JP4015171B2 - 冷媒凝縮器 - Google Patents
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Description
図3は本実施形態に係る圧力制御弁を用いたCO2サイクルを車両用空調装置に適用したものであり、1は気相状態のCO2を圧縮する圧縮機である。2は圧縮機1で圧縮されたCO2を外気等との間で熱交換して冷却する放熱器(ガスクーラ)であり、3は放熱器2出口側でのCO2温度に応じて放熱器2出口側圧力を制御する圧力制御弁である。なお、圧力制御弁3は、放熱器2出口側圧力を制御するとともに減圧器を兼ねており、CO2は、この圧力制御弁3にて減圧されて低温低圧の気液2相状態のCO2となる。
上述の実施形態では、弁カバー10およびダイヤフラム11によって密閉空間を形成したが、本実施形態では、図7に示すように、蛇腹状のベローズ23によって形成される内部空間内にCO2を所定密度で封入したものである。なお、ベローズ23も熱伝導率の大きい真鍮である。
上述の実施形態では、放熱器2出口側圧力を機械的に制御したが、本実施形態は電気的に制御したものである。具体的には、図8に示すように、弁口の開閉を行う電気式膨張弁25と、放熱器2出口側温度(空間14の温度)を監視して、電気式膨張弁25に制御信号を発するセンサ部24とからなる。なお、センサ部24は電気式膨張弁25より放熱器2側に配置することが望ましい。
本実施形態は、放熱器2出口側の冷媒圧力と放熱器2出口側の冷媒温度との両者をセンサ等の電気的手段によって検出し、それらの検出値を用いて放熱器2出口側圧力を制御するものである。
本実施形態は、図14に示すように、圧力センサ32を圧縮機1の吐出口近傍に配置したものである。
本実施形態は、冷暖房切り替え可能なヒートポンプサイクルにCO2サイクルを適用したものである。40は室外熱交換器で、41は室内熱交換器で、42は冷媒の流れ方向を切り替える四方弁機構である。そして、四方弁機構43を図15の実線で示すように切り替えることにより、冷媒は実線矢印で示すようにCO2サイクル内を循環して冷房運転状態となり、また、四方弁機構43を図15の破線で示すように切り替えることにより、冷媒は破線矢印で示すようにCO2サイクル内を循環して暖房運転状態となる。
第4〜6実施形態では、圧力制御装置33と制御装置34とを分散させて分散制御方式を採用したが、圧力制御装置33と制御装置34とを一体化して集中制御方式としてもよい。
2 放熱器
3 圧力制御弁
4 蒸発器
5 アキュームレータ(タンク手段)
6 配管
7 CO2流路
10 弁カバー
11 ダイヤフラム(変位部材)
12 密閉空間
13 弁ハウジング
14、15 空間
16 隔壁部
17 弁口
18 連通路
19 弁体部
20 弁部
21 コイルスプリング
22 スペーサ
23 ベルローズ
24 センサ部
25 電気式膨張弁
26 電気接点
30 電気式圧力制御弁
31 温度センサ
32 圧力センサ
33 圧力制御装置
Claims (15)
- 超臨界域で冷媒を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクルの放熱器(2)から蒸発器(4)まで至る冷媒流路(7)に配置され、前記冷媒流路(7)を上流側空間(14)と下流側空間(15)とに仕切る隔壁部(16)と、
前記隔壁部(16)に形成され、前記上流側空間(14)と前記下流側空間(15)とを連通させる弁口(17)と、
密閉空間(12)を形成し、前記密閉空間(12)内外の圧力差に応じて変位する変位部材(11、23)と、
前記弁口(17)を開閉する弁体部(19)とを備え、
前記密閉空間(12)内に、前記冷媒が封入されており、
前記弁体部(19)には、前記密閉空間(12)の内圧と所定の初期荷重とが同時に作用して前記弁口(17)に押し付けられており、
前記変位部材(11)は、前記上流側空間(14)内圧力が前記密閉空間(12)内圧力より所定量大きくなったときに変位し、
前記初期荷重は、前記冷媒の前記放熱器(2)出口側温度が臨界温度の場合に、前記上流側空間(14)内圧力が超臨界域のときに前記変位部材が変位するよう設定され、
前記弁体部(19)は、前記変位部材(11)が変位したときに前記弁口(17)を開くように構成されていることを特徴とする圧力制御弁。 - さらに、前記弁体部(19)に前記初期荷重を作用させるコイルスプリング(21)を備えることを特徴とする請求項1に記載の圧力制御弁。
- 前記変位部材(11)はダイヤフラムであって、当該ダイヤフラム(11)の弾性力によって前記弁体部(19)に前記初期荷重を与えることを特徴とする請求項1に記載の圧力制御弁。
- 前記変位部材(23)はベローズであって、当該ベローズ(23)の弾性力によって前記弁体部(19)に前記初期荷重を与えることを特徴とする請求項1に記載の圧力制御弁。
- さらに、前記密閉空間(12)内に、前記弁体部(19)に前記初期荷重を作用させる不凝縮ガスが封入されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力制御弁。
- 前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の圧力制御弁。
- 前記冷媒を圧縮する圧縮機(1)と、
前記圧縮機(1)で圧縮された前記冷媒を冷却する放熱器(2)と、
前記放熱器(2)の出口側圧力を制御するとともに、前記冷媒を減圧する圧力制御弁(3)と、
前記圧力制御弁(3)で減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器(4)とを有し、
前記圧力制御弁(3)は、請求項1から請求項6のいずれかに記載の圧力制御弁であることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍サイクル。 - 超臨界域で冷媒を使用する蒸気圧縮式冷凍サイクルの放熱器(2)から蒸発器(4)まで至る冷媒流路(7)に配置され、前記放熱器(2)出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記放熱器(2)の出口側圧力が、前記冷媒を封入した密閉空間(12)内圧力より、弁部(20)を弁口(17)を押し付ける所定の初期荷重が作用することによる所定量大きくなったときに前記弁口(17)を開く変位部材(11、23)を備え、
前記弁部(20)には、前記密閉空間(12)の内圧と前記初期荷重とが同時に作用して前記弁口(17)に押し付けられており、
前記初期荷重は、前記冷媒の前記放熱器(2)出口側温度が臨界温度の場合に、前記放熱器(2)出口側圧力が超臨界域のときに前記変位部材が変位するよう設定されていることを特徴とする圧力制御弁。 - さらに、前記初期荷重を作用させるコイルスプリング(21)を備えることを特徴とする請求項8に記載の圧力制御弁。
- 前記変位部材(11)はダイヤフラムであって、当該ダイヤフラム(11)の弾性力によって前記初期荷重を与えることを特徴とする請求項8に記載の圧力制御弁。
- 前記変位部材(23)はベローズであって、当該ベローズ(23)の弾性力によって前記初期荷重を与えることを特徴とする請求項8に記載の圧力制御弁。
- さらに、前記密閉空間(12)内に、前記初期荷重を作用させる不凝縮ガスが封入されていることを特徴とする請求項8に記載の圧力制御弁。
- 前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項8から請求項12のいずれかに記載の圧力制御弁。
- 前記冷媒を圧縮する圧縮機(1)と、
前記圧縮機(1)で圧縮された前記冷媒を冷却する放熱器(2)と、
前記放熱器(2)の出口側圧力を制御するとともに、前記冷媒を減圧する圧力制御弁(3)と、
前記圧力制御弁(3)で減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器(4)とを有し、
前記圧力制御弁(3)は、請求項8から請求項13のいずれかに記載の圧力制御弁であることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍サイクル。 - 超臨界域で二酸化炭素を冷媒として使用する蒸気圧縮式冷凍サイクルの放熱器(2)から蒸発器(4)まで至る冷媒流路(7)に配置され、前記放熱器(2)出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記放熱器(2)の出口側圧力が、前記二酸化炭素を封入した密閉空間(12)内圧力より、弁部(20)を弁口(17)を押し付ける所定の初期荷重が作用することによる所定量大きくなったときに前記弁口(17)を開く変位部材(11、23)を備え、
前記弁部(20)には、前記密閉空間(12)の内圧と前記初期荷重とが同時に作用して前記弁口(17)に押し付けられており、
前記二酸化炭素の超臨界域では、前記放熱器(2)出口側圧力を、前記放熱器(2)出口側温度に応じて所定の圧力まで昇圧させた後、開弁するものであり、
前記二酸化炭素の臨界圧力以下では、前記密閉空間(12)の内圧は飽和液線に沿って変化し、前記初期荷重により過冷却度を有する状態に制御されることを特徴とする圧力制御弁。
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