転して弁座部に直接当接し
てリリーフ弁ポートを塞いでいる状態において予変形を
与えられ、その反力によって弁座部に押し付けられ、高
度な弁締め切り性が得られる。
は、反転板が弁座部の側に反転して弁座部に直接当接し
てリリーフ弁ポートを塞いでいる状態において予変形を
与えられ、その反力によって弁座部に押し付けられ、高
度な弁締め切り性が得られる。
【００１６】請求項３に記載の発明によるリリーフ弁で
は、記反転板が複数枚の板ばねの積層重合体により構成
され、全体で、大きい反転量（弁リフト量）が得られ、
充分な閉弁位置と開弁位置が得られる。
は、記反転板が複数枚の板ばねの積層重合体により構成
され、全体で、大きい反転量（弁リフト量）が得られ、
充分な閉弁位置と開弁位置が得られる。
【００１７】請求項４に記載の発明によるリリーフ弁付
き高圧制御弁では、上述の発明によるリリーフ弁と高圧
制御弁との複合弁が得られ、リリーフ弁の反転板が弁座
部に直接当接し、反転板自体が弁体として作用する。
き高圧制御弁では、上述の発明によるリリーフ弁と高圧
制御弁との複合弁が得られ、リリーフ弁の反転板が弁座
部に直接当接し、反転板自体が弁体として作用する。
【００１８】請求項５に記載の発明による超臨界蒸気圧
縮冷凍サイクル装置では、上述の発明によるリリーフ弁
が使用され、そのリリーフ弁では、反転板が弁座部に直
接当接し、反転板自体が弁体として作用する。
縮冷凍サイクル装置では、上述の発明によるリリーフ弁
が使用され、そのリリーフ弁では、反転板が弁座部に直
接当接し、反転板自体が弁体として作用する。
【００１９】請求項６に記載の発明による超臨界蒸気圧
縮冷凍サイクル装置では、上述の発明によるリリーフ弁
付き高圧制御弁が使用され、リリーフ弁付き高圧制御弁
のリリーフ弁では、反転板が弁座部に直接当接し、反転
板自体が弁体として作用する。
縮冷凍サイクル装置では、上述の発明によるリリーフ弁
付き高圧制御弁が使用され、リリーフ弁付き高圧制御弁
のリリーフ弁では、反転板が弁座部に直接当接し、反転
板自体が弁体として作用する。
【００２０】
【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。
明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】（リリーフ弁）図１はこの発明によるリリ
ーフ弁の一つの実施の形態を示している。リリーフ弁１
０は、弁ハウジング１１を有している。弁ハウジング１
１には、入口継手１２を取り付けられた入口ポート１３
と、出口継手１４を取り付けられた出口ポート１５と、
入口ポート１３と出口ポート１５との間に形成された弁
室１６、リリーフ弁ポート１７およびリリーフ弁ポート
１７の周りに設けられた弁座部１８とが形成されてい
る。
ーフ弁の一つの実施の形態を示している。リリーフ弁１
０は、弁ハウジング１１を有している。弁ハウジング１
１には、入口継手１２を取り付けられた入口ポート１３
と、出口継手１４を取り付けられた出口ポート１５と、
入口ポート１３と出口ポート１５との間に形成された弁
室１６、リリーフ弁ポート１７およびリリーフ弁ポート
１７の周りに設けられた弁座部１８とが形成されてい
る。
【００２２】弁室１６は、ストッパ押え部材１９と共に
弁ハウジング１１にかしめ固定された反転板組立体２０
によって閉じられ、Ｏリング２１によって弁室１６のシ
ールが行われている。
弁ハウジング１１にかしめ固定された反転板組立体２０
によって閉じられ、Ｏリング２１によって弁室１６のシ
ールが行われている。
【００２３】反転板組立体２０は、円盤状の複数枚の板
ばね２２の積層重合体により構成された反転板２３と、
反転板２３の一方の側にあって互いの外周部を溶接され
て反転板２３に固定された円環状のキャップ部材２４
と、反転板２３の他方の側にあって互いの外周部を溶接
されて反転板２３に固定された通気孔付きのストッパ部
材２５とにより構成されている（図２（ａ）参照）。
ばね２２の積層重合体により構成された反転板２３と、
反転板２３の一方の側にあって互いの外周部を溶接され
て反転板２３に固定された円環状のキャップ部材２４
と、反転板２３の他方の側にあって互いの外周部を溶接
されて反転板２３に固定された通気孔付きのストッパ部
材２５とにより構成されている（図２（ａ）参照）。
【００２４】反転板２３は、中央部においてリリーフ弁
ポート１７および弁座部１８に対向している。弁座部１
８は、弁室１６の底部１６Ａより反転板２１の側に突出
形成された切頭円錐形部１６Ｂの円環状の頂面により与
えられ（図２（ｂ）参照）、弁室１６の底部１６Ａより
反転板２３の側にある。
ポート１７および弁座部１８に対向している。弁座部１
８は、弁室１６の底部１６Ａより反転板２１の側に突出
形成された切頭円錐形部１６Ｂの円環状の頂面により与
えられ（図２（ｂ）参照）、弁室１６の底部１６Ａより
反転板２３の側にある。
【００２５】反転板２３は、板面に作用する圧力に感応
しスナップアクション式に反転動作するばね性を有する
ものであり、感知圧力が所定値以下の場合には弁座部１
８の側に反転して中央部にて直接に弁座部１８に当接し
てリリーフ弁ポート１７を塞ぎ（閉弁）、感知圧力が所
定値以上の場合には弁座部１８より遠ざかる側に反転し
て弁座部１８より離間してリリーフ弁ポート１７を開放
する（開弁）。これにより、反転板２３が弁体を兼ねる
ことになる。すなわち、反転板２３自体が板状の弁体と
なる。
しスナップアクション式に反転動作するばね性を有する
ものであり、感知圧力が所定値以下の場合には弁座部１
８の側に反転して中央部にて直接に弁座部１８に当接し
てリリーフ弁ポート１７を塞ぎ（閉弁）、感知圧力が所
定値以上の場合には弁座部１８より遠ざかる側に反転し
て弁座部１８より離間してリリーフ弁ポート１７を開放
する（開弁）。これにより、反転板２３が弁体を兼ねる
ことになる。すなわち、反転板２３自体が板状の弁体と
なる。
【００２６】反転板２３は、弁座部１８の側に反転して
弁座部１８に直接当接してリリーフ弁ポート１７を塞い
でいる状態、すなわち、閉弁状態において反転側（開弁
側）の予変形を与えられ、その反力によって弁座部１８
に押し付けられている。これにより、高度な弁締め切り
性が得られる。
弁座部１８に直接当接してリリーフ弁ポート１７を塞い
でいる状態、すなわち、閉弁状態において反転側（開弁
側）の予変形を与えられ、その反力によって弁座部１８
に押し付けられている。これにより、高度な弁締め切り
性が得られる。
【００２７】この状態は、閉弁側に反転変形した自由状
態の反転板２３を、弁ハウジング１１に対してかしめ固
定する時に、反転板２３が弁座部１８に押し付けられて
反転板２３が少し（スナップアクション限界内）開弁側
に変形するように取り付けることにより得られる。これ
は、切頭円錐形部１６Ｂがない場合、閉弁側に反転変形
した自由状態の反転板２３の中央部が切頭円錐形部１６
Ｂによる弁座部１８の高さ位置より弁室１６の底部１６
Ａの側に位置することを意味する。
態の反転板２３を、弁ハウジング１１に対してかしめ固
定する時に、反転板２３が弁座部１８に押し付けられて
反転板２３が少し（スナップアクション限界内）開弁側
に変形するように取り付けることにより得られる。これ
は、切頭円錐形部１６Ｂがない場合、閉弁側に反転変形
した自由状態の反転板２３の中央部が切頭円錐形部１６
Ｂによる弁座部１８の高さ位置より弁室１６の底部１６
Ａの側に位置することを意味する。
【００２８】弁室１６は、弁ハウジング１１に形成され
た内部通路２６によって入力ポート１３に連通し、入力
ポート１３の圧力（一次圧力）を及ぼされる。リリーフ
弁ポート１７は出口ポート１５と連通しており、反転板
２３がリリーフ弁ポート１７と整合する部分には出力ポ
ート１５の圧力（二次圧力）を及ぼされる。
た内部通路２６によって入力ポート１３に連通し、入力
ポート１３の圧力（一次圧力）を及ぼされる。リリーフ
弁ポート１７は出口ポート１５と連通しており、反転板
２３がリリーフ弁ポート１７と整合する部分には出力ポ
ート１５の圧力（二次圧力）を及ぼされる。
【００２９】したがって、反転板２３は、入力ポート１
３の圧力（一次圧力）と出力ポート１５の圧力（二次圧
力）との総合圧力を及ぼされ、この圧力が所定値以下の
場合には、図示されているように、弁座部１８の側に反
転して中央部にて直接に弁座部１８に当接してリリーフ
弁ポート１７を塞ぎ（閉弁）、上述の圧力が所定値以上
の場合には弁座部１８より遠ざかる側に反転して弁座部
１８より離間してリリーフ弁ポート１７を開放する（開
弁）。
３の圧力（一次圧力）と出力ポート１５の圧力（二次圧
力）との総合圧力を及ぼされ、この圧力が所定値以下の
場合には、図示されているように、弁座部１８の側に反
転して中央部にて直接に弁座部１８に当接してリリーフ
弁ポート１７を塞ぎ（閉弁）、上述の圧力が所定値以上
の場合には弁座部１８より遠ざかる側に反転して弁座部
１８より離間してリリーフ弁ポート１７を開放する（開
弁）。
【００３０】反転板２３の感知圧力と変位（中央部変
位）との関係は、反転板２３が弁座部１８の側に反転し
て弁座部１８に直接当接してリリーフ弁ポート１７を塞
いでいる閉弁状態において反転側（開弁側）の予変形を
与えられていることにより、図３（ａ）あるいは（ｂ）
に示されているような特性になり、特に図３（ａ）に示
されているような特性を持つ場合には、良好なスナップ
アクションのもとに、弁開圧力に達するまでは、反転板
２３が変位せずに弁座部１８に当接して閉弁（全閉）状
態が得られ、切れのよい開閉弁特性が得られる。
位）との関係は、反転板２３が弁座部１８の側に反転し
て弁座部１８に直接当接してリリーフ弁ポート１７を塞
いでいる閉弁状態において反転側（開弁側）の予変形を
与えられていることにより、図３（ａ）あるいは（ｂ）
に示されているような特性になり、特に図３（ａ）に示
されているような特性を持つ場合には、良好なスナップ
アクションのもとに、弁開圧力に達するまでは、反転板
２３が変位せずに弁座部１８に当接して閉弁（全閉）状
態が得られ、切れのよい開閉弁特性が得られる。
【００３１】なお、図４は、反転板に上述の如き予変形
が与えられていない場合の反転板の感知圧力と変位（中
央部変位）との関係を示されいる。この場合には、反転
板の感知圧力の増大に伴い反転板が徐々に変位し、それ
に伴い、徐々に開弁することになる。
が与えられていない場合の反転板の感知圧力と変位（中
央部変位）との関係を示されいる。この場合には、反転
板の感知圧力の増大に伴い反転板が徐々に変位し、それ
に伴い、徐々に開弁することになる。
【００３２】（リリーフ弁の超臨界蒸気圧縮冷凍サイク
ル装置への適用）図５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１００と、放熱器（ガス
クーラ）１０１と、高圧制御弁１０２と、蒸発器１０３
と、アキュームレータ１０４とを有し、これらが冷媒通
路（配管）１０５、１０６、１０７、１０８、１０９に
よって閉ループ状に連通接続され、この閉ループを炭酸
ガス（ＣＯ2 ）等による冷媒が循環するようになってい
る。
ル装置への適用）図５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１００と、放熱器（ガス
クーラ）１０１と、高圧制御弁１０２と、蒸発器１０３
と、アキュームレータ１０４とを有し、これらが冷媒通
路（配管）１０５、１０６、１０７、１０８、１０９に
よって閉ループ状に連通接続され、この閉ループを炭酸
ガス（ＣＯ2 ）等による冷媒が循環するようになってい
る。
【００３３】冷媒流れで見て、高圧制御弁１０２と並列
に、上述した構成によるリリーフ弁１０が設けられてい
る。これにより、リリーフ弁１０の入力ポート１３には
放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が及ぼされ、出口ポー
ト１５には蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を及ぼさ
れ、リリーフ弁１０は、放熱器１０１の出口側の冷媒圧
力を一次圧力、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を二次
圧力として及ぼされて動作する。
に、上述した構成によるリリーフ弁１０が設けられてい
る。これにより、リリーフ弁１０の入力ポート１３には
放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が及ぼされ、出口ポー
ト１５には蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を及ぼさ
れ、リリーフ弁１０は、放熱器１０１の出口側の冷媒圧
力を一次圧力、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を二次
圧力として及ぼされて動作する。
【００３４】これにより、放熱器１０１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１０が開
弁し、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇する
ことが回避される。
圧力が異常上昇しようとした時にはリリーフ弁１０が開
弁し、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力が異常上昇する
ことが回避される。
【００３５】（リリーフ弁付き高圧制御弁）図６，図７
はこの発明による冷凍サイクル装置用のリリーフ弁付き
高圧制御弁の一つの実施の形態を示している。なお、図
６，図７において、図１に対応する部分（リリーフ弁部
分）は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その
説明を省略する。
はこの発明による冷凍サイクル装置用のリリーフ弁付き
高圧制御弁の一つの実施の形態を示している。なお、図
６，図７において、図１に対応する部分（リリーフ弁部
分）は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その
説明を省略する。
【００３６】リリーフ弁付き高圧制御弁３０は弁ハウジ
ング３１を有している。弁ハウジング３１は、入口継手
１２を取り付けられた入口ポート１３と、出口継手１４
を取り付けられた出口ポート１５と、入口ポート１３と
出口ポート１５との間に形成されたベローズ収容弁室３
２、高圧制御弁ポート３３および高圧制御弁ポート３３
の周りに設けられた弁座部１８とが形成されている。
ング３１を有している。弁ハウジング３１は、入口継手
１２を取り付けられた入口ポート１３と、出口継手１４
を取り付けられた出口ポート１５と、入口ポート１３と
出口ポート１５との間に形成されたベローズ収容弁室３
２、高圧制御弁ポート３３および高圧制御弁ポート３３
の周りに設けられた弁座部１８とが形成されている。
【００３７】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。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のベーロズ内封入密度は６００〜７５０ｋｇ
／ｍ3程度であると考えられており、この実施の形態で
は、ベーロズ内封入密度を６５０ｋｇ／ｍ3に設定して
いる。
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。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のベーロズ内封入密度は６００〜７５０ｋｇ
／ｍ3程度であると考えられており、この実施の形態で
は、ベーロズ内封入密度を６５０ｋｇ／ｍ3に設定して
いる。
【００３８】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３３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が形成されており、ベローズ収容弁室３２内
の連通性を確保している。
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３３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が形成されており、ベローズ収容弁室３２内
の連通性を確保している。
【００３９】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を一体に有している。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。
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を一体に有している。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。
【００４０】高圧制御用ベローズ装置３４は、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４５の端面と当接し、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所定の設定値に調整できるよう
になっている。
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４５の端面と当接し、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所定の設定値に調整できるよう
になっている。
【００４１】弁ハウジング３１の一部にリリーフ弁の弁
室１６、リリーフ弁ポート１７、弁座部１８が形成さ
れ、弁室１６に、ストッパ押え部材１９と共に反転板組
立体２０が設けられている。このリリーフ弁の構造は、
図１に示されているリリーフ弁１０と同一構造になって
いる。
室１６、リリーフ弁ポート１７、弁座部１８が形成さ
れ、弁室１６に、ストッパ押え部材１９と共に反転板組
立体２０が設けられている。このリリーフ弁の構造は、
図１に示されているリリーフ弁１０と同一構造になって
いる。
【００４２】弁室１６は弁ハウジング３１に形成された
内部通路４６によってベローズ収容弁室３２に連通して
おり、リリーフ弁ポート１７は、出口ポート１５と連通
し、冷媒流れで見て高圧制御弁ポート３３と並列に設け
られている。
内部通路４６によってベローズ収容弁室３２に連通して
おり、リリーフ弁ポート１７は、出口ポート１５と連通
し、冷媒流れで見て高圧制御弁ポート３３と並列に設け
られている。
【００４３】リリーフ弁付き高圧制御弁３０は入口継手
１２を冷凍サイクル装置の放熱器の出口側に接続され、
出口継手１４を蒸発器の入口側に接続されて使用され
る。これにより、リリーフ弁付き高圧制御弁３０の高圧
制御用ベローズ装置３４は放熱器の出口側の圧力・温度
に感応して伸縮し、これに応じて高圧制御弁体４０が高
圧制御用弁ポート３３の開閉ならびに開度設定を行い、
放熱器と蒸発器との連通度を制御して放熱器の出口側の
圧力制御が行われる。
１２を冷凍サイクル装置の放熱器の出口側に接続され、
出口継手１４を蒸発器の入口側に接続されて使用され
る。これにより、リリーフ弁付き高圧制御弁３０の高圧
制御用ベローズ装置３４は放熱器の出口側の圧力・温度
に感応して伸縮し、これに応じて高圧制御弁体４０が高
圧制御用弁ポート３３の開閉ならびに開度設定を行い、
放熱器と蒸発器との連通度を制御して放熱器の出口側の
圧力制御が行われる。
【００４４】この場合も、リリーフ弁１０の反転板２３
は、入力ポート１３の圧力（一次圧力）と出力ポート１
５の圧力（二次圧力）との総合圧力を及ぼされ、この圧
力が所定値以下の場合には、図６示されているように、
弁座部１８の側に反転して中央部にて直接に弁座部１８
に当接してリリーフ弁ポート１７を塞ぎ（閉弁）、上述
の圧力が所定値以上の場合には、図７に示されているよ
うに、弁座部１８より遠ざかる側に反転して弁座部１８
より離間してリリーフ弁ポート１７を開放する（開
弁）。
は、入力ポート１３の圧力（一次圧力）と出力ポート１
５の圧力（二次圧力）との総合圧力を及ぼされ、この圧
力が所定値以下の場合には、図６示されているように、
弁座部１８の側に反転して中央部にて直接に弁座部１８
に当接してリリーフ弁ポート１７を塞ぎ（閉弁）、上述
の圧力が所定値以上の場合には、図７に示されているよ
うに、弁座部１８より遠ざかる側に反転して弁座部１８
より離間してリリーフ弁ポート１７を開放する（開
弁）。
【００４５】（リリーフ弁付き高圧制御弁の超臨界蒸気
圧縮冷凍サイクル装置への適用）図８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１００
と、放熱器（ガスクーラ）１０１と、高圧制御弁１０２
と、蒸発器１０３と、リリーフ弁付き高圧制御弁３０、
アキュームレータ１０４とを有し、これらが冷媒通路
（配管）１０５、１０６、１０７、１０８、１０９によ
って閉ループ状に連通接続され、この閉ループを炭酸ガ
ス（ＣＯ2 ）等による冷媒が循環するようになってい
る。
圧縮冷凍サイクル装置への適用）図８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１００
と、放熱器（ガスクーラ）１０１と、高圧制御弁１０２
と、蒸発器１０３と、リリーフ弁付き高圧制御弁３０、
アキュームレータ１０４とを有し、これらが冷媒通路
（配管）１０５、１０６、１０７、１０８、１０９によ
って閉ループ状に連通接続され、この閉ループを炭酸ガ
ス（ＣＯ2 ）等による冷媒が循環するようになってい
る。
【００４６】これにより、入力ポート１３には放熱器１
０１の出口側の冷媒圧力が及ぼされ、出口ポート１５に
は蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を及ぼされ、リリー
フ弁１０は、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力を一次圧
力、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を二次圧力として
及ぼされて動作する。
０１の出口側の冷媒圧力が及ぼされ、出口ポート１５に
は蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を及ぼされ、リリー
フ弁１０は、放熱器１０１の出口側の冷媒圧力を一次圧
力、蒸発器１０３の入口側の冷媒圧力を二次圧力として
及ぼされて動作する。
【００４７】これにより、リリーフ弁付き高圧制御弁３
の高圧制御用ベローズ装置３４は、放熱器１０１の出口
側の圧力・温度に感応して伸縮し、これに応じて高圧制
御弁体４０が高圧制御用弁ポート３３の開閉ならびに開
度設定を行い、放熱器１０１と蒸発器１０３との連通度
を制御して放熱器の出口側の圧力制御が行われ、放熱器
１０１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１０が開弁し、放熱器１０１の出口側の冷
媒圧力が異常上昇することが回避される。
の高圧制御用ベローズ装置３４は、放熱器１０１の出口
側の圧力・温度に感応して伸縮し、これに応じて高圧制
御弁体４０が高圧制御用弁ポート３３の開閉ならびに開
度設定を行い、放熱器１０１と蒸発器１０３との連通度
を制御して放熱器の出口側の圧力制御が行われ、放熱器
１０１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１０が開弁し、放熱器１０１の出口側の冷
媒圧力が異常上昇することが回避される。
【００４８】
【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リリーフ弁によれば、反転板が弁
座部に直接当接し、反転板自体が弁体として作用するか
ら、反転板には球状の弁体等を取り付ける必要がなく、
構造簡単にして弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリ
リーフ弁が得られる。
１に記載の発明によるリリーフ弁によれば、反転板が弁
座部に直接当接し、反転板自体が弁体として作用するか
ら、反転板には球状の弁体等を取り付ける必要がなく、
構造簡単にして弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリ
リーフ弁が得られる。
【００４９】請求項２に記載の発明によるリリーフ弁に
よれば、反転板が弁座部の側に反転して弁座部に直接当
接してリリーフ弁ポートを塞いでいる状態において予変
形を与えられ、その反力によって弁座部に押し付けら
れ、高度な弁締め切り性が得られる。また、良好なスナ
ップアクションのもとに、弁開圧力に達するまでは、反
転板が変位せずに弁座部に当接して閉弁（全閉）状態が
得られ、切れのよい開閉弁特性が得られる。
よれば、反転板が弁座部の側に反転して弁座部に直接当
接してリリーフ弁ポートを塞いでいる状態において予変
形を与えられ、その反力によって弁座部に押し付けら
れ、高度な弁締め切り性が得られる。また、良好なスナ
ップアクションのもとに、弁開圧力に達するまでは、反
転板が変位せずに弁座部に当接して閉弁（全閉）状態が
得られ、切れのよい開閉弁特性が得られる。
【００５０】請求項３に記載の発明によるリリーフ弁に
よれば、反転板が複数枚の板ばねの積層重合体により構
成され、全体で、大きい反転量（弁リフト量）が得ら
れ、充分な閉弁位置と開弁位置が得られる。
よれば、反転板が複数枚の板ばねの積層重合体により構
成され、全体で、大きい反転量（弁リフト量）が得ら
れ、充分な閉弁位置と開弁位置が得られる。
【００５１】請求項４に記載の発明によるリリーフ弁付
き高圧制御弁によれば、上述の発明によるリリーフ弁と
高圧制御弁との複合弁が得られ、リリーフ弁の反転板が
弁座部に直接当接し、反転板自体が弁体として作用する
から、反転板には球状の弁体等を取り付ける必要がな
く、構造簡単にして弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れ
たリリーフ弁付き高圧制御弁が得られる。
き高圧制御弁によれば、上述の発明によるリリーフ弁と
高圧制御弁との複合弁が得られ、リリーフ弁の反転板が
弁座部に直接当接し、反転板自体が弁体として作用する
から、反転板には球状の弁体等を取り付ける必要がな
く、構造簡単にして弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れ
たリリーフ弁付き高圧制御弁が得られる。
【００５２】請求項５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、上述の発明によるリリー
フ弁が使用され、そのリリーフ弁では、反転板が弁座部
に直接当接し、反転板自体が弁体として作用するから、
反転板には球状の弁体等を取り付ける必要がなく、構造
簡単にして弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリー
フ弁を有する超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置が得られ
る。
縮冷凍サイクル装置によれば、上述の発明によるリリー
フ弁が使用され、そのリリーフ弁では、反転板が弁座部
に直接当接し、反転板自体が弁体として作用するから、
反転板には球状の弁体等を取り付ける必要がなく、構造
簡単にして弁開閉動作の信頼性、耐久性に優れたリリー
フ弁を有する超臨界蒸気圧縮冷凍サイクル装置が得られ
る。
【００５３】請求項６に記載の発明による超臨界蒸気圧
縮冷凍サイクル装置では、上述の発明によるリリーフ弁
付き高圧制御弁が使用され、リリーフ弁付き高圧制御弁
のリリーフ弁では、反転板が弁座部に直接当接し、反転
板自体が弁体として作用するから、反転板には球状の弁
体等を取り付ける必要がなく、構造簡単にして弁開閉動
作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁を有する超臨界
蒸気圧縮冷凍サイクル装置が得られる。
縮冷凍サイクル装置では、上述の発明によるリリーフ弁
付き高圧制御弁が使用され、リリーフ弁付き高圧制御弁
のリリーフ弁では、反転板が弁座部に直接当接し、反転
板自体が弁体として作用するから、反転板には球状の弁
体等を取り付ける必要がなく、構造簡単にして弁開閉動
作の信頼性、耐久性に優れたリリーフ弁を有する超臨界
蒸気圧縮冷凍サイクル装置が得られる。
【図１】この発明によるリリーフ弁の一つの実施の形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】（ａ）はこの発明によるリリーフ弁の反転板部
分の断面図、（ｂ）この発明によるリリーフ弁の弁座部
分の断面図である。
分の断面図、（ｂ）この発明によるリリーフ弁の弁座部
分の断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はこの発明によるリリーフ弁の
反転板の感知圧力−変位特性（開閉弁特性）を示すグラ
フである。
反転板の感知圧力−変位特性（開閉弁特性）を示すグラ
フである。
【図４】他のリリーフ弁の反転板の感知圧力−変位特性
（開閉弁特性）を示すグラフである。
（開閉弁特性）を示すグラフである。
【図５】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ブロック図である。
置の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【図６】この発明によるリリーフ弁付き高圧制御弁の一
つの実施の形態をリリーフ弁閉弁状態について示す断面
図である。
つの実施の形態をリリーフ弁閉弁状態について示す断面
図である。
【図７】この発明によるリリーフ弁付き高圧制御弁の一
つの実施の形態をリリーフ弁開弁状態について示す断面
図である。
つの実施の形態をリリーフ弁開弁状態について示す断面
図である。
【図８】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ブロック図である。
置の一つの実施の形態を示すブロック図である。
１０ リリーフ弁 １１ 弁ハウジング １３ 入口ポート １５ 出口ポート １６ 弁室 １７ リリーフ弁ポート １８ 弁座部 ２０ 反転板組立体 ２３ 反転板 ３０ リリーフ弁付き高圧制御弁 ３３ 高圧制御弁ポート 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 １００ 圧縮機 １０１ 放熱器（ガスクーラ） １０２ 高圧制御弁 １０３ 蒸発器 １０４ アキュームレータ
Claims (6)
- 【請求項１】 リリーフ弁ポートおよび前記リリーフ弁
ポートの周りに設けられた弁座部とを具備した弁ハウジ
ングと、 前記弁ハウジングに取り付けられて板面に作用する圧力
に感応しスナップアクション式に反転動作するばね性を
有する反転板とを有し、 前記反転板は、感知圧力が所定値以下の場合には前記弁
座部の側に反転して直接に前記弁座部に当接して前記リ
リーフ弁ポートを塞ぎ、感知圧力が所定値以上の場合に
は前記弁座部より遠ざかる側に反転して前記弁座部より
離間して前記リリーフ弁ポートを開放することを特徴と
するリリーフ弁。 - 【請求項２】 前記反転板は、前記弁座部の側に反転し
て前記弁座部に直接当接して前記リリーフ弁ポートを塞
いでいる状態において反転側（開弁側）の予変形を与え
られ、その反力によって前記弁座部に押し付けられてい
ることを特徴とする請求項１に記載のリリーフ弁。 - 【請求項３】 前記反転板は、複数枚の板ばねの積層重
合体により構成されていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のリリーフ弁。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１項に記載のリリ
ーフ弁の前記弁ハウジングが、冷凍サイクル装置の放熱
器の出口側の圧力・温度に感応して前記放熱器と蒸発器
との連通度を制御して放熱器の出口側の圧力制御を行う
高圧制御弁の弁ハウジングと同一の弁ハウジングにより
構成され、前記リリーフ弁ポートと前記高圧制御弁の高
圧制御用弁ポートとが冷媒流れで見て前記弁ハウジング
に互いに並列の関係で形成されていることを特徴とする
リリーフ弁付き高圧制御弁。 - 【請求項５】 炭酸ガス等による冷媒が圧縮機と放熱器
と蒸発器とを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の、前記放熱器より前記蒸発器
へ至る冷媒通路の途中に、前記放熱器の出口側の冷媒の
圧力・温度に感応して前記放熱器と前記蒸発器との連通
度を制御し放熱器出口側の圧力制御を行う高圧制御弁と
並列に、請求項１〜３の何れか１項に記載のリリーフ弁
が設けられ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。 - 【請求項６】 炭酸ガス等による冷媒が圧縮機と放熱器
と蒸発器とを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の、前記放熱器より前記蒸発器
へ至る冷媒通路の途中に、請求項４項に記載のリリーフ
弁付き高圧制御弁が設けられ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。
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