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Dokumentenidentifikation DE69831534T2 29.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000892226
Titel Drucksteuerventil für Kälteanlage
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP;
Nippon Soken, Inc., Nishio, Aichi, JP
Erfinder Tomatsu, Yoshitaka, Kariya-City, Aichi Pref.448-8661, JP;
Hotta, Teruyuki, Kariya-City, Aichi Pref.448-8661, JP;
Sakakibara, Hisayoshi, Kariya-City, Aichi Pref.448-8661, JP;
Ozaki, Yukikatsu, Nishio-shi, Aichi, JP
Vertreter Zumstein & Klingseisen, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69831534
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.07.1998
EP-Aktenzeichen 981132806
EP-Offenlegungsdatum 20.01.1999
EP date of grant 14.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse F25B 41/06(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G05D 16/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F25B 9/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Drucksteuerventil zum Steuern eines Drucks auf der Auslassseite eines Wärmeemitters eines Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystems. Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise in einem Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystem verwendet, welches ein Kältemittel wie Kohlenstoffdioxid (CO2) in einem superkritischen Bereich verwendet.

2. Beschreibung der verwandten Technik

In den vergangenen Jahren wurde als eine der Maßnahmen zur Abschaffung der Verwendung von Fluorkohlenwasserstoff-Kältemitteln in Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystemen beispielsweise ein Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystem vorgeschlagen, welches Kohlendioxid (CO2) verwendet (nachfolgend einfach als CO2-System bezeichnet), wie es in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 7-18602 offenbart ist.

Dieses CO2-System arbeitet in derselben Weise wie die Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssysteme der verwandten Technik, welche Fluorkohlenwasserstoffe verwenden. Es wird nämlich, wie durch A-B-C-D-A von 1 (CO2 Mollier-Diagramm) gezeigt ist, CO2 in dem Gasphasenzustand durch einen Kompressor komprimiert (A-B), dann dieses Hochtemperatur-, Hochdruck-CO2 im kritischen Zustand durch einen Wärmeemitter (Gaskühler) gekühlt (B-C). Als nächstes wird der Druck durch einen Dekomprimierer reduziert (C-D), um diesen nun zweiphasigen Gas- und Flüssigkeitszustand des CO2 zum Verdampfen zu veranlassen (D-A), die laterale (bzw. latente) Wärme der Verdampfung aus der Luft oder dem anderen externen Fluid zu entnehmen, und dadurch das externe Fluid zu kühlen. Es ist zu bemerken, dass das CO2 zu dem zweiphasigen Gas- und Flüssigkeitszustand überwechselt, wenn der Druck unterhalb eines Sättigungsflüssigkeitsdruck (Druck bei der Schnittstelle des Segments CD und einer Linie SL Flüssigkeitssättigung) fällt, und deshalb ändert sich dort, wo die Phase sich langsam von dem Zustand C zu dem Zustand D ändert, das CO2 von dem superkritischen Zustand zu dem zweiphasigen Gas- und Flüssigkeitszustand durch einen Flüssigphasenzustand.

Es ist zu bemerken, dass der "superkritische Zustand" einen Zustand bedeutet, in welchem die CO2-Moleküle sich so verhalten, als wären sie in dem Gasphasenzustand, obwohl die Dichte im Wesentlichen gleich der Flüssigkeitsdichte ist.

Jedoch ist die kritische Temperatur von CO2 etwa 31°C, was niedriger als die kritische Temperatur der Fluorkohlenwasserstoffe der verwandten Technik ist (beispielsweise 112°C in dem Fall von R12), und deshalb endet die CO2-Temperatursteigerung an der Seite des Wärmeemitters, wenn sie höher als die Temperatur des kritischen Punkts von CO2 im Sommer, etc. wird. Das heißt, in diesem Zustand wird CO2 nicht kondensiert, selbst an der Auslassseite des Wärmeemitters (das Liniensegment BC schneidet nicht die Sättigungsflüssigkeitslinie SL).

Ferner wird der Zustand an der Auslassseite des Wärmeemitters (C-Punkt) durch den Auslassdruck des Kompressors und die CO2-Temperatur an der Auslassseite des Wärmeemitters bestimmt, während die CO2-Temperatur an der Auslassseite des Wärmeemitters durch die Wärmeemittierungsfähigkeit des Wärmeemitters und die Außentemperatur bestimmt wird. Jedoch kann die Außentemperatur nicht gesteuert werden, und deshalb kann die CO2-Temperatur an der Auslassseite des Wärmeemitters in der Praxis nicht gesteuert werden.

Demgemäß wird die Steuerung des Zustands an der Auslassseite des Wärmeemitters (C-Punkt) durch Steuerung des Auslassdrucks des Kompressors (oder des Drucks an der Auslassseite des Wärmeemitters) möglich. Das heißt, wenn die externe Temperatur hoch ist, wie etwa im Sommer, ist es zur Sicherstellung einer hinreichenden Kühlkapazität (Enthalpie-Differenz) nötig, den Druck an der Auslassseite des Wärmeemitters hoch zu machen, wie durch E-F-G-H-E in 1 gezeigt ist.

Da jedoch der Auslassdruck des Kompressors hoch vorgesehen werden muss, um den Druck an der Auslassseite des Wärmeemitters hoch vorzusehen, wie vorstehend erwähnt, wird die Kompressionsarbeit des Kompressors (Änderung von Enthalpie &Dgr;L des Kompressionsschritts) erhöht. Wenn die Steigerung der Änderung der Enthalpie &Dgr;L des Kompressionsschritts (A-B) größer als die Steigerung der Änderung der Enthalpie &Dgr;i des Verdampfungsschritts (D-A) ist, wird demgemäß der Koeffizient der Leistung des CO2-Systems (COP = &Dgr;i/&Dgr;L) verschlechtert.

Wenn die CO2-Temperatur beispielsweise an der Auslassseite des Wärmeemitters auf 40°C gewählt und eine Probeberechnung für die Beziehung zwischen dem CO2-Druck an der Auslassseite des Wärmeemitters und dem Koeffizienten der Leistung unter Verwendung von 1 durchgeführt wird, wird deshalb, wie durch eine durchgezogene Linie in 2 gezeigt ist, der Leistungskoeffizient bei einem Druck P1 (etwa 10 MPa) maximal. Ähnlich wird, wo die CO2-Temperatur an der Auslassseite des Wärmeemitters auf 35°C gewählt wird, der Leistungskoeffizient, wie durch eine durchgezogene Linie von 2 gezeigt ist, bei einem Druck P2 (etwa 9,0 MPa) maximal.

Wie vorstehend beschrieben, wird, wenn die CO2-Temperatur an der Auslassseite des Wärmeemitters und der Druck, bei welchem der Leistungskoeffizient maximal wird, berechnet werden und das Ergebnis davon in 1 aufgetragen wird, die Beziehung wie durch die fette, durchgezogene Linie &eegr;max von 1 (nachfolgend als die optimale Steuerlinie bezeichnet) dargestellt.

Dementsprechend ist es, um das CO2-System mit hohem Wirkungsgrad zu betreiben, nötig, ein Drucksteuerventil zur Steuerung des Drucks an der Auslassseite des Wärmeemitters und der CO2-Temperatur an der Auslassseite des Wärmemitters zu steuern, wie durch die optimale Steuerlinie &eegr;max angegeben wird.

Es ist zu bemerken, dass das Mollier-Diagramm von 1 aus dem Fundamentals Handbook entnommen ist, welches von der American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers veröffentlicht wurde.

US-A-4 254 634 beschreibt ein Drucksteuerventil für eine Klimaanlage, umfassend eine Unterteilungswand, welche in einem Kältemittelströmungspfad ausgebildet ist und unterteilt, wobei der Kältemittelströmungspfad in einen stromaufwärtigen Raum und einen stromabwärtigen Raum unterteilt wird, welche durch eine Ventilöffnung verbunden sind. Ein Verschiebungselement bildet zusammen mit einem Formations- bzw. Ausbildungselement einen geschlossenen Raum und verschiebt in Übereinstimmung mit einer Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums. Ein Ventilelement ist mit dem Verschiebungselement verbunden und öffnet oder schließt eine Ventilöffnung.

US-A-5 642 858 beschreibt ein Drucksteuerventil mit einem Kältemittelabdichtzylinder, welcher aus Kupfertypmetall hergestellt ist.

JP-55 054777 A beschreibt ein weiteres Drucksteuerventil zur Verwendung mit einem verflüssigten, überkühlen Kühlmittel.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Situation ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Drucksteuerventil zum Steuern der Temperatur an der Auslassseite des Wärmeemitters und des Drucks an der Auslassseite des Wärmeemitters derart zu steuern, dass das Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystem, welches in dem superkritischen Bereich arbeitet, mit hoher Effizienz arbeitet.

Dieses Ziel wird durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale erzielt.

Um das vorstehende Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung verschiedene Drucksteuerventile für Kälteerzeugungssysteme, wie in den Ansprüchen offenbart, bereit.

In jedem der Aspekte der Erfindung, welche in den Ansprüchen 1 bis 6 offenbart sind, ist das Drucksteuerventil mit einem Durchgangselement (313) versehen, welches durch ein Formationselement (307) zwischen einem Inneren und einem Äußeren eines abgeschlossenen Raums (305) hindurch dringt und aus einem Material hergestellt ist, welches eine größere Wärmeleitfähigkeit als die des Formationselements (307) aufweist.

Da ferner das Durchgangselement (313), welches aus dem Material mit größerer Wärmeleitfähigkeit als die des Formationselements (307) hergestellt ist, das Formationselement (307) durchdringend angeordnet ist und sich von dem Inneren zu dem Äußeren des geschlossenen Raums (305) ausdehnt, kann die Differenz zwischen der Temperatur in dem abgeschlossenen Raum (305) und der Temperatur eines stromaufwärtigen Raums (301e) klein vorgesehen werden. Demgemäß wird der auslassseitige Druck des Wärmeemitters (2) weiter auf die Temperatur entlang der optimalen Steuerlinie &eegr;max angehoben, und deshalb kann das CO2-System effizient betrieben werden.

In den in den Ansprüchen 2 bis 3 offenbarten Aspekten der Erfindung ist das Kältemittel in dem abgeschlossenen Raum (305) bei einer Dichte innerhalb eines Bereichs von der Sättigungsflüssigkeitsdichte, wenn die Temperatur des Kältemittels 0°C ist, zu der Sättigungsflüssigkeitsdichte bei einem kritischen Punkt des Kältemittels bezüglich des Volumens in dem abgeschlossenen Raum (305) in dem Zustand, in welchem die Ventilöffnung (303) geschlossen ist, abgedichtet.

Hierdurch fallen die Kennlinien des Kältemitteldrucks und der Kältemitteltemperatur in dem abgeschlossenen Raum (305) im Wesentlichen mit der optimalen Steuerlinie &eegr;max zusammen. Demgemäß steigert das Drucksteuerventil (3) den auslassseitigen Druck des Wärmeemitters (2) auf einen Druck im Wesentlichen entlang der optimalen Steuerlinie &eegr;max, und öffnet dann die Ventilöffnung (303).

Das heißt, da der auslassseitige Druck des Wärmeemitters (2) und die auslassseitige Temperatur des Wärmeemitters (2) im Wesentlichen entlang der optimalen Steuerlinie &eegr;max gesteuert werden, kann das Dampfkompressionstypsystem selbst in dem superkritischen Bereich effizient betrieben werden.

In den Aspekten der Erfindung, welche in den Ansprüchen 4 bis 6 offenbart sind, ist ein flacher Abschnitt (308b) bei einer Position des Halteelements (308) ausgebildet, welcher auf das Verschiebungselement (306) weist, und deshalb besteht wenig Möglichkeit eines Schritt- bzw. Stufenunterschieds, welcher zwischen dem Halteelement (308) und dem Ventilelement (304) erscheinen würde, und der flache Abschnitt (308b) und die Oberfläche (304a) des Ventilelements (304) sind im Wesentlichen in der gleichen Ebene positioniert.

Demgemäß kann, wie später erläutert wird, selbst wenn der Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des abgeschlossenen Raums (305) während des Zusammenbauprozesses groß wird, eine große Deformation des Verschiebungselements (306) zwischen dem flachen Abschnitt (308b) und der Oberfläche (304a) unterdrückt werden, und deshalb kann eine Beschädigung des Verschiebungselements (306) während des Zusammenbauprozesses verhindert werden.

Ferner ist in dem Aspekt der Erfindung, welche in Anspruch 5 offenbart ist, ein deformierter Abschnitt (308a), welcher zu einer Form ausgebildet ist, welche dem deformierten Abschnitt (306a) des Verschiebungselements folgt, bei einer Position des Halteelements (308) ausgebildet, welche dem deformierten Abschnitt (306a) des Verschiebungselements entspricht, und deshalb kann eine große Deformation des Verschiebungselements (306) bei dem deformierten Abschnitt (306a) infolge der Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des abgeschlossenen Raums (305) während des Zusammenbauprozesses verhindert werden, und deshalb kann eine Beschädigung des Verschiebungselements (306) bei dem deformierten Abschnitt (306a) verhindert werden.

In dem Aspekt der Erfindung, welcher in Anspruch 6 offenbart ist, ist ein flacher Abschnitt (307b), welcher im Wesentlichen die gleiche Oberfläche bezüglich einer Oberfläche (311a) in einem festen Körper (311) ausbildet, der mit dem Verschiebungselement (306) in Berührung steht, wenn der feste Körper (311) und ein Stopperabschnitt (307a) in Kontakt treten, in dem Formationselement 307 ausgebildet, und deshalb kann, selbst wenn der Druck des stromaufwärtigen Raums (301e) ansteigt und die Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des abgeschlossenen Raums (305) groß wird, eine große Deformation des Verschiebungselements (306) zwischen dem flachen Abschnitt (307b) und dem Formationselement und der Oberfläche 311a des festen Körpers (311) unterdrückt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend genauer unter Bezugnahme auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, welche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben werden, erläutert, in welchen:

1 ein Mollier-Diagramm von CO2 ist;

2 ein Graph der Beziehung zwischen einem Leistungskoeffizienten (COP = coefficient of performance) und eines auslassseitigen Drucks eines Wärmeemitters ist;

3 eine schematische Ansicht eines Kälteerzeugungssystems ist, welches CO2 verwendet;

4 ein Querschnitt eines Drucksteuerventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

5 eine vergrößerte Ansicht eines Diaphragmateils ist, welche einen geöffneten Zustand des Ventils zeigt;

6 eine vergrößerte Ansicht des Diaphragmateils ist, und einen geschlossenen Zustand des Ventils zeigt;

7A eine Perspektivansicht ist, welche entlang eines Pfeils A von 4 genommen ist, und 7B eine Perspektivansicht ist, welche entlang eines Pfeils B von 7A genommen ist;

8 eine erläuternde Ansicht des Betriebs eines Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystems ist;

9 ein Graph der Beziehung zwischen einem Volumen in einem geschlossenen Raum und einer Masse von CO2, welches in diesem geschlossenen Raum abgedichtet ist;

10A und 10B Ansichten eines oberen Tragelements des Drucksteuerventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind, wobei 10A eine Draufsicht und 10B eine Querschnittsansicht ist;

11 eine Vorderansicht des oberen Tragelements ist, und eine Modifikation des Drucksteuerventils gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;

12 eine Querschnittsansicht des Drucksteuerventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

13 eine Querschnittsansicht eines Drucksteuerventils gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform ist;

14 eine Querschnittsansicht eines Drucksteuerventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

15 eine Querschnittsansicht eines Drucksteuerventils gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform ist; und

16 eine Querschnittsansicht eines Drucksteuerventils gemäß einer weiteren Modifikation der vierten Ausführungsform ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN (Erste Ausführungsform)

3 zeigt eine Luftklimatisierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Fahrzeug, auf welche ein CO2-System angewandt wird, welches das Drucksteuerventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet. In der Figur ist 1 ein Kompressor zum Komprimieren von CO2 eines Gasphasenzustands, 2 ein Wärmeemitter (Gaskühler) zum Wärmeaustausch von in dem Kompressor 1 komprimiertem CO2 mit Außenluft zum Kühlen desselben, und 3 ist ein Drucksteuerventil zum Steuern des Drucks an der Auslassseite des Wärmeemitters 2 gemäß der CO2-Temperatur an der Auslassseite des Wärmeemitters 2. Es ist zu bemerken, dass das Drucksteuerventil 3 den auslassseitigen Druck des Wärmeemitters 2 steuert, und gleichzeitig als ein Dekomprimierer arbeitet. CO2 wird in seinem Druck durch dieses Drucksteuerventil 3 reduziert und wird zu CO2 eines zweiphasigen Gas- und Flüssigkeitszustands mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck.

Die Bezugsziffer 4 ist ein Verdampfer (Wärmeabsorber), welcher als ein Luftkühlmittel in der Kabine wirkt. CO2 in dem zweiphasigen Gas- und Flüssigkeitszustand nimmt Latentwärme aus der Verdampfung aus der Luft in der Kabine, um die Luft in der Kabine zu kühlen, wenn dieses in dem Verdampfer 4 verdampft (evaporiert) wird. Die Bezugsziffer 5 ist ein Akkumulator (Tankmittel) zum Abscheiden von CO2 des Gasphasenzustands von CO2 des Flüssigphasenzustands und zum gleichzeitigen, vorübergehenden Sammeln von CO2 des Flüssigphasenzustands.

Der Kompressor 1, der Wärmeemitter 2, das Drucksteuerventil 3, der Verdampfer 4 und der Akkumulator 5 sind durch eine Leitung 6 verbunden und bilden einen geschlossenen Kreislauf. Es ist zu bemerken, dass der Kompressor 1 seine Antriebskraft von einer nicht dargestellten Antriebsquelle (Maschine, Motor, etc.) zum Antrieb erhält. Der Wärmeemitter 2 ist in einem vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet, um so die Temperaturdifferenz zwischen dem CO2 in dem Wärmeemitter 2 und der Außenluft so groß wie möglich vorzusehen.

Als nächstes wird der detaillierte Aufbau des Drucksteuerventils 3 unter Verwendung von 4 erläutert.

Die Bezugsziffer 301 ist ein Gehäuse, welches einen Teil eines CO2-Strömungspfads 6a von dem Wärmeemitter 2 zu dem Verdampfer 4 bildet, und gleichzeitig ein Elementgehäuse 305 unterbringt bzw. aufnimmt, welches später erläutert wird, 301a ist ein oberer Deckel mit einer Einströmöffnung 301b, die an der Seite des Wärmeemitters 2 angeschlossen ist, und 301c ist ein Gehäuserumpf mit einer Ausströmöffnung 301d, welche an der Seite des Verdampfers 4 angeschlossen ist.

Ferner ist in dem Gehäuse 301 eine Unterteilungswand 302 zum Unterteilen des CO2-Strömungspfads 6a in einen stromaufwärtigen Raum 301e und einen stromabwärtigen Raum 301f vorgesehen. Eine Ventilöffnung 303 zum Verbinden des stromaufwärtigen Raums 301e und des stromabwärtigen Raums 301f ist in dieser Unterteilungswand 302 ausgebildet.

Die Ventilöffnung 303 wird durch ein Nadelventilelement (nachfolgend einfach als "Ventilelement" bezeichnet) 304 geöffnet oder geschlossen. Dieses Ventilelement 303 und das Diaphragma 306, welches später erläutert wird, sind so aufgebaut, dass der Öffnungsgrad der Ventilöffnung 303 (Verschiebung des Ventilelements 304 bezüglich einem Zustand, in welchem die Ventilöffnung 303 geschlossen ist) maximal wird, wenn das Diaphragma 306 sich von dem neutralen Zustand zu einer Seite in der Dickenrichtung verschiebt, so dass die Ventilöffnung 303 geschlossen wird, wenn das Diaphragma 306 sich zu der Seite des Ventilelements 304 (zu der anderen Seite in der Dickenrichtung des Diaphragmas 306) verschiebt. Es ist zu bemerken, dass hier der neutrale Zustand des Diaphragmas 306 einen Zustand meint, in welchem das Diaphragma 306 sich nicht deformiert und verschiebt, und die Spannung entlang diesem im Wesentlichen Null ist.

Ferner ist der geschlossene Raum (Gas abdichtende Kammer) 305 in dem stromaufwärtigen Raum 301e ausgebildet. Dieser abgeschlossene Raum 305 wird durch das Diaphragma (Verschiebungselement) 306, welches einen dünnen Film aus rostfreiem Stahl umfasst, welches sich in Übereinstimmung mit dem Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des abgeschlossenen Raums 305 deformiert und verschiebt, und durch das obere Tragelement (Ausbildungselement) 307 ausgebildet, welches auf einer Seite in der Dickenrichtung des Diaphragmas 306 angeordnet ist.

Andererseits ist ein unteres Diaphragma-Tragelement (Halteelement) 308 zum Halten und Fixieren des Diaphragmas 306 an der Stelle zusammen mit dem oberen Diaphragma-Tragelement (nachfolgend einfach als das "obere Tragelement" bezeichnet) 307 auf der anderen Seite in der Dickenrichtung des Diaphragmas 306 angeordnet. Bei einer Position entsprechend einem die Deformation unterstützenden Abschnitt (Verschiebungselement-Deformationsabschnitt) 306a, welcher in dem Diaphragma 306 in diesem unteren Diaphragma-Tragelement (nachfolgend einfach als das "untere Tragelement" bezeichnet) 308 ausgebildet ist, wie in den 5 und 6 gezeigt, ist ein konkaver Abschnitt (Halteelement-Deformationsabschnitt) 308a, der wie der Deformationsunterstützungsabschnitt 306a geformt ist, ausgebildet.

Es ist zu bemerken, dass der Deformationsunterstützungsabschnitt 306a durch Deformieren eines Teils der auswärtigen Seite des Diaphragmas 306 in der Durchmesserrichtung zu einer gewellten Form erhalten wird, und verwendet wird, um zu veranlassen, dass sich das Diaphragma im Wesentlichen proportional zu der Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums 305 deformiert und verschiebt.

Ferner ist an einer Position, welche auf das Diaphragma 306 in dem unteren Tragelement 308 weist, ein unterer flacher Abschnitt (flacher Halteelementabschnitt) 308b ausgebildet, welcher im Wesentlichen die gleiche Oberfläche wie die Oberfläche 304a in Kontakt mit dem Diaphragma 306 in dem Ventilelement 304 in einem Zustand ausbildet, in welchem die Ventilöffnung 303 durch das Ventilelement 304 geschlossen ist.

Wie in 4 gezeigt, ist ferner auf einer Seite in der Dickenrichtung des Diaphragmas 306 (geschlossener Raum 305) eine erste Schraubenfeder (erstes elastisches Element) 309 angeordnet, um eine Vorspannungskraft einer die Ventilöffnung 303 schließenden Richtung zu veranlassen, auf das Ventilelement 304 über das Diaphragma 306 zu wirken, während auf der anderen Seite in der Dickenrichtung des Diaphragmas 306 eine zweite Schraubenfeder (zweites elastisches Element) 310 angeordnet ist, um eine Vorspannungskraft einer die Ventilöffnung 303 öffnenden Richtung zu veranlassen, um auf das Ventilelement 304 zu wirken.

Die Bezugsziffer 311 ist eine Platte (fester Körper), welche auch als ein Federsitz der ersten Schraubenfeder 309 dient. Diese Platte 311 wird durch ein Metall mit vorbestimmter Dicke gebildet, so dass die Festigkeit höher als die des Diaphragmas 306 wird. Wie in den 5 und 6 gezeigt, berührt die Platte 311 mit einem Stufenabschnitt (Stopperabschnitt) 307a, welcher in dem oberen Tragelement 307 ausgebildet ist, um das Diaphragma 306 dahingehend zu begrenzen, um mehr als einen vorbestimmten Wert zu einer Seite der Dickenrichtung derselben (Seite des abgeschlossenen Raums 305) verschoben zu werden.

Das obere Tragelement 307 ist mit einem oberen flachen Abschnitt (flacher Formationselementabschnitt) 307b ausgebildet, welcher im Wesentlichen dieselbe Oberfläche bezüglich der Oberfläche 311a in Kontakt mit dem Diaphragma 306 in der Platte 311 ausbildet, wenn die Platte 311 und der Stufenabschnitt 307a in Kontakt treten. Beispielsweise wirkt die innere Wand eines zylindrischen Abschnitts 307c des oberen Tragelements 307 ebenso als ein Führungsabschnitt der ersten Schraubenfeder 309.

Es ist zu bemerken, dass die Platte 311 und das Ventilelement 304 gegeneinander zu dem Diaphragma 306 durch die zwei Schraubenfedern 309 und 310 gepresst werden, weshalb die Platte 311, das Ventilelement 304 und das Diaphragma 306 in einem Zustand in Kontakt miteinander integral bzw. einstückig versetzen (arbeiten).

In 4 ist die Bezugsziffer 312 eine Einstellschraube (Vorspannungskraft-Einstellmechanismus), welcher die Vorspannungskraft der zweiten Schraubenfeder 310, die auf das Ventilelement 304 wirkt, und gleichzeitig als die Platte für die zweite Schraubenfeder 310 dient, einstellt. Diese Einstellschraube 312 wird in ein Innengewinde 302a geschraubt, welches in der Unterteilungswand 302 ausgebildet ist. Beispielsweise ist die anfängliche Last durch die zwei Schraubenfedern 309 und 310 (Vorspannungskraft in einem Zustand, in welchem die Ventilöffnung 303 geschlossen ist) etwa 1 MPa, umgewandelt in Druck an dem Diaphragma 306.

Ferner ist die Bezugsziffer 313 ein abdichtendes Rohr (Durchgangselement), welches sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums 305 erstreckt, der durch das obere Tragelement (307) hindurchtritt, und dichtet CO2 in dem geschlossenen Raum 305. Dieses abdichtende Rohr 313 ist aus Kupfer oder einem anderen Material mit einer Wärmeleitfähigkeit hergestellt, welche größer als die des oberen Tragelements (307) aus rostfreiem Stahl ist. Es ist zu bemerken, dass das untere Tragelement 308 ebenso aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.

Die abdichtende Leitung 313 wird verwendet, um CO2 mit einer Dichte von etwa 600 kg/m3 bezüglich dem Volumen in dem geschlossenen Raum 305 in dem Zustand abzudichten, in welchem die Ventilöffnung 303 geschlossen ist, und dann der Endabschnitt desselben durch Schweißen oder ein anderes Mittel zur Verbindung geschlossen wird.

Es ist bemerken, dass die Bezugsziffer 314 eine konische Feder zum Fixieren des Elementgehäuses 315 umfassend die Unterteilungswand 302 and der abdichtenden Leitung 313 in dem Gehäusekörper 301c ist, während die Bezugsziffer 316 ein O-Ring zum Ausfüllen des Spalts zwischen dem Elementgehäuse 315 (Unterteilungswand 302) und dem Gehäusekörper 301c ist.

Es ist zu bemerken, dass 7A eine Perspektivansicht des Elementgehäuses 315 ist, welche entlang eines Pfeils A in 4 genommen ist, während 7B eine Perspektivansicht ist, welche entlang eines Pfeils B in 7A genommen ist. Wie aus den 7A und 7B ersichtlich, ist die Ventilöffnung 303 mit dem stromaufwärtigen Raum 301e auf der Seitenoberfläche der Unterteilungswand 302 kommunizierend verbunden.

Als nächstes wird der Betrieb des Drucksteuerventils 3 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform erläutert.

Da das CO2 in dem geschlossenen Raum 305 bei etwa 600 kg/m3 abgedichtet ist, ändert sich der Innendruck und die Temperatur des geschlossenen Raums 305 entlang einer Linie gleicher Dichte von 600 kg/m3, die in 1 und 8 gezeigt ist. Demgemäß ist, wobei beispielsweise die Temperatur in dem geschlossenen Raum 305 20°C ist, der Innendruck desselben etwa 5,8 MPa. Ferner ist, da der Innendruck des geschlossenen Raums 305 und die Anfangsbelastung durch die zwei Schraubenfedern 309 und 310 gleichzeitig auf das Ventilelement 304 wirken, der Arbeitsdruck derselben etwa 6,8 MPa.

Demgemäß wird, wo der Druck des stromaufwärtigen Raums 301e der Seite des Wärmeemitters 2 6,8 MPa oder weniger ist, die Ventilöffnung 303 durch das Ventilelement 304 geschlossen. Wenn der Druck des stromaufwärtigen Raums 301e 6,8 MPa übersteigt, öffnet sich die Ventilöffnung 303.

Ähnlich so ist, wo beispielsweise die Temperatur in dem geschlossenen Raum 305 40°C ist, der Innendruck des geschlossenen Raums 305 von 8 etwa 9,7 MPa, und die auf das Ventilelement 304 wirkende Kraft ist etwa 10,7 MPa. Demgemäß wird, wenn der Druck des stromaufwärtigen Raums 301e 1,7 MPa oder weniger ist, das die Ventilöffnung 303 durch das Ventilelement 304 geschlossen, während dann, wenn der Druck des stromaufwärtigen Raums 301e 10,8 MPa übersteigt, sich die Ventilöffnung 303 öffnet.

Als nächstes wird der Betrieb des CO2-Systems unter Verwendung von 8 erläutert.

Hier ist, wenn beispielsweise die auslassseitige Temperatur des Wärmeemitters 2 40°C ist und der Auslassdruck des Wärmeemitters 2 10,7 MPa oder mehr ist, wie vorstehend genannt, das Drucksteuerventil 3 geschlossen, und deshalb zieht der Kompressor 1 das in dem Akkumulator bzw. Sammler 5 gesammelte CO2 an und gibt es zu dem Wärmeemitter 2 ab. Hierdurch steigt der auslassseitige Druck des Wärmeemitters 2 von (b'-c') auf (b''-c'').

Wenn der auslassseitige Druck des Wärmeemitters 2 schließlich 10,7 MPa (B-C) übersteigt, dann öffnet sich das Drucksteuerventil 3, und deshalb ändert sich die CO2-Phase von dem Gasphasenzustand zu dem zweiphasigen Gas- und Flüssigkeitszustand (C-D), während der Druck abfällt, und strömt in den Verdampfer 4. Dann wird es in dem Verdampfer 4 verdampft (D-A), um die Luft zu kühlen, und wird dann wieder zu dem Akkumulator 4 zurückgeführt. Da der auslassseitige Druck des Wärmeemitters 2 wieder gesenkt ist, wird zu dieser Zeit das Drucksteuerventil 3 wieder geschlossen.

Dieses CO2-System verstärkt nämlich den auslassseitigen Druck des Wärmeemitters 2 bis auf einen vorbestimmten Druck, indem das Drucksteuerventil 3 geschlossen wird, reduziert dann den Druck des CO2 um zu bewirken, dass dieses verdampft und die Luft kühlt.

Es ist zu bemerken, dass dann, wenn die auslassseitige Temperatur des Wärmeemitters 2 ebenfalls 20°C ist, das Drucksteuerventil 3 den auslassseitigen Druck des Wärmeemitters 2 auf dieselbe Weise, wie der vorstehend genannte Betrieb, auf etwa 6,8 MPa anhebt und dann öffnet.

Als nächstes wird das charakteristische Merkmal der vorliegenden Ausführungsform erläutert.

Wie vorstehend erläutert, hebt das Drucksteuerventil 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den auslassseitigen Druck des Wärmeemitters 2 bis auf den vorbestimmten Druck und öffnet dann. Die Steuerkennlinie desselben hängt weitgehend von der Druckkennlinie des geschlossenen Raums 305 des Drucksteuerventils 3 ab.

Wie aus 1 und 8 klar ersichtlich, fällt die Linie gleicher Dichte von 600 kg/m3 in dem superkritischen Bereich im Wesentlichen mit der optimalen Steuerlinie &eegr;max zusammen, welche in dem Teilabschnitt der verwandten Technik erläutert ist. Demgemäß kann, da das Drucksteuerventil 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den auslassseitigen Druck des Wärmeemitters 2 bis zu einem Druck im Wesentlichen entlang der optimalen Steuerlinie &eegr;max anhebt, das CO2-System effizient auch in dem superkritischen Bereich arbeiten.

Ferner wird unterhalb des kritischen Drucks die Abweichung der Linie von gleichem Druck von 600 kg/m3 von der optimalen Steuerlinie &eegr;max groß, aber da dies der Kondensationsbereich ist, ändert sich der Innendruck des geschlossenen Raums 305 entlang der Sättigungsflüssigkeitslinie SL. Ferner wird, da die Anfangsbelastung auf das Ventilelement 304 durch die zwei Schraubenfedern 309 und 310 gegeben wird, dieses auf einen Zustand mit einem Überkühlungsgrad von etwa 10°C gesteuert. Demgemäß arbeitet selbst unterhalb des kritischen Drucks das CO2-System effizient.

Es ist zu bemerken, dass in der Praxis das CO2 vorzugsweise in dem geschlossenen Raum 305 innerhalb eines Bereichs von der gesättigten Flüssigkeitsdichte bei einer CO2-Temepratur von 0°C bis zu einer Sättigungsflüssigkeitsdichte bei einem kritischen Punkt von CO2 abgedichtet wird. Dieser Bereich ist spezifisch 450 kg/m3 bis 950 kg/m3 in dem Fall von CO2 (Bereich zwischen den Linien D1 und D2 von 8). Die Beziehung zwischen dem Volumen in dem geschlossenen Raum 305 und der Masse des abgedichteten CO2 ist der Bereich, welcher durch die Schraffierung in 9 gezeigt wird.

Da der Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums 305 (Unterschied zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck des geschlossenen Raums 305), wenn das Elementgehäuse 315 in der Atmosphäre selbst stehend belassen wird, d.h. im Zusammenbauprozess, weit größer ist als der Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums 305, wenn das Drucksteuerventil 3 in dem CO2-System (CO2-Strömungspfad 6a) installiert ist (Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärtigen Raum 301e und dem geschlossenen Raum 305), besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit der Beschädigung des Diaphragmas 306 bei dem Zusammenbauprozess.

Dahingegen steht bei der vorliegenden Ausführungsform, da das untere Tragelement 308 mit dem unteren flachen Abschnitt 308b ausgebildet ist, welcher im Wesentlichen dieselbe Oberfläche mit der Oberfläche 304a des Ventilelements 304 in dem Zustand ausbildet, in welchem die Ventilöffnung 303 durch das Ventilelement 304 geschlossen ist, eine kleine Chance bzw. Wahrscheinlichkeit eines Stufenunterschieds, welcher zwischen dem unteren Tragelement 308 und dem Ventilelement 304 sich ausbildet. Der untere flache Abschnitt 308b und die Oberfläche 304a sind im Wesentlichen in derselben Ebene angeordnet.

Demgemäß kann selbst dann, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums 305 während des Zusammenbauvorgangs groß wird, eine große Deformation des Diaphragmas 306 zwischen dem unteren flachen Abschnitt 308b und der Oberfläche 304a unterdrückt werden, und deshalb kann die Beschädigung des Diaphragmas 306 während des Zusammenbauvorgangs verhindert werden.

Ferner kann in ähnlicher Weise, da das untere Tragelement 308 mit dem konkaven Abschnitt 308a ausgebildet ist, welcher wie der Deformationsunterstützungsabschnitt 306a ausgebildet ist, eine große Deformation des Diaphragmas 306 in dem Deformationsunterstützungsabschnitt 306a infolge des Druckunterschieds zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums 305 während des Zusammenbauvorgangs verhindert werden. Demzufolge kann die Beschädigung des Diaphragmas 306 an dem Deformationsunterstützungsabschnitt 306a verhindert werden.

Da ferner der obere flache Abschnitt 307b im Wesentlichen dieselbe Oberfläche wie die Oberfläche 311a der Platte 311 ausbildet, wenn die Platte 311 und der Stufenabschnitt 307a in Kontakt treten, selbst wenn der Druck des stromaufwärtigen Raums 301e ansteigt und die Druckdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums 305 groß wird, kann in derselben Weise wie mit dem unteren flachen Abschnitt 308b eine große Deformation des Diaphragmas 306 zwischen dem oberen flachen Abschnitt 307b und der Oberfläche 311a unterdrückt werden, und eine Beschädigung des Diaphragmas 306 kann verhindert werden.

Da ferner das Ventilelement 304 und das Diaphragma 306 derart aufgebaut sind, dass die Ventilöffnung 303 geschlossen ist, wenn sich das Diaphragma 306 von dem neutralen Zustand zu der Seite des Ventilelements 304 verschiebt (zu der anderen Seite in der Dickenrichtung des Diaphragmas 306), so dass der Öffnungsgrad der Ventilöffnung 303 (Verschiebungsgröße des Ventilelements 304 von dem Zustand, in welchem die Ventilöffnung 303 geschlossen ist, als Bezugsgröße) maximal wird, wenn das Diaphragma 306 zu einer Seite in der Dickenrichtung verschiebt, wird sich das Diaphragma 306 zu der anderen Seite und einen Seite in der Dickenrichtung des Diaphragmas 306 von dem neutralen Zustand deformieren und verschieben.

Demgemäß kann die Maximalgröße der Deformation und Verschiebung des Diaphragmas 306 im Vergleich mit der Maximalgröße der Verschiebung des Ventilelements 304 klein vorgesehen werden, und deshalb kann im Vergleich mit dem Fall, in welchem das Diaphragma 306 zu nur einer Seite in der Dickenrichtung von dem neutralen Zustand deformiert und verschoben wird, die in dem Diaphragma 306 erzeugte Maximalspannung klein vorgesehen werden. Demzufolge kann die Haltbarkeit des Diaphragmas 306 verbessert werden.

Da ferner eine Vorspannungskraft auf das Ventilelement 304 von beiden Seiten in der Dickenrichtung des Diaphragmas 306 wirkt, kann das Ventilelement 304 und das Diaphragma 306 zusammen ohne Verbinden (Anschließen) des Ventilelements 304 und des Diaphragmas 306 bewegt (verschoben) werden.

Wenn das Ventilelement 304 und das Diaphragma 306 durch Einbringen von Wärme verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen, ändert sich jedoch die Metallkristallstruktur des Diaphragmas 306, so dass eine Gefahr einer Änderung der Eigenschaften bzw. Kennlinien von Deformation und Verschiebung des Diaphragmas 306 besteht.

Dahingegen sind in de vorliegenden Ausführungsform das Ventilelement 304 und das Diaphragma 306 nicht verbunden, und deshalb kann eine Änderung der Deformations- und Verschiebungs-Kennlinien des Diaphragmas 306 verhindert werden.

Wie ebenfalls aus der Erläuterung des Betriebs und der charakteristischen Merkmale, welche vorstehend gegeben wurde, klar ersichtlich wird, ist es bevorzugt, dass die Temperatur in dem geschlossenen Raum 305 des Drucksteuerventils 3 sich ideal verbunden mit der auslassseitigen Temperatur des Wärmeemitters 2 (Temperatur des stromaufwärtigen Raums 301e) ohne Zeitdifferenz ändert.

Dahingegen kann in der vorliegenden Ausführungsform, da die abdichtende Rohrleitung 313 mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als die des oberen Tragelements 307 durch das obere Tragelement 307 hindurch verläuft, welches sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums 305 erstreckt, die Differenz zwischen der Temperatur in dem geschlossenen Raum 305 und der Temperatur des stromaufwärtigen Raums 301e klein gemacht werden. Demgemäß wird der auslassseitige Druck des Wärmeemitters 2 weiter zu dem Druck entlang der optimalen Steuerlinie &eegr;max angehoben, und deshalb arbeitet das CO2-System effizienter.

(Zweite Ausführungsform)

In der zweiten Ausführungsform ist, wie in den 10A und 10B und 11 gezeigt, der hervorstehende Abschnitt 317 an dem oberen Tragelement 307 dahingehend ausgebildet, dass dieser in der großen Dickenrichtung des oberen Tragelements 307 in einer Vielzahl von Formen herausragt.

Hierdurch kann der Wärmeübertragungskoeffizient zwischen dem oberen Tragelement 307 und dem stromaufwärtigen Raum 301e und dem entgegenstehenden Druck des oberen Tragelements 307 verbessert werden. Demzufolge ist es möglich, die Dicke des oberen Tragelements 307 zu reduzieren, und deshalb kann die Wärmeleitung zwischen dem stromaufwärtigen Raum 301e und dem geschlossenen Raum 305 verbessert werden.

Es ist zu bemerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform der herausragende Abschnitt 317 nur auf der Seite der äußeren Wand (Seite des stromaufwärtigen Raums 301e) des oberen Tragelements 307 vorgesehen wurde, aber die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Es ist auch möglich, den herausragenden Abschnitt 317 auf der Seite der inneren Wand (der Seite des geschlossenen Raums 305) des oberen Tragelements 307 vorzusehen.

(Dritte Ausführungsform)

In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in den 12 und 13 gezeigt, die zweite Schraubenfeder 310 in dem stromabwärtigen Raum 301f angeordnet. Es ist zu bemerken, dass 12 ein Beispiel ist, in welchem ein Innengewinde 302a in der Gehäusewand 302 vorgesehen ist, und 13 ist ein Beispiel, in welchem das Innengewinde 302a in dem Gehäusekörper 301c vorgesehen ist.

Hierdurch kann, selbst nachdem das Elementgehäuse 315 in dem Gehäuse 301 untergebracht ist, die Einstellschraube 312 aus der Einströmöffnung 310b durch einen Sechskant-Schraubenschlüssel oder dergleichen gedreht werden.

(Vierte Ausführungsform)

In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in den 14 bis 16 gezeigt, welche drei Modifikationen zeigen, die erste Schraubenfeder 309 weggelassen, das Ventilelement 304 und die Platte (fester Körper) 311 und das Diaphragma 306 sind verbunden und die Vorspannungskraft der zweiten Schraubenfeder 310 ist veranlasst, auf das Ventilelement 304 in der Richtung zu wirken, welche die Ventilöffnung 303 schließt. Es ist zu bemerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Außengewinde in dem Ventilelement 304 ausgebildet ist, und ein Innengewinde in der Einstellschraube 312 ausgebildet ist.

Hierdurch kann die Anzahl von Teilen des Elementgehäuses 315 (Drucksteuerventil 3) gesenkt werden, und deshalb ist es möglich, die Primärkosten zur Herstellung des Drucksteuerventils 3 zu reduzieren.

Das Drucksteuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf ein CO2 verwendendes Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystem beschränkt und kann auf ein Ethylen, Ethan, Stickstoffoxid oder ein anderes Kältemittel zur Verwendung im superkritischen Bereich verwendendes Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystem angewandt werden.

Ferner kann das vorstehende Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungssystem selbst dann arbeiten, wenn der Akkumulator 5 weggelassen wird. In diesem Fall wird in dem Verdampfer 4 zurückbleibendes Kältemittel eingesaugt und ein ähnlicher Betrieb wie dem in einem CO2-System mit dem Akkumulator 5 kann erhalten werden.

Es ist zu bemerken, dass in der vorliegenden Beschreibung beispielsweise die Bedeutung des Satzes "das Ventilelement 304 und das Diaphragma 306 treten in Kontakt" den Fall einschließen, in welchem ein Abstandshalter (Beilagscheibe) oder ein anderes separates Teil zwischen dem Ventilelement 304 und dem Diaphragma 306 dazwischen gelegt ist. Das heißt, selbst ein Teil, welches von dem Ventilelement 304 getrennt ist, kann als ein Teil des Ventilelements 304 betrachtet werden, wenn es integral bzw. einstückig mit dem Ventilelement 304 sich bewegen kann. Es ist zu bemerken, dass für den Fall, in welchem ein separates Element zwischen der Platte 311 und dem Diaphragma 306 zwischengelegt ist, das gleiche gilt.

Ferner sind in den ersten bis dritten Ausführungsformen das Diaphragma 306 und das Ventilelement 304 nicht verbunden, aber es ist ebenso möglich, das Diaphragma 306 und das Ventilelement 304 durch Schweißen oder einen Klebstoff zu verbinden. Hierdurch kann das Ventilelement 304 veranlasst werden, sich zuverlässig dem Diaphragma 306 folgend zu verschieben.

Ferner ist es auch möglich, die Platte 311 durch einen Kunststoff in den vorstehenden Ausführungsformen herzustellen.

Ferner kann eine Beschädigung des Diaphragmas 306 selbst dann verhindert werden, wenn der untere flache Abschnitt 308b und die Oberfläche 304a derart ausgebildet sind, dass diese auf im Wesentlichen derselben gekrümmten Oberfläche angeordnet sind, solange wie dort kein Stufenunterschied zwischen dem unteren flachen Abschnitt 308b und der Oberfläche 304a ist. Ähnlich so ist es auch möglich, den oberen flachen Abschnitt 307b und die Oberfläche 311a auf im Wesentlichen derselben gekrümmten Oberfläche angeordnet vorzusehen.


Anspruch[de]
  1. Drucksteuerventil zur Anwendung auf ein Dampfdruck-Kälteerzeugungssystem, wobei Druck in einer Wärmestrahlungsquelle (2) einen kritischen Druck eines Kältemittels übersteigt,

    welches in einem Kältemittelströmungspfad (6) von der Wärmestrahlungsquelle (2) zu einem Verdampfer (4) vorzusehen ist, und

    zur Steuerung eines auslassseitigen Drucks der Wärmestrahlungsquelle (2) in Übereinstimmung mit einer Kältemitteltemperatur auf der Auslassseite der Wärmestrahlungsquelle (2) dient, umfassend:

    eine Unterteilungswand (302), welche in dem Kältemittelströmungspfad (6a) ausgebildet ist und den Kältemittelströmungspfad (6a) in einen stromaufwärtigen Raum (301e) und einen stromabwärtigen Raum (301f) unterteilt;

    eine Ventilöffnung (303), welche in der Unterteilungswand (302) ausgebildet ist und den stromaufwärtigen Raum (301e) und den stromabwärtigen Raum (301f) kommunizierend verbindet;

    ein Ausbildungselement (307), welches in dem stromaufwärtigen Raum (301e) vorgesehen ist;

    ein dünnfilmartiges Verschiebungselement (306), welches zusammen mit dem Ausbildungselement (307) einen geschlossenen Raum (305) ausbildet, in welchem das Kältemittel abgedichtet ist und sich in Übereinstimmung mit einem Druckunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums (305) verschiebt;

    ein Ventilelement (304), welches sich, verbunden mit dem Verschiebungselement (306), verschiebt und die Ventilöffnung (303) öffnet oder schließt;

    ein Durchgangselement (313), welches durch das Ausbildungselement (307) zwischen dem Inneren und dem Äußeren des geschlossenen Raums (305) durchdringt und aus einem Material hergestellt ist, welches eine größere Wärmeleitfähigkeit als die des Ausbildungselements (307) aufweist,

    ein elastisches Element (309, 310), welches an einer Seite in der Dickenrichtung des Verschiebungselements (306) angeschlossen ist und eine Vorspannungskraft zur Wirkung auf das Ventilelement (304) in einer die Ventilöffnung (303) schließenden Richtung bewirkt, und

    einen Vorspannungskraft-Einstellmechanismus (312) zum Einstellen der Vorspannungskraft des elastischen Elements (309, 310), welches auf das Ventilelement (304) wirkt, wobei

    das elastische Element (309, 310) und der Vorspannungskraft-Einstellmechanismus (312) auf der stromaufwärtigen Seite der Ventilöffnung (303) angeordnet sind.
  2. Drucksteuerventil gemäß Anspruch 1, wobei der geschlossene Raum (305) in sich ein Kältemittel abdichtet, welches irgendeine Dichte innerhalb eines Bereichs von einer gesättigten Flüssigkeitsdichte bei einer Temperatur des Kältemittels von 0°C bis zu einer gesättigten Flüssigkeitsdichte bei einem kritischen Punkt des Kältemittels bezüglich eines Volumens in dem geschlossenen Raum (305) in einem Zustand, in welchem die Ventilöffnung (303) geschlossen ist, aufweist.
  3. Drucksteuerventil gemäß Anspruch 2, wobei:

    das Kältemittel Kohlendioxid ist; und

    die Dichte in dem geschlossenen Raum 450 kg/m3 bis 850 kg/m3 ist.
  4. Drucksteuerventil gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend ein Haltelement (308), welches einen haltenden flachen Abschnitt (308b) aufweist, welcher im Wesentlichen dieselbe Oberfläche bezüglich einer Oberfläche (304a) in Kontakt mit dem Verschiebungselement (306) in dem Ventilelement (304) in einem Zustand, in welchem die Ventilöffnung (303) geschlossen ist, ausbildet und welches das Verschiebungselement (306) hält.
  5. Drucksteuerventil gemäß Anspruch 4, wobei:

    ein deformierter Abschnitt (306a) des Verschiebungselements, welcher durch Deformierung eines Teils des Verschiebungselements (306) in Wellenform erhalten wird, an einer äußeren Seite des Verschiebungselements (306) ausgebildet ist und

    ein deformierter Abschnitt (308a) des Halteelements, welcher wie der deformierte Abschnitt (306a) des Verschiebungselements geformt ist, an einer Position entsprechend dem deformierten Abschnitt (306a) des Verschiebungselements in dem Halteelement (308) ausgebildet ist.
  6. Drucksteuerventil gemäß Anspruch 4, des Weiteren umfassend:

    einen festen Körper (311), welcher an einer Seite in der Dickenrichtung des Verschiebungselements (306) angeordnet ist, einstückig mit dem Verschiebungselement (306) in einem Zustand verschiebt, in welchem dieser das Verschiebungselement (306) berührt, und eine höhere Festigkeit aufweist als die des Verschiebungselements (306);

    ein Anlageabschnitt (307a), welcher in dem Ausbildungselement (307) ausgebildet ist und eine Verschiebung des Verschiebungselements (306) um mehr als eine vorbestimmte Menge zu einer Seite in der Dickenrichtung des Verschiebungselements (306) durch Berührung mit dem festen Körper (311) begrenzt; und

    ein flacher Abschnitt (307), welcher an dem Ausbildungselement (307) ausgebildet ist und im Wesentlichen die gleiche Oberfläche mit einer Oberfläche (311a) in Berührung mit dem Verschiebungselement (306) in dem festen Körper (311) ausbildet, wenn der feste Körper (311) und dem Anlageabschnitt (307a) in Kontakt treten.
Es folgen 13 Blatt Zeichnungen






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