(57)【要約】      （修正有）【課題】長期使用に亘り冷媒の密封性を維持し、且つ、弁体の開弁圧を一定に維持することの可能なリリーフバルブを提供する。【解決手段】バルブケース１００は、冷凍サイクルの高圧側の構成部材に設けられた取付穴に取り付けられ、冷媒を流すための流路１１１、およびその流路の途中に設けられる弁座１２２を有する。バルブケース１００は、金属製である。弁体１３は、バルブケース１００の流路１１１に収容され、弁座１２２に着座および離座可能に設けられる。付勢部材としてのスプリングは、弁体１３を所定の付勢力で弁座１２２側に付勢する。樹脂コーティング１７、１８は、冷凍サイクルの高圧冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂が弁座１２２の表面または弁体１３の表面の少なくとも一方に設けられる。【選択図】図２
2019100666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクル（１）の冷媒圧力が異常高圧になると前記冷凍サイクルから冷媒を放出するリリーフバルブにおいて、
前記冷凍サイクルの高圧側の構成部材に設けられた取付穴（２２）に取り付けられ、冷媒を流すための流路（１１１、１２１）、およびその流路の途中に設けられる弁座（１２２）を有する金属製のバルブケース（１１、１２、１００）と、
前記バルブケースの流路に収容され、前記弁座に着座および離座可能に設けられる弁体（１３）と、
前記弁体を所定の付勢力で前記弁座側に付勢する付勢部材（１４）と、
前記冷凍サイクルの高圧冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂により形成され、前記弁座の表面または前記弁体の表面の少なくとも一方に設けられる樹脂コーティング（１７、１９）と、を備えるリリーフバルブ。
【請求項２】
前記バルブケースは、前記取付穴の底面（２２１）に向けて環状に突出し、前記バルブケースの流路の開口部を囲うように設けられる環状突起（１２３）をさらに有しており、
前記樹脂コーティング（１８）は、前記環状突起の表面にも設けられている、請求項１に記載のリリーフバルブ。
【請求項３】
前記バルブケースは、
前記冷凍サイクルの高圧側の構成部材に設けられた取付穴（２２）に固定され、冷媒を流すための流路（１１１）を有するバルブケース本体（１１）と、
前記バルブケース本体に固定され、冷媒を流すための流路（１２１）、およびその流路の途中に設けられる前記弁座（１２２）を有する弁座部材（１２）と、を備えており、
前記バルブケース本体と前記弁座部材とは、同種の金属により形成されている、請求項１または２に記載のリリーフバルブ。
【請求項４】
前記環状突起は、前記弁座部材に設けられており、
前記樹脂コーティング（１７、１８）は、前記弁座部材が有する前記弁座の表面、および、前記弁座部材が有する前記環状突起の表面に設けられている、請求項３に記載のリリーフバルブ。
【請求項５】
前記樹脂コーティングは、曲げ弾性率が３５００〜５０００ＭＰａである、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のリリーフバルブ。
【請求項６】
前記樹脂コーティングは、膜厚が２０〜１２０μｍである、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のリリーフバルブ。
【請求項７】
前記冷凍サイクルを循環する冷媒は二酸化炭素である、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のリリーフバルブ。
【請求項８】
前記冷凍サイクルは、冷媒としての二酸化炭素を臨界点以上の圧力にして使用する超臨界冷凍サイクルである、請求項１ないし７のいずれか１つに記載のリリーフバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルに設けられるリリーフバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルを循環する冷媒の圧力が異常高圧となる場合、冷凍サイクルから冷媒を大気に放出することで、冷凍サイクルを構成する各機器の破損等を防止するリリーフバルブが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のリリーフバルブは、筒状のバルブケースと、そのバルブケースの内側に収容された弁体を備えている。弁体は、バルブケース内側の流路の内壁に設けられた弁座に対して着座および離座可能に設けられている。この弁体には、弁座に当接する部位に、ゴムパッキンが固定されている。リリーフバルブは、そのゴムパッキンにより、弁座と弁体との間の密封性を確保している。
【０００４】
また、特許文献１に記載のリリーフバルブは、バルブケースの外側にＯリングを備えている。バルブケースは、そのＯリングを介して冷凍サイクルの高圧側の構成部材に固定されている。このリリーフバルブは、そのＯリングにより、冷凍サイクル高圧側の構成部材とバルブケースとの間の密封性を確保している。
【０００５】
一方、特許文献２に記載のリリーフバルブは、弁座を有する弁座部材と、その弁座に着座および離座する球状の弁体が、いずれも金属のみで形成された構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２９２７９６号公報
【特許文献２】仏国特許出願公開第２９８９４３０Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明者は、上述した特許文献１および２に記載のリリーフバルブに関し、新たな課題を見出した。すなわち、特許文献１に記載のリリーフバルブは、弁体に固定されたゴムパッキンの肉厚が厚いので、ゴムパッキンが弾性変形すると、弁体を弁座側に付勢するスプリングの付勢力（すなわち、ばね力）が変化する。そのため、このリリーフバルブは、弁体の開弁圧（すなわち、開弁セット荷重）を長期使用に亘り一定に維持できないといった課題がある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載のリリーフバルブは、弁座と弁体が金属のみで形成されている。そのため、弁座と弁体との僅かな隙間から冷媒が大気に漏洩するといった課題がある。
【０００９】
ところで、近年、環境保護の観点から、二酸化炭素（以下、ＣＯ２と表記する）を冷媒に使用した冷凍サイクルの開発が進められている。このＣＯ２冷媒を使用した冷凍サイクルの作動圧は、ＨＦＣ−１３４ａ等のフロン系冷媒を使用した冷凍サイクルの作動圧に比べて４〜７倍となる。そのため、リリーフバルブの弁体を弁座側に付勢するスプリングの付勢力を大きく設定し、弁体の開弁圧を高く設定しなければならない。一般に、弁体の開弁圧は、冷凍サイクルの作動圧の１．２倍以上に設定される。そのようなＣＯ２冷媒を使用した冷凍サイクルに対し、特許文献１に記載のリリーフバルブを適用した場合、弁体に固定されたゴムパッキンの弾性変形と共に、弁体の開弁圧の変動がさらに大きくなる。
【００１０】
また、ＣＯ２冷媒を使用した冷凍サイクルに特許文献１に記載のリリーフバルブを適用した場合、ＣＯ２冷媒は分子量が小さいので、弁体に固定されたゴムパッキンや、バルブケースの外側に設けられたＯリングを透過し、大気に漏洩するといった課題が生じる。
【００１１】
さらに、上述したようにＣＯ２冷媒を使用した冷凍サイクルの作動圧は、フロン系冷媒を使用した冷凍サイクルの作動圧より高いので、それと共に冷凍サイクルの高圧側を流れるＣＯ２冷媒の温度が高くなる。そのため、ＣＯ２冷媒を使用した冷凍サイクルに特許文献１に記載のリリーフバルブを適用した場合、弁体に固定されたゴムパッキンや、バルブケースの外側に設けられたＯリングが熱劣化し、ＣＯ２冷媒が大気に漏洩するといった課題も生じる。
【００１２】
なお、リリーフバルブの弁座と弁体との密封性を高めるため、弁座または弁体のいずれか一方を樹脂のみで形成することが考えられる。しかし、その場合、ＣＯ２冷媒を使用した冷凍サイクルに適用されるリリーフバルブは、高温かつ高荷重の環境下で使用されるため、樹脂がクリープ変形すると、弁座と弁体との密封性が維持できず、また、弁体の開弁圧が変化するといった問題が生じる。
【００１３】
さらに、リリーフバルブの弁座と弁体との密封性を高めるため、弁座の表面または弁体の表面のいずれか一方に軟質の錫めっきを施す技術も知られている（特開２００５−２１４３９６号公報）。しかし、その場合、リリーフバルブが工場出荷時の検査などで一旦開弁すると、弁座または弁体から錫めっきが剥がれ、その後の密封性が悪化すると共に、弁体の開弁圧が変化するおそれがある。このように、上述したいずれの構成によっても、リリーフバルブの長期使用に亘り冷媒の密封性を維持し、且つ、弁体の開弁圧を一定に維持することは困難である。
【００１４】
本発明は上記点に鑑みて、長期使用に亘り冷媒の密封性を維持し、且つ、弁体の開弁圧を一定に維持することの可能なリリーフバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、冷凍サイクル（１）の冷媒圧力が異常高圧になると冷凍サイクルから冷媒を放出するリリーフバルブにおいて、
冷凍サイクルの高圧側の構成部材に設けられた取付穴（２２）に取り付けられ、冷媒を流すための流路（１１１、１２１）、およびその流路の途中に設けられる弁座（１２２）を有する金属製のバルブケース（１１、１２、１００）と、
バルブケースの流路に収容され、弁座に着座および離座可能に設けられる弁体（１３）と、
弁体を所定の付勢力で弁座側に付勢する付勢部材（１４）と、
冷凍サイクルの高圧冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂により形成され、弁座の表面または弁体の表面の少なくとも一方に設けられる樹脂コーティング（１７、１９）と、を備える。
【００１６】
これによれば、金属製のバルブケースが有する弁座の表面または弁体の表面に対し、膜厚の薄い樹脂コーティングを施すことで、高圧冷媒と付勢部材の高荷重に対し弁座と弁体との設定位置を長期使用に亘り一定に保つことが可能である。そのため、付勢部材による付勢力が一定に保たれる。したがって、このリリーフバルブは、長期使用に亘り弁体の開弁圧を一定に維持することができる。
【００１７】
また、弁座の表面または弁体の表面に施すコーティングに樹脂を使用することで、例えば、低分子量のＣＯ２冷媒を使用した場合でも、そのコーティングをＣＯ２冷媒が透過することを防ぐことが可能である。さらに、冷凍サイクルの高圧冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂をコーティングに使用することで、例えば、作動圧の高いＣＯ２冷媒を使用した場合でも、コーティングの熱劣化を防ぐことが可能である。したがって、このリリーフバルブは、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。
【００１８】
なお、上記各構成に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載する具体的構成との対応関係の一例を示したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るリリーフバルブの断面構成を示す図である。
【図２】図１のＩＩ部分の拡大図である。
【図３】リリーフバルブが適用される冷凍サイクルの模式図である。
【図４】樹脂コーティングの曲げ弾性率の最適範囲を示すグラフである。
【図５】樹脂コーティングの膜厚の最適範囲を示すグラフである。
【図６】第２実施形態に係るリリーフバルブの断面構成を示す図である。
【図７】図６のＶＩＩ部分の拡大図である。
【図８】第３実施形態に係るリリーフバルブの断面構成を示す図である。
【図９】図８のＩＸ部分の拡大図である。
【図１０】第４実施形態に係るリリーフバルブの断面構成を示す図である。
【図１１】図１０のＸＩ部分の拡大図である。
【図１２】第５実施形態に係るリリーフバルブの断面構成を示す図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態のリリーフバルブは、車両用空調装置を構成する冷凍サイクルに適用される。リリーフバルブは、冷凍サイクルを循環する冷媒の圧力が異常高圧となる場合、冷凍サイクルから冷媒を大気に放出することで、冷凍サイクルを構成する各機器の破損等を防止するものである。
【００２２】
まず、本実施形態のリリーフバルブが適用される冷凍サイクルの構成について説明する。図３に示すように、冷凍サイクル１は、圧縮機２、放熱器３、膨張弁４、蒸発器５などが冷媒配管６によって環状に接続されて構成されている。本実施形態の冷凍サイクル１は、冷媒として二酸化炭素（以下、ＣＯ２と表記する）を採用している。そして、この冷凍サイクル１は、ＣＯ２冷媒を臨界点以上の圧力にして使用する超臨界冷凍サイクルである。
【００２３】
圧縮機２は、車両のエンジン７からベルト８等を介して動力が伝達されて駆動する。圧縮機２は、蒸発器５側の冷媒配管６から吸入した冷媒を高圧にして吐出する。圧縮機２は、ＣＯ２冷媒を臨界点以上の圧力に圧縮することが可能である。圧縮機２で圧縮されたＣＯ２冷媒の作動圧は、ＨＦＣ−１３４ａ等のフロン系冷媒を使用した冷凍サイクル１の作動圧に比べて４〜７倍となり、それと共に、高圧側の冷媒温度も高くなる。
【００２４】
放熱器３は、圧縮機２から吐出された冷媒を放熱させる。膨張弁４は、放熱器３から流出した冷媒を減圧膨張させる。蒸発器５は、膨張弁４により減圧膨張された冷媒を蒸発気化させる。図示していない車両用空調ユニットは、車室内に送風する空気を、蒸発器５で蒸発する冷媒の気化熱により冷却する。蒸発器５で蒸発した冷媒は、圧縮機２に吸入される。
【００２５】
図１〜図３に示すように、本実施形態のリリーフバルブ１０は、圧縮機２のハウジング２１に取り付けられている。リリーフバルブ１０は、冷凍サイクル１を循環する冷媒圧力が異常高圧となる場合、冷凍サイクル１を構成する各機器の耐圧圧力以下で、冷凍サイクル１から冷媒を大気に放出するものである。これにより、リリーフバルブ１０は、冷凍サイクル１を構成する各機器の破損等を防止することが可能である。なお、圧縮機２のハウジング２１は、冷凍サイクル１の高圧側の構成部材の一例に相当するものである。
【００２６】
次に、本実施形態のリリーフバルブ１０の構成について、図１および図２を参照して説明する。圧縮機２のハウジング２１には、リリーフバルブ１０を取り付けるための取付穴２２が設けられている。この取付穴２２は、圧縮機２で圧縮された高温高圧の冷媒が流れる図示していない吐出室に対し、連通路２３を介して連通している。取付穴２２の内壁の側面には、雌ねじ２４が形成されている。
【００２７】
リリーフバルブ１０は、バルブケース１００、弁体１３、付勢部材としてのスプリング１４、リテーナ１５、およびストッパ１６などを備えている。
【００２８】
バルブケース１００は、バルブケース本体１１および弁座部材１２を備えている。バルブケース本体１１は、筒状に形成され、内側に冷媒を流すための流路１１１を有している。バルブケース本体１１の径方向外側には、雄ねじ１１２が形成されている。圧縮機２のハウジング２１の取付穴２２に設けられた雌ねじ２４に対し、バルブケース本体１１の雄ねじ１１２を螺合することで、バルブケース本体１１は、ハウジング２１の取付穴２２に固定される。
【００２９】
バルブケース本体１１のうち、取付穴２２の底面２２１側には、凹部１１３が設けられている。バルブケース本体１１が有する流路１１１の内径より、凹部１１３の内径の方が大きい。そのため、バルブケース本体１１が有する流路１１１と凹部１１３との境界には、段差面１１４が形成されている。
【００３０】
バルブケース本体１１の凹部１１３の内側に、弁座部材１２が固定されている。弁座部材１２は、バルブケース本体１１の段差面１１４に当接している。これにより、バルブケース本体１１と弁座部材１２とが位置決めされる。その状態で、バルブケース本体１１と弁座部材１２とは、カシメ、熱カシメまたは圧入等により固定される。
【００３１】
弁座部材１２は、筒状に形成され、内側に冷媒を流すための流路１２１を有している。バルブケース本体１１が有する流路１１１と、弁座部材１２が有する流路１２１とは弁体１３が開弁する際に連通する。弁座部材１２は、冷媒を流すための流路１２１の途中に、弁座１２２を有している。弁座１２２は、取付穴２２の底面２２１側からスプリング１４側に向かって内径が次第に大きくなるテーパ状に形成されている。
【００３２】
また、弁座部材１２は、弁座１２２とは反対側の面に、取付穴２２の底面２２１に向けて環状に突出する環状突起１２３を有している。環状突起１２３は、弁座部材１２の流路１２１の開口部を囲うように設けられている。
【００３３】
図２に示すように、弁座部材１２には、弁座１２２側の面に樹脂コーティング１７が施され、環状突起１２３側の面にも樹脂コーティング１８が施されている。樹脂コーティング１７、１８は、弁座部材１２のうち、弁座１２２の表面全体と、環状突起１２３を含む取付穴２２の底側の表面全体に設けられている。ただし、弁座１２２側の面に施される樹脂コーティング１７は、少なくとも、弁座１２２のうち弁体１３が当接する部位の表面に施されていればよい。また、環状突起１２３側の面に施される樹脂コーティング１８は、少なくとも、環状突起１２３のうち取付穴２２の底面２２１に当接する部位の表面に施されていればよい。なお、本実施形態では、樹脂コーティングは、弁体１３に設けられていない。
【００３４】
樹脂コーティング１７、１８は、冷凍サイクル１の高圧冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂により形成されている。樹脂コーティング１７、１８として、例えば、ポリアミド（ＰＡ）等のエンジニアリングプラスチック、または、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のスーパーエンジニアリングプラスチックを採用することが可能である。なお、樹脂コーティング１７、１８の曲げ弾性率の最適範囲と、その膜厚の最適範囲については後述する。
【００３５】
バルブケース本体１１と弁座部材１２とは、同種の金属により形成されている。これにより、バルブケース本体１１と弁座部材１２の線膨張係数が同一となる。そのため、圧縮機２から吐き出される高温高圧のＣＯ２冷媒により、バルブケース本体１１と弁座部材１２とが共に高温高圧の環境下で使用される場合でも、弁座１２２の微小変形または歪みが抑制される。なお、バルブケース本体１１と弁座部材１２を形成する金属として、アルミニウムまたは銅などが例示される。
【００３６】
バルブケース本体１１の凹部１１３に弁座部材１２が固定された状態で、バルブケース本体１１は、ハウジング２１の取付穴２２に取り付けられる。その際、バルブケース本体１１の雄ねじ１１２をハウジング２１の取付穴２２の雌ねじ２４に締め付ける軸力により、弁座部材１２の環状突起１２３は樹脂コーティング１８を介して取付穴２２の底面２２１に押し付けられる。これにより、取付穴２２の底面２２１と弁座部材１２との間からＣＯ２冷媒が大気に漏洩することが防がれる。
【００３７】
弁体１３は、バルブケース１００の流路１１１、１２１内に収容されている。弁体１３は、例えば球体弁であり、弁座部材１２が有する弁座１２２に着座および離座可能に設けられている。弁体１３は、例えば金属またはセラミック等の硬質材料から形成されている。
【００３８】
弁体１３のうち、弁座１２２とは反対側の面は、リテーナ１５によって保持されている。リテーナ１５の径方向外側の面は、バルブケース本体１１の流路１１１の内壁に摺接している。そのため、リテーナ１５は、バルブケース本体１１に対し、摺動可能である。なお、リテーナ１５の外壁の一部には、図示していない流路が設けられている。
【００３９】
バルブケース本体１１のうち、弁座部材１２とは反対側の端部には、ストッパ１６が設けられている。ストッパ１６は、バルブケース本体１１の内壁に固定されている。ストッパ１６には、バルブケース本体１１の流路１１１から大気に冷媒を放出するための流路１６１が設けられている。
【００４０】
リテーナ１５とストッパ１６との間には、付勢部材としてのスプリング１４が設けられている。スプリング１４は、圧縮コイルスプリングであり、その一端がリテーナ１５のうちストッパ１６側の面に当接し、他端がストッパ１６のうちリテーナ１５側の面に当接している。スプリング１４は、所定の付勢力により、リテーナ１５を介して弁体１３を弁座１２２に付勢している。これにより、弁体１３は樹脂コーティング１７を介して弁座１２２に押し付けられる。したがって、弁体１３と弁座１２２との間からＣＯ２冷媒が大気に漏洩することが防がれる。スプリング１４の付勢力は、冷媒圧力が異常高圧となる場合、冷凍サイクル１を構成する各機器の耐圧圧力以下で、弁体１３が弁座１２２から離座するように設定される。具体的には、スプリング１４の付勢力は、ＣＯ２冷媒の常用最高圧の１．２倍以上に設定される。
【００４１】
次に、上述した樹脂コーティング１７、１８の曲げ弾性率と膜厚の最適範囲について、図４および図５を参照して説明する。
【００４２】
図４は、樹脂コーティング１７、１８の曲げ弾性率（以下、単に「弾性率」という）の最適範囲を示すグラフである。図４では、横軸に樹脂コーティング１７、１８の弾性率を示し、一方の縦軸に、樹脂コーティング１７、１８による気密圧力（即ち、シール性）を示し、他方の縦軸に、樹脂コーティング１７、１８の破断強さ（即ち、耐弁荷重）を示している。
【００４３】
図４の実線Ａは、樹脂コーティング１７、１８の破断強さと弾性率との関係を示している。この実線Ａに示すように、樹脂コーティング１７、１８の破断強さは、弾性率が３５００ＭＰａ以上の場合、許容強さ以上となる。すなわち、樹脂コーティング１７、１８の弾性率を３５００ＭＰａ以上とした場合、スプリング１４の付勢力によって樹脂コーティング１７が破断することなく、弁座１２２と弁体１３との設定位置が一定に保たれ、スプリング１４による付勢力が一定に保たれる。また、バルブケース本体１１の雄ねじ１１２を取付穴２２の雌ねじ２４に締め付ける軸力によって樹脂コーティング１８が破断することが防がれる。したがって、リリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、弁体１３の開弁圧を一定に維持することができる。
【００４４】
また、図４の実線Ｂは、樹脂コーティング１７、１８による気密圧力と弾性率との関係を示している。この実線Ｂに示すように、樹脂コーティング１７、１８による気密圧力は、弾性率が５０００ＭＰａ以下の場合、必要気密圧力以上となる。すなわち、樹脂コーティング１７、１８の弾性率を５０００ＭＰａ以下とした場合、スプリング１４の付勢力によって樹脂コーティング１７が弁体１３の開弁圧に影響のない程度に微小変形するので、弁座１２２と弁体１３とのシール性が保たれる。また、バルブケース本体１１の雄ねじ１１２を取付穴２２の雌ねじ２４に締め付ける軸力によって樹脂コーティング１８が微小変形するので、環状突起１２３と取付穴２２の底面２２１とのシール性が保たれる。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。
【００４５】
一方、図５は、樹脂コーティング１７、１８の膜厚の最適範囲を示すグラフである。図５では、横軸に樹脂コーティング１７、１８の膜厚を示し、一方の縦軸に、樹脂コーティング１７、１８による気密圧力（即ち、シール性）を示し、他方の縦軸に、樹脂コーティング１７、１８のクリープ変位量を示している。
【００４６】
図５の実線Ｃは、樹脂コーティング１７、１８による気密圧力と膜厚との関係を示している。この実線Ｃに示すように、樹脂コーティング１７、１８による気密圧力は、膜厚が２０μｍ以上の場合、必要気密圧力以上となる。すなわち、樹脂コーティング１７、１８の膜厚を２０μｍ以上とした場合、スプリング１４の付勢力によって樹脂コーティング１７が弁体１３の開弁圧に影響のない程度に微小変形するので、弁座１２２と弁体１３とのシール性が保たれる。また、バルブケース本体１１の雄ねじ１１２を取付穴２２の雌ねじ２４に締め付ける軸力によって樹脂コーティング１８が微小変形するので、環状突起１２３と取付穴２２の底面２２１とのシール性が保たれる。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。
【００４７】
また、図５の実線Ｄは、樹脂コーティング１７、１８によるクリープ変位量と膜厚との関係を示している。この実線Ｄに示すように、樹脂コーティング１７、１８は、膜厚が１２０μｍ以下の場合、スプリング１４の付勢力（即ち、ばね力）の設定値のずれ量が許容値以下となる。すなわち、樹脂コーティング１７、１８の膜厚を１２０μｍ以下とした場合、スプリング１４の付勢力によって樹脂コーティング１７が僅かにクリープ変形しても、それによる弁座１２２と弁体１３との設定位置の変化は極めて小さいものとなる。そのため、スプリング１４の付勢力の設定値のずれ量は、許容値を超えることがない。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、弁体１３の開弁圧を一定に維持することができる。
【００４８】
以上説明した第１実施形態のリリーフバルブ１０は、次の作用効果を奏するものである。
（１）第１実施形態では、金属製の弁座部材１２が有する弁座１２２の表面に、樹脂コーティング１７を施している。この樹脂コーティング１７は、高圧側のＣＯ２冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂により形成されている。これによれば、ＣＯ２冷媒の高圧とスプリング１４の高荷重に対し、弁座１２２と弁体１３との設定位置を長期に亘り保つことが可能である。そのため、スプリング１４による付勢力が一定に保たれる。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、弁体１３の開弁圧を一定に維持することができる。
【００４９】
また、弁座１２２の表面に施すコーティング１７に樹脂を使用することで、その樹脂コーティング１７を低分子量のＣＯ２冷媒が透過することを防ぐことが可能である。さらに、高圧側のＣＯ２冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂をコーティングに使用することで、樹脂コーティング１７の熱劣化を防ぐことが可能である。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、ＣＯ２冷媒の密封性を維持することができる。
【００５０】
（２）第１実施形態では、樹脂コーティング１８は、弁座部材１２が有する環状突起１２３の表面にも設けられている。これによれば、環状突起１２３の表面に施すコーティング１８に樹脂を使用することで、その樹脂コーティング１８を低分子量のＣＯ２冷媒が透過することを防ぐことが可能である。さらに、高圧側のＣＯ２冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂をコーティングに使用することで、樹脂コーティング１８の熱劣化を防ぐことが可能である。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。
【００５１】
（３）第１実施形態では、バルブケース本体１１と弁座部材１２とは、同種の金属により形成されている。これによれば、バルブケース本体１１と弁座部材１２の線膨張係数が同一となる。そのため、バルブケース本体１１と弁座部材１２とが共に高温高圧の環境下で使用される場合でも、弁座１２２の微小変形または歪みを抑制することが可能である。なお、仮に、バルブケース本体１１と弁座部材１２を樹脂で形成した場合、高温高圧の環境下で長期間使用すると、バルブケース本体１１と弁座部材１２がクリープ変形し、弁体１３の開弁圧の変化や密封性の低下が生じることがある。これに対し、バルブケース本体１１と弁座部材１２を金属で形成し、そこに樹脂コーティング１７を施すことで、高温高圧の環境下で長期間使用した場合でも、樹脂のクリープ変形による弁体１３の開弁圧の変化や密封性の低下を防ぐことができる。
【００５２】
（４）第１実施形態では、樹脂コーティング１７、１８は、弁体１３に設けられることなく、弁座部材１２が有する弁座１２２の表面、および、環状突起１２３の表面に設けられている。これによれば、弁座１２２と環状突起１２３はいずれも弁座部材１２に設けられているので、樹脂コーティング１７、１８を施す工程を簡素にすることが可能である。また、金属製の弁座部材１２が有する環状突起１２３の表面に対し、膜厚の薄い樹脂コーティング１８を施すことで、長期使用に亘り、取付穴２２の底面２２１と弁座部材１２とバルブケース本体１１との設定位置を一定に保つことが可能である。そのため、スプリング１４による付勢力が一定に保たれるので、弁体１３の開弁圧が一定に保たれる。したがって、このリリーフバルブ１は、長期使用に亘り、弁体１３の開弁圧を一定に維持することができる。
【００５３】
（５）第１実施形態では、樹脂コーティング１７、１８は、曲げ弾性率が３５００〜５０００ＭＰａである。これによれば、樹脂コーティング１７、１８の曲げ弾性率を３５００ＭＰａ以上とすることで、スプリング１４の付勢力等に対する樹脂コーティング１７の破断強さが許容強さ以上となり、弁座１２２と弁体１３との設定位置が一定に保たれる。したがって、リリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、スプリング１４による付勢力が一定に保たれるので、弁体１３の開弁圧を一定に維持することができる。また、樹脂コーティング１７、１８の曲げ弾性率を５０００ＭＰａ以下とすることで、スプリング１４の付勢力によって樹脂コーティング１７が弁体１３の開弁圧に影響のない程度に微小変形するので、弁座１２２と弁体１３との間に隙間が生じることを防ぐことが可能である。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。
【００５４】
（６）第１実施形態では、樹脂コーティング１７、１８は、膜厚が２０〜１２０μｍである。これによれば、樹脂コーティング１７、１８の膜厚を２０μｍ以上とすることで、スプリング１４の付勢力により樹脂コーティング１７が弁体１３の開弁圧に影響のない程度に微小変形するので、弁座１２２と弁体１３との間に隙間が生じることを防ぐことが可能である。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。また、樹脂コーティング１７、１８の膜厚を１２０μｍ以下とすることで、スプリング１４の付勢力や冷媒圧力によって樹脂コーティング１７が僅かにクリープ変形した場合でも、弁座１２２と弁体１３との設定位置の変化は極めて小さいものとなる。そのため、スプリング１４の付勢力の変化が許容値以下となる。したがって、このリリーフバルブ１０は、長期使用に亘り、弁体１３の開弁圧を一定に維持することができる。
【００５５】
（７）第１実施形態では、樹脂コーティング１７、１８は、エンジニアリングプラスチックまたはスーパーエンジニアリングプラスチックである。これによれば、樹脂コーティング１７、１８の常用耐熱温度をサイクルの高圧冷媒の温度より高いものとし、且つ、樹脂コーティング１７、１８の曲げ弾性率を３５００〜５０００ＭＰａとすることが可能である。
【００５６】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対してリリーフバルブ１０の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００５７】
図６および図７に示すように、第２実施形態のリリーフバルブ１０が備えるバルブケース１００は、第１実施形態で説明したバルブケース本体１１と弁座部材１２とが一体に形成されたものである。バルブケース１００は、筒状に形成され、内側に冷媒を流すための流路１１１と、その流路１１１の途中に設けられる弁座１２２を有している。また、バルブケース１００は、取付穴２２の底面２２１に向けて環状に突出する環状突起１２３を有している。環状突起１２３は、バルブケース１００が有する流路１１１の開口部を囲うように設けられている。
【００５８】
バルブケース１００が有する弁座１２２の表面、および、環状突起１２３の表面には、樹脂コーティング１７、１８が施されている。詳細には、樹脂コーティング１７、１８は、弁座部材１２のうち、弁座１２２を含む弁座１２２側の面と、環状突起１２３を含む環状突起１２３側の面に設けられている。樹脂コーティング１７、１８の材質、曲げ弾性率および膜厚は、第１実施形態で説明したものと同じである。
【００５９】
以上説明した第２実施形態のリリーフバルブ１０は、第１実施形態で説明したバルブケース本体１１と弁座部材１２とを一体に形成することで、部品点数を少なくし、構成を簡素にすることができる。その他、第２実施形態のリリーフバルブ１０は、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６０】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態に対して樹脂コーティングの構成を変更したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６１】
図８および図９に示すように、第３実施形態では、樹脂コーティング１８、１９は、弁体１３の表面と、バルブケース１００が有する環状突起１２３の表面に設けられている。詳細には、樹脂コーティング１８、１９は、弁体１３の表面全体と、バルブケース１００のうち環状突起１２３を含む取付穴２２の底側の表面全体に設けられている。なお、第３実施形態では、樹脂コーティングは、弁座１２２の表面には設けられていない。すなわち、樹脂コーティングは、弁体１３の表面と弁座１２２の表面のうち、いずれか一方に設けられていればよい。樹脂コーティング１８、１９の材質、曲げ弾性率および膜厚は、第１実施形態で説明したものと同じである。
【００６２】
以上説明した第３実施形態も、上述した第１および第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。第３実施形態では、例えばバルブケース１００の流路１１１の深部に形成された弁座１２２に対して樹脂コーティングを施すことが困難な場合、その弁座１２２の表面に対する樹脂コーティングを省略することが可能である。なお、第３実施形態でも、第１実施形態のように、バルブケース１００は、バルブケース本体１１と弁座部材１２とを別部材で構成してもよい。
【００６３】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第１実施形態に対してリリーフバルブ１０の構成の一部と樹脂コーティングの構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
図１０および図１１に示すように、第４実施形態では、圧縮機２のハウジング２１が有する取付穴２２の底面２２１と、弁座部材１２との間に、環状のワッシャ部材３１が設けられている。ワッシャ部材３１は、例えば銅などの金属により形成されている。バルブケース本体１１の雄ねじ１１２をハウジング２１の取付穴２２の雌ねじ２４に締め付ける軸力により、ワッシャ部材３１は、取付穴２２の底面２２１と弁座部材１２に密着する。これにより、ワッシャ部材３１は、シール部材として機能する。したがって、ワッシャ部材３１により、取付穴２２の底面２２１と弁座部材１２との間からＣＯ２冷媒が漏洩することが防がれる。
【００６５】
また、第４実施形態では、樹脂コーティング１７は、弁座部材１２が有する弁座１２２の表面に設けられている。詳細には、樹脂コーティング１７は、弁座部材１２のうち弁座１２２側の表面全体に設けられている。なお、第４実施形態では、樹脂コーティングは、弁座部材１２のうち、取付穴２２の底面２２１側の面には設けられていない。樹脂コーティング１７の材質、曲げ弾性率および膜厚は、第１実施形態で説明したものと同じである。
【００６６】
以上説明した第４実施形態のリリーフバルブ１０は、取付穴２２の底面２２１と弁座部材１２との間にワッシャ部材３１を設けることで、上述の第１〜３実施形態で説明した環状突起１２３とそこに施される樹脂コーティングを廃止することが可能である。そのため、第４実施形態では、弁座部材１２に対して樹脂コーティング１７を施すための工程を簡素にすることができる。また、その他、第４実施形態のリリーフバルブ１０も、第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６７】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、第４実施形態で説明したワッシャ部材３１に代えて、ガスケット３２を備えるものであり、その他については第４実施形態と同様であるため、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６８】
図１２および図１３に示すように、第５実施形態では、圧縮機２のハウジング２１が有する取付穴２２の底面２２１と、弁座部材１２との間に、板状のガスケット３２が設けられている。ガスケット３２は、例えば金属板、または、金属板に対して樹脂コーティングを施したものにより形成されている。バルブケース本体１１の雄ねじ１１２をハウジング２１の取付穴２２の雌ねじ２４に締め付ける軸力により、ガスケット３２は、取付穴２２の底面２２１と弁座部材１２に密着する。これにより、ガスケット３２は、シール部材として機能する。したがって、ガスケット３２により、取付穴２２の底面２２１と弁座部材１２との間からＣＯ２冷媒が漏洩することが防がれる。
【００６９】
以上説明した第５実施形態のリリーフバルブ１０は、取付穴２２の底面２２１と弁座部材１２との間にガスケット３２を配置することで、上述の第１〜３実施形態で説明した環状突起１２３とそこに施される樹脂コーティングを廃止することが可能である。第５実施形態のリリーフバルブ１０も、上述の第１〜４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７０】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【００７１】
（１）上記各実施形態では、リリーフバルブ１０は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍サイクル１に設けられるものとして説明したが、これに限らない。リリーフバルブ１０は、ＨＦＣ−１３４ａまたはＨＦＯ−１２３４ｙｆ等のフロン系冷媒を使用した冷凍サイクル１に設けられるものであってもよい。
【００７２】
（２）上記各実施形態では、リリーフバルブ１０は、圧縮機２のハウジング２１に取り付けられるものとして説明したが、これに限らない。リリーフバルブ１０は、冷凍サイクル１の高圧側の構成部材として、圧縮機２の吐出側と膨張弁４の吸入側との間に配置される構成部材に取り付けられるものであってもよい。
【００７３】
（３）上記各実施形態では、冷凍サイクル１を構成する圧縮機２は、車両のエンジン７からベルト８等を介して動力が伝達されて駆動するものとして説明したが、これに限らない。圧縮機２は、例えば電動機によって駆動するものであってもよい。
【００７４】
（４）上記各実施形態では、弁体１３は球体弁として説明したが、これに限らない。弁体１３の形状は、例えば円錐状、板状、ニードル状など、種々の形状を採用することができる。
【００７５】
（５）上記各実施形態では、リリーフバルブ１０が備えるバルブケース１００、バルブケース本体１１、弁座部材１２などは、金属材料により形成されるものとして説明したが、これに限らない。リリーフバルブ１０が備える各構成は、セラミックなどの硬質材料により形成してもよい。
【００７６】
（６）上記各実施形態では、リリーフバルブ１０は、車両用空調装置を構成する冷凍サイクル１に適用されるものとして説明したが、これに限らない。リリーフバルブ１０は、例えば建造物用の空調装置または給湯機を構成する冷凍サイクルに適用してもよい。
【００７７】
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、リリーフバルブは、冷凍サイクルの冷媒圧力が異常高圧になると冷凍サイクルから冷媒を放出する機能を有するものである。リリーフバルブは、バルブケース、弁体、付勢部材および樹脂コーティングを備える。バルブケースは、冷凍サイクルの高圧側の構成部材に設けられた取付穴に取り付けられ、冷媒を流すための流路、およびその流路の途中に設けられる弁座を有する。バルブケースは、金属製である。弁体は、バルブケースの流路に収容され、弁座に着座および離座可能に設けられる。付勢部材は、弁体を所定の付勢力で弁座側に付勢する。樹脂コーティングは、冷凍サイクルの高圧冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂により形成され、弁座の表面または弁体の表面の少なくとも一方に設けられる。
【００７８】
第２の観点によれば、バルブケースは、取付穴の底面に向けて環状に突出し、バルブケースの流路の開口部を囲うように設けられる環状突起をさらに有している。樹脂コーティングは、環状突起の表面にも設けられている。環状突起の表面に施すコーティングに樹脂を使用することで、例えば、低分子量のＣＯ２冷媒を使用した場合でも、その樹脂コーティングをＣＯ２冷媒が透過することを防ぐことが可能である。また、冷凍サイクルの高圧冷媒の温度よりも常用耐熱温度の高い樹脂をコーティングに使用することで、例えば、作動圧の高いＣＯ２冷媒を使用した場合でも、樹脂コーティングの熱劣化を防ぐことが可能である。したがって、このリリーフバルブは、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。
【００７９】
第３の観点によれば、バルブケースは、バルブケース本体と弁座部材とを備えている。バルブケース本体は、冷凍サイクルの高圧側の構成部材に設けられた取付穴に固定され、冷媒を流すための流路を有する。弁座部材は、バルブケース本体に固定され、冷媒を流すための流路、およびその流路の途中に設けられる弁座を有する。そのバルブケース本体と弁座部材とは、同種の金属により形成されている。これによれば、バルブケース本体と弁座部材の線膨張係数が同一となる。そのため、バルブケース本体と弁座部材とが共に高温高圧の環境下で使用される場合でも、弁座の微小変形または歪みを抑制することが可能である。なお、仮に、バルブケース本体と弁座部材を樹脂で形成した場合、高温高圧の環境下で長期間使用すると、バルブケース本体と弁座部材がクリープ変形し、弁体の開弁圧の変化や密封性の低下が生じることがある。これに対し、バルブケース本体と弁座部材を金属で形成し、そこに樹脂コーティングを施すことで、高温高圧の環境下で長期間使用した場合でも、樹脂のクリープ変形による弁体の開弁圧の変化や密封性の低下を防ぐことができる。
【００８０】
第４の観点によれば、環状突起は、弁座部材に設けられている。樹脂コーティングは、弁体に設けられることなく、弁座部材が有する弁座の表面、および、弁座部材が有する環状突起の表面に設けられている。これによれば、弁座と環状突起はいずれも弁座部材に設けられているので、樹脂コーティングを施す工程を簡素にすることが可能である。また、金属製の弁座部材が有する環状突起の表面に対し、膜厚の薄い樹脂コーティングを施すことで、長期使用に亘り、取付穴の底面と弁座部材とバルブケース本体との設定位置を一定に保つことが可能である。そのため、付勢部材による付勢力が一定に保たれる。したがって、このリリーフバルブは、長期使用に亘り、弁体の開弁圧を一定に維持することができる。
【００８１】
第５の観点によれば、樹脂コーティングは、曲げ弾性率が３５００〜５０００ＭＰａである。これによれば、樹脂コーティングの曲げ弾性率を３５００ＭＰａ以上とすることで、付勢部材の付勢力等に対する樹脂コーティングの破断強さが許容強さ以上となり、弁座と弁体との設定位置が一定に保たれる。したがって、リリーフバルブは、長期使用に亘り、付勢部材よる付勢力が一定に保たれるので、弁体の開弁圧を一定に維持することができる。また、樹脂コーティングの曲げ弾性率を５０００ＭＰａ以下とすることで、付勢部材の付勢力によって樹脂コーティングが弁体の開弁圧に影響のない程度に微小変形するので、弁座と弁体との間に隙間が生じることを防ぐことが可能である。したがって、このリリーフバルブは、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。
【００８２】
第６の観点によれば、樹脂コーティングは、膜厚が２０〜１２０μｍである。これによれば、樹脂コーティングの膜厚を２０μｍ以上とすることで、付勢部材の付勢力により樹脂コーティングが弁体の開弁圧に影響のない程度に微小変形するので、弁座と弁体との間に隙間が生じることを防ぐことが可能である。したがって、このリリーフバルブは、長期使用に亘り、冷媒の密封性を維持することができる。また、樹脂コーティングの膜厚を１２０μｍ以下とすることで、高圧の冷媒と付勢部材の高荷重により仮に樹脂コーティングがクリープ変形した場合でも、弁座と弁体との設定位置の変化は極めて小さいものとなる。そのため、付勢部材の付勢力の変化が許容値以下となる。したがって、このリリーフバルブは、長期使用に亘り、弁体の開弁圧を一定に維持することができる。
【００８３】
第７の観点によれば、冷凍サイクルを循環する冷媒は二酸化炭素である。これによれば、ＣＯ２冷媒を使用した冷凍サイクルの作動圧は、ＨＦＣ−１３４ａ等のフロン系冷媒を使用した冷凍サイクルの作動圧に比べて４〜７倍となり、それと共に高圧側の冷媒温度が高くなる。そのため、ＣＯ２冷媒を使用する冷凍サイクルに適用されるリリーフバルブは、冷媒の常用最高圧力に対し１．２倍以上の圧力で開弁すると共に、複数回の再現性が求められる。さらに、リリーフバルブは、冷凍サイクルの稼働時に確実に閉弁すると共に、高い密封性が求められる。このような要求に対し、このリリーフバルブは、金属製の弁座の表面または弁体の表面に対し、樹脂コーティングを施すことで、長期使用に亘り、弁体の開弁圧と冷媒の密封性を維持することができる。
【００８４】
第８の観点によれば、冷凍サイクルは、冷媒としての二酸化炭素を臨界点以上の圧力にして使用する超臨界冷凍サイクルである。これによれば、リリーフバルブは、冷媒の作動圧が高圧となる超臨界冷凍サイクルに適用した場合でも、長期使用に亘り、弁体の開弁圧と冷媒の密封性を維持することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１                冷凍サイクル
１０              リリーフバルブ
１１              バルブケース本体
１２              弁座部材
１３              弁体
１４              スプリング
１７、１８、１９  樹脂コーティング
２２              取付穴
１００            バルブケース
１２２            弁座
【図１】
2019100666.tif 000003
【図２】
2019100666.tif 000004
【図３】
2019100666.tif 000005
【図４】
2019100666.tif 000006
【図５】
2019100666.tif 000007
【図６】
2019100666.tif 000008
【図７】
2019100666.tif 000009
【図８】
2019100666.tif 000010
【図９】
2019100666.tif 000011
【図１０】
2019100666.tif 000012
【図１１】
2019100666.tif 000013
【図１２】
2019100666.tif 000014
【図１３】
2019100666.tif 000015