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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1.
Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Temperaturtyp-Expansionsventil, das
in einer Klimatisierungsvorrichtung wie einer Fahrzeug-Klimaanlage zur
Steuerung einer Strömungsrate
von Kältemittel eingebaut
ist, welches gemäß der Temperatur
des Kältemittels
einem Verdampfer zugeführt
wird.
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Ein
Temperaturtyp-Expansionsventil dieser Art ist in der japanischen
ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 2002-310538 beispielsweise beschrieben, enthält ein prismatisches Ventilgehäuse, einen
ersten Durchtritt, der innerhalb dieses Ventilgehäuses für den Durchtritt
eines Hochdruck-Kältemittels
ausgebildet ist, eine Ventilkammer, die innerhalb dieses Durchtritts
ausgebildet ist, einen zweiten Durchtritt, der innerhalb des Ventilgehäuses parallel zu
dem ersten Durchtritt ausgebildet ist, zum Durchtritt des zu der
Seite des Verdampfers gesendeten Kältemittels, einen Drosseldurchtritt,
in welchen ein Ventilsitzelement zur kommunizierenden Verbindung der
Ventilkammer und des zweiten Durchtritts geschoben ist, einen sphärischen
Ventilkörper,
der in dem Drosseldurchtritt gegenüberliegend angeordnet ist,
einen dritten Durchtritt für
den Durchtritt des von der Seite des Verdampfers gesendeten Kältemittels und
eine Betätigungsstange
zum Erfassen der Temperatur des durch den dritten Durchtritt hindurch
tretenden Kältemittels
und zum Antrieb des Ventilkörpers.
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Das
Ventilsitzelement, das vorstehend beschrieben ist, ist an dem Drosseldurchtritt
in dem Zustand fixiert, in welchem es zuvor zwischen dem Ventilkörper und
der Betätigungsstange
angebaut wurde. Die Betätigungsstange
weist einen Abschnitt kleinen Durchmessers auf, der in das Ventilsitzelement
eingesetzt ist, und der sphärische
Ventilkörper
ist an dem distalen Ende des Abschnitts kleinen Durchmessers fixiert.
Demzufolge kann die offene Durchtrittsfläche des Drosseldurchtritts
durch die Verschiebung des Ventilkörpers eingestellt werden.
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Die
japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 2002-310538, die vorstehend beschrieben ist, wendet jedoch für die Strömungsraten-Regulationsfunktion
einen komplizierten Aufbau an, in welchem die stangenartige Betätigungsstange,
der sphärische
Ventilkörper,
das rohrförmige
Ventilsitzelement und so weiter, zuvor einstückig gebildet sind. Unter diesen
Elementen ist das Ventilsitzelement an dem Abschnitt kleinen Durchmessers
der Betätigungsstange
eingepasst, aber da eine Lücke
zwischen dem Ventilsitzelement und dem Abschnitt kleinen Durchmesser
sichergestellt ist, bleibt beispielsweise das Problem der Zentrierung,
wenn das Ventilsitzelement durch Presspassen an dem Drosseldurchtritt
unter Verwendung der Betätigungsstange eingepasst
wird.
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In
diesem Aufbau sind der Ventilkörper
und die Betätigungsstange
fixiert. Wenn die Betätigungsstange
beispielsweise an den Ventilkörper
geschweißt
ist, tritt eine Variation der Länge
der Betätigungsstange
infolge des Eindringens der Verschweißung auf. Wenn das Ventilsitzelement
durch Presspassen an dem Drosseldurchtritt unter Verwendung einer
solchen Betätigungsstange
fixiert wird, entsteht Deformation an dem Endabschnitt der Betätigungsstange,
so dass die Genauigkeit der Strömungspfadsteuerung
durch das Expansionsventil abfällt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Mit
Blick auf die vorstehend beschriebenen Probleme zielt die Erfindung
ab auf das Bereitstellen eines Temperaturtyp-Expansionsventils mit
einem einfachen Aufbau und wenigen Komponenten.
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Um
die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung ein
Temperaturtyp-Expansionsventil bereit, enthaltend ein Ventilgehäuse (110)
mit einem ersten Durchtritt (121), in welchem ein Hochdruck-Kältemittel
strömt,
einen zweiten Durchtritt (122), durch welchen ein zu einem
Verdampfer (5) strömendes
Niedrigdruck-Kältemittel strömt, einen
Durchtritt (123), durch welchen ein auslassseitiges Kältemittel
des Verdampfers (5) strömt und
einen Drosseldurchtritt (125), der von dem ersten Durchtritt
(121) mit dem zweiten Durchtritt (122) kommunizierend
verbunden ist; einen Ventilkörper
(130) mit einem Ventilelement (131), welches eine
Querschnittsfläche
des Drosseldurchtritts (125) variiert; und eine Betätigungsstange
(135) zum Antrieb des Ventilkörpers (130) in einer
ineinander greifenden Anordnung mit einem Verschiebungselement (160), welches
eine Verschiebung in Übereinstimmung
mit einer Druckdifferenz zwischen einem Sättigungsdruck, der einer Auslasstemperatur
des Kältemittels des
Verdampfers (5) entspricht, und einem Verdampfungsdruck
des Verdampfers (5) unterzogen wird; wobei eine Gleitöffnung (124),
die mit dem Drosseldurchtritt (125) kommunizierend verbunden
ist und den Ventilkörper
(30) aufnimmt, in dem Ventilgehäuse (110) ausgebildet
ist und das Ventilelement (131) sich in der Gleitöffnung (124)
in der ineinander greifenden Anordnung mit der Betätigungsstange
(135) bewegt, um dadurch die Querschnittsfläche des Drosseldurchtritts
(125) einzustellen.
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Gemäß dieser
Erfindung ist der Ventilkörper (130)
von einem Kolbenventilsystem, das sich in Axialrichtung hin und
her bewegt, und demzufolge kann ein Ventilmechanismus einschließlich des
Ventilkörpers
(130), des Ventilelements (131) und der Gleitöffnung (124)
einfach sein. Genauigkeit der Strömungsraten-Steuergüte kann
verbessert werden, da ein Fixieren wie Schweißen oder Presspassen, das in
der Vergangenheit nötig
war, nicht erforderlich ist.
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In
der Erfindung ist die Gleitöffnung
(124) eine Öffnung,
die von einer Richtung des Ventilgehäuses (110) ausgebildet
ist, ist in solch einer Weise ausgebildet, dass der Ventilkörper (130)
von einem der Enden der Gleitöffnung
eingepasst werden kann, und der Drosseldurchtritt (125)
mündet
in der Nähe des
Bodenabschnitts davon.
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Gemäß dieser
Erfindung können
Bestandskomponenten des Ventilmechanismus, wie der Ventilkörper (130)
mit dem Ventilelement (131), die Betätigungsstange (135),
ein später
beschriebenes Federelement (133) und später beschriebene erste und zweite
Dichtelemente (136, 137) von einer Richtung angebaut
werden. Da die Anzahl von Zusammenbauschritten auf diese Weise gesenkt
werden kann, kann der Zusammenbau-Einflussfaktor verbessert werden.
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In
der Erfindung weist der Ventilkörper
(130) das Ventilelement (131) mit einer stangenartigen Form
mit einem kleinen Durchmesser und einem Führungsabschnitt (132)
mit einem größeren Durchmesser
als der Ventilkörper
auf. Gemäß dieser
Erfindung kann der Ventilmechanismus in einfacher Form gestaltet
sein. Genauer kann der Ventilkörper
(130) einstückig
durch zumindest den Führungsabschnitt (132)
und das Ventilelement (131) ausgebildet sein.
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Demgemäß können der
Ventilkörper
(130) und die Gleitöffnung
(124) zur Unterbringung des Ventilkörpers (130) einfach
durch maschinelle Bearbeitung wie Schweißen oder Einstecken ausgebildet werden,
und der Ventilmechanismus erfordert kein Fixieren wie Schweißen oder
Einstecken, das in der Vergangenheit nötig war. Daher kann die Verbesserung
von Genauigkeit der Strömungsraten-Steuergüte erzielt
werden.
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In
der Erfindung sind Kommunikationsöffnungen (131a, 131b, 131c)
als Fluiddurchtritte in dem Ventilelement (131) ausgebildet,
und zumindest eine der Kommunikationsöffnungen (131a, 131b, 131c)
stellt die offene Durchtrittsfläche
des Drosseldurchtritts (125) in einer ineinander greifenden
Anordnung mit der Betätigungsstange
(135) ein.
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Gemäß dieser
Erfindung kann zumindest eine der Kommunikationsöffnungen (131a, 131b, 131c)
gut mit dem offenen Abschnitt des Drosseldurchtritts (125) kombiniert
werden. Daher kann ein Ventilmechanismus mit einem einfachen Aufbau
gebildet werden.
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In
dem Ventilmechanismus der früheren Technik,
in welchem ein sphärischer
Ventilkörper
und ein rohrförmiges
Ventilsitzelement kombiniert sind, bleibt das Problem, dass Selbsterregungs-Schwingung
in dem Ventilkörper
auftritt, wenn Kältemittel
in der Verschiebungsrichtung des Ventilkörpers strömt. In der vorliegenden Erfindung
schneidet daher die Strömungsrichtung
des von dem Drosseldurchtritt (125) zu dem Ventilelement
(131) strömenden
Kältemittels
die Gleitrichtung des Ventilkörpers
(130) in rechten Winkeln, und eine Selbsterregungs-Schwingung
tritt nicht leicht auf. Aus diesem Grund erfolgt kein Auftreten
eines aufdringlichen Geräusches
infolge von Selbsterregungs-Schwingung.
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In
der Erfindung mündet
zumindest eine der Kommunikationsöffnungen (131a, 131b, 131c)
zu dem Bodenabschnitt der Gleitöffnung
(124). Gemäß dieser
Erfindung strömt
das im Druck reduzierte Kältemittel
durch den Bodenabschnitt der Gleitöffnung (124) und der
Niedrigdruck nach der Druckreduzierung wirkt auf die Betätigungsstange
(135) ein. Demzufolge kann die Antriebskraft des Verschiebungselements
(160) zum Antrieb der Betätigungsstange (135)
und des Ventilkörpers
(130) reduziert werden, und der Durchmesser des Verschiebungselements (160),
das heißt
der Durchmesser der Membran, kann verringert werden.
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In
dieser Erfindung ist eine Außenumfangsnut
(131d) als ein Fluiddurchtritt um den Außenumfang
des Ventilelements (131) herum ausgebildet und stellt die
offene Durchtrittsfläche
des Drosseldurchtritts (125) in der ineinander greifenden
Anordnung mit der Betätigungsstange
(135) ein.
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Gemäß dieser
Erfindung kann die Außenumfangsnut
(131d) einfacher in dem Drosseldurchtritt (125)
als in den vorstehend beschriebenen Erfindungen positioniert werden,
und der Ventilmechanismus mit einem einfachen Aufbau kann ausgebildet
werden. Es ist ratsam, die Außenumfangsnut
(131d) mit zumindest einer der Kommunikationsöffnungen (131a, 131b, 131c)
zu kombinieren.
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In
dieser Erfindung weist der Drosseldurchtritt (125) eine
Querschnittsform der Art auf, dass ein Verhältnis zwischen einem Verschiebungsgrad
des Ventilelements (133) und seiner offenen Durchtrittsfläche im Wesentlichen
proportional ist. Wenn zum Beispiel die Querschnittsform des Drosseldurchtritts (125)
im Wesentlichen rechteckig ist, weist die offene Durchtrittsfläche ein
im Wesentlichen proportionales Verhältnis zu dem Verschiebungsbetrag
des Ventilelements (131a) auf. Demzufolge kann die Genauigkeit
der Strömungsraten-Steuergüte verbessert
werden.
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In
dieser Erfindung enthält
der Ventilkörper (130)
ein erstes Dichtungselement (136) zum hermetischen Abdichten
einer Druckdifferenz zwischen dem dritten Durchtritt (123)
und dem zweiten Durchtritt (122). Gemäß dieser Erfindung kann das
erste Dichtungselement (136) einfach auf dem Ventilkörper (130)
angeordnet werden und kann an dem Ventilgehäuse (110) angebaut
werden, ohne den Zusammenbau-Einflussfaktor des Ventilkörpers (130)
zu beeinträchtigen.
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In
dieser Erfindung enthält
der Ventilkörper (130)
ein zweites Dichtungselement (137) zum hermetischen Abdichten
einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Durchtritt (121)
und dem zweiten Durchtritt (122). Gemäß dieser Erfindung kann das
zweite Dichtungselement (137) einfach auf dem Ventilkörper (130)
angeordnet werden und kann an dem Ventilgehäuse (110) angebaut
werden, ohne den Zusammenbau-Einflussfaktor des Ventilkörpers (130)
zu beeinträchtigen,
dies in derselben Weise wie in der vorstehend beschriebenen Erfindung.
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In
dieser Erfindung ist ein Federelement (133) zum Beaufschlagen
des Verschiebungselements (160) in solch einer Weise angeordnet,
dass das Auslass-Kältemittel
des Verdampfers (5) einen Überheizgrad aufweist, ist ferner
ein Einstellschraubelement (140) zum Einstellen einer Federkraft
des Federelements (133) vorgesehen, und das Federelement
(133) ist zwischen dem Ventilkörper (130) und dem
Einstellschraubelement (140) zwischenliegend angeordnet.
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Gemäß dieser
Erfindung kann der Ventilkörper
(130), das Federelement (133) und das Einstellschraubelement
(140) in der genannten Reihenfolge in der Gleitöffnung (124)
untergebracht werden. Demzufolge können der Ventilkörper (130),
das Federelement (133) und das Einstellschraubelement (140)
von einer Richtung angebaut werden und eine Feineinstellung des Überheizgrads
kann einfach ausgeführt
werden.
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In
dieser Erfindung ist ein Federelement (133) zum Beaufschlagen
des Verschiebungselements (160) in solch einer Weise angeordnet,
dass das Auslass-Kältemittel
des Verdampfers (5) einen Überheizgrad aufweist, und das
Federelement (133) ist zwischen dem Ventilkörper (130)
und der Gleitöffnung
(124) zwischenliegend angeordnet.
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Gemäß dieser
Erfindung kann das Federelement (133) von derselben Richtung
aus wie der Ventilkörper
(130) angebaut werden. Die Größe des Federelements (133)
kann auch reduziert werden.
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In
dieser Erfindung sind der Ventilkörper (130) und die
Betätigungsstange
(135) in solch einer Weise ausgebildet, dass sie in der
Lage sind, die Federkraft des Federelements (133) einzustellen.
Gemäß dieser
Erfindung kann die Länge
der Betätigungsstange
(135) beispielsweise durch Koppeln des Ventilkörpers (130)
und der Betätigungsstange (135)
durch Ineinandergreifen eingestellt werden. Demzufolge kann Feineinstellung
des Überheizgrads leicht
durchgeführt
werden, ohne einen separaten Einstellmechanismus vorzusehen.
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In
dieser Erfindung weist das Verschiebungselement (160) ein Übertragungselement
(163) zum Übertragen
von Antriebskraft auf die Betätigungsstange
(135) auf, und der Ventilkörper (130) ist integral
mit der Betätigungsstange
(135) oder dem Übertragungselement
(163) einschließlich
der Betätigungsstange
(135) ausgebildet.
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Gemäß dieser
Erfindung kann die Komponentenanzahl gesenkt und die Zusammenbaugenauigkeit
der Verbindungslänge
des Übertragungselements
(163), des Ventilkörpers
(130) und der Betätigungsstange
(135) verbessert werden. Demzufolge kann die Genauigkeit
der Strömungsraten-Steuergüte verbessert
werden, da der Verschiebungsbetrag des Verschiebungselements (160)
genau auf das Ventilelement (131) übertragen werden kann.
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Im Übrigen stellen
Bezugsziffern in allen Klammern das Verhältnis der Entsprechung zu konkreten
Mitteln in später
beschriebenen Ausführungsformen
dar.
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Die
vorliegende Erfindung kann aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung, wie sie nachfolgend ausgeführt wird, zusammen mit den
begleitenden Zeichnungen vollständiger verstanden
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 ist
eine Längsschnittansicht,
die ein Positionsverhältnis
eines Kältemitteldurchtritts
zeigt, der in einem Ventilgehäuse 110 gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist;
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3A ist
eine Längsschnittansicht,
die den Gesamtaufbau eines Ventilkörpers 130 gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3B ist
eine Ansicht, die entlang einer Linie A in 3A genommen
ist;
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4A bis 4C sind
schematische Ansichten, die eine Form von jedem eines Ventilelements 110 und
eines Drosseldurchtritts in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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5 ist
ein Graph, der das Verhältnis
zwischen einem Verschiebungsbetrag und einer Öffnungsfläche zeigt, wenn die Form der
Formen des Ventilelements 110 und des Drosseldurchtritts
als Parameter verwendet werden;
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6 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß einer
dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß einer
fünften
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß einer
sechsten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß der sechsten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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11 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß der sechsten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß einer
siebten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß einer
achten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt; und
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14 ist
eine schematische Ansicht, die einen Gesamtaufbau eines Temperaturtyp-Expansionsventils 1 gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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Ein
Temperaturtyp-Expansionsventil gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 3B erläutert. 1 ist
eine schematische Ansicht, die den Gesamtaufbau des Temperaturtyp-Expansionsventils
zeigt, und 2 ist eine Längsschnittansicht, die ein
positionelles Verhältnis
eines Kältemitteldurchtritts
zeigt, der in einem Ventilgehäuse 110 ausgebildet
ist. 3A ist eine Längsschnittansicht,
die den Gesamtaufbau des Ventilkörpers 130 zeigt
und 3B ist eine entlang der Linie A in 3A genommene
Ansicht.
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Das
Temperaturtyp-Expansionsventil 1 (nachfolgend einfach "Expansionsventil" genannt) ist Bestandteil
eines bekannten Kälteerzeugungskreislaufs
mit funktionellen Komponenten wie einen Kompressor 2, einen
Kondensor 3, einen Flüssigkeitssammler 4 und
einen Verdampfer 5, wie in 1 gezeigt
ist, und diese Komponenten sind miteinander über eine Kältemittelleitung 6 verbunden.
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Das
Expansionsventil enthält
ein Ventilgehäuse 110,
einen Ventilkörper 130,
der in einem Kältemitteldurchtritt
angeordnet ist, der zwischen dem Flüssigkeitssammler 4 und
dem Verdampfer 5 ausgebildet ist, einem Verschiebungselement 160,
das eine Verschiebung in Übereinstimmung
mit einer Druckdifferenz zwischen einem einer Austritts-Kältemitteltemperatur
des Verdampfers 5 entsprechenden Sättigungsdruck und einem Verdampfungsdruck
des Verdampfers 5 unterzogen wird, einer Betätigungsstange 135,
die den Ventilkörper 130 in
der ineinander greifenden Anordnung mit dem Verschiebungselement 160 antreibt,
und ein Federelement 133, das das Verschiebungselement 160 beaufschlagt.
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Das
Ventilgehäuse 110 ist
ein Gehäuse,
das beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung in prismatischer
Form in solcher Weise ausgebildet ist, dass Kältemitteldurchtritte darin
ausgebildet sein können,
und der Ventilkörper 130,
das Verschiebungselement 160, die Betätigungsstange 135 und das
Federelement 133 sind innerhalb des Ventilgehäuses 110 angeordnet.
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Die
Kältemitteldurchtritte
enthalten einen ersten Durchtritt 121, der mit einem Auslass
des Flüssigkeitssammlers 4 kommunizierend
verbunden ist, einen zweiten Durchtritt 122, der mit einem
Einlass des Verdampfers 55 kommunizierend verbunden ist,
einen dritten Durchtritt 123, dessen eine Seite mit einem
Auslass des Verdampfers 5 und dessen andere Seite mit einer
Saugseite des Kompressors 2 kommunizierend verbunden ist,
und einen Drosseldurchtritt 125 und einen Kommunikationsdurchtritt 126,
der die ersten und zweiten Durchtritte 121, 122 über eine
später
beschriebene Gleitöffnung 124 kommunizierend
verbindet, wie in 1 und 2 gezeigt
ist.
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Der
erste Durchtritt 121 ist ein Sackloch, das auf der unteren
Seite von einem der Enden des Ventilgehäuses 110 ausgebildet
ist, und ein Hochdruck-Kältemittel,
das aus dem Flüssigkeitssammler 4 strömt, tritt
durch diesen Durchtritt hindurch und der Drosseldurchtritt 125,
der mit der Gleitöffnung 124 kommunizierend
verbunden ist, ist oberhalb des Bodenabschnitts ausgebildet. Der
Drosseldurchtritt 125 dient zur Reduzierung des Drucks
des Hochdruckkältemittels,
welches von dem ersten Durchtritt 121 aus einströmt.
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Der
zweite Durchtritt 122 ist ein Sackloch, das oberhalb des
ersten Durchtritts 121 an dem anderen Ende des Ventilgehäuses 110 ausgebildet
ist. Ein Kommunikationsdurchtritt 126, der mit der Gleitöffnung 124 kommunizierend
verbunden ist, ist an dem Boden der Öffnung derart ausgebildet,
dass ein Niedrigdruck-Kältemittel,
dessen Strömungsrate durch
den Ventilkörper 130 reguliert
wird, strömen kann.
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Der
dritte Durchtritt 123 ist eine Durchgangsöffnung,
die so ausgebildet ist, dass sie durch den oberen Abschnitt des
Ventilkörpers 130 hindurch dringt.
Das Niedrigdruck-Kältemittel,
welches durch den Verdampfer 5 verdampft wurde, strömt von einem
der Enden dieser Öffnung
ein und strömt
zu dem Kompressor 2 von dem anderen Ende aus. Ein offener
Abschnitt 123a ist an dem oberen zwischenliegenden Abschnitt
dieses dritten Durchtritts 123 ausgebildet. Dies ist eine
offene Öffnung
zur Übertragung
von Wärme
des Kältemittels,
welches durch den dritten Durchtritt 123 strömt, zu dem
Verschiebungselement 160, das oberhalb des offenen Abschnitts 123a angeordnet
ist.
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Die
Gleitöffnung 124 ist
zwischenliegend unterhalb dieses offenen Abschnitts 123a ausgebildet, so
dass der Kommunikationsdurchtritt 126 mit dem Drosselventil 125 kommunizieren
kann. Die Gleitöffnung 124 ist
dahingend geformt, den Ventilkörper 130 und
das Federelement 133 aufzunehmen und dem Ventilkörper 130 zu
ermöglichen,
in Übereinstimmung
sich um einen Verschiebungsbetrag des später beschriebenen Verschiebungselements 160 hin
und her zu bewegen.
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Genauer
ist die Gleitöffnung 124 in
solch einer Weise geformt, dass der Außenumfang eines Ventilelements 131 mit
einem kleinen Durchmesser (später
beschrieben) mit der Gleitöffnung 124 an
einem unteren Teil umschlossen ist, während der Außenumfang
eines Führungselements 132 mit
einem größeren Durchmesser
als das Ventilelement 31 (später beschrieben) mit der Gleitöffnung 124 an
einem oberen Teil umschlossen ist. Ein Stufenabschnitt 124a,
der in der Gleitöffnung 124 ausgebildet ist,
hält eines
der Enden des Federelements 133. Im Übrigen ist die Gleitöffnung 124 eine
mit Boden versehene und runde Öffnung,
von welcher eines der Enden offen ist, während das andere Ende keine Durchgangsöffnung ist.
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Demzufolge
strömt
in den ersten Durchtritt 121 strömendes Kältemittel durch den Drosseldurchtritt 125 und
die Gleitöffnung 124,
durch den Kommunikationsdurchtritt 126 und dem zweiten
Durchtritt 122 in der genannten Reihenfolge in dem Ventilgehäuse 110.
Im Übrigen
bezeichnen die Bezugszeichen 127 einen offenen Abschnitt
zum Anordnen des Verschiebungselements 160. Ein Schraubabschnitt 127a ist
an dem oberen Abschnitt 127 ausgebildet und kann mit dem
Verschiebungselement 160 über Eingriff koppeln. Die Bezugsziffer 128 bezeichnet eine
Aufnahmeoberfläche
eines Dichtungselements 167, das das Kältemittel, welches durch den
dritten Durchtritt 123 strömt, gegenüber dem Äußeren hermetisch abdichtet.
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Ferner
ist das Verschiebungselement 160 eine Antriebseinrichtung
zum Antrieb des Ventilkörpers 130 in Übereinstimmung
mit dem Verschiebungsbetrag, der sich mit der Druckdifferenz zwischen
dem der Auslasstemperatur des Kältemittels, das
durch den dritten Durchtritt 123 strömt, entsprechenden Sättigungsdruck
und dem Verdampfungsdruck des Verdampfers 5 ändert. Das
Verschiebungselement 160 enthält ein Dosenelement 161, eine
Membran 162, ein Übertragungselement 163, etc.,
wie in 1 gezeigt ist. Der Dosenkörper 161 weist einen
oberen Deckel 161a und einen unteren Deckel 161b auf,
die beide aus rostfreiem Stahl ausgebildet sind, und ein Schraubabschnitt 161c ist
auf dem unteren Deckel 161b ausgebildet.
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Die
Membran 162 und das Übertragungselement 163 sind
in dem Dosenkörper 161 angeordnet. Die
Membran 162 wird durch den oberen Deckel 161a und
dem unteren Deckel 161b um seinen Außenumfangsabschnitt geklemmt
und ist durch Schweißen
fixiert, um dadurch eine obere Druckkammer 164 und eine
untere Druckkammer 165 zu begrenzen. Das Kältemittel
als ein Arbeitsfluid wird in die obere Druckkammer 164 eingeleitet
und wird durch einen Stopfen 166 abgedichtet.
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Das Übertragungselement 163 ist
aus Aluminium oder rostfreiem Stahl ausgebildet und sein Außenumfangsabschnitt
wird durch den oberen Deckel 161b getragen. Seine obere
Oberfläche
hält Kontakt mit
der Membran 162, während
seine untere Oberfläche
in dem offenen Abschnitt 12 freiliegt. Mit anderen Worten,
wirkt der Verdampfungsdruck des durch den dritten Durchtritt 123 strömenden Kältemittels
auf die untere Oberfläche
des Übertragungselements 163.
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Andererseits
wird die Temperatur des durch den dritten Durchtritt 123 strömenden Kältemittels auf
die obere Druckkammer 164 über den Dosenkörper 161,
das Übertragungselement 163 und
die Membran 162 übertragen.
Demzufolge betätigt
der Sättigungsdruck,
der der Temperatur des Kältemittels als
das Arbeitsfluid entspricht, welches in der oberen Druckkammer 164 einer
Wärmeübertragung
unterzogen wird, auf die Membran 162.
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Daher
betätigt
der Sättigungsdruck,
der der Auslasstemperatur des Kältemittels,
welches durch den dritten Durchtritt 123 strömt, auf
die Membran 162 in der oberen Druckkammer 164 und
der Verdampfungsdruck des Verdampfers 5 betätigt die Membran 162 in
der unteren Druckkammer 165. Mit anderen Worten, wird die
Membran 162 einer Verschiebung infolge der Druckdifferenz
zwischen dem Sättigungsdruck
der oberen Druckkammer 164 und dem Verdampfungsdruck der
unteren Druckkammer 165 unterzogen, und das Übertragungselement 163 wird
ebenfalls in der ineinander eingreifenden Anordnung mit der Membran 162 einer
Verschiebung unterzogen.
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Die
Betätigungsstange 135 steht
mit dem unteren Teil des Übertragungselements 163 in
Eingriff und das andere Ende dieser Betätigungsstange 135 ist
in dem Ventilkörper 130 eingepasst.
Die Betätigungsstange 135 ist
eine Welle mit einem kleinen Durchmesser und ist aus rostfreiem
Stahl ausgebildet, und treibt den Ventil körper 130 in der ineinander eingreifenden
Anordnung mit der Verschiebung des Übertragungselements 163 an.
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Als
nächstes
wird der Aufbau des Ventilkörpers 130 unter
Bezugnahme auf 1 und 3A erläutert. Der
Ventilkörper 130 ist
aus rostfreiem Stahl ausgebildet und ist im Wesentlichen in zylindrischer
Form geformt, und ist in solch einer Weise untergebracht, dass er
mit der Gleitöffnung 124 umschlossen
ist. Der Ventilkörper 130 kann
sich in der Gleitöffnung 124 in
ihrer Axialrichtung hin und her bewegen.
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Der
Ventilkörper 130 weist
ein Ventilelement 131 mit kreiszylindrischen Oberflächen als
Unterteilungsabschnitte an oberen und unteren Teilen davon und Kommunikationsöffnungen 131a bis 131c zum Ausbilden
eines Ventilströmungsdurchtritts
an dem Zentrum auf. Der Ventilströmungsdurchtritt stellt ein Ventil
bereit, dessen Kommunikationsdurchtrittsfläche in Zusammenarbeit mit der
Mündung
zu der Gleitöffnung 124 des
Drosseldurchtritts 125 variiert.
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Die
Kommunikationsdurchtrittsfläche
des Ventilströmungsdurchtritts
mit dem Ventilkörper 130 ändert sich
in Abhängigkeit
von der Position des Ventilkörpers 130 in
der Axialrichtung. Mit anderen Worten, kann die Querschnittsfläche des
Drosseldurchtritts 125, der in dem Ventilgehäuse 110 ausgebildet ist,
eingestellt werden, so wie der Ventilkörper 130 sich in der
Gleitöffnung 124 bewegt.
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Genauer
ist der Ventilkörper 130 in
dieser Ausführungsform
durch das Ventilelement 131 mit einem kleinen Durchmesser
und dem Führungsabschnitt 132 mit
einem großen
Durchmesser an dem unteren Teil des Ventilkörpers 130 gebildet,
wie in 3A und 3B gezeigt
ist, und kann zusammengesetzt werden, wenn er von dem oberen Ende der
Gleitöffnung 124 unter
dem Zustand eingesetzt wird, in welchem das Federelement 133 angebaut
ist.
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Der
Abschnitt des Ventilkörpers 130 in
der Gleitöffnung 124 weist
eine Form der Art auf, dass der Außendurchmesser konstant ist,
oder von dem offenen Ende der Gleitöffnung 124 zu dem
geschlossenen Ende hin verkleinert wird. Der Abschnitt des Ventilkörpers 130 in
der Gleitöffnung 124 ist
in solch einer Weise geformt, dass sein Durchmesser entweder allmählich oder
schrittweise klein wird. Dieser Aufbau ermöglicht es, einen Zusammenbau
in einer Richtung durchzuführen.
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Das
Ventilelement 131 mit einem kleinen Durchmesser weist eine
Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen 131a bis 131c und
eine Außenumfangsnut 131d auf.
Genauer ist die Kommunikationsöffnung 131a so
geformt, dass sie mit dem Drosseldurchtritt 125 kommunizierend
verbunden ist. Die Kommunikationsöffnung 131c ist so
geformt, dass sie mit dem Kommunikationsdurchtritt 126 kommunizierend
verbunden ist. Die Kommunikationsöffnung 131b ist so
geformt, dass sie sich von dem unteren Ende des Ventilelements 131 in
der Axialrichtung des Ventilkörpers 130 so
erstreckt, dass die Kommunikationsöffnung 131a mit der
Kommunikationsöffnung 131c kommunizierend
verbunden ist. Die Außenumfangsnut 131d ist
um den Außenumfang
des offenen Endes der Kommunikationsöffnung 131a herum
ausgebildet.
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Im Übrigen sind
die Kommunikationsöffnungen 131a und 131b so
ausgebildet, dass sie kleine Durchmesser besitzen, dies in der gleichen
Weise wie der Drosseldurchtritt 125, und die Kommunikationsöffnung 131c ist
so geformt, dass sie einen größeren Durchmesser
besitzt. Die Außenumfangsnut 131d,
die um den Außenumfang
der Kommunikationsöffnung 131a ausgebildet
ist, ist so geformt, dass sie in der Lage ist, die Mündungsfläche des
Drosseldurchtritts 125 zu variieren, der zu der Gleitöffnung 124 mündet.
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Mit
anderen Worten, vergrößert sich
die Mündungsfläche des
Drosseldurchtritts 125, wenn der Ventilkörper 130 sich
zu der Gleitöffnung 124 hin bewegt.
Das heißt,
die Nut ist in solch einer Weise geformt, dass der Öffnungsgrad
(die Ventilöffnung) des
Drosseldurchtritts 125 umso größer wird, je größer der
Verschiebungsbetrag des Ventilkörpers 130 ist.
Daher vergrößert sich
die Strömungsrate
des durch die Außenumfangsnut 131d hindurch
tretenden Kältemittels
und die Kommunikationsöffnung 131a vergrößert sich,
wenn der Verschiebungsbetrag groß ist.
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Nachdem
es durch die Kommunikationsöffnung 131a hindurchgetreten
ist, strömt
das Kühlmittel
durch die Kommunikationsöffnung 131b,
die Kommunikationsöffnung 131c,
den Kommunikationsdurchtritt 126 und den zweiten Durchtritt 122 in
der genannten Reihenfolge. Der Kältemitteldruck,
der durch den Drosseldurchtritt 125 und die Kommunikationsöffnung 131a reduziert
wird, wirkt auf den Bodenabschnitt der Gleitöffnung 124, da sich
die Kommunikationsöffnung 131b öffnet bzw.
mündet.
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Das
Federelement 133 in dieser Ausführungsform ist in solch einer
Weise angepasst, dass eine Federkraft die Betätigungsstange 135 zu
dem Verschiebungselement 160 so beaufschlagt, dass das
Auslasskältemittel
von dem Verdampfer einen Überheizgrad
aufweist. Genauer wirkt die Federkraft auf den Ventilkörper 130,
sowie das Federelement 133 zwischen dem Ventilkörper 130 und
der Gleitöffnung 124 untergebracht
ist.
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Genauer
ist das Federelement 133 durch eine schraubenförmige Feder
mit einem Durchmesser gebildet, der gleich oder ein wenig kleiner
als der Führungsabschnitt 132 ist,
und ist an dem Außenumfang
oberhalb des Ventilelements 131 in solch einer Weise angebaut,
dass eines seiner Enden an dem Stufenabschnitt 124a der
Gleitöffnung 124 angeordnet
ist, und das andere an dem oberen Ende des Ventilelements 131 angeordnet
ist. Demzufolge kann die Federkraft des Federelements 133 auf
das Verschiebungselement 160 über die Betätigungsstange 135 wirken
und dieses beaufschlagen. Daher wird das Übertragungselement 163 durch
die Federkraft des Federelements 133 nach oben beaufschlagt.
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Hier
wird das Herstellungsverfahrens des Expansionsventils 1 mit
dem vorstehend beschriebenen Aufbau erläutert. Zunächst kann ein Schneidvorgang
von Kältemitteldurchtritt,
Gleitöffnung 124,
offenen Abschnitten 123a, 127, etc., die in dem
Ventilgehäuse 110 ausgebildet
sind, von einer Richtung ausgeführt
werden, wie in 1 gezeigt ist. Insbesondere
kann ein Bohren von der Seite der oberen offenen Abschnitte 123a, 127 in
dem Fall der Gleitöffnung 124 ausgeführt werden.
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In
dem Fall des Drosseldurchtritts 125 und des Kommunikationsdurchtritts 126 kann
ein Bohren von der Seite des ersten Durchtritts 121 oder
des zweiten Durchtritts 122 durchgeführt werden. In dem Ventilkörper 130 können andererseits
alle Kommunikationsöffnungen 131a bis 133c und
die Außenumfangsnut 131d einfach
ausgebildet werden, wie in 3B gezeigt
ist.
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Wenn
der Ventilkörper 130 an
dem Ventilgehäuse 110 angebaut
wird, wird eines der Enden der Betätigungsstange 135 zuvor
in eines der Enden des Führungsabschnitts 132 eingepasst.
Auf diese Weise können
das Federelement 133 und der Ventilkörper 130 in der Gleitöffnung 124 von
einer Richtung aus untergebracht werden.
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Das
Verschiebungselement 160 kann in dem Ventilgehäuse 110 angeordnet
werden, wenn das Dichtungselement 167 an die Aufnahmeoberfläche 123 angebaut
ist, und mit dem Verschiebungselement 160 in Eingriff steht.
Im Übrigen
wird zum Zusammenbau des Verschiebungselements 160 der Eingriff
erzielt, während
eines der Enden der Betätigungsstange 135 mit
einem der Enden des Übertragungselements 133 im
Eingriff steht. In Übereinstimmung
mit diesem Aufbauverfahren können
der Ventilkörper 130,
das Federelement 133, die Betätigungsstange 135 und
das Verschiebungselement 160 von einer Richtung aus angebaut
werden.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des Expansionsventils 1 dieser Ausführungsform
erläutert.
Das flüssige
Kältemittel,
welches von dem Flüssigkeitssammler 4 ausströmt, tritt
durch den Drosseldurchtritt 125 von dem ersten Durchtritt 121 und
expandiert adiabatisch und ändert
sich zu einem nebelartigen Kältemittel,
wenn es durch den Spalt (Außenumfangsnut 131d)
zwischen dem Ventilelement 131 und der Gleitöffnung 124 und
durch die Kommunikationsöffnungen 131a und 131b hindurchtritt.
Das Kältemittel
strömt
dann zu dem Verdampfer 5 durch die Kommunikationsöffnung 31c,
den Kommunikationsdurchtritt 126 und den zweiten Durchtritt 122 aus.
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Andererseits
strömt
das durch den Verdampfer 4 verdampfte Kältemittel in den dritten Durchtritt 123 und
wird in die Saugseite des Kompressors 2 gesaugt. Hier wird
die Strömungsrate
des in den zweiten Durchtritt 122 von dem ersten Durchtritt 121 durch
die Außenumfangsnut 131d und
die Kommunikationsöffnungen 131a und 131b strömenden Kältemittels
durch den Öffnungsgrad
des Drosseldurchtritts 125 durch das Ventilelement 131 entschieden, das
heißt,
durch die Ventilöffnung.
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Mit
anderen Worten, hält
der Ventilkörper 130 seine
Gleichgewichtsposition bei der Position, wo der Sättigungsdruck
in der oberen Druckkammer 164, welcher in der Richtung
wirkt, in welcher das Übertragungselement 163 in
der Zeichnung nach unten vorgespannt ist, gleicht sich mit dem Verdampfungsdruck
des Verdampfers 4, der in der Richtung, in welcher das Übertragungselement 163 in
der Zeichnung nach oben vorgespannt ist, plus der Federkraft des
Federelements 133 aus.
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Der Überheizgrad
des Verdampfers 5 steigt an, wenn beispielsweise die Temperatur
in dem Passagierabteil ansteigt und starke Verdampfung in dem Verdampfer 5 auftritt.
Demzufolge steigt die Kältemittelauslasstemperatur
an und der Sättigungsdruck
der oberen Druckkammer 164 steigt an. Demzufolge wird das Übertragungselement 163 in
der Zeichnung nach unten geschoben und der Ventilkörper 130 bewegt sich
zusammen mit der Betätigungsstange 135 nach unten,
wodurch die Ventilöffnung
vergrößert wird.
Als Konsequenz steigt die Strömungsrate
des Kältemittels,
welches zu dem Verdampfer 5 ausströmt.
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Wenn
die Temperatur in dem Passagierabteil fällt und der Überheizgrad
des Verdampfers 5 niedrig wird, wird das Übertragungselement 163 im
Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Betrieb nach oben bewegt.
Sowie sich der Ventilkörper 130 zusammen
mit der Betätigungsstange 135 nach
oben bewegt, wodurch die Ventilöffnung
verringert wird, verringert sich die Strömungsrate von Kältemittel, welches
zu dem Verdampfer 5 strömt.
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Im Übrigen wird
das System, in welchem dem Ventilkörper 130 ermöglicht ist,
sich in der Vertikalrichtung in der Zeichnung infolge der Verschiebung
des Verschiebungselements 160 hin und her zu bewegen und
dadurch die Ventilöffnung
variiert, im Allgemeinen ein "Kolbenventilsystem" genannt. In Übereinstimmung
mit diesem Kolbenventilsystem kann das Ventilelement 131 vorteilhaft
mit einfachem Aufbau und mit kleinem Durchmesser ausgebildet werden.
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Gemäß dem Expansionsventil 1 der
ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Gleitöffnung 124 zur
Unterbringung des Ventilkörpers 130,
die mit dem Drosselventil 125 kommunizierend verbunden
ist, in dem Ventilgehäuse 110 ausgebildet und
die Querschnittsfläche
des Drosseldurchtritts 125 kann eingestellt werden, sowie
sich das Ventilelement 131 in der Gleitöffnung 124 in einer
ineinander eingreifenden Anordnung mit der Betätigungsstange 135 bewegt.
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Demzufolge
kann, da das Kolbenventil 16, in welchem dem Ventilkörper 130 ermöglicht ist,
sich in der Axialrichtung hin und her zu bewegen, angewandt ist,
der Ventilmechanismus einschließlich
des Ventilkörpers 130,
des Ventilelements 131 und der Gleitöffnung 124 mit einfachem
Aufbau ausgebildet werden. Die Genauigkeit der Strömungsraten-Steuergüte kann
verbessert werden, da ein Fixieren durch Schweißen oder Einstecken für den sphärischen Ventilmechanismus
nicht nötig
ist, wie er in der Vergangenheit nötig war.
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Die
Gleitöffnung 124 ist
eine mit Boden versehene Öffnung,
die von einer Richtung des Ventilgehäuses 110 ausgebildet
ist und der Ventilkörper 130 kann
von ihrem offenen Ende aus eingesetzt werden. Daher können die
Bestandskomponenten des Ventilmechanismus, wie der Ventilkörper 130,
mit dem Ventilelement 131, die Betätigungsstange 135 und das
Federelement 133 von einer Richtung aus eingebaut werden.
Demzufolge kann die Anzahl von Zusammenbauschritten reduziert werden
und die Einflussgröße des Zusammenbaus
kann verbessert werden.
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Ferner
kann, da der Ventilkörper 130 das stangenartige
Ventilelement 131 mit einem kleinen Durchmesser und den
Führungsabschnitt 132 mit
einem größeren Durchmesser
als das Ventilelement 131 aufweist, der Ventilmechanismus
in einfacher Weise ausgebildet sein. Genauer kann der Ventilkörper 130 einstückig durch
zumindest den Führungsabschnitt 132 und
das Ventilelement 131 ausgebildet werden.
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Da
der Ventilkörper 130 und
die Gleitöffnung 124 zur
Unterbringung des Ventilkörpers 130 einfach durch
Maschinenbearbeitung wie Schneiden ausgebildet werden können, kann
die Genauigkeit der Strömungsraten-Steuerleistung
ohne die Notwendigkeit von Fixierungsmitteln des Ventilmechanismus
wie Schweißen
oder Einstecken, welche in der Vergangenheit nötig waren, verbessert werden.
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Im Übrigen ist
die Außenumfangsnut 131d um
den Außenumfang
des Ventilelements 131 ausgebildet und diese stellt den Öffnungsbereich
des Drosseldurchtritts 125 in der ineinander eingreifenden
Anordnung mit der Betätigungsstange 135 ein. Der
Ventilmechanismus kann somit mit einfachem Aufbau ausgebildet sein,
da die Außenumfangsnut 131d gut
mit dem offenen Abschnitt des Drosselventils 125 kombiniert
werden kann.
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In
dem Ventilmechanismus der früheren Technik,
in welchem der sphärische
Ventilkörper
mit dem rohrförmigen
Ventilsitzelement kombiniert wurde, bestand ein Problem des Auftretens
von Selbsterregungs-Schwingung des Ventilkörpers, da das Kältemittel
in der Verschiebungsrichtung des Ventilkörpers strömte. In der vorliegenden Erfindung schneidet
daher die Strömungsrichtung
des Kältemittels
von dem Drosseldurchtritt 125 zu dem Ventilelement 131 die
Gleitrichtung des Ventilkörpers 130 in rechten
Winkeln und eine Selbsterregungs-Schwingung tritt nicht leicht auf.
Demzufolge tritt kein aufdringliches Geräusch auf, welches von Selbsterregungs-Schwingung
resultiert.
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Zumindest
eine der Kommunikationsöffnungen 131a, 131b und 131c,
die in dem Ventilelement 131 ausgebildet sind, mündet in
den Bodenabschnitt der Gleitöff nung 124.
Wenn das druckreduzierte Kältemittel
durch den Bodenabschnitt der Gleitöffnung 124 hindurchtritt,
wird daher der Niedrigdruck nach Druckreduzierung auf die Betätigungsstange 135 ausgeübt.
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Demzufolge
kann die Antriebskraft des Verschiebungselements 160 zum
Antreiben der Betätigungsstange 135 und
des Ventilkörpers 130 gesenkt werden
und der Durchmesser des Verschiebungselements 160, das
heißt,
der Durchmesser der Membran kann gesenkt werden.
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Das
Federelement 133 kann von derselben Richtung wie der Ventilkörper 130 angebaut
werden, da das Federelement 133 zum Vorspannen des Verschiebungselements 160 in
der Lücke
zwischen dem Federelement 133 und dem Ventilkörper 130 zwischenliegend
angeordnet ist. Die Größe des Federelements 133 kann
reduziert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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In
dieser Ausführungsform
wird das Verhältnis
zwischen dem Verschiebungsgrad und der offenen Durchtrittsfläche bestimmt,
wenn die Querschnittsform der Außenumfangsnut 131d oder
der Kommunikationsöffnung 131a zum Ändern der
Querschnittsfläche
des Drosselventils 125 geändert wird. Genauer wird gemäß den durch
die vorliegenden Erfinder ausgeführten
Experimente das Verhältnis
zwischen dem Verschiebungsgrad und der offenen Durchtrittsfläche im Wesentlichen
proportional, wenn die Außenumfangsnut 131d ausgebildet
wird, und es kann die Genauigkeit der Strömungsratensteuerung verbessert
werden.
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Eine
Erläuterung
wird unter Bezugnahme auf 4A bis 4C und 5 gegeben. 4A bis 4C sind
schematische Ansichten, die die Form der Außenumfangsnut 131d oder
der Kommunikationsöffnung 131a zeigen,
die in dem Drosseldurchtritt 125 und dem Ventilelement 131 ausgebildet
sind. 5 ist ein Graph, der das Verhältnis des Verschiebungsgrads
und der offenen Durchtrittsfläche
zeigt, wenn die in 4A bis 4C gezeigten
Formen als Parameter verwendet werden.
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In 4A wird
das Drosselventil 125 in einer runden Öffnung mit einem Durchmesser Φd ausgebildet.
Die Breite der Außenumfangsnut 131d ist
d, was auch ein Durchmesser der runden Öffnung des Drosseldurchtritts 125 ist.
In 4B ist der Drosseldurchtritt 125 als
runde Öffnung
mit einem Durchmesser von Φd
ausgebildet, und die gleiche Kommunikationsöffnung 131a wie in
der runden Öffnung
des Drosseldurchtritts 125 ist in dem Ventilelement 131 ausgebildet.
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In 4C ist
der Drosseldurchtritt 125 in einer rechteckigen Öffnung von
d × πd/4 und die
Breite der Außenumfangsnut 131d des
Ventilelements 131 ist gleich d von 4A. Das
Verhältnis
zwischen dem Verschiebungsgrad und der offenen Durchtrittsfläche, das
von diesen Formen abhängt,
wird unter Bezugnahme auf 5 verglichen.
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Bezugnehmend
auf 5 stellt das Symbol A die Güte der in 4A gezeigten
Form dar, B stellt die Güte
der in 4B gezeigten Form dar, und C stellt
die Güte
der in 4C gezeigten Form dar. Die in 4C gezeigte
Form wird am meisten bevorzugt.
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Im Übrigen weist
die durch A in dem Graph gezeigte Güte ein im Wesentlichen proportionales Verhältnis und
zeigt in der Praxis hinreichende Güte. Die Güte von B in dem Graph ist außerhalb
des proportionalen Verhältnisses,
aber die Herstellung dieser Form ist in diesem Fall einfach. Im
Fall dieser Form ist jedoch Zusammenbaugenauigkeit zur Positionierung
der jeweiligen Öffnungen
erforderlich. Es ist ratsam, den Führungsabschnitt 132 des
Ventilkörpers 130 in
beispielsweise rechteckiger Form auszubilden.
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Es
kann aus der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform
verstanden werden, dass Positionierung zu dem Drosseldurchtritt 125 vereinfacht
wird und ein Ventilmechanismus mit einem weiter vereinfachten Aufbau
durch Ausbilden der Außenumfangsnut 131d in
dem Ventilelement 131 ausgebildet werden kann. Der Drosseldurchtritt 125 weist eine
Querschnittsform auf, die das Verhältnis zwischen dem Verschiebungsgrad
des Ventilelements 131 und der offenen Durchtrittsfläche im Wesentlichen
proportional macht. Daher weist, wenn der Drosseldurchtritt 125 beispielsweise
eine rechteckige Form aufweist, die offenen Durchtrittsfläche ein
im Wesentlichen proportionales Verhältnis zu dem Verschiebungsgrad
des Ventilelements 131 auf. Demzufolge kann eine Verbesserung
der Genauigkeit der Strömungsraten-Steuergüte erzielt
werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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In
den vorstehenden Ausführungsformen
ist der Ventilkörper 130 in
einer im Wesentlichen zylindrischen Form geformt und die Gleitöffnung 124 ist derart
ausgebildet, dass das Ventilelement 131 des Ventilkörpers 130 und
der Außenumfang
des Führungsabschnitts 132 miteinander
umschlossen sind, und der Ventilkörper 130 in der Gleitöffnung 124 untergebracht
ist. Jedoch ist dieser Aufbau nicht beschränkend. Zum Beispiel kann auch
ein Dichtungselement zum hermetischen Abdichten der Lücke zwischen
dem Ventilkörper
und der Gleitöffnung 124 angeordnet
werden.
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Genauer
ist zum hermetischen Abdichten der Druckdifferenz zwischen dem dritten
Durchtritt 123 und dem zweiten Durchtritt 122,
das heißt,
der Druckdifferenz zwischen dem Einlass-Kältemittel und dem Auslass-Kältemittel
des Verdampfers 4, eine ausgenommene Nut in dem Außenumfang
des Führungsabschnitts 132 ausgebildet,
und ein erstes Dichtungselement 136, wie ein O-Ring, ist
in die Nut eingepasst.
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Zum
Abdichten gegenüber
der Druckdifferenz zwischen dem ersten Durchtritt 121 und
dem zweiten Durchtritt 122, das heißt, der Differenz von Höhe auf den
Kälteerzeugungskreislauf,
ist eine ausgenommene Nut, um den Außenumfang des Ventilelements 131 ausgebildet
und ein zweites Dichtungselement 137, wie ein O-Ring, kann
in die Nut gut eingepasst werden.
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Gemäß diesem
Aufbau können
die ersten und zweiten Dichtungselemente 136 und 137 einfach an
den Ventilkörper 130 angeordnet
werden, und das Ventilgehäuse 110 kann
zusammengebaut werden, ohne den Zusammenbau-Einflussfaktor des Ventilkörpers 130 zu
beeinträchtigen.
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(Vierte Ausführungsform)
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In
den vorstehenden Ausführungsformen wird
die offene Durchtrittsfläche
des Drosseldurchtritts 125, der an dem ersten Durchtritt 121 angeschlossen
ist, durch die Außenumfangsnut 131d angestellt,
die auf dem Ventilelement 131 ausgebildet ist, aber es
ist ebenso möglich,
den nachfolgenden Aufbau zu verwenden. Die offene Durchtrittsfläche des
Drosseldurchtritts 125, der an dem zweiten Durchtritt 122 angeschlossen
ist, kann genauer, wie in 7 gezeigt,
durch die Außenumfangsnut 131d eingestellt
werden, die auf dem Ventilelement 131 ausgebildet ist.
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In
diesem Fall ist jedoch ein Kommunikationsdurchtritt 126 zwischen
dem ersten Durchtritt 121 und der Gleitöffnung 124 ausgebildet,
und der Drosseldurchtritt 125 ist zwischen dem zweiten
Durchtritt 122 und der Gleitöffnung 124 ausgebildet.
Zwei Kommunikationsöffnungen 131a und 131b sind
in dem Ventilelement 131 ausgebildet.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Aufbau strömt
das Hochdruck-Kältemittel,
welches in den ersten Durchtritt 121 einströmt, in den
Bodenabschnitt der Gleitöffnung 124 über den
Kommunikationsdurchtritt 126 und dann durch die Kommunikationsöffnung 131b und
die Kommunikationsöffnung 131a in
dieser Reihenfolge. Daher wird auch in diesem Fall das Kältemittel
einer adiabatischen Expansion in der Kommunikationsöffnung 131b,
der Kommunikationsöffnung 131a und
dem Drosseldurchtritt 125 unterzogen, und das Kältemittel
strömt,
nachdem seine Strömungsrate
in der Außenumfangsnut 131d und
dem Drosseldurchtritt 125 eingestellt wurde, durch den
Drosseldurchtritt 125 und den zweiten Durchtritt 122.
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Demzufolge
strömt
das Kältemittel,
dessen Druck reduziert und dessen Strömungsrate eingestellt wurde,
zu dem Verdampfer 5. Jedoch wirkt der Hochdruck auf die
Betätigungsstange 135 an
dem Bodenabschnitt der Gleitöffnung 124.
Mit anderen Worten, erfordert in dieser Ausführungsform der Verschiebungsgrad
des Verschiebungselements 160 einen Sättigungsdruck, der höher als
der auf die Betätigungsstange 135 ausgeübte Druck
ist, und der Durchmesser des Verschiebungselements 160,
das heißt,
der Durchmesser der Membran muss erhöht werden.
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Da
die Druckdifferenz zu dieser Zeit zwischen dem dritten Durchtritt
und dem Bodenabschnitt der Gleitöffnung 124 auftritt,
wird vorzugsweise ein drittes Dichtungselement 138 um den
Außenumfang des
Ventilkörpers 130 angeordnet,
um Luftdichte bereitzustellen.
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(Fünfte Ausführungsform)
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In
den vorstehenden Ausführungsformen
ist der Ventilkörper 131 mit
der Außenumfangsnut 131d um
den Außenumfang
der Kommunikationsöffnung 131a ausgebildet,
aber es kann nur die Außenumfangsnut 131d auf
dem Ventilelement 131 ausgebildet sein, ohne die Kommunikationsöffnung 131a auszubilden.
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In
diesem Fall kann eine schräge Öffnung, die
sich schräg
nach unten von dem zweiten Durchtritt 122 neigt, in dem
Kommunikationsdurchtritt 126 ausgebildet sein, der zwischen
dem zweiten Durchtritt 122 und der Gleitöffnung 124 ausgebildet
ist. Gemäß diesem
Aufbau tritt das Kältemittel
nach Druckreduzierung durch den Bodenabschnitt der Gleitöffnung 124 und
der Niedrigdruck nach der Druckreduzierung wirkt auf die Betätigungsstange 35 auf
dieselbe Weise wie in de ersten bis dritten Ausführungsform.
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(Sechste Ausführungsform)
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In
den vorstehenden Ausführungsformen sind
das Übertragungselement 163,
die Betätigungsstange 135 und
der Ventilkörper 130 in
separaten Elementen ausgebildet und werden dann für den Zusammenbau
miteinander in Eingriff gebracht oder ineinander eingepasst, aber
sie können
einstückig
ausgebildet sein. Genauer kann die Betätigungsstange 135 und
das Übertragungselement 163 einstückig ausgebildet
sein, wie in 9 gezeigt ist.
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Der
Ventilkörper 130 und
die Betätigungsstange 135 sind
einstückig
miteinander ausgebildet, wie in 10 gezeigt
ist. Ferner sind der Ventilkörper 130,
die Betätigungsstange 135 und
das Übertragungselement 163 einstückig ausgebildet,
wie in 11 gezeigt ist. Gemäß diesem
Aufbau kann die Anzahl von Komponenten gesenkt werden, und die jeweiligen
Bestandskomponenten werden einstückig ausgebildet,
ohne durch Einsetzen, etc. zusammengebaut zu werden. Demzufolge
kann die Zusammenbaugenauigkeit der Verbindungslänge des Übertragungselements 163,
des Ventilkörpers 130 und
der Betätigungsstange 135 verbessert
werden. Da der Verschiebungsgrad des Verschiebungselements 160 genau
auf den Ventilkörper 131 übertragen
werden kann, kann die Genauigkeit der Strömungsraten-Steuergüte verbessert
werden.
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(Siebte Ausführungsform)
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Die
vorstehenden Ausführungsformen
wenden den Aufbau an, in welchem die Betätigungsstange 135 in
eines der Enden des Ventilkörpers 130 zum Zusammenbau
eingepasst sind, oder den Aufbau, in welchem die Betätigungsstange 135 und
der Ventilkörper 130 einstückig ausgebildet
sind. Jedoch ist der Aufbau nicht speziell auf diese beschränkt, sondern
es kann eine Einstellfunktion durch Ineinandergreifen auch verwendet
werden, um so die Länge
der Betätigungsstange 135 zu ändern.
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Genauer
ist eine mit Boden versehene Einsetzöffnung 130a mit einem
Innengewindeabschnitt an einem der Enden des Führungsabschnitts 132 des Ventilkörpers 132 und
ein Außengewindeabschnitt 135a,
der mit der Einsetzöffnung 130a in
Eingriff steht, in der Betätigungsstange 135 ausgebildet,
wie in 12 gezeigt ist.
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Wenn
der Ventilkörper 130 an
dem Ventilgehäuse 110 angebaut
wird, wird eines der Enden der Betätigungsstange 135 zuvor
in die Einsetzöffnung 130a des
Führungsabschnitts 132 eingeschraubt. Das
Federelement 133 wird von dem offenen Ende der Gleitöffnung 124 in
dem Zustand eingesetzt, in welchem es in den Außenumfang des Ventilelements 131 eingesetzt
ist. Auf diese Weise kann das Federelement 133 und der
Ventilkörper 130 in
der Gleitöffnung 124 von
einer Richtung aus untergebracht werden.
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Während das
Dichtungselement 167 an der Aufnahmeoberfläche 128 angebaut
wird, wird das andere Ende der Betätigungsstange 135 in
das Übertragungselement 163 angebaut
und das Verschiebungselement 160 wird in Eingriff gebracht,
so dass das Verschiebungselement 160 an dem Ventilgehäuse 110 vorgesehen
werden kann.
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Als
nächstes
wird die Betätigungsstange 135 von
den rechten und linken offenen Abschnitten des dritten Durchtritts 123 gedreht,
um ihre Eingriffstiefe zu ändern.
Die Länge
der Betätigungsstange 135 kann
somit eingestellt werden. Mit anderen Worten, wird eine Feineinstellung
des Überheizgrads
einschließlich
der Federkraft des Federelements 133 durch Einstellen der
Länge der
Betätigungsstange 135 möglich.
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Gleichzeitig
kann ein Lockern des Schraubabschnitts nach der Einstellung durch
Ausbildung der Betätigungsstange 135 durch
eine Hohlwelle und Koppeln des Führungsabschnitts 132 durch
Verstemmen in der Richtung, die durch einen Pfeil in der Zeichnung
gezeigt ist, verhindert werden. Das Expansionsventil 1 mit
die sem Aufbau kann den Überheizgrad
einfach und fein einstellen, ohne einen separaten Einstellmechanismus
bereitzustellen.
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Mit
anderen Worten, wird Feineinstellung des Überheizgrads möglich, ohne
die Komponentenanzahl zu erhöhen
und ein Lockern nach der Einstellung kann verhindert werden. Der
Führungsabschnitt 132 ist
durch Verstemmen nach der Einstellung der Länge gekoppelt, aber ein Fixierungsmittel
zum Fixieren der wechselseitigen Schraubabschnitte kann auch angewandt
werden.
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(Achte Ausführungsform)
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In
der vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsform sind die Betätigungsstange 135 und
der Ventilkörper 130 durch
Koppeln miteinander in Eingriff gebracht, um den Überheizgrad
fein einzustellen. Außer
diesem Aufbau kann ein separates Element zur Betätigung als ein Einstellschraubmechanismus
angeordnet werden.
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Genauer
sind der Ventilkörper 130 und
das Ventilgehäuse 110 so
geformt, dass ein Einstellschraubelement 140 als ein Einstellmechanismus
an dem Bodenabschnitt der Gleitöffnung 124 vorgesehen
werden kann, wie in 13 gezeigt ist, und das Federelement 133 kann
zwischen diesem Einstellschraubelement 140 und dem unteren
Ende des Ventilkörpers 130 angeordnet
werden. Das Einstellschraubelement 140 ist so geformt,
dass es auf einer oberen Oberfläche
davon eines der Enden des Federelements 133 aufnimmt. Eine
Nut ist an dem oberen Teil des Außenumfangs ausgebildet, während ein Schraubabschnitt
an dem unteren Teil ausgebildet ist. Ein viertes Dichtungselement 139,
wie ein O-Ring, ist in der Außenumfangsnut
angeordnet, um kommunizierende Verbindung des Bodenabschnitts der
Gleitöffnung 124 von
dem Äußeren abzutrennen.
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Ferner
ist eine hexagonale Öffnung 141 an dem
Boden des Einstellschraubelements 140 ausgebildet und das
Schraubelement 140 ist in den Schraubabschnitt der Gleitöffnung 124 unter
Verwendung eines Werkzeugs, wie ein Schraubschlüssel, geschraubt. Die Gleitöffnung 124 ist
in solch einer Weise ausgebildet, dass sie den Schraubabschnitt
an dem Boden in dem Ventilgehäuse 110 besetzt.
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Der
Ventilkörper 130 weist
an seinem Ventilelement 131 die Außenumfangsnut 131d und
die Kommunikationsöffnungen 131a und 131b auf,
um so die offene Durchtrittsfläche
des Drosselventils 125 einzustellen, die an dem zweiten
Durchtritt 122 in derselben Weise wie in der vierten Ausführungsform angeschlossen
ist. Das andere Ende des Federelements hält Kontakt mit dem unteren
Ende des Ventilelements 131.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Aufbau kann die Federkraft des Federelements 133 das Verschiebungselement 160 über den
Ventilkörper 130 und
die Betätigungsstange 135 vorspannen,
und eine Feineinstellung des Überheizgrads
kann durch das Einstellschraubelement 140 vorgenommen werden.
In dieser Ausführungsform
wird das Einstellschraubelement 140 zuerst von der offenen
Endseite eingeschraubt und dann das Federelement 130 und das
Ventilelement 130 eingesetzt. Auf diese Weise kann ein
Zusammenbau von einer Richtung vorgenommen werden.
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(Andere Ausführungsformen)
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In
den vorstehenden Ausführungsformen
ist das Federelement 133 mit dem Ventilkörper 130 in der
Gleitöffnung 124 untergebracht,
aber dieser Aufbau ist nicht beschränkend. Das Federelement 133 kann
nämlich
in dem offenen Abschnitt 127 unterhalb des Verschiebungselements 160 angeordnet
sein, wie in 14 gezeigt ist.
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Mit
anderen Worten, ist eines der Enden des Federelements 133 an
dem unteren Ende des offenen Abschnitts 127 angeordnet,
der in dem Ventilgehäuse 110 ausgebildet
ist, und das andere Ende ist an dem unteren Ende des Übertragungselements 163 angeordnet.
Demzufolge wird die Federkraft des Federelements auf das Verschiebungselement 160 beaufschlagt.
In diesem Fall muss der Führungsabschnitt 132 mit
einem großen
Durchmesser nicht in dem Ventilkörper 130 ausgebildet
sein. Die Gleitöffnung 124 und
der Ventilkörper 130 können in
einer einfachen Form ausgebildet sein.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde,
die zu Zwecken der Darstellung ausgewählt wurden, sollte ersichtlich
sein, dass zahlreiche Modifikationen an dieser durch Fachleute ausgeführt werden
können,
ohne von dem grundlegenden Konzept und dem Bereich der Erfindung
abzuweichen.