DE19913143C2 - Durchflußmengenregler - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflußmengenregler dargelegt im einteiligen Patentanspruch 1,
wobei zum Steuern des Flusses eines Kältemittels, das in einem
Kältekreislauf verwendet wird, und insbesondere einen
Durchflußmengenregler, der einen verläßlichen Betrieb des
Reglers sicherstellen kann, indem verhindert wird, daß die
Temperatur der Wärmeausdehnungslösung im hohen
Temperaturzustand durch das Kältemittel im niedrigen
Temperaturzustand verringert wird, und indem die
Ausdehnungseffizienz der Wärmeausdehnungslösung verbessert
wird.
Allgemein umfaßt eine Kälteeinheit einen Verdampfer, einen
Kompressor, einen Verflüssiger und ein Drosselventil. Eine
derartige Kälteeinheit setzt eine Umgebungstemperatur herab,
indem sie einen Kältekreislauf durchführt, der aus einer
Verdampfungs-, einer Verdichtungs-, einer Verflüssigungs- und
einer Ausdehnungsphase jeweils am Verdampfer, Kompressor,
Verflüssiger und Drosselventil besteht.
Der Kältekreislauf wird im folgenden näher beschrieben.
Das verflüssigte Kältemittel des Verdampfers verdampft und
entzieht dabei latente Wärme aus der umgebenden Luft. Daraus
resultiert, daß die Luft gekühlt wird und sich die Temperatur
derselben verringert. Die gekühlte Luft versucht die
Temperatur eines Kühlraums durch natürliche Konvektion oder
ein Gebläse auf einer niedrigen Temperatur zu halten. Das vom
Drosselventil ausgegebene verflüssigte Kältemittel und das
verdampfte Kältemittel befinden sich zusammen im Verdampfer.
Während dabei das Kältemittel vom flüssigen Zustand in dem
dampfförmigen Zustand übergeht und dieser Zustandswechsel
fortschreitet, weist der Dampfdruck eine bestimmte Beziehung
zur Dampftemperatur auf.
Das im Verdampfer verdampfte Kältemittel im gasförmigen
Zustand wird in den Kompressor absorbiert, was dazu dient, das
Kältemittel im flüssigen Zustand aktiv zu verdampfen, indem
das Innere des Verdampfers auf einem niedrigen Druck gehalten
wird, auch wenn seine Temperatur sehr niedrig ist.
Dabei wird das in den Kompressor absorbierte verdampfte
Kältemittel im Zylinder durch einen Kolben komprimiert, so daß
sein Druck hoch wird, wodurch das verdampfte Kältemittel
einfach verflüssigt werden kann, auch wenn es durch Wasser in
Raumtemperatur oder Kühlluft gekühlt wird.
Danach wird das komprimierte Gas des Kompressors kondensiert,
um es zu kühlen, wobei es dann verflüssigt wird. Wie die
Verdampfungsphase umfaßt die Kondensationsphase die beiden
Zustände flüssig und dampfförmig. Während des
Zustandsübergangs vom dampfförmigen Zustand zum flüssigen
Zustand, weist der Kondensationsdruck eine bestimmte Beziehung
zur Kondensationstemperatur auf.
Bei dem oben beschriebenen Kältekreislauf ist unter der
Ausdehnungsphase das Vermindern des Drucks des verflüssigten
Kältemittels zu einem Zustand zu verstehen, in welchem das
Kältemittel einfach verdampft werden kann, bevor das
verflüssigte Kältemittel in den Verdampfer gegeben wird. Die
Ausdehnung wird durch das Drosselventil durchgeführt. Ein
derartiges Drosselventil führt eine Durchflußmengenregelung
des Kältemittels sowie eine Verminderung des Drucks durch.
Mit anderen Worten wird der Fluß des im Verdampfers
verdampften Kältemittels durch den aus dem Kühlraum zu
entfernenden Wärmefluß bei einer gegebenen
Verdampfungstemperatur (Verdampfungsdruck) bestimmt. Es ist
deshalb wichtig, diese Bedingungen zu berücksichtigen und
den Zufluß des Kältemittels präzise, d. h. weder zu groß noch
zu klein zu steuern.
Das Drosselventil dehnt flüssiges Kältemittel mit hoher
Temperatur und hohem Druck adiabatisch zu einem flüssigen
Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck,
indem es drosselt und gleichzeitig als ein
Durchflußmengenregler zum Regeln des Zuflusses des
Kältemittels in Übereinstimmung mit der Last der Verdampfers
funktioniert.
Es sind verschiedene Arten von Drosselventilen mit jeweils
verschiedenem Betriebsverfahren und Aufbau bekannt. Vor
kurzem wurde ein Durchflußmengenregler vorgesehen, der
sowohl Hitze wie Luftdruck verwendet und die Eigenschaften
aufweist, daß die Antriebskraft groß ist, eine Feinsteuerung
möglich ist und die Herstellungskosten gering sind.
Fig. 1 ist eine Querschnittansicht, die einen herkömmlichen
Durchflußmengenregler gemäß dem firmeninternen Stand der
Anmelderin zeigt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der herkömmliche
Durchflußmengenregler eine Kappe 1 mit einer vorbestimmten
Form und eine Bodenplatte 3 eines Heizers, wobei die
Bodenplatte 3 aus Keramik hergestellt ist und an beiden Seiten
Einlässe aufweist. Der herkömmliche Durchflußmengenregler
umfaßt weiterhin eine Elektrode 5 aus Aluminium (Al), auf
deren zentralem Teil eine Heizelektrode 4 plaziert ist. Die
Al-Elektrode 5 ist auf der oberen Oberfläche der Bodenplatte 3
befestigt. Eine Membran 7 ist am Umfang der Al-Elektrode 4
befestigt, wobei dazwischen ein Abstandhalter 6 vorgesehen
ist. Die Al-Elektrode ist aus Kupfer. Eine Befestigungsschicht
(oder ein Füllstoff) 8, 9 ist zwischen der oberen Oberfläche
des Al-Elektrode 5 und der unteren Oberfläche des
Abstandhalters 6 und zwischen der unteren Oberfläche der Al-
Elektrode und der oberen Oberfläche des Abstandhalters 6
angeordnet, um die Befestigungskraft zu verstärken. Eine
Wärmeausdehnungslösung 10 ist in den zwischen der Al-Elektrode
5 und der Membran 7 gebildeten Raum 14 gefüllt. Eine dichtende
Bodenplatte 11 ist an der Bodenplatte 3 des Heizers befestigt,
um einen Einlaß 2 für die Wärmeausdehnungslösung zu dichten.
In Fig. 1 gibt das Bezugszeichen 12 eine elektrische Leitung
an.
Die Kappe 1 umfaßt einen Raum 1a, durch den das Kältemittel
hindurchgeht. Ein Einlaß 1b zum Einführen des Kältemittels in
den Raum 1a und ein Auslaß 1c zum Ausführen des Kältemittels
aus dem Raum 1a nach außen sind in Kommunikation mit dem Raum
1a in der Kappe 1 ausgebildet.
Um den wie oben beschrieben aufgebauten Durchflußmengenregler
zusammenzubauen, wird eine Elektrode 5 aus Aluminium (Al) mit
einer Heizelektrode 4 aus einer Ta-Al-Legierung auf der oberen
Oberfläche der Bodenplatte 3 des Heizers befestigt, wobei die
untere Befestigungsschicht 8, der Abstandhalter 6, die obere
Befestigungsschicht 9 und die Membran 7 in der genannten
Reihenfolge auf der Al-Elektrode 5 angeordnet werden, so daß
zwischen diesen der Raum 14 gebildet wird.
Dann wird die Wärmeausdehnungslösung 10 durch den Einlaß 2 vom
unteren Teil der Bodenplatte 3 des Heizers eingeführt und die
dichtende Platte 11 an der unteren Oberfläche der Bodenplatte
3 des Heizers befestigt, um den Einlaß 2 für die
Wärmeausdehnungslösung zu dichten. Dann wird die dichtende
Platte 11 an der unteren Oberfläche der Kappe 1 befestigt. Als
nächstes wird die elektrische Leitung 12 aus der Kappe 1 nach
außen gezogen. Der zentrale Teil der Membran 7 ist dabei
direkt unterhalb des Auslasses 1c angeordnet, der in der Kappe
1 ausgebildet ist.
Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Durchflußmengenregler
wird das flüssige Kältemittel durch den Einlaß 1b der Kappe 1
eingeführt, geht durch den darin ausgebildeten Raum 1a
hindurch und wird dann durch den Auslaß 1c zum Verdampfer
ausgeführt.
Wenn eine Durchflußmengenregelung des flüssigen Kältemittels
erforderlich ist, wird über die von außerhalb der Kappe 1
kommende elektrische Leitung 12 eine Spannung an der Al-
Elektrode 5 angelegt, so daß die Heizelektrode 4 aus Ta-Al
Wärme emittiert. Dadurch dehnt sich die Wärmeausdehnungslösung
10 aus, die in den durch die Al-Elektrode 5, den Abstandhalter
6 und die Membran 7 begrenzten Raum gefüllt ist. Wie in Fig. 2
gezeigt, verursacht die Wärmeausdehnung der
Wärmeausdehnungslösung 10, daß sich der zentrale Teil der
Membran 7 zum Auslaß 1c der Kappe 1 hin wölbt, um den Ausfluß
des Kältemittels durch den Auslaß 1c zu regeln, wodurch der
Gesamtfluß des Kältemittels geregelt wird.
Der herkömmliche Durchflußmengenregler weist jedoch den
Nachteil auf, daß der Wärmeaustausch sehr aktiv ist, da das
Kältemittel und die Wärmeausdehnungslösung 10 nur durch die
Membran 7 voneinander getrennt sind.
Wenn mit anderen Worten eine elektrische Leistung an der Al-
Elektrode 5 angelegt wird, dann wird die Heizelektrode 4 aus
einer Ta-Al-Legierung erwärmt und emittiert deshalb Wärme. Die
emittierte Wärme erhöht die Temperatur der
Wärmeausdehnungslösung 10 in beträchtlichem Maße. Da die Wärme
der Wärmeausdehnungslösung 10 mit erhöhter Temperatur auf das
Kältemittel mit niedriger Temperatur übertragen wird, hält die
Wärmeausdehnungslösung 10 keinen hohen Temperaturzustand
aufrecht. Folglich wird die Wärmeausdehnungseffektivität
herabgesetzt und die Durchflußmengenregelungsaktivität
dementsprechend herabgesetzt, was einen Mängel darstellt,
welcher die Verläßlichkeit des Produkts stark beeinträchtigt.
Die Druckschrift DE 38 38 756 C1 offenbart ein elektronisch
steuerbares Regelventil, das ein Hauptrohr mit zwei Endstücken
aufweist, die als Ein- und Auslässe dienen, sowie ein
elastisches Mittelstück, das druckbeaufschlagbar ist und seine
Form ändern kann und somit auch einen Strömungsquerschnitt für
ein dazwischen fließendes Medium. Ein mit einem heizbaren
Medium gefüllter Hohlraum ist hierbei nicht unterteilt und
steht über das elastische Mittelstück in starker thermischer
Wechselwirkung mit dem in seiner Flußmenge zu regelnden Medium.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ei
nen Durchflußmengenregler anzugeben, der in der Lage ist,
den Wärmeaustausch zwischen der Wärmeausdehnungslösung mit
hoher Temperatur und dem Kältemittel mit niedriger Tempera
tur zu beschränken.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Durchflußmengenregler anzugeben, der in der Lage ist, die
Verläßlichkeit des Betriebs sicherzustellen, indem verhin
dert wird, daß die Temperatur der Wärmeausdehnungslösung im
hohen
Temperaturzustand durch das Kältemittel im niedrigen
Temperaturzustand herabgesetzt wird, so daß die
Wärmeausdehnungslösung effektiv ausgedehnt wird.
Um die oben genannten Aufgaben zu lösen und um andere Vorteile
vorzusehen, umfaßt ein Durchflußmengenregler: eine
Basisplatte, eine mit der Basisplatte verbundene Deckelplatte
mit einem Einlaß und einem Auslaß, eine innerhalb der
Deckelplatte ausgebildete adiabatische Kammer, die auf der
oberen Oberfläche der Basisplatte gehalten wird und in ihrem
unteren Teil einen mit einer Wärmeausdehnungslösung gefüllten
Druckerzeugungsraum sowie in ihrem mittleren Teil einen mit
dem Druckerzeugungsraum kommunizierenden Hohlraum umfaßt, eine
mit dem oberen Umfang der adiabatischen Kammer verbundene
Membran, wobei zwischen der Deckelplatte und der adiabatischen
Kammer ein Kältemittelraum angeordnet ist, in welchen
Kältemittel gefüllt ist, eine mit der unteren Oberfläche der
adiabatischen Kammer verbundene Scheibe zum Dichten des
Druckerzeugungsraums, und eine Einrichtung zum Erwärmen der in
den Druckerzeugungsraum gefüllten Wärmeausdehnungslösung.
Um zu verhindern, daß die Wärmeausdehnungslösung leckt, ist
ein Dichtungsglied selektiv zwischen der adiabatischen Kammer
und der Scheibe angeordnet.
Vorzugsweise umfaßt die adiabatische Kammer einen oberen Raum,
der an der oberen Oberfläche derselben ausgebildet ist. Der
obere Raum weist eine geneigte Ebene auf, die nach unten zu
dem Hohlraum hin geneigt ist. Die Wärmeausdehnungslösung ist
zwischen die geneigte Ebene des oberen Raums und die Membran
gefüllt.
Weiterhin umfaßt die Deckelplatte eine Aufnahmerille, die an
der unteren Oberfläche derselben mit einer ausgewählten Tiefe
ausgebildet ist, in welche ein Dichtungsglied wie etwa ein O-
Ring eingefügt ist, so daß ein Lecken des Kältemittels
verhindert wird.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung umfaßt die Heizeinrichtung: ein Paar von
Dünnfilmelektroden, die mit einem Abstand zueinander auf der
oberen Oberfläche einer Scheibe angeordnet sind, ein Paar von
Anschlußlaschen, die jeweils mit dem Paar von
Dünnfilmelektroden durch in der Scheibe ausgebildete Löcher
hindurch elektrisch verbunden sind, wobei sich ein Ende jeder
Anschlußlasche unter der Scheibe erstreckt, und einen auf der
Scheibe ausgebildeten dünnen Heizfilm, welcher das Paar von
Dünnfilmeleketroden elektrisch miteinander verbindet.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung umfaßt die Heizeinrichtung ein PTC-Element, das an
der unteren Oberfläche der Scheibe vorgesehen ist, um die
Scheibe zu erwärmen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden
Erfindung umfaßt die Heizeinrichtung: ein Paar von durch ein
Paar von Löchern eingeführten Anschlußlaschen, wobei sich ein
Ende jeder Anschlußlasche unter der Scheibe erstreckt und das
andere Ende jeder Anschlußlasche über der Scheibe erstreckt;
und eine Heizspirale, welche die anderen Enden der
Anschlußlaschen miteinander verbindet.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht, welche einen herkömmlichen
Durchflußmengenregler zeigt, wobei die
Wärmeausdehnungsflüssigkeit nicht ausgedehnt ist,
Fig. 2 eine Schnittansicht, welche einen herkömmlichen
Durchflußmengenregler zeigt, wobei die
Wärmeausdehnungsflüssigkeit ausgedehnt ist,
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Durchflußmengenreglers
in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 4a eine perspektivische Ansicht eines Heizgliedes in
dem Durchflußmengenregler von Fig. 3, und Fig. 4b eine
Schnittansicht des Heizgliedes von Fig. 4a,
Fig. 5 eine Schnittansicht eines Heizgliedes in
Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, und
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Heizgliedes in
Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
Ein Durchflußmengenregler in Übereinstimmung mit einer
bevorzugten Ausführungsform ist in Fig. 3 gezeigt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt der Durchflußmengenregler eine
Basisplatte 21 und eine Deckelplatte 22, die mit Hilfe von
einigen Schrauben 23 auf der Basisplatte 21 befestigt ist. Die
Deckelplatte 22 weist einen Einlaß 22a und einen Auslaß 22b
auf, die mit einem Abstand zueinander an beiden Seiten
derselben angeordnet sind. Eine adiabatische Kammer 25 ist in
der Deckelplatte 22 vorgesehen und wird auf der oberen
Oberfläche der Basisplatte 21 gehalten. Die adiabatische
Kammer 25 umfaßt in ihrem unteren Teil eine
Druckerzeugungskammer 25a, die mit einer
Wärmeausdehnungslösung 24 gefüllt ist. In einem mittleren Teil
der adiabatischen Kammer 25 ist ein Hohlraum 25b vorgesehen,
der mit dem Druckerzeugungsraum 25a kommuniziert. Eine Membran
26 ist mit dem oberen Umfang der adiabatischen Kammer 25
verbunden und bildet zusammen mit der Deckelplatte 22 und der
adiabatischen Kammer 25 einen Kältemittelraum 22c, in den
Kältemittel gefüllt ist. Eine Scheibe 28 ist mit Hilfe einiger
Schrauben 27 mit der unteren Oberfläche der adiabatischen
Kammer 25 verbunden und dichtet den Druckerzeugungsraum 25a.
Eine Dichtung 29 ist zwischen der Schreibe 28 und der
adiabatischen Kammer 25 angeordnet. Außerdem ist ein Heizglied
zum Erwärmen der in den Druckerzeugungsraum 25a gefüllten
Wärmeausdehnungslösung 24 vorgesehen.
Die adiabatische Kammer 25 umfaßt einen oberen Raum 25d, der
auf der oberen Oberfläche derselben vorgesehen ist. Der obere
Raum 25d weist eine geneigte Ebene 25c auf, die nach unten zum
Hohlraum 25b hin geneigt ist. Die Wärmeausdehnungslösung 24
ist zwischen die geneigte Ebene 25c des oberen Raums 25d und
die Membran 26 gefüllt.
Vorzugsweise sind der Hohlraum 25b der adiabatischen Kammer 25
und das Zentrum des in der Deckelplatte 22 gebildeten
Auslasses 22b miteinander ausgerichtet, wobei das Zentrum der
Membran 26 zwischen denselben angeordnet ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Schrauben
23, 27 als Elemente zum Befestigen der Deckelplatte 22 an der
Basisplatte 21 und als Elemente zum Befestigen der Scheibe 28
auf der adiabatischen Kammer 25 angegeben, wobei jedoch auch
andere Elemente als Schrauben verwendet werden können.
Der Durchflußmengenregler weist einen dichten Aufbau auf, um
zu verhindern, daß das flüssige Kältemittel leckt.
Insbesondere ist eine Aufnahmerille 22d an der inneren
Oberfläche der Deckelplatte 22 mit einer bestimmten Tiefe
vorgesehen, in welcher ein O-Ring 30 eingefügt ist.
In Fig. 3 gibt das Bezugszeichen 21a ein Durchgangsloch an,
das an einem ausgewählten Teil des Basisplatte 21 ausgebildet
ist, wobei das Durchgangsloch 21a verwendet wird, um die
Verbindung von elektrischen Leitungen mit den Anschlußlaschen
42, 42' zu ermöglichen.
Im folgenden werden Heizelemente zum Heizen der
Wärmeausdehnungslösung 24 im Durchflußmengenregler mit Bezug
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 4a ist eine perspektivische Ansicht einer Heizeinrichtung
in dem Durchflußmengenregler von Fig. 3, und Fig. 4b ist eine
Schnittansicht der Heizeinrichtung von Fig. 4a.
Wie in Fig. 4a und 4b gezeigt, umfaßt eine Heizeinrichtung ein
Paar von Dünnfilmelektroden 41, 41', die scheibenförmig mit
einem Abstand zueinander auf einer Scheibe 28 vorgesehen sind.
Ein Paar von Anschlußlaschen 42, 42' sind jeweils mit den
Dünnfilmelektroden elektrisch verbunden und erstrecken sich
durch entsprechende Durchgangslöcher, die an entsprechenden
zentralen Teilen der Dünnfilmelektroden und in der Scheibe 28
gebildet sind, unter die Scheibe 28. Ein dünner und
scheibenförmiger Heizfilm 43 ist im zentralen Teil der Scheibe
28 angeordnet, wobei beide Kanten des dünnen Heizfilms 43
elektrisch mit dem Paar von Dünnfilmelektroden 41, 41'
verbunden sind.
Dabei ist das Paar von Dünnfilmelektrode 41, 41' vorzugsweise
aus Aluminium hergestellt, und ist der dünne Heizfilm 43
vorzugsweise aus einer Ta-Al-Legierung hergestellt.
Die Anschlußlaschen 42, 42' sind jeweils mit Stromleitungen
44, 44' verbunden, wobei der dünne Heizfilm 43 durch das
Anlegen einer elektrischen Spannung (V) über die
Stromleitungen 44, 44' erwärmt wird. Dabei variiert die
Temperatur des dünnen Heizfilms 43 in Abhängigkeit von der
Höhe der angelegten elektrischen Leistung. Um also die
Temperatur des dünnen Heizfilms präzise zu steuern, sollte
eine entsprechend hohe elektrische Leistung angelegt werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist bei dem Durchflußmengenregler mit
dem oben beschriebenen Aufbau, der größte Teil der
Wärmeausdehnungslösung 24 in den Druckerzeugungsraum 25a
gefüllt, der unter der adiabatischen Kammer 25 vorgesehen ist.
Dadurch wird der Wärmeaustausch zwischen der
Wärmeausdehnungslösung 24 mit hoher Temperatur und dem
Kältemittel mit niedriger Temperatur beschränkt, indem der
Kontaktbereich minimiert wird, in welchem die
Wärmeausdehnungslösung 24 das Kältemittel direkt durch die
Membran 26 kontaktiert.
Im folgenden wird der Betrieb des Durchflußmengenreglers der
vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben.
Zuerst wird auf Fig. 3, 4a und 4b Bezug genommen. Wenn die
elektrische Spannung (V) nicht an der Heizeinrichtung angelegt
wird, wird der dünne Heizfilm 43 nicht erwärmt, so daß sich
die Wärmeausdehnungslösung 24 nicht ausdehnt. Dementsprechend
wölbt sich die Membran 26 nicht zum Auslaß 22b hin. Deshalb
geht das flüssige Kältemittel, das durch den Einlaß 22a der
Deckelplatte 22 eingeführt wird, durch den Raum 22c der
Deckelplatte 22 hindurch. Das flüssige Kältemittel wird dann
durch den Auslaß 22b zum Verdampfer ausgeführt.
Wenn der Fluß des flüssigen Kältemittels reduziert werden
soll, dann wird eine entsprechende Spannung (V) für das System
angelegt, so daß der dünne Heizfilm 43 erwärmt wird, um die
eingefüllte Wärmeausdehnungslösung 24 zu erwärmen.
Dabei wird die in den Druckerzeugungsraum 25a der
adiabatischen Kammer 25 eingefüllte Wärmeausdehnungslösung 24
ausgedehnt, steigt durch den Hohlraum 25b der adiabatischen
Kammer 25 nach oben und füllt den oberen Raum 25d. Auf diese
Weise wölbt die kontinuierliche Ausdehnung der
Wärmeausdehnungslösung 24 die Membran 26 zum Auslaß 22b der
Deckelplatte 22 hin, um dadurch den Fluß des flüssigen
Kältemittels zu reduzieren, das durch den Auslaß 22b
ausgeführt wird.
Fig. 5 zeigt einen Durchflußmengenregler mit einer
Heizeinrichtung in Übereinstimmung mit einer anderen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dem Durchflußmengenregler von Fig. 5 ist eine
Aufnahmevertiefung 28'a mit einer ausgewählten Tiefe an einem
zentralen Teil der unteren Oberfläche einer Scheibe 28'
ausgebildet. Ein PTC-(Positive Temperature Coefficient =
Positiver Temperaturkoeffizient)-Element 50 ist in der
Aufnahmevertiefung 28'a angeordnet. Die obere und untere
Oberfläche des PTC-Elements sind jeweils mit den elektrischen
Leitungen 51, 51' verbunden.
Das PTC-Element 50 ist aus Keramik hergestellt und weist die
Eigenschaft auf, daß es Wärme emittiert, wenn eine elektrische
Leistung an demselben angelegt wird. Natürlich kann die
Temperatur des PTC-Elements 50 durch das Steuern der
angelegten Spannung gesteuert werden.
Wenn in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform des
Durchflußmengenreglers keine elektrische Leistung an dem PTC-
Element 50 angelegt wird, wird die Scheibe 28' nicht erwärmt,
so daß sich die Membran 26 nicht verformt, d. h. nicht gewölbt
wird. Deshalb geht das durch den Einlaß 22a der Deckelplatte
22 eingeführte flüssige Kältemittel durch den Raum 22c der
Deckelplatte 22 hindurch und wird durch den Auslaß 22b zum
Verdampfer ausgeführt.
Wenn dagegen eine elektrische Leistung am PTC-Element 50
angelegt wird, wird die Scheibe 28' erwärmt, um die
Wärmeausdehnungslösung 24 auszudehnen. Dabei wird die Membran
26 verformt, um den Fluß des flüssigen Kältemittels zu
reduzieren, das durch den Auslaß 22b ausgeführt wird.
Fig. 6 zeigt einen Durchflußmengenregler mit einer
Heizeinrichtung in Übereinstimmung mit einer weiteren
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 6 gezeigt, umfaßt die Heizeinrichtung ein Paar von
Anschlußlaschen 61, 61', die sich durch ein Paar von
Durchgangslöchern in der Scheibe 28" erstrecken. Ein Ende der
Anschlußlaschen 61, 61' erstreckt sich jeweils durch ein
Durchgangsloch in der Scheibe 28" unter die Scheibe 28",
während das andere Ende von der oberen Oberfläche der Scheibe
28" vorsteht. Eine Heizspule 62 ist mit den anderen Enden der
Anschlußlaschen 61, 61' verbunden.
Die Heizspule 62 ist vorzugsweise aus Nichrom hergestellt. Die
Anschlußlaschen 61, 61' sind jeweils mit den elektrischen
Leitungen 63, 63' verbunden, um die Heizspule 62 durch das
Anlegen einer elektrischen Leistung zu erwärmen. Natürlich
kann die Heizspule 62 die erzeugte Wärmemenge in
Übereinstimmung mit der Höhe der angelegten elektrischen
Leistung steuern.
Auf diese Weise steuert der Durchflußmengenregler den Fluß des
durch den Auslaß 22b ausgeführten Kältemittels mit Hilfe der
Ausdehnung der Wärmeausdehnungslösung und der Verformung der
Membran 26, indem eine elektrische Leitung an der Heizspule 62
angelegt wird.
Da der Betrieb des oben beschriebenen Durchflußmengenreglers
mit demjenigen der vorher erläuterten Ausführungsformen
identisch ist, wird hier auf eine Beschreibung des Betriebs
dieser Ausführungsform verzichtet.
Da der Durchflußmengenregler wie zuvor beschrieben eine
Basisplatte, eine an der Basisplatte 21 befestigte
Deckelplatte, welche jeweils an ihren Seiten einen Einlaß und
einen Auslaß umfaßt, eine in der Deckelplatte ausgebildete
adiabatische Kammer, die auf der oberen Oberfläche der
Basisplatte gehalten wird und im ihrem unteren Teil einen mit
einer Wärmeausdehnungslösung gefüllten Druckerzeugungsraum
sowie in ihrem mittleren Teil einen mit dem
Druckerzeugungsraum verbundenen Hohlraum umfaßt, eine mit dem
oberen Umfang der adiabatischen Kammer verbundene Membran,
wobei zwischen der Deckelplatte und der adiabatischen Kammer
ein Füllraum vorgesehen ist, in welchen Kältemittel gefüllt
ist, eine mit der unteren Oberfläche der adiabatischen Kammer
verbundene Scheibe zum Dichten des Druckerzeugungsraums, sowie
ein Heizglied zum Erwärmen der in den Druckerzeugungsraum
gefüllten Wärmeausdehnungslösung umfaßt, beschränkt der
Durchflußmengenregler den Wärmeaustausch zwischen der
Wärmeausdehnungslösung mit hoher Temperatur und dem
Kältemittel mit niedriger Temperatur. Folglich stellt der
Durchflußmengenregler die Verläßlichkeit des Betriebs sicher,
indem er verhindert, daß die Temperatur der
Wärmeausdehnungslösung im hohen Temperaturzustand durch das
Kältemittel im niedrigen Temperaturzustand herabgesetzt wird,
so daß die Wärmeausdehnungslösung effektiv ausgedehnt wird.
Claims (7)
1. Durchflussmengenregler mit:
einer Basisplatte (21),
einer mit der Basisplatte (21) verbundenen Deckelplatte (22), welche einen Einlass (22a) und einen Auslass (22b) umfasst,
einer in der Deckelplatte (22) ausgebildeten adiabatischen Kammer (25), die auf der oberen Oberfläche der Basisplatte (21) gehalten wird,
wobei die adiabatische Kammer (25) umfasst:
eine mit der unteren Oberfläche der adiabatischen Kammer (25) verbundene Scheibe (28) zum Dichten des Druckerzeugungsraums (25a), und
eine Einrichtung zum Erwärmen der in den Druckerzeugungsraum (25a) gefüllten Wärme ausdehnungslösung (24).
einer Basisplatte (21),
einer mit der Basisplatte (21) verbundenen Deckelplatte (22), welche einen Einlass (22a) und einen Auslass (22b) umfasst,
einer in der Deckelplatte (22) ausgebildeten adiabatischen Kammer (25), die auf der oberen Oberfläche der Basisplatte (21) gehalten wird,
wobei die adiabatische Kammer (25) umfasst:
- a) einen im unteren Teil derselben ausgebildeten Druckerzeugungsraum (25a), der mit einer Wärmeausdehnungslösung (24) gefüllt ist, und
- b) einen im mittleren Teil derselben ausgebildeten Hohlraum (25b), der mit dem Drucker zeugungsraum (25a) kommuniziert, zur thermischen Entkopplung des Druckerzeugungs raums,
eine mit der unteren Oberfläche der adiabatischen Kammer (25) verbundene Scheibe (28) zum Dichten des Druckerzeugungsraums (25a), und
eine Einrichtung zum Erwärmen der in den Druckerzeugungsraum (25a) gefüllten Wärme ausdehnungslösung (24).
2. Durchflussmengenregler nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch ein
Dichtungsglied (29), welches verhindert, dass die Wärmeausdehnungslösung (24)
zwischen der adiabatischen Kammer (25) und der Scheibe (28) leckt.
3. Durchflussmengenregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
adiabatische Kammer (25) einen oberen Raum (25d) umfasst, der auf der oberen
Oberfläche derselben ausgebildet ist und eine geneigte Ebene (25c) umfasst, welche nach
unten zu einem Raum (25b) hin geneigt ist, wobei die Wärmeausdehnungslösung (24)
zwischen die geneigte Ebene (25c) und die Membran (26) gefüllt ist.
4. Durchflussmengenregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Deckelplatte (22) eine an ihrer unteren Oberfläche mit einer
ausgewählten Tiefe ausgebildete Aufnahmerille (22d) aufweist, in welche ein
Dichtungsglied (30) derart eingesetzt ist, dass ein Lecken des Kältemittels verhindert wird.
5. Durchflussmengenregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung umfasst:
ein Paar von Dünnfilmelektroden (41, 41'), die mit einem Abstand zueinander auf der oberen Oberfläche der Scheibe (28) vorgesehen sind,
ein Paar von Anschlußlaschen (42, 42'), die durch ein Paar von in der Scheibe (28) ausgebildeten Durchgangslöchern mit dem Paar von Dünnfilmelektroden (41, 41') elektrisch verbunden sind, wobei sich ein Ende jeder der Anschlußlaschen (42, 42') unter der Scheibe (28) erstreckt, und
einen auf der Scheibe (28) vorgesehenen dünnen Heizfilm (43), welcher das Paar von Dünnfilmelektroden (41, 41') elektrisch miteinander verbindet.
ein Paar von Dünnfilmelektroden (41, 41'), die mit einem Abstand zueinander auf der oberen Oberfläche der Scheibe (28) vorgesehen sind,
ein Paar von Anschlußlaschen (42, 42'), die durch ein Paar von in der Scheibe (28) ausgebildeten Durchgangslöchern mit dem Paar von Dünnfilmelektroden (41, 41') elektrisch verbunden sind, wobei sich ein Ende jeder der Anschlußlaschen (42, 42') unter der Scheibe (28) erstreckt, und
einen auf der Scheibe (28) vorgesehenen dünnen Heizfilm (43), welcher das Paar von Dünnfilmelektroden (41, 41') elektrisch miteinander verbindet.
6. Durchflussmengenregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung ein PTC-Element (50) umfasst, welches an der
unteren Oberfläche der Scheibe (28') vorgesehen ist, um die Scheibe (28') zu erwärmen.
7. Durchflussmengenregler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung umfasst:
ein Paar von Anschlußlaschen (61, 61'), ein Durchgangsloch (21a) in der Basisplatte (21), wobei sich ein Ende jeder der Anschlußlaschen (61, 61') unter der Scheibe (28") erstreckt und wobei sich das andere Ende jeder der Anschlußlaschen (61, 61') über der Scheibe (28") erstreckt, und
eine Heizspirale (62), welche die anderen Enden der Anschlußlaschen (61, 61') miteinander verbindet.
ein Paar von Anschlußlaschen (61, 61'), ein Durchgangsloch (21a) in der Basisplatte (21), wobei sich ein Ende jeder der Anschlußlaschen (61, 61') unter der Scheibe (28") erstreckt und wobei sich das andere Ende jeder der Anschlußlaschen (61, 61') über der Scheibe (28") erstreckt, und
eine Heizspirale (62), welche die anderen Enden der Anschlußlaschen (61, 61') miteinander verbindet.
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