DE102016200576A1 - Expansion element and method for controlling or controlling a refrigerant mass flow, use for a refrigeration circuit of a motor vehicle, and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Anmeldung offenbart ein Expansionsorgan zur Regelung bzw. Steuerung eines Massenstroms eines Kältemittels. Das Expansionsorgan (20) weist auf: ein Gehäuse (21); einen Vorlaufkanal (23) und einen Rücklaufkanal (24), die in dem Gehäuse (21) ausgebildet sind; ein Drosselventil (25) mit einem federvorgespannten Drosselkörper (253) zur Verengung eines Querschnitts des Vorlaufkanals (23); eine Ventilsteuervorrichtung (22), die zur Steuerung des Drosselventils (25) in Abhängigkeit von einer Temperatur im Rücklaufkanal (24) ausgebildet ist, wobei die Ventilsteuerungsvorrichtung (22) eine abgeschlossene gasgefüllte Ausdehnungskammer, die mit dem Rücklaufkanal (24) thermisch gekoppelt ist und mit dem Drosselkörper (253) dessen Federvorspannung entgegenwirkend mechanisch gekoppelt ist; und eine Temperiervorrichtung (27), die mit der Ventilsteuervorrichtung (22) thermisch gekoppelt ist. Die Anmeldung offenbart auch ein Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines Massenstroms eines Kältemittels. Das Verfahren weist eine Temperierung der Ausdehnungskammer der Ventilsteuervorrichtung (22) anhand einer vorgegebenen Steuer- bzw. Regelstrategie zur Veränderung des Querschnitts des Vorlaufkanals (23) mittels des Drosselventils (25) auf. Die Anmeldung offenbart ferner eine Verwendung eines Expansionsorgans (20) im Kältekreis (1) eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Kraftfahrzeug mit dem Expansionsorgan (20).The present application discloses an expansion device for controlling a mass flow of a refrigerant. The expansion member (20) comprises: a housing (21); a flow channel (23) and a return channel (24) formed in the housing (21); a throttle valve (25) having a spring biased throttle body (253) for narrowing a cross section of the flow channel (23); a valve control device (22) configured to control the throttle valve (25) in response to a temperature in the return passage (24), the valve control device (22) including a sealed gas filled expansion chamber thermally coupled to the return passage (24) and the throttle body (253) whose spring bias is counteracting mechanically coupled; and a temperature control device (27) thermally coupled to the valve control device (22). The application also discloses a method for controlling a mass flow of a refrigerant. The method has a temperature control of the expansion chamber of the valve control device (22) on the basis of a predetermined control strategy for changing the cross section of the flow channel (23) by means of the throttle valve (25). The application further discloses a use of an expansion element (20) in the refrigeration circuit (1) of a motor vehicle, as well as a motor vehicle with the expansion element (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Expansionsorgan und ein Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines Kältemittelmassenstroms, eine Verwendung des Expansionsorgans für einen Kältekreis eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Kraftfahrzeug mit dem Expansionsorgan.The present invention relates to an expansion device and a method for controlling or controlling a refrigerant mass flow, a use of the expansion device for a refrigeration circuit of a motor vehicle, as well as a motor vehicle with the expansion element.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Zur Regelung des Kältemittelmassenstroms und somit der Kälteleistung eines Verdampfers in Abhängigkeit von der Kältemitteltemperatur am Ausgang des Verdampfers werden Expansionsventile eingesetzt. Diese verkleinern bzw. vergrößern den Strömungsquerschnitt lokal und somit den Druck des durchfließenden Fluids.To control the refrigerant mass flow and thus the cooling capacity of an evaporator as a function of the refrigerant temperature at the outlet of the evaporator expansion valves are used. These reduce or enlarge the flow cross-section locally and thus the pressure of the fluid flowing through.

Durch den Druckabfall bzw. durch die Expansion sinkt zudem die Temperatur des Kältemittels, sodass eine Temperaturdifferenz zwischen zu dem zu kühlenden Bauteil und dem Kältemittel vorliegt. Dies ist die Grundvoraussetzung für den Wärmetransfer. Das flüssige Kältemittel nimmt die von dem zu kühlenden Bauteil stammende Wärme auf und verdampft, dabei bleibt die Temperatur des Kältemittels durch die Verdampfung konstant. Falls während anhaltender Wärmeaufnahme nur noch gasförmiges Kältemittel vorliegt, kann die aufgenommene Wärme nicht mehr in einen Phasenübergang umgesetzt. Hierdurch erwärmt sich das Kältemittel schlagartig und überhitzt.By the pressure drop or by the expansion also decreases the temperature of the refrigerant, so that there is a temperature difference between the component to be cooled and the refrigerant. This is the basic requirement for heat transfer. The liquid refrigerant absorbs the heat from the component to be cooled and evaporates, while the temperature of the refrigerant remains constant due to the evaporation. If only gaseous refrigerant is present during sustained heat absorption, the absorbed heat can no longer be converted into a phase transition. As a result, the refrigerant heats up suddenly and overheats.

Die Kälteleistung und somit maximal abführbare Wärme ergibt sich gemäß nachstehender Gleichung (1) aus der Multiplikation des Massenstroms mit der Differenz aus der Enthalpie nach dem Verdampfer hv_out und der Enthalpie vor dem Expansionsorgan he bzw. vor dem Verdampfer hv_in.

Figure DE102016200576A1_0002
The cooling capacity and thus the maximum dissipatable heat is obtained according to the following equation (1) from the multiplication of the mass flow with the difference from the enthalpy after the evaporator h v_out and the enthalpy before the expansion element h e or before the evaporator h v_in .
Figure DE102016200576A1_0002

Infolge von Reibungseinflüssen treten Druckverluste pv im Verdampfer auf, die sich negativ auf die zur Verfügung stehende Kälteleistung auswirken. Diese sind proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit c, wie in nachstehender Gleichung (2) ausgedrückt. pv ~ c2 (2) As a result of friction effects occur pressure losses p v in the evaporator, which have a negative effect on the available cooling capacity. These are proportional to the square of the flow velocity c, as expressed in equation (2) below. p v ~ c 2 (2)

Folglich gilt es den Massenstrom derart anzupassen, dass die geforderte Kälteleistung bei minimalem Druckverlust zur Verfügung steht.Consequently, it is important to adjust the mass flow so that the required cooling capacity is available with minimal pressure loss.

Weiterhin muss für den Fall, dass mehrere Verdampfer vorliegen, der Massenstrom derart aufgeteilt werden, dass die oben genannten Anforderungen, dass die geforderte Kälteleistung bei minimalem Druckverlust zur Verfügung steht, für jeden Verdampfer erfüllt werden. Zur Veranschaulichung eines solchen Falls zeigt 1 eine schematische Prinzipskizze eines Ausschnitts eines Kältekreises 1 mit zwei Verdampfern 10-1, 10-2. Jedem Verdampfer 10-1, 10-2 ist ein Expansionsorgan 20-1, 20-2 zugeordnet. Ein Gesamtmassenstrom eines Kältemittel-Zulaufs 30 wird durch ein Verteilorgan 35 in zwei Zweige 40-1, 40-2 mit individuellen Massenströmen verzweigt. Jeder individuelle Massenstrom m .1 und m .2 in den Zweigen 40-1, 40-2 wird durch das jeweilige Expansionsorgan 20-1, 20-2 geregelt bzw. gesteuert und dem jeweiligen Verdampfer 10-1, 10-2 als Verdampfer-Vorlauf 11-1, 11-2 zugeführt. Von dem jeweiligen Verdampfer 10-1, 10-2 aus führt der Verdampfer-Rücklauf 12-1, 12-2 wieder über das Expansionsorgan 20-1, 20-2 und von dort zurück in den Kältemittelkreis 1. In dem dargestellten Kreislaufausschnitt müssen beispielsweise die Massenströme m .1 und m .2 derart angepasst werden, dass im Verdampfer 10-1 die Wärme q .1 und im Verdampfer 10-2 die Wärme q .2 abgeführt werden kann.Furthermore, in the event that multiple evaporators are present, the mass flow must be divided so that the above requirements that the required cooling capacity is available with minimal pressure loss, are met for each evaporator. To illustrate such a case shows 1 a schematic schematic diagram of a section of a refrigerant circuit 1 with two evaporators 10-1 . 10-2 , Every evaporator 10-1 . 10-2 is an organ of expansion 20-1 . 20-2 assigned. A total mass flow of a refrigerant feed 30 is through a distributor 35 in two branches 40-1 . 40-2 Branched with individual mass flows. Each individual mass flow m. 1 and m. 2 in the branches 40-1 . 40-2 becomes through the respective expansion organ 20-1 . 20-2 regulated or controlled and the respective evaporator 10-1 . 10-2 as evaporator flow 11-1 . 11-2 fed. From the respective evaporator 10-1 . 10-2 out leads the evaporator return 12-1 . 12-2 again via the expansion organ 20-1 . 20-2 and from there back to the refrigerant circuit 1 , In the illustrated cycle section, for example, the mass flows m. 1 and m. 2 are adapted so that in the evaporator 10-1 the heat q. 1 and in the evaporator 10-2 the heat q. 2 can be dissipated.

Derzeit werden vorrangig zwei Bauformen von Expansionsorganen serienmäßig eingesetzt, nämlich das Thermostatische Expansionsventil (TXV) und das Elektrische Expansionsventil (EXV).Currently, two types of expansion devices are used as standard, namely the thermostatic expansion valve (TXV) and the electrical expansion valve (EXV).

2 zeigt eine schematische Prinzipskizze eines Abschnitts eines Kältekreises 1 mit einem thermostatischen Expansionsventil (TXV) 120 nach dem Stand der Technik als Expansionsorgan. Das TXV 120 weist gemäß der Darstellung in 2 ein Gehäuse 21, einen Kopf 22, einen Vorlaufkanal 23 mit einem Vorlauf-Eingang 231 und einem Vorlauf-Ausgang 232, einen Rücklaufkanal 24 mit einem Rücklauf-Eingang 241 und einem Rücklauf-Ausgang 242 und ein Drosselventil 25 auf. Das Drosselventil 25 weist einen Ventilraum 251, in welchem eine Feder 252 und ein Drosselkörper 253 angeordnet sind, und eine Druckstange 254, die mit dem Kopf 22 des Expansionsventils 20 und dem Drosselkörper 253 verbunden ist, auf. Der Ventilraum 251 weist auch eine ringförmige Auflagefläche als Ventilsitz für den Drosselkörper 253 auf. 2 shows a schematic schematic diagram of a portion of a refrigerant circuit 1 with a thermostatic expansion valve (TXV) 120 according to the prior art as an expansion organ. The TXV 120 indicates as shown in 2 a housing 21 , a head 22 , a flow channel 23 with a flow input 231 and a feed-out 232 , a return channel 24 with a return input 241 and a return outlet 242 and a throttle valve 25 on. The throttle valve 25 has a valve chamber 251 in which a spring 252 and a throttle body 253 are arranged, and a push rod 254 that with your head 22 of the expansion valve 20 and the throttle body 253 is connected. The valve room 251 also has an annular bearing surface as a valve seat for the throttle body 253 on.

Der Kopf 22 des TXV 120 weist eine mit einem Gas gefüllte und durch eine Membran (nicht näher dargestellt) begrenzte Ausdehnungskammer (nicht näher dargestellt) auf, wobei das Gas durch das aus dem Verdampfer 10 in den Kreislauf 1 zurückfließende Kältemittel erwärmt wird und daher näherungsweise die Kältemitteltemperatur des Rücklaufes 12 besitzt. Durch die Erwärmung dehnt sich das Gas im Kopf 22 aus und schiebt die Druckstange 254 nach unten, welche wiederum auf den Drosselkörper 253 drückt, wodurch die darunter angeordnete Feder 252 zusammengedrückt wird, was bewirkt, dass der Drosselkörper 253 nach unten wandert und dadurch der Querschnitt des Zulaufkanals 23 erhöht wird. Hierdurch steigt der Massenstrom und somit die Kälteleistung an. Dies hat zur Folge, dass die Temperatur im Verdampfer 10 und somit die Kältemitteltemperatur des Rücklaufs 12 sinkt, sodass das Gas im Kopf des Expansionsventils 20 abkühlt. Hierdurch sinkt die Belastung der Feder 252, sodass der Querschnitt des Vorlaufkanals 23 wieder reduziert wird. Durch Auswahl der Federsteifigkeit der Feder 252 lässt sich somit ein gewünschtes Temperaturfenster im Verdampfer 10 festlegen. Die Temperatur wird in Abhängigkeit von der Temperatur des Rücklaufs 12 autark geregelt.The head 22 of the TXV 120 has a filled with a gas and through a membrane (not shown) limited expansion chamber (not shown), wherein the gas through the from the evaporator 10 in the cycle 1 Returning refrigerant is heated and therefore approximately the refrigerant temperature of the return 12 has. Heating causes the gas in the head to expand 22 off and pushes the push rod 254 down, which in turn on the throttle body 253 pushes, causing the spring located underneath 252 is compressed, which causes the throttle body 253 wanders down and thereby the cross section of the inlet channel 23 is increased. This increases the mass flow and thus the cooling capacity. As a result, the temperature in the evaporator 10 and thus the refrigerant temperature of the return 12 drops, allowing the gas in the head of the expansion valve 20 cools. This reduces the load on the spring 252 so that the cross section of the flow channel 23 is reduced again. By selecting the spring stiffness of the spring 252 Thus, a desired temperature window can be in the evaporator 10 establish. The temperature is dependent on the temperature of the return 12 self-sufficient regulated.

Allerdings muss die Federsteifigkeit des thermostatischen Expansionsventils je nach Aufbau des Verdampfers 10 sowie der Gestaltung des Kältekreises 1 angepasst werden, sodass eine projektübergreifende Lösung kaum realisiert werden kann. Erfahrungen und Versuche haben außerdem gezeigt, dass das thermostatische Expansionsventil durch die eingesetzte Feder 252 zu schwingen anfangen kann, sodass die Massenstromregelung nicht sichergestellt ist. Aufgrund des autonomen Aufbaus ist auch eine Diagnosefunktion nicht gegeben. Zudem kann kein externer Stelleingriff hinsichtlich der Massenstromsregelung erfolgen, falls ein kritischer Zustand erreicht wurde.However, the spring stiffness of the thermostatic expansion valve, depending on the design of the evaporator 10 as well as the design of the cooling circuit 1 be adapted, so that a cross-project solution can hardly be realized. Experiences and experiments have also shown that the thermostatic expansion valve by the spring used 252 can begin to oscillate, so that the mass flow control is not guaranteed. Due to the autonomous structure of a diagnostic function is not given. In addition, no external control of the mass flow control can take place if a critical state has been reached.

3 zeigt eine schematische Prinzipskizze eines Abschnitts eines Kältekreises 1 mit einem elektrischen Expansionsventil (EXV) 121 nach dem Stand der Technik als Expansionsorgan. Das EXV 121 weist gemäß der Darstellung in 3 ein Gehäuse 21, einen Vorlaufkanal 23 und ein Drosselventil 25 auf. Das Drosselventil 25 weist einen Ventilraum 251, in welchem ein Drosselkörper 253 angeordnet ist, und einen Stellmotor 256, der mit dem Drosselkörper 253 verbunden ist, auf. Ein Temperatursensor 51 und ein Drucksensor 52 sind am Rücklauf 12 des Kältekreises 1 vorgesehen und mit einer Signalisierungseinheit 53 verbunden, welche Erfassungssignale des Temperatursensors 51 und des Drucksensors 52 empfängt und an eine Steuer- und Regeleinheit 54 signalisiert. Die Steuer- und Regeleinheit 54 ist signaltechnisch mit dem Stellmotor 256 des Drosselventils 25 verbunden und liefert diesem Stellsignale auf der Basis der gemessenen Zustandsgrößen (p und T) des Rücklaufes 12. 3 shows a schematic schematic diagram of a portion of a refrigerant circuit 1 with an electric expansion valve (EXV) 121 according to the prior art as an expansion organ. The EXV 121 indicates as shown in 3 a housing 21 , a flow channel 23 and a throttle valve 25 on. The throttle valve 25 has a valve chamber 251 in which a throttle body 253 is arranged, and a servomotor 256 that with the throttle body 253 is connected. A temperature sensor 51 and a pressure sensor 52 are at the return 12 of the refrigeration circuit 1 provided and with a signaling unit 53 connected, which detection signals of the temperature sensor 51 and the pressure sensor 52 receives and to a control unit 54 signaled. The control unit 54 is signal technology with the servomotor 256 of the throttle valve 25 connected and provides this control signals on the basis of the measured state variables (p and T) of the return 12 ,

Überschreitet die Temperatur T einen oberen Schwellenwert, steuert die Steuer- und Regeleinheit 54 den Stellmotor 256 so an, dass der Stellmotor 256 den Drosselkörper 253 in Öffnungsrichtung (in der Figur nach unten) bewegt und somit den Querschnitt des Vorlaufkanals 23 vergrößert. Unterschreitet die Kältemitteltemperatur T des Rücklaufes 12 einen unteren Schwellenwert, steuert die Steuer- und Regeleinheit 54 den Stellmotor 256 so an, dass der Stellmotor 256 den Drosselkörper 253 in Schließrichtung (in der Figur nach oben) bewegt und somit den Querschnitt des Vorlaufkanals 23 verkleinert. Mit der beschriebenen Regelungssystematik lässt sich somit ein gewünschtes Temperaturfenster im Verdampfer 10 festlegen.If the temperature T exceeds an upper threshold, the control unit controls 54 the servomotor 256 so on, that the servomotor 256 the throttle body 253 in the opening direction (in the figure down) moves and thus the cross section of the flow channel 23 increased. If the refrigerant temperature T of the return falls below 12 a lower threshold controls the control unit 54 the servomotor 256 so on, that the servomotor 256 the throttle body 253 in the closing direction (in the figure up) moves and thus the cross section of the flow channel 23 reduced. With the control system described can thus be a desired temperature window in the evaporator 10 establish.

4 zeigt eine schematische Prinzipskizze eines Abschnitts eines Kältekreises 1 mit einem anderen elektrischen Expansionsventil (EXV) 122 nach dem Stand der Technik als Expansionsorgan. Das EXV 122 unterscheidet sich von demjenigen in 3 dadurch, dass es einen im Gehäuse 21 integrierten Rücklaufkanal 24 aufweist. Der Temperatursensor 51 und der Drucksensor 52 sind direkt im Gehäuse 21 des Expansionsventils 20 im Bereich des Rücklaufkanals 24 angebracht. Der weitere Aufbau und die Funktionsweise des EXV 122 entsprechen den im Zusammenhang mit 3 beschriebenen EXV 121, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen diesbezüglich darauf verwiesen wird. 4 shows a schematic schematic diagram of a portion of a refrigerant circuit 1 with another electric expansion valve (EXV) 122 according to the prior art as an expansion organ. The EXV 122 is different from the one in 3 in that there is one in the case 21 integrated return channel 24 having. The temperature sensor 51 and the pressure sensor 52 are directly in the housing 21 of the expansion valve 20 in the area of the return channel 24 appropriate. The further structure and functioning of the EXV 122 correspond with the related 3 described EXV 121 so that reference is made to avoid repetition in this regard.

Auch wenn spezifische Probleme des thermostatischen Expansionsventils mit dem elektrischen Expansionsventil behoben werden können, werden durch den Einsatz eines Stellmotors und der Sensorik die Kosten im Vergleich zum thermostatischen Expansionsventil merklich erhöht.Even if specific problems of the thermostatic expansion valve with the electric expansion valve can be eliminated, the use of a servomotor and the sensors significantly increases the cost compared to the thermostatic expansion valve.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Expansionsorgan und Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines Kältemittelstroms, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, bereitzustellen. Insbesondere besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Nachteile des thermostatischen Expansionsventils durch Anpassung von dessen Aufbau zu verringern, ohne einen Stellmotor einzusetzen.An object of the present invention is to provide an improved expansion device and method for controlling a refrigerant flow, in particular for use in a motor vehicle. In particular, an object of the present invention is to reduce the disadvantages of the thermostatic expansion valve by adapting its structure without using a servomotor.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird wenigstens in Teilaspekten durch eine Expansionsorgan mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen bilden den Gegenstand der Unteransprüche. Dabei sind Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Expansionsorgan beschrieben und/oder beansprucht sind, auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt und wechselweise mitzulesen, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsgesichtspunkten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved at least in part by an expansion device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 9, a method having the features of claim 18 and a vehicle having the features of claim 19. Advantageous developments and preferred embodiments form the subject of the dependent claims. Here are features and details that are described and / or claimed in connection with the expansion device according to the invention, also in connection with the method according to the invention and in each case reversed and read alternately, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention is always reciprocal reference or can be.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, durch Beeinflussung der Temperatur in der Ausdehnungskammer direkt auf die Öffnung oder Schließung des Expansionsventils Einfluss zu nehmen.The invention is based on the idea of influencing the temperature in the Expansion chamber directly on the opening or closing of the expansion valve influence.

Demgemäß betrifft ein erster Erfindungsgesichtspunkt ein Expansionsorgan zur Regelung bzw. Steuerung eines Massenstroms eines Kältemittels, wobei das Expansionsorgan aufweist:
ein Gehäuse;
einen Vorlaufkanal und einen Rücklaufkanal, die in dem Gehäuse ausgebildet sind;
ein Drosselventil mit einem federvorgespannten Drosselkörper zur Verengung eines Querschnitts des Vorlaufkanals;
eine Ventilsteuervorrichtung, die zur Steuerung des Drosselventils in Abhängigkeit von einer Temperatur im Rücklaufkanal ausgebildet ist, wobei die Ventilsteuervorrichtung eine abgeschlossene gasgefüllte Ausdehnungskammer, die mit dem Rücklaufkanal thermisch gekoppelt ist und mit dem Drosselkörper dessen Federvorspannung entgegenwirkend mechanisch gekoppelt ist, aufweist; und
eine Temperiervorrichtung, die mit der Ventilsteuervorrichtung thermisch gekoppelt ist.
Accordingly, a first aspect of the invention relates to an expansion device for controlling a mass flow of a refrigerant, wherein the expansion element comprises:
a housing;
a flow channel and a return channel formed in the housing;
a throttle valve with a spring biased throttle body for narrowing a cross section of the flow channel;
a valve control device configured to control the throttle valve in response to a temperature in the return passage, the valve control device having a sealed gas-filled expansion chamber thermally coupled to the return passage and mechanically coupled to the throttle body whose spring bias is counteracting; and
a tempering device, which is thermally coupled to the valve control device.

Mit anderen Worten, der oben beschriebene Aufbau des Expansionsorgans mit einem Gehäuse, Vor- und Rücklaufkanal, Drosselventil und Ventilsteuervorrichtung in Form einer Ausdehnungskammer beschreibt einen Grundaufbau eines thermostatischen Expansionsventils. Die abgeschlossene Ausdehnungskammer ist vorzugsweise in einem Kopf des Expansionsventils untergebracht. Die thermische Kopplung der Ausdehnungskammer mit dem Rücklaufkanal bewirkt, dass eine Temperatur eines Gases in der Ausdehnungskammer einer Temperatur des Kältemittels in dem Rücklaufkanal folgt. Eine Federvorspannung wird im Sinne der Erfindung als eine elastische Vorspannung in Richtung eines Verengens des Vorlaufkanals verstanden, wobei die Vorspannung auf jedwede denkbare Weise, etwa durch eine federelastische (Schrauben-, Tellerfeder etc.), pneumatische, hydropneumatische oder andere Weise erzeugte Kraft verwirklicht sein kann. Die mechanische Kopplung der Ausdehnungskammer mit dem Drosselkörper bewirkt, dass bei Ausdehnung des Gases in der Ausdehnungskammer der Drosselkörper gegen die Federvorspannung bewegt wird, wodurch der Querschnitt des Vorlaufkanals vergrößert wird. Die mechanische Kopplung kann beispielsweise, aber nicht nur, mittels einer in der Ausdehnungskammer vorgesehenen oder diese begrenzenden Membran und einer zwischen der Membran und dem Drosselkörper verbundenen Druckstange verwirklicht sein. Der Drosselkörper kann beispielsweise, aber nicht nur, ein Kugelkörper, Kegelkörper oder dergleichen sein. Da die Temperiervorrichtung mit der Ventilsteuervorrichtung thermisch gekoppelt ist, kann mit der angebrachten Temperiervorrichtung die Temperatur der Ausdehnungskammer erhöht werden, sodass der Querschnitt am Einlass des Drosselventils erhöht wird und mehr Kälteleistung zur Verfügung steht. Auch ein Schwingen des Expansionsventils kann durch die Auslegung des Querschnitts gedämpft bzw. unterdrückt werden. Der Bedarf einer höheren Kälteleistung oder das Verstopfen des Ventils sowie das Schwingen des Expansionsventils kann mithilfe eines Temperatursensors am Auslass des Verdampfers oder am zu kühlenden Bauteil diagnostiziert werden.In other words, the above-described structure of the expansion device with a housing, flow and return passage, throttle valve and valve control device in the form of an expansion chamber describes a basic structure of a thermostatic expansion valve. The completed expansion chamber is preferably housed in a head of the expansion valve. The thermal coupling of the expansion chamber to the return passage causes a temperature of a gas in the expansion chamber to follow a temperature of the refrigerant in the return passage. A spring preload is understood in the context of the invention as a resilient bias in the direction of narrowing the flow channel, wherein the bias in any conceivable manner, be realized by a resilient (screw, plate spring, etc.), pneumatic, hydropneumatic or other manner generated force can. The mechanical coupling of the expansion chamber with the throttle body causes expansion of the gas in the expansion chamber, the throttle body is moved against the spring bias, whereby the cross section of the flow channel is increased. The mechanical coupling can be realized, for example, but not limited to, by means of a membrane provided in the expansion chamber or delimiting it and a pressure rod connected between the membrane and the throttle body. The throttle body may be, for example, but not limited to, a ball body, cone body or the like. Since the temperature control device is thermally coupled to the valve control device, the temperature of the expansion chamber can be increased with the attached temperature control device, so that the cross section at the inlet of the throttle valve is increased and more cooling capacity is available. A swinging of the expansion valve can be attenuated or suppressed by the design of the cross section. The need for a higher refrigeration capacity or plugging of the valve as well as the swinging of the expansion valve can be diagnosed by means of a temperature sensor at the outlet of the evaporator or on the component to be cooled.

Mittels der angebrachten Temperiervorrichtung kann die Temperatur der Ausdehnungskammer im Ventilkopf und somit der Querschnitt am Einlass des Drosselventils, d. h. im Vorlaufkanal, sowie die zu Verfügung stehende Kälteleistung reguliert werden. Durch die Temperiervorrichtung muss die Federsteifigkeit des Expansionsorgans, das als thermostatisches Expansionsventil ausgeführt ist, nicht für jedes Projekt angepasst werden, da die Öffnung des Einlassquerschnitts mithilfe der Temperiervorrichtung zusätzlich beeinflusst werden kann. Dies ermöglicht projektübergreifend eine Baukastenlösung, wodurch die Herstellungskosten sowie der Absicherungs- und Entwicklungsaufwand gesenkt werden können. Falls das Expansionsventil beginnt zu schwingen, kann zudem die Schwingung durch das Einbringen von Wärme in den Ventilkopf gedämpft werden.By means of the attached tempering the temperature of the expansion chamber in the valve head and thus the cross section at the inlet of the throttle valve, d. H. in the flow channel, as well as the available cooling capacity are regulated. Due to the tempering device, the spring stiffness of the expansion device, which is designed as a thermostatic expansion valve, not be adapted for each project, since the opening of the inlet cross section can be additionally influenced by means of the temperature control device. This allows a modular solution across projects, which can reduce manufacturing costs as well as hedging and development costs. In addition, if the expansion valve begins to vibrate, the vibration can be damped by introducing heat into the valve head.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Temperiervorrichtung eine Widerstandsdrahtheizung aufweisen.In a preferred embodiment, the tempering device may have a resistance wire heating.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Temperiervorrichtung ein PTC-Element, insbesondere ein nichtlineares PTC-Heizelement, aufweisen. Der Widerstand eines nichtlinearen PTC-Heizelements, das beispielsweise, aber nicht nur, auf Keramik- oder Polymerbasis hergestellt sein kann, ist temperaturabhängig, sodass sich bei einer definierten Temperatur (max. erlaubte Betriebstemperatur) die Leistung des Heizelements selbst reduziert. Diese Eigenschaft bietet hohe Vorteile im Bereich der Betriebssicherheit.In another preferred embodiment, the tempering device may comprise a PTC element, in particular a non-linear PTC heating element. The resistance of a non-linear PTC heating element, which may be, for example, but not limited to, ceramic or polymer based, is temperature dependent so that at a defined temperature (maximum allowable operating temperature), the performance of the heating element itself is reduced. This property offers high advantages in the field of operational safety.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Temperiervorrichtung ein Peltier-Element aufweisen. Bei einem Peltier-Element handelt es sich um einen elektrochemischen Wandler, der bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz aufgrund des sogenannten Peltier-Effekts erzeugt. Je nach Stromrichtung kann das Peltier-Element zum Kühlen oder Heizen verwendet werden. Liegt eine Temperaturdifferenz am Peltier-Element an, so wird ein Stromfluss aufgrund des Seebeck-Effekts erzeugt, sodass das Peltier-Element als Sensor benutzt werden kann. Durch das Peltier-Element kann der Ventilkopf erwärmt oder gekühlt werden, sodass der Querschnitt am Einlass des Expansionsventils und somit die zur Verfügung stehende Kälteleistung je nach Regelstrategie beliebig eingestellt werden kann. Analog zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit der Temperiervorrichtung am Ventilkopf muss die Federsteifigkeit nicht angepasst werden, sodass eine projektübergreifende Baukastenlösung realisiert werden kann und Kosten eingespart werden können. Durch die Möglichkeit, den Querschnitt des Expansionsventils gezielt verkleinern zu können, kann der Massenstrom reduziert werden, falls die gesamte Kälteleistung nicht benötigt wird. Zum einen erhöht dies die Effizienz und zum anderen kann im Falle von mehreren parallel geschalteten Verdampfern die Kälteleistung umgelagert werden. Die Sensorfunktion des Peltier-Elements ermöglicht zudem eine Diagnosefunktion. Es kann beispielsweise anhand der Temperaturmessung erkannt werden, ob das Ventil trotz Ansteuerung durch beispielsweise Verschmutzung im Ventilsitz zu oder offen bleibt. Durch das Einbringen einer phasenverschobenen Schwingung mithilfe des Peltier-Elements kann beispielsweise die Schwingung getilgt werden.In another preferred embodiment, the temperature control device may comprise a Peltier element. A Peltier element is an electrochemical converter that generates a temperature difference due to the so-called Peltier effect when current flows through. Depending on the current direction, the Peltier element can be used for cooling or heating. If a temperature difference is present at the Peltier element, a current flow is generated due to the Seebeck effect, so that the Peltier element can be used as a sensor. The valve head can be heated or cooled by the Peltier element so that the cross section at the inlet of the expansion valve and thus the available cooling capacity can be set as required, depending on the control strategy. Analogous to the embodiment described above with the temperature control device on the valve head, the spring stiffness does not need to be adjusted so that a cross-project planning solution can be realized and costs can be saved. The ability to reduce the cross-section of the expansion valve targeted, the mass flow can be reduced if the total cooling capacity is not needed. On the one hand, this increases the efficiency and, on the other hand, in the case of several evaporators connected in parallel, the cooling capacity can be relocated. The sensor function of the Peltier element also enables a diagnostic function. It can be detected, for example, based on the temperature measurement, whether the valve remains open despite being controlled by, for example, contamination in the valve seat. By introducing a phase-shifted vibration using the Peltier element, for example, the vibration can be eradicated.

Die Temperiervorrichtung kann kraft-, form-, oder stoffschlüssig an der Ventilsteuervorrichtung bzw. der Ausdehnungskammer angebracht werden. Denkbar wäre ein Kleben, Klemmen, Verschweißen oder Verschrauben des Elements, wobei auf eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie einen kurzen Wärmeleitpfad zwischen der Temperiervorrichtung und der Ausdehnungskammer der Ventilsteuervorrichtung geachtet werden muss.The temperature control device can be attached to the valve control device or the expansion chamber in a force, shape or material fit manner. It would be conceivable gluing, clamping, welding or screwing of the element, which must be paid to a good thermal conductivity and a short heat conduction path between the temperature control and the expansion chamber of the valve control device.

In einer Ausführungsvariante kann die Temperiervorrichtung auch an anderer Stelle an dem Gehäuse angebracht sein. Vorzugsweise kann die Temperiervorrichtung zwischen dem Vorlaufkanal und dem Rücklaufkanal vorgesehen ist, insbesondere zwischen einem Vorlauf-Ausgang und einem Rücklauf-Eingang des Expansionsorgans. Einerseits kann durch diese Positionierung die Ausdehnungskammer durch die Temperiervorrichtung auch indirekt temperiert werden. Andererseits kann die Temperiervorrichtung, wenn sie ein Peltier-Element aufweist, durch diese Positionierung einen Temperaturunterschied zwischen Vorlauf und Rücklauf des Kältemittels in einen elektrischen Strom umsetzen. Mit anderen Worten, das Peltier-Element bzw. die Temperiervorrichtung mit dem Peltier-Element kann in dieser Ausführungsvariante auch als Sensor zur Erfassung eines Temperaturunterschieds zwischen Kältemittel-Vorlauf und -Rücklauf verwendet werden. Der erfasste Temperaturunterschied kann wiederum zur Steuerung bzw. Regelung des Expansionsorgans verwendet werden.In one embodiment variant, the tempering device can also be attached elsewhere on the housing. Preferably, the temperature control device is provided between the flow channel and the return channel, in particular between a flow outlet and a return inlet of the expansion element. On the one hand, by means of this positioning, the expansion chamber can also be indirectly tempered by the tempering device. On the other hand, the temperature control device, if it has a Peltier element, by means of this positioning convert a temperature difference between the flow and return of the refrigerant into an electric current. In other words, the Peltier element or the temperature control device with the Peltier element can also be used in this embodiment as a sensor for detecting a temperature difference between the refrigerant flow and return. The detected temperature difference can in turn be used to control the expansion organ.

Wie in vorherigen Ausführungsformen kann die Temperiervorrichtung dieser Ausführungsvariante kraft-, form-, oder stoffschlüssig in dem Gehäuse angebracht werden. Denkbar wäre ein Kleben, Klemmen, Verschweißen oder Verschrauben des Elements, wobei auf eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie einen kurzen Wärmeleitpfad zwischen der Temperiervorrichtung und dem Vor- sowie Rücklaufkanal geachtet werden muss.As in previous embodiments, the temperature control device of this embodiment variant can be force-fit, positive-fit or material-fit in the housing. It would be conceivable gluing, clamping, welding or screwing of the element, which must be paid to a good thermal conductivity and a short heat conduction path between the temperature control and the flow and return channel.

Durch zusätzliche Temperatur-Sensoren kann die Diagnose Funktion erweitert werden.Additional temperature sensors can be added to the diagnostics function.

Die hier beschriebenen, erfindungsgemäßen Expansionsorgane weisen eine Temperaturvorrichtung mit einem Element auf, mittels dessen der Querschnitt am Einlass des Drosselventils sowie die zu Verfügung stehende Kälteleistung reguliert werden kann. Diese Expansionsorgane weisen zudem niedrigere Herstellkosten als das oben aufgeführte elektrische Expansionsventil auf. Je nach Aufbau und Positionierung ist auch eine Sensierung der Rücklauftemperatur bzw. einer Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf möglich, was wiederum als Eingangsgröße für die Steuerung bzw. Regelung der Temperierung gesteuert werden kann.The expansion devices according to the invention described here have a temperature device with an element, by means of which the cross-section at the inlet of the throttle valve and the available cooling capacity can be regulated. These expansion devices also have lower manufacturing costs than the above-mentioned electric expansion valve. Depending on the structure and positioning, a sensing of the return temperature or a temperature difference between flow and return is possible, which in turn can be controlled as an input variable for the control or regulation of the temperature.

Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines Kältemittelstroms mittels eines Expansionsorgans, wobei das Expansionsorgan aufweist: ein Gehäuse; einen Vorlaufkanal und einen Rücklaufkanal, die in dem Gehäuse ausgebildet sind; ein Drosselventil mit einem federvorgespannten Drosselkörper zur Verengung eines Querschnitts des Vorlaufkanals; und eine Ventilsteuervorrichtung mit einer abgeschlossenen gasgefüllten Ausdehnungskammer, die mit dem Rücklaufkanal thermisch gekoppelt ist und mit dem Drosselkörper dessen Federvorspannung entgegenwirkend mechanisch gekoppelt ist, und das Verfahren weist den Schritt auf:
Temperieren der Ausdehnungskammer anhand einer vorgegebenen Steuer- bzw. Regelstrategie zur Veränderung des Querschnitts des Vorlaufkanals mittels des Drosselventils.
A second aspect of the present invention relates to a method of controlling a refrigerant flow by means of an expansion device, the expansion device comprising: a housing; a flow channel and a return channel formed in the housing; a throttle valve with a spring biased throttle body for narrowing a cross section of the flow channel; and a valve control device having a sealed gas-filled expansion chamber thermally coupled to the return passage and mechanically coupled to the throttle body whose spring bias is counteracting, and the method comprises the step of:
Temperature control of the expansion chamber based on a predetermined control or control strategy for changing the cross section of the flow channel by means of the throttle valve.

Wie im zuvor beschriebenen Erfindungsgesichtspunkt definiert der oben beschriebene Aufbau mit einem Gehäuse, Vor- und Rücklaufkanal, Drosselventil und Ausdehnungskammer ein Expansionsorgan in Form eines thermostatischen Expansionsventils. Durch das erfindungsgemäße, gezielte Temperieren der Ausdehnungskammer anhand der vorgegebenen Steuer- bzw. Regelstrategie zur Veränderung des Querschnitts des Vorlaufkanals mittels des Drosselventils kann der Querschnitt am Einlass des Drosselventils beispielsweise gezielt erhöht werden, um mehr Kälteleistung zur Verfügung zu stellen. Da das erfindungsgemäße Verfahren einer gezielten Temperierung der Ausdehnungskammer werden die gleichen bzw. entsprechenden Merkmale wie das Expansionsorgan des vorangegangenen Erfindungsgesichtspunkts aufweist, werden durch das Verfahren die gleichen bzw. entsprechenden Vorteile erzielt.As in the above-described aspect of the invention, the structure described above with a housing, supply and return passage, throttle valve and expansion chamber defines an expansion member in the form of a thermostatic expansion valve. By the inventive, controlled temperature control of the expansion chamber based on the predetermined control or control strategy for changing the cross section of the flow channel by means of the throttle valve, the cross section at the inlet of the throttle valve, for example, be increased specifically to provide more cooling capacity available. Since the method according to the invention of a controlled temperature control of the expansion chamber has the same or corresponding characteristics as the expansion element of the preceding aspect of the invention, the method achieves the same or corresponding advantages.

Das Temperieren kann beispielsweise, aber nicht nur, mittels Ansteuerung einer Temperiervorrichtung, die mit der Ausdehnungskammer thermisch gekoppelt ist, erfolgen. Die Temperiervorrichtung kann ein Widerstandsdrahtheizelement, ein PTC-Element, insbesondere ein nichtlineares PTC-Heizelement, oder ein Peltier-Element aufweisen. The tempering can be done, for example, but not only, by activating a temperature control device, which is thermally coupled to the expansion chamber. The tempering device may comprise a resistance wire heating element, a PTC element, in particular a non-linear PTC heating element, or a Peltier element.

Insbesondere kann das Temperieren ein Heizen und/oder Kühlen umfassen.In particular, the tempering may include heating and / or cooling.

Das Verfahren kann ein Simulieren einer Veränderung einer Charakteristik der Federvorspannung des Drosselventils aufweisen. Das Verfahren kann auch ein Definieren einer vorgegebenen simulierten Charakteristik der Federvorspannung anhand eines Verwendungsfalls des Expansionsorgans aufweisen. Der Verwendungsfall kann beispielsweise durch einen Aufbau eines Verdampfers und die sonstige Gestaltung des Kältekreises bestimmt werden.The method may include simulating a change in a characteristic of the spring bias of the throttle valve. The method may also include defining a predetermined simulated characteristic of the spring bias based on a use case of the expansion member. The use case can be determined for example by a construction of an evaporator and the other design of the refrigerant circuit.

Das Verfahren kann ein Einstellen eines Querschnitts am Einlass des Drosselventils gemäß einem vordefinierten oder ermittelten Kälteleistungsbedarf aufweisen. Das Verfahren kann auch ein Ermitteln eines Bedarfs einer höheren Kälteleistung anhand von Erfassungssignalen eines Temperatursensors aufweisen. Der Temperatursensor kann beispielsweise, aber nicht nur, am Auslass eines Verdampfers oder an einem zu kühlenden Bauteil vorgesehen sein.The method may include adjusting a cross section at the inlet of the throttle valve according to a predefined or determined cooling power requirement. The method may also include determining a need for a higher cooling capacity based on detection signals of a temperature sensor. The temperature sensor can be provided, for example, but not only, at the outlet of an evaporator or on a component to be cooled.

Das Verfahren kann ein Ermitteln eines Schwingens des Expansionsorgans anhand von Erfassungssignalen eines Temperatursensors aufweisen. Der Temperatursensor kann beispielsweise, aber nicht nur, am Auslass eines Verdampfers oder an einem zu kühlenden Bauteil vorgesehen sein. Die Steuer- bzw. Regelstrategie kann eine Strategie zur Dämpfung von Schwingungen des Expansionsorgans umfassen.The method may include determining a swing of the expansion device based on detection signals of a temperature sensor. The temperature sensor can be provided, for example, but not only, at the outlet of an evaporator or on a component to be cooled. The control strategy may include a strategy for damping oscillations of the expansion device.

In einer Weiterbildung weist das Verfahren den Schritt eines Erfassens einer Temperatur mittels eines zur Temperierung verwendeten Peltier-Elements auf. Liegt eine Temperaturdifferenz am Peltier-Element an, so wird ein Stromfluss aufgrund des Seebeck-Effekts erzeugt, sodass das Peltier-Element als Sensor benutzt werden kann. Die Sensorfunktion des Peltier-Elements ermöglicht zudem die vorstehend beschriebene Ermittlung eines Schwingens des Expansionsventils. Eine Strategie zur Dämpfung von Schwingungen des Expansionsorgans kann beispielsweise, aber nicht nur, ein Einbringen einer phasenverschobenen Schwingung mithilfe des Peltier-Elements umfassen.In a further development, the method comprises the step of detecting a temperature by means of a Peltier element used for temperature control. If a temperature difference is present at the Peltier element, a current flow is generated due to the Seebeck effect, so that the Peltier element can be used as a sensor. The sensor function of the Peltier element also allows the above-described determination of a swing of the expansion valve. For example, a strategy for damping oscillations of the expansion device may include, but not limited to, introducing a phase-shifted vibration using the Peltier element.

Durch zusätzliche Temperatur-Sensoren kann die Diagnosefunktion erweitert werden.Additional temperature sensors can be added to the diagnostic function.

Ein dritter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung des oben beschriebenen Expansionsorgans im Kältekreis eines Kraftfahrzeugs, insbesondere PKW, LKW oder Kraftrads. Es ist bekannt, Expansionsventile im Kältekreis, insbesondere im Vor- und Rücklauf eines Klimageräts, einzubauen. Anstelle herkömmlich verwendeter Expansionsventile wird erfindungsgemäß das oben beschriebene Expansionsorgan verwendet. Da dieser Erfindungsgesichtspunkt auf die Merkmale des erfindungsgemäßen Expansionsorgans zurückgreift, werden durch die Verwendung die gleichen bzw. entsprechenden Vorteile erzielt.A third aspect of the present invention relates to the use of the above-described expansion element in the refrigeration circuit of a motor vehicle, in particular a car, truck or motorcycle. It is known to install expansion valves in the refrigerant circuit, in particular in the supply and return of an air conditioner. Instead of conventionally used expansion valves, the expansion device described above is used according to the invention. Since this aspect of the invention makes use of the features of the expansion element according to the invention, the same or corresponding advantages are achieved by the use.

Ein vierter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, LKW oder Kraftrad, mit dem oben beschriebenen Expansionsorgan, wobei das Expansionsorgan insbesondere im Kältekreis des Kraftfahrzeugs eingebaut wird. Da dieser Erfindungsgesichtspunkt auf die Merkmale des erfindungsgemäßen Expansionsorgans zurückgreift, werden durch das Fahrzeug mit dem Expansionsorgan die gleichen bzw. entsprechenden Vorteile erzielt.A fourth aspect of the present invention relates to a motor vehicle, in particular a car, truck or motorcycle, with the expansion device described above, wherein the expansion element is installed in particular in the cooling circuit of the motor vehicle. Since this aspect of the invention makes use of the features of the expansion element according to the invention, the same or corresponding advantages are achieved by the vehicle with the expansion element.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Merkmale, Aufgaben und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further features, objects and effects of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

In den Zeichnungen zeigt bzw. zeigen:In the drawings:

1 eine schematische Prinzipskizze eines Ausschnitts eines Kältekreises mit zwei Verdampfern; 1 a schematic schematic diagram of a section of a refrigerant circuit with two evaporators;

2 eine schematische Prinzipskizze eines Kältekreisabschnitts mit einem thermostatischen Expansionsventil nach dem Stand der Technik; 2 a schematic schematic diagram of a refrigerant circuit section with a thermostatic expansion valve according to the prior art;

3 eine schematische Prinzipskizze eines Kältekreisabschnitts mit einem elektrischen Expansionsventil nach dem Stand der Technik; 3 a schematic schematic diagram of a refrigerant circuit section with an electrical expansion valve according to the prior art;

4 eine schematische Prinzipskizze eines Kältekreisabschnitts mit einem anderen elektrischen Expansionsventil nach dem Stand der Technik; 4 a schematic diagram of a refrigerant circuit section with another electrical expansion valve according to the prior art;

5 eine schematische Prinzipskizze eines Kältekreisabschnitts mit einem thermostatischen Expansionsventil nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic schematic diagram of a refrigerant circuit section with a thermostatic expansion valve according to an embodiment of the present invention;

6 ein schematisches Diagramm einer R-T-Kennlinie eines Heizelements in dem Expansionsventil von 5; 6 a schematic diagram of an RT characteristic of a heating element in the expansion valve of 5 ;

7 eine schematische Prinzipskizze eines Kältekreisabschnitts mit einem thermostatischen Expansionsventil nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 7 a schematic schematic diagram of a refrigeration circuit section with a thermostatic Expansion valve according to another embodiment of the present invention;

8 eine schematische Prinzipskizze eines Kältekreisabschnitts mit einem thermostatischen Expansionsventil nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 8th a schematic schematic diagram of a refrigerant circuit section with a thermostatic expansion valve according to another embodiment of the present invention; and

9 ein schematisches Blockschaubild eines Kraftfahrzeugs mit einem thermostatischen Expansionsventil nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9 a schematic block diagram of a motor vehicle with a thermostatic expansion valve according to another embodiment of the present invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der 5, 6 beschrieben. Dabei ist 5 eine schematische Prinzipskizze eines Abschnitts eines Kältekreises 1 mit einem thermostatischen Expansionsventil 20 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und ist 6 ein schematisches Diagramm einer R-T-Kennlinie eines Heizelements 27 in dem Expansionsventil 20. Das thermostatische Expansionsventil (TXV) 20 ist ein Expansionsorgan im Sinne der vorliegenden Erfindung.A first embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS 5 . 6 described. It is 5 a schematic schematic diagram of a portion of a refrigerant circuit 1 with a thermostatic expansion valve 20 according to an embodiment of the present invention, and is 6 a schematic diagram of an RT characteristic of a heating element 27 in the expansion valve 20 , The thermostatic expansion valve (TXV) 20 is an expansion organ in the sense of the present invention.

Das thermostatische Expansionsventil 20 weist gemäß der Darstellung in 5 ein Gehäuse 21, einen Kopf 22, einen Vorlaufkanal 23, einen Rücklaufkanal 24 und ein Drosselventil 25 auf. Aufbau und Funktion des thermostatischen Expansionsventils 20 entsprechen dem thermostatischen Expansionsventil 120 im Stand der Technik (vgl. 2), sodass insoweit auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen werden kann. Der Kopf 22 bzw. die nicht näher dargestellte Ausdehnungskammer mit Membran, die darin enthalten ist, können als Ventilsteuerungsvorrichtung im Sinne der Erfindung verstanden werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Kopf 22 bzw. die Ausdehnungskammer thermisch mit dem Rücklaufkanal 24 gekoppelt ist und mittels der Membran über die Druckstange 254 mechanisch mit dem Drosselkörper 253 dessen Vorspannrichtung entgegenwirkend gekoppelt ist.The thermostatic expansion valve 20 indicates as shown in 5 a housing 21 , a head 22 , a flow channel 23 , a return channel 24 and a throttle valve 25 on. Structure and function of the thermostatic expansion valve 20 correspond to the thermostatic expansion valve 120 in the prior art (see. 2 ), so that reference can be made in this regard to the description in this regard. The head 22 or the expansion chamber with membrane, not shown, which is contained therein, can be understood as a valve control device according to the invention. It should be noted that the head 22 or the expansion chamber thermally with the return channel 24 is coupled and by means of the membrane via the push rod 254 mechanically with the throttle body 253 whose biasing direction is oppositely coupled.

In Weiterentwicklung zum beschriebenen Stand der Technik gemäß 2 weist das thermostatische Expansionsventil 20 dieses Ausführungsbeispiels ein Heizelement 27 auf, das an dem Kopf 22 angebracht und mit diesem bzw. mit dessen Ausdehnungskammer thermisch gekoppelt ist. Das Heizelement 27 ist eine Temperiervorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung. Das Heizelement 27 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein nichtlineares PTC-Heizelement.In further development to the described prior art according to 2 has the thermostatic expansion valve 20 this embodiment, a heating element 27 on that at the head 22 attached and thermally coupled with this or with its expansion chamber. The heating element 27 is a tempering in the context of the present invention. The heating element 27 is a non-linear PTC heating element in this embodiment.

Der Widerstand eines nichtlinearen PTC-Heizelements, das beispielsweise auf Keramik- oder Polymerbasis hergestellt sein kann, ist temperaturabhängig. In 6 ist ein möglicher Verlauf der R-T-Kennlinie des Heizelements 27 beispielhaft dargestellt. Es zeigt sich, dass ab einer Temperatur von z. B. +20°C ein erhöhter Innenwiderstand vorliegt. Dies bedeutet, dass sich bei einer definierten Temperatur (etwa eine max. erlaubte Betriebstemperatur) die Leistung des Heizelements selbst reduziert. Diese Eigenschaft bietet hohe Vorteile im Bereich der Betriebssicherheit.The resistance of a non-linear PTC heating element, which can be made for example on a ceramic or polymer basis, is temperature-dependent. In 6 is a possible curve of the RT characteristic of the heating element 27 exemplified. It turns out that from a temperature of z. B. + 20 ° C, an increased internal resistance is present. This means that at a defined temperature (for example a maximum permissible operating temperature), the power of the heating element itself is reduced. This property offers high advantages in the field of operational safety.

Das Heizelement 27 kann kraft-, form-, oder stoffschlüssig am Kopf 22 des Expansionsventils 20 angebracht sein. Denkbar wäre ein Kleben, Klemmen, Verschweißen oder Verschrauben des Heizelements 27, wobei auf eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie einen kurzen Wärmeleitpfad zwischen Heizelement 27 und Kopf 22 geachtet werden muss. Mittels des angebrachten Heizelements 27 kann die Temperatur des Kopfes 22 des Expansionsventils 20 erhöht werden, sodass der Querschnitt am Einlass des Drosselventils 25 erhöht wird, hierdurch auch der Massenstrom des Kältemittels vergrößert wird und mehr Kälteleistung zur Verfügung steht. Auch können Schwingungen im Expansionsventil 20 durch gezielte Vergrößerung des Querschnitts des Vorlaufkanals 23 gedämpft bzw. unterdrückt werden.The heating element 27 can be force, form, or cohesive on the head 22 of the expansion valve 20 to be appropriate. It would be conceivable gluing, clamping, welding or screwing of the heating element 27 , where good thermal conductivity and a short heat conduction path between heating element 27 and head 22 must be respected. By means of the attached heating element 27 can the temperature of the head 22 of the expansion valve 20 be increased so that the cross section at the inlet of the throttle valve 25 is increased, thereby also the mass flow of the refrigerant is increased and more cooling capacity is available. Also, vibrations in the expansion valve 20 by targeted enlargement of the cross section of the flow channel 23 be dampened or suppressed.

Der Bedarf einer höheren Kälteleistung sowie das Schwingen des Expansionsventils 20 kann mithilfe eines Temperatursensors (nicht näher dargestellt) am Auslass des Verdampfers 10 oder am zu kühlenden Bauteil diagnostiziert werden.The need for a higher cooling capacity and the swinging of the expansion valve 20 can be measured using a temperature sensor (not shown) at the outlet of the evaporator 10 or be diagnosed on the component to be cooled.

Zur Ansteuerung des Heizelements 27 kann eine Steuer- und Regeleinheit, welche auf Erfassungssignale von Sensoren zurückgreift, vorgesehen sein, die zur Vereinfachung nicht näher dargestellt sind.For controlling the heating element 27 For example, a control and regulation unit, which relies on detection signals from sensors, may be provided, which are not shown in greater detail for the sake of simplicity.

In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante kann das Heizelement 27 eine Widerstandsdrahtheizung sein.In an embodiment variant, not shown, the heating element 27 be a resistance wire heater.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der 7 beschrieben, wobei 7 eine schematische Prinzipskizze eines Abschnitts eines Kältekreises 1 mit einem thermostatischen Expansionsventil 20 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. Das thermostatische Expansionsventil (TXV) 20 ist ein Expansionsorgan im Sinne der vorliegenden Erfindung.Another embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS 7 described, wherein 7 a schematic schematic diagram of a portion of a refrigerant circuit 1 with a thermostatic expansion valve 20 according to the present embodiment shows. The thermostatic expansion valve (TXV) 20 is an expansion organ in the sense of the present invention.

Das Expansionsventil 20 dieses Ausführungsbeispiels ist dem Expansionsventil des vorherigen Ausführungsbeispiels ähnlich, sodass im Hinblick auf die grundsätzliche Funktionsweise auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen werden kann. Das Expansionsventil 20 dieses Ausführungsbeispiels weist im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel anstelle des Heizelements (27 in 5) ein Peltier-Element 28 auf, das am Kopf 22 des Expansionsventils 20 angebracht ist und daher mit diesem thermisch gekoppelt ist. Das Peltier-Element 28 ist eine Temperiervorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung.The expansion valve 20 This embodiment is similar to the expansion valve of the previous embodiment, so that reference can be made to the relevant description with regard to the basic mode of operation. The expansion valve 20 this Embodiment has, in contrast to the previous embodiment, instead of the heating element ( 27 in 5 ) a Peltier element 28 on, on the head 22 of the expansion valve 20 is attached and therefore thermally coupled with this. The Peltier element 28 is a tempering in the context of the present invention.

Das Peltier-Element 28 kann kraft-, form-, oder stoffschlüssig am Kopf 22 des Expansionsventils 20 angebracht sein. Denkbar wäre ein Kleben, Klemmen, Verschweißen oder Verschrauben des Elements, wobei auf eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie einen kurzen Wärmeleitpfad zwischen Peltier-Element 28 und Kopf 22 geachtet werden muss.The Peltier element 28 can be force, form, or cohesive on the head 22 of the expansion valve 20 to be appropriate. It would be conceivable gluing, clamping, welding or screwing of the element, with good thermal conductivity and a short heat conduction path between Peltier element 28 and head 22 must be respected.

Durch das Peltier-Element 28 kann der Kopf 22 des Expansionsventils erwärmt oder gekühlt und somit der Querschnitt am Einlass des Drosselventils 25, hierdurch der Massenstrom des Kältemittels gesteuert bzw. geregelt werden sowie die zu Verfügung stehende Kälteleistung reguliert werden. Die Sensorfunktion des Peltier-Elements 28 ermöglicht zudem eine Diagnosefunktion, falls das Expansionsventil 20 schwingt. Durch das Einbringen einer phasenverschobenen Schwingung über das Peltier-Element 28 kann beispielsweise die Schwingung gedämpft oder sogar getilgt werden.Through the Peltier element 28 can the head 22 the expansion valve is heated or cooled and thus the cross section at the inlet of the throttle valve 25 , Thus, the mass flow of the refrigerant can be controlled or regulated and the available cooling capacity can be regulated. The sensor function of the Peltier element 28 also allows a diagnostic function if the expansion valve 20 swings. By introducing a phase-shifted vibration across the Peltier element 28 For example, the vibration can be damped or even eradicated.

Durch zusätzliche Temperatur-Sensoren (nicht näher dargestellt) kann die Diagnosefunktion erweitert werden.By additional temperature sensors (not shown in detail), the diagnostic function can be extended.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der 8 beschrieben, wobei 8 eine schematische Prinzipskizze eines Abschnitts eines Kältekreises 1 mit einem thermostatischen Expansionsventil 20 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. Das thermostatische Expansionsventil (TXV) 20 ist ein Expansionsorgan im Sinne der vorliegenden Erfindung.Another embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS 8th described, wherein 8th a schematic schematic diagram of a portion of a refrigerant circuit 1 with a thermostatic expansion valve 20 according to the present embodiment shows. The thermostatic expansion valve (TXV) 20 is an expansion organ in the sense of the present invention.

Das Expansionsventil 20 dieses Ausführungsbeispiels ist dem Expansionsventil des vorherigen Ausführungsbeispiels ähnlich, sodass im Hinblick auf die grundsätzliche Funktionsweise auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen werden kann. Das Expansionsventil 20 dieses Ausführungsbeispiels weist ebenfalls ein Peltier-Element 29 auf, das aber im Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel zwischen dem Vorlauf Ausgang 232 und dem Rücklauf-Eingang 241 an dem Gehäuse 21 angebracht ist. Das Peltier-Element 29 ist thermisch mit dem Vorlauf-Ausgang 232 und dem Rücklauf-Eingang 241 gekoppelt. Ferner ist das Peltier-Element 29 über das Gehäuse 21 auch indirekt mit dem Kopf 22 gekoppelt. Das Peltier-Element 29 ist somit auch eine Temperiervorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich kann eine Temperaturdifferenz zwischen dem Vorlauf-Ausgang 232 und dem Rücklauf-Eingang 241 ermittelt und zur Steuerung bzw. Regelung der Temperierung des Kopfs 22 ausgenutzt werden.The expansion valve 20 This embodiment is similar to the expansion valve of the previous embodiment, so that reference can be made to the relevant description with regard to the basic mode of operation. The expansion valve 20 This embodiment also has a Peltier element 29 on, but in contrast to the previous embodiment between the flow output 232 and the return input 241 on the housing 21 is appropriate. The Peltier element 29 is thermal with the flow outlet 232 and the return input 241 coupled. Further, the Peltier element 29 over the housing 21 also indirectly with the head 22 coupled. The Peltier element 29 is thus also a tempering in the context of the present invention. In addition, a temperature difference between the flow output 232 and the return input 241 determined and for controlling or regulating the temperature of the head 22 be exploited.

Das Peltier-Element 29 kann kraft-, form-, oder stoffschlüssig in dem Gehäuse 21 angebracht sein. Denkbar wäre ein Kleben, Klemmen, Verschweißen oder Verschrauben des Peltier-Elements 29, wobei auf eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie einen kurzen Wärmeleitpfad zwischen Peltier-Element 29 und Vor- sowie Rücklauf geachtet werden muss.The Peltier element 29 can force, form, or cohesively in the housing 21 to be appropriate. Conceivable would be gluing, clamping, welding or screwing the Peltier element 29 , taking care of a good thermal conductivity as well as a short heat conduction path between Peltier element 29 and flow and return must be respected.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird nun anhand der Darstellung in 9 beschrieben. Wie in 9 gezeigt, weist ein Kraftfahrzeug 9 einen Kältekreis 1 auf. Der Kältekreis 1 weist einen Kompressor 13, einen Kondensator (vulgo Kühler) 14, einen Filtertrockner 15 und ein Klimagerät 16 mit einem Verdampfer 10 auf. Im Vorlauf 11 und Rücklauf 12 des Verdampfers 10 ist ein Expansionsorgan 20 eingebaut, das gemäß einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet ist.Another embodiment will now be described with reference to the illustration in FIG 9 described. As in 9 shown has a motor vehicle 9 a cooling circuit 1 on. The refrigeration circuit 1 has a compressor 13 , a condenser (vulgo cooler) 14 , a filter dryer 15 and an air conditioner 16 with an evaporator 10 on. In the lead 11 and return 12 of the evaporator 10 is an organ of expansion 20 incorporated, which is formed according to one of the preceding embodiments.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, -varianten, -alternativen und Abwandlungen beschrieben und in den Figuren veranschaulicht. Diese Beschreibungen und Darstellungen sind rein schematisch und schränken den Schutzumfang der Ansprüche nicht ein, sondern dienen nur deren beispielhafter Veranschaulichung. Es versteht sich, dass die Erfindung auf vielfältige Weise ausgeführt und abgewandelt werden kann, ohne den Schutzumfang der Patentansprüche zu verlassen.The invention has been described above with reference to preferred embodiments, variants, alternatives and modifications and illustrated in the figures. These descriptions and illustrations are purely schematic and do not limit the scope of the claims, but are merely illustrative of them. It is understood that the invention can be embodied and modified in many ways without departing from the scope of the claims.

Es versteht sich, dass Merkmale, die in verschiedenen Ausführungsbeispielen, -varianten, -alternativen und Abwandlungen beschrieben sind, auch in anderen Ausführungsbeispielen, -varianten, -alternativen und Abwandlungen angewendet werden können, und dass derartige Kombinationen ebenfalls Ausführungsbeispiele, -varianten, -alternativen und Abwandlungen der Erfindung bilden können. Beispielsweise ist es denkbar, dass zusätzlich zu einem Heizelement 27 oder einem ersten Peltier-Element 28 am Kopf 22 des Expansionsventils 20 ein zweites Peltier-Element 29 zwischen Vor- und Rücklauf des Expansionsventils 20 angebracht ist. Somit kann ein Ausgangssignal des als Sensor arbeitenden Peltier-Elements 29 als Ansteuerungssignal für das erste Peltier-Element 28 oder das Heizelement 27 verwendet werden.It should be understood that features described in various embodiments, variations, alternatives, and modifications may also be applied in other embodiments, variations, alternatives, and modifications, and that such combinations also include embodiments, alternatives, alternatives and can form modifications of the invention. For example, it is conceivable that in addition to a heating element 27 or a first Peltier element 28 at the head 22 of the expansion valve 20 a second Peltier element 29 between flow and return of the expansion valve 20 is appropriate. Thus, an output signal of the working as a sensor Peltier element 29 as drive signal for the first Peltier element 28 or the heating element 27 be used.

Soweit die vorstehenden Ausführungsbeispiele auch Verfahrensschritte beschreiben, können diese, soweit sie die Steuerung bzw. Regelung des Massenstroms des Kältemittels in dem Kältekreis 1 betreffen, in vielfältigen Kombinationen als eigenständigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verstanden werden.As far as the preceding embodiments also describe method steps, these can, as far as they control the mass flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 1 in various combinations are understood as independent embodiments of the present invention.

Auch die Verwendung des Expansionsorgans 20 gemäß einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele im Kältekreis eines Kraftfahrzeugs kann als Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verstanden werden.Also, the use of the expansion organ 20 according to one of the preceding embodiments in the refrigeration circuit of a motor vehicle can be understood as an embodiment of the present invention.

Weitere Abwandlungen, Kombinationen etc., die dem Fachmann ohne erfinderisches Zutun ersichtlich sind, fallen vollumfänglich unter den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche.Further modifications, combinations, etc., which are apparent to those skilled in the art without inventive step, are fully within the scope of the appended claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kältekreiscooling circuit
99
Kraftfahrzeugmotor vehicle
10, 10-1, 10-210, 10-1, 10-2
VerdampferEvaporator
11, 11-1, 11-211, 11-1, 11-2
Kältemittel-Vorlauf am VerdampferRefrigerant flow to the evaporator
12, 12-1, 12-212, 12-1, 12-2
Kältemittel-Rücklauf am VerdampferRefrigerant return at the evaporator
1313
Kompressorcompressor
1414
Kondensatorcapacitor
1515
Trockenfilterdry filter
1616
Klimagerätair conditioning
20, 20-1, 20-220, 20-1, 20-2
Expansionsventil (Expansionsorgan)Expansion valve (expansion organ)
2121
Gehäusecasing
2222
Kopf (Ventilsteuerungsvorrichtung)Head (valve control device)
2323
Vorlaufkanalforward channel
231231
Vorlaufkanal-EingangForward channel input
232232
Vorlaufkanal-AusgangFlow channel output
2424
RücklaufkanalReturn channel
241241
Rücklaufkanal-EingangReturn channel input
242242
Rücklaufkanal-AusgangReturn channel output
2525
Drosselventilthrottle valve
251251
Ventilraumvalve chamber
252252
Federfeather
253253
Drosselkörperthrottle body
254254
Druckstangepushrod
2727
Heizelementheating element
28, 2928, 29
Peltier-ElementPeltier element
3030
Kältemittel-ZulaufRefrigerant inlet
3535
Kältemittel-VerzweigungRefrigerant branch
40-1, 40-240-1, 40-2
Kältemittel-Vorlauf zum ExpansionsventilRefrigerant flow to the expansion valve
5151
Temperatursensortemperature sensor
5252
Drucksensorpressure sensor
5353
Signalisierungsvorrichtungsignaling device
5454
Steuer- und RegelvorrichtungControl and regulating device
120120
thermostatisches Expansionsventil (Stand der Technik)Thermostatic expansion valve (prior art)
121, 122121, 122
elektrisches Expansionsventil (Stand der Technik)electric expansion valve (prior art)

Die vorstehende Liste der Bezugszeichen und Abkürzungen ist integraler Bestandteil der Beschreibung.The above list of reference numbers and abbreviations is an integral part of the description.

Claims (19)

Expansionsorgan (20) zur Regelung bzw. Steuerung eines Massenstroms eines Kältemittels, wobei das Expansionsorgan (20) aufweist: – ein Gehäuse (21); – einen Vorlaufkanal (23) und einen Rücklaufkanal (24), die in dem Gehäuse (21) ausgebildet sind; – ein Drosselventil (25) mit einem federvorgespannten Drosselkörper (253) zur Verengung eines Querschnitts des Vorlaufkanals (23); – eine Ventilsteuervorrichtung (22), die zur Steuerung des Drosselventils (25) in Abhängigkeit von einer Temperatur im Rücklaufkanal (24) ausgebildet ist, wobei die Ventilsteuerungsvorrichtung (22) eine abgeschlossene gasgefüllte Ausdehnungskammer, die mit dem Rücklaufkanal (24) thermisch gekoppelt ist und mit dem Drosselkörper (253) dessen Federvorspannung entgegenwirkend mechanisch gekoppelt ist, aufweist; und – eine Temperiervorrichtung (27; 28; 29), die mit der Ventilsteuervorrichtung (22) thermisch gekoppelt ist.Expansion organ ( 20 ) for controlling a mass flow of a refrigerant, wherein the expansion element ( 20 ): - a housing ( 21 ); - a flow channel ( 23 ) and a return channel ( 24 ) in the housing ( 21 ) are formed; - a throttle valve ( 25 ) with a spring-biased throttle body ( 253 ) for narrowing a cross section of the flow channel ( 23 ); A valve control device ( 22 ) used to control the throttle valve ( 25 ) as a function of a temperature in the return channel ( 24 ), wherein the valve control device ( 22 ) a sealed gas-filled expansion chamber, which is connected to the return channel ( 24 ) is thermally coupled and with the throttle body ( 253 ) whose spring bias is counteracting mechanically coupled; and - a tempering device ( 27 ; 28 ; 29 ) connected to the valve control device ( 22 ) is thermally coupled. Expansionsorgan (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung eine Widerstandsdrahtheizung aufweist.Expansion organ ( 20 ) according to claim 1, characterized in that the temperature control device has a resistance wire heating. Expansionsorgan (20) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung ein PTC-Element (27), insbesondere ein nichtlineares PTC-Heizelement, aufweist.Expansion organ ( 20 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the tempering a PTC element ( 27 ), in particular a nonlinear PTC heating element. Expansionsorgan (20) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung ein Peltier-Element (28; 29) aufweist.Expansion organ ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering device is a Peltier element ( 28 ; 29 ) having. Expansionsorgan (20) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung so ausgebildet ist, dass das Peltier-Element (28; 29) zum Kühlen und/oder Heizen wirksam ist.Expansion organ ( 20 ) according to claim 4, characterized in that the tempering device is designed so that the Peltier element ( 28 ; 29 ) is effective for cooling and / or heating. Expansionsorgan (20) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung so ausgebildet ist, dass ein Ausgangssignal des Peltier-Elements (28; 29) zum Kühlen und/oder Heizen mittels der Temperiervorrichtung verwendet wird.Expansion organ ( 20 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the tempering device is designed so that an output signal of the Peltier element ( 28 ; 29 ) is used for cooling and / or heating by means of the temperature control device. Expansionsorgan (20) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung kraft-, form-, oder stoffschlüssig an der Ventilsteuerungsvorrichtung (22) angebracht ist, wobei die Anbringung im Hinblick auf eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie einen kurzen Wärmeleitpfad zwischen der Temperiervorrichtung und der Ausdehnungskammer der Ventilsteuerungsvorrichtung (22) ausgelegt ist. Expansion organ ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering force, positively, or cohesively on the valve control device ( 22 ), wherein the mounting in view of a good thermal conductivity and a short heat conduction path between the temperature control device and the expansion chamber of the valve control device ( 22 ) is designed. Expansionsorgan (20) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiervorrichtung kraft-, form-, oder stoffschlüssig zwischen dem Vorlaufkanal (23) und dem Rücklaufkanal (24), insbesondere zwischen einem Vorlauf-Ausgang (232) und einem Rücklauf-Eingang (241) angebracht ist, wobei die Anbringung im Hinblick auf eine gute Wärmeleitfähigkeit sowie einen kurzen Wärmeleitpfad zwischen der Temperiervorrichtung und dem Vorlaufkanal (23) und dem Rücklaufkanal (24) ausgelegt ist.Expansion organ ( 20 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature control, force, form, or material fit between the flow channel ( 23 ) and the return channel ( 24 ), in particular between a flow output ( 232 ) and a return input ( 241 ), wherein the attachment with regard to a good thermal conductivity and a short heat conduction path between the temperature control device and the flow channel ( 23 ) and the return channel ( 24 ) is designed. Verfahren zur Regelung bzw. Steuerung eines Kältemittelstroms mittels eines Expansionsorgans (20), wobei das Expansionsorgan (20) aufweist: ein Gehäuse (21); einen Vorlaufkanal (23) und einen Rücklaufkanal (24), die in dem Gehäuse (21) ausgebildet sind; ein Drosselventil (25) mit einem federvorgespannten Drosselkörper (253) zur Verengung eines Querschnitts des Vorlaufkanals (23); und eine Ventilsteuervorrichtung (22) mit einer abgeschlossenen gasgefüllten Ausdehnungskammer, die mit dem Rücklaufkanal (24) thermisch gekoppelt ist und mit dem Drosselkörper (253) dessen Federvorspannung entgegenwirkend mechanisch gekoppelt ist, wobei das Verfahren den Schritt aufweist: Temperierung der Ausdehnungskammer der Ventilsteuervorrichtung (22) anhand einer vorgegebenen Steuer- bzw. Regelstrategie zur Veränderung des Querschnitts des Vorlaufkanals (23) mittels des Drosselventils (25).Method for controlling or controlling a refrigerant flow by means of an expansion element ( 20 ), whereby the expansion organ ( 20 ) comprises: a housing ( 21 ); a flow channel ( 23 ) and a return channel ( 24 ) in the housing ( 21 ) are formed; a throttle valve ( 25 ) with a spring-biased throttle body ( 253 ) for narrowing a cross section of the flow channel ( 23 ); and a valve control device ( 22 ) with a sealed gas-filled expansion chamber connected to the return channel ( 24 ) is thermally coupled and with the throttle body ( 253 ) whose spring bias is counteracting mechanically coupled, the method comprising the step of: temperature control of the expansion chamber of the valve control device ( 22 ) based on a predetermined control strategy for changing the cross section of the flow channel ( 23 ) by means of the throttle valve ( 25 ). Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperieren ein Heizen und/oder Kühlen umfassen.A method according to claim 9, characterized in that the tempering comprise heating and / or cooling. Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperieren ein Ansteuern einer Temperiervorrichtung, die mit der Ausdehnungskammer thermisch gekoppelt ist, aufweist, wobei die Temperiervorrichtung vorzugsweise wenigstens ein aus der ein Widerstandsdrahtheizelement, ein PTC-Element (27), insbesondere ein nichtlineares PTC-Heizelement und ein Peltier-Element (28; 29) aufweisenden Gruppe ausgewähltes Element aufweist.A method according to claim 9 or 10, characterized in that the tempering comprises driving a tempering device, which is thermally coupled to the expansion chamber, wherein the tempering device is preferably at least one of the a Widerstandsdrahtheizelement, a PTC element ( 27 ), in particular a nonlinear PTC heating element and a Peltier element ( 28 ; 29 Having exhibited group selected element. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiter gekennzeichnet durch einen Schritt eines Simulierens einer Veränderung einer Charakteristik der Federvorspannung des Drosselventils (25).Method according to one of the preceding claims, further characterized by a step of simulating a change in a characteristic of the spring bias of the throttle valve ( 25 ). Verfahren gemäß Anspruch 12, weiter gekennzeichnet durch einen Schritt eines Definierens einer vorgegebenen simulierten Charakteristik der Federvorspannung anhand eines Verwendungsfalls des Expansionsorgans (20).A method according to claim 12, further characterized by a step of defining a predetermined simulated characteristic of the spring bias based on a use case of the expansion member ( 20 ). Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiter gekennzeichnet durch einen Schritt eines Einstellens eines Querschnitts des Vorlaufkanals (23) gemäß einem vordefinierten oder anhand von Erfassungssignalen eines Temperatursensors ermittelten Kälteleistungsbedarf.Method according to one of the preceding claims, further characterized by a step of adjusting a cross section of the flow channel ( 23 ) according to a predefined or determined based on detection signals of a temperature sensor cooling power demand. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiter gekennzeichnet durch einen Schritt eines Ermittelns eines Schwingens des Expansionsorgans (20) anhand von Erfassungssignalen eines Temperatursensors.Method according to one of the preceding claims, further characterized by a step of determining a swing of the expansion element ( 20 ) based on detection signals of a temperature sensor. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiter gekennzeichnet durch einen Schritt eines Erfassens einer Temperatur mittels eines zur Temperierung verwendeten Peltier-Elements (28; 29).Method according to one of the preceding claims, further characterized by a step of detecting a temperature by means of a Peltier element used for temperature control ( 28 ; 29 ). Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- bzw. Regelstrategie eine Strategie zur Dämpfung von Schwingungen des Expansionsorgans (20) aufweist, wobei die Strategie zur Dämpfung von Schwingungen des Expansionsorgans (20) insbesondere ein Einbringen einer phasenverschobenen Schwingung mittels eines zur Temperierung verwendeten Peltier-Elements (28; 29) aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control strategy comprises a strategy for damping oscillations of the expansion element ( 20 ), wherein the strategy for damping oscillations of the expansion organ ( 20 ) in particular introducing a phase-shifted oscillation by means of a Peltier element used for temperature control ( 28 ; 29 ) having. Verwendung eines Expansionsorgans (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 im Kältekreis (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere PKW, LKW oder Kraftrads.Use of an expansion organ ( 20 ) according to one of claims 1 to 8 in the refrigeration circuit ( 1 ) of a motor vehicle, in particular a car, truck or motorcycle. Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, LKW oder Kraftrad, mit einem Expansionsorgan (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Expansionsorgan (20) insbesondere im Kältekreis (1) des Kraftfahrzeugs eingebaut ist.Motor vehicle, in particular a car, truck or motorcycle, with an expansion element ( 20 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the expansion organ ( 20 ) especially in the refrigeration circuit ( 1 ) of the motor vehicle is installed.
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