DE69811838T2

DE69811838T2 - Mit einem elektromagnetischen Ventil vereinigtes Entspannungsventil

Info

Publication number: DE69811838T2
Application number: DE69811838T
Authority: DE
Inventors: Teruyuki Hotta; Shigeji Ohishi; Kazuhiko Watanabe; Yasuhiro Yamamoto
Original assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Current assignee: Fujikoki Corp; Denso Corp
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2018-12-18
Also published as: EP0924482A2; EP0924482B1; JP3882299B2; JPH11182983A; DE69811838D1; EP0924482A3; US6053417A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einem Magnetventil vereinigtes Expansionsventil, bei dem das Magnetventil abströmseitig zum Expansionsventil angeordnet ist und beide ineinander integriert sind. Die vorliegende Erfindung ist geeigneter Weise verwendbar beispielsweise bei einer Luftklimaanalge für Fahrzeuge, die über eine Klimaanlageneinheit verfügt, in der Verdampfer eines Kühlzyklus eingebaut sind, wobei diese an der Vorderseite und an der Rückseite jeweils in einer Fahrgastzelle angeordnet sind.
Eine übliche Einheit einer Luftklimaanlage umfasst Kühlverdampfer, die jeweils an einer Vorderseite und einer Rückseite der Fahrgastzelle eines Fahrzeuges angeordnet sind, um unabhängig eine Luftkonditionierungsregelung an der Vorder- und Rückseite der Fahrgastzelle vorzunehmen. Jeder der Kühlverdampfer ist parallel zu einem Expansionsventil angeordnet, um in die Verdampfer strömendes Kühlmittel zu dekomprimieren.
In diesem Kühlzyklus ist ein Magnetventil mit dem Expansionsventil in Reihe geschaltet und schaltet eine Strömung des Kühlmittels in die jeweiligen Verdampfer. Wird jedoch das Magnetventil schnell geöffnet oder geschlossen, so ist wahrscheinlich, dass ein Wasserhammergeräusch erzeugt wird. Zur Lösung dieses Problems schlägt die JP-A-7-151422 sowie die EP-A-0 664 425 ein Expansionsventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vor, d. h. ein Expansionsventil, integriert mit einem Magnetventil, das abströmseitig am Expansionsventil, d. h. im Weg der Niederdruckseite angeordnet ist, durch welches gasförmiges und flüssiges Zweiphasenkühlmittel strömt. Somit werden sowohl das Magnetventil wie das Expansionsventil kleiner gebaut und gleichzeitig das erzeugte Wasserhammergeräusch, wenn das Elektromagnetventil geschlossen wird, reduziert.
Als Ergebnis aus verschiedenen Studien und Prüfungen des oben beschriebenen Expansionsventils, integriert mit dem Magnetventil, haben die Erfinder gefunden, dass das erzeugte Geräusch bei Öffnen des Magnetventils nicht reduziert werden kann, und zwar aus folgenden Gründen.
Das heißt, wird das Kühlmittel durch das Schließen des Magnetventils gestoppt und kann nicht in einen der Verdampfer im Kühlzyklus strömen, so steigt die Temperatur des Verdampfers bis auf Raumtemperatur (Zimmertemperatur). Auch die Temperatur eines Temperatursensors, der an der Kühlmittelauslassseite des Verdampfers angeordnet ist, erhöht auch die Raumtemperatur. Dagegen sinkt der Druck an der Niederdruckseite des Expansionsventils aufgrund des im anderen Verdampfer zirkulierenden Kühlmittels (durch einen Kompressorbetrieb). Als Ergebnis wird eine Kraft auf den Ventilkörper des Expansionsventils ausgeübt und öffnet dieses Expansionsventil voll. Wird das Magnetventil in dem Zustand somit geöffnet, indem das Expansionsventil voll geöffnet wird, beginnt eine große Menge Kühlmittel, die angehalten worden ist, in die Verdampfer plötzlich zu fließen. Als Ergebnis stellt sich Geräusch durch die Kühlmittelströmung und den plötzlichen Druckabfall an der Abströmseite des Expansionsventils ein.
Daher schlägt der Erfinder der vorliegenden Erfindung in der US-Anmeldung Nr. 08/884,758 (US-Patent 5 826 438, das nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde) einen anderen Typ von Expansionsventil, integriert mit einem Magnetventil, vor, das in der Lage ist, wirksam das Geräusch der Kühlmittelströmung zu reduzieren, welches erzeugt wird, sobald das Magnetventil geöffnet wird. Das mit dem Magnetventil integrierte Expansionsventil umfasst einen Drosselweg zum Dekomprimieren und Expandieren des hochdruckseitigen Kühlmittels, ein Ventilelement zum Einstellen eines Öffnungsgrades des Drosselwegs, ein Ventilelement, das den Mechanismus zur Bewegung des Ventilelements betätigt, einen Kühlmittelauslassweg zum Liefern des Kühlmittels, das im Drosselweg dekomprimiert und in einen Verdampfer expandiert wird. Der Kühlmittelauslassweg wird geschlossen oder geöffnet durch ein Ventilelement des Magnetventils. Wird das Ventilelement des Magnetventils geschlossen, so arbeitet ein das Ventilelement betätigender Mechanismus, basierend auf dem Kühlmitteldruck zwischen dem Ventilelement und dem Magnetventil und dem Drosselweg zum Schließen eines Ventilelements des im Drosselweg vorgesehenen Expansionsventils.
Das heißt, der Druck an der Anströmseite des Magnetventils wird zum hochdruckseitigen Druck durch das Wirken des Kühlzyklus während das Magnetventil geschlossen wird. Dann kann der das Ventilelement betätigende Mechanismus unter Verwendung des hochdruckseitigen Drucks betätigt werden, um das Ventilelement des Expansionsventils zu schließen. Wenn somit das Magnetventil hernach geöffnet wird, wird eine große Kühlmittelmenge daran gehindert, plötzlich in den Verdampfer zu strömen, so dass das Geräusch des Kühlmittels und dergleichen nicht auftritt, wenn das Magnetventil geöffnet wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben das Expansionsventil integriert mit dem Magnetventil hergestellt und untersucht, wie es in der vorher beschriebenen Anmeldung vorgeschlagen wurde und haben das folgende Problem festgestellt. Das heißt, ist das Magnetventil geschlossen, so wird der Raum zwischen dem Ventilelement und dem Magnetventil sowie dem Ventilelement im Drosselweg des Expansionsventils im wesentlichen geschlossen. Wird der geschlossene Raum mit Flüssigphasen-Kühlmittel gefüllt, so kann der Druck im versiegelten Raum abnorm steigen, beispielsweise auf mehr als 60 kg/cm² entsprechend einem Anstieg der atmosphärischen Temperatur. Der abnormale Anstieg im Druck kann zu einer Verformung und Beschädigung an Teilen wie einer Membran des das Ventilelement betätigenden Mechanismus, einem Membrangehäuseelement und dergleichen führen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Probleme gemacht. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, in einem mit einem Magnetventil integrierten Expansionsventil das Geräusch der Kühlmittelströmung zu reduzieren, das erzeugt wird, wenn das Magnetventil geöffnet wird und gleichzeitig abnormaler Anstieg im Druck in einem Raum verhindert wird, der zwischen einem Ventilelement des Magnetventils und einem Ventilelement des Expansionsventils gebildet ist.
In einem bezüglich eines Magnetventils nach der vorliegenden Erfindung integrierten Expansionsventil wird das Magnetventil voll in das Gehäuse des Expansionsventils integriert und montiert. Das Gehäuse des Expansionsventils verfügt über einen Kühlmitteleinlassweg zum Einführen von Kühlmittel, einen Drosselweg zum Dekomprimieren und Expandieren des vom Kühlmitteleinlassweg eingeführten Kühlmittels und einen Kühlmittelauslassweg, um hieraus das dekomprimierte und im Drosselweg expandierte Kühlmittel auszutragen. Das mit dem Magnetventil integrierte Expansionsventil hat weiterhin ein Ventilelement, um einen Öffnungsgrad des Drosselwegs einzustellen, einen Ventilelement betätigenden Mechanismus zum Bewegen des ersten Ventilelements und ein zweites Ventilelement, das im Magnetventil angeordnet ist, um den Kühlmittelauslassweg zu öffnen und zu schließen. Ist das zweite Ventilelement geschlossen, so tritt der das Ventilelement betätigende Mechanismus in Aktion, basierend auf einem Kühlmitteldruck in einem Raum zwischen dem zweiten Ventilelement und dem Drosselweg, derart, dass das erste Ventilelement geschlossen wird. Weiterhin steht der Raum zwischen dem zweiten Ventilelement und dem Drosselweg in Verbindung mit dem Kühlmitteleinlassweg über einen Verbindungskanal.
Wenn somit das zweite Ventilelement geöffnet wird, wird das Kühlmittel daran gehindert, plötzlich in den Auslasskühlmittelweg zu strömen, so dass ein Geräusch der Kühlmittelströmung nicht hervorgerufen wird. Da das Magnetventil in einem Gas- Flüssigkeits-Zweiphasenkühlmittelbereich auf einer Abströmseite des Ventilelements des Expansionsventils angeordnet ist, wird auch das Wasserhammergeräusch reduziert. Weil zusätzlich der Raum zwischen dem zweiten Ventilelement und dem Drosselweg immer mit dem Kühlmitteleinlassweg durch den Verbindungskanal kommuniziert, wird der Raum daran gehindert, abgedichtet zu werden und einen erhöhten abnormen Druck zu erfahren. Als Ergebnis werden die Teile des mit dem Expansionsventil integrierten Magnetventils wie eine Membran und ein Membrangehäuseelement des Ventilelementbetätigungsmechanismus nicht durch den abnorm angestiegenen Druck beschädigt.
Der Verbindungskanal kann ein winziges im Expansionsventilkörper geformtes Loch sein. Andererseits kann das Verbindungsloch oder der Verbindungskanal eine auf einem Ventilsitz des Expansionsventilgehäuses ausgebildete Nut sein, auf der das erste Ventilelement sitzt. In diesem Fall ist der Drosselweg zwischen dem Ventilsitz und dem ersten Ventilelement vorgesehen, und, sitzt das erste Ventitelement auf dem Ventilsitz, so kommuniziert der Raum mit dem Kühlmitteleinlassweg durch die Nut.
Andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläuterte Ausführungsformen.
In den Zeichnungen ist
Fig. 1 ein Diagramm, in welchem im Schnitt ein Expansionsventil, integriert mit einem Magnetventil, dargestellt ist, wobei ein Kühlzyklus nach einer bevorzugten ersten Ausführungsform dargestellt ist;
Fig. 2 ist ein Schnitt und zeigt das Expansionsventil integriert mit dem Magnetventil von einer zu Fig. 1 unterschiedlichen Seite;
Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 und zeigt das Magnetventil;
Fig. 4 ist eine Druntersicht und zeigt eine Temperaturfühlerstange in der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 4;
Fig. 6 ist ein Schnitt und zeigt ein Expansionsventil, integriert mit einem Magnetventil, nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 7 ist ein Schnitt und zeigt ein Expansionsventil, integriert mit einem Magnetventil, nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 8 ist ein Diagramm und zeigt einen Kühlzyklus mit dem Expansionsventil, integriert mit dem Magnetventil, in der ersten bis dritten Ausführungsform;
Fig. 9 ist ein Schnitt und zeigt ein Expansionsventil, integriert mit dem Magnetventil, in einer vierten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 10 ist eine Draufsicht und zeigt den Ventilsitz des in Fig. 9 dargestellten Expansionsventils;
Fig. 11 zeigt im Schnitt ein mit einem Magnetventil integriertes Expansionsventil nach einer fünften Ausführungsform;
Fig. 12 ist eine Draufsicht und zeigt einen Ventilsitz des in Fig. 11 gezeigten Expansionsventils;
Fig. 13 ist ein Schnitt und zeigt ein mit einem Magnetventil integriertes Expansionsventil nach einer sechsten Ausführungsform; und
Fig. 14 ist eine Draufsicht eines Ventilsitzes des in Fig. 13 gezeigten Expansionsventils.

(Erste Ausführungsform)

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben. Ein gezeigter Kühlzyklus wird für eine Luftklimaanlage eines Fahrzeugs verwendet, die über Luftkonditionierungseinheiten verfügt (Einheiten der Klimaanlage), die an einer Vordersitzseite und einer Rücksitzseite des Fahrzeugs angeordnet und unabhängig geregelt sind.
Nach Fig. 1 ist der Kühlzyklus mit einem Kompressor 10 versehen, an dem eine nicht dargestellte Magnetkupplung für intermittierende Übertragung einer Antriebskraft befestigt ist. Wird die Magnetkupplung eingeschaltet, um das Antriebsmoment von einem Motor des Fahrzeugs auf den Kompressor zu übertragen, so wird der Kompressor betätigt und komprimiert angesaugtes Kühlmittel und trägt ein Kühlmittel in Gasphase von hoher Temperatur und hohem Druck aus. Ein Kondensator 11 kühlt und kondensiert das in der Gasphase befindliche Kühlmittel, welches vom Kompressor 10 ausgetragen wird, während durch ein nicht dargestelltes Kühlgebläse geblasene Kühlluft aufgenommen wird und das kondensierte Kühlmittel in der flüssigen Phase strömt in einen Aufnehmer 12. Der Aufnehmer 12 trennt das hierin kondensierte Kühlmittel in einen gasförmigen Kühlmittelstrom und ein Flüssigphasen- Kühlmittel und trägt nur das Flüssigphasen-Kühlmittel aus.
Erste und zweite Expansionsventile 13, 14 sind auf der Abströmseite des Aufnehmers 12 angeordnet und expandieren das flüssige Kühlmittel in das Gasflüssigkeits- Zweiphasen-Kühlmittel, während der Druck reduziert wird und erste und zweite Verdampfer 15, 16 sind parallel zueinander angeordnet und verdampfen das aus den Expansionsventilen 13, 14 ausgetragene Kühlmittel.
Das erste Expansionsventil 13 und der erste Verdampfer 15 sind in einer vorderen Klimaanlageneinheit 17 angebracht, die an einem Armaturenbrettteil in der Fahrgastzelle vorgesehen sind und die für die Luftkonditionierung einer Vordersitzseite in der Fahrgastzelle verwendet werden. Das erste Expansionsventil 13 ist vom thermischen Typ, bei dem der Ventilöffnungsgrad automatisch eingestellt wird, um einen Überhitzungsgrad des auslassseitigen Kühlmittels auf einem vorbestimmten Wert zu halten und verfügt über einen Temperatursensor 13a, um die Temperatur des auslassseitigen Kühlmittels des ersten Verdampfers 15 zu erfassen. Der Druck des Kühlmittels im ersten Expansionsventil 13 wird abhängig von der durch den Temperatursensor 13 erfassten Temperatur verändert.
Andererseits werden das zweite Expansionsventil 14 und der zweite Verdampfer 16 in einer hinteren Luftklimatisierungseinheit 18 angebracht, die in einem rückwärtigen Teil der Fahrgastzelle angeordnet ist, beispielsweise in einem Deckenteil eines stationären Autos vom Wagon-Typ und werden für eine Luftkonditionierung eines hinteren Sitzes in der Fahrgastzelle verwendet. Selbstverständlich wird ein Luftkonditionierungsgebläse oder dergleichen, nicht dargestellt, in jede der vorderen und hinteren Luftkonditionierungseinheiten 17, 18 eingebaut. Die Kühlmittelauslassseiten der ersten und zweiten Verdampfer 15, 16 sind zusammengefasst und sind mit einer Saugseite des Kompressors 10 verbunden.
Das zweite Expansionsventil 14 wird als das Expansionsventil, integriert mit dem Magnetventil, gebaut und wird genauer mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben. Nach dieser Ausführungsform ist das Expansionsventil 14 als kastenförmiges Expansionsventil konstruiert; darin befindet sich ein Niederdruckkühlmittelweg 140, durch welchen das vom Verdampfer 16 ausgetragene Kühlmittel strömt. Ein später beschriebener Temperaturfühlermechanismus zum Erfassen einer Temperatur des durch den Niederdruckkühlmittelweg 140 strömenden Kühlmittels ist integral in das Expansionsventil 14 eingebaut.
Ein Magnetventil 20 vom normalerweise geschlossenen Typ (siehe Fig. 2) wird integral mit dem kastenförmigen Expansionsventil 14 zusammengebaut. Das Expansionsventil 14 ist mit einem prismenförmigen Ventilkörper 141 aus Metall wie Aluminium versehen. Wie Fig. 1 erkennen lässt, verfügt das Ventilgehäuse 141 über einen Kühlmitteleinlass 141a und einen Kühlmittelauslass 141b an Stellen benachbart einem unteren Seitenteil und einer Außenumfangswandung hiervon. Das hochdruckseitige Kühlmittel in der flüssigen Phase vom Aufnehmer 12 strömt in den Kühlmitteleinlass 141a und wird dekomprimiert und expandiert zu einem Niederdruckkühlmittel in einem später zu beschreibenden Drosselweg 144. Dann strömt das Niederdruckkühlmittel nach außen durch den Kühlmittelauslass 141b. Der Kühlmittelauslass 141b ist mit einem Kühlmitteleinlass 16a des Verdampfers 16 verbunden.
Der Unterdruck-Kühlmittelweg 140 ist in einem oberen Seitenteil des Ventilkörpers 141 ausgebildet und verläuft durch den Ventilkörper (das Ventilgehäuse) 141 in eine Richtung senkrecht zu einer Axialrichtung des Ventilkörpers 141. Ein Kühlmitteleinlass 141c und ein Kühlmittelauslass 141d sind an beiden Enden des Niederdruck- Kühlmittelwegs 140 offen. Der Kühlmitteleinlass 141c ist mit einem Auslass 16b des Verdampfers 16 derart verbunden, dass das in der gasförmigen Phase befindliche im Verdampfer 16 verdampfte Kühlmittel in den Kühlmitteleinlass 141c strömt. Das in gasförmiger Phase befindliche Kühlmittel geht weiterhin durch den Niederdruck- Kühlmittelweg 140 und strömt vom Kühlmittelauslass 141d aus dem Ventilkörper 141 aus. Der Kühlmittelauslass 141d ist mit einer Einlassseite des Kompressors 10 verbunden.
Im Mittelteil des Ventilkörpers 141 ist ein abgestuftes Innenloch 142, das über einen abgestuften Teil verfügt, axial ausgebildet. Das abgestufte Innenloch 142 geht durch den Niederdruckkühlmittelweg 140 und verläuft vertikal, d. h. in einer Richtung von oben nach unten im Mittelteil des Ventilkörpers 141. Ein Ventilsitz 143 ist an einem unteren Endteil des abgestuften Innenloches 142 ausgebildet und ein kugelförmiges Ventilelement 144 ist so angeordnet, dass es dem Ventilsitz 143 gegenüberliegt und sich vertikal bewegen kann. Ein Drosselweg 144a (siehe Fig. 2) zum Dekomprimieren und Expandieren des in flüssiger Phase befindlichen hochdruckseitigen Kühlmittels aus dem Kühlmitteleinlass 141a ist zwischen dem Ventilsitz 143 und dem kugelförmigen Ventilelement 144 vorgesehen.
Eine Betätigungsstange 145 ist in den unteren Seitenteilen des abgestuften Innenloches eingepasst und kann sich vertikal bewegen. Ein unterer Endteil der Betätigungsstange 145 kontaktiert das Kugelventilelement 144 und bewegt das Kugelventilelement 144. Die Betätigungsstange 145 verfügt über einen kleinen Durchmesserteil 145a an dem unteren Seitenteil hiervon, derart, dass ein ringförmiger Kühlmittelweg 145b zwischen dem kleinen Durchmesserteil 145a und der Innenwand der abgestuften Innenbohrung 142 gebildet wird.
Der ringförmige Kühlmittelweg 145b steht immer mit einer Verbindungskammer 147 durch verschiedene im Ventilkörper 141 gebildete Verbindungslöcher 146 in Verbindung und erstreckt sich senkrecht zur abgestuften Innenbohrung 142. Weiterhin ragt ein zylindrischer Teil in die Verbindungskammer 147 an einem Zwischenteil der verschiedenen Verbindungslöcher 146 vor und ein Kühlmittelweg 148 ist im zylindrischen Teil gebildet. Ein Ventilelement 200 des normalerweise geschlossenen Magnetventils 200 ist so angeordnet, dass es einer Endfläche des Kühlmittelwegs 148 gegenübersteht und unterbricht die Verbindung zwischen der Verbindungskammer 147 und dem Kühlmittelweg 148. Wie in Fig. 3 gezeigt, steht der Kühlmittelweg 148 weiterhin mit dem Kühlmittelauslass 141b in Verbindung. Das Magnetventil 20 wird später genauer beschrieben werden.
Als Nächstes wird ein Betätigungsmechanismus zur Betätigung des Ventilelements 144 des Ventilelements 14 beschrieben. Eine den Betätigungsmechanismus bildende Membranbetätigungseinheit 30 schließt ein oberes Gehäuse 31, ein unteres Gehäuse 32 und eine Membran als Druckansprechelement ein. Beide Gehäuse 31, 32 sind aus Metal(vom rostfreien Typ hergestellt und halten fest einen äußeren Umfangsrandteil der scheibenförmig ausgebildeten Membran 33, die aus einem ähnlichen rostfreien Metall hergestellt ist. Die scheibenförmige Membran 33 ist so montiert, dass sie elastisch in der vertikalen Richtung der Fig. 1 verformbar ist und unterteilt einen Innenraum beider Gehäuse 31 und 32 in eine Temperaturfühlerkammer (erste Druckkammer) 34 an der oberen Seite und eine Druckauslasskammer (zweite Druckkammer) 35 an der Unterseite. Kühlmittel identisch dem im Kühlmittelkreislauf zirkulierenden wird in die Temperaturfühlerkammer 34 durch ein Kapillarrohr 36 eingeführt und hierin unter einem vorbestimmten Druck abgedichtet. Ein Ringöffnungsteil 32a des Gehäuses 32 an der Unterseite ist gegen einen Teil 142a großen Durchmessers verschraubt, der an einem Endteil (oberer Endteil) des abgestuften Innenloches 142 des Ventilkörpers 141 ausgebildet ist. An dem verschraubten Befestigungsteil wird die Luftdichtheit durch einen O-Ring aus Gummi (elastisches Dichtungselement) 37 gehalten.
Die Temperaturfühlerstange 40 aus einem Metall wie Aluminium, das in der Wärmeleitfähigkeit höher liegt, wird in Säulengestalt geformt. Die Temperaturfühlerstange 40 ist, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, so angeordnet, dass sie durch den Niederdruckkühlmittelweg 140 geht, um eine Temperatur des Kühlmittels an der Auslassseite des Verdampfers zu fühlen. Ein Endteil (oberer Endteil) der Temperaturfühlerstange 40 ist als Teil 41 mit großem Durchmesser konstruiert. Der große Durchmesserteil 41 ist in der Druckausgleichskammer 35 angeordnet und liegt gegen eine Fläche (untere Seitenfläche) der scheibenförmigen Membran 33 an. Somit wird eine Veränderung in der Temperatur der Temperaturfühlerstange 40 auf das Kühlmittel in der Temperaturfühlerkammer 34 durch die Membran 33 übertragen, die aus dünnem Metallblech hergestellt ist. Der Kühlmitteldruck in der Temperaturfühlerkammer variiert abhängig von der Temperatur des im Niederdruckkühlmittelweg 140 strömenden Kühlmittels, unmittelbar nach dem Austrag aus dem Auslass 16b des Verdampfers 16.
Die Temperaturfühlerstange 40 ist axial verschiebbar im abgestuften Innenloch 142 des Ventilkörpers 141 angeordnet und kontaktiert einen Endteil (einen oberen Endteil) der Betätigungsstange 145 am anderen Endteil (unteren Endteil) der Temperaturfühlerstange 40. Somit überträgt die Temperaturfühlerstange 40 eine Verschiebung der Membran 33 auf das Ventilelement 144 durch die Betätigungsstange 145. In Axialrichtung des abgestuften Innenloches 142 ist ein O-Ring aus Gummi (elastisches Dichtungselement) 42 in einem Teil zwischen dem Niederdruckkühlmittelweg 140 und der Druckausgleichskammer 35, um die Luftdichtigkeit dazwischen aufrecht zu erhalten, angeordnet.
Weiterhin wird der Kühlmitteldruck zwischen dem Ventilelement 200 des Magnetventils 20 und dem Drosselweg 144a in die Druckausgleichskammer 35 durch einen unten beschriebenen Druckeinführungsweg eingeführt. Das heißt, wie in Fig. 2 gezeigt, es wird eine Druckkammer 43 zwischen dem unteren Endteil der Temperaturfühlerstange 40 und einer abgestuften Zwischenfläche 142b des abgestuften Zwischenlochs 142 gebildet und die Druckkammer 43 steht in Verbindung mit der Verbindungskammer 147 durch ein Verbindungsloch 44, das im Ventilkörper 141 vorgesehen ist.
Ein Verbindungsloch 45 ist so ausgebildet, dass es durch einen zentralen Teil der Temperaturfühlerstange in Axialrichtung hiervon geht und, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ist ein Nutenteil 46 von U-förmigem Querschnitt an unteren Endteil der Temperaturfühlerstange 40 vorgesehen. Selbst wenn der untere Endteil der Temperaturfühlerstange 40 den oberen Endteil der Betätigungsstange 145 kontaktiert, steht die Druckkammer 43 immer mit dem Verbindungsloch 45 durch den Nutenteil 46 in Verbindung. Durch den oben beschriebenen Druckeinführungsweg, bestehend aus dem Verbindungsloch 44, der Druckkammer 43, dem Nutenteil 46 und dem Verbindungsloch 45 - in dieser Reihenfolge - wird der Kühlmitteldruck zwischen dem Ventilelement 200 des Magnetventils 20 und dem Drosselweg 144a (d. h. dem Druck in der Verbindungskammer 147) in die Druckausgleichskammer 35 gegeben.
Das Verbindungsloch 45 ist mit einem Hilfsverbindungsloch 45a verbunden, welches sich radial vom zentralen Teil der Temperaturfühlerstange 40 aus erstreckt und der oben beschriebene Kühlmitteldruck wird weiterhin in die Druckausgleichskammer 35 durch das Hilfsverbindungsloch 45a gegeben. Jedes der Verbindungslöcher 44, 45 und 45a kann einen Durchmesser von etwa 1,0 mm beispielsweise haben. Weiterhin hat der Nutenteil 46 von U-förmigem Querschnitt eine Tiefe von etwa 0,5 mm beispielsweise. In Axialrichtung des abgestuften Innenloches 142 ist ein O-Ring aus Gummi (elastisches Dichtungselement) 47 in einem Teil zwischen dem Niederdruckkühlmittelweg 140 und der Druckkammer 143 zur Aufrechterhaltung der Luftdichtigkeit hierzwischen angeordnet.
Als Nächstes wird ein Federmechanismus 50 zum Aufbringen einer vorbestimmten Federkraft auf das Ventilelement 144 des Expansionsventils 14 beschrieben. Der Ventilkörper 141 ist mit einer Aufnehmerkammer 51 zum Aufnehmen des Federmechanismus 50 an der unteren Seite des abgestuften Innenlochs 142 ausgebildet. Wie in Fig. 1 dargestellt, steht die Aufnehmerkammer 51 in Verbindung mit dem Kühlmitteleinlass 141, in welche das Hochdruckkühlmittel strömt. Eine metallische Trägerplatte 52, die durch Schweißen mit dem aus rostfreiem Material bestehenden Ventilelement 144 verbunden ist, ist im oberen Endteil in der Aufnehmerkammer 51 vorgesehen.
Ein Ende einer Schraubenfeder 53 (Federmittel) kontaktiert und lagert die Trägerplatte 52. Das andere Ende der Schraubenfeder 53 wird durch einen metallischen Stopfen 54 getragen. Der Stopfen 54 dient als Deckelelement zum Schließen eines Öffnungsendes der Aufnehmerkammer 51 nach außen und ist lösbar am Ventilkörper 141 durch Schrauben befestigt. Eine feste Position des Stopfens 54 durch Schrauben ist so eingestellt, dass eine vorbestimmte Last der Schraubenfeder 53 eingestellt ist. Auf diese Weise wird eine auf das Ventilelement 144 ausgeübte Federkraft eingestellt. Ein Überhitzungsgrad des Kühlmittels am Auslass des Verdampfers, der durch das Expansionsventil 14 eingestellt ist, kann verstellt werden, indem die Federkraft eingestellt wird. Am oberen Endteil des Stopfens ist ein O-Ring aus Gummi (elastisches Dichtungselement) 55 angeordnet und hält die Luftdichtigkeit zwischen der Aufnehmerkammer 51 und außen aufrecht.
Das normalerweise geschlossene Magnetventil 20 ist ein Magnetventil vom Pilottyp einschließlich des Ventilelements 200, einem Elektromagneten 210, einem säulenartigen Tauchkolben 220 aus magnetischem Material. Das Ventilelement 200 hat im wesentlichen scheibenartige Gestalt. Ein winziges Ventilloch 202 ist in einem Harzelement 201 am Mittelteil des Ventilelements 200 ausgebildet. Das Harzelement 201 ist bevorzugt mit Harzmaterial (z. B. Harz vom Fluortyp) gebildet, welches in zufriedenstellender Weise bei hoher Genauigkeit hinsichtlich der Größe (press)geformt werden kann und in ausreichender Weise eine Dichtungsleistung bezüglich der Endfläche des Kühlmittelwegs 148 aufrecht erhalten kann.
Weiterhin ist ein Kolbenelement 203 aus einem Metall wie Bronze an dem Außenumfangsteil des Harzelements 201 angeordnet. Beide sind integral miteinander durch Stemmen oder dergleichen verbunden. Das Kolbenelement 203 ist verschiebbar in Richtung nach links der Fig. 2 an einer Innenumfangswand eines zylindrischen schraubförmigen Montageelements 230 aus nicht magnetischem Metall angebracht. Das Montageschraubelement 230 ist zur lösbaren Fixierung des normalerweise geschlossenen elektromagnetischen Ventils 20 bezüglich des Ventilkörpers 141 vorgesehen. An dem Schraubenbefestigungsteil des Montageschraubelements 230 ist ein O-Ring (elastisches Dichtungselement) aus Gummi 231 angeordnet und hält die Luftdichtigkeit zwischen der Verbindungskammer 147 und der Außenseite aufrecht.
Der Elektromagnet 210 ist mit einer Harzspule 212, die mit einem Solenoid 211 umwickelt ist, versehen. Ein säulenartiges magnetisches Polelement 213 ist koaxial in einem hohlen oberen Endteil der Spule 212 angebracht. Das magnetische Polelement 213 ist an einen magnetischen Rahmenkörper 214 aus einem magnetischen Material durch eine Schraube 214a befestigt. Weiterhin ist ein zylindrisches Trägerelement 215 aus nicht magnetischem Material koaxial ausgebildet und in dem hohlen Teil der Spule 212 fixiert. Das Trägerelement 215 ist unter Befestigung an der Außenumfangswand des magnetischen Polelements 213 an einem Ende hiervon angebracht und ist fest an der Innenumfangswand des Montageschraubelements 230 am anderen Ende hiervon angebracht. Auf diese Weise sind das Montageschraubelement 230 und der Elektromagnet 210 integral miteinander über das Trägerelement 215 verbunden.
Der Tauchkolben 220 ist zylindrisch und kann aus magnetischem Material gemacht sein. Der Tauchkolben 220 ist innerhalb des hohlen Teils des Trägerelements 215 eingepasst und bewegt sich axial Richtung des hohlen Teils. Der Tauchkolben oder Plunger 220 verfügt über ein Ventilteil 222, der konisch von einer Endfläche an der Seite des Ventilelements 200 vorsteht. Der Tauchkolben 220 ist durch eine Schraubenfeder 221 in Richtung nach links in der Zeichnung vorgespannt, d. h. gegen das Ventilelement 200, derart, dass der Ventilteil 222 sich auf das Ventilelement 200 setzt und das Ventilloch 202 schließt. Eine Gegendruckkammer 223 ist zwischen der Endfläche des Tauchkolbens 220 an der Seite des Ventilteils 222 und dem Ventilelement 200 definiert. Weiterhin ist ein winziges Loch 204 im Ventilelement 200 ausgebildet, um immer mit der Gegendruckkammer 223 und der Verbindungskammer 147 zu kommunizieren.
Bei dem normalerweise geschlossenen elektromagnetischen Ventil 20 der oben genannten Konstruktion wird, wenn elektrischer Strom an das Solenoid 211 zur Erzeugung eines Magnetflusses gelegt wird, der Tauchkolben 220 durch das magnetische Polelement 213 angezogen, während von der Schraubenfeder 221 ein Widerstand ausgeübt wird und der Ventilteil 222 vom Ventilelement 200 getrennt wird, so dass das Ventilloch 202 geöffnet wird. Somit steht die Niederdruckkammer 223 in Verbindung mit dem Kühlmittelauslass 141b durch den Kühlmittelweg 148 und dann fällt der Druck in der Gegendruckkammer 223 nach unten auf den Druck am Kühl-mittelauslass 141b (d. h. dem Niederdruck im Verdampfer 16).
Andererseits wird der Druck in der Verbindungskammer 147 auf dem hochdruckseitigen Druck des Kühlmittelzyklus gehalten, da die Verbindung zwischen der Verbindungskammer 147 und dem Kühlmittelweg 148 insofern unterbrochen ist. Daher wird der Druck der Verbindungskammer 147 höher als der der Gegendruckkammer 223 und somit wird das Ventilelement 200 in Richtung nach rechts in den Fig. 2, 3 aufgrund einer Druckdifferenz zwischen beiden Kammern 147, 223 bewegt. Im Ergebnis wird der Kühlmittelweg 148 geöffnet. Das heißt, das normalerweise geschlossene Magnetventil 20 bewegt den Tauchkolben 220 in der Zeichnung nach rechts, wenn elektrischer Strom an das Solenoid 211 gelegt wird, um eine Druckdifferenz zwischen beiden Kammern 147, 223 zu erzeugen. Im Ergebnis wird das Ventilelement 200 geöffnet.
Im Gegensatz hierzu wird, wenn der an die Solenoidspule 211 zu legende Strom unterbrochen wird, der Tauchkolben 220 nach links in den Fig. 2, 3 durch die Federkraft der Schraubenfeder 221 bewegt und der Ventilteil 222 setzt sich auf das Ventilelement 200, so dass das Ventilloch 202 geschlossen wird. Somit wird Kühlmittel in der Verbindungskammer 147 durch das winzige Loch 204 in die Niederdruckkammer 223 gegeben, die auf dem niederdruckseitigen Druck gehalten wurde. Daher wird das Ventilelement 200 nach links in den Fig. 2 und 3 bewegt und setzt sich auf die Endfläche des Kühlmittelweges 148 und schließt den Kühlmittelweg 148. Auf diese Weise wird das normalerweise geschlossene Magnetventil wieder in den Zustand, geschlossen zu werden, gestellt.
Weiterhin hat der Ventilkörper 141 ein winziges Loch 500 als winzigen Verbindungskanal zur Verbindung der Verbindungskammer 147 und der Aufnehmerkammer 51 des Federmechanismus 50. Wenn das normalerweise geschlossene Magnetventil 20 geschlossen ist, steht die Verbindungskammer 147, die zwischen dem Ventilelement 200 und dem Ventilelement 144 im Drosselweg 144a vorgesehen ist, mit der Aufnehmerkammer 51 durch das winzige Loch 500 in Verbindung. Somit wird verhindert, dass die Verbindungskammer 147 abgedichtet wird.
Als Nächstes soll der Betrieb der Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konstruktion genauer erläutert werden. Nach Fig. 1 saugt, wenn der Kompressor 10 startet, nachdem er eine Antriebskraft übertragen vom Motor des Fahrzeugs über die Magnetkupplung erhalten hat, der Kompressor 10 und komprimiert das Kühlmittel in dem Weg an den Abströmseiten des Verdampfers 15, 16 und trägt ein Kühlmittel in gasförmiger Phase von hoher Temperatur und hohem Druck gegen den Kondensator 11 aus. Dann kühlt der Kondensator 11 und kondensiert das Kühlmittel in gasförmiger Phase. Das kondensierte Kühlmittel fließt in den Aufnehmer oder Sammler 12 und das Kühlmittel gasförmiger Phase und das Kühlmittel flüssiger Phase werden im Sammler 12 getrennt. Das Kühlmittel flüssiger Phase strömt aus dem Sammler 12 und strömt gegen die ersten und zweiten parallel angeordneten Expansionsventile 13, 14.
Sitzt kein Passagier auf dem Rücksitz, so ist es nicht notwendig, Luftklimatisierung der Rücksitzseite vorzunehmen, deswegen wird die rücksitzseitige Klimaeinheit 18 nicht in Betrieb genommen. Elektrischer Strom, der an das Solenoid 211 des Magnetventils 20 geliefert werden soll, wird unterbrochen, so dass das Ventilelement 200 geschlossen wird, um den Kühlmittelweg 148 zu schließen. Somit wird der einlassseitige Kühlmittelweg des zweiten Verdampfers 16 geschlossen, so dass das Kühlmittel nicht in den zweiten Verdampfer 16 zirkulieren kann.
Andererseits wird in der vorderen Klimaanlageneinheit 17 das in flüssiger Phase befindliche Kühlmittel vom Empfänger 12 dekomprimiert und im ersten Expansionsventil 13 entspannt und wird zu einem Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenkühlmittel. Das Gas- Flüssigkeit-Zweiphasenkühllmittel wird verdampft, während es Wärme von der konditionierten Luft im ersten Verdampfer 15 absorbiert. Die konditionierte Luft wird gekühlt und in die Vordersitzseite in der Fahrgastzelle geblasen, um die Luftklimatisierung auszuführen. Augenblicklich wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 automatisch entsprechend einer Temperatur des Kühlmittels am Auslass des Verdampfers eingestellt, was durch den Temperaturmessfühler 13a ermittelt wurde, so dass der Überhitzungsgrad des Kühlmittels am Auslass des Verdampfers auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.
Das zweite in der hinteren Klimaanlageneinheit 18 vorgesehene Expansionsventil 14 wird integriert mit dem Magnetventil 20. Ist das Magnetventil 20 geschlossen, so zirkuliert Kühlmittel nicht im zweiten Verdampfer 16 und daher steigt die Temperatur des Kühlmittels in dem unteren Kühlmittelweg, der im Ventilkörper 141 des Expansionsventils 14 gebildet ist, bis auf etwa Zimmertemperatur. Somit nimmt auch die Temperatur in der Temperaturfühlkammer 34 bis etwa auf Zimmertemperatur zu.
Bei dieser Ausführungsform jedoch wird der Kühlmitteldruck in der Verbindungskammer 147 zwischen dem Ventilelement 200 des Magnetventils und dem Drosselweg 144 in die Druckausgleichskammer 35 durch den Druckeinführungsweg gegeben, der sich zusammensetzt aus dem Verbindungsloch 44, der Druckkammer 43, dem Nutenteil 48 und den Verbindungslöchern 45, 45a in dieser Reihenfolge. Ist das Magnetventil 20 geschlossen, so steht die Verbindungskammer 147 mit der Hochdruckseite des Kühlmittelzyklus durch den Drosselweg 144a in Verbindung, um zum hochdruckseitigen Druck zu werden.
Wird das Magnetventil 20 geschlossen, so wird der hochdruckseitige Druck des Kühlmittelzyklus an die Druckausgleichskammer 35 gelegt. Da der hochdruckseitige Druck ausreichend höher als ein kühlmittelgesättigter Druck bei Zimmertemperatur liegt, selbst wenn die Temperatur der Temperaturfühlkammer 34 bis zu etwa Zimmertemperatur steigt, wird der Druck in der Druckausgleichskammer 35 ausreichend höher als in der Temperaturfühlerkammer 34. Im Ergebnis verformt sich die Membran 33 der Membranbetätidungseinheit 30 elastisch nach oben in Fig. 2, so dass das Ventilelement 144, die Betätigungsstange 145 und die Temperaturfühlerstange 40 nach oben durch die Federkraft der Schraubenfeder 53 bewegt werden. Im Ergebnis setzt sich das Ventilelement 144 auf den Ventilsitz 143 und kommt in einen geschlossenen Zustand. Da sowohl das Ventilelement 144 wie der Ventilsitz 143 beide aus Metall gemacht sind, ist das Ventilelement 144 nicht strikt geschlossen, so dass der hochdruckseitige Druck in der Aufnehmerkammer 51 durch den winzigen Spalt zwischen Ventilelement 144 und Ventilsitzfläche 153 gegen die Verbindungskammer 147 leckt.
Der winzige Spalt zwischen dem Ventilelement 144 und der Ventilsitzfläche 143 ist sehr klein. Wenn daher das Magnetventil 20 geschlossen wird, wird die Verbindungskammer 147 zwischen dem Ventilelement 144 und dem Ventilelement 200 zu einem im wesentlichen abgedichteten Raum. Wenn in diesem Zustand der abgedichtete Raum mit dem Flüssigphasenkühlmittel gefüllt ist, kann das Flüssigphasenkühlmittel aufgrund eines Anstiegs in der Umgebungstemperatur um das Expansionsventil herum expandieren, so dass der Druck im abgedichteten Raum abnorm zunehmen wird. Gemäß dieser Ausführungsform jedoch, ist das winzige Loch 500 zur Verbindung der Verbindungskammer 147 und der Anpasskammer 51 des Federmechanismus 50 im Ventilkörper 141 vorgesehen. Der Druck in der Verbindungskammer 147 kann also durch das winzige Loch 500 in die Anpasskammer 51 nachgelassen werden und somit kann der Druck der Verbindungskammer 147 sicher daran gehindert werden, abnorm zu steigen.
In dem Zustand, in dem das Ventilelement 144 des Expansionsventils 14 geschlossen ist, wird als Nächstes elektrischer Strom an das Solenoid 211 des Magnetventils 20 gelegt, um die hintere Klimatisierungseinheit 18 in Betrieb zu nehmen. Somit wird das Ventilelement 200 des Magnetventils 20 geöffnet, so dass der zylindrische Kühlmittelweg 148 geöffnet wird. Da das Ventilelement 144 des Expansionsventils 14 geschlossen ist, beginnt keine größere Menge an Kühlmittel plötzlich durch das geöffnete Magnetventil 20 zu strömen.
Nachdem das Magnetventil 20 geöffnet wurde, sinkt der Druck in der Druckausgleichskammer 35 allmählich durch den oben beschriebenen Druckeinführungsweg herab bis zu dem Druck der Niederdruckseite. Somit nimmt der Öffnungsgrad des Ventilelements 144 des Magnetventils 14 allmählich zu, mit dem Ergebnis, dass die Menge an durch das Expansionsventil 14 strömenden Kühlmittels allmählich zunimmt. Auf diese Weise wird es möglich, wirksam das Geräusch aufgrund der Veränderung im Druck vor und hinter dem Ventilelement 144 des Expansionsventils 14 zu unterdrücken, genauso wie das Strömungsgeräusch aufgrund der großen Menge schneller Strömung des Kühlmittels.
Ist ein vorbestimmter Zeitraum vergangen, nachdem das Magnetventil 20 geöffnet wurde, wird der Druck in der Druckausgleichskammer 35 zu einem Druck (Niederdruck) des Kühlmittels an der Einlassseite des Verdampfers 16. Hernach wird das Ventilelement 144 des Expansionsventils in eine Position entsprechend einem Ausgleich der Federkraft der Schraubenfeder 53 und der Druckdifferenz zwischen dem Niederdruck an der Einlassseite des Verdampfers, der an die Druckausgleichskammer 35 gegeben wird und dem Kühlmitteldruck gestellt, der der Temperatur des Kühlmittels an der Auslassseite des Verdampfers entspricht, der an die Temperaturmesskammer 34 gelegt wird.
Auf diese Weise stellt das Ventilelement 144 des Expansionsventils 14 den Öffnungsgrad des Drosselweges 144a ein, um die Strömungsmenge des hierdurch strömenden Kühlmittels einzustellen, derart, dass das Kühlmittel an der Auslassseite des Verdampfers einen vorbestimmten Überhitzungsgrad aufrecht erhalten kann. Das heißt, das Expansionsventil 14 stellt die Strömungsmenge des Kühlmittels als ein Innendruckausgleich entsprechend einem Expansionsventiltyp ein.
Wie auf dem vorbeschriebenen Vorgang ersichtlich, wird, wenn das Magnetventil 20 geschlossen wird, der hochdruckseitige Druck des Kühlmittelzyklus an die Druckausgleichskammer 35 der Membranöffnungseinheit 30 gelegt. Wenn daher die Membranbetätigungseinheit 30 spezifisch ausgelegt ist, ist es wünschenswert, dass die Membran 33 aus einem Material vom Typ rostfreiem Material gemacht ist, der in der Wechsellastbeständigkeit besser liegt und hierbei die Gehäuse 31, 32 von einer Gestalt mit dicker Wandung geformt sind.
Das winzige Loch 500, das verhindern soll, dass der Druck in der Verbindungskammer 147 abnorm steigt, ist in etwa parallel zum Drosselweg 144a angeordnet. Es ist daher notwendig, dass das winzige Loch 500 so ausgelegt ist, dass der Effekt, der verhindert, dass Geräusch auftritt, nicht nachteilig beeinflusst wird, ein Geräusch, das durch die plötzliche Veränderung im Druck und durch die plötzliche Strömung einer großen Menge Kühlmittel hervorgerufen wird, sobald das Magnetventil 20 geöffnet wird. Es ist auch wünschenswert, dass das winzige Loch 500 so ausgelegt ist, dass der Vorgang der Einstellung der Strömungsmenge des Kühlmittels durch den Öffnungsgrad des Drosselwegs 144a nicht ungünstig beeinflusst wird, sobald das Magnetventil 20 geöffnet wird. Ergebnisse der Studien der Erfinder haben dazu geführt, dass gefunden wurde, dass, ist der Widerstand des winzigen Loches 500 ausreichend groß, verglichen mit dem des Drosselweges 144a, beispielsweise wenn ein Durchmesser des winzigen Lochs 500 bei etwa 0,5 mm lag, den obigen Forderungen genügt wurde.

(Zweite Ausführungsform)

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben werden. Nach Fig. 6 wird die Temperaturfühlerstange 40 fortgelassen und stattdessen eine Temperaturfühlerlampe 14a entsprechend der Temperaturfühlerlampe 13a in Fig. 1 am Kühlmittelauslassteil des Verdampfers 16 vorgesehen. Die Kühlmittelfühlerlampe 14a ist mit der Temperaturmesskammer 34 über ein Kapillarrohr 36a verbunden.
Begleitet vom Fehlen der Temperaturfühlerstange 40 ist ein Stopperelement 400 zur Übertragung der Verschiebung zwischen die Betätigungsstange 145 und die Membran 33 zwischengeschaltet. Das Stopperelement 400 verfügt über große Durchmesserteile 401, 402 an beiden Enden in Axialrichtung hiervon und über einen kleinen Durchmesserteil 403 am Zwischenteil. Ein O-Ring 47 aus Gummi (elastisches Dichtungselement) ist um eine Außenumfangsfläche an dem großen Durchmesserteil 402 der unteren Seite vorgesehen, um Luftdichtigkeit zwischen der Druckkammer 43 unter dem Teil mit dem großen Durchmesser 402 und der Druckausgleichskammer 35 zu schaffen.
Ein ringförmiger Kühlmittelweg 145b, der um den kleinen Durchmesserteil 145a der Betätigungsstange 145 geschaffen ist, stellt die Verbindung an der Abströmseite des Ventilelements 144 des Expansionsventils 14 mit der Verbindungskammer 147 durch das Verbindungsloch 146 her. In der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform wird die Verbindung zwischen der Verbindungskammer 147 und dem Kühlmittelweg 148, der die Verbindung mit dem Kühlmittelauslass 141b herstellt, geöffnet oder geschlossen durch das Ventilelement 200 des Magnetventils 20 und die Verbindungskammer 147 steht in Verbindung mit der Aufnehmerkammer 51 zur Aufnahme oder Unterbringung des Federmechanismus 50 durch das winzige Loch 500.
Die Aufnehmerkammer 51 ist direkt an der Abströmseite des Kühlmitteleinlasses 141a ausgebildet. Somit wird nach der zweiten Ausführungsform statt des Stopfens 54 eine Trägerplatte 54b, in der ein Kühlmittelströmungsloch 54a geöffnet ist, in den Ventilkörper 141 geschraubt. Das zwischen dem Ventilelement 144 des Expansionsventils und dem Ventilelement 200 des Magnetventils 20 gebildete Verbindungsloch 146 steht in Verbindung mit der Druckkammer 43 unter dem großen Durchmesserteil 402 des Stopperelements 400 über ein Verbindungsloch 44.
Daher wird auch nach der zweiten Ausführungsform, wenn das Magnetventil 20 geschlossen wird, der hochdruckseitige Druck des Kühlmittelzyklus an die Druckkammer 43 durch das Verbindungsloch 146 gelegt, das an der Anströmseite des Ventilelements 200 angeordnet ist und auch das Verbindungsloch 44.
Als Ergebnis wird das Stopperelement 400 nach oben geschoben und das Ventilelement 144 des Expansionsventils 14 wird geschlossen. In diesem Fall wird, da der hochdruckseitige Druck des Kühlmittelzyklus an den Teil 402 größeren Durchmessers des Stopperelements 400 gelegt wird, die den Druck aufnehmende Fläche vergrößert, verglichen mit der Temperaturmessstange 40 in der ersten Ausführungsform, so dass die Kraft zum Drücken des Stopperelements 400 nach oben vergrößert werden kann.
Weiterhin ist ein Verbindungsloch 149 zur Verbindung des Kühlmittelauslasses 141b und der Druckausgleichskammer 35 im Ventilkörper 141 vorgesehen, um an der Außenumfangsseite des Teils mit kleinem Durchmesser 403 geöffnet zu werden, der sich oberhalb des O-Rings 47 befindet. Auf diese Weise wird der Kühlmitteldruck an der Einlassseite des Verdampfers 16 in die Druckausgleichskammer 35 vom Kühlmittelauslass 141b durch das Verbindungsloch 149 eingeführt. Wenn somit das Magnetventil 20 geöffnet wird, wird das Ventilelement 144 des Expansionsventils 14 entsprechend dem Kühlmitteldruck in der Temperaturmesskammer 34 bewegt, der der Temperatur des Kühlmittels an der Auslassseite des Verdampfers entspricht, erfasst durch die Temperaturmessbirne 14a und entsprechend dem Kühlmitteldruck an der Einlassseite des Verdampfers, der in die Druckausgleichskammer 35 durch das Verbindungsloch 149 eingeführt wird. Auf diese Weise wird der Öffnungsgrad (Strömungsmenge des Kühlmittels) des Drosselwegs 144a eingestellt.
Wie der vorstehende Betrieb erkennen lässt, wird nach der zweite Ausführungsform die Druckausgleichskammer 35 und die Druckkammer 43 durch den O-Ring 47 unterteilt und der hochdruckseitige Druck des Kühlmittelzyklus wird nicht direkt an die Druckausgleichskammer 35 gelegt, wenn das Magnetventil 20 geschlossen wird. Wenn die Membranbetätigungseinheit 30 spezifisch ausgelegt ist, kann die Membran 33 oder können die Gehäuse 31, 32 eine Druckfestigkeit wie üblich haben.

(Dritte Ausführungsform)

Nach Fig. 7 sind gemäß einer dritte Ausführungsform das Verbindungsloch 149 des Ventilkörpers 141, der Teil 402 mit dem größeren Durchmesser des Stopperelementes 400 sowie der O-Ring 47 auf der Außenumfangsfläche des Teils 402 größeren Durchmessers fortgelassen und stattdessen erstreckt sich der kleine Durchmesserteil 403 des Stopperelementes 400 bis zum unteren Endteil. Weiterhin steht ein Abstandsteil 403a um den Teil mit dem kleineren Durchmesser 403 mit dem Verbindungsloch 44 in Verbindung. Die Druckausgleichskammer 35 unterhalb der Membran 33 steht somit mit dem Verbindungsloch 146 und der Verbindungskammer 147, die anströmseitig zum Ventilelement 200 angeordnet ist, durch den oben beschriebenen Spalt 403a und das Verbindungsloch 44 in Verbindung.
Nach der dritten Ausführungsform wird in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform der Kühlmitteldruck an der Anströmseite des Ventilelements 200 an die Druckausgleichskammer 35 unter der Membran 33 gelegt und die Verbindungskammer 147 stellt die Verbindung mit der Aufnahmekammer 51 zur Aufnahme des Federmechanismus 50 durch das winzige Loch 500 dar.
Der das Expansionsventil 14, integriert mit dem Magnetventil nach den ersten und dritten Ausführungsformen verwendende Kühlzyklus, ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. Spezifisch ist ein Druckeinführungsweg R vorgesehen, um den Kühlmitteldruck zwischen der Abströmseite des Drosselwegs 144a des Expansionsventils 14 und der Anströmseite des Ventilelements 200 des Magnetventils 20 in die Druckausgleichskammer 35 unter der Membran 33 in der Membranbetätigungseinheit 30 anzulegen.
Nach der ersten Ausführungsform ist der Druckeinführungsweg R konstruiert durch Verbindungsloch 44, Druckkammer 43, Nutenteil 46 und Verbindungslöcher 45, 45a in dieser Reihenfolge. Weiterhin ist nach der dritten Ausführungsform der Druckeinführungsweg R konstruiert durch das Verbindungsloch 44 und dem Spaltteil 403a.

(Vierte Ausführungsform)

Eine bevorzugte vierte in den Fig. 9, 10 gezeigte Ausführungsform stellt ein modifiziertes Beispiel der ersten in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform dar. Nach dieser Ausführungsform dient das kreisförmige winzige Loch 500 als winziger Verbindungsdurchlass; in der vierten Ausführungsform jedoch ist eine konkave Kerbnut 501 zur Schaffung des winzigen Verbindungsdurchlasses auf einem Teil des Ventilsitzes 143 ausgebildet, auf dem das Ventilelement 144 sitzt, wenn das Expansionsventil geschlossen ist. Die Kerbnut 501 erstreckt sich in einer radialen Richtung des Ventilsitzes 143 an einer auf das Ventilelement 144 weisenden Position. Obwohl Fig. 10 nur eine Kerbnut 501 zeigt, können verschiedene Kerbnuten auf dem Ventilsitz 143 ausgebildet sein.
Wenn somit das Ventilelement 144 auf dem Ventilsitz 143 sitzt, wenn das Expansionsventil geschlossen ist, stehen die Abströmseite und die Anströmseite des Drosselweges 144a direkt miteinander durch die Kerbnut 501 in Verbindung. Wenn somit nach der vierten Ausführungsform das Magnetventil 20 geschlossen ist, so dass der Druck in der Verbindungskammer 147 zwischen dem Ventilelement 144 und dem Ventilelement 200 eher zunimmt aufgrund des Anstieges in der Umgebungstemperatur um das Expansionsventil herum, so wird der Anstieg im Druck, hervorgerufen durch die Expansion des Kühlmittels in flüssiger Phase, aufgehoben von der Verbindungskammer 147 in die Aufnehmerkammer 51 durch die Kerbnut 501. Im Ergebnis kann sicher verhindert werden, dass der Druck in der Verbindungskammer 147 abnorm zunimmt.
Momentan hat die Kerbnut 501 nach der vierten Ausführungsform einen Widerstand, der im wesentlichen der gleiche wie der des winzigen Loches 500 in der ersten Ausführungsform ist, um einen winzigen Verbindungsdurchlass zu ergeben. Beispielsweise liegt die Querschnittsfläche der Kerbnut 501 im Bereich von etwa 0,1 mm² bis 0,2 mm².

(Fünfte Ausführungsform)

Eine fünfte bevorzugte in den Fig. 11, 12 gezeigte Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der zweiten in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform. Nach der zweiten Ausführungsform dient das kreisförmige winzige Loch 500 als winziger Verbindungsdurchlass; nach der fünften Ausführungsform jedoch, wie in der vierten Ausführungsform, ist die konkave Kerbnut 501, die den winzigen Verbindungsdurchlass herstellt, auf einem Teil des Ventilsitzes 143 ausgebildet und erstreckt sich in radialer Richtung des Ventilsitzes 143.

(Sechste Ausführungsform)

Eine sechste in den Fig. 13, 14 gezeigte Ausführungsform ist ein modifiziertes Beispiel der dritten in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform. Nach der dritten Ausführungsform dient das kreisförmige winzige Loch 500 als winziger Verbindungskanal; nach der sechsten Ausführungsform jedoch, wie nach den vierten und fünften Ausführungsformen, ist die Kerbnut 501, die den winzigen Verbindungskanal schafft, auf einem Teil des Ventilsitzes 143 ausgebildet und erstreckt sich in radialer Richtung des Ventilsitzes 143.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Kühlzyklus für ein Fahrzeug begrenzt, lässt sich vielmehr in breiter Weise in einem Kühlzyklus für eine Klimaanlage, eine Gefriervorrichtung, ein Kühlgerät oder dergleichen, installiert in einem größeren Gebäude, verwenden.
Obwohl die vorliegende Erfindung voll mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurde, so sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens der Erfindung, wie sie in den anliegenden Ansprüchen definiert wurde, möglich sind.

Claims

1. Mit einem Expansionsventil (14) vereinigtes Magnetventil (20), das in einem Kühlzyklus verwendet werden kann, umfassend:

ein Expansionsventilgehäuse (141) mit darin vorgesehenem Kühlmitteleinlassweg (141a, 51) zur Einführung von Kühlmittel, einen Drosselweg (144a) zur Dekomprimierung und Entspannung des vom Kühlmitteleinlassweg (141a, 51) eingeführten Kühlmittels, und einen Kühlmittelauslassweg (141b), um hieraus das dekomprimierte und im Drosselweg (144a) entspannte Kühlmittel auszutragen;

ein erstes Ventilelement (144) zur Einstellung eines Öffnungsgrades des Drosselwegs (144a); und

ein das Ventilelement betätigender Mechanismus (30) zur Bewegung des ersten Ventilelementes (144); und

ein zweites im Magnetventil (20) angeordnetes Ventilelement (200) zum Öffnen und Schließen des Kühlmittelauslassweges (141b), wobei das Magnetventil (20) integriert mit dem Expansionsventilgehäuse (141) zusammengebaut ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Ventil so ausgelegt ist, dass, ist das zweite Ventilelement (200) geschlossen, der das zweite Ventilelement (30) betätigende Mechanismus, basierend auf einem Kühlmitteldruck in einen Raum (147) zwischen dem zweiten Ventilelement (200) und dem Drosselweg (144a), in Aktion tritt, derart, dass das erste Ventilelement (144) geschlossen wird; und

der Raum (147) zwischen dem zweiten Ventilelement (200) und dem Drosselweg (144a) in Verbindung mit dem Einlasskühlmittelweg (141a, 51) durch einen Verbindungsdurchlass (500, 501) tritt.

2. Mit dem Expansionsventil vereinigtes Magnetventil nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsdurchlass ein im Expansionsventilgehäuse ausgebildetes Loch (500) ist.

3. Mit dem Expansionsventil vereinigtes Magnetventil nach Anspruch 1, wobei das Expansionsventilgehäuse über einen Ventilsitz (143) verfügt, auf dem das erste Ventilelement sitzt;

der Drosselweg zwischen dem Ventilsitz und dem ersten Ventilelement vorgesehen ist; und

der Ventilsitz eine Nut (501) als Verbindungsdurchlass zur Verbindung des Raums (147) und des Einlasskühlmittelwegs (141a, 51), wenn das erste Ventilelement auf dem Ventilsitz sitzt, hat.

4. Mit dem Expansionsventil vereinigtes Magnetventil nach Ansprüch 1, wobei ein Strömungswiderstand des Kühlmittels im Verbindungsdurchlass größer als der des Drosselweges ist.

5. Mit dem Expansionsventil vereinigtes Magnetventil nach Anspruch 1, wobei der Raum (147) immer mit dem Einlasskühlmittelweg (141a, 51) durch den Verbindungsdurchlass (500, 501) derart in Verbindung steht, dass der Kühlmitteldruck im Raum durch den Verbindungsdurchlass abfällt.