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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen mit mehreren Verdampfapparaten
versehenen Kühlkreis,
der zur Verwendung für
einen überkritischen Kühlkreis
mit einem CO2 (Kohlendioxid) – Kältemittel oder
einem anderen solchen Kältemittel,
bei dem der Hochdruck zum kritischen Druck oder mehr wird (überkritischer
Zustand), geeignet ist.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Die
Erfinder schlugen früher
einen Kühlkreis vor,
wie in 1 dargestellt,
der aus mehreren parallel geschalteten Verdampfapparaten 8, 9 aufgebaut ist.
Bei dem Aufbau von 1 ist
ein erster Druckverminderer 4, der den Druck des in einen
ersten Verdampfapparat 8 von mehreren Verdampfapparaten 8, 9 strömenden Kältemittels
reduziert, aus einem Ventilmechanismus des Temperaturtyps gebildet.
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Weiter
wird durch Steuern des Öffnungsgrades
des ersten Druckverminderers 4 basierend auf der Kältemitteltemperatur
des Kühlerauslasses
der Auslasskältemitteldruck
des Kühlers 2 so
gesteuert, dass er zu einem durch die Kühlerauslasskältemitteltemperatur
bestimmten Solldruck wird, um so den Wirkungsgrad des Kreises zu
verbessern. Ein Speicher 6 ist auf der Auslassseite des
ersten Verdampfapparats 8 angeordnet, um ein Ansaugen flüssigen Kältemittels
in den Kompressor 1 aus dem Kanal auf der Seite des ersten
Verdampfapparats 8 zu verhindern.
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Ferner
ist ein parallel zum ersten Druckverminderer 4 vorgesehener
zweiter Druckverminderer 5 aus einem Expansionsventil des
Temperaturtyps aufgebaut. Dieses Expansionsventil des Temperaturtyps
ist so konstruiert, dass es den Druck des in den zweiten Verdampfapparat 9 strömenden Kältemittels reduziert.
Dieses Expansionsventil des Temperaturtyps hat ein Temperaturmessteil 5a,
dessen Innendruck sich entsprechend der Auslasskältemitteltemperatur des zweiten
Verdampfapparats 9 ändert,
und steuert eine Überhitzung
des Auslasskältemittels
des zweiten Verdampfapparats 9. Hierdurch wird verhindert,
dass das flüssige
Kältemittel
aus dem Kanal auf der Seite des zweiten Verdampfapparats 9 in
den Kompressor 1 gesaugt wird.
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Weiter
ist ein Magnetventil 7, das ein Sperrventil zum Unterbrechen
des Kältemittelstroms
eines zweiten Kältemittelkanals
B bildet, im zweiten Kältemittelkanal
B vorgesehen. Man beachte, dass der erste Verdampfapparat dem Erzeugen
von Kühlluft auf
der Fahrersitzseite (Vordersitzseite) dient, während der zweite Verdampfapparat
dem Erzeugen von Kühlluft
auf der Rücksitzseite
dient.
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Insbesondere
ist ein Magnetventil 7 im zweiten Kältemittelkanal B auf der Einlassseite
des zweiten Druckverminderers 5 vorgesehen. Wenn eine Kühlwirkung
des zweiten Verdampfapparats 9 unnötig ist, d.h. wenn der Betrieb
der rücksitzseitigen
Klimaeinheit gestoppt ist, wird das Magnetventil 7 geschlossen,
um den Kältemittelstrom
des zweiten Kältemittelkanals
B zu unterbrechen. Man beachte, dass das Magnetventil 7 auch
auf der Auslassseite des zweiten Druckverminderers 5 vorgesehen
sein kann.
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Weiter
sind in 1 der zweiten
Druckverminderer 5 und das Magnetventil 7 als
separate Teile dargestellt, aber wie in der japanischen Patentveröffentlichung
(A) Nr. 11-182983 offenbart, können
sie auch integral ausgebildet sein. Andererseits ist es möglich, wenn
der zweite Druckverminderer 5 von einem Typ fester Öffnung ist,
im Gehäuse
(nicht dargestellt) des Magnetventils 7 integral eine einen
Durchgangskanal im Kältemittelkanal
bildende Öffnung
zu bilden. Hierdurch kann der zweite Druckverminderer 5 integral
mit dem Magnetventil 7 ausgebildet werden.
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Der
Aufbau von 1 ist in
der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2004-372956
vorgeschlagen.
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In
einem solchen Kühlkreis
wird beim Einschalten des Schalters zum Schalten des Rücksitz-Kühlbetriebs,
um so den Rücksitz-Kühlbetrieb während des
Kühlbetriebs
auf der Fahrersitzseite zu starten, ein unangenehmes „zischendes" Geräusch verursacht.
D.h. dies ist der durch das öffnende
Magnetventil 7 verursachte Ton beim Starten des zweiten
Verdampfapparats während
des Betriebs des ersten Verdampfapparats. Beim Einschalten des Schalters
lässt,
falls das Magnetventil 7 geöffnet ist, der große Differenzdruck
zwischen dem Kältemitteleinlassdruck
und dem Kältemittelauslassdruck
des Magnetventils das Kältemittel
schnell aus dem Ventilöffnungsteil
ausströmen.
Das unangenehme Geräusch
ist das durch diesen Stoß verursachte
rauschende Geräusch.
Dieses unangenehme Geräusch gibt
den Fahrgästen
ein unangenehmes oder unbehagliches Gefühl.
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Andererseits
wird ein unangenehmes Geräusch
auch beim Ausschalten des Rücksitz-Kühlbetriebsschalters während des
Kühlbetriebs
auf der Fahrersitzseite und der Rücksitzseite verursacht. Dies
liegt an dem umgekehrten Prinzip zu oben. Falls das Magnetventil 7 schnell
geschlossen wird, wird das Hochdruckeinlasskältemittel des Magnetventils schnell
gesperrt. Das unangenehme Geräusch
ist das durch diesen Stoß verursachte
Wasserschlaggeräusch.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtung des obigen Problems
gemacht und hat die Aufgabe des Bereitstellens eines Kühlkreises,
der kein unangenehmes Geräusch
beim Starten oder Stoppen eines zweiten Verdampfapparats während eines
Betriebs eines ersten Verdampfapparats verursacht.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass ein Differenzdruck zwischen einem Einlasskältemitteldruck und einem Auslasskältemitteldruck
eines Magnetventils eines zweiten Verdampfapparats (oder eines Magnetventils
stromab des zweiten Verdampfapparats) beim Starten oder Stoppen
eines zweiten Verdampfapparats während
eines Betriebs eines ersten Verdampfapparats kleiner als der Differenzdruck
nur beim Betrieb des ersten Verdampfapparats wird, dann das Magnetventil
des zweiten Verdampfapparats (oder das Magnetventil stromab des
zweiten Verdampfapparats) geöffnet
oder geschlossen wird. Durch Reduzieren des das unangenehme Geräusch verursachenden
Differenzdrucks kann das unangenehme Geräusch reduziert werden.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Magnetventil des zweiten Verdampfapparats (oder das Magnetventil
stromab des zweiten Verdampfapparats), ein Magnetventil des Servotyps
ist. Der Öffnungsvorgang
und der Schließvorgang
eines Magnetventils des Servotyps werden in zwei Stufen durchgeführt, sodass
ein rauschendes Geräusch
noch weniger verursacht wird. Ferner betätigt ein Magnetventil des Servotyps
ein Servoventil durch den Druckunterschied davor und danach in einer
zweiten Stufe des Öffnungs/Schließvorgangs,
sodass eine Federkraft bezüglich
des Servoventils oder eine entgegenwirkende elektromagnetische Kraft
kleiner als die entsprechenden Kräfte eines üblichen, direkt wirkenden Magnetventils
eingestellt werden kann. Aus diesem Grund kann ein Magnetventil
des Servotyps kleiner als ein übliches
direkt wirkendes Magnetventil gemacht werden.
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Ein
dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Druckverminderer und das Magnetventil des zweiten
Verdampfapparats integral ausgebildet sind.
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Ein
vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch
eine Drucksteuereinrichtung 4a zum Steuern eines Öffnungsgrades
des ersten Druckverminderers 4, um so einen Kältemitteldruck
des Auslasses des Kühlers 2 zu
regeln, und eine Überhitzungssteuereinrichtung 5a zum
Steuern eines Öffnungsgrades
des zweiten Druckverminderers 5, um so eine Überhitzung
des Kältemittels
des Auslasses des zweiten Verdampfapparats zu regeln.
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Ein
fünfter
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch Reduzieren
einer Arbeitskapazität
des Kompressors, um so den Differenzdruck zu vermindern. Hierdurch
werden zusätzliche
spezielle Vorrichtungen unnötig.
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Ein
sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Druckverminderer eine variable Öffnung zum Öffnen oder Sperren des Einströmens des
Kältemittels
zum zweiten Verdampfapparat hat und die variable Öffnung beim
Starten oder Stoppen des zweiten Verdampfapparats während eines
Betriebs des ersten Verdampfapparats allmählich öffnet oder schließt. Durch
allmähliches Öffnen oder
Schließen
der variablen Öffnung
wird es möglich,
das Einströmen
oder Sperren des Kältemittels
zum zweiten Verdampfapparat abzuschwächen, wodurch das rauschende
Geräusch
oder das Wasserschlaggeräusch
reduziert werden.
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Ein
siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Kältemittel
auf einen kritischen Druck oder höher gestiegenes CO2 ist.
Bei der Benutzung von auf einen kritischen Druck oder höher gestiegenem
CO2 für
das Kältemittel
wird der Differenzdruck deutlich größer als während der Benutzung eines gewöhnlichen
Kältemittels R134a,
und das rauschende Geräusch
oder das Wasserschlaggeräusch
werden größer. Aus
diesem Grund wird, wenn das Kältemittel
das CO2 im überkritischen Zustand ist,
die Wirkung des Einsetzens der vorliegenden Erfindung (Reduzieren
des unangenehmen Geräusches)
deutlicher.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung aus den beiliegenden Zeichnungen
und der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schaltplan eines Kühlkreises
eines ersten Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
ein Schaltplan eines Kühlkreises
eines zweiten Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 ist
ein Zeitdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
ein Schaltplan eines Kühlkreises
eines vierten Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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5 ist
eine Darstellung eines Magnetventils des Servotyps, das in einem
fünften
Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird.
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BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS
DER ERFINDUNG
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 ist
eine Darstellung des Aufbaus eines Kühlkreises für eine Fahrzeug-Klimaanlage,
die ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser Kühlkreis benutzt ein Kältemittel aus
CO2 mit einem hohen Druck des kritischen Drucks
oder höher
(überkritischer
Zustand). Deshalb bildet dieser Kühlkreis einen überkritischen
Kühlkreis.
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Ein
Kompressor 1 empfängt
eine Antriebskraft von einem nicht dargestellten Fahrzeugmotor durch
eine elektromagnetische Kupplung (nicht dargestellt), um das Kältemittel
anzusaugen und zu komprimieren. Man beachte, dass der Kompressor ein
Kompressor mit fester Kapazität,
der durch den Betrieb einer elektromagnetischen Kupplung stetig betrieben
wird, oder ein Kompressor mit variabler Kapazität, dessen Ausgabekapazität verändert werden kann,
sein kann.
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Eine
Ausgabeseite des Kompressors 1 ist mit einem Kühler 2 versehen,
der eine Außeneinheit bildet.
Dieser Kühler 2 tauscht
Wärme zwischen
einem ausgegebenen Kältemittel
im überkritischen
Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks, das vom Kompressor 1 ausgegeben
wird, und der Außenluft aus,
um so das Kältemittel
zu kühlen.
Dem Kühler 2 wird
die Außenluft
durch einen nicht dargestellten, elektrisch betriebenen Kühllüfter geschickt.
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Auf
der Auslassseite des Kühlers 2 ist
der hochdruckseitige Kältemittelkanal 3a des
Innenwärmetauschers 3 vorgesehen.
Hier führt
der Innenwärmetauscher 3 einen
Wärmeaustausch
zwischen dem Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel des hochdruckseitigen
Kältemittelkanals 3a und
dem Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel des niederdruckseitigen
Kältemittelkanals 3b durch.
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Dieser
Wärmeaustausch
reduziert die Enthalpie des in die später erläuterten Verdampfapparate 8, 9 strömenden Kältemittels,
um die Enthalpiedifferenz (Kühlleistung)
des Kältemittels
zwischen dem Kältemitteleinlass
und -auslass der Verdampfapparate 8, 9 zu erhöhen. Beim
Einstellen des Innenwärmetauschers 3 auf
diese Weise ist es möglich,
die Enthalpiedifferenz des Kältemittels
zwischen Kältemitteleinlass
und -auslass der Verdampfapparate 8, 9 (die Kühlleistung)
zu erhöhen
und den Wirkungsgrad des Kreises (COP) zu verbessern.
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Auf
der Auslassseite des hochdruckseitigen Kältemittelkanals 3a des
Innenwärmetauschers 3 sind
ein erster Kältemittelkanal
A und ein zweiter Kältemittelkanal
B parallel vorgesehen. C zeigt einen Verzweigungspunkt der zwei
Kanäle
A, B an, während
D einen Vereinigungspunkt dieser zwei Kanäle A, B anzeigt. Man beachte,
dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel
der erste Kältemittelkanal
A einen Kältemittelkanal
zur vordersitzseitigen Klimanutzung bildet, während der zweite Kältemittelkanal
B einen Kältemittelkanal
zur rücksitzseitigen
Klimanutzung bildet.
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Weiter
ist der erste Kältemittelkanal
A mit einem ersten Druckverminderer 4 versehen, der die Rolle
eines Druckregelventils zum Steuern des Hochdrucks durchführt. Dieser
erste Druckverminderer 4 wird im Öffnungsgrad durch eine aus
einem mechanischen Mechanismus bestehende Steuereinrichtung eingestellt,
sodass der Hochdruck des Kreises zu einem Soll-Hochdruck wird.
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Dieser
Druckverminderer 4 besitzt ein Temperaturmessteil 4a als
Teil der Steuereinrichtung, das zwischen der Auslassseite des Kühlers 2 und
der Einlassseite des hochdruckseitigen Kältemittelkanals 3a des
Innenwärmetauschers 3 vorgesehen
ist, und erzeugt einen Druck entsprechend der Temperatur des Hochdruckkältemittels
der Auslassseite des Kühlers 2 in
diesem Temperaturmessteil 4a.
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Weiter
wird durch Einstellen des Öffnungsgrades
der Öffnung
des ersten Druckverminderers 4 (Öffnungsgrad des Ventilelements)
durch das Gleichgewicht zwischen dem Innendruck des Temperaturmessteils 4a und
dem Hochdruck (insbesondere dem auslassseitigen Kältemitteldruck
des hochdruckseitigen Kältemittelkanals 3a des
Innenwärmetauschers 3)
der Hochdruck auf den durch die Temperatur des Hochdruckkältemittels
der Auslassseite des Kühlers 2 bestimmten
Soll-Hochdruck eingestellt. Als Druckverminderer 4 mit
dieser Drucksteuerfunktion kann einer verwendet werden, wie er in
der japanischen Patentveröffentlichung
(A) Nr. 2000-81157
offenbart ist.
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Der
erste Verdampfapparat 8 ist auf der Auslassseite des ersten
Druckverminderers 4 im ersten Kältemittelkanal A vorgesehen.
Dieser erste Verdampfapparat 8 ist in einem Gehäuse angeordnet, das
den Luftkanal der vordersitzseitigen Kabinenklima einheit des Fahrzeug-Klimasystems
bildet, und bildet eine Kühleinrichtung
zum Kühlen
der Luft im Gehäuse.
Die vordersitzseitige Kabinenklimaeinheit ist üblicherweise in dem Raum innerhalb
der Instrumententafel am vorderen Ende der Fahrzeugkabine angeordnet.
Ein elektrisch betriebenes Gebläse
ist luftstromauf des ersten Verdampfapparats 8 angeordnet.
Innenluft oder Außenluft,
die durch einen nicht dargestellten Innenluft/Außenluft-Wechselkasten eingeleitet
wird, wird in das Gehäuse
geblasen.
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Man
beachte, dass ein Heizkern (nicht dargestellt), usw., der eine Heizeinrichtung
zum Heizen der Luft bildet, luftstromab des ersten Verdampfapparats 8 im
Gehäuse
angeordnet ist. In der Temperatur durch den Heizgrad dieses Heizkerns
eingestellte Klimaluft wird aus einem (nicht dargestellten) Lüftungsloch
am Gehäuse
auf der luftstromabwärtigen Seite
zum Vordersitzbereich der Fahrzeugkabine ausgeblasen.
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Ein
Speicher 6 ist auf der Auslassseite des ersten Verdampfapparats 8 vorgesehen.
Dieser Speicher 6 ist eine Gas/Flüssigkeit-Trenneinrichtung, die
das flüssige
Kältemittel
und das gasförmige
Kältemittel
des Auslasskältemittels
des ersten Verdampfapparats 8 trennt und das überschüssige Kältemittel
im Kreis speichert. Die Auslassseite des Speichers 6 ist
mit einer Einlassseite des niederdruckseitigen Kältemittelkanals 3b des
Innenwärmetauschers 3 verbunden.
Weiter ist die Auslassseite des niederdruckseitigen Kältemittelkanals 3b des
Innenwärmetauschers 3 mit
der Ansaugseite des Kompressors 1 verbunden.
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Andererseits
ist der zweite Kältemittelkanal B
mit einem zweiten Druckverminderer 5 und einem zweiten
Verdampfapparat 9 in Reihe versehen. Dieser zweite Druckverminderer 4 wird
im Öffnungsgrad durch
ein Expansionsventil des Temperaturtyps mit einem Temperaturmessteil 5a eingestellt.
Der Öffnungsgrad
dieses zweiten Druckverminderers 5 wird durch einen mechanischen
Mechanismus mit einem Temperaturmessteil 5a als Steuereinrichtung
eingestellt, sodass die Kältemittelüberhitzung
am Auslass des zweiten Verdampfapparats 9 zu einem Sollwert wird.
Der zweite Druckverminderer 5 kann auch aus einer festen Öffnung mit
einem festen Öffnungsgrad der Öffnung aufgebaut
sein. Diese feste Öffnung
ist insbesondere aus einer Durchgangsöffnung, usw. gebildet.
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Ein
auslassseitiger Kanal des zweiten Verdampfapparats 9 vereint
sich mit dem auslassseitigen Kältemittelkanal
des ersten Verdampfapparats 8 und führt zum Speicher. Weiter strömt das Kältemittel aus
dem Auslass des Speichers 6 zum niederdruckseitigen Kältemittelkanal 3b des
Innenwärmetauschers 3.
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Der
zweite Verdampfapparat 9 ist in dem Gehäuse angeordnet, das den Luftkanal
der rücksitzseitigen
Kabinenklimaeinheit des Fahrzeug-Klimasystems bildet, und bildet
eine Kühleinrichtung
zum Kühlen
der Luft im Gehäuse.
Die rücksitzseitige
Kabinenklimaeinheit ist in dem Bereich der Fahrzeugkabinen-Rücksitzseite
(zum Beispiel Chassisseitentafel, usw. auf der Rücksitzseite) angeordnet. Ein
elektrisch betriebenes Gebläse
ist luftstromauf des zweiten Verdampfapparats 9 angeordnet.
Die Innenluft (Fahrzeugkabinenluft) wird in das Gehäuse geblasen.
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Die
durch den zweiten Verdampfapparat 9 gekühlte Kühlluft wird von einem Lüftungsloch
(nicht dargestellt) am Ende des Gehäuses auf der luftstromabwärtigen Seite
zum Rücksitzseitenbereich der
Fahrzeugkabine ausgeblasen. Man beachte, dass die rücksitzseitige
Kabinenklimaeinheit in der gleichen Weise wie die vordersitzseitige
Kabinenklimaeinheit auch mit einem Heizkern usw. versehen sein kann.
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Weiter
ist die Bezugsziffer 10 eine elektronische Steuereinheit
(ECU) zum Steuern des Kompressors 1 und des Magnetventils 7.
Die Steuereinheit 10 funktioniert als eine Steuereinrichtung
zum Reduzieren des Differenzdrucks zwischen dem Einlasskältemitteldruck
und dem Auslasskältemitteldruck
des Magnetventils 7 beim Starten oder Stoppen des zweiten
Verdampfapparats 9 während
eines Betriebs des ersten Verdampfapparats 8 im Vergleich zum
Differenzdruck zur Betriebszeit nur des ersten Verdampfapparats 8,
dann Öffnen
oder Schließen des
Magnetventils 7. Die Steuereinheit 10 enthält eine
Schaltvorrichtung zum Befehlen des Startens oder Stoppens des zweiten
Verdampfapparats 9.
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Als
nächstes
wird die Grundfunktionsweise im obigen Aufbau erläutert. Wenn
der Kompressor 1 durch die Antriebskraft des Fahrzeugmotors
zum Drehen angetrieben wird, strömt
das durch den Kompressor 1 komprimierte Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel (CO2)
im überkritischen
Zustand mit einem Druck höher
als der kritische Druck in den Kühler 2.
Hier tauscht das Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel im überkritischen
Zustand Wärme mit
der Außenluft
aus, strahlt Wärme
an die Außenluft
ab und verringert die Enthalpie.
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Ferner
strömt
das Hochdruckkältemittel
des Auslasses des Kühlers 2 in
den hochdruckseitigen Kanal 3a des Innenwärmetauschers 3 und
tauscht Wärme
mit dem durch den niederdruckseitigen Kanal 3b strömenden Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel (auslassseitiges
Kältemittel
des Speichers 6) aus, um gekühlt zu werden, sodass die Enthalpie weiter
reduziert wird.
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Das
durch den hochdruckseitigen Kanal 3a des Innenwärmetauschers 3 strömende Hochdruckkältemittel
strömt
dann parallel durch den ersten Kältemittelkanal
A und den zweiten Kältemittelkanal
B, die parallel geschaltet sind, und wird durch den ersten Druckverminderer 4 bzw.
den zweiten Druckverminderer 5 im Druck reduziert. Im ersten
Verdampfapparat 8 saugt das durch den ersten Druckverminderer 4 gelangte
Niederdruckkältemittel
Wärme von der
geblasenen Luft des elektrisch betriebenen Gebläses an und verdampft. Hierdurch
wird die geblasene Luft des elektrisch betriebenen Gebläses 8 gekühlt, dann
wird die Kühlluft
zur Vordersitzseite der Fahrzeugkabine ausgeblasen, um den Vordersitzbereich
der Fahrzeugkabine zu kühlen.
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Wenn
der zweite Verdampfapparat 9 in Betrieb ist, saugt das
durch den zweiten Druckverminderer 10 gelangte Niederdruckkältemittel
im zweiten Verdampfapparat 9 Wärme von der geblasenen Luft des
elektrisch betriebenen Gebläses 14 an
und verdampft. Hierdurch wird die geblasene Luft des elektrisch
betriebenen Gebläses 14 gekühlt. Die
Kühlluft wird
zur Rücksitzseite
der Fahrzeugkabine ausgeblasen, um den Rücksitzbereich der Fahrzeugkabine
zu kühlen.
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Hierbei
stellt der erste Druckverminderer 4 den Öffnungsgrad
der Öffnung
so ein, dass der aktuelle Hochdruck zu dem durch die durch das Temperaturmessteil 4a gemessene
Kältemitteltemperatur der
Kühlerauslassseite
bestimmten Soll-Hochdruck wird. D.h. falls der aktuelle Hochdruck
unter den Soll-Hochdruck fällt,
verringert der erste Druckverminderer 4 den Öffnungsgrad
seiner Öffnung,
während
dagegen, falls der aktuelle Hochdruck weiter als der Soll-Hochdruck
steigt, der erste Druckverminderer 4 den Öffnungsgrad
seiner Öffnung
erhöht.
Durch Einstellen des Öffnungs grades
der Öffnung
des ersten Druckverminderers 4 wird der aktuelle Hochdruck auf
dem Soll-Hochdruck gehalten und der Wirkungsgrad des Kreises wird
verbessert.
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Ferner
stellt der zweite Druckverminderer 5 den Öffnungsgrad
der Öffnung
so ein, dass der durch die durch das Temperaturmessteil 5a gemessene Kältemitteltemperatur
der Auslassseite des zweiten Verdampfapparats bestimmte Kältemittelüberhitzungsgrad
gehalten wird. Übrigens
kann der zweite Druckverminderer 4 auch mit einer festen Öffnung ausgebildet
sein. In diesem Fall ändert
sich der Öffnungsgrad
des zweiten Druckverminderers 5 nicht, selbst wenn die
Betriebsbedingungen des Kreises schwanken. Deshalb kann der Hochdruck
allein durch den ersten Druckverminderer 4 stabil gesteuert werden.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels basierend auf 3 erläutert. 3 ist
eine Darstellung, die die zeitlichen Änderungen des als Schaltvorrichtung
dienenden Schalters beim Starten oder Stoppen des zweiten Verdampfapparats 9,
während
der erste Verdampfapparat 8 in Betrieb ist, des Magnetventils 7 des zweiten
Verdampfapparats, des Differenzdrucks zwischen dem Einlasskältemitteldruck
und dem Auslasskältemitteldruck
des Magnetventils 7 (nachfolgend als der „Differenzdruck" bezeichnet) sowie
der Kompressorarbeitsleistung zeigt (Zeitdiagramm).
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Wie
in 3 dargestellt, ist der erste Verdampfapparat 8 zur
Zeit t0 in Betrieb, aber der Schalter ist aus, sodass der zweite
Verdampfapparat 9 abgeschaltet ist. Zu diesem Zeitpunkt
beträgt
der Kältemitteldruck
des Einlasses B1 des Magnetventils 7 11,5 MPa, der Kältemitteldruck
des Auslasses B2 beträgt
3,5 MPa, und der Differenzdruck beträgt 8 MPa. Zur Zeit t1 sitzt
zum Beispiel ein Fahrgast auf dem Rücksitz. Wenn der Schalter eingeschaltet
wird, reduziert die Steuereinheit 10 allmählich und
langsam die Kapazität
des Kompressors 1. Die Steuereinheit 10 funktioniert
als Steuereinrichtung zum allmählichen
Reduzieren des Differenzdrucks. Zum Beispiel reduziert der Kompressor 1 die
Drehzahl, usw., um die Arbeitsleistung (Kältemittelkompressionsmaß) zu verringern.
Hierdurch wird zu einer Zeit t2 nach einer vorbestimmten Zeit (zum
Beispiel 5 Sekunden) ab der Zeit t1 der Einlasskältemitteldruck des Magnetventils 7 zu
7,5 MPa, der Auslasskältemitteldruck
zu 5,5 MPa und der Differenzdruck zu 2 MPa. D.h. zu dieser Zeit
wird der Differenzdruck kleiner als der Differenzdruck zur Zeit
nur des Betriebs des ersten Verdampfapparats 8.
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Die
Steuereinheit 10 öffnet
das Magnetventil 7, wenn der Differenzdruck auf ein Maß reduziert
ist, das eine Erzeugung eines unangenehmen Geräusches zu unterdrücken ermöglicht.
Die Steuereinheit 10 funktioniert als eine Erfassungseinrichtung
zum Erfassen, wann der Differenzdruck auf einen vorbestimmten Wert
fällt,
und eine Steuereinrichtung zum Öffnen
des Magnetventils 7 als Reaktion darauf. Zu dieser Zeit
t2 strömt,
wenn das Magnetventil 7 eingeschaltet und das Ventil geöffnet ist,
das Kältemittel des
zweiten Kältemittelkanals
B in den zweiten Druckverminderer 5. Zu dieser Zeit wird
der Differenzdruck relativ klein, sodass das rauschende Geräusch, das
erzeugt wird, wenn das Kältemittel
in den zweiten Druckverminderer 5 strömt, relativ gering wird..
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Man
beachte, dass oben das Magnetventil 7 zur Zeit t2 eine
vorbestimmte Zeit nach der Zeit t1 eingeschaltet wird, aber es ist
auch möglich,
das Magnetventil 7 einzuschalten, wenn die Kompressorarbeitsleistung
(Kältemittelkompressionsmenge)
zu einem vorbestimmten Wert (zum Beispiel 20% des Nennwerts) oder
weniger wird.
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Die
Steuereinheit 10 sieht eine Verzögerungseinrichtung zum Fortsetzen
der Steuerung zum Reduzieren des Differenzdrucks für eine vorbestimmte
Zeit nach dem Öffnen
des Magnetventils 7 vor. In diesem Ausführungsbeispiel öffnet die
Steuereinheit 10 das Magnetventil 7, hält dann
den Druck des Kompressors auf einer niedrigen Leistung für exakt
eine vorbestimmt kurze Zeit. Daraufhin lässt die Steuereinheit 10 die
Leistung des Kompressors 1 auf die Leistung entsprechend
der Kühllast
ansteigen. Zur Zeit t3 ein bisschen nach der Zeit t2 erhöht der Kompressor 1 die
Arbeitsleistung (Kältemittelkompressionsmenge)
durch Erhöhen
der Drehzahl. Dies dient dem gleichzeitigen Betreiben des ersten
Verdampfapparats 8 und des zweiten Verdampfapparats 9. Hierdurch
wird der Einlasskältemitteldruck
des Magnetventils zu 12,5 MPa, der Auslasskältemitteldruck zu 4 MPa und
der Differenzdruck zu 8,5 MPa.
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Zur
Zeit t4 (die Zeit, wenn es keinen Bedarf mehr zur Klimatisierung
der Rücksitze
gibt), wenn der Schalter ausgeschaltet wird, reduziert die Steuereinheit 10 all mählich und
langsam die Leistung des Kompressors 1. Die Steuereinheit 10 funktioniert
als eine Steuereinrichtung zum allmählichen Reduzieren des Differenzdrucks.
Zum Beispiel reduziert der Kompressor 1 die Arbeitsleistung
(Kältemittelkompressionsmenge)
durch Verringern der Drehzahl, usw.. Hierdurch wird zu einer Zeit
t5 eine vorbestimmte Zeit (zum Beispiel 5 Sekunden) nach der Zeit t4
der Einlasskältemitteldruck
des Magnetventils 7 zu 8,5 MPa, der Auslasskältemitteldruck
zu 5,5 MPa und der Differenzdruck zu 3 MPa. D.h. zu dieser Zeit
wird der Differenzdruck kleiner als der Differenzdruck zur Zeit
des Betriebs nur des ersten Verdampfapparats 8.
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Die
Steuereinheit 10 schließt das Magnetventil 7,
wenn der Differenzdruck auf ein Maß verringert ist, das die Erzeugung
eines unangenehmen Geräusches
unterdrücken
kann. Die Steuereinheit 10 funktioniert als eine Erfassungseinrichtung
zum Erfassen, wenn der Differenzdruck auf einen vorbestimmten Wert
fällt,
und eine Steuereinrichtung zum Öffnen
des Magnetventils 7 als Reaktion darauf. Zur Zeit t5, wenn
das Magnetventil 7 ausgeschaltet und das Ventil geschlossen
wird, wird der Kältemittelstrom
des zweiten Kältemittelkanals
B in den zweiten Druckverminderer 5 gesperrt. Zu dieser
Zeit wird der Differenzdruck relativ klein, sodass das Wasserschlaggeräusch, das
erzeugt wird, wenn der Kältemittelstrom
in den zweiten Druckverminderer 5 gesperrt wird, relativ
gering wird.
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Man
beachte, dass oben das Magnetventil 7 zu einer Zeit t5
eine vorbestimmte Zeit nach der Zeit t4 ausgeschaltet wird, aber
es ist auch möglich,
das Magnetventil 7 zu dem Zeitpunkt auszuschalten, wenn
die Kompressorarbeitsleistung (Kältemittelkompressionsmenge)
zu einem vorbestimmten Wert (zum Beispiel 20% des Nennwerts) oder
weniger wird.
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Die
Steuereinheit 10 sieht eine Verzögerungseinrichtung zum Fortsetzen
der Steuerung zum Reduzieren des Differenzdrucks für eine vorbestimmte
Zeit nach dem Schließen
des Magnetventils 7 vor. In diesem Ausführungsbeispiel schließt die Steuereinheit 10 das
Magnetventil 7, dann hält
sie den Druck des Kompressors für
exakt eine vorbestimmte kurze Zeit auf einer niedrigen Kapazität. Danach
lässt die
Steuereinheit die Leistung des Kompressors 1 auf die Leistung
entsprechend der Kühllast
ansteigen. Zur Zeit t6 ein bisschen nach der Zeit t5 erhöht der Kompressor 1 die
Arbeitsleistung (Kältemittelkompressionsmenge)
durch erneutes Erhöhen
der Drehzahl. Dies dient dem neuen Betätigen des ersten Verdampfapparats 8.
Hierdurch wird der Einlasskältemitteldruck
des Magnetventils zu 11,5 MPa, der Auslasskältemitteldruck zu 3,5 MPa und
der Differenzdruck zu 8 MPa.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Als
nächstes
wird ein zweites Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung Bezug nehmend auf 2 erläutert. Das
zweite Ausführungsbeispiel
fügt dem
ersten Ausführungsbeispiel einen
Satz von Magnetventilen (zwei, für
Einlass und Auslass), einen Druckverminderer und einen Verdampfapparat
hinzu. Aus diesem Grund wird das zweite Ausführungsbeispiel unter Fokussierung
auf die vom ersten Ausführungsbeispiel
unterschiedlichen Stellen erläutert.
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Bezugsziffer 11 zeigt
einen Fahrzeugkühlapparat-Verdampfapparat
(nachfolgend als der „dritte Verdampfapparat" bezeichnet) an.
Bezugsziffer 13 zeigt ein Magnetventil des Einlasses des
dritten Verdampfapparats an, während 14 ein
Magnetventil des Auslasses des dritten Verdampfapparats anzeigt. Normalerweise
werden die zwei Magnetventile 13 und 14 gleichzeitig
ein- und ausgeschaltet. Bezugsziffer 12 zeigt einen dritten
Druckverminderer an.
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Bei
einer plötzlichen
Betätigung
des dritten Verdampfapparats, während
der erste Verdampfapparat in Betrieb ist, wird im dritten Druckverminderer 12 ein
rauschendes Geräusch
erzeugt. Das zweite Ausführungsbeispiel
kann aufgebaut werden, indem der „dritte" im zweiten Ausführungsbeispiel als der „zweite" im ersten Ausführungsbeispiel
gelesen wird, um die Vorrichtungen anzuwenden, um dies zu verhindern.
D.h. das zweite Ausführungsbeispiel
kann durch Benutzen des Fahrzeugkühlapparat-Verdampfapparats 11 zum
Ersetzen des zweiten Verdampfapparats 9, des Magnetventils 13 des
Einlasses des Kühlapparat-Verdampfapparats
zum Ersetzen des Magnetventils 7 des zweiten Verdampfapparats
und des Druckverminderers 12 des Kühlapparat-Verdampfapparats
zum Ersetzen des zweiten Druckverminderers 5 im ersten
Ausführungsbeispiel aufgebaut
werden. Hierdurch kann das rauschende Geräusch verringert werden.
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Ferner
kann beim Abschalten des dritten Verdampfapparats, während der
erste Verdampfapparat und der dritte Verdampfapparat in Betrieb
sind, das Wasserschlaggeräusch
in der gleichen Weise wie oben reduziert werden.
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Beim
Abschalten des dritten Verdampfapparats, während der erste Verdampfapparat
und der dritte Verdampfapparat in Betrieb sind, ist in der gleichen
Weise wie oben das zweite Ausführungsbeispiel
durch Benutzen des „ersten
Verdampfapparats und zweiten Verdampfapparats" zum Ersetzen des „ersten Verdampfapparats" im ersten Ausführungsbeispiel,
des Fahrzeugkühlapparat-Verdampfapparats 11 zum
Ersetzen des zweiten Verdampfapparats im ersten Ausführungsbeispiel,
des Magnetventils 13 des Einlasses des Kühlapparat-Verdampfapparats zum
Ersetzen des Magnetventils 7 des zweiten Verdampfapparats
im ersten Ausführungsbeispiel,
und des Druckverminderers 12 des Kühlapparat-Verdampfapparats
zum Ersetzen des zweiten Druckverminderers 5 im ersten
Ausführungsbeispiel
aufgebaut. Hierdurch kann das rauschende Geräusch verringert werden.
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Ferner
gilt dies auch beim Abschalten des dritten Verdampfapparats, während der
erste Verdampfapparat und der zweite Verdampfapparat in Betrieb
sind. Hierdurch kann das Wasserschlaggeräusch reduziert werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Anstelle
des zweiten Druckverminderers 5 des ersten Ausführungsbeispiels
ist es auch möglich, einen
Druckverminderer mit einer variablen Öffnungsfunktion einzusetzen.
Dieser Druckverminderer verändert
allmählich
die Querschnittsfläche
des Strömungskanals
des Kältemittels
zum zweiten Verdampfapparat 9. Diese Art einer langsamen Änderung
kann durch die Antwortkennlinie der variablen Öffnung oder durch die Steuereinheit 10 zum
Steuern des Stellantriebs zum Antreiben der variablen Öffnung bereitgestellt
werden. Der zweite Druckverminderer 5 besitzt eine variable Öffnung zum Öffnen oder Schließen des
Kältemittelstroms
zum zweiten Verdampfapparat 9. Beim Starten oder Abschalten
des zweiten Verdampfapparats 9, während der erste Verdampfapparat 8 in
Betrieb ist, öffnet
oder schließt
er nach und nach die variable Öffnung.
Durch allmähliches Öffnen oder
Schließen
der variablen Öffnung strömt das Kältemittel
ruhig oder wird ruhig gesperrt und das rauschende Geräusch oder
das Wasserschlaggeräusch
kann reduziert werden.
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Ein
Druckverminderer mit einer solchen variablen Öffnungsfunktion kann zusätzlich zu
der Kompressorleistungsunterdrückungseinrichtung,
die als die im ersten Ausführungsbeispiel
eingesetzte Differenzdruckverminderungseinrichtung dient, oder anstelle
der Kompressorleistungsunterdrückungseinrichtung,
die als Differenzdruckverminderungseinrichtung dient, eingesetzt
werden. Weiter kann das Magnetventil 7 die variable Öffnung ersetzen.
Das als variable Öffnung
dienende Magnetventil 7 sieht einen Öffnungsgrad entsprechend dem
Steuersignal von der Steuereinheit 10 vor. Die Steuereinheit 10 vergrößert oder
verkleinert allmählich
den Öffnungsgrad des
Magnetventils 7, um vom geschlossenen Zustand zum offenen
Zustand oder vom offenen Zustand zum geschlossenen Zustand zu wechseln, wenn
der zweite Verdampfapparat 9 gestartet oder abgeschaltet
wird, während
der erste Verdampfapparat 8 in Betrieb ist.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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Als
nächstes
wird ein viertes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezug auf 4 erläutert. Das
vierte Ausführungsbeispiel ändert nur
die Position des Magnetventils 7 des zweiten Verdampfapparats
des ersten Ausführungsbeispiels.
D.h. es ändert
die Position des Magnetventils 7 des zweiten Verdampfapparats
des ersten Ausführungsbeispiels
von einer stromaufwärtigen
Position des zweiten Verdampfapparats 9 zu einer stromabwärtigen Position.
Der Name wird ebenfalls in das „Magnetventil 15 stromab
des zweiten Verdampfapparats" geändert. Durch
Verändern
des Magnetventils zu einer Position stromab des zweiten Verdampfapparats 9 wird
der Kältemitteldruck,
der erfasst wird, wenn sich das Magnetventil im stabilen Zustand
befindet, niedriger als wenn es stromauf des zweiten Verdampfapparats 9 positioniert
ist. Aus diesem Grund wird auch das Wasserschlaggeräusch, das durch
den Stoß zur
Zeit des Betriebs des Magnetventils erzeugt wird, relativ klein.
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(Fünftes Ausführungsbeispiel)
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Als
nächstes
wird ein fünftes
Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezug auf 5 erläutert. 5 zeigt
ein bekanntes Magnetventil des Servotyps 20, das im fünften Ausführungsbeispiel
benutzt wird. Das fünfte
Ausführungsbeispiel ändert nur
das Magnetventil 7 des zweiten Verdampfapparats des ersten Ausführungsbeispiels
oder das Magnetventil 15 stromab des zweiten Verdampfapparats
des vierten Ausführungsbeispiels
von einem gewöhnlichen
Magnetventil des direkt wirkenden Typs in ein Magnetventil des Servotyps.
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Ein
Magnetventil des Servotyps 20 besteht bekanntermaßen aus
einem Servoventil 21, einem Kolben 22, einer Magnetspule 23,
einer Kolbenfeder 24, einem Körper 25 und weiteren
Teilen. Ferner hat das Magnetventil des Servotyps 20 die
Funktion des Öffnens
und Schließens
des Raums Sb zwischen dem Ventilsitz 25a des Körpers 25 und
dem Servoventil 21 und des Raums Sp zwischen dem Servoventil 21 und
dem vorderen Ende 22a des Kolbens 22. Wenn dieser
Sb geöffnet
wird, strömt
das Kältemittel
vom Einlass 20a in das Magnetventil 20 und strömt durch 20b, 20d zum
Auslass 20e.
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Es
wird nun die Grundfunktion des Magnetventils des Servotyps 20 kurz
bezüglich
des Öffnungsvorgangs
erläutert.
Man beachte, dass dieser Schließvorgang
umgekehrt zum Öffnungsvorgang ist,
sodass auf seine Erläuterung
verzichtet wird. Wenn keine Spannung an der Magnetspule 23 anliegt,
sind der Raum Sb zwischen dem Ventilsitz 25a des Körpers 25 und
dem Servoventil 21 und der Raum Sp zwischen dem Servoventil 21 und
dem vorderen Ende 22a des Kolbens 22 beide geschlossen, sodass
das Kältemittel
nicht durch das Magnetventil 20 strömt. Wenn die Spannung an der
Magnetspule 23 anliegt, überwindet die elektromagnetische
Kraft die Stelllast der Feder 24, sodass der Kolben 22 nach oben
bewegt wird. In diesem Fall öffnet
der Raum Sp zwischen dem Servoventil 21 und dem vorderen Ende 22a des
Kolbens 22, das Kältemittel
strömt
von dem Teil 20c direkt über dem Servoventil 21 durch das Öffnungsteil 21a zu
dem Teil 20d direkt unter dem Servoventil 21 und
fällt bei 20c allmählich im Druck.
Nach Verstreichen einer gewissen Zeit, wenn der Druck bei 20c ausreichend
fällt,
steigt das Servoventil 21 durch den Druck von 20b an.
In diesem Fall wird eine ausreichende Kanalquerschnittsfläche zwischen 20b und 20d gesichert
und das Kältemittel strömt ruhig
durch das Magnetventil 20.
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Auf
diese Weise werden der Öffnungsvorgang
und der Schließvorgang
des Magnetventils des Servotyps in zwei Stufen durchgeführt, sodass
beim Starten des zweiten Verdampfapparats, während der erste Verdampfapparat
in Betrieb ist, ein rauschendes Geräusch kaum mehr auftritt. Weiter
kann das Magnetventil des Servotyps in seiner Federkraft betreffend
dem Servoventil oder seiner elektromagnetischen Kraft entgegen dieser
zum Öffnen/Schließen des
Servoventils durch die Druckdifferenz davor und danach beim Öffnungs/Schließvorgang
der zweiten Stufe so eingestellt werden, dass sie kleiner als die entsprechende
Kraft eines üblichen
Magnetventils des direkt wirkenden Typs ist. Aus diesem Grund kann
ein Magnetventil des Servotyps im Vergleich zu einem gewöhnlichen
Magnetventil des direkt wirkenden Typs in der Größe reduziert werden.
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Man
beachte, dass die vorliegende Erfindung im Detail basierend auf
speziellen Ausführungsbeispielen
beschrieben wurde, aber ein Fachmann kann verschiedene Änderungen,
Modifikationen, usw. ohne Verlassen des Schutzumfangs der vorliegenden
Erfindung vornehmen.