(57)【要約】【課題】超臨界冷凍サイクルの運転時に、超臨界冷凍サイクルの高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避できる圧力制御弁を提供する。【解決手段】第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒の温度に応じて、内圧を変化させる第１密閉空間１００と第１密閉空間１００より温度に対する圧力変化の少ない第２密閉空間２００を第１、第２ダイアフラム４７、４９により構成し、第２密閉空間２００の第２内圧Ｐｉ２が第１密閉空間１００の第１内圧Ｐｉ１以上になっているときは、規制部４４ａによって第２ダイアフラム４７の変位を規制し、第１内圧Ｐｉ１が第２内圧Ｐｉ２よりも高くなっているときは、第２ダイアフラム４９を変位させて、第１密閉空間１００の容積を拡大して、第１内圧Ｐｉ１を低下させる。これにより、弁体部４２が絞り通路４１ｇを閉弁することを回避して、サイクル運転時に高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を臨界圧力以上に昇圧する圧縮機（２）および前記圧縮機（２）吐出冷媒を放熱させる放熱器（３）を有する超臨界冷凍サイクルに適用され、前記放熱器（３）下流側冷媒の温度に応じて高圧側冷媒圧力を制御する圧力制御弁であって、
前記放熱器（３）下流側冷媒を流入させる流入口（４１ａ、５１ａ）、冷媒を流出させる流出口（４１ｄ、５１ｂ）、および冷媒を減圧膨張させて前記流出口（４１ｄ、５１ｂ）側へ導く絞り通路（４１ｇ、５１ｇ）を有するハウジング（４１、５１）と、
温度に応じて圧力が変化する感温媒体が封入された密閉空間（１００）を形成するとともに、前記密閉空間（１００）内の内圧（Ｐｉ１）と前記流入口（４１ａ、５１ａ）から流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第１変位部材（４７）と、
前記第１変位部材（４７）の変位に連動して前記絞り通路（４１ｇ、５１ｇ）の冷媒通路面積を変化させる弁体部（４２）と、
前記第１変位部材（４７）とともに前記密閉空間（１００）を区画し、前記内圧（Ｐｉ１）による第１荷重（Ｆ１）に応じて変位可能な第２変位部材（４９）と、
前記第２変位部材（４９）に対して前記密閉空間（１００）の容積を小さくする方向へ付勢する第２荷重（Ｆ２）を与えるとともに、前記第２変位部材（４９）を前記第２荷重（Ｆ２）と前記第１荷重（Ｆ１）との荷重差に応じて変位可能とする付勢手段（４５、２００、６８）と、
前記第２荷重（Ｆ２）が前記第１荷重（Ｆ１）以上になっているときに、前記第２変位部材（４９）の変位を規制する規制部材（４４ａ、６４ａ）とを備えることを特徴とする圧力制御弁。
【請求項２】
前記密閉空間を第１密閉空間（１００）とし、前記第１密閉空間（１００）内の内圧を第１内圧（Ｐｉ１）として、
さらに、可圧性媒体が封入された第２密閉空間（２００）を区画する区画部材（４５）を備え、
前記付勢手段は、前記区画部材（４５）と前記第２密閉空間（２００）に封入された可圧性媒体によって構成され、
前記第２荷重（Ｆ２）は、前記第２密閉空間（２００）内の第２内圧（Ｐｉ２）による荷重であることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。
【請求項３】
前記可圧性媒体は、前記放熱器（３）下流側冷媒に想定される最高温度における前記第１内圧（Ｐｉ１）が、前記圧縮機（２）から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように封入されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力制御弁。
【請求項４】
前記可圧性媒体は、前記冷媒よりも臨界温度が低い可圧性媒体であることを特徴とする請求項２または３に記載の圧力制御弁。
【請求項５】
前記感温媒体は、二酸化炭素であり、
前記可圧性媒体は、二酸化炭素よりも温度上昇に対する圧力上昇度合が少ない不活性ガスであることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の圧力制御弁。
【請求項６】
前記付勢手段は、弾性部材（６８）によって構成され、
前記第２荷重（Ｆ２）は、前記弾性部材（６８）による荷重であることを特徴とする請求項１に記載の圧力制御弁。
【請求項７】
前記第２荷重（Ｆ２）は、前記放熱器（３）下流側冷媒に想定される最高温度における前記内圧（Ｐｉ１）が、前記圧縮機（２）から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように設定されていることを特徴とする請求項６に記載の圧力制御弁。
【請求項８】
前記弾性部材（６８）は、コイルバネであることを特徴とする請求項６または７に記載の圧力制御弁。
【請求項９】
前記第１変位部材（４７）は、ダイアフラムもしくはベローズで構成されてい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】
前記第２変位部材（４９）は、ダイアフラムもしくはベローズで構成されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルにおいて高圧側冷媒圧力を目標高圧に制御する圧力制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルにおいて高圧側冷媒圧力を目標高圧に制御する圧力制御弁が開示されている。
【０００３】
この種の圧力制御弁は、一般的に、温度に応じて圧力が変化する感温媒体としての冷媒が封入された密閉空間を形成するとともに、密閉空間の内外圧差に応じて変位する変位部材を備えており、この変位部材に絞り通路の通路面積を調整する弁体部を連結している。
【０００４】
そして、放熱器下流側の高圧冷媒温度に対応する圧力を密閉空間内に発生させ、密閉空間の内圧と高圧側冷媒圧力とのバランスで弁体部を変位させることで、高圧側冷媒圧力を放熱器下流側の高圧冷媒温度によって決定される目標高圧に制御している。これにより、超臨界冷凍サイクルのサイクル効率（ＣＯＰ）を向上させている。
【０００５】
さらに、特許文献１の圧力制御弁は、例えば、冷媒漏れ等により高圧側冷媒圧力が低下して、密閉空間の内圧と高圧側冷媒圧力との圧力差が予め定めた値を超えたときに密閉空間の体積を拡大させる体積拡大手段を有しており、この体積拡大手段の作用によって変位部材であるベローズの破損を防止している。
【特許文献１】特許第３７１１７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、超臨界冷凍サイクルを車両用空調装置に適用した場合、圧力制御弁は高温高圧冷媒を放熱させる放熱器出口部の近傍、すなわち、エンジンルーム内に配置される。このため、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が採用される超臨界冷凍サイクルでは、ＣＯ2の臨界温度が３１℃程度なので、エンジンルーム内温度（圧力制御弁の周囲温度）が高くなると、密閉空間に封入されたＣＯ2も超臨界状態となる。
【０００７】
そして、密閉空間内のＣＯ2が超臨界状態になった状態で、圧力制御弁の周囲温度が更に上昇すると、超臨界状態のＣＯ2は液化しないので、密閉空間の内圧が異常上昇して密閉空間の内圧と高圧側冷媒圧力との圧力差が異常拡大する。このため、超臨界冷凍サイクルに特許文献１の圧力制御弁を適用すると、周囲温度が上昇した場合でも体積拡大手段が密閉空間の体積を拡大させて変位部材の破損を防止する作用を発揮する。
【０００８】
しかしながら、特許文献１の圧力制御弁では、密閉空間の内圧と高圧側冷媒圧力との圧力差が異常拡大すると、変位部材の変位によって弁体部が絞り通路を閉弁させてしまう。さらに、弁体部が絞り通路を閉弁させた状態で超臨界冷凍サイクルの運転（すなわち、圧縮機の作動）が継続されると、高圧側冷媒圧力がサイクル構成機器の耐圧強度以上に異常上昇して、サイクル構成機器を破損させてしまう。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、超臨界冷凍サイクルの運転時に、超臨界冷凍サイクルの高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避できる圧力制御弁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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明では、冷媒を臨界圧力以上に昇圧する圧縮機（２）および前記圧縮機（２）吐出冷媒を放熱させる放熱器（３）を有する超臨界冷凍サイクルに適用され、放熱器（３）下流側冷媒の温度に応じて高圧側冷媒圧力を制御する圧力制御弁であって、
放熱器（３）下流側冷媒を流入させる流入口（４１ａ、５１ａ）、冷媒を流出させる流出口（４１ｄ、５１ｂ）、および冷媒を減圧膨張させて流出口（４１ｄ、５１ｂ）側へ導く絞り通路（４１ｇ、５１ｇ）を有するハウジング（４１、５１）と、温度に応じて圧力が変化する感温媒体が封入された密閉空間（１００）を形成するとともに、密閉空間（１００）内の内圧（Ｐｉ１）と流入口（４１ａ、５１ａ）から流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第１変位部材（４７）と、第１変位部材（４７）の変位に連動して絞り通路（４１ｇ、５１ｇ）の冷媒通路面積を変化させる弁体部（４２）と、第１変位部材（４７）とともに密閉空間（１００）を区画し、内圧（Ｐｉ１）による第１荷重（Ｆ１）に応じて変位可能な第２変位部材（４９）と、第２変位部材（４９）に対して密閉空間（１００）の容積を小さくする方向へ付勢する第２荷重（Ｆ２）を与えるとともに、第２変位部材（４９）を第２荷重（Ｆ２）と第１荷重（Ｆ１）との荷重差に応じて変位可能とする付勢手段（４５、２００、６８）と、第２荷重（Ｆ２）が第１荷重（Ｆ１）以上になっているときに、第２変位部材（４９）の変位を規制する規制部材（４４ａ、６４ａ）とを備える圧力制御弁を特徴とする。
【００１１】
これによれば、第２荷重（Ｆ２）が第１荷重（Ｆ１）以上になっているときは、規制部材（４４ａ、６４ａ）の作用によって、第２変位部材（４９）の変位が規制される。これにより、内圧（Ｐｉ１）を密閉空間（１００）に封入された感温媒体の圧力変化のみに依存して変化させることができる。
【００１２】
そして、この内圧（Ｐｉ１）と流入口（４１ａ、５１ａ）から流入した冷媒圧力との圧力差に応じて絞り通路（４１ｇ、５１ｇ）の冷媒通路面積を変化させることができるので、上述した一般的な圧力制御弁と同様に、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクルを運転できる。
【００１３】
一方、第１荷重（Ｆ１）が第２荷重（Ｆ２）よりも高くなると、第２変位部材（４９）が変位して、密閉空間（１００）の容積を拡大させることができる。その結果、内圧（Ｐｉ１）を低下させることができ、サイクルの運転時に内圧（Ｐｉ１）が異常高圧となってしまうことを回避できる。
【００１４】
従って、高圧側冷媒圧力が上昇したとしても、異常高圧値となる前に、内圧（Ｐｉ１）以上となるので、弁体部（４２）が絞り通路（４１ｇ、５１ｇ）を開弁させることができる。その結果、超臨界冷凍サイクルの運転時に、超臨界冷凍サイクルの高圧側冷媒圧力が異常上昇してしまうことを回避できる。
【００１５】
なお、放熱器（３）下流側冷媒とは、放熱器（３）出口冷媒のみを意味するものではなく、例えば、放熱器（３）から流出した冷媒と、圧縮機（２）へ吸入される冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備える超臨界冷凍サイクルにおいては、この内部熱交換器から流出した冷媒も含まれる意味である。
【００１６】
また、上述の特徴の圧力制御弁において、具体的に、密閉空間を第１密閉空間（１００）とし、第１密閉空間（１００）内の内圧を第１内圧（Ｐｉ１）として、さらに、可圧性媒体が封入された第２密閉空間（２００）を区画する区画部材（４５）を備え、付勢手段は、区画部材（４５）と第２密閉空間（２００）に封入された可圧性媒体によって構成され、第２荷重（Ｆ２）は、第２密閉空間（２００）内の第２内圧（Ｐｉ２）による荷重としてもよい。
【００１７】
これによれば、第２内圧（Ｐｉ２）が第１内圧（Ｐｉ１）以上になっているときは、規制部材（４４ａ）の作用によって、第２変位部材（４９）の変位が規制される。これにより、第１内圧（Ｐｉ１）を第１密閉空間（１００）に封入された冷媒の圧力変化のみに依存して変化させることができる。従って、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクルを運転できる。
【００１８】
一方、第１内圧（Ｐｉ１）が第２内圧（Ｐｉ２）よりも高くなると、第２変位部材（４９）が変位して、第２密閉空間（２００）の容積が縮小するとともに、第１密閉空間（１００）の容積を拡大させる。これにより、第１内圧（Ｐｉ１）が第２内圧（Ｐｉ２）に近づくように低下させることができ、サイクルの運転時に第１内圧（Ｐｉ１）が異常高圧となってしまうことを回避できる。
【００１９】
また、上述の特徴の圧力制御弁において、可圧性媒体は、放熱器（３）下流側冷媒に想定される最高温度における第１内圧（Ｐｉ１）が、圧縮機（２）から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように封入されていてもよい。
【００２０】
これによれば、第１内圧（Ｐｉ２）の最高圧力が、サイクル構成部品の耐圧以下となるので、高圧側冷媒圧力が耐圧に到達する前に、確実に、絞り通路（４１ｇ、５１ｇ）を開弁させることができる。その結果、確実に、高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避できる。
【００２１】
なお、圧縮機（２）から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品には、圧縮機（２）および圧力制御弁も含まれる。さらに、上述した内部熱交換器を備える超臨界冷凍サイクルにおいては、内部熱交換器も含まれる。
【００２２】
また、上述の特徴の圧力制御弁において、可圧性媒体は、体積が圧縮可能な媒体である。可圧性媒体としては、冷媒よりも臨界温度が低い気体などの流体を用いることができる。可圧性媒体としては、その使用環境における温度変化に対して圧力、体積の変化が少ないか、ほとんどない媒体を用いることができる。さらに、具体的には、感温媒体としては、二酸化炭素を用い、可圧性媒体としては、感温媒体である二酸化炭素よりも温度上昇に対する圧力上昇度合が少ない不活性ガスとすることができる。
【００２３】
また、上述の特徴の圧力制御弁において、具体的に、付勢手段は、弾性部材（６８）によって構成され、第２荷重（Ｆ２）は、弾性部材（６８）による荷重としてもよい。
【００２４】
これによれば、第２荷重（Ｆ２）が第１荷重（Ｆ１）以上になっているときは、規制部材（６４ａ）の作用によって、第２変位部材（４９）の変位が規制される。これにより、第１内圧（Ｐｉ１）を第１密閉空間（１００）に封入された冷媒の圧力変化のみに依存して変化させることができる。従って、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクルを運転できる。
【００２５】
一方、第１荷重（Ｆ１）が第２荷重（Ｆ２）よりも高くなると、第２変位部材（４９）が変位して、第２密閉空間（２００）の容積が縮小するとともに、第１密閉空間（１００）の容積を拡大させる。これにより、内圧（Ｐｉ１）を低下させることができ、サイクルの運転時に内圧（Ｐｉ１）が異常高圧となってしまうことを回避できる。
【００２６】
また、上述の特徴の圧力制御弁において、弾性部材（６８）による第２荷重（Ｆ２）は、放熱器（３）下流側冷媒に想定される最高温度における内圧（Ｐｉ１）が、圧縮機（２）から圧力制御弁に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように設定されていてもよい。
【００２７】
これによれば、内圧（Ｐｉ）の最高圧力が、サイクル構成部品の耐圧以下となるので、高圧側冷媒圧力が耐圧に到達する前に、確実に絞り通路（４１ｇ）を開弁させることができる。その結果、より確実に、高圧側冷媒圧力の異常上昇を回避できる。
【００２８】
また、上述の特徴の圧力制御弁において、弾性部材（６８）は、コイルバネであってもよい。
【００２９】
また、上述の特徴の圧力制御弁において、第１変位部材（４７）は、ダイアフラムもしくはベローズで構成されていてもよいし、第２変位部材（４９）は、ダイアフラムもしくはベローズで構成されていてもよい。
【００３０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（第１実施形態）
図１〜５により、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の超臨界冷凍サイクル１の全体構成図である。なお、本実施形態では、本発明の圧力制御弁４を採用した超臨界冷凍サイクル１を車両用空調装置に適用している。
【００３２】
まず、超臨界冷凍サイクル１において、圧縮機２は図示しない車両走行用エンジンから電磁クラッチ等を介して駆動力を得て冷媒を吸入して圧縮するものである。本実施形態では、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）を採用しており、圧縮機２はＣＯ2を臨界圧力以上に昇圧する。
【００３３】
この圧縮機２としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを採用してもよい。また、圧縮機２として電動圧縮機を採用して、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整してもよい。
【００３４】
圧縮機２の冷媒吐出側には、圧縮機２吐出冷媒温度を検知する温度センサ２ａおよび圧縮機２吐出冷媒圧力を検出する高圧センサ２ｂが配置されている。この温度センサ２ａおよび高圧センサ２ｂは、例えば、圧縮機２吐出冷媒の温度および圧力のうち少なくとも一方が予め定めた基準値を超えたときにサイクルの運転を停止させ、サイクルを保護するために用いられる。
【００３５】
さらに、圧縮機２の冷媒吐出側には、放熱器３が接続されている。放熱器３は、圧縮機２から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気（車室外空気）とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器である。なお、超臨界冷凍サイクル１では、冷媒は超臨界状態のまま放熱するので、放熱器３において冷媒が凝縮することはない。
【００３６】
放熱器３の下流側には、圧力制御弁４が接続されている。圧力制御弁４は、超臨界サイクル１の高圧側冷媒圧力を目標高圧に制御するもので、放熱器３とともにエンジンルーム内に配置されている。圧力制御弁４の詳細については、図２の断面図により説明する。圧力制御弁４は、ハウジング４１、弁体部４２、受け部４３、ホルダ部４４、蓋部４５等を有して構成される。
【００３７】
まず、ハウジング４１は、圧力制御弁４の外殻および圧力制御弁４内の冷媒通路等を構成するもので、円柱状あるいは角柱状の金属ブロックに穴開け加工等を施して形成されている。ハウジング４１には、冷媒流入口・流出口４１ａ〜４１ｄ、連通室４１ｅ、弁室４１ｆ、絞り通路４１ｇ、取付穴４１ｈ等が形成されている。
【００３８】
冷媒流入口・流出口としては、具体的に、放熱器３出口側に接続されて放熱器３下流側の高圧側冷媒を流入させる第１流入口４１ａ、第１流入口４１ａから流入した冷媒を流出させる第１流出口４１ｂ、第１流出口４１ｂ下流側冷媒を流入させる第２流入口４１ｃ、後述する蒸発器６入口側へ冷媒を流出させる第２流出口４１ｄが形成されている。
【００３９】
連通室４１ｅは第１流入口４１ａ、第１流出口４１ｂおよび取付穴４１ｈを互いに連通させる空間である。弁室４１ｆは弁体部４２の弁４２ａが収容されるとともに、第２流入口４１ｃと第２流出口４１ｄとを連通させる空間である。なお、第２流出口４１ｄについては絞り通路４１ｇを介して弁室４１ｆに連通している。
【００４０】
絞り通路４１ｇは第２流入口４１ｃからハウジング４１内部へ流入した冷媒を減圧膨張させて第２流出口４１ｄ側へ導くものである。また、取付穴４１ｈには、後述する受け部４３が取り付けられている。
【００４１】
弁体部４２は絞り通路４１ｇの冷媒通路面積を調整するもので、一方の端部が円錐形状となった円筒状の弁４２ａ、後述する第１ダイアフラム４７に連結される円盤状の連結部４２ｂ、連結部４２ｂと弁４２ａとを連結する棒状の感温棒４２ｃ、および感温棒４２ｃの内部に形成され、連結部４２ｂ側に開口する中空穴４２ｄを有して形成されている。
【００４２】
従って、弁体部４２のうち弁４２ａが感温棒４２ｃの軸方向に変位することによって、絞り通路４１ｇの冷媒通路面積が調整される。さらに、感温棒４２ｃの軸方向は、連通室４１ｅ、取付穴４１ｈ、および後述する受け部４３の貫通穴４３ｂを貫通するように延びている。
【００４３】
そのため、ハウジング４１には、感温棒４２ｃの軸方向に延びて連通室４１ｅ側から弁室４１ｆ側へ貫通する弁体部配置穴４１ｉが設けられ、この弁体部配置穴４１ｉを貫通するように弁体部４２が配置されている。なお、弁体部配置穴４１ｉと弁体部４２との隙間は、Ｏ−リング４６によってシールされており、弁体部４２が変位しても弁体部配置穴４１ｉと弁体部４２との隙間から冷媒が漏れることはない。
【００４４】
受け部４３は、ハウジング４１の取付穴４１ｈに取り付けられて、ホルダ部４４とともに第１ダイアフラム４７を固定するものである。具体的には、第１ダイアフラム４７を受け部４３とホルダ部４４との間に挟み込むことによって固定している。さらに、受け部４３には、第１ダイアフラム４７が固定される側の面を凹ませて形成した感温室４３ａおよび弁体部４２の感温棒４２ｃが貫通する貫通穴４３ｂが形成されている。
【００４５】
貫通穴４３ｂは、取付穴４１ｈに対して同軸状に形成されており、取付穴４１ｈとともに感温室４３ａと連通室４１ｅとを連通させている。従って、第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒は、取付穴４１ｈおよび貫通穴４３ｂを介して、感温室４３ａへも流入する。
【００４６】
受け部４３とハウジング４１との隙間には、シール部材であるガスケット４８が配置されており、受け部４３とハウジング４１との隙間から冷媒が外部に漏れることを防止している。もちろん、このシール部材としては、Ｏ−リング等を採用してもよい。
【００４７】
ホルダ部４４は、第１ダイアフラム４７を固定するとともに、蓋部４５とともに第２ダイアフラム４９を固定するものである。具体的には、ホルダ部４４と蓋部４５との間に挟み込むことで、第２ダイアフラム４９を固定している。ホルダ部４４は、内部に隔壁としての規制部４４ａをもつ筒状に形成されている。ホルダ部４４は、一方から第１ダイヤフラム４７を受け入れ、他方から第２ダイヤフラム４９を受け入れている。
【００４８】
さらに、ホルダ部４４には、第２ダイアフラム４９の変位を規制する規制部４４ａ（規制部材）および規制部４４ａの第１ダイアフラム４７が固定される側の面と第２ダイアフラム４９が固定される側の面とを連通させる連通穴４４ｂが形成されている。
【００４９】
また、規制部４４ａのうち、第１ダイアフラム４７が固定される側の面には凹部が形成されており、この凹部によって、規制部４４ａと第１ダイアフラム４７との間に空間が形成されている。さらに、この空間は規制部４４ａに形成された連通穴４４ｂおよび弁体部４２の中空穴４２ｄと連通している。本実施形態では、この第１ダイヤフラム４７が区画する連通空間が第１密閉空間１００を形成する。
【００５０】
第１ダイヤフラム４７が区画する区間には、温度に応じて圧力が変化する感温媒体が封入されている。この封入媒体としては、冷媒（ＣＯ2）が封入される。
【００５１】
感温媒体として、混合媒体を用いてもよい。例えば、冷媒と、温度に対する圧力変化が少ないか、ほとんどない媒体との混合媒体を用いることができる。例えば、冷媒と不活性ガスとの混合媒体を用いることができる。また、冷媒と、使用環境では凝縮しない不凝縮性ガスとの混合媒体を用いることができる。さらに、第１ダイヤフラム４７を弁体部４２が閉弁する方向へ付勢するコイルバネ等の弾性手段を第１密閉空間１００内に配置してもよい。
【００５２】
この第１密閉空間１００内のＣＯ2には、感温棒４２ｃおよび第１ダイアフラム４７を介して、連通室４１ｅおよび感温室４３ａへ流入した高圧側冷媒の有する熱量が伝達される。従って、第１密閉空間１００内の第１内圧Ｐｉ１は、第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒の温度に応じた圧力となる。
【００５３】
第１ダイアフラム４７は薄膜状の金属板、ゴム板等で形成されており、第１密閉空間１００内の第１内圧Ｐｉ１と第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第１変位部材である。さらに、第１ダイアフラム４７は弁体部４２の連結部４２ｂに溶接等の手段で連結されているので、第１ダイアフラム４７の変位に応じて、弁体部４２の弁４２ａも変位する。
【００５４】
より具体的には、第１流入口４１ａから感温室４３ａへ流入した高圧側冷媒の圧力から第１密閉空間１００内の第１内圧Ｐｉ１を減算した圧力差が減少すると、弁体部４２が絞り通路４１ｇの冷媒通路面積を縮小する方向に変位する。そして、第１内圧Ｐｉ１が感温室４３ａへ流入した高圧側冷媒の圧力よりも上回ると絞り通路４１ｇが閉塞される。
【００５５】
また、第１密閉空間１００内に封入されるＣＯ2は、第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒の温度に応じて、超臨界冷凍サイクル１が高いサイクル効率で運転できるように所定密度（本実施形態では、４１５〜４７０ｋｇ／ｍ3）で封入されている。また、ＣＯ2はホルダ部４４に設けられた第１封入管４４ｂを介して、所定密度となるように封入されており、第１封入管４４ｂは冷媒の封入後、溶着等の手段によって閉塞されている。
【００５６】
蓋部４５は、前述の如く、ホルダ４４とともに第２ダイアフラム４９を固定するものである。さらに、蓋部４５のうち第２ダイアフラム４９が固定される側の面には凹部が形成されており、この凹部によって、蓋部４５と第２ダイアフラム４９との間に可圧性媒体（不活性ガス）が封入される第２密閉空間２００が形成されている。
【００５７】
本実施形態では、可圧性媒体として窒素を採用している。なお、この可圧性媒体としては、冷媒よりも臨界温度が低い不活性ガスを採用できる。より具体的には、冷媒よりも温度上昇に対する圧力上昇度合が少ない不活性ガス（例えば、ヘリウム）を採用できる。
【００５８】
この第２密閉空間２００内の窒素には、第２密閉空間２００を区画する部材から、周囲環境の熱が伝達される。また、第２密閉空間２００内の窒素には、規制部４４ａ、連通穴４４ｂおよび第２ダイアフラム４９を介して、第１密閉空間１００内のＣＯ2から、さらには感温室４３ａ内の冷媒からも熱が伝達される。このため、第２密閉空間２００内の窒素は、周囲環境の温度と、サイクル内の冷媒の温度との影響を受ける。
【００５９】
しかし、高圧側の感温室４３ａから離れているため冷媒からの熱的な影響は少なく、可圧性媒体として温度上昇に対する圧力変化割合が少ない特性の気体を選定しているため、第２密閉空間２００内の圧力は、高圧側の冷媒温度に対して安定した圧力となる。この結果、第２密閉空間２００内の圧力は、ほぼ一定の基準圧力を提供する。
【００６０】
したがって、第２ダイヤフラム４９は、温度に応じて変化する第１密閉空間１００内の圧力が、基準圧力を超えると、第１密閉空間１００の容積を拡大する方向へ変位して、第１密閉空間１００内の圧力の過剰な上昇を抑制する。この結果、第２ダイヤフラム４９は、第１密閉空間１００内の圧力が、基準圧力を超えると、弁体部４２の開弁方向への変位を抑制する。
【００６１】
一方で、第２ダイヤフラム４９の変位可能範囲は、第１密閉空間１００の容積を減少させる方向に関しては、規制部４４ａによって規制されている。この結果、第１密閉空間１００内の圧力が基準圧を超えるまでは、第１密閉空間１００内の圧力によって与えられる特性に沿って、弁体４２が調節されることを、規制部４４ａは許容している。
【００６２】
この実施形態では、第２密閉空間２００を区画する部材と、第２密閉空間２００内に封入された可圧性媒体とが、第２ダイヤフラム４９を第１密閉空間１００の容積を縮小させる方向へ向けて付勢する付勢手段を構成している。
【００６３】
第２ダイアフラム４９は、第１ダイアフラム４７と同様の構成であり、第１密閉空間１００内の第１内圧Ｐｉ１と第２密閉空間２００内の第２内圧Ｐｉ２との圧力差に応じて変位する第２変位部材である。
【００６４】
より具体的には、第１内圧Ｐｉ１が第２内圧Ｐｉ２よりも大きい場合は、圧力差（Ｐｉ１−Ｐｉ２）の拡大に伴って、第２ダイアフラム４９が第２密閉空間２００の体積を縮小する方向に変位する。一方、第２内圧Ｐｉ２が第１内圧Ｐｉ１以上になっている場合は、規制部４４ａの作用によって第２ダイアフラム４９は変位しない。
【００６５】
なお、本実施形態では、第２ダイアフラム４９として、超臨界冷凍サイクル１が適用されるシステムにおいて想定される第１内圧Ｐｉ１と第２内圧Ｐｉ２との最大圧力差において、破損することのない変位量を確保できるものを採用している。
【００６６】
ここで、第２密閉空間２００へ封入される窒素の封入量について説明する。この窒素は、第１流入口４１ａから感温室４３ａへ流入する冷媒の温度が最高温度となった時に、第１密閉空間１００内に発生する第１内圧Ｐｉ１が、圧縮機２から圧力制御弁４に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になる密度で封入されている。
【００６７】
換言すると、超臨界冷凍サイクル１の適用される環境において感温室４３ａへ流入する高圧側冷媒に想定される最高温度となった時の第１内圧Ｐｉ１が、高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように封入されている。なお、本実施形態の如く、車両用空調装置に適用された超臨界冷凍サイクル１では、この最高温度は、６０〜７０℃程度となる。
【００６８】
また、高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品としては、本実施形態では、圧縮機２、温度センサ２ａ、高圧センサ２ｂ、放熱器３、圧力制御弁４、後述する内部熱交換器５が該当し、これらのサイクル構成部品の耐圧は、約１５ＭＰａである。さらに、窒素は、蓋部４５に設けられた第２封入管４５ａを介して封入されており、第２封入管４５ａは窒素の封入後、溶着等の手段によって閉塞されている。
【００６９】
本実施形態の圧力制御弁４は、上記の如く構成されているので、温度に応じて圧力が変化する感温媒体である冷媒（ＣＯ2）が封入された第１密閉空間１００を形成するとともに、第１密閉空間１００内の第１内圧Ｐｉ１と第１流入口４１ａから流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第１変位部材である第１ダイアフラム４７と、可圧性媒体（窒素）が封入された第２密閉空間２００を形成するとともに、第１内圧Ｐｉ１と第２密閉空間２００内の第２内圧Ｐｉ２との圧力差に応じて変位する第２変位部材である第２ダイアフラム４９と、第２内圧Ｐｉ２が第１内圧Ｐｉ１以上になっているときに、第２ダイアフラム４９の変位を規制する規制部材である規制部４４ａとを備える圧力制御弁でもある。
【００７０】
次に、図１に示すように、圧力制御弁４の第１流出口４１ｂは、内部熱交換器５の高圧側冷媒流路５ａ入口側に接続されている。内部熱交換器５は、高圧冷媒流路５ａを通過する第１流出口４１ｂ流出冷媒と、低圧側冷媒流路５ｂを通過する圧縮機２吸入冷媒とを熱交換させて、第１流出口４１ｂ流出冷媒を放熱させるものである。
【００７１】
これにより、蒸発器６における冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差（冷凍能力）を増大させて、サイクル効率の向上を図ることができる。なお、内部熱交換器５としては、高圧側冷媒流路５ａと低圧側冷媒流路５ｂとを形成する冷媒配管同士をろう付け接合して熱交換させる構成や、高圧側冷媒流路５ａを形成する内側管の外側に低圧側冷媒流路５ｂを配置する二重管方式の熱交換器構成を採用できる。
【００７２】
内部熱交換器５の高圧側冷媒流路５ａ出口側には、圧力制御弁４の第２流入口４１ｃが接続され、圧力制御弁４の第２流出口４１ｄには蒸発器６が接続されている。蒸発器６は、第２流出口４０ｄから流出した低圧冷媒と、図示しない送風ファンによって送風された空気とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。
【００７３】
蒸発器６の出口側には、冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ７が接続されている。さらに、アキュムレータ７の気相冷媒出口には、内部熱交換器５の低圧側冷媒流路５ｂを介して、圧縮機２の冷媒吸入側が接続されている。
【００７４】
次に、上記の構成における本実施形態の作動について説明する。圧縮機２が車両エンジンの駆動力により回転駆動されると、圧縮機２から吐出された高温高圧冷媒は、超臨界状態となって放熱器３内に流入する。そして、高温高圧の超臨界状態の冷媒は冷却ファンにより送風された外気と熱交換して放熱する。
【００７５】
放熱器３から流出した高圧側冷媒は、圧力制御弁４の第１流入口４１ａから連通室４１ｅへ流入し、さらに、感温室４３ａへ流入する。前述の如く、第１密閉空間１００内のＣＯ2には連通室４１ｅおよび感温室４３ａへ流入した高圧側冷媒の有する熱量が伝達される。
【００７６】
これにより、第１密閉空間１００内の第１内圧Ｐｉ１は、第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒の温度に応じた圧力となる。一方、第２密閉空間２００内の窒素ガスは温度上昇に対する圧力変化割合が少ない特性に加え、高圧側冷媒からの熱量の伝達も少ないため使用温度範囲においてほぼ一定の圧力となる。そして、この圧力に応じて、第１ダイアフラム４７および第２ダイアフラム４９が変位し、さらに、弁体部４２が変位する。
【００７７】
ここで、この弁体部４２の変位について図３〜５により説明する。まず、図３は、第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒の温度と、第１内圧Ｐｉ１との関係を示すグラフである。なお、図３の実線は、第１密閉空間１００に封入されたＣＯ2と同じ密度で所定空間に封入されたＣＯ2の温度と圧力との関係を示し、図３の破線は、第２密閉空間２００に封入された窒素と同じ密度で所定空間に封入された窒素が高圧冷媒温度と同一温度まで加熱された場合の圧力との関係を示している。
【００７８】
図３から明らかなように、ＣＯ2の温度上昇に対する圧力上昇度合は、窒素の温度上昇に対する圧力上昇度合よりも大きい。さらに、ＣＯ2は６０℃で本実施形態のサイクル構成部品の耐圧（約１５ＭＰａ）を超えてしまう。一方、窒素は７０℃まで加熱された場合でも約１４ＭＰａとなりサイクル構成部品の耐圧を超えない。
【００７９】
本実施形態の圧力制御弁４では、第２内圧Ｐｉ２が第１内圧Ｐｉ１以上になっているときは、図４に示すように、規制部４４ａの作用によって第２ダイアフラム４９は変位しない。従って、第１内圧Ｐｉ１は、図３のＣＯ2（実線）と同様に変化することになる。
【００８０】
一方、第１内圧Ｐｉ１が第２内圧Ｐｉ２よりも大きくなっているときは、図５に示すように、規制部４４ａの連通穴４４ｂを介して、ＣＯ2が規制部４４ａの第２ダイアフラム４９側へ流入する。
【００８１】
これにより、第２ダイアフラム４９が変位して、第２密閉空間２００の体積が縮小され、第１密閉空間１００の体積が拡大される。その結果、第１密閉空間１００に封入されたＣＯ2の圧力が第２密閉空間２００に封入された窒素の圧力に近づく。より詳細には、ＣＯ2の圧力により第２ダイアフラム４９にかかる荷重と第２ダイアフラム４９の変位反力との合計値が、窒素の圧力により第２ダイアフラム４９にかかる荷重に等しくなる。
【００８２】
この際、ＣＯ2および窒素の圧力により第２ダイアフラム４９にかかる荷重に対して、第２ダイアフラム４９の変位反力は極めて小さいので、ＣＯ2の圧力と窒素の圧力はほぼ等しくなる。従って、第１内圧Ｐｉ１は、図３の窒素（破線）とほぼ同様に変化することになる。
【００８３】
第２ダイヤフラム４９が変位可能な範囲は、冷媒圧力の上昇を抑えるために充分な大きさに設定されている。例えば、冷凍サイクルの高圧冷媒の温度として想定された上限値に達するまでは第２ダイヤフラム４９が変位して冷媒圧力の上昇を抑制するように、その変位可能範囲が設定されている。例えば、第２ダイヤフラム４９の変位可能範囲は、冷媒温度が７０℃以上となっても、なお変位可能であるように充分に大きく設定されうる。
【００８４】
つまり、第１内圧Ｐｉ１は、第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒の温度の変化に対して、図３の一点鎖線のように変化する。そして、この第１内圧Ｐｉ１と第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒の圧力との圧力差に応じて、第１ダイアフラム４７および弁体部４２が変位し、絞り通路４１ｇの冷媒通路面積が調整される。
【００８５】
次に、第１流出口４１ｂから流出した冷媒は、内部熱交換器５の高圧側冷媒流路５ａへ流入してエンタルピを減少した後、再び第２流入口４１ｃから圧力制御弁４内へ流入する。そして、上述の如く、冷媒通路面積が調整された絞り通路４１ｇを通過する際に減圧膨張されて、第２流出口４１ｄから蒸発器６へ流入する。
【００８６】
蒸発器６へ流入した冷媒は、送風ファンによって送風された空気から吸熱して蒸発する。さらに、蒸発器６から流出した冷媒は、アキュムレータ７で気液分離され、分離された気相冷媒は、圧縮機１に吸入されて再び圧縮される。
【００８７】
一方、送風ファン５によって送風された空気は、蒸発器６にて冷却され、さらに、蒸発器６の空気流れ下流側に配置された図示しない加熱手段（例えば、温水ヒータコア等）によって、目標温度まで温調されて、車両前席側領域に吹き出される。
【００８８】
本実施形態では、以上の如く作動するので、以下のような優れた効果を得ることができる。まず、第２内圧Ｐｉ２が第１内圧Ｐｉ１以上になっているときは、規制部４４ａの作用によって、第２ダイアフラム４９の変位が規制される。これにより、第１内圧Ｐｉ１を第１密閉空間１００に封入されたＣＯ2の圧力変化のみに依存して変化させることができる。
【００８９】
そして、この第１密閉空間１００内のＣＯ2の第１内圧Ｐｉ１と、第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒圧力との圧力差に応じて絞り通路４１ｇの冷媒通路面積を変化させることができるので、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクル１を運転できる。
【００９０】
一方、第１内圧Ｐｉ１が第２内圧Ｐｉ２よりも高くなると、第２ダイアフラム４９が変位して、第２密閉空間２００の容積が縮小するとともに、第１密閉空間１００の容積を拡大させる。これにより、第１内圧Ｐｉ１が第２内圧Ｐｉ２に近づくように低下するので、サイクルの運転時に第１内圧Ｐｉ１がサイクル構成部品の耐圧を超えることを防止できる。
【００９１】
つまり、例えば、圧力制御弁の周囲温度が７０℃を超える高温になっていたとしても、本実施形態のサイクルを運転させると、放熱器３が作動して第１流入口４１ａから圧力制御弁４へ流入する冷媒温度は７０℃よりも低くなる。この際、図３に示すように、第１内圧Ｐｉ１は、第２ダイアフラム４９の変位によって、確実にサイクル構成部品の耐圧（１５ＭＰａ）よりも低い値にすることができる。
【００９２】
これにより、高圧側冷媒圧力が上昇したとしても、サイクル構成部品の耐圧を超える前に、第１内圧Ｐｉ１以上となり、弁体部４２が絞り通路４１ｇを開弁させる。その結果、超臨界冷凍サイクル１の運転時に、超臨界冷凍サイクル１の高圧側冷媒圧力が異常上昇してサイクル構成部品の耐圧を超えることを回避できる。
【００９３】
さらに、超臨界冷凍サイクル１の起動前に圧力制御弁４の周囲温度の高温化によって、第１内圧Ｐｉ１が上昇し、弁体部４２が絞り通路４１ｇを閉弁させている場合であっても、サイクルを作動させることで、速やかに第１内圧Ｐｉ１を低下させることができる。その結果、超臨界冷凍サイクル１の起動時間を短縮することもできる。
【００９４】
（第２実施形態）
第１実施形態の超臨界冷凍サイクル１では、圧力制御弁４を採用しているが、本実施形態では、図６に示すように、圧力制御弁５０を採用した例を説明する。なお、図６では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。これは以下の実施形態でも同様である。
【００９５】
圧力制御弁５０の詳細については、図７の断面図により説明する。圧力制御弁５０は、ハウジング５１、さらに、第１実施形態と同様の弁体部４２、受け部４３、ホルダ部４４、蓋部４５等を有して構成される。
【００９６】
ハウジング５１の基本的構成は、第１実施形態のハウジング４１と同様である。このハウジング５１には、内部熱交換器５の高圧側冷媒流路５ａ下流側冷媒を流入させる冷媒流入口５１ａ、蒸発器６入口側へ冷媒を流出させる冷媒流出口５１ｂ、弁室５１ｆ、絞り通路５１ｇ、取付穴５１ｈ等が形成されている。
【００９７】
弁室５１ｆは、冷媒流入口５１ａ、取付穴５１ｈおよび冷媒流出口５１ｂとを連通させる空間を形成であるとともに、弁体部４２の弁４２ａが収容される空間である。なお、冷媒流出口５１ｂについては絞り通路５１ｇを介して弁室５１ｆに連通している。絞り通路５１ｇおよび取付穴５１ｈは第１実施形態の絞り通路４１ｇおよび取付穴４１ｈと同様の構成である。
【００９８】
従って、第１流入口５１ａから弁室５１ｆへ流入した高圧側冷媒は、取付穴５１ｈおよび受け部４３の貫通穴４３ｂを介して、受け部４３の感温室４３ａへも流入する。その他の圧力制御弁５０の構成は、第１実施形態と圧力制御弁４と同様である。
【００９９】
本実施形態の超臨界冷凍サイクル１を作動させても、第２内圧Ｐｉ２が第１内圧Ｐｉ１以上になっているときは、規制部４４ａの作用によって、第２ダイアフラム４９の変位が規制される。一方、第１内圧Ｐｉ１が第２内圧Ｐｉ２よりも高くなると、第２ダイアフラム４９が変位して、第２密閉空間２００の容積が縮小するとともに、第１密閉空間１００の容積を拡大させる。従って、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１００】
さらに、内部熱交換器５で放熱後の高圧側冷媒を、弁室５１ｆおよび感温室４３ａへ流入させるので、第１内圧Ｐｉ１を、より一層、低下させることができる。その結果、より一層、確実に、超臨界冷凍サイクル１の高圧側冷媒圧力がサイクル構成部品の耐圧を超えることを回避できる。また、第１実施形態のハウジング４１に対して、ハウジング５１の冷媒流入口・流出口の数を少なくできるので、圧力制御弁の製造コストを低減できる。
【０１０１】
（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態の超臨界冷凍サイクル１に対して、図８に示すように、内部熱交換器５を廃止して、放熱器３の出口側を圧力制御弁５０の冷媒流入口５１ａに接続している。従って、本実施形態の超臨界冷凍サイクル１を作動させても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
（第４実施形態）
第１実施形態の超臨界冷凍サイクル１では、圧力制御弁４を採用しているが、本実施形態では、図９に示す、圧力制御弁６０を採用した例を説明する。なお、図９は、本実施形態の圧力制御弁６０の断面図である。圧力制御弁６０は、ホルダ部６４、さらに、第１実施形態と同様のハウジング４１、弁体部４２、受け部４３等を有して構成される。
【０１０３】
ホルダ部６４は、第１実施形態と同様に受け部４３とともに第１ダイアフラム４７を固定し、固定用リング６９とともに第２ダイアフラム４９を固定するものである。
【０１０４】
具体的には、固定用リング６９の外周面は、ホルダ部６４内に形成されたバネ収容室６４ｃの内周面に沿った形状になっており、固定用リング６９をバネ収容室６４ｃに挿入し、固定用リング６９の外周面とホルダ部６４の内周面との間に挟み込むことで、第２ダイアフラム４９が固定されている。ホルダ部６４は、内部に隔壁としての規制部６４ａをもつ筒状に形成されている。ホルダ部４４は、一方から第１ダイヤフラム４７を受け入れ、他方から第２ダイヤフラム４９を受け入れている。
【０１０５】
さらに、ホルダ部６４には、第２ダイアフラム４９の変位を規制する規制部６４ａ（規制部材）および規制部６４ａの第１ダイアフラム４７が固定される側の面と第２ダイアフラム４９が固定される側の面とを連通させる連通穴６４ｂが形成されている。
【０１０６】
また、規制部６４ａのうち、第１ダイアフラム４７が固定される側の面には、第１実施形態の第１密閉空間と同様の密閉空間１００が形成される。一方、第２ダイアフラム４９が固定される側の面には、コイルバネ６８が収容されるバネ収容室６４ｃが形成されている。この実施形態では、付勢手段がコイルバネ６８によって提供される。
【０１０７】
コイルバネ６８は、プレート６８ａを介して、第２ダイアフラム４９に対して規制部６４ａへ押しつける方向、すなわち密閉空間１００の体積を縮小させる方向に荷重をかける弾性部材である。従って、第２ダイアフラム４９は、密閉空間１００内のＣＯ2の内圧Ｐｉ１による第１荷重Ｆ１とコイルバネ６８による第２荷重Ｆ２との荷重差に応じて変位する。
【０１０８】
ここで、第２荷重Ｆ２について説明すると、第２荷重Ｆ２は、第１流入口４１ａから感温室４３ａへ流入する冷媒の温度が最高温度となった時に、密閉空間１００内に発生する内圧Ｐｉ１が、圧縮機２から圧力制御弁４に至る高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように調整されている。
【０１０９】
換言すると、超臨界冷凍サイクル１の適用される環境において感温室４３ａへ流入する高圧側冷媒に想定される最高温度となった時の内圧Ｐｉ１が、高圧側冷媒流路に配置されるサイクル構成部品の耐圧以下になるように調整されている。なお、コイルバネ６８の荷重調整は、バネ収容室６４ｃを閉塞するカバー６５に設けられた調整ネジ６５ａによってバネ受け６７を変位させることで調整される。
【０１１０】
本実施形態の圧力制御弁６０は、上記の如く構成されているので、温度に応じて圧力が変化する感温媒体である冷媒（ＣＯ2）が封入された密閉空間１００を形成するとともに、密閉空間１００内の内圧Ｐｉと第１流入口４１ａから流入した冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する第１変位部材である第１ダイアフラム４７と、密閉空間１００の体積を縮小させる方向に荷重をかける弾性部材であるコイルバネ６８と、第１ダイアフラム４７とともに密閉空間１００を形成し、内圧Ｐｉによる第１荷重Ｆ１とコイルバネ６８による第２荷重Ｆ２との荷重差に応じて変位する第２変位部材である第２ダイアフラム４９と、第２荷重Ｆ２が第１荷重Ｆ１以上になっているときに、第２ダイアフラム４９の変位を規制する規制部材である規制部６４ａとを備える圧力制御弁でもある。
【０１１１】
上記の構成の本実施形態の超臨界冷凍サイクル１を作動させた際に、第１流入口４１ａから連通室４１ｅおよび感温室４３ａへ流入した高圧側冷媒の温度上昇に応じて密閉空間１００内の内圧Ｐｉ１が上昇しても、コイルバネ６８による第２荷重Ｆ２が内圧Ｐｉ１による第１荷重Ｆ１以上になっているときは、規制部６４ａの作用によって、第２ダイアフラム４９の変位が規制される。
【０１１２】
従って、内圧Ｐｉ１を密閉空間１００に封入されたＣＯ2の圧力変化のみに依存して変化させることができる。その結果、この密閉空間１００内のＣＯ2の内圧Ｐｉ１と、第１流入口４１ａから流入した高圧側冷媒圧力との圧力差に応じて絞り通路４１ｇの冷媒通路面積を変化させることができるので、高いサイクル効率で超臨界冷凍サイクルを運転できる。
【０１１３】
一方、第１荷重Ｆ１が第２荷重Ｆ２よりも高くなると、第２ダイアフラム４９が変位して、コイルバネ６８が縮むとともに、密閉空間１００の容積を拡大させる。これにより、第１内圧Ｐｉ１が低下するので、サイクルの運転時に第１内圧Ｐｉ１がサイクル構成部品の耐圧を超えることを防止できる。
【０１１４】
つまり、第１流入口４１ａから圧力制御弁６０内へ流入する冷媒温度が７０℃まで上昇しても、第１内圧Ｐｉ１は、第２ダイアフラム４９およびコイルバネ６８の変位によって、確実にサイクル構成部品の耐圧（１５ＭＰａ）よりも低い値になる。その結果、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【０１１６】
（１）上述の実施形態では、弾性部材としてコイルバネ６８を採用しているが、弾性部材としては、板バネ、皿バネ、ゴム材等を採用してもよい。
【０１１７】
（２）上述の実施形態では、第１、第２変位部材として、第１、第２ダイアフラム４７、４９を採用した例を説明したが、第１、第２変位部材としてベローズを採用してもよい。また、いずれか一方をダイアフラムとして、他方をベローズとしてもよい。
【０１１８】
（３）上述の実施形態では、弁体部４２の弁４２ａが絞り通路４１ｇ、５１ｇを全閉することができる圧力制御弁４、５０、６０を採用した例を説明したが、弁４２ａが絞り通路４１ｇ、５１ｇを全閉した際に、絞り通路４１ｇ、５１ｇの上流側から下流側へ冷媒を微小に漏らすブリード部を設けてもよい。
【０１１９】
これによれば、超臨界冷凍サイクルの起動前に絞り通路４１ｇ、５１ｇが全閉状態になっていても、微小流量の冷媒を圧力制御弁４、５０、６０の下流側へ流すことができるので、より一層、速やかに第１内圧Ｐｉ１、内圧Ｐｉを低下させることができる。その結果、超臨界冷凍サイクル１の起動時間を、より一層、短縮することができる。
【０１２０】
（４）第４実施形態の圧力制御弁６０では、第１実施形態の圧力制御弁４と共通するハウジング４１を採用しているが、第２、３実施形態の圧力制御弁５０のように、１つの冷媒流入口５１ａと１つの冷媒流出口５１ｂとを有するハウジング５１を圧力制御弁６０に適用してもよい。
【０１２１】
（５）上述の実施形態では、放熱器３を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器６を室内側熱交換器として車室内の冷却用に適用しているが、逆に、蒸発器６を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器３を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】第１実施形態の超臨界冷凍サイクルの全体構成図である。
【図２】第１実施形態の圧力制御弁の断面図である。
【図３】高圧側冷媒の温度と第１内圧との関係を示すグラフである。
【図４】第１実施形態の圧力制御弁の作動状態を説明する断面である。
【図５】第１実施形態の圧力制御弁の別の作動状態を説明する断面である。
【図６】第２実施形態の超臨界冷凍サイクルの全体構成図である。
【図７】第２実施形態の圧力制御弁の断面図である。
【図８】第３実施形態の超臨界冷凍サイクルの全体構成図である。
【図９】第４実施形態の圧力制御弁の断面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
２…圧縮機、３…放熱器、４、５０、４０…圧力制御弁、４１、５１…ハウジング、
４１ａ…第１流入口、５１ａ…流入口、４１ｄ…第２流出口、５１ｂ…流出口、
４１ｇ、５１ｇ…絞り通路、４２…弁体部、４４ａ、６４ａ…規制部、
４７…第１ダイアフラム、４９…第２ダイアフラム、６８…コイルバネ、
１００…（第１）密閉空間、２００…第２密閉空間。
【図１】
2008196774.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008196774.tif 000009
【図８】
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【図９】
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