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公開番号2025082932
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2023196511
出願日2023-11-20
発明の名称バルブユニットおよび車両用冷暖房装置
出願人株式会社テージーケー
代理人弁理士法人インターブレイン
主分類F25B 49/02 20060101AFI20250523BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】自然冷媒を採用する冷凍サイクルにおいて冷媒漏れが生じたとしても有効に対処できるシステム構成を提供する。
【解決手段】バルブユニット114は、第1熱交換器104から第2熱交換器106へ流れる冷媒を減圧膨張する電動膨張弁1と、電動膨張弁1の下流側の低圧通路を大気に開放するために開弁されるリリーフ弁2とを一体に備える。センサ162,164により冷媒漏れが検出されたときに、電動膨張弁1とリリーフ弁2とが連動して制御される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
自然冷媒を循環させる冷媒循環通路と、
前記冷媒循環通路に配置され、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒循環通路における前記圧縮機の下流側に配置される第１熱交換器と、
前記冷媒循環通路における前記圧縮機の上流側に配置される第２熱交換器と、
前記冷媒循環通路から外部への冷媒漏れを検出するセンサと、
を備える冷凍サイクルに適用されるバルブユニットであって、
前記第１熱交換器から前記第２熱交換器へ流れる冷媒を減圧膨張する電動膨張弁と、前記電動膨張弁の下流側の低圧通路を大気に開放するために開弁されるリリーフ弁とを一体に備え、前記センサにより冷媒漏れが検出されたときに、前記電動膨張弁と前記リリーフ弁とが連動して制御されることを特徴とするバルブユニット。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記自然冷媒が、炭化水素を主成分とする燃焼性の冷媒であることを特徴とする請求項１に記載のバルブユニット。
【請求項３】
前記電動膨張弁および前記リリーフ弁に共用のボディと、
前記ボディに接続され前記リリーフ弁の開弁時に前記低圧通路と連通する配管と、
を備え、
前記配管が前記ボディの下方に向けて延びることを特徴とする請求項２に記載のバルブユニット。
【請求項４】
自然冷媒を循環させる冷媒循環通路と、
前記冷媒循環通路に配置され、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒循環通路における前記圧縮機の下流側に配置される第１熱交換器と、
前記冷媒循環通路における前記圧縮機の上流側に配置される第２熱交換器と、
前記第１熱交換器から前記第２熱交換器へ流れる冷媒を減圧膨張する電動膨張弁と、
前記電動膨張弁の下流側の低圧通路を大気に開放するために開弁されるリリーフ弁と、
前記冷媒循環通路から外部への冷媒漏れを検出するセンサと、
前記圧縮機、前記電動膨張弁および前記リリーフ弁を制御する制御部と、
を備え、
前記電動膨張弁と前記リリーフ弁とが一体に設けられ、
前記制御部は、前記センサにより冷媒漏れが検出されると、前記電動膨張弁と前記リリーフ弁とを連動して制御し、前記圧縮機の駆動を停止させることを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項５】
前記自然冷媒が、炭化水素を主成分とする燃焼性の冷媒であることを特徴とする請求項４に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項６】
前記センサとして前記電動膨張弁の上流側における冷媒漏れを検出する第１センサと、
前記センサとして前記電動膨張弁の下流側における冷媒漏れを検出する第２センサと、
前記電動膨張弁の下流側における冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
を備え、
前記制御部は、
前記第１センサにより冷媒漏れが検出されたときには、前記圧縮機の駆動を停止させ、前記電動膨張弁を全開状態とし、前記リリーフ弁を開弁させ、
前記第１センサではなく前記第２センサにより冷媒漏れが検出されたときには、前記電動膨張弁を小開度に維持したまま前記リリーフ弁を開弁させ、前記圧力センサにより検出された圧力が設定圧力以下となったときに圧縮機の駆動を停止させることを特徴とする請求項４又は５に記載の車両用冷暖房装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルの冷媒漏れ対策に用いられるバルブユニットに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の電気自動車の普及に伴い、その空調システムの開発も進められている。電気自動車は内燃機関による熱源そのものがないため、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いてサイクル運転を行うヒートポンプ式の冷暖房装置が採用されている（特許文献１参照）。このような冷暖房装置は、冷媒循環通路に圧縮機、室外熱交換器、膨張装置、蒸発器、室内熱交換器等を配置して構成されるが、使用する冷媒の種類に応じて最適となる冷媒循環通路の構成や各機器の配置構成などが変わる。
【０００３】
近年は地球温暖化対策の一環として、フッ素系冷媒の中でもオゾン層破壊係数や地球温暖化係数の低いものが採用されているが、より環境への負荷が小さい自然冷媒への転換も検討されている。例えば、プロパンや二酸化炭素などが比較的冷凍効果が高い自然冷媒として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１１５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、プロパンなど炭化水素を主成分とする冷媒は燃焼性が高いため（つまり強燃性であるため）、高温高圧下で漏れると発火のおそれがある。一方、二酸化炭素は不燃性であるが、少なくとも車室内への漏れは回避しなければならない。
【０００６】
本発明の目的の一つは、自然冷媒を採用する冷凍サイクルにおいて冷媒漏れが生じたとしても有効に対処できるシステム構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、冷凍サイクルに適用されるバルブユニットである。冷凍サイクルは、自然冷媒を循環させる冷媒循環通路と、冷媒循環通路に配置され、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、冷媒循環通路における圧縮機の下流側に配置される第１熱交換器と、冷媒循環通路における圧縮機の上流側に配置される第２熱交換器と、冷媒循環通路から外部への冷媒漏れを検出するセンサと、を備える。このバルブユニットは、第１熱交換器から第２熱交換器へ流れる冷媒を減圧膨張する電動膨張弁と、電動膨張弁の下流側の低圧通路を大気に開放するために開弁されるリリーフ弁とを一体に備え、センサにより冷媒漏れが検出されたときに、電動膨張弁とリリーフ弁とが連動して制御される。
【０００８】
この態様によると、電動膨張弁とリリーフ弁とが一体化されたバルブユニットが提供される。冷媒循環通路からの冷媒漏れが検出されると、電動膨張弁とリリーフ弁とが連動し、リリーフ弁が低圧通路を大気に開放して冷媒をリリーフする。すなわち、万が一冷媒漏れが生じたとしても、低温低圧の領域から大気へ向けて冷媒を安全にリリーフでき、車室内への漏れを防止できる。また、使用される自然冷媒が強燃性の冷媒であったとしても、低温低圧の状態でリリーフされるため、発火の危険も生じない。
【０００９】
本発明の別の態様は、車両用冷暖房装置である。この車両用冷暖房装置は、自然冷媒を循環させる冷媒循環通路と、冷媒循環通路に配置され、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、冷媒循環通路における圧縮機の下流側に配置される第１熱交換器と、冷媒循環通路における圧縮機の上流側に配置される第２熱交換器と、第１熱交換器から第２熱交換器へ流れる冷媒を減圧膨張する電動膨張弁と、電動膨張弁の下流側の低圧通路を大気に開放するために開弁されるリリーフ弁と、冷媒循環通路から外部への冷媒漏れを検出するセンサと、圧縮機、電動膨張弁およびリリーフ弁を制御する制御部と、を備える。電動膨張弁とリリーフ弁とが一体に設けられる。制御部は、センサにより冷媒漏れが検出されると、電動膨張弁とリリーフ弁とを連動して制御し、圧縮機の駆動を停止させる。
【００１０】
この態様によると、電動膨張弁とリリーフ弁とが一体化され、制御部により開閉制御される。冷媒循環通路からの冷媒漏れが検出されると、圧縮機が停止されることで、その漏れの勢いが低減される。一方、冷媒循環通路では、圧縮機の停止後も冷媒が慣性によりしばらく流れることになるが、電動膨張弁とリリーフ弁とが連動して開弁し、リリーフ弁が低圧通路を大気に開放することで冷媒のリリーフを促進する。すなわち、この態様によれば、万が一冷媒漏れが生じたとしても、低温低圧の領域から大気へ向けて冷媒を安全にリリーフでき、車室内への漏れを防止できる。また、使用される自然冷媒が強燃性の冷媒であったとしても、低温低圧の状態でリリーフされるため、発火の危険も生じない。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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