JP2006118855A

JP2006118855A - 膨脹バルブとそれを制御する方法

Info

Publication number: JP2006118855A
Application number: JP2005308546A
Authority: JP
Inventors: Jean-Jacques Robin; ジャン−ジャックス・ロビン
Original assignee: Otto Egelhof GmbH and Co KG
Current assignee: Otto Egelhof GmbH and Co KG
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2006-05-11
Also published as: FR2878045A1; DE102005003968A1; US20060086116A1; US7913502B2

Abstract

【課題】製造および組立てのためのコスト効果があり、および最適な高圧力が膨脹バルブの前に存在する限り最大の程度である、冷媒回路の操作のための簡単な活動化を可能にする膨脹バルブ、および膨脹バルブを制御するための方法を提案すること。
【解決手段】本発明は、バルブ閉鎖要素（３９）の開放および閉鎖運動が、取入開口（３４）内の高圧側および排出開口（３７）の低圧側に存在する圧力差の関数として調節される、膨脹バルブおよび膨脹バルブを制御するための方法に関する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＣＯ₂を冷媒として動作する車両空調システムの形態の膨脹バルブとそれを制御する方法に関する。空調システムは、取入開口と排出開口を備え、かつ、冷媒の流通のために取入開口と排出開口の間に配置された流通開口の弁座から変位可能なバルブ要素を備えるバルブ・ハウジングを有する。

将来の自動車の空調システムの冷媒回路に対して、二酸化炭素（ＣＯ₂）が冷媒として好ましい。この物質は不燃性であって高度に事故安全性を有し、さらに環境に対して有害な物質でないためである。Ｒ１３４ａ冷却回路と対照的に、ＣＯ₂冷媒回路に対する動作は、超臨界領域でも同様に行われる。

ＣＯ₂による空調システムの冷媒回路で使用される膨脹バルブは、ＤＥ１００１２７１４Ａ１から公知である。この膨脹バルブは、圧力解放のために冷媒を高圧側から低圧側へ移動させるための固定された断面を有するスロットル開口を有する。この断面は、流通のために常に開放している。冷媒回路内の高圧側に過圧が生じた場合、最適な高圧力を超える過圧が減少させられるように、スロットル開口と平行に接続されたバイパス・バルブが開放される。バイパス・バルブは、高圧側が所定のしきい値を越えたときにのみ開放する。

この構成は、膨脹バルブの機能的に信頼性の高いデザインであるが、空調システムの使用の全範囲にわたって最大性能係数を達成するためにしきい値とオリフィス直径の両方が当該空調システムに適応するような設定が必要である。

バルブ要素を変位させるための電子操作可能なデバイスを有する電気制御を備える膨脹バルブが、ＤＥ１０２１９６６７Ａ１から公知であり、その通過断面積は第１のスロットル位置の通過断面積とともに調節でき、この第１のスロットル位置と連続して割り当てられたさらなるスロットル位置が設けられている。少なくとも１つが電気ソレノイド・バルブによって駆動可能である少なくとも２つのスロットル位置のこの連続接続によって、各個別のスロットル位置での圧力の差は、１つのみのスロットル位置の場合よりも小さくなる。このことは、制御精度を増加させる。特に、夏季と冬季の間での圧力差で生じる変動が相殺されることができる。

しかし、この解決法は、コストのかかる製造が必要であるという欠点を有する。ソレノイド・バルブの活動化は、制御回路内での圧力および温度センサ、またはソフトウェアを備える制御ボックスの使用を必要とする。その結果、この膨脹バルブは、製造と組立てにコストがかかる。
ＤＥ１００１２７１４Ａ１ＤＥ１０２１９６６７Ａ１

したがって、本発明の目的は、製造および組立てのためのコスト効果があり、および最適な高圧力が膨脹バルブの前に存在する限り最大の程度である、冷媒回路の操作のための簡単な活動化を可能にする膨脹バルブ、および膨脹バルブを制御するための方法を提案することである。

本発明によると、この目的は、高圧側で取入圧力が取入開口内に存在し、低圧側で排出圧力が排出開口内に存在するバルブ・ハウジングと、前記冷媒の流通のために、前記取入開口と前記排出開口の間に配置された、通し開口の弁座から開放方向へ移動するバルブ閉鎖要素とを備え、前記取入開口の前記取入圧力と前記排出開口の前記排出圧力の関数として、前記バルブ閉鎖要素の開放または閉鎖運動の面積が、少なくとも部分的に調整される範囲を介して制御されることを特徴とする、特にＣＯ₂を冷媒として動作する車両空調システム用の膨脹バルブを制御するための方法によって達成される。

本発明によると、冷媒回路の高圧側の取入開口内に存在する取入圧力と低圧側の排出開口内に存在する排出圧力との圧力差が、バルブ要素の開放または閉鎖運動を制御するために使用される。この接続では、冷媒回路内を実際に支配している圧力状態が、バルブ要素を開放し、閉鎖するために使用され、それを用いて膨脹バルブを通って流れる質量流が制御される。

例えば秋や冬などのより低い大気温度に対しては、膨脹バルブの取入口での高圧力は、５０から７０バールの間であり、一方夏での高い大気温度は、１００から１２０バールの間の高圧力を必要とする。低圧力は、夏と同様に冬でも３５から４５バールの間を維持している。圧力差を介してのバルブ閉鎖要素の正確な活動化によって、冷媒質量流のエネルギー的に最適な配分が、膨脹バルブの取入口での絶対圧力と無関係に行われる。

本発明の有利な発展形態によると、バルブ閉鎖要素と弁座の間の開放断面積が、圧力差の関数として連続的に変化する。圧力差の変化は、バルブの開放断面積の変化に直接影響を与え、したがって質量流の直接の制御が提供される。このことによって、最適に設定されるべき膨脹バルブ全体を横切る圧力降下または高圧力が、実際の条件を基にして所望の方式で行われることができる。

本方法のさらに有利な発展形態によると、前記通し孔のための開放時間が、前記バルブ閉鎖要素の開放方向に逆らって作用する復元手段によって設定される。このことによって、それからバルブ閉鎖要素が開放される圧力差の範囲を追加で調節するための微小な回転が可能にされる。

本発明によると、本発明の基礎を形成する目的が、最適な高圧力での冷媒回路の動作のためにバルブを通って流れる必要とされる質量流が、前記取入開口内の取入圧力、前記排出開口内の排出圧力、前記バルブ閉鎖要素の前の温度から決定され、それから必要とされるバルブ開放断面積を推測することができる、膨脹バルブによって達成される。バルブ開放断面積を決定するためにこれらのパラメータを使用することによって、圧力差がバルブ閉鎖要素の開放と閉鎖の動きを決定するとき、所望の質量流が圧力差の関数として膨脹バルブを通って流れることが可能になる。このことは、超臨界領域で、すなわちほぼ２７℃よりも高い大気温度に対して、最適な高圧力が達成され、かつ維持される。亜臨界領域では、より小さいバルブ開放面積が、エネルギー的に最適な動作に近づいている外部熱交換機内でのより低い凝縮圧のため生じる。このことは、冷却性能すなわち蒸発器側の熱量とコンプレッサのための仕事性能の間の関係から定義される性能係数（ＣＯＰ）の増加に至る。この性能係数は、外部熱交換機の後の冷媒温度すなわち大気温度に、すなわち外部熱交換機の取入口での気温に本質的に依存する、亜臨界と超臨界動作の両方で最適値を有する。エネルギー的に最適な動作モードが、最大冷却性能が可能な限り小さい入力パワーに対してもたらされたときに達成される。亜臨界領域での最適ＣＯＰを達成するために、膨脹バルブは、外部熱交換機で軽度の過冷却が生じるような程度まで閉鎖すべきである。バルブ開放がより大きく設定された場合、冷媒質量流としたがってコンプレッサの入力パワーが上昇すると、すなわち使用可能な蒸発エンタルピーが低下すると、ＣＯＰはますます悪化する。膨脹バルブが閉鎖しすぎた、すなわち開放断面積が減少されすぎた場合、より小さい質量流について高圧力が生じ、同様にコンプレッサの入力パワーも生じる。しかし、この場合、ＣＯＰのより迅速な悪化が、例えば図４ｂに示されるように留意されるべきである。

遷移臨界領域が、正確には反対の挙動によって特徴付けられる。所与の高圧力に対して達成される最適ＣＯＰから始めると、バルブ断面積の減少が高圧力の上昇とＣＯＰの減少に直接至る。他の方向では、バルブ断面積の増加は、高圧力とＣＯＰの減少に至る。しかし、この方向では、ＣＯＰの悪化はかなり顕著である。

本発明の基礎を形成する目的は、取入開口の取入圧力と排出開口の排出圧力の間の圧力差の結果生じる開放力が、バルブ閉鎖要素を復元手段に逆らって開放方向へ移動させる膨脹バルブによって、本発明によってさらに達成される。この膨脹バルブは、圧力差の結果生じる開放力によって活動化され、このことによって、膨脹バルブを通って流れる質量流の実際に支配している周囲状態への適応が、電気的支援なしで可能になる。

本発明の有利な発展形態によると、前記バルブ閉鎖要素の開放方向が、前記冷媒の流れ方向に提供される。このことによって、好ましい流れの特性が作成されることができ、その結果は、スロットル位置または通し開口を通って流れている間の摩擦損失または乱流の減少である。

本発明の好ましい発展形態によると、バルブ閉鎖要素が、前記弁座に対して排出圧力側に設けられ、前記通し開口を通って取入圧力側に延びている閉鎖本体を有する。このことによって、バルブ閉鎖要素のより単純な構造が得られ、このことは、弁座に対する相対運動による開放断面積の連続的な変化を可能にする。

前記バルブ閉鎖要素が、円錐形の閉鎖表面を備える閉鎖本体を有することが望ましい。これによって、開放断面積の連続的な増加を、バルブ閉鎖要素の開放運動中達成することができる。また、円錐形の閉鎖表面が、凸または凹上に曲がった横表面を備えた設計を別法として提供することができる。このことによって、質量流に対する開放断面積の非線形の変化が行程に応じて得られるように、高圧側の動作点に応じて圧力解放に対して質量流を制御することが可能である。閉鎖本体と弁座の外部幾何形状は、最適な高圧動作を達成するために開放運動に応じて調節されるべきである当該動作圧力での質量流の所望の体積に適応されている。

本発明のさらに有利な発展形態によると、バルブ閉鎖部材の閉鎖本体が、排出圧力側の前記閉鎖本体の周縁表面よりも大きな開口幅を有するノズル装置のノズル開口によって包囲されている。このことによって、通し開口の自由な流出と流通が達成される。それと同時に、バルブ閉鎖要素が、弁座を介してノズル装置内に捕捉されて保持される。別法として、バルブ閉鎖要素が取入圧力側または排出圧力側に排他的に配置され、復元手段が、圧力補償が行われるとき、または確定できる小さな圧力差で、通し開口を閉鎖状態に保持するためにそれに対応するように配置されることも提供される。

本発明の有利な実施態様によると、前記バルブ要素が、ガイド部分によってノズル装置内でガイドされ、前記弁座内でガイド部分と対向して配置される。ノズル装置のこの構成は、膨脹バルブを少数の構成要素で製造することを可能にする。このノズル装置は、有利には、ハウジング内に押入、締結、ねじ込みなどをされることができる。

質量流は、有利には、横方向孔を介してノズル装置のガイド部分と弁座の間に受け入れられる。これらの横方向孔は好ましくは、通過開口を通る冷媒の遮蔽されない取入とガイドが開放状態で可能であるように、弁座の通過開口に直接至る。

バルブ閉鎖要素は、ノズル装置を通るガイド部分の外側に保持部分を有し、この保持部分の上に、前記復元手段を前記ノズル装置に対して固定する調節具が設けられている。このことは、ノズル装置とバルブ閉鎖要素が、ハウジング内への挿入のための完全な部品として設計されることを可能にする。それと同時に、調節具は、有利にはばねとして設計されている復元手段の予圧縮応力の調節を介して開放時間の微小な調節を可能にする。調節具は、有利には保持部分上で変位可能に配置されている。このことは、ねじを介してまたは滑動ガイドと締結接続部などを介してもたらされる。

また、前記バルブ閉鎖要素が、前記取入開口または前記排出開口の内壁に作用する減衰タングを有するスリーブを有することが有利である。これらの減衰タングを用いて、バルブ閉鎖要素の振動が防止され、圧力差によって生じる位置決め運動が、静穏にされた質量流が達成されるように、少なくともわずかに遅延される。

好ましい実施態様によると、前記復元手段が、ばね要素として、特に圧力負荷可能なばね要素として設計されている。この要素は、有利にはバルブ閉鎖要素と同軸に配置されている。別法として、自己保持する閉鎖位置を達成するために、復元手段がバルブ閉鎖要素と隣接してまたはバルブ閉鎖要素と対向して配置されることが有利な実施態様として同様に提供されている。

本発明のさらに好ましい実施態様によると、前記復元手段の閉鎖力または前記バルブ閉鎖要素の開放特性が、存在する圧力差の関数としての冷媒の最小必要質量流に従って決定される。このことによって、質量流の所望の体積の通過のための開放時間の正確な設定を達成することができる。

前記復元手段の閉鎖力または前記バルブ閉鎖要素の開放特性は、好ましくは、存在する圧力差に対する冷媒流の線形または曲線状の関数に従って決定される。このことは、膨脹バルブの正確な設計を可能にする。それと同時に、通し開口の開放断面積が、圧力差の関数としてこのようにして決定され、これが、閉鎖本体および／または弁座の幾何形状にさらに影響を与える。

本発明のさらに有利な発展形態によると、コンパクトな構造が、ノズル装置およびそれによって収容されるバルブ閉鎖要素の設計によって可能にされる。このことは、ハウジングの単純な幾何形状に至り、膨張バルブへの取入ラインとそこからの排出ラインを、ハウジングに直接接続させることができる。したがって接続位置の数を減少させ、単純にすることができる。

本発明によると、膨脹バルブもまた、サブ・アセンブリとして設計され、ノズル、閉鎖本体、復元手段から成ることができる。このサブ・アセンブリは、例えば、蒸発器上にまたは別の位置に設けられた接続部片内に組み込まれる。したがって、さらに別の接続位置を除くことができる。例えば、ノズルは、バルブの容易な装着と交換ができるように、その周縁上に、例えばねじ接続部などの開放可能な締結要素を有することができる。

本発明による膨脹バルブの好ましい発展形態によると、圧力制限バルブが、前記高圧側取入開口と前記低圧側排出開口の間に設けられている。この圧力制限バルブは、バイパスとして働き、冷媒の質量流を、高圧領域内で高圧側から低圧側へ導くことができる。この圧力制限バルブは膨脹バルブとともに、特に車両内の加熱された空間の迅速な冷却、およびしたがってクール・ダウン機能が可能にされるという利点を有する。冷却プロセスの始めに、低い圧力のため、膨脹バルブがわずかに開放する。冷媒回路の開始の際、冷媒は、コンプレッサの各回転で高い質量流が移送されるように高い密度を有する。このため高圧側で迅速な圧力上昇が生じる。しかし、圧力制限バルブを用いて、高い質量流の流通が可能にされ、高圧側の過圧の低下が達成される。このことによって、膨脹バルブのバルブ閉鎖要素の前後での圧力差が同時に増加し、このことはさらに、膨脹バルブのますますの開放を結果として生じさせる。したがって、迅速な冷却動力学を達成することができる。

圧力制限バルブの有利な発展形態によると、高圧側によって作用される圧力制限バルブの閉鎖本体の断面積が、低圧力によって作用されることができる圧力制限バルブの閉鎖本体または排出開口の断面積よりも大きく、特にかなり大きく設計されている。このことは、高圧側が、閉鎖本体の開放運動に小さいまたは無限に小さい影響を及ぼすように、低圧側に支配される圧力制限バルブと低い圧力を制御するために可変な基準を構成することを可能にする。

圧力制限バルブのさらに有利な発展形態によると、開放方向に逆らって作用する復元手段が設けられ、その復元手段の開放圧力を、高圧側に存在する高圧力に対して調節することができる。このことによって、開放圧力が、当該冷媒システムに対して、最適な性能係数に対する冷媒回路の性能データを調節可能にすることができる。

有利な発展形態によると、圧力制限バルブは、８０バールから１２０バールの間の高圧側の開放圧力に対して調節させられる。特に高い冷却性能がこのようにして達成される。

圧力制限バルブの好ましい発展形態は、さらに有利なことに、開放圧力によって、前記冷媒の質量流の増加によって常に開放断面積を開放する復元要素を備える復元手段を有する。このことによって、低騒音と低振動の冷媒回路を構成することと始動が達成される。それと同時に、制御された方式で動作することができる冷媒回路が、常に開いている開放断面の結果生じる質量流の好ましい線形増加によって作成される。

圧力制限バルブのさらに有利な発展形態によると、前記圧力制限バルブの前記閉鎖本体が、閉鎖位置で円錐形の弁座内に配置された球形の閉鎖本体として設計され、弁座内の閉鎖本体のベアリングによって形成される密封直径が、前記排出ライン内の排出開口よりも大きいように設計されている。密封直径の拡大によって、圧力制限バルブの開口への低圧力の影響とそれに加えて開放断面積の簡単な制限がもたらされる。このことによって、圧力制限バルブの開放特性の移行が達成され、開放特性の移行が、排出開口に対する密封直径の拡大の関数としての冷却プロセスの始動中の圧力制限バルブの早期開放に至る。このことによって、迅速な応答の冷却を達成することができる。

圧力制限バルブの好ましい実施態様によると、閉鎖本体が、その中央点を圧力空間に面した弁座の上縁部と同じ高さまたはそれより下方にして配置されるように、円錐形の弁座内に配置された球形の閉鎖本体が設けられている。円錐形の傾斜を変化させることによって、弁座内での閉鎖本体の様々な位置を達成することができ、弁座からの閉鎖本体の滑らかなガイダンスが可能になる。したがって開放中弁座内での閉鎖本体の広範囲のガイダンスが得られる。

圧力制限バルブの有利な発展形態の弁座は、有利には円錐形のデザインである。このことは、簡単な製造を可能にする。密封直径を、円錐形の弁座の傾斜に応じて調節することができ、このことによってさらに、復元手段の事前設定された開放圧力に対してより低い開放圧力に対する特性の移行を決めることができる。

好ましい圧力制限バルブの弁座の代替となる発展形態によると、段差付きの構成が前記球形の閉鎖本体を受けるために前記円錐形の弁座と前記排出開口の間に設けられ、前記閉鎖本体を受けるために前記円錐形の弁座よりも小さい傾斜度を有する少なくとも１つの円筒形部分または円錐形部分が設けられている、段差付きの構成が作成されている。この代替となる構成を用いて、より低い高圧力での開放のための圧力制限バルブ開放特性の量の点で、極めて大きな偏移が達成されることができる。

好ましく設計された前記圧力制限バルブを、前記膨脹バルブの前記ハウジング内に組み込むか、または前記ハウジング上に交換可能に配置するのが好ましい。圧力制限バルブを膨脹バルブ内に組み込むことによって、コンパクトな構造が達成される。膨脹バルブのハウジングに交換可能に接続される圧力制限バルブは、改装と圧力制限バルブの所定の開放圧力への特定の適応を可能にする。

本発明およびさらに有利な実施態様およびその発展形態が、図面に示された例を参照にして以下でより詳細に説明される。説明および図面から推論される特徴が、本発明に従って個別にまたはいずれかの組合せで一緒に適用されることができる。

図１は、ＣＯ₂を冷媒として動作できる冷媒回路１１を示している。コンプレッサ１２は、高圧側で外部熱交換機１４に圧縮された冷媒を供給する。この熱交換機は周囲環境と連絡しており、熱を外へ放出する。この下流側に、取入ライン１７を介して冷媒を膨脹バルブ１６に供給する内部熱交換機１５が接続されている。夏で１２０バールおよび冬で７０バールまでの取入圧力が、膨脹バルブ１６の前の高圧側に存在する。冷媒は、膨脹バルブ１６を通って流れ、低圧側に到達する。排出側では、膨脹バルブ１６は、３５から４５バールの間の圧力を有する。圧力解放によって冷却された冷媒が、排出ライン１８を介して内部熱交換機２１内へ通過し、周囲環境からの熱を引き出す。このことによって、例えば車両内部の冷却が達成される。コレクタ２２が熱交換機２１の下流に接続されている。蒸気形態の冷媒が、内部熱交換機１５を通って流れ、コンプレッサ１２に到達する。

図１によるこの冷媒回路が、図２によるモリエ線図に示されている。この線図では、エンタルピーｈがｘ軸に沿ってプロットされ、冷媒の圧力がｙ軸上に示されている。湿り蒸気ゾーンが線２４によって囲まれている。この領域では、冷媒は蒸発する。方向付けのために、特性曲線２６が、３１℃に対応する等温線として一例として示されている。線２４と２６の接点は、臨界点２７であり、これは、冷媒ＣＯ₂について例えば３１℃の温度および７３．８バールの圧力に対応する。実線２９は、遷移臨界プロセスでの空調システムの動作中のＣＯ₂冷媒の状態を示している。点ＡからＤは、図１の点ＡからＤでの状態に対応している。破線の特性曲線３１は、亜臨界サイクル・プロセスでの図１による冷媒回路の状態を示している。

図３は、本発明による膨脹バルブ１６の略断面図を示している。通し開口３６を介して排出開口３７と接続されている取入開口３４が、バルブ・ハウジング３３内に設けられている。ノズル装置３８が、取入開口３４内に設けられている。このノズル装置は、押入、接合、ねじ接続部または締結接続部などの別の手段によってねじ付けまたは締結されている。ノズル装置３８は、通し開口３６内でバルブ閉鎖要素３９を受ける。バルブ閉鎖要素３９の閉鎖本体４２は、通し開口３６に対して排出圧力側に配置されている。取入圧力側すなわち高圧側では、バルブ閉鎖要素３９は、ガイド部分４４によってガイドされ、保持部分４７と隣接している部分４６を有する。復元手段５１が、調節具４９とノズル装置３８の間に配置されている。調節具４９は、圧縮ばねとして好ましくは設計された復元手段５１を支持するショルダを備えるディスク状要素５０を備える。ディスク状要素５０は、固定ディスク５２を介して保持部分４７に対して固定されている。ディスク状要素５０は、設定される初期応力に応じて保持部分４７に沿って変位可能である。

弁座４１とガイド部分４４の間に、ノズル装置３８は、通し開口３６と連絡している横方向孔５６を有する。通し孔５６と弁座４１の間の移行領域内で、バルブ閉鎖要素３９は、冷媒が通し開口３６に到達するように、ガイド部分４６に対してテーパ付きに設計されている。

バルブ閉鎖要素３９は、弁座４１を環状の方式で閉鎖する円錐形の閉鎖本体４２を有する。ノズル装置３８は、円錐形の閉鎖本体４２に対して広げられたノズル開口５８を有する。

図３に示したバルブ閉鎖要素３９の実施形態は、弁座４１に対する閉鎖本体４２の自動調心位置調整を可能にする。また、単純でコンパクトな形状が可能にされる。

バルブ閉鎖要素３９の行程の関数としての、閉鎖本体４２と弁座４１の間の開放断面積を設計するために、バルブ閉鎖要素３９の活動化が、高圧側と低圧側の間の圧力差によって可能にされるように、以下で説明する手順が追従される。

最初に、当該大気温度に対する最適達成可能冷却性能が確立される。当該大気温度と所望の冷却性能を、例えば、図２による冷媒循環プロセスを使用するシミュレーションによって決定することができる。設定される高圧力は、循環プロセス調整が高圧調整の原理に従って機能するとき大気温度から最適に得られる。その結果、またはシミュレーションの結果得られた図２による回路図から、点ＢとＣの間、すなわち内部熱交換機２１の取入口とその排出口の間で使用可能なエンタルピー差Δｈを決定すことができる。必要とされる質量流量は、式ｍ＝Ｑ₀／Δｈから直接得られる（質量流量＝冷却性能／エンタルピー差）。点Ａによる、膨張バルブ１６の前の圧力、および点Ｂ、膨張バルブ１６の後の圧力、および膨脹バルブ１６の前の温度などの熱動力学変数から、所望の質量流ｍに対する必要とされる開放断面積を決定することができる。したがって、この開放断面積を、通し開口または弁座と閉鎖本体４１のサイズに変換することができる。特に、閉鎖本体４２の幾何形状が、これらの値の関数として設計される。それと同時に、少なくとも圧力補償が行われたとき、復元手段５１がバルブの閉鎖をもたらすように、バルブ閉鎖要素４９に対する開放力が決定される。

温度に依存する高圧調整を最適にするために、バルブ開放断面積が、性能係数に対して最大にされる。設計のために図４ａ、４ｂおよび５が参照される。

図５は、冷却性能Ｑ₀、バルブ開放断面積、冷媒質量流が、所与のシステムに対する大気温度を超えて流入する図を示している。当該大気温度に対して、３つのパラメータ変数の最小、最大、算術平均もプロットされている。最大値は、例えば車両の冷却中に達成され、最小値は定常状態の動作で達成される。Ｃ０₂回路の最適高圧力は、２５から３０℃の大気温度の上方で７３．８バールの臨界値を超える。

図４ａは、外部熱交換機１４の後の冷媒温度に依存する特性が、高圧力と性能係数の関数として描かれている図を示している。当該冷媒温度に対する最適開放断面積が、線の最大値Ｍで与えられている。断面積が最適に設定されていない、すなわち断面積が大きすぎるまたは小さすぎる場合、性能係数は悪化する。最適な動作モードを達成するために、断面積は、最大値Ｍに対して、または少なくともわずかに範囲Ｏ内で設計されている。範囲Ｏは、最適ＣＯＰの減少はあるが、それにもかかわらず高圧力での増加を伴っていることを示している。この範囲は、範囲Ｎよりも設計に対してより好ましい。この範囲Ｎは、バルブ開放断面積が増加したときの関係を示している。この増加は、ＣＯＰの悪化が、この方向でかなり顕著であり、高圧力とＣＯＰの降下に至り、したがってより好ましくない影響を有する。全範囲の設計に対するより良い結果は、範囲Ｏに従ったＣＯＰのよりゆっくりとした降下によって達成される。

図４ｂでは、パラメータ質量流量、性能係数ＣＯＰと高圧力が、亜臨界動作ケースに対してバルブ断面積に対してプロットされている。ここで、図４ａとは逆に、最適性能係数が、高圧力に対して明確に指定されないため、パラメータを高圧力に対して図示することはできない。図は、曲線の右側から始まって、バルブの閉鎖が所与の冷却性能での連続的な質量流の低下をもたらすことを示している。範囲Ｏにわたって、高圧力は一定であり続けるが、性能係数ＣＯＰは常に増加する。この理由は、コンプレッサの仕事が、克服されるべき高圧力／低圧力差が変わらない限り循環中の冷媒流のように振舞うからである。

図４ｂの点Ｍでは、ＣＯＰがその最大値に到達し、このバルブ断面積で、高圧力が上昇し始める。したがって、この動作点が、空調システムに対する最適点である。最適点の左側の範囲Ｎでは、バルブ断面積がさらに減少し、高圧力がさらに上昇する。コンプレッサが、いま増加している圧力差を通って仕事をしなければならないため、入力パワーも同様に増加する。結果として、ＣＯＰは極めて鋭く降下する。

存在する圧力差関数として、または異なる大気温度で予想される冷却性能に対してバルブ断面積を設計するための基準が、図４ａ、４ｂから推測される。

亜臨界領域では、バルブ取入口と排出口の間で設定される圧力差は、超臨界動作よりも小さい。超臨界動作状態に対してできる限り大きい性能係数を達成するために、バルブ断面積が、図４ｂの点Ｍが、最大性能の近くにある予想される冷却性能に対して達成されるように設定される。このことによって、選択されるバルブ断面積は、より小さい冷却性能でわずかに大きすぎる。ＣＯＰの降下は、この場合領域Ｎよりも小さい（領域Ｏ）。

超臨界動作の場合、バルブ断面積の減少は、高圧力がさらに上昇することを意味する。図４ａで見られるように、ＣＯＰ特性曲線は、この方向に、領域Ｎよりも小さい傾向がある降下速度を有する。超臨界動作の場合についてのバルブ設計は、点Ｍ割り当てられた最適な高い圧力が当該温度に対して現れる、予想される小さいほうの冷却性能に対してまたはその近くで行われる。冷却性能要求が増加すると、高圧力はさらに上昇（領域Ｏ）し、小さいＣＯＰ低下が生じる。

したがって、閉鎖本体と弁座の幾何形状が、上記で示したように亜臨界と遷移臨界の範囲に対して設計される。復元手段の開放または閉鎖力もまた考慮される。

開放断面積の決定の結果、バルブ閉鎖要素３９の開放時間と、バルブ閉鎖要素３９の行程または開放行程したがって開放断面積が生じ、圧力差の関数として決定される。少なくとも部分的に最適高圧力で動作する膨脹バルブ１６の構造的にコンパクトな構成と設計を、使用の全範囲にわたって、追加の電気制御なしで作成することができる。

図６は、図３に対する膨脹バルブ１６の代替となる発展形態を示している。この膨脹バルブ１６では、調節具４９が、冷媒を流すことができ、減衰タング６２が設計されているスリーブ６１を備える。これらの減衰タング６２は、取入開口３４の内壁上を滑り、減衰され、少なくともわずかに減速されたバルブ閉鎖部材３９の開放と閉鎖運動をもたらす。スリーブ６１とそれに配置された減衰タング６２は、排出圧力側に配置され、閉鎖本体４２に関連させられている。

図７は、バルブ閉鎖要素３９の代替となる実施形態の拡大詳細図を示している。閉鎖本体４２は、バルブ閉鎖要素３９の長手方向中心軸に対して内向きに曲がった横方向表面を閉鎖表面として有する。このことによって、大気温度に近似的に適応された開放断面積が、弁座４１の幾何形状と、取入圧力側で弁座に隣接する閉鎖表面６３の幾何形状の関数として達成される。閉鎖本体４２と弁座４１の幾何形状が、段差を有して、異なる傾斜の円錐表面を有して、また外向きに曲がった表面などで同様に設計されることができる。

図８ａ、ｂは、バルブ閉鎖要素３９のさらなる代替となる実施形態の拡大断面図を示している。少なくとも１つのくぼみ６４が、閉鎖本体４２に設けられている。その効果は、冷媒の小さい質量流が通し開口３６を通って常に流れることである。バルブ閉鎖要素３９は、したがって、所定の圧力差を超過した後にのみ開放する。くぼみ６４を、例えば矩形の溝として、または半円形のくぼみとして、または弁座４１および／または閉鎖本体４２上のくぼみとして設計することができる。同様に、戻り行程または閉鎖行程が止め具によって制限されず、したがってわずかに開いた断面が提供されることによって、閉鎖本体４２が、弁座４１を支持するようにならないことが、別法として提供される。

図９は、膨脹バルブ１６を除いて図１の回路に対応している冷媒回路１１を示している。この有利な実施形態による膨脹バルブ１６は、取入ライン１７から分岐する高圧側の取入ライン７２と、膨脹バルブ１６の排出ライン１８内へ走る低圧側の排出ライン７３を備える圧力制限バルブ７１を有する。この構成によって、高圧側に存在する高圧力が、圧力制限バルブ７１を制御するための基準変数として提供される。このことによって、圧力制限バルブ７１の開放と閉鎖が、高圧側に存在する高圧力によって本質的に決定される。

図１０では、図９の概略図による圧力制限バルブ７１を備える膨脹バルブ１６が、断面図で示されている。圧力制限バルブ７１は、膨脹バルブ１６のハウジング３３に横方向に配置されている。図１０による図面は、一定比率で縮尺されていない。たいていの場合、膨脹バルブ１６のハウジング３３は、圧力制限バルブ７１のハウジングよりもかなり小さい。

図１０による例示的な実施形態では、圧力制限バルブ７１は、解放可能な接続部を介してハウジング３３に対して交換可能に配置されている。図示されていない実施形態は、圧力制限バルブ７１が膨脹バルブ１６内に組み込まれることまたはその逆を可能にする。

取入ライン７２は、膨張バルブ１６の取入開口３４から圧力制限バルブ７１内へ分岐し、閉鎖本体７６が復元手段７７を介して閉鎖位置７８に保持されている圧力空間７４内へ走る。この閉鎖位置７８で、閉鎖本体７６が、低圧側の膨脹バルブ１６の排出ライン３７内へ走る排出ライン７３の排出開口７９を閉鎖する。

図１０に示した例示的な実施形態によると、復元手段７７は、ばね要素８１と、内部がガス、特にヘリウムで充填されるベローズ８２を備える。ベローズ８２は有利には、圧力空間７４に対して閉鎖本体７６の後側の領域を遮蔽する働きをする。これによって、閉鎖本体７６の図示されている閉鎖位置７８で、ばね要素８１の力に逆らう閉鎖本体７６の開放方向の高圧力が、閉鎖本体７６の比較的大きな領域に確実に作用するようになる。ベローズ８２のガス充填は、いかなる温度変化とそれに付随するベローズ８２内の内圧の変化が、ばね要素８１の閉鎖力と比較して小さい影響のみを閉鎖本体７６の閉鎖挙動に及ぼす低いベローズ内圧に設定するのが好ましい。

大気に対して圧力空間７４を区画する膜を、ベローズ８２の代わりに設けることが、別法として提供される。ばね要素８１は、膜によって区画された圧力空間７４の内側または外側に配置されることができる。

別の代替となる実施形態は、所望の開放特性を達成するために、１つまたは複数のばね要素８１のみを、平行におよび／または前後に配置することを提案している。

開放特性は、排出開口７９のサイズから得られる高圧力によって作用される閉鎖本体７６の断面積８３と低圧側の断面積の比にさらに依存する。断面積８３は、圧力制限バルブ７１が、見かけ上低圧側の圧力に関係なく、排出開口７９の面積よりも大きく、特にかなり大きいように設計されている。

取入開口３４から圧力制限バルブ７１へ取入ライン７２が分岐することと、膨脹バルブ１６の排出開口３７へ排出ライン７３が走ることは一例に過ぎず、膨脹バルブ１６および／または圧力制限バルブ７１の幾何形状の関数として適応させることができる。

図示した実施形態によると、閉鎖本体７６は、排出開口７９内に少なくとも部分的に係合して開口を閉鎖する円錐形のバルブ本体８６を有する。圧力制限バルブ７１が作用すると、バルブ本体８６が排出開口７９を常に開放し、それによって閉鎖本体７６の断面８３に作用されかつ一定の開放特性が達成されたとき、排出開口７９の断面の制御された開放がもたらされる。

図１１は、質量流が、膨脹バルブ１６の高圧側の圧力にわたって示されている図を示している。特性曲線８８は、固定された断面開放を有する固定されたスロットルを通る増加する圧力での質量流の上昇を一例として示している。質量流は、例えば１０バールから８０バールの間の範囲でわずかにしか増加しない。

破線によって示された特性曲線８９は、膨脹バルブ１６内の上昇する高圧力での質量流の増加を示し、これはすでに特性曲線８８に対してかなり改善されている。圧力制限バルブ７１の配置によって、質量流は、特定曲線９１によって示されているように、圧力制限バルブ７１の解放によって所定の開放圧力Ｐ_OFFから大きく増加され、このことは高い冷却パワーを結果として生じさせる。開放特性曲線９１は、好ましくは、線形の上昇を有する。できる限り矩形の開放特性曲線の形状が、１３３バールの直前の範囲で特に望まれる。このことは、循環プロセスを加速させ、これによって、高圧側と低圧側の間の圧力差が増加する。それと同時に、高圧側の圧力増加が、安全の理由での上限値を構成する１３３バールの臨界値を越えるのを防止される。

このような循環プロセスの開始段階が、例えば図１２のモリエ線図に示されている。夏季の熱気を帯びた車両の冷却の始まりで、例えば、冷媒システムの循環プロセスが点９３で開始する。コンプレッサ１２が冷媒を移送し、このことが、高圧側の高圧力の迅速な上昇を結果として生じさせる。圧力制限バルブ７１の開放によって、質量流が迅速に増加する。結果として、より多くの熱が蒸発器で吸収され、反時計方向の循環プロセスが、一例として示されている非定常動作段階９４、９５を介して、図２でより詳細に説明されているように、点ＡからＤに対応する定常プロセスになる。

図１３ａは、閉鎖位置７８での円錐形の弁座９６内に配置された球形の閉鎖本体７６の代替となる実施形態の略断面図を示している。閉鎖位置７８では、弁座９６内の閉鎖本体７６のベアリングによって形成される密封直径が、排出ライン７４内の排出開口７９よりも大きいように設計されている。結果として、閉鎖本体７６に作用する低圧力が、密封直径に対応して拡大した面積によって増加する。この影響が、図１４でより詳細に示されている。この実施形態では、球形の閉鎖本体７６の中央点は、弁座９６の上縁部９８の上方にある。横方向ガイド部分１０６が、開放および閉鎖中閉鎖本体７６をガイドするために設けられている。

図１３ｂは、図１３ａの代替となる実施形態を示している。円錐形の弁座９６が、排出ライン７３の排出開口７９内へ走る円錐形の移行部分によって隣接された円筒形部分９７を有する。この発展形態では、閉鎖本体７６の中央点が、圧力空間７４に面した弁座９６の上縁部９８の下方に設けられている。別法として、球の中心すなわち閉鎖本体７６の中央点を、同じ高さに設けることができる。このことによって、閉鎖本体７６は、開放および閉鎖中、弁座９６と接触したままであり、ゼネレータに沿ってガイドされる。

図１４は、圧力制限バルブ７１の閉鎖本体７６の作業上昇と高圧力の関係での様々な低圧力の開放特性を示す図を示している。最大上昇運動は例えば、弁座９６から外に０．３ｍｍまたは０．５ｍｍで行われる。熱を帯びた夏季の駐車車両では、９０バールまでの静止圧力がＣＯ₂空調システムで得られる。冷媒循環プロセスの始まりで、圧力制限バルブ７１が、例えば１０５バールの高圧での高い圧力値によって開放し、これは結果として開放ライン１０４となる。このことによって、迅速な冷却に対してより高い質量流が達成され、圧力は１３３バールの高圧を許す最大値の下に留まる。バルブ排出口３７での冷媒圧力が減少し、結果として圧力制限バルブ７１の閉鎖本体７６への圧力の影響が減少する。したがって、圧力制限手段の開放特性曲線が移行する（特性曲線１０３、１０２、１０１、９９）。このことは、定常動作状態で、すなわち排出ライン１８内の低圧力が３５バールから４５バールの間にあるとき、圧力制限バルブ７１の開放点が１２０バールの高圧力レベルにあることを確実にする。このことは効率的なシステム動作のために必要である。

例示的な実施形態とともに説明した特徴および実施形態は、それぞれの場合本発明のために重要であり、必要に応じて互いに結合されることができる。

冷媒循環プロセスの概略図である。モリエ線図での図１による２つの冷媒循環プロセスの図である。本発明による膨脹バルブの略断面図である。外部熱交換機の後の冷媒温度の関数としての超臨界動作に対する高圧力での性能係数の関係を示す図（ａ）と、亜臨界動作に対する、性能係数、高圧力、冷媒質量流によるバルブ開放断面積の関係を示す図（ｂ）である。大気温度に対する冷却性能、冷媒質量流およびバルブ開放断面積を示す図である。膨脹バルブの代替となる実施形態の略断面図である。バルブ閉鎖要素の代替となる実施形態の拡大部分概略図である。バルブ閉鎖要素のさらなる代替となる実施形態の拡大断面概略図である。圧力制限バルブを備える本発明による膨脹バルブを備える冷媒回路の概略図である。圧力制限バルブを備える本発明による膨脹バルブの略断面図である。膨脹バルブで存在する高圧力に対する冷媒質量流を示す図である。モリエ線図での冷却の開始での冷媒循環プロセスを示す図である。圧力制限バルブの弁座の略断面図である。膨脹バルブの低圧側での低圧力の関数として圧力制限バルブの特性を示す図である。

符号の説明

１１冷媒回路、１２コンプレッサ、１４、２１熱交換機、１５内部熱交換機、１６膨脹バルブ、１７、７２取入ライン、１８、７３排出ライン、２２コレクタ、３４取入開口、３６通し開口、３７排出開口、３８ノズル装置、３９バルブ閉鎖要素、４１、９６弁座、４２、７６閉鎖本体、４４ガイド部分、４６部分、４７保持部分、４９調節具、５０ディスク状要素、５１、７７復元手段、５２固定ディスク、５６横方向孔、５８ノズル開口、６１スリーブ、６２減衰タング、６３閉鎖表面、７１圧力制限バルブ、７４圧力空間、７８閉鎖位置、８１ばね要素、８２ベローズ

Claims

高圧側で取入圧力が取入開口（３４）内に存在し、低圧側で排出圧力が排出開口（３７）内に存在するバルブ・ハウジング（３３）と、前記冷媒の流通のために、前記取入開口（３４）と前記排出開口（３７）の間に配置された、通し開口（３６）の弁座（４１）から開放方向へ移動するバルブ閉鎖要素（３９）とを備え、前記取入開口（３４）の前記取入圧力と前記排出開口（３７）の前記排出圧力の関数として、前記バルブ閉鎖要素（３９）の開放または閉鎖運動の面積が、少なくとも部分的に調整される範囲を介して制御されることを特徴とする、特にＣＯ₂を冷媒として動作する車両空調システム用の膨脹バルブを制御するための方法。
前記バルブ閉鎖要素（３９）と前記弁座（４１）の間の開放断面積が、圧力差の関数として連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
圧力補償が行われるとき、前記バルブ閉鎖要素（３９）が前記弁座（４１）内で保持されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
前記通し開口（３６）のための開放時間が、前記バルブ閉鎖要素（３９）の開放方向に逆らって作用する復元手段（５１）によって設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
前記バルブ閉鎖要素（３９）に作用し、前記復元手段（５１）を受ける調節具（４９）が、前記開放時間の調節のために前記バルブ閉鎖要素（３９）の保持部分（４７）に沿って変位することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
取入開口（３４）と排出開口（３７）を有するバルブ・ハウジング（３３）と、前記取入開口と前記排出開口（３４、３７）の間に配置された通し開口（３６）の弁座（４１）を閉鎖するバルブ閉鎖要素（３９）と、前記バルブ閉鎖要素（３９）の閉鎖方向に作用する復元手段（５１）とを備え、最適な高圧力による冷媒回路の動作のために前記通し開口（３６）を通って流れる必要とされる質量流が、前記取入開口（３４）内の取入圧力、前記排出開口（３７）内の排出圧力、前記バルブ閉鎖要素（３９）の前の温度から決定され、それらから必要とされるバルブ開放断面積が推測されることを特徴とする特にＣＯ₂を冷媒として動作する車両空調システム用の膨脹バルブ。
取入開口（３４）と排出開口（３７）を有するバルブ・ハウジング（３３）と、前記取入開口と前記排出開口（３４、３７）の間に配置された通し開口（３６）の弁座（４１）を閉鎖するバルブ閉鎖要素（３９）と、前記バルブ閉鎖要素（３９）の閉鎖方向に作用する復元手段（５１）とを備え、バルブ閉鎖要素（３９）が、前記取入開口（３４）の取入圧力と前記排出開口（３７）の排出圧力の間の圧力差の結果生じる開放力によって前記復元手段（５１）の力に逆らって開放方向に移動させられることを特徴とする特に請求項６に記載の膨脹バルブ。
前記バルブ閉鎖要素（３９）の開放方向が、前記冷媒の流れ方向に提供されることを特徴とする請求項６または７に記載の膨脹バルブ。
前記バルブ閉鎖要素（３９）が、前記弁座（４１）に対して排出圧力側に設けられ、前記通し開口（３６）を通って取入圧力側に延びている閉鎖本体（４２）を有することを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記バルブ閉鎖要素（３９）が、円錐形閉鎖表面、閉鎖表面としての凸または凹上に曲がった横表面、または少なくとも２つの異なる傾斜で段差を付けられた円錐状の閉鎖表面を備える閉鎖本体（４２）を有することを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記閉鎖本体（４２）が、前記閉鎖本体（４２）の周縁表面よりも大きな開口幅を有するノズル装置（３８）のノズル開口（５８）によって包囲されていることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記バルブ閉鎖要素（３９）が、ガイド部分（４４）によってノズル装置（３８）内でガイドされ、前記弁座（４１）がガイド部分と対向して配置されることを特徴とする請求項６から１１のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記取入開口（３４）を前記通し開口（３６）と接続する少なくとも１つの横方向孔（５６）が、前記ガイド部分（４４）と前記弁座（４１）の間の前記ノズル装置（３８）内に設けられることを特徴とする請求項１２に記載の膨脹バルブ。
前記バルブ閉鎖要素（３９）に作用し、前記復元手段（４１）を前記ノズル装置（３８）に対して固定する調節具（４９）が、前記バルブ閉鎖要素（３９）のガイド部分（４６）の外側に設けられていることを特徴とする請求項６から１３のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記調節具（４９）が、前記バルブ閉鎖要素（３９）の保持部分（４７）に沿って変位可能に配置されていることを特徴とする請求項６から１４のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記バルブ閉鎖要素（３９）が、前記取入開口（３４）または前記排出開口（３７）の内壁に作用する減衰タング（６２）を有するスリーブ（６１）を有することを特徴とする請求項６から１５のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記スリーブ（６１）が前記調節具（４９）に設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の膨脹バルブ。
前記復元手段（５１）が、ばね要素として、特に圧力負荷可能なばね要素として設計されていることを特徴とする請求項６から１７のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
少なくとも前記バルブ閉鎖要素（３９）の前記閉鎖本体（４２）または前記弁座（４１）が、隆起部分またはくぼみ（６４）を有し、それによって、前記通し開口（３６）の流断面積が、前記弁座（４１）に割り当てられた前記バルブ閉鎖要素（３９）の閉鎖部分内の基本的な開口としてフリーにされることを特徴とする請求項６から１８のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
少なくとも前記復元手段（５１）の閉鎖力または前記バルブ閉鎖要素（３９）の開放特性が、遷移臨界領域に対して最小必要冷媒質量流に従って、および亜臨界領域に対して最大必要冷媒質量流に従って決定されることを特徴とする請求項６から１９のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
少なくとも前記復元手段（５１）の閉鎖力または前記バルブ閉鎖要素（３９）の開放特性が、冷媒流の線形または曲線状の関数に従って決定されることを特徴とする請求項２０に記載の膨脹バルブ。
前記復元手段（５１）が、前記バルブ閉鎖要素（３９）と同軸にまたはそれと隣接して配置されていることを特徴とする請求項６から２１のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記バルブ・ハウジング（３３）の前記取入と排出開口（３４、３７）が、取入ラインと排出ライン（１７、１８）に直接接続されていることを特徴とする請求項６から２２のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
圧力制限バルブ（７１）が、前記ハウジング（３３）の高圧側取入開口（３４）と低圧側排出開口（３７）の間に設けられていることを特徴とする請求項６から２３のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
高圧力に作用される前記圧力制限バルブ（７１）の閉鎖本体（７６）の断面積（８３）が、低圧力に作用される圧力制限バルブ（７１）の排出開口（７９）の断面積よりも大きく、特にかなり大きく設計されていることを特徴とする請求項２４に記載の膨脹バルブ。
前記圧力制限バルブ（７１）が、閉鎖本体（７６）の開放方向に逆らって作用する復元手段（７７）を有し、前記復元手段（７７）の開放圧力が、高圧側に存在する高圧力に対して調節されることを特徴とする請求項２４または２５に記載の膨脹バルブ。
前記圧力制限バルブ（７１）が、８０バールから１２０バールの間の高圧側の開放圧力に対して調節されることを特徴とする請求項２６に記載の膨脹バルブ。
前記復元手段（７７）が、前記閉鎖本体（７６）に作用する少なくとも１つの復元要素（８１）を有し、前記閉鎖本体（７６）が、事前選択された開放圧力Ｐ_OFFから、高圧側の前記冷媒の増加する圧力によって常に排出開口（７９）の前記開放断面積を開放することを特徴とする請求項２７に記載の膨脹バルブ。
前記閉鎖本体（７６）が、球形のデザインであり、閉鎖位置（７８）で弁座（９６）内に配置され、前記弁座（９６）内の閉鎖本体（７６）のベアリングによって形成される密封直径が、排出ライン（７３）内の排出開口（７９）よりも大きいように設計されていることを特徴とする請求項２３から２８のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。
前記弁座（９６）が、円錐形のデザインであり、前記排出開口（７９）に対して拡大されたデザインであり、前記球形の閉鎖本体（７６）が、圧力空間（７４）に面した前記弁座（９６）の上縁部（９８）と同じ高さまたはその下方にその中央点を備えることを特徴とする請求項２９に記載の膨脹バルブ。
前記弁座（９６）が、前記排出開口（７９）の範囲で円錐形のデザインであることを特徴とする請求項２９に記載の膨脹バルブ。
前記弁座（９６）が、段差付きのデザインであり、前記球体の閉鎖本体（７６）を受けるために前記円錐形の弁座（９６）よりも小さい傾斜度を有する少なくとも１つの円筒形部分（９７）または円錐形部分が、少なくとも前記円錐形の弁座（９６）と前記排出開口（７９）の移行領域の間に設けられていることを特徴とする請求項２９に記載の膨脹バルブ。
前記圧力制限バルブ（７１）が、前記膨脹バルブ（１６）の前記ハウジング（３３）内に組み込まれている、または取入および排出ライン（７２、７３）に対して前記ハウジング（３３）上に交換可能に配置されていることを特徴とする請求項２４から３２のいずれか一項に記載の膨脹バルブ。