JP2000146365A - 膨張部材及びそのために使用可能な弁ユニット - Google Patents

膨張部材及びそのために使用可能な弁ユニット

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    • F25B2500/15—Hunting, i.e. oscillation of controlled refrigeration variables reaching undesirable values

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧側で使用冷媒の超臨界域内にも達する空
調装置、特に炭酸ガス空調装置用の膨張部材内で利用さ
れた場合に比較的少ない支出で比較的確実且つエネルギ
ー上最適な冷媒サイクルの制御を可能とする新規な弁ユ
ニットを提供し、また、特に炭酸ガス空調装置も比較的
簡単確実に制御することができる新規な膨張部材を提供
する。 【解決手段】 本発明は、空調装置用膨張部材と、上流
の弁高圧側と下流の弁低圧側との間に固定絞りを備え、
特にかかる膨張部材用に使用可能な弁ユニットに関する
ものである。この膨張部材が、操作量としての低圧側冷
媒圧力又はそれに関連した物理量によって負荷される制
御弁、又は新規な弁ユニットを含む。この弁ユニット
は、１つの固定絞りと、固定絞りを迂回するバイパス管
路中に配置されるリリーフ弁の態様又は固定絞りの流路
断面積を調節する制御弁の態様の少なくとも１つの他の
弁構成要素とを含む。例えば自動車の炭酸ガス空調装置
に使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空調装置用膨張部
材、そして上流側弁高圧側と下流側弁低圧側との間に固
定絞りを備え、特にこのような膨張部材用に使用可能な
弁ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車内で使用されるような空調
装置は一般に冷媒サイクルを含み、このサイクルは一方
で圧縮機によって、他方で膨張部材によって、冷媒高圧
側と冷媒低圧側とに分割されている。圧縮機と膨張部材
との間で高圧側に冷媒を冷却するための熱交換器があ
り、冷媒が高圧側で亜臨界域内で運転されるのかそれと
も超臨界域内で運転されるのかに応じてこの熱交換器は
凝縮器又はガス冷却器として働く。膨張部材と圧縮機と
の間で低圧側には蒸発器があり、この蒸発器を介して被
冷却空気流が運び去られる。従来の膨張部材は大抵、作
用する操作量に基づいて膨張部材の流路断面積を可変調
整する制御弁を含んでいる。特徴的には、冷媒の過熱は
蒸発器の後段で冷媒の質量流量を調節することによって
制御される。制御弁を有する膨張部材が欧州公開特許公
報第ＥＰ０４３８６２５Ａ２号に述べられており、そこ
では低圧側冷媒温度が蒸発器の後段で操作量として役立
つ。
【０００３】好ましくは炭酸ガスを冷媒として作動する
車両用空調装置が欧州公開特許公報第ＥＰ０７０１０９
６Ａ２号に開示されており、そこでは固定絞り又は制御
弁のいずれかが膨張部材として設けられている。制御弁
を利用する場合、炭酸ガス空調装置のいわゆるＣＯＰ制
御に努められ、提供される冷凍能力と消費動力との比と
して定義される成績係数ＣＯＰが極力最大値範囲内に保
たれ、成績係数ＣＯＰは高圧側の冷媒圧力に依存してこ
の最大値を占める。このために、制御弁の調整が流量制
御可能な圧縮機の制御と相関させられ、圧縮機内の冷媒
流量を調節することによって冷媒の質量流量が変更され
る。
【０００４】欧州公開特許公報第ＥＰ０７８６６３２Ａ
２号に膨張部材を有する炭酸ガス空調装置が開示されて
おり、この膨張部材に含まれた制御弁は高圧側冷媒圧力
で負荷され、高圧側冷媒圧力と冷媒を充填されて脇を流
れる高圧側冷媒に熱接触している閉じられた室内の圧力
との間の差圧が有効操作量として働いて可動膜に作用す
る。こうして高圧側冷媒圧力が曲線に沿って変更可能で
あり、この曲線は超臨界域内では定冷媒密度の線に一致
しており、こうしてやはり成績係数ＣＯＰが最大に保た
れるとされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】高圧側で使用冷媒の超
臨界域内にも達する空調装置、特に炭酸ガス空調装置用
の膨張部材内で利用された場合に比較的少ない支出で比
較的確実且つエネルギー上最適な冷媒サイクルの制御を
可能とする新規な弁ユニットを提供し、また、特に炭酸
ガス空調装置も比較的簡単確実に制御することができる
新規な膨張部材を提供することが、技術的問題として本
発明の根底にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１記載
の特徴を有する弁ユニットと請求項９又は１０記載の特
徴を有する膨張部材とを提供することによってこの問題
を解決する。
【０００７】
【発明の実施の形態】請求項１に記載された弁ユニット
は特徴的には、弁高圧側と弁低圧側との間に固定絞り
と、固定絞りを迂回するバイパス管路内に配置されるリ
リーフ弁の態様又は固定絞りの流路断面積を調節する制
御弁の態様の少なくとも１つの他の弁構成要素とを含
む。
【０００８】固定絞りとリリーフ弁とを組合せた配置
は、高圧側で少なくとも特定運転状況下で超臨界で運転
される炭酸ガス空調装置の場合でもまさに比較的簡単に
実現可能な膨張部材として適している。固定絞りは制御
弁に伴う制御支出を節約し、尚且つ圧力に依存したその
絞り特性の故に一定範囲内で高圧制御を可能とする。高
圧側冷媒圧力を負荷されるリリーフ弁は安全な高圧制限
をもたらし、有利には付属のバイパス管路中に配置され
ており、固定絞りを通過する冷媒流にまったく影響を及
ぼさない。
【０００９】固定絞りの流路断面積を調節する制御弁を
使用すると、必要な場合に、未制御固定絞りを単独で使
用するのに比べて一層繊細な空調装置の制御が可能とな
る。それにもかかわらずこの場合にも実現・制御支出
は、固定絞り部のない従来の膨張部材・制御弁と一部で
は外部の制御部とを使用する場合よりもかなり少ないま
まである。
【００１０】請求項２に従って構成された弁ユニットは
第１固定絞りに並行に設けられる第２固定絞りを有す
る。膨張部材内で使用する場合に単独の固定絞りに比べ
て冷媒サイクルの２段階制御、従ってそれ相応に一層繊
細な制御が可能となるように、両方の固定絞りは好まし
くは設計が異なっている。他の構成では請求項３により
弁ユニットが、両方の並行な固定絞りの他に、固定絞り
配置を迂回するバイパス管路中にリリーフ弁も、複数の
うちの１つの固定絞りの流路断面積を調節する制御弁も
有する。そのことから、従来の膨張部材・制御弁複合体
の実現・制御支出をいまなお必要とすることなく冷媒サ
イクルの特別微妙な制御が可能となる。というのも固定
絞りの存在によって、ここで使用される制御弁は比較的
単純に構成しておくことができ、また比較的簡単な制御
機能を果たすだけでよいからである。
【００１１】請求項４に従って構成される弁ユニットで
は、すべての弁構成要素が有利には共通弁箱に一体化さ
れており、複数の弁構成要素を有する弁ユニットは統一
的で緻密な構造ユニットとして実現することができる。
【００１２】請求項５に従って構成される弁ユニットで
は、固定絞りの流路断面積を調節する機械式制御弁が設
けられており、この制御弁は操作量としての低圧側媒体
圧力によって負荷される。そのことから、弁ユニットを
膨張部材内で利用する場合、吸込圧力とも称される低圧
側冷媒圧力を操作量として冷媒高圧を簡単に制御するこ
とが可能となる。
【００１３】請求項６に従って構成された弁ユニットで
は、固定絞りの流路断面積を調節する熱式制御弁が設け
られており、この制御弁は操作量としての低圧側温度に
よって負荷される。そのことから、弁ユニットを空調装
置の膨張部材内で利用する場合、吸気温度とも称される
低圧側冷媒温度を操作量として冷媒高圧を制御すること
が可能となる。
【００１４】請求項７に従って構成された弁ユニットで
は、固定絞りの流路断面積を調節する熱式制御弁が設け
られており、この制御弁に付属して設けられたヒータを
介して制御弁は操作量としての付属のヒータ入力量によ
って制御可能である。この操作量は、弁ユニットを例え
ば車両用空調装置の膨張部材内で利用する場合、周囲温
度に依存し又は空調装置圧縮機も駆動する自動車エンジ
ンの回転数に依存した電気加熱電流信号とすることがで
きる。付加的に、この熱式制御弁は低圧側冷媒温度によ
っても調節しておくことができる。
【００１５】請求項８に従って構成された弁ユニットで
は、低圧側物理量によって調節可能で固定絞りに作用す
る制御弁は低圧側が弁箱内部の連絡管路を介して固定絞
りの低圧側に直接に接続されている。こうして、低圧側
による制御弁の調節は弁ユニット自体内で既に実現さ
れ、もはや外部で実現する必要がなく、弁ユニット用に
単一の低圧接続口で間に合う。
【００１６】請求項９に記載された膨張部材は特徴的に
は、操作量としての低圧側冷媒圧力によって負荷される
機械式制御弁を含む。こうして蒸発器の前段又は後段で
低圧側冷媒圧力によって冷媒高圧の制御が可能となり、
この制御はまさに自動車の炭酸ガス空調装置にとっても
一方で支出が比較的少なく、他方で比較的確実でエネル
ギー消費上好ましいことが判明する。
【００１７】請求項１０に記載された膨張部材は特徴的
には請求項１〜８のいずれか１項に記載された弁ユニッ
トを含み、この弁ユニットは弁高圧側で空調装置の冷媒
高圧側に、また弁低圧側では空調装置の冷媒低圧側に接
続されている。弁ユニット内に含まれた弁構成要素によ
ってこの膨張部材は、車両で利用する場合に典型的な負
荷変動を伴う車両用炭酸ガス空調装置の場合にもまさに
さまざまな運転状況において確実でエネルギー消費上好
ましい、出力需要に則した、制御技術的に簡単な空調装
置の制御を可能とする。
【００１８】請求項１１に従って構成された膨張部材で
は、弁ユニットのうち固定絞りの流路断面積を調節する
制御弁はその低圧側が流れ工学上蒸発器の上流か又は空
調装置の蒸発器と圧縮機との間、場合によって設けられ
ている内部熱交換器の前段又は後段、のいずれかに配置
されている。
【００１９】
【実施例】本発明の有利な実施態様が図面に示してあ
り、以下に説明される。
【００２０】図１に示す弁ユニットは共通の弁箱１内に
固定絞り２とリリーフ弁３とを含んでいる。固定絞り２
は、定絞り又は”オリフィスチューブ”とも称され、弁
箱１に設けられる入口通路４によって表される入口側弁
高圧側を、弁箱１に設けられる出口通路５によって表さ
れる弁低圧側に、好適な小さな流路断面積を有する絞り
通路、即ち直径に比べて数倍の長さを有する絞り通路を
介して接続する。このような固定絞りの特性としてそれ
は高圧側の圧力を、又は一層正確には高圧側と低圧側と
の間の差圧を、固定絞りの設計に依存した特定最大値に
至るまで上昇させるにすぎない。
【００２１】そのことが流動媒体の過剰供給の故にもは
や可能でないとき、又は固定絞りが例えば閉塞の故に故
障するとき、この目的のために設けられているリリーフ
弁３はリリーフ弁３の設計によって調整可能な許容値を
超えて高圧側４の圧力が上昇するのを防止する。このた
めにリリーフ弁３は固定絞り２を迂回するバイパス管路
６中にあり、固定絞り２の貫流を支障なく可能とする。
リリーフ弁は例えば、片側で入口側高圧で負荷される可
動膜３ｂと、高圧から離れた側で膜に押圧される弁ばね
３ｃと、膜３ｂの高圧側に取付けられて弁の図示通常状
態のときバイパス管路６を遮断する弁ピン３ａとからな
る。弁ピン３ａによって開放された高圧作用面としての
環状膜部分を押圧する高圧が、リリーフ弁３の開弁圧力
となる許容最高値を超えようとするとき、リリーフ弁３
は開き、こうしてバイパス管路６を介して所要の高圧側
減圧をもたらす。リリーフ弁３は、低圧側圧力によって
弁ピン頭部に加えられる背圧が開弁圧力に僅かに影響す
るだけとなるように実施されている。これは、弁ばね３
ｃと合わせてこの低圧側弁頭作用面と高圧側膜リング作
用面との適切な調整によって達成される。それ故に、開
弁方向に作用する高圧側押圧力と、弁ばね３ｃと膜自体
の弾性とによって用意される反力との力の均衡が、リリ
ーフ弁３の機能にとって実質的に責任がある。例えば、
１：１０オーダの高圧側作用面と低圧側作用面との比が
この点に関して有益な結果を提供することができる。
【００２２】図１の弁ユニットは、車両用空調装置、特
に炭酸ガス空調装置の膨張部材内で利用することができ
る。このような膨張部材によって、高圧側で少なくとも
時々超臨界域内で作動する炭酸ガス空調装置又は冷媒の
異なる空調装置の場合にもまさに満足し得る運転が達成
されることが判明する。図１の弁ユニットはこの場合そ
の入口側４が凝縮器又はガス冷却器又は内部熱交換器の
出口側に接続され、出口側５は空調装置の蒸発器の入口
側に接続されている。その固定絞り２によって弁ユニッ
トは低圧側冷媒圧力に基づいて冷媒高圧の適切な調整を
多くの応用事例にとって十分な程度にもたらす。凝縮器
／ガス冷却器から来る冷媒はリリーフ弁３が閉じた通常
運転時に固定絞り２を介して流れ、そこで絞られ、即ち
膨張され、弁出口側５を介して蒸発器へと流れる。冷媒
高圧の過度に強い上昇はリリーフ弁３によって防止され
る。リリーフ弁はこの場合に開き、減圧を目的に高圧側
冷媒が固定絞り２を迂回してバイパス管路６を介して低
圧側へと流れるようにする。
【００２３】図２に示す弁ユニットは共通弁箱７内に固
定絞り８とその流路断面積を調節する機械式制御弁９と
を含んでいる。固定絞り８は高圧側入口通路１０と低圧
側出口通路１１との間にある。図示しないリリーフ弁を
付加的に設けておくことができ、このリリーフ弁は固定
絞り８を迂回するバイパス管路中で弁高圧側１０と弁低
圧側１１との間にあり、弁箱７に一体化し、又はそれか
ら独立した部材として実現することができる。
【００２４】機械式制御弁９に含まれている制御ピスト
ン９ａは、弁箱７を貫通する流路１２によって形成され
た付属の圧力空間内の媒体圧力によって負荷される。こ
の圧力操作式制御ピストン９ａに結合されている弁ニー
ドル９ｂはその先端が固定絞り８の絞り通路内に半径方
向で多かれ少なかれかなり入り込み、こうしてその流路
断面積を調整する。付勢された弁ばね９ｃは、制御ピス
トン９ａに対する空気圧押圧力とは逆向きの反力を加え
る。しかし他方で事実上無視し得る他の反力が、固定絞
り８の絞り通路内にある媒体によって空気圧式に弁ニー
ドル９ｂの先端に作用する。これらの反力が流路１２中
の媒体によって加えられる押圧力よりも大きい限り、制
御ピストン９ａは弁箱側端止め４２によって限定された
図示端位置においてこれらの反力によって保持される。
制御ピストン９ａを取り囲むリングシール１３と、弁ニ
ードル９ｂを取り囲むリングシール１４が密封用に設け
られており、これらのリングシールは同時に運動減衰機
能を果たす。制御ピストン９ａの反対側の端位置を限定
する下側止め１５は制御弁９の弁体によって用意され
る。この弁体は付属の弁箱穴のなかで固着され、図示し
たように例えばねじ込まれており、同時に弁ニードル９
ｂを案内し弁ばね９ｃを受容するのに役立つ。
【００２５】図２の弁ユニットも空調装置の膨張部材用
に使用可能である。特にそれは、比較的少ない制御技術
上の支出で冷媒高圧を最大成績係数ＣＯＰ値の極力近傍
に調整するために炭酸ガス空調装置の膨張部材用に適し
ている。この使用時に弁ユニットは、固定絞り通常運転
の他に、冷媒高圧を低圧側冷媒圧力に基づいて、即ち吸
込圧力に基づいて制御弁９によって調節することを可能
とする。このために、制御弁・制御ピストン９に接続さ
れて止り通路とすることもできる流路１２が、例えば蒸
発器と圧縮機との間、主に設けられている内部熱交換器
の前段又は後段で、空調装置の低圧側に接続される。高
圧側弁入口通路１０が凝縮器／ガス冷却器の出口側に接
続され、低圧側弁出口通路１１が蒸発器の入口側に接続
される。
【００２６】空調装置の通常運転時、冷媒はこの場合弁
入口通路１０を介して固定絞り８へと流れ、そこで絞ら
れ、即ち膨張され、出口通路１１を介して蒸発器に達す
る。冷媒吸込圧力は弁流路１２内で制御ピストン９ａに
作用する。吸込圧力が特定の下限値、冷媒炭酸ガスの場
合例えば３５ｂａｒの値、を超えるや、制御ピストン９
ａがその上側止め４２から移動して離れ、弁ばね９ｃが
圧縮され、弁ニードル９ｂが固定絞りの自由断面の一部
を塞ぎ、冷媒高圧が上昇する。吸込圧力の上昇によって
弁ニードル９ｂが固定絞りの自由断面を益々塞ぎ、冷媒
高圧が更に上昇する。次に吸込圧力が特定の上限値、冷
媒炭酸ガスの場合例えば４５ｂａｒの値、に達するや、
制御ピストン９ａは下側端止め１５に当接する。すると
弁ニードル９ｂの位置はもはや変化せず、こうして固定
絞り断面も引き続き一定に留まる。例えば特定用途に関
して冷凍能力が約５ｋＷの場合この状況において冷媒高
圧は１３０ｂａｒオーダとなる。
【００２７】従って図２の弁ユニットは吸込圧力の下限
値に至るまで固定絞りとして働き、下限値と上限値との
間では吸込圧力に依存した高圧制御弁として働く。吸込
圧力の上限値よりも上でそれは再び固定絞りとして働
き、この運転状態はほぼ９０％の運転事例で存在する。
この制御特性によって、特に自動車用炭酸ガス空調装置
の場合でも、極力高い冷凍能力を達成するために、また
冷凍成績係数ＣＯＰを達成するためにも、空調装置は僅
かな制御支出で十分正確に調整することができる。
【００２８】図３は、固定絞り１６とその流路断面積を
調節する制御弁１７とを有する機能上図２に殆ど一致し
た弁ユニットを示す。固定絞り１６はやはり高圧側弁入
口通路１８と低圧側弁出口通路１９との間にある。機械
式制御弁１７は図２のものと同一構造のものであり、制
御ピストン１７ａと弁ニードル１７ｂと弁ばね１７ｃと
制御ピストン１７ａ若しくは弁ニードル１７ｂの周りの
リングシール２０、２１と弁箱穴に嵌挿された弁体とを
備えている。この弁体は弁ニードル１７ｂを案内し、弁
ばね１７ｃを受容し、制御ピストン１７ａ用下側端止め
２２を確定する。他方でこの制御ピストンは図示上端位
置のとき弁箱側止め２３に当接する。制御ピストン１７
ａはやはり圧力空間に、この場合、弁ユニットの残りの
全構成要素と同様に共通弁箱２５内にある接続通路２４
に、接続されている。
【００２９】図２の弁ユニットとは異なり、図３の弁ユ
ニットでは固定絞り１６から分岐する出口通路１９が弁
箱内部の連絡通路２６を介して接続通路２４に接続され
ており、この接続通路内にある媒体の圧力が制御ピスト
ン１７ａを負荷する。即ち、機械式制御弁１７は固定絞
り１６から来る膨張された媒体の圧力を操作量としてこ
の圧力で直接に負荷される。その他、制御弁１７の機能
様式は図２のものと同じである。即ち、接続通路２４内
の圧力に応じて制御弁は固定絞りの流路断面積をそのま
まとし、又は接続通路の圧力に依存して流路断面積を最
小値にまで低減する。更に、図３の弁ユニットは弁箱２
５に一体化されたリリーフ弁２７を含んでおり、この弁
の弁ピン２７ａは通常の弁運転時に図示位置でバイパス
管路２８を遮断する。このバイパス管路は高圧側弁入口
通路１８を接続通路２４に直接に接続する。弁ピン２７
ａは弁膜２７ｂの片側に取付けられており、弁膜は反対
側を弁ばね２７ｃで支えられる。弁ピン２７ａはリング
シール２９によって取り囲まれており、その頭端はバイ
パス管路２８を介して、弁入口通路１８から高圧側に供
給される媒体の圧力によって負荷される。
【００３０】図３の弁ユニットは図２のものと同様に特
に炭酸ガス空調装置の膨張部材用に利用可能であり、低
圧側でその接続通路２４が蒸発器の入口側に接続され
る。即ち、機械式制御弁１７は蒸発器の上流で冷媒の吸
込圧力を操作量としてこの圧力で負荷される。その他、
図３の弁ユニットを使用したこのような膨張部材の機能
様式については図２についての上記詳述を参照するよう
に指示することができる。図２と図３の両方の実施例に
おいて機械式制御弁９、１７の振動傾向は付属リングシ
ール１３、１４若しくは２０、２１の減衰挙動によって
も付属弁ばね９ｃ、１７ｃのばね特性の好適な選択によ
っても十分に小さいものに抑えることができる。
【００３１】図４は、空調装置・膨張部材用に使用可能
な他の弁ユニットを示す。この弁ユニットは共通弁箱３
０内に、高圧側入口通路３３と低圧側出口通路３４との
間に並行に配置される第１固定絞り３１、第２固定絞り
３２と、両方の固定絞り［の一方：原文には欠落］３１
を迂回するバイパス管路３６中にリリーフ弁３５と、第
２固定絞り３２の流路断面積を調節する熱式制御弁３７
とを有する。リリーフ弁３５は構造及び機能様式が図１
のものに完全に一致しており、それを参考にするように
指示することができる。
【００３２】熱式制御弁３７が基体３７ａを含み、この
基体が膨張材容器３７ｂを担持している。膨張材容器３
７ｂは弁ユニットの低圧側出口通路３４中にあり、ワッ
クス状物質等の好適な流体を充填されている。この流体
は出口通路３４中の低圧側媒体の温度を占める。この温
度は操作量として、膨張材容器３７ｂ内の流体の体膨張
率を介して、膨張容器３７ｂに可動結合された弁ニード
ル３７ｃの位置を決定する。この弁ニードルは位置に応
じて第２固定絞り３２の流路断面積を完全に開放し、又
は全閉に至るまで可変制限し、これにより、弁入口通路
３２中に生じる高圧を調節する。
【００３３】更に熱式制御弁３７用に電気加熱素子３
８、例えばＰＴＣ素子が膨張材容器３７ｂ内に設けられ
ており、この素子は加熱導線３９を介して給電すること
ができる。これらの加熱導線は膨張材容器３７ｂから制
御弁・基体３７ａを通して弁ユニットの弁箱３０の外側
へと通されている。これにより、熱式制御弁３７は外部
で制御することができ、こうして外部に設けられる制御
構想に組み入れることができる。その場合、弁出口通路
３４中の媒体温度の他に、加熱電流若しくはそれを決定
する物理量が熱式制御弁３７の調整用操作量として役立
つ。
【００３４】図４の弁ユニットはやはり特に車両用炭酸
ガス空調装置の膨張部材用にも適している。この利用事
例の場合、弁ユニットはその入口通路３３が高圧側でガ
ス冷却器又は内部熱交換器の出口に接続され、出口通路
３４は蒸発器の前段又は後段で炭酸ガス冷媒サイクルの
低圧側に接続されている。
【００３５】この場合、通常運転時に冷媒はガス冷却器
又は内部熱交換器から弁ユニットの入口通路３３に流入
し、両方の並行な固定絞り３１、３２を介して膨張さ
れ、出口通路３４を介して蒸発器へと流れる。弁ユニッ
ト内を流れる冷媒が適宜な矢印で示してある。リリーフ
弁３５が高圧側で過度に高い冷媒圧力から保護する。熱
式制御弁３７を利用して冷媒高圧は比較的僅かな制御技
術上の支出でさまざまな装置運転状態において、成績係
数ＣＯＰ又は冷凍能力がその最高値に極力近くなるよう
に調整することができる。冷媒高圧値は一方で、蒸発器
に送られた膨張された冷媒流中に膨張材容器３７ｂがあ
ることからこの冷媒の低圧側温度によって調節される。
膨張材容器３７ｂ内の流体が占める温度は当該圧力にお
ける冷媒の飽和温度に一致する。低圧側冷媒圧力、即ち
吸込圧力の上昇及びそれに伴う膨張材温度の上昇に伴っ
て弁ニードル３７ｃが第２固定絞り３２の自由絞り断面
を徐々に塞いでいき、高圧が上昇する。吸込圧力が例え
ば４５ｂａｒの特定上限値に達したなら、第２固定絞り
３２が閉じられている一方、高圧側冷媒は引き続き他方
の固定絞り３１を介して絞られて低圧側へと流れること
ができる。その場合弁ニードル３７ｃの位置は吸込圧力
が更に上昇してももはや変化せず、例示的設計事例では
例えば５ｋＷの特定冷凍能力において付属の最高値は例
えば１３０ｂａｒとなる。
【００３６】こうして膨張材容器３７ｂを介して低圧側
冷媒温度は、従って間接的にやはり、それに関連した吸
込圧力は、冷媒高圧を制御するための操作量として役立
つ。外部加熱導線３９を流れる加熱素子３８用加熱電
流、若しくは加熱電流を決定する物理量は、この制御の
他の操作量として付加的に利用することができる。これ
には例えば車両の周囲温度又は車両エンジンの回転数が
検討の対象となり、その場合、これらの量の一方又は両
方にその都度依存した加熱電流信号が発生される。例え
ば、エンジン回転数に依存した２段階制御を設けておく
ことができ、熱式制御弁３７、従って膨張部材は全体と
してエンジン低回転数範囲に対してエンジン高回転数範
囲とは異なるように調整される。これにより、エンジン
回転数が特に空調装置圧縮機の出力をも決定することが
考慮される。空調装置の運転時に特定条件下で現れるこ
とのある熱式制御弁３７の振動傾向には、膨張材容器３
７ｂ内で使用する膨張材の性質を好適に選択することに
よって対処することができる。
【００３７】上記の如く蒸発器の前段で冷媒流部分内に
取付ける代わりに、熱式制御弁３７の膨張材容器３７ｂ
は蒸発器の下流で冷媒流部分中に配置しておくことがで
きる。その場合に使用される弁ユニットは図４のものと
は変更されており、図２の弁ユニットに合わせて、制御
弁３７を調節する冷媒流路は固定絞り３１、３２に結合
された出口通路から分離して保持される。その場合、出
口通路が蒸発器入口側に結合される一方、熱式制御弁３
７を調節する弁ユニットの冷媒流路は蒸発器と圧縮機と
の間で冷媒流部分中に介設される。
【００３８】図示例の他に本発明による膨張部材及び本
発明による弁ユニットの他の実施態様も実現可能である
ことは自明である。例えば、固定絞り特性を持たない純
粋の制御弁を決定的絞り要素として含む膨張部材を設け
ておくことができ、この制御弁は高圧の制御を目的とし
た操作量としての吸込圧力又はそれに関係したその他の
物理量によって負荷される。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定絞りとリリーフ弁とを備えた弁ユニットの
縦断面図である。
【図２】固定絞りとこれを調節する制御弁とを備えた弁
ユニットの縦断面図である。
【図３】固定絞りとこれを調節する制御弁とリリーフ弁
とを備えた弁ユニットの縦断面図である。
【図４】２つの固定絞りと一方の固定絞りを調節する制
御弁とリリーフ弁とを備えた弁ユニットの縦断面図であ
る。
【符号の説明】
１ 弁箱 ２ 固定絞り ３ リリーフ弁 ３ａ 弁ピン ３ｂ 可動膜 ３ｃ 弁ばね ４ 入口通路 ５ 出口通路 ６ バイパス管路 ７ 弁箱 ８ 固定絞り ９ 機械式制御弁 ９ａ 制御ピストン ９ｂ 弁ニードル ９ｃ 弁ばね １０ 高圧側入口通路 １１ 低圧側出口通路 １２ 流路 １３、１４ リングシール １６ 固定絞り １７ 機械式制御弁 １７ａ 制御ピストン １７ｂ 弁ニードル １７ｃ 弁ばね １８ 高圧側弁入口通路 １９ 低圧側弁出口通路 ２０、２１ リングシール ２３ 弁箱側止め ２４ 接続通路 ２５ 弁箱 ２６ 連絡通路 ２７ リリーフ弁 ２７ａ 弁ピン ２７ｂ 弁膜 ２７ｃ 弁ばね ３０ 弁箱 ３３ 高圧側入口通路 ３４ 低圧側出口通路 ３５ リリーフ弁 ３６ バイパス管路 ３７ 熱式制御弁 ３７ａ 基体 ３７ｂ 膨脹材容器 ３７ｃ 弁ニードル ３８ 電気加熱素子 ３９ 加熱導線 ４２ 弁箱側端止め
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント ディーンハルト ドイツ連邦共和国、 50935 ケルン、 アム ベートーヴェンパルク 15 (72)発明者 ハンス・ヨーアヒム クラウス ドイツ連邦共和国、 70567 ストットガ ルト、 バリンガー ストラッセ 22 (72)発明者 ハーゲン ミッテルシュトラス ドイツ連邦共和国、 71149 ボンドルフ、 ハインバッヒェンストラッセ 14 (72)発明者 カール・ハインツ シュタファ ドイツ連邦共和国、 70567 ストットガ ルト、 バリンガー ストラッセ 79 (72)発明者 クリシュトフ ヴァルター ドイツ連邦共和国、 70376 ストットガ ルト、 イラーストラッセ 16 (72)発明者 ヤン ヒンリッヒス ドイツ連邦共和国、 61381 フリードリ ッヒドルフ、 シュザルトリング 46 (72)発明者 フォルカー ザイペル ドイツ連邦共和国、 64625 ベンスハイ ム、 ダルムシュテーテル ストラッセ 190 (72)発明者 ヌギュイェン ファン ドーン ドイツ連邦共和国、 61267 ノイ・アン シュパッヒ、 ルードルフ・ゼルツァー・ ストラッセ 14アー

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に空調装置の膨張部材用に使用するた
    めの弁ユニットであって、 −弁高圧側（４、１０）と弁低圧側（５、１１）との間
    に固定絞り（２、８）を有するものにおいて、 −固定絞り（２、８）を迂回するバイパス管路（６）中
    に配置されるリリーフ弁（３）の態様又は固定絞りの流
    路断面積を調節する制御弁（９）の態様の少なくとも１
    つの他の弁構成要素を特徴とする弁ユニット。
  2. 【請求項２】 更に、弁ユニットが弁高圧側（３３）と
    弁低圧側（３４）との間に少なくとも２つの並行な固定
    絞り（３１、３２）を有することを特徴とする、請求項
    １記載の弁ユニット。
  3. 【請求項３】 更に、固定絞り（３１、３２）を迂回す
    るバイパス管路（３６）中に配置されるリリーフ弁（３
    ５）と、複数のうちの１つの固定絞りの流路断面積を調
    節する制御弁（３７）とを特徴とする、請求項２記載の
    弁ユニット。
  4. 【請求項４】 更に、すべての弁構成要素が共通の弁箱
    （３０）に一体化されていることを特徴とする、請求項
    １〜３のいずれか１項記載の弁ユニット。
  5. 【請求項５】 更に、制御弁が、操作量としての低圧側
    媒体の圧力によって負荷される機械式制御弁（９）であ
    ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載
    の弁ユニット。
  6. 【請求項６】 更に、制御弁が、操作量としての低圧側
    媒体の温度によって負荷される熱式制御弁（３７）であ
    ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載
    の弁ユニット。
  7. 【請求項７】 更に、制御弁が、外部で加熱可能な加熱
    素子（３８）によってその位置を制御可能な熱式制御弁
    （３７）であることを特徴とする、請求項１〜６のいず
    れか１項記載の弁ユニット。
  8. 【請求項８】 更に、制御弁（１７）が低圧側で弁箱内
    部の連絡管路（２６）を介して弁低圧側（１９）に接続
    されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか
    １項記載の弁ユニット。
  9. 【請求項９】 膨張部材の上流に冷媒高圧側と膨張部材
    の下流に冷媒低圧側とを有する空調装置用、特に炭酸ガ
    ス空調装置用の膨張部材であって、 −高圧側から低圧側への冷媒の流れ断面積を、作用する
    操作量に基づいて調整する制御弁を有するものにおい
    て、 −操作量としての低圧側冷媒圧力又はそれに関連した物
    理量によって制御弁が負荷可能であることを特徴とする
    膨張部材。
  10. 【請求項１０】 膨張部材の上流に冷媒高圧側と膨張部
    材の下流に冷媒低圧側とを有する空調装置用、特に炭酸
    ガス空調装置用の膨張部材であって、 弁高圧側で空調装置の凝縮器又はガス冷却器又は内部熱
    交換器に接続可能、また弁低圧側で空調装置の低圧側冷
    媒流部分に接続可能な、請求項１〜８のいずれか１項に
    記載された弁ユニットを特徴とする膨張部材。
  11. 【請求項１１】 更に、弁ユニットが、固定絞りの流路
    断面積を調節する制御弁を備えており、制御弁の低圧制
    御側が流れ工学上空調装置の膨張部材と蒸発器との間か
    又は空調装置の蒸発器と圧縮機との間のいずれかに、特
    に、選択的に設けられる内部熱交換器の前段又は後段に
    配置されていることを特徴とする、請求項１０記載の膨
    張部材。
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