JPH1137615A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、
前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、
密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）と、
前記密閉空間（３０５）内外に渡って前記形成部材（３０７）を貫通し、前記形成部材（３０７）より熱伝導率の大きい材料からなる貫通部材（３１３）とを備えることを特徴とする圧力制御弁。
【請求項２】 放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、
前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、
密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変形変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）とを備え、
前記弁体（３０４）および前記変位部材（３０６）は、前記変位部材（３０６）が中立状態から前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に向けて変位したときに前記弁口（３０３）を閉じ、厚み方向一端側に向けて変位したときに前記弁口（３０３）の開度が最大となるように構成されていることを特徴とする圧力制御弁。
【請求項３】 放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）から蒸発器（４）まで至る冷媒流路（６ａ）に配置され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、
前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、
前記上流側空間（３０１ｅ）内に密閉空間（３０５）を形成し、前記密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）と、
前記形成部材（３０７）に形成され、その肉厚方向に前記形成部材（３０７）から突出する突出部（３１７）とを備えていることを特徴とする圧力制御弁。
【請求項４】 前記圧力制御弁は、前記放熱器（２）から蒸発器（４）まで至る冷媒流路（６ａ）に配置され、前記上流側空間（３０１ｅ）内に前記密閉空間（３０５）を形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧力制御弁。
【請求項５】 前記密閉空間（３０５）内には冷媒が、前記弁口（３０３）が閉じられた状態における前記密閉空間（３０５）内体積に対して、前記冷媒の温度が０℃での飽和液密度から前記冷媒の臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度で封入されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の圧力制御弁。
【請求項６】 放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）から蒸発器（４）まで至る冷媒流路（６ａ）に配置され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、
前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、
前記上流側空間（３０１ｅ）内に密閉空間（３０５）を形成し、前記密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）と、
前記密閉空間（３０５）内外に渡って前記形成部材（３０７）を貫通し、前記形成部材（３０７）より熱伝導率の大きい材料からなる貫通部材（３１３）とを備え、
前記密閉空間（３０５）内には冷媒が、前記弁口（３０３）が閉じられた状態における前記密閉空間（３０５）内体積に対して、前記冷媒の温度が０℃での飽和液密度から前記冷媒の臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度で封入されていることを特徴とする圧力制御弁。
【請求項７】 放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）から蒸発器（４）まで至る冷媒流路（６ａ）に配置され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、
前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、
前記上流側空間（３０１ｅ）内に密閉空間（３０５）を形成し、前記密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変形変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）とを備え、
前記弁体（３０４）および前記変位部材（３０６）は、前記変位部材（３０６）が中立状態から前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に向けて変位したときに前記弁口（３０３）を閉じ、厚み方向一端側に向けて変位したときに前記弁口（３０３）の開度が最大となるように構成されており、
さらに、前記密閉空間（３０５）内には冷媒が、前記弁口（３０３）が閉じられた状態における前記密閉空間（３０５）内体積に対して、前記冷媒の温度が０℃での飽和液密度から前記冷媒の臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度で封入されていることを特徴とする圧力制御弁。
【請求項８】 放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）から蒸発器（４）まで至る冷媒流路（６ａ）に配置され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、
前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、
前記上流側空間（３０１ｅ）内に密閉空間（３０５）を形成し、前記密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）と、
前記形成部材（３０７）に形成され、その肉厚方向に前記形成部材（３０７）から突出する突出部（３１７）とを備え、
前記密閉空間（３０５）内には冷媒が、前記弁口（３０３）が閉じられた状態における前記密閉空間（３０５）内体積に対して、前記冷媒の温度が０℃での飽和液密度から前記冷媒の臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度で封入されていることを特徴とする圧力制御弁。
【請求項９】 前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）を介して前記弁体（３０４）に対して前記弁口（３０３）を閉じる向きの弾性力を作用させる第１弾性部材（３０９）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記弁体（３０４）に対して前記弁口（３０３）を開く向きの弾性力を作用させる第２弾性部材（３１０）と、
前記第２弾性部材（３１０）が前記弁体（３０４）に対して作用させる弾性力を調節する弾性力調節機構（３１２）とを備え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。
【請求項１０】 前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に接合され、前記弁体（３０４）に対して前記弁口（３０３）を閉じる向きの弾性力を作用させる弾性部材（３１０）と、
前記弾性部材（３１０）が前記弁体（３０４）に対して作用させる弾性力を調節する弾性力調節機構（３１２）とを備え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。
【請求項１１】 前記冷媒は二酸化炭素であり、前記密閉空間内の密度は、４５０ｋｇ／ｍ³〜９５０ｋｇ／ｍ³であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の圧力制御弁。

なお、図１のモリエル線図は、ＡＭＥＲＩＣＡＮ ＳＯＣＩＥＴＹ ＯＦ ＨＥＡＴＩＮＧ， ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＮＧ ＡＮＤ ＡＩＲ−ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＩＮＧ ＥＮＧＩＮＥＥＲＳより出版されたＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ Ｈａｎｄｂｏｏｋからの抜粋である。本発明は、上記点に鑑み、超臨界域で作動する蒸気圧縮式冷凍サイクルが効率良く運転するように、放熱器出口側温度と放熱器出口側圧力とを制御する圧力制御手段を提供することを目的とする。
本発明の目的は、密閉空間（３０５）内外の温度の差を小さくすることができる圧力制御弁を提供することにある。
本発明の他の目的は、変位部材（３０６）の耐久性を向上させることができる圧力制御弁を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、形成部材（３０７）の薄肉化を図ることができる圧力制御弁を提供することにある。

【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１に記載の発明では、放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）と、前記密閉空間（３０５）内外に渡って前記形成部材（３０７）を貫通し、前記形成部材（３０７）より熱伝導率の大きい材料からなる貫通部材（３１３）とを備えることを特徴とする圧力制御弁を採用する。
この発明によると、形成部材（３０７）より熱伝導率の大きい材料からなる貫通部材（３１３）が、密閉空間（３０５）内外に渡って形成部材（３０７）を貫通して配設されているので、密閉空間（３０５）内外の温度の差を小さくすることができる。
請求項２に記載の発明では、放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変形変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）とを備え、前記弁体（３０４）および前記変位部材（３０６）は、前記変位部材（３０６）が中立状態から前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に向けて変位したときに前記弁口（３０３）を閉じ、厚み方向一端側に向けて変位したときに前記弁口（３０３）の開度が最大となるように構成されていることを特徴とする圧力制御弁を採用する。
この発明によると、変位部材（３０６）は中立状態から変位部材（３０６）の厚み方向他端側および一方側に変形変位することとなるので、弁体（３０３）の最大変位量に比べて、変位部材（３０６）の最大変形変位量を小さくすることができる。したがって、変位部材（３０６）を中立状態から厚み方向一方側および他方側のいずれか一方側のみで変形変位させる場合に比べて、変位部材（３０６）に発生する最大応力を小さくすることができるので、変位部材（３０６）の耐久性を向上させることができる。
請求項３に記載の発明では、放熱器（２）内の圧力が冷媒の臨界圧力を越える蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（２）から蒸発器（４）まで至る冷媒流路（６ａ）に配置され、前記放熱器（２）出口側の冷媒温度に応じて前記放熱器（２）出口側圧力を制御する圧力制御弁であって、前記冷媒流路（６ａ）内に形成され、前記冷媒流路（６ａ）を上流側空間（３０１ｅ）と下流側空間（３０１ｆ）とに仕切る隔壁部（３０２）と、前記隔壁部（３０２）に形成され、前記上流側空間（３０１ｅ）と前記下流側空間（３０１ｆ）と連通させる弁口（３０３）と、前記上流側空間（３０１ｅ）内に密閉空間（３０５）を形成し、前記密閉空間（３０５）内外の圧力差に応じて変位する、薄膜状の変位部材（３０６）と、前記変位部材（３０６）の厚み方向一端側に配設され、前記変位部材（３０６）と共に前記密閉空間（３０５）を形成する形成部材（３０７）と、
前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側に配設され、前記形成部材（３０７）と共に前記変位部材（３０６）を保持固定する保持部材（３０８）と、前記変位部材（３０６）の厚み方向他端側にて前記変位部材（３０６）に接触し、前記変位部材（３０６）に連動して変位し、前記弁口（３０３）を開閉する弁体（３０４）と、前記形成部材（３０７）に形成され、その肉厚方向に前記形成部材（３０７）から突出する突出部（３１７）とを備えていることを特徴とする圧力制御弁を採用する。
この発明によると、形成部材（３０７）の熱伝達率、および形成部材（３０７）の耐圧強度を向上させることができるので、形成部材（３０７）の薄肉化を図ることができる。
請求項６に記載の発明では、密閉空間（３０５）内外に渡って形成部材（３０７）を貫通し、形成部材（３０７）より熱伝導率の大きい材料からなる貫通部材（３１３）を備え、かつ、密閉空間（３０５）内には冷媒が、弁口（３０３）が閉じられた状態における密閉空間（３０５）内体積に対して、冷媒の温度が０℃での飽和液密度から冷媒の臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度で封入されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、弁体（３０４）および変位部材（３０６）は、変位部材（３０６）が中立状態から変位部材（３０６）の厚み方向他端側に向けて変位したときに弁口（３０３）を閉じ、厚み方向一端側に向けて変位したときに弁口（３０３）の開度が最大となるように構成され、かつ、密閉空間（３０５）内には冷媒が、弁口（３０３）が閉じられた状態における密閉空間（３０５）内体積に対して、冷媒の温度が０℃での飽和液密度から前記冷媒の臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度で封入されていることを特徴とする。

なお、変位部材（３０６）が中立状態であるとは、変位部材（３０６）が変形変位しておらず、変形変位に伴う応力が略０の状態をいう。
請求項８に記載の発明では、形成部材（３０７）の肉厚方向に突出する突出部（３１７）が形成部材（３０７）に形成され、かつ、密閉空間（３０５）内には冷媒が、弁口（３０３）が閉じられた状態における密閉空間（３０５）内体積に対して、冷媒の温度が０℃での飽和液密度から冷媒の臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度で封入されていることを特徴とする。