(57)【要約】【課題】ＣＯ２  ガスを冷媒とする冷凍サイクルに用いて、シール性の向上と、圧力開放後の再閉弁時の弁密着性の向上とを実現できる圧力リリーフバルブの提供を図る。【解決手段】第１シール部Ｓ１と第２シール部Ｓ２とにより２重シールし、第１シール部Ｓ１は弁座５と弁体８とでメタルシールが得られてＣＯ２  ガスによるシール部の化学変化がなく、第２シール部Ｓ２ではフッ素ゴム系材料１６又は２０により弾性密着によるシールが得られるので、シール性が向上することに加えて、圧力開放後の再閉弁時には第２シール部のフッ素ゴム系材料１６又は２０の弾性密着により、第１シール部Ｓ１から微小なガスリークが生じた場合でもシール性を確保することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力導入部（３）と大気開放部（４）との境に弁座（５）を形成した金属製のバルブケーシング（２）と、
前記バルブケーシング（２）の大気開放部（４）側に配置されて前記弁座（５）に当接する弁体（８）と、
前記弁体（８）を前記弁座（５）に押圧するスプリング（９）と、
を備え、
ＣＯ２  ガスを冷媒とする冷凍サイクルの圧縮機後流の高圧側経路に設けられる圧力リリーフバルブ（１）であって、
前記弁体（８）を金属製として、該弁体（８）と前記弁座（５）とは、相互に密接するテーパ状の第１シール部（Ｓ１）と、
第１シール部（Ｓ１）に続いて設けられた小断面積の空隙部（１５）と、
該空隙部（１５）に設けられて弁体（８）と弁座（５）との相互を密接させるフッ素ゴム系材料からなる第２シール部（Ｓ２）と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクルの圧力リリーフバルブ。
【請求項２】
前記空隙部（１５）が、第１シール部（Ｓ１）の直後に設けられた第１空隙部（１５ａ）と、
第１空隙部（１５ａ）の直後に設けられた第２空隙部（１５ｂ）と、で構成され、
前記第２シール部（Ｓ２）を、この第２空隙部（１５ｂ）に設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクルの圧力リリーフバルブ。
【請求項３】
第２シール部（Ｓ２）は、弁体（８）の表面にフッ素ゴム系材料のコーティング層（１６）を設けて構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクルの圧力リリーフバルブ。
【請求項４】
コーティング層（１６）が、第１シール部（Ｓ１）の弁体（８）表面に延設されていることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクルの圧力リリーフバルブ。
【請求項５】
第２シール部（Ｓ２）は、弁体（８）にフッ素ゴム系材料からなるＯリング（２０）を嵌着して構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクルの圧力リリーフバルブ。
【請求項６】
Ｏリング（２０）が密接する弁座面（５ｂ）をテーパ状に形成したことを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクルの圧力リリーフバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＯ２  ガスを冷媒とする冷凍サイクルの圧力リリーフバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置等の冷凍サイクルでは、圧縮機後流の高圧側経路の冷媒圧力が所定値以上に上昇した際に、圧力リリーフバルブの開弁作動により異常に高くなったガス圧力を低減させて安全性を確保するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１３５８１７号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の圧力リリーフバルブは、弁体の下面（弁座対向面）に弁座に密接するゴム製のパッキングを嵌装配置した構成としたものであるが、ＣＯ２  ガスを冷媒とする冷凍サイクルのように、高圧側経路の内圧が冷媒の臨界圧力以上となる所謂超臨界冷凍サイクルに用いた場合、圧縮機後流（圧縮機とガスクーラー間）の冷媒温度が高温（１５０℃以上）となるため耐熱的に問題を生じる。
【０００５】
そこでこのゴムパッキングとして耐熱性のあるフッ素ゴム系材料を用いた場合ＣＯ２  ガスがゴムパッキングを透過し易く、また、ＣＯ２  ガスによってゴムパッキングが膨潤し易くシール性が悪化するという新たな問題を生じる。
【０００６】
また、これらのことから、弁座と弁体とを金属製としてメタルシールさせることも考えられるが、この場合、一度圧力開放した後に再閉弁したときの密着性が悪くなって微小なガスリークを生じる可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明はＣＯ２  ガスを冷媒とする冷凍サイクルに用いて、シール性を高められると共に圧力開放後の再閉弁時の弁密着性を確保することができる復帰型の圧力リリーフ弁を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力リリーフバルブにあっては、圧力導入部と大気開放部との境に弁座を形成した金属製のバルブケーシングと、前記バルブケーシングの大気開放部側に配置されて前記弁座に当接する弁体と、前記弁体を前記弁座に押圧するスプリングと、を備えて、ＣＯ２  ガスを冷媒とする冷凍サイクルの圧縮機後流の高圧側経路に設けられていて、前記弁体は金属製として、該弁体と前記弁座とは、相互に密接するテーパ状の第１シール部と、第１シール部に続いて設けられた小断面積の空隙部と、該空隙部に設けられて弁体と弁座との相互を密接させるフッ素ゴム系材料からなる第２シール部と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の圧力リリーフバルブによれば、第１シール部と第２シール部とにより２重にシールするため、圧縮機の吐出口からガスクーラーとの間の高圧側経路に配設しても、高温，高圧のＣＯ２  ガス冷媒のシール性を高めてガスリークを確実に防止することができる。
【００１０】
しかも、第１シール部は弁座と弁体とが金属接触するメタルシールとなっているため、ＣＯ２  ガスとの接触による化学変化によってシール効果が損なわれることはない。
【００１１】
とりわけ、この第１シール部に続いて小断面積の空隙部を形成してあるため、該第１シール部における弁体の弁座に対する着座性が安定し、該第１シール部のシール性を高めることができる。
【００１２】
そして、前記高圧側経路のガス圧力が異常に上昇して圧力リリーフバルブが開弁して圧力開放した後に再閉弁した際には、第１シール部は弁座と弁体とが相互に当接するテーパ状としてあるため、弁体の自動調芯が行われて弁体が傾くことなく弁座に適正に着座させてシールを行わせることができる。
【００１３】
また、この再閉弁時に、万一、第１シール部に塵埃等の噛み込みを生じてシールが不安定となった場合でも、第２シール部のフッ素ゴム系材料の弾性密着によってシール性を確保してガスリークを防止することができる。
【００１４】
しかも、このフッ素ゴム系材料からなる第２シール部は小断面積の空隙部に配設されているので、第１シール部で微小なガスリークがあっても、ＣＯ２  ガスに触れる度合いが小さいため、ＣＯ２  ガスの透過やフッ素ゴム系材料の膨潤化を回避することができ、従って、圧力リリーフバルブの再利用率が向上してサービスコストの削減が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１６】
図１，図２は本発明に係る圧力リリーフバルブの第１実施形態を示し、図１は圧力リリーフバルブの全体を示す断面図、図２は図１の要部を示す拡大図である。
【００１７】
この第１実施形態における圧力リリーフバルブ１は、ＣＯ２  ガスを冷媒とする図外の冷凍サイクルの圧縮機の吐出口直後または圧縮機とガスクーラーとの間の高圧側経路に設けられる。
【００１８】
金属製のバルブケーシング２は、圧力導入部３と大気開放部４とを設けた円筒状に形成してあり、これら圧力導入部３と大気開放部４との境に弁座５を形成してある。
【００１９】
前記圧力導入部３を設けたケーシング先端部は小径に形成してあって、その外周には前記高圧側経路に螺装するためのねじ部６を形成してあると共に、小径部の基部にシール用のゴムパッキング７を嵌装配置してある。
【００２０】
大気開放部４は圧力導入部３よりも大径に形成してあって、前記弁座５はテーパ状の第１シール面５ａと、大気開放部４の内側端面となるフラットな第２シール面５ｂとで構成している。
【００２１】
大気開放部４には、前記弁座５に当接する弁体８と、該弁体８を弁座５に押圧するスプリング９とを配設してある。
【００２２】
この大気開放部４の外端の開口部内周にはねじ部１０を形成してあり、このねじ部１０に中心に開口１１ａを形成したアジャストスクリュー１１を螺装してある。
【００２３】
スプリング９は前記アジャストスクリュー１１の内側端面に当接配置した円板状のスプリングシート１２と、弁体８の背部に形成したスプリングシート部１３とに亘って弾装してあり、前記アジャストスクリュー１１のねじ込み加減で押圧力が調整される。
【００２４】
アジャストスクリュー１１の外端面には、開口１１ａを閉止する防塵用の樹脂フイルムからなるラベル１４を貼着してある。
【００２５】
弁体８は前記弁座５に対向する面（スプリングシート部１３を形成した面と反対側の面）に、弁座５の第１シール面５ａに当接するテーパ状の第１シール面８ａと、弁座５の第２シール面５ｂに対向するフラットな第２シール面８ｂとを形成してある。
【００２６】
弁座５の第１シール面５ａのテーパ傾斜角度は弁体８の第１シール面８ａのテーパ傾斜角度よりも大きく形成して、これら第１シール面５ａ，８ａの先端側（小径側）の部分同志が当接してシールする第１シール部Ｓ１を構成して、これら弁座５と弁体８の対向面間にこの第１シール部Ｓ１に続く小断面積の空隙部１５を形成している。
【００２７】
具体的には、本実施形態ではこの空隙部１５は、前記テーパ状の第１シール面５ａ，８ａ間に形成された第１空隙部１５ａと、フラットな第２シール面５ｂ，８ｂ間に形成された第２空隙部１５ｂとで構成される。
【００２８】
そして、この第２空隙部１５ｂに前記第２シール面５ｂ，８ｂの相互を密接させるフッ素ゴム系材料からなる第２シール部Ｓ２を構成している。
【００２９】
本実施形態では、前記第２シール部Ｓ２は、弁体８の第２シール面８ｂの表面にフッ素ゴム系材料のコーティング層１６を設けて構成してあり、このコーティング層１６はテーパ状の第１シール面８ａの表面にまで延設してある。
【００３０】
以上の第１実施形態の圧力リリーフバルブ１の構造によれば、第１シール部Ｓ１と第２シール部Ｓ２とにより２重にシールするため、図外の圧縮機の吐出口付近に配設してあっても、高温，高圧のＣＯ２  ガス冷媒のシール性を高めてガスリークを確実に防止することができる。
【００３１】
しかも、第１シール部Ｓ１は弁座５および弁体８のテーパ状の第１シール面５ａ，８ａの相互が金属接触するメタルシールとなっているため、ＣＯ２  ガスとの接触による化学変化によってシール効果が損なわれることはない。
【００３２】
具体的には、本実施形態では第２シール部Ｓ２を構成するフッ素ゴム系材料のコーティング層１６を弁体８のテーパ状の第１シール面８ａまで延設してあるが、この第１シール面８ａと弁座５の第１シール面５ａとのテーパ面同志の着座によって、該第１シール面８ａの前記コーティング層１６が圧力導入部３に露出することがなく、これら第１シール面５ａ，８ａが実質的にメタルシールとなって、ＣＯ２  ガスとの接触による化学変化の不具合が回避される。
【００３３】
また、これら第１シール面５ａ，８ａの当接による第１シール部Ｓ１に続いて、小断面積の空隙部１５のテーパ状の第１空隙部１５ａが存在しているため、該第１シール部Ｓ１における前記第１シール面５ａに対する第１シール面８ａの着座性が安定して第１シール面８ａの着座不良が回避され、該第１シール部Ｓ１のシール性を高めることができる。
【００３４】
そして、前記高圧側経路のガス圧力が異常に上昇して圧力リリーフバルブ１が開弁作動して圧力開放した後に再閉弁した際には、第１シール部Ｓ１は弁座５と弁体８の第１シール面５ａ，８ａが相互に当接するテーパ状としてあるため、弁体８の自動調芯が行われて弁体５が傾くことなく適正に着座させてシールを行わせることができる。
【００３５】
また、この再閉弁時に、万一、第１シール部Ｓ１に塵埃等の噛み込みを生じてシールが不安定となった場合でも、第２シール部Ｓ２のフッ素ゴム系材料１６の弾性密着によってシール性を確保してガスリークを防止することができる。
【００３６】
しかも、このフッ素ゴム系材料からなる第２シール部Ｓ２は、小断面積の空隙部１５における第２空隙部１５ｂに配設されているので、第１シール部Ｓ１で微小のガスリークがあっても、ＣＯ２  ガスに触れる度合いが小さいため、ＣＯ２  ガスの透過やフッ素ゴム系材料コーティング層１６の膨潤化を回避することができ、従って、圧力リリーフバルブ１の再利用率が向上してサービスコストの削減を図ることができる。
【００３７】
ここで、特に本実施形態にあっては前述のように、弁体８の第２シール面８ｂの表面にフッ素ゴム系材料のコーティング層１６を設けて第２シール部Ｓ２を構成するようにしているので、組付部品点数および組付工数の増加を伴うことなくコスト的に有利に第２シール部Ｓ２を構成することができると共に、コーティング層１６の厚み管理が容易でシール精度の高い第２シール部Ｓ２を構成することができる。
【００３８】
また、このコーティング層１６は前述のように第１シール面８ａにまで容易に延設できるため、該第１シール面８ａにコーティング層１６の延設部が存在することにより、前記圧力リリーフバルブ１の再閉弁時に、万一、第１シール部Ｓ１に塵埃等の噛み込みが生じた場合でも、このコーティング層１６の延設部の弾性密着作用によりシール性を高く維持することができる。
【００３９】
図３，図４は本発明の第２実施形態を示すもので、図３は圧力リリーフバルブの全体的な断面図、図４は図３の要部の拡大図である。
【００４０】
この第２実施形態では前記第１実施形態における弁座５の第２シール面（弁座面）５ｂをテーパ状に形成すると共に、第１シール面５ａと第２シール面５ｂとの連設部分に直角の小さな段部１７を環状に形成してある。
【００４１】
一方、弁体８は第１シール面８ａに続いて前記段部１７に対向する直角の小さな段部１８を環状に形成すると共に、この段部１８に続いて小径部１９を形成して、該小径部１９とその形成止端面とを第２シール面８ｂとしてある。
【００４２】
段部１７と１８の各端面間には小さな隙間を設定して第１空隙部１５ａとし、前記第２シール面８ｂとテーパ状の第２シール面５ｂとの間の空隙を空隙部１５ｂとしてある。
【００４３】
そして、前記弁体８の小径部１９に、フッ素ゴム系材料からなるＯリング２０を装着して、該Ｏリング２０により弁座５と弁体８の各第２シール面５ｂ，８ｂが密着する第２シール部Ｓ２を構成している。
【００４４】
この第２実施形態の構造によれば、通常の状態では弁座５と弁体８の第１シール部Ｓ１を構成する各テーパ状の第１シール面５ａ，８ａ同志が直接金属接触してメタルシールとなり、これらテーパ状の第１シール面５ａ，８ａ同志の着座安定性は前記第１空隙部１５ａの存在によって確保される一方、第２シール部Ｓ２ではＯリング２０が弁座５のテーパ状の第２シール面５ｂに、該テーパ傾斜に沿って喰い込むように弾性密着して確実なシールが得られるから、前記第１実施形態と同様の効果が得られ、また、圧力開放後の再閉弁時にあっても、第１実施形態と同様の閉弁性およびシール性が得られる。
【００４５】
また、本実施形態では弁体８の第２シール面８ｂを構成する小径部１９に、フッ素ゴム系材料からなるＯリング２０を装着して第２シール部Ｓ２を構成するようにしてあるから、Ｏリング２０の嵌挿で容易に第２シール部Ｓ２を構成でき、また、弁座５の第２シール面５ｂをテーパ状としてあるので、前記Ｏリングをテーパの小径側に向けて締め勝手に弾接させることができて、シール効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構造を示す断面図。
【図２】図１の要部の拡大図。
【図３】本発明の第２実施形態の全体構造を示す断面図。
【図４】図３の要部の拡大図。
【符号の説明】
１  圧力リリーフバルブ
２  バルブケーシング
３  圧力導入部
４  大気開放部
５  弁座
８  弁体
９  スプリング
１５  空隙部
１５ａ  第１空隙部
１５ｂ  第２空隙部
１６  コーティング層（フッ素ゴム系材料）
２０  Ｏリング（フッ素ゴム系材料）
Ｓ１  第１シール部
Ｓ２  第２シール部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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