JP2001116398A - 冷凍サイクル - Google Patents
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- 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
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
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- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
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- F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二酸化炭素（ＣＯ2 ）等の臨界点の低い冷媒
を用いた冷凍サイクルにおいて、電気式膨張装置を用い
た場合に、駆動コイルの肥大化を防いで膨張弁の小型軽
量化を図ると共にコストの低減を図る。高圧圧力の急激
な変動に追従し得る膨張装置を備えた冷凍サイクルを提
供する。高圧圧力の異常上昇を防止してサイクルの各構
成部品を保護し、各構成部品の耐圧設計を容易に行える
ようにする。 【解決手段】 冷凍サイクルの膨張装置５に、駆動コイ
ル２０に供給される励磁電流を制御して弁体１７の位置
を調節することで高圧側通路部１２と低圧側通路部１３
との間の連通状態を制御する減圧調節弁１０と、高圧側
通路部１２の冷媒圧力が所定圧以上となった場合に高圧
側通路部１２から低圧側通路部１３へ冷媒を逃がすリリ
ーフ弁１１とを設ける。
を用いた冷凍サイクルにおいて、電気式膨張装置を用い
た場合に、駆動コイルの肥大化を防いで膨張弁の小型軽
量化を図ると共にコストの低減を図る。高圧圧力の急激
な変動に追従し得る膨張装置を備えた冷凍サイクルを提
供する。高圧圧力の異常上昇を防止してサイクルの各構
成部品を保護し、各構成部品の耐圧設計を容易に行える
ようにする。 【解決手段】 冷凍サイクルの膨張装置５に、駆動コイ
ル２０に供給される励磁電流を制御して弁体１７の位置
を調節することで高圧側通路部１２と低圧側通路部１３
との間の連通状態を制御する減圧調節弁１０と、高圧側
通路部１２の冷媒圧力が所定圧以上となった場合に高圧
側通路部１２から低圧側通路部１３へ冷媒を逃がすリリ
ーフ弁１１とを設ける。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】この発明は、冷媒として臨界
点の低い冷媒、例えば、二酸化炭素（ＣＯ2 ）等のよう
に超臨界域で使用可能な冷媒を用いた冷凍サイクルに関
する。
点の低い冷媒、例えば、二酸化炭素（ＣＯ2 ）等のよう
に超臨界域で使用可能な冷媒を用いた冷凍サイクルに関
する。
【０００２】
【従来の技術】二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒とする冷凍
サイクルとして、特開平９−２６４６２２号公報に開示
される構成が知られている。これは、圧力制御弁によっ
て放熱器の出口側圧力を制御するもので、圧力制御弁
は、冷媒流路内に形成され、前記冷媒流路を上流側空間
と下流側空間とに仕切る隔壁部と、この隔壁部に形成さ
れ、前記上流側空間と前記下流側空間とを連通させる弁
口と、前記上流側空間内に密閉空間を形成し、前記密閉
空間内外の圧力差に応じて変位する変位部材と、前記弁
口を開閉する弁体部とを備え、前記変位部材は、前記上
流側空間内圧力が前記密閉空間内圧力より所定量大きく
なったときに変位し、前記弁体部は前記変位部材が変位
した時に前記弁口を開くように構成したものである。
サイクルとして、特開平９−２６４６２２号公報に開示
される構成が知られている。これは、圧力制御弁によっ
て放熱器の出口側圧力を制御するもので、圧力制御弁
は、冷媒流路内に形成され、前記冷媒流路を上流側空間
と下流側空間とに仕切る隔壁部と、この隔壁部に形成さ
れ、前記上流側空間と前記下流側空間とを連通させる弁
口と、前記上流側空間内に密閉空間を形成し、前記密閉
空間内外の圧力差に応じて変位する変位部材と、前記弁
口を開閉する弁体部とを備え、前記変位部材は、前記上
流側空間内圧力が前記密閉空間内圧力より所定量大きく
なったときに変位し、前記弁体部は前記変位部材が変位
した時に前記弁口を開くように構成したものである。
【０００３】このような圧力制御弁によれば、放熱器の
出口側圧力が増大した場合には、密閉空間の内部に封入
された封入ガスの圧力との差圧によって変位部材が変位
し、弁体部を弁口の開方向へ移動させるので出口側圧力
が低下し、また、放熱器の出口側の冷媒温度が高い場合
には、前記密閉空間内の冷媒が膨張することにより前記
変位部材が変位し、弁体部を弁口の閉方向へ移動させる
ので、放熱器の出口側圧力が上昇し、圧縮機の仕事を増
加させることなく、放熱器の出口側圧力を増加させるこ
とができる。このため、冷凍サイクルの成績係数の悪化
を抑制しつつ冷却能力を確保することができるようにな
っている。
出口側圧力が増大した場合には、密閉空間の内部に封入
された封入ガスの圧力との差圧によって変位部材が変位
し、弁体部を弁口の開方向へ移動させるので出口側圧力
が低下し、また、放熱器の出口側の冷媒温度が高い場合
には、前記密閉空間内の冷媒が膨張することにより前記
変位部材が変位し、弁体部を弁口の閉方向へ移動させる
ので、放熱器の出口側圧力が上昇し、圧縮機の仕事を増
加させることなく、放熱器の出口側圧力を増加させるこ
とができる。このため、冷凍サイクルの成績係数の悪化
を抑制しつつ冷却能力を確保することができるようにな
っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ＣＯ2 のような臨界点の低い冷媒を用いた冷凍サイクル
において、圧縮機を容量可変型にすると共に高圧ライン
の圧力が臨界圧よりも低い亜臨界領域となる低負荷時で
運転される場合には、コンプレッサの吐出量や放熱器及
び凝縮器の負荷が一定（環境条件が一定）である定常運
転時であっても、冷凍サイクルが間欠的に大きな変動を
起こしてしまう現象が確認されている。
ＣＯ2 のような臨界点の低い冷媒を用いた冷凍サイクル
において、圧縮機を容量可変型にすると共に高圧ライン
の圧力が臨界圧よりも低い亜臨界領域となる低負荷時で
運転される場合には、コンプレッサの吐出量や放熱器及
び凝縮器の負荷が一定（環境条件が一定）である定常運
転時であっても、冷凍サイクルが間欠的に大きな変動を
起こしてしまう現象が確認されている。
【０００５】このような現象が生じる原因としてはいろ
いろ推定されているが、主たる原因としては、ダイヤフ
ラムやベローズを用いた非電気式膨張装置を容量可変型
圧縮機を有する冷凍サイクルに用いて低負荷域で運転し
た場合には、圧縮機の吐出量はもともと少なくなってい
ることから高圧ラインの圧力が低くなって膨張装置が閉
弁し、低圧ラインへ冷媒が供給されなくなってしまう。
容量可変型の圧縮機は、低圧圧力に応じて吐出量が制御
されるようになっていることから、低圧ラインへ供給さ
れる冷媒がなくなると、圧縮機の吐出量もますます少な
くなってしまう。このため、高圧側の冷媒圧力はしばら
くは上昇せず、膨張装置の閉じた状態が持続されること
となる。圧縮機は、このような状態でも少しずつ冷媒を
高圧側へ吐出し続けることから、しばらくすると、高圧
圧力が徐々に上昇し、開弁に必要な高圧圧力に達する
と、膨張装置が開いて高圧側の冷媒が低圧側へ一気に流
れるようになり、いままで冷媒の流れが殆ど停滞してい
たサイクルに急激な冷媒の流れが生じる。そして、この
ような一連の動作を以後繰り返すことにより、間欠的に
サイクルが大きく変動してしまうものと考えられてい
る。
いろ推定されているが、主たる原因としては、ダイヤフ
ラムやベローズを用いた非電気式膨張装置を容量可変型
圧縮機を有する冷凍サイクルに用いて低負荷域で運転し
た場合には、圧縮機の吐出量はもともと少なくなってい
ることから高圧ラインの圧力が低くなって膨張装置が閉
弁し、低圧ラインへ冷媒が供給されなくなってしまう。
容量可変型の圧縮機は、低圧圧力に応じて吐出量が制御
されるようになっていることから、低圧ラインへ供給さ
れる冷媒がなくなると、圧縮機の吐出量もますます少な
くなってしまう。このため、高圧側の冷媒圧力はしばら
くは上昇せず、膨張装置の閉じた状態が持続されること
となる。圧縮機は、このような状態でも少しずつ冷媒を
高圧側へ吐出し続けることから、しばらくすると、高圧
圧力が徐々に上昇し、開弁に必要な高圧圧力に達する
と、膨張装置が開いて高圧側の冷媒が低圧側へ一気に流
れるようになり、いままで冷媒の流れが殆ど停滞してい
たサイクルに急激な冷媒の流れが生じる。そして、この
ような一連の動作を以後繰り返すことにより、間欠的に
サイクルが大きく変動してしまうものと考えられてい
る。
【０００６】このように低負荷時において膨張装置が閉
塞してしまう現象を回避するためには、外部からの電気
的な制御信号を受けて開度を調節する電気式膨張装置を
用いるようにすれば、膨張弁の開度を冷媒圧力や冷媒温
度に関係なく任意に調節することができるので、上述し
たサイクル変動を回避できるわけであるが、電気式膨張
装置をＣＯ2 サイクルに用いた場合には、次のような不
都合が指摘されている。即ち、サイクルの作動直後にお
いては、高圧圧力の上昇が顕著であり、１２〜１５ＭＰ
ａにも達することから、膨張装置もこの圧力変動に追従
して素早く作動させ、開口面積を素早く大きくさせる必
要がある。さもなければ、膨張弁の開口面積が一時的に
不足してしまい、高圧圧力が非常に高くなってしまうこ
とから、冷凍サイクルを構成する各部品の耐圧を著しく
高める必要から大幅に肉厚にしたり、アルミ以外の素材
で対応しなければならなくなり、耐圧設計を根本から見
直す必要に迫られることとなる。また、ともすれば、圧
力の著しい増加により各構成部品の破損が懸念される。
また、膨張装置の弁体の径をＲ１３４ａサイクル（フロ
ンサイクル）と同じ大きさに設定すれば、フロンサイク
ルよりもはるかに高い圧力下で弁体を動作させなければ
ならないことから、弁体を作動させるために大きな駆動
力も必要となる。
塞してしまう現象を回避するためには、外部からの電気
的な制御信号を受けて開度を調節する電気式膨張装置を
用いるようにすれば、膨張弁の開度を冷媒圧力や冷媒温
度に関係なく任意に調節することができるので、上述し
たサイクル変動を回避できるわけであるが、電気式膨張
装置をＣＯ2 サイクルに用いた場合には、次のような不
都合が指摘されている。即ち、サイクルの作動直後にお
いては、高圧圧力の上昇が顕著であり、１２〜１５ＭＰ
ａにも達することから、膨張装置もこの圧力変動に追従
して素早く作動させ、開口面積を素早く大きくさせる必
要がある。さもなければ、膨張弁の開口面積が一時的に
不足してしまい、高圧圧力が非常に高くなってしまうこ
とから、冷凍サイクルを構成する各部品の耐圧を著しく
高める必要から大幅に肉厚にしたり、アルミ以外の素材
で対応しなければならなくなり、耐圧設計を根本から見
直す必要に迫られることとなる。また、ともすれば、圧
力の著しい増加により各構成部品の破損が懸念される。
また、膨張装置の弁体の径をＲ１３４ａサイクル（フロ
ンサイクル）と同じ大きさに設定すれば、フロンサイク
ルよりもはるかに高い圧力下で弁体を動作させなければ
ならないことから、弁体を作動させるために大きな駆動
力も必要となる。
【０００７】このように弁体の応答性を良くして素早い
動きを保証することで一時的に開口面積が不足してしま
う不都合を回避すると共に大きな駆動力を得るために
は、電気式膨張装置の駆動コイルをフロンサイクルの仕
様よりもかなり大きくしなければならず、このため、膨
張装置の重量が増大すると共に膨張弁の小型化が困難と
なり、コスト面においても不利なものとなる。
動きを保証することで一時的に開口面積が不足してしま
う不都合を回避すると共に大きな駆動力を得るために
は、電気式膨張装置の駆動コイルをフロンサイクルの仕
様よりもかなり大きくしなければならず、このため、膨
張装置の重量が増大すると共に膨張弁の小型化が困難と
なり、コスト面においても不利なものとなる。
【０００８】そこで、この発明においては、二酸化炭素
（ＣＯ2 ）等の臨界点の低い冷媒を用いた冷凍サイクル
において、電気式膨張装置を用いた場合の上述した各種
不都合を回避し、駆動コイルの肥大化を防いで膨張弁の
小型軽量化を図ると共にコストの低減を図り、また、高
圧圧力の急激な変動に追従し得る膨張装置を備えた冷凍
サイクルを提供することを課題としている。さらに、高
圧圧力の異常上昇を防止してサイクルの各構成部品を保
護すると共に、各構成部品の耐圧設計を容易に行えるよ
うにすることをも課題としている。
（ＣＯ2 ）等の臨界点の低い冷媒を用いた冷凍サイクル
において、電気式膨張装置を用いた場合の上述した各種
不都合を回避し、駆動コイルの肥大化を防いで膨張弁の
小型軽量化を図ると共にコストの低減を図り、また、高
圧圧力の急激な変動に追従し得る膨張装置を備えた冷凍
サイクルを提供することを課題としている。さらに、高
圧圧力の異常上昇を防止してサイクルの各構成部品を保
護すると共に、各構成部品の耐圧設計を容易に行えるよ
うにすることをも課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明に係る冷凍サイクルは、冷媒を圧縮して運
転条件により高圧ラインを超臨界状態とする圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された冷媒を冷却する放熱器
と、前記放熱器で冷却された冷媒を減圧する膨張装置
と、前記膨張装置によって減圧された冷媒を蒸発させる
蒸発器とによって少なくとも構成され、前記膨張装置
は、放熱器側と連通する高圧側通路部と、蒸発器側と連
通する低圧側通路部と、駆動コイルに供給される励磁電
流を制御して弁体の位置を調節することで前記高圧側通
路部と前記低圧側通路部との間の連通状態を制御するよ
うにした減圧調節機構と、前記高圧側通路部の冷媒圧力
が所定圧以上となった場合に前記高圧側通路部から前記
低圧側通路部へ冷媒を逃がすリリーフ機構とを具備する
ことを特徴としている（請求項１）。
に、この発明に係る冷凍サイクルは、冷媒を圧縮して運
転条件により高圧ラインを超臨界状態とする圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された冷媒を冷却する放熱器
と、前記放熱器で冷却された冷媒を減圧する膨張装置
と、前記膨張装置によって減圧された冷媒を蒸発させる
蒸発器とによって少なくとも構成され、前記膨張装置
は、放熱器側と連通する高圧側通路部と、蒸発器側と連
通する低圧側通路部と、駆動コイルに供給される励磁電
流を制御して弁体の位置を調節することで前記高圧側通
路部と前記低圧側通路部との間の連通状態を制御するよ
うにした減圧調節機構と、前記高圧側通路部の冷媒圧力
が所定圧以上となった場合に前記高圧側通路部から前記
低圧側通路部へ冷媒を逃がすリリーフ機構とを具備する
ことを特徴としている（請求項１）。
【００１０】したがって、リリーフ機構によって高圧側
通路部の冷媒圧力が所定圧以上になれば、高圧側通路部
から低圧側通路部へ冷媒がリリーフするので、サイクル
の作動直後に高圧圧力が急激に上昇し、減圧調節弁がこ
の急激な圧力上昇に追従できずに十分な開口面積を確保
することができないような場合でも、リリーフ機構を介
して冷媒がリリーフされるので、十分な開口面積を確保
することが可能となり、高圧圧力の異常上昇を避けるこ
とができ、このため、上記課題を達成することができ
る。
通路部の冷媒圧力が所定圧以上になれば、高圧側通路部
から低圧側通路部へ冷媒がリリーフするので、サイクル
の作動直後に高圧圧力が急激に上昇し、減圧調節弁がこ
の急激な圧力上昇に追従できずに十分な開口面積を確保
することができないような場合でも、リリーフ機構を介
して冷媒がリリーフされるので、十分な開口面積を確保
することが可能となり、高圧圧力の異常上昇を避けるこ
とができ、このため、上記課題を達成することができ
る。
【００１１】ここで、膨張装置の減圧調節機構とリリー
フ機構とは、それぞれ別体に構成されるものであっても
よいが、車両へのレイアウトの簡便さを考慮すると、一
体に形成されることが好ましい（請求項２）。また、リ
リーフ機構は、蒸発器下流側での冷媒温度を感知して高
圧側通路部と低圧側通路部との連通状態を制御するベロ
ーズ式のものであっても、ダイヤフラム式のものであっ
てもよい（請求項３，４）。
フ機構とは、それぞれ別体に構成されるものであっても
よいが、車両へのレイアウトの簡便さを考慮すると、一
体に形成されることが好ましい（請求項２）。また、リ
リーフ機構は、蒸発器下流側での冷媒温度を感知して高
圧側通路部と低圧側通路部との連通状態を制御するベロ
ーズ式のものであっても、ダイヤフラム式のものであっ
てもよい（請求項３，４）。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の態様を図
面に基づいて説明する。図１において、冷凍サイクル１
は、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒を冷却する放熱器
３、高圧ラインと低圧ラインとの冷媒を熱交換する内部
熱交換器４、冷媒を減圧する膨張装置５、冷媒を蒸発気
化する蒸発器６、蒸発器６から流出された冷媒を気液分
離するアキュムレータ７を有して構成されている。この
サイクルでは、圧縮機２の吐出側（Ｄ）を放熱器３を介
して内部熱交換器４の高圧通路４ａに接続し、この高圧
通路４ａの流出側を膨張装置５に接続し、圧縮機２の吐
出側から膨張装置５に至る経路を高圧ライン８としてい
る。また、膨張装置５の流出側は、蒸発器６に接続さ
れ、この蒸発器６の流出側は、アキュムレータ７を介し
て内部熱交換器４の低圧通路４ｂに接続されている。そ
して、低圧通路４ｂの流出側を圧縮機２の吸入側（Ｓ）
に接続し、膨張装置５の流出側から圧縮機２に至る経路
を低圧ライン９としている。
面に基づいて説明する。図１において、冷凍サイクル１
は、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒を冷却する放熱器
３、高圧ラインと低圧ラインとの冷媒を熱交換する内部
熱交換器４、冷媒を減圧する膨張装置５、冷媒を蒸発気
化する蒸発器６、蒸発器６から流出された冷媒を気液分
離するアキュムレータ７を有して構成されている。この
サイクルでは、圧縮機２の吐出側（Ｄ）を放熱器３を介
して内部熱交換器４の高圧通路４ａに接続し、この高圧
通路４ａの流出側を膨張装置５に接続し、圧縮機２の吐
出側から膨張装置５に至る経路を高圧ライン８としてい
る。また、膨張装置５の流出側は、蒸発器６に接続さ
れ、この蒸発器６の流出側は、アキュムレータ７を介し
て内部熱交換器４の低圧通路４ｂに接続されている。そ
して、低圧通路４ｂの流出側を圧縮機２の吸入側（Ｓ）
に接続し、膨張装置５の流出側から圧縮機２に至る経路
を低圧ライン９としている。
【００１３】上述の冷凍サイクル１においては、冷媒と
してＣＯ2 が用いられており、圧縮機２で圧縮された冷
媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器３に入
り、ここで放熱して冷却する。その後、内部熱交換器４
において蒸発器６から流出する低温冷媒と熱交換して更
に冷やされ、液化されることなく膨張装置５へ送られ
る。そして、この膨張装置５において減圧されて低温低
圧の湿り蒸気となり、蒸発器６においてここを通過する
空気と熱交換してガス状となり、しかる後に内部熱交換
器４において高圧ライン８の高温冷媒と熱交換して加熱
され、圧縮機２へ戻される。
してＣＯ2 が用いられており、圧縮機２で圧縮された冷
媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器３に入
り、ここで放熱して冷却する。その後、内部熱交換器４
において蒸発器６から流出する低温冷媒と熱交換して更
に冷やされ、液化されることなく膨張装置５へ送られ
る。そして、この膨張装置５において減圧されて低温低
圧の湿り蒸気となり、蒸発器６においてここを通過する
空気と熱交換してガス状となり、しかる後に内部熱交換
器４において高圧ライン８の高温冷媒と熱交換して加熱
され、圧縮機２へ戻される。
【００１４】膨張装置５は、減圧調節機構を構成する電
気式の減圧調節弁１０とリリーフ機構を構成する非電気
式のリリーフ弁１１とが並列的に接続されて構成されて
いるもので、その具体的な構成例を図２に基づいて説明
すると、膨張装置５は、減圧調節弁１０とリリーフ弁１
１とをブロック型に一体形成したもので、高圧ライン８
の配管が接続される高圧側通路部１２と、蒸発器６の入
口側に通じる低圧ライン９の配管が接続される低圧側通
路部１３と、高圧側通路部１２と低圧側通路部１３とを
連通する第１及び第２の２つの連通路１４，１５とがハ
ウジング１６に形成されている。
気式の減圧調節弁１０とリリーフ機構を構成する非電気
式のリリーフ弁１１とが並列的に接続されて構成されて
いるもので、その具体的な構成例を図２に基づいて説明
すると、膨張装置５は、減圧調節弁１０とリリーフ弁１
１とをブロック型に一体形成したもので、高圧ライン８
の配管が接続される高圧側通路部１２と、蒸発器６の入
口側に通じる低圧ライン９の配管が接続される低圧側通
路部１３と、高圧側通路部１２と低圧側通路部１３とを
連通する第１及び第２の２つの連通路１４，１５とがハ
ウジング１６に形成されている。
【００１５】減圧調節弁１０は、高圧側通路部１２をよ
ぎるようにハウジング１６の外側から壁面を貫通して摺
動自在に且つ気密よく挿入された弁体１７を有し、この
弁体１７の先端部が第１の連通路１４の高圧側通路部１
２に臨む開口部分周縁に形成された弁座１８に着座する
ようになっている。弁体１７の基部はハウジング１６の
外方に突出し、この突出した部分がハウジング１６に固
定されているコイルボビン１９に挿入されており、この
コイルボビン１９に巻設された駆動コイル２０へ電流を
流すことにより弁体１７を弁座１８から離反する方向へ
変位させる電磁力が発生するようになっている。また、
弁体１７の基端とコイルボビン１９との間に弾装された
スプリング２１により弁体１７を閉弁方向へ常時付勢す
るようにしている。そして、駆動コイル２０へ供給され
る駆動電流を制御することで、第１の連通路１４の開度
（開口面積）が調節されるようになっている。
ぎるようにハウジング１６の外側から壁面を貫通して摺
動自在に且つ気密よく挿入された弁体１７を有し、この
弁体１７の先端部が第１の連通路１４の高圧側通路部１
２に臨む開口部分周縁に形成された弁座１８に着座する
ようになっている。弁体１７の基部はハウジング１６の
外方に突出し、この突出した部分がハウジング１６に固
定されているコイルボビン１９に挿入されており、この
コイルボビン１９に巻設された駆動コイル２０へ電流を
流すことにより弁体１７を弁座１８から離反する方向へ
変位させる電磁力が発生するようになっている。また、
弁体１７の基端とコイルボビン１９との間に弾装された
スプリング２１により弁体１７を閉弁方向へ常時付勢す
るようにしている。そして、駆動コイル２０へ供給され
る駆動電流を制御することで、第１の連通路１４の開度
（開口面積）が調節されるようになっている。
【００１６】これに対して、リリーフ弁１１は、高圧側
通路部１２に収納されており、第２の連通路１５の高圧
側通路部１２に開口する開口部分周縁に形成された弁座
２２に着座する弁体２３と、この弁体２３に接合して一
体をなして動くベローズ２４とから成り、高圧側通路部
１２の冷媒温度に関係なく高圧側通路部１２の冷媒圧力
が所定圧（リリーフ圧：Ｐ0 ）以上となった場合に開弁
するようになっている。即ち、ベローズ２４内に封入さ
れる流体を調節することにより、弁体２３の動きが高圧
側通路部１２の冷媒温度にあまり依存せず、冷媒圧力に
のみ依存するようになっている。理想的には、温度依存
性が全くないようにすることが好ましいが、現実的に
は、温度依存性の少ない窒素などの不活性ガスをベロー
ズ内に封入することで高圧側通路部１２の冷媒圧力が所
定圧Ｐ0 以上となった場合に開弁させる構成としてい
る。
通路部１２に収納されており、第２の連通路１５の高圧
側通路部１２に開口する開口部分周縁に形成された弁座
２２に着座する弁体２３と、この弁体２３に接合して一
体をなして動くベローズ２４とから成り、高圧側通路部
１２の冷媒温度に関係なく高圧側通路部１２の冷媒圧力
が所定圧（リリーフ圧：Ｐ0 ）以上となった場合に開弁
するようになっている。即ち、ベローズ２４内に封入さ
れる流体を調節することにより、弁体２３の動きが高圧
側通路部１２の冷媒温度にあまり依存せず、冷媒圧力に
のみ依存するようになっている。理想的には、温度依存
性が全くないようにすることが好ましいが、現実的に
は、温度依存性の少ない窒素などの不活性ガスをベロー
ズ内に封入することで高圧側通路部１２の冷媒圧力が所
定圧Ｐ0 以上となった場合に開弁させる構成としてい
る。
【００１７】したがって、膨張装置入口の冷媒温度と冷
媒圧力（高圧圧力）との関係は、従来においては図３の
破線に示されるような特性を有するものであったが、所
定の圧力で開弁する上述したリリーフ弁を並設したこと
により、膨張装置全体としては、図３の太線で示される
ような特性となる。
媒圧力（高圧圧力）との関係は、従来においては図３の
破線に示されるような特性を有するものであったが、所
定の圧力で開弁する上述したリリーフ弁を並設したこと
により、膨張装置全体としては、図３の太線で示される
ような特性となる。
【００１８】このような構成において、サイクル作動直
後に高圧ライン８の圧力が急激に上昇して著しく高くな
ると、減圧調節弁１０の弁体に大きな力が作用すること
から、仮にリリーフ弁１１がなければ、開弁方向へ弁体
を変位させるための必要駆動力は非常に大きなものとな
り、また、急激な圧力上昇に即応して弁体を駆動させる
必要があることから駆動コイル２０を大きくしなければ
対応できないものであるが、リリーフ弁１１を減圧調節
弁１０と並列的に設けたことにより、高圧ライン８の圧
力が上昇してリリーフ圧Ｐ0 に達すると、リリーフ弁１
１が開弁するので、減圧調節弁１０では不足しがちであ
った開口面積をリリーフ弁１１の開弁によって全体とし
て大きくすることが可能となる。即ち、減圧調節弁１０
を介しては流し切れなかった冷媒がリリーフ弁１１を開
くことで、このリリーフ弁１１を介しても流すことがで
きるので、高圧圧力の急激な上昇が抑えられ、高圧圧力
をＰ0 に保持することができるようになる。
後に高圧ライン８の圧力が急激に上昇して著しく高くな
ると、減圧調節弁１０の弁体に大きな力が作用すること
から、仮にリリーフ弁１１がなければ、開弁方向へ弁体
を変位させるための必要駆動力は非常に大きなものとな
り、また、急激な圧力上昇に即応して弁体を駆動させる
必要があることから駆動コイル２０を大きくしなければ
対応できないものであるが、リリーフ弁１１を減圧調節
弁１０と並列的に設けたことにより、高圧ライン８の圧
力が上昇してリリーフ圧Ｐ0 に達すると、リリーフ弁１
１が開弁するので、減圧調節弁１０では不足しがちであ
った開口面積をリリーフ弁１１の開弁によって全体とし
て大きくすることが可能となる。即ち、減圧調節弁１０
を介しては流し切れなかった冷媒がリリーフ弁１１を開
くことで、このリリーフ弁１１を介しても流すことがで
きるので、高圧圧力の急激な上昇が抑えられ、高圧圧力
をＰ0 に保持することができるようになる。
【００１９】このため、減圧調節弁１０の駆動コイル２
０はさほど大きなものとしなくても、高圧圧力の変動に
追従し得る膨張装置５を得ることが可能となり、また、
高圧の異常上昇を避けることができることから、サイク
ルの各構成部品を保護することができると共に、各構成
部品の耐圧設計を容易に行うことができるようになる。
さらに、駆動コイル２０の肥大化を防ぐことができるこ
とから、膨張装置５の小型軽量化を図ると共にコストの
低減も図ることが可能となる。
０はさほど大きなものとしなくても、高圧圧力の変動に
追従し得る膨張装置５を得ることが可能となり、また、
高圧の異常上昇を避けることができることから、サイク
ルの各構成部品を保護することができると共に、各構成
部品の耐圧設計を容易に行うことができるようになる。
さらに、駆動コイル２０の肥大化を防ぐことができるこ
とから、膨張装置５の小型軽量化を図ると共にコストの
低減も図ることが可能となる。
【００２０】尚、上述の構成例では、リリーフ機構とし
てベローズ式のリリーフ弁１１を用いた例を示したが、
放熱器側の冷媒圧力を感知して高圧側通路部１２と低圧
側通路部１３との連通状態を制御するダイヤフラム式の
リリーフ弁を用いるようにしてもよい。この場合にも、
上述した構成例と同様の作用効果を得ることができる。
てベローズ式のリリーフ弁１１を用いた例を示したが、
放熱器側の冷媒圧力を感知して高圧側通路部１２と低圧
側通路部１３との連通状態を制御するダイヤフラム式の
リリーフ弁を用いるようにしてもよい。この場合にも、
上述した構成例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２１】さらに、上述の構成例では、車両への搭載
性を考慮した最適な実施態様として減圧調節弁１０とリ
リーフ弁１１とをブロック型として一体に形成した例を
示したが、必要に応じてそれぞれの機構を別体に構成
し、これを並列的に接続するようにしてもよいことは言
うまでもない。
性を考慮した最適な実施態様として減圧調節弁１０とリ
リーフ弁１１とをブロック型として一体に形成した例を
示したが、必要に応じてそれぞれの機構を別体に構成
し、これを並列的に接続するようにしてもよいことは言
うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
電気式の減圧調節機構を有する膨張装置において、高圧
側通路部の冷媒圧力が所定圧以上となった場合に高圧側
通路部から低圧側通路部へ冷媒を逃がすリリーフ機構を
設けたので、サイクルの作動直後に高圧圧力の急激な上
昇が生じて減圧調節弁がこの急激な圧力上昇に追従でき
ずに十分な開口面積を確保することができない場合にあ
っても、リリーフ機構を介して冷媒を高圧側通路部から
低圧側通路部へリリーフすることができるので、このよ
うな過渡的な圧力変動に対しても膨張装置として十分な
開口面積を確保することが可能となり、高圧圧力の異常
上昇を避けることができる。このため、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2 ）等の臨界点の低い冷媒を用いた冷凍サイクルに用
いる場合にもいても、駆動コイルの肥大化を抑えて膨張
弁の小型軽量化を図ると共にコストの低減を図り、ま
た、高圧圧力の変動に追従し得る膨張装置を備えた冷凍
サイクルを提供することが可能となる。
電気式の減圧調節機構を有する膨張装置において、高圧
側通路部の冷媒圧力が所定圧以上となった場合に高圧側
通路部から低圧側通路部へ冷媒を逃がすリリーフ機構を
設けたので、サイクルの作動直後に高圧圧力の急激な上
昇が生じて減圧調節弁がこの急激な圧力上昇に追従でき
ずに十分な開口面積を確保することができない場合にあ
っても、リリーフ機構を介して冷媒を高圧側通路部から
低圧側通路部へリリーフすることができるので、このよ
うな過渡的な圧力変動に対しても膨張装置として十分な
開口面積を確保することが可能となり、高圧圧力の異常
上昇を避けることができる。このため、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2 ）等の臨界点の低い冷媒を用いた冷凍サイクルに用
いる場合にもいても、駆動コイルの肥大化を抑えて膨張
弁の小型軽量化を図ると共にコストの低減を図り、ま
た、高圧圧力の変動に追従し得る膨張装置を備えた冷凍
サイクルを提供することが可能となる。
【００２３】また、リリーフ機構により高圧圧力の異常
上昇を防止することができるので、サイクルの各構成部
品を保護することができると共に、各構成部品の耐圧設
計を容易に行うことも可能となる。さらに、膨張装置の
電気的減圧調節機構とリリーフ機構とを一体に形成する
構成とすれば、車両への搭載に際してレイアウトが複雑
になることを避けることができる等のメリットもある。
上昇を防止することができるので、サイクルの各構成部
品を保護することができると共に、各構成部品の耐圧設
計を容易に行うことも可能となる。さらに、膨張装置の
電気的減圧調節機構とリリーフ機構とを一体に形成する
構成とすれば、車両への搭載に際してレイアウトが複雑
になることを避けることができる等のメリットもある。
【図１】図１は、本発明に係る冷凍サイクルの構成例を
示す図である。
示す図である。
【図２】図２は、図１に係る冷凍サイクルの膨張装置の
具体的構成例を示す拡大断面図である。
具体的構成例を示す拡大断面図である。
【図３】図３は、図１に係る冷凍サイクルの膨張装置入
口側の冷媒温度と冷媒圧力（高圧圧力）との関係を示す
特性線図である。
口側の冷媒温度と冷媒圧力（高圧圧力）との関係を示す
特性線図である。
【符号の説明】 １ 冷凍サイクル ２ 圧縮機 ３ 放熱器 ５ 膨張装置 ６ 蒸発器 ８ 低圧ライン ９ 高圧ライン １０ 減圧調節弁 １１ リリーフ弁 １２ 高圧側通路部 １３ 低圧側通路部 １４ 第１の連通路 １５ 第２の連通路 １７，２３ 弁体 ２４ ベローズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 祐司 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者 牟田 俊二 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者 飯島 健次 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者 林 栄 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者 金井 宏 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者 高野 明彦 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 Ｆターム(参考） 3H052 AA01 BA25 EA11 3H106 DA03 DA13 DA23 DB02 DB12 DB23 DB32 DC06 DC17 DD02 EE34 KK23
Claims (4)
- 【請求項１】 冷媒を圧縮して運転条件により高圧ライ
ンを超臨界状態とする圧縮機と、前記圧縮機によって圧
縮された冷媒を冷却する放熱器と、前記放熱器で冷却さ
れた冷媒を減圧する膨張装置と、前記膨張装置によって
減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とによって少なくと
も構成される冷凍サイクルにおいて、 前記膨張装置は、 放熱器側と連通する高圧側通路部と、 蒸発器側と連通する低圧側通路部と、 駆動コイルに供給される励磁電流を制御して弁体の位置
を調節することで前記高圧側通路部と前記低圧側通路部
との間の連通状態を制御するようにした減圧調節機構
と、 前記高圧側通路部の冷媒圧力が所定圧以上となった場合
に前記高圧側通路部から前記低圧側通路部へ冷媒を逃が
すリリーフ機構とを具備することを特徴とする冷凍サイ
クル。 - 【請求項２】 前記膨張装置の前記減圧調節機構と前記
リリーフ機構とは、一体に形成されている請求項１記載
の冷凍サイクル。 - 【請求項３】 前記リリーフ機構は、前記高圧側通路部
の冷媒圧力を感知して前記高圧側通路部と前記低圧側通
路部との連通状態を制御するベローズ式のものである請
求項１記載の冷凍サイクル。 - 【請求項４】 前記リリーフ機構は、前記高圧側通路部
の冷媒圧力を感知して前記高圧側通路部と前記低圧側通
路部との連通状態を制御するダイヤフラム式のものであ
る請求項１記載の冷凍サイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29350399A JP2001116398A (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 冷凍サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29350399A JP2001116398A (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 冷凍サイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001116398A true JP2001116398A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=17795592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29350399A Pending JP2001116398A (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 冷凍サイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001116398A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003019089A1 (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-06 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Refrigerating cycle |
| WO2006015820A1 (de) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Linde Kältetechnik Gmbh | Kältekreislauf und verfahren zum betreiben eines kältekreislaufes |
| CN1296663C (zh) * | 2005-09-15 | 2007-01-24 | 上海交通大学 | 跨临界二氧化碳制冷系统节流孔板 |
| JP2007183086A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-07-19 | Denso Corp | 超臨界冷凍サイクル |
| CN110985716A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 珠海格力电器股份有限公司 | 内置单向导流结构的控制阀及制冷系统 |
| CN115789983A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-03-14 | 武汉高芯科技有限公司 | 一种超微型节流制冷器 |
-
1999
- 1999-10-15 JP JP29350399A patent/JP2001116398A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003019089A1 (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-06 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Refrigerating cycle |
| WO2006015820A1 (de) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Linde Kältetechnik Gmbh | Kältekreislauf und verfahren zum betreiben eines kältekreislaufes |
| RU2394192C2 (ru) * | 2004-08-09 | 2010-07-10 | Линде Кельтетехник Гмбх | Контур охлаждения и способ эксплуатации контура охлаждения |
| CN1296663C (zh) * | 2005-09-15 | 2007-01-24 | 上海交通大学 | 跨临界二氧化碳制冷系统节流孔板 |
| JP2007183086A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-07-19 | Denso Corp | 超臨界冷凍サイクル |
| CN110985716A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-10 | 珠海格力电器股份有限公司 | 内置单向导流结构的控制阀及制冷系统 |
| CN115789983A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-03-14 | 武汉高芯科技有限公司 | 一种超微型节流制冷器 |
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