DE69510250T2

DE69510250T2 - Kühlgerät

Info

Publication number: DE69510250T2
Application number: DE69510250T
Authority: DE
Inventors: Hisayoshi Sakakibara; Yoshiaki Takano; Yasushi Yamanaka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2015-03-04
Also published as: DE69510250D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlgerät mit einer Vielzahl von Verdampfern in einem einzigen Kühlzyklus.
US-A-2 191 925 offenbart ein Kühlgerät mit einer Vielzahl von Verdampfungsmitteln und zugehörigen Expansionsventilen und besonderen thermostatischen Regelventilen. Jedes der Expansionsventile ist mit einem wärmeempfindlichen Rohr ausgestattet, das als Druckveränderung die Temperaturveränderung eines Kühl- bzw. Kältemittels, das von einem Verdampfer abgegeben wird, infolge eines dort eingeschlossenen wärmeempfindlichen Gases feststellt. Eine Drosselsektion ist vorgesehen, um einen Kühl- bzw. Kältemittelweg stromaufwärts des Verdampfers und des Ventilelementes zu verschließen, um die Öffnung der Drosselsektion zu verändern. Eine Feder spannt das Ventilelement in einer Richtung derart vor, daß die Öffnung der Drosselsektion verkleinert wird, und ein Hauptventil ist vorgesehen, das eine wärmeempfindliche Kammer aufweist, an die der Druck des wärmeempfindlichen Rohrs übertragen wird. Die Öffnung der Drosselsektion wird derart eingestellt, daß sich das Ventilelement zu einer Position verschiebt, bei der der Druck der wärmeempfindlichen Kammer mit dem kombinierten Druck aus niederdruckseitigem Drucks stromabwärts der Drosselsektion und Erregungsdruck der Feder übereinstimmt. Ein Gasregelventil besitzt ein Gasregelrohr, das mit der wärmeempfindlichen Kammer in Verbindung steht, um einen hermetisch abgedichteten Raum mit der wärmeempfindlichen Kammer zu schaffen, und ein Heizmittel ist mit dem Gasregelrohr in thermischer Berührung stehend vorgesehen.
Bei diesem bekannten Kühlgerät wird der Hochdruck in die Druckausgleichskammer unterhalb der Membran eingeführt, um das Expansionsventil zwangsweise zu schließen. Dieses Gerät ist ein System einer normalerweise offenen Gattung, in dem die Heizvorrichtung die Wärme erzeugt, wenn das Kühl- bzw. Kältemittel angehalten ist. Im allgemeinen ist die Periode, während der das Kühlgerät nicht arbeitet, länger als diejenige, während der das Kühlgerät arbeitet. Daher ist zu erwarten, daß die Heizeinrichtung Wärme erzeugt, so daß sich die Leistung bzw. Wirksamkeit verschlechtern kann.
Des weiteren gibt es bereits ein Kühlgerät mit einer Vielzahl von Verdampfern in einem einzigen Kühlzyklus. Bei diesem Kühlgerät besteht tatsächlich keine Notwendigkeit, Kühl- bzw. Kältemitte konstant allen Verdampfern zuzuführen. Statt dessen reicht es aus, das Kühl- bzw. Kältemittel nur den benötigten Verdampfern zuzuführen. Demzufolge ist die Ausrüstung derart gestaltet, daß ein Solenoidventil in jedem der Kühl- bzw. Kältemittelrohre eingebaut ist, die Kühl- bzw. Kältemittel zu den Verdampfern führen. Jedoch ist durch die Verwendung dieser Solenoidventile die Zahl der Teile vergrößert, und vergrößert sich auch die Zahl der Verbindungspunkte, was zu erhöhten Kosten führt.
Es ist eine Technologie derart vorgeschlagen worden, daß ohne Verwendung von Solenoidventilen das Kühl- bzw. Kältemittel, das dort zugeführt wird, durch erzwungenes Schließen der Expansionsventile, die stromabwärts der Verdampfer angeordnet sind, angehalten wird. In verfahrenstechnischer Hinsicht ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 57-136 074 eine Technologie derart offenbart, daß ein Kühlelement ein Kapillarröhrchen kühlt, das mit einem wärmeempfindlichen Rohr des Expansionsventils in Verbindung steht, und daß das Expansionsventil verschlossen wird, um den Druck in dem wärmeempfindlichen Rohr herabzusetzen. Des weiteren ist der offengelegten japanischen Patentanmeldung 59-38 567 eine Technologie derart offenbart, daß ein Teil eines Kapillarröhrchens, das mit einem wärmeempfindlichen Rohr in Verbindung steht, thermisch mit einer niederdruckseitigen Kühl- bzw. Kältemittelleitung verbunden ist, in der Niedertemperatur-Kühl- bzw. Kältemittel an der stromabwärtigen Seite des Expansionsventils strömt, und daß das in einem wärmeempfindlichen Rohr enthaltene wärmeempfindliche Gas gekühlt wird, um das Expansionsventil zu schließen, und daß normalerweise das Kapillarröhrchen mittels einer elektrischen Heizeinrichtung beheizt wird.
Jedoch macht die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 57-136 074 offenbarte Technologie ein besonderes Kühlelement, um das Kapillarröhrchen zu kühlen, sowie eine unnötige elektrische Energie, um einen Strom durch dieses Kühlelement hindurchzuführen, erforderlich, wodurch die Herstellungskosten höher ausfallen. Die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 59-38 567 offenbarte Technologie betreffend gibt es keine Strömung von Kühl- bzw. Kältemittel zu der niedertemperaturseitigen Kühl- bzw. Kältemittelleitung, wenn das Expansionsventil vollständig geschlossen ist, was bedeutet, daß das Kapillarröhrchen nicht gekühlt werden kann. Somit ist es in Hinblick darauf, eine bestimmte Menge des Kühl- bzw. Kältemittels zu der niedertemperaturseitigen Kühl- bzw. Kältemittelleitung zu bringen, nicht möglich, das Expansionsventil vollständig zu schließen, und ist es, da die Menge des zu der niedertemperaturseitigen Kühl- bzw. Kältemittelleitung strömenden Kühl- bzw. Kältemittels klein ist, leicht, Kompressoröl in den Verdampfern zu sammeln.
Auch stellt wie oben angegeben das temperaturempfindliche Expansionsventil die Ventilöffnung ein, indem der Kühl- bzw. Kältemitteldruck der Kühl- bzw. Kältemitteltemperatur am Ausgang der Verdampfer mit dem wärmeempfindlichen Rohr umgewandelt wird. Wenn der Hochdruck des Kühlzyklusses abnimmt, sinkt die Temperatur des Expansionsventils ab, so daß die Temperatur des Expansionsventils niedriger als diejenige des wärmeempfindlichen Rohres wird (dies ist allgemein als das "Kühlphänomen" bekannt). In einem solchen Fall wird das wärmeempfindliche Gas, das in dem Verbindungsraum zwischen dem wärmeempfindlichen Rohr und der wärmeempfindlichen Kammer enthalten ist, infolge der Abnahme der Temperatur in der wärmeempfindlichen Kammer kondensiert, und zwar ohne Rücksicht auf die Kühl- bzw. Kältemitteltemperatur am Ausgang der Verdampfer. Demzufolge fällt der Druck in der wärmeempfindlichen Kammer (d. h. in dem wärmeempfindlichen Rohr) ab, wird keine normale Arbeitsweise durchgeführt, und wird die Ventilöffnung kleiner.
Der erste Zweck besteht darin, ein Kühlgerät zu schaffen, um das Expansionsventil im Wege einer äußeren elektrischen Regelung ohne Verwendung besonderer Kühlelemente zu schließen. Der zweite Zweck besteht darin, ein Kühlgerät zu schaffen, um eine fehlerhafte Arbeitsweise infolge eines Absinkens der Temperatur des Expansionsventils zu verhindern.
Zur Erreichung der obenbeschriebenen Ziele sind die Merkmale in Anspruch 1 vorgesehen.
Bei dem Kühlgerät der Erfindung heizt das Heizmittel das Gasregelungsrohr auf, und steigt die Temperatur des Adsorptionsmittels an, so daß das Adsorptionsmittelvolumen des Absorptionsmittels kleiner wird und das wärmeempfindliche Gas, das bis dann in dem Adsorptionsmittel adsorbiert worden ist, an einen hermetisch abgedichteten Raum abgegeben wird. Demzufolge ist es möglich, daß das wärmeempfindliche Rohr eine Druckveränderung der Kühl- bzw. Kältemittelabgaben von den Verdampfern feststellt, wenn sich die Temperatur verändert. Der Druck in dem wärmeempfindlichen Rohr wird an die wärmeempfindliche Kammer weitergegeben, und die Ventilöffnung wird eingestellt.
Wenn inzwischen die Temperatur des Adsorptionsmittels bei Unterbrechung des Stroms für das Heizmittel absinkt, wird das wärmeempfindliche Gas, das in dem hermetisch abgedichteten Raum abgegeben worden ist, mittels des Adsorptionsmittels adsorbiert, so daß der Druck in dem wärmeempfindlichen Rohr und der wärmeempfindlichen Kammer abnimmt.
Demzufolge verschließt, wenn das wärmeempfindliche Gas durch das Adsorptionsmittel adsorbiert wird, bis der Druck der wärmeempfindlichen Kammer kleiner als der kombinierte Druck aus niederdruckseitigem Druckstrom abwärts der Drosselsektion und Erregungsdruck des Erregungsmittels wird, das Hauptventil die Drosselsektion, wodurch der Kühl- bzw. Kältemitteldurchtritt versperrt wird.
Da das Gasregelungsmittel in der Nähe der Sektion angeordnet ist, die die wärmeempfindliche Kammer des Hauptventils bildet, wird während des Beheizens mit dem Heizmittel auch Wärme von dem Heizmittel oder dem Gasregelungsrohr an die Sektion übertragen, die die wärmeempfindliche Kammer des Hauptventils bildet. Demzufolge ist eine Abnahme der Temperatur in der wärmeempfindlichen Kammer, die durch eine Abnahme der Temperatur des Hauptventils verursacht ist, verhindert.
Als eine Folge eines Abdeckens des Bereichs rund um die Sektion, die das Gasregelungsmittel und die wärmeempfindliche Kammer des Hauptventils bildet, mit einem Isoliermittel wird Wärme wirksam von dem Heizmittel während Erzeugung der Wärme oder von dem Gasregelungsmittel an die Sektion übertragen, die die wärmeempfindliche Kammer des Hauptventils bildet.
Da eine Vielzahl von Verdampfern vorgesehen ist, wird eine Funktion des Expansionsventils erreicht, indem ein Strom durch das Heizmittel für die zu verwendenden Verdampfer hindurchgeführt wird (für die für eine Kühlwirkung erforderlichen Verdampfer). Auch ist es in Hinblick auf die nicht zu verwen denden Verdampfer möglich, das Expansionsventil vollständig zu schließen, um die Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels abzusperren, ohne einen Strom durch das Heizmittel hindurchzuführen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Gesamtansicht des Kühlgerätes bei der ersten Ausführungsform;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch das Expansionsventil und das Gasregelungsmittel (die erste Ausführungsform);
Fig. 3 ist ein Diagramm mit der Darstellung der Ventilöffnungseigenschaften des Expansionsventils (die erste Ausführungsform);
Fig. 4 ist ein Schnitt durch das Expansionsventil und das Gasregelungsmittel bei der zweiten Ausführungsform;
Fig. 5 ist ein Diagramm mit der Darstellung der Ventilöffnungseigenschaften des Expansionsventils (die zweite Ausführungsform);
Fig. 6 ist ein Schnitt durch das Expansionsventil und das Gasregelungsmittel bei der dritten Ausführungsform;
Fig. 7 ist die Ansicht der Anordnung des Gasregelungsmittels für die wärmeempfindliche Kammer (die vierte Ausführungsform);
Fig. 8 ist die Ansicht einer Anordnung des Gasregelungsmittels für die wärmeempfindliche Kammer (die fünfte Ausführungsform); und
Fig. 9 ist die Ansicht einer Anordnung des Gasregelungsmittels der wärmeempfindlichen Kammer (die sechste Ausführungsform).

Detaillierte Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten beispielhaften Ausführungsform

Als nächstes folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform des Kühlgerätes der Erfindung auf der Grundlage von Fig. 1 bis Fig. 3. Fig. 1 ist eine Gesamtansicht des Kühlgerätes, und Fig. 2 ist ein Schnitt durch das Expansionsventil und das Gasregelungsmittel. Das Kühlgerät 1 bei der Ausführungsform besteht aus einem Kühlzyklus 4 mit einer Vielzahl von Verdampfern 2, die parallel zueinander angeordnet sind, und aus einer Vielzahl von Expansionsventilen 3 (s. Fig. 2), um eine Druckreduktionsexpansion des den Verdampfern zugeführten Kühl- bzw. Kältemittels durchzuführen, und aus einem (weiter unten noch zu beschreibenden) Expansionsventilregelungsmittel, das die Ventilöffnungseigenschaften der Expansionsventile 3 verändern kann.
Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist der Kühlzyklus 4 (zusätzlich zu den Expansionsventilen 3 und den Verdampfern 2) einen Kühl- bzw. Kältemittelkompressor 5, einen Kühl- bzw. Kältemittelkondensator 6 und einen Aufnahmebehälter 7 auf, die alle durch eine Kühl- bzw. Kältemittelleitung 8 verbunden sind.
Das Expansionsventil 3 ist mit einem Hauptventil 9, das stromaufwärts der Verdampfer 2 eingebaut ist, und mit einem wärmeempfindlichen Rohr 10 ausgestattet, das an einer Auslaßleitung 8a der Verdampfer 2 befestigt ist.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, besteht das Hauptventil 9 aus einem Ventilgehäuse 12, das einen Kühl- bzw. Kältemitteldurchtritt 11 bildet, aus einer Membran 13, die ihre Position entsprechend den Veränderungen des Drucks in dem wärmeempfindlichen Rohr 10 verändert, aus einem Ventilelement 14, das in einer mit Veränderungen der Position der Membran 13 verbundenen Bewegung arbeitet, und aus einer Feder 15, die auf das Ventilelement 14 einwirkt.
Das Ventilgehäuse 12 besitzt einen Einlaßanschluß 12a, in dem das von dem Aufnahmebehälter 7 aus zugeführte Kühl- bzw. Kältemittel strömt, einen Auslaßanschluß 12b, aus dem das in seinem Druck herabgesetzte Kühl- bzw. Kältemittel strömt, und eine Drosselsektion 16, die an dem Kühl- bzw. Kältemitteldurchtritt 12 angeordnet ist, der sich von dem Einlaßanschluß 12a aus zu dem Auslaßanschluß 12b hin erstreckt. Der Kühl- bzw. Kältemitteldurchtritt 11 ist in solcher Weise ausgebildet, daß ein hochdruckseitiger Durchtritt 11a von dem stromaufwärtigen Ende (dem Einlaßanschluß 12a) aus zu der Drosselsektion 16 hin und ein niederdruckseitiger Durchtritt 11b von der Drosselsektion 16 aus zu der stromabwärtigen Seite (dem Auslaßanschluß 12b) hin einen im wesentlichen rechten Winkel bilden.
Die Membran 13, die aus einer dünnen Platte aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, ist sandwichartig zwischen dem Ventilgehäuse 12 und einer Abdeckung 17 an der Oberseite des Ventilgehäuses 12 angeordnet. Eine wärmeempfindliche Kammer 18 ist zwischen der Membran 13 und der Abdeckung 17 ausgebildet, zu der der Druck des wärmeempfindlichen Rohres 10 geführt wird, und des weiteren ist eine Druckausgleichskammer 19, die mit dem nieder druckseitigen Durchtritt 11b in Verbindung steht, zwischen der Membran 13 und dem Ventilgehäuse 12 ausgebildet. Die Abdeckung 17 ist abgedichtet an dem Ventilgehäuse 12 befestigt.
Das Ventilelement 14 ist stromabwärts der Drosselsektion 16 angeordnet. Die Verschiebung der Membran 13 wird an das Ventilelement 14 über einen Anschlag 20, der dicht an der Unterseite der Membran 13 (an der Seite der Druckausgleichskammer 19) anliegt, über drei Betätigungsstege 21, die eine Einheit mit dem Anschlag 20 bilden, und über Ventilhaltematerialien 22 übertragen, die mit den Betätigungsstegen 21 verbunden sind.
Wenn der Druck in der wärmeempfindlichen Kammer 18 ansteigt, so daß die Größe der Verschiebung (die Verschiebung an der unteren Seite in Fig. 2) einen eingestellten Wert erreicht, kommt der Anschlag 20 mit dem Ventilgehäuse 12 in Berührung, und regelt er die Größe der Verschiebung, so daß sich die Membran nicht weiter verschiebt.
Die Betätigungsstege 21 sind in Hinblick darauf angeordnet, daß sie durch ein Durchgangsloch (in der Figur nicht dargestellt) hindurchtreten, das in dem Ventilgehäuse 12 ausgebildet ist, wobei ein Raum kleiner Größe verbleibt. Das Durchgangsloch ist in Hinblick darauf ausgebildet, eine Verbindung mit der Druckausgleichskammer 19 und dem niederdruckseitigen Durchtritt 11b auszubilden. Demzufolge wirkt der niederdruckseitige Druck (d. h. der Verdampfungsdruck der Verdampfer 2) an der Druckausgleichskammer 19 durch Hindurchtreten durch den Raum zwischen dem Durchgangsloch und den Betätigungsstegen 21. Die Ventilhaltematerialien 22 sind innenseitig des niederdruckseitigen Durchtritts 11b angeordnet und einstückig mit dem Ventilelement 14 ausgebildet.
Ein Ende der Feder 15 ist an den Ventilhaltematerialien 22 festgelegt, und das andere Ende ist an der Einstellschraube 23 festgelegt, die in den niederdruckseitigen Durchtritt 11b eingeschraubt ist. Die Feder 15 beaufschlagt das Ventilelement 14 in einer Richtung (in der in Fig. 2 oberen Richtung), in der die Öffnung der Drosselsektion 16 abnimmt. Demzufolge wirkt der Druck der wärmeempfindlichen Kammer 18 (der Druck des wärmeempfindlichen Rohres 10) an dem Ventilelement 14 in einer Richtung solchermaßen, daß die Größe der Drosselsektion 16 größer wird. Die Beaufschlagungskraft der Feder 15 und der niederdruckseitige Druck wirken in einer Richtung in Hinblick auf eine Verkleinerung der Öffnung der Drosselsektion 16. Als Folge verschiebt sich das Ventilelement 14 zu einer Position, bei der der Druck der wärmeempfindlichen Kammer 18 mit der Beaufschlagungskraft der Feder 15 und dem niederdruckseitigen Druck im Gleichgewicht steht.
Die Einstellschraube 23 wird dazu verwendet, die Anbringungslast der Feder 15 einzustellen, die auf die Befestigungsposition in Relation zu dem Ventilgehäuse 12 reagiert.
Das wärmeempfindliche Rohr 10 besitzt ein Kapillarröhrchen 24, das dort in spiralförmiger Art aufgewickelt ist. Das wärmeempfindliche Rohr 10 steht mit der wärmeempfindlichen Kammer 18 über das Kapillarröhrchen 24 in Verbindung.
Das Expansionsventilregelungsmittel weist ein Gasregelungsmittel auf, das aus einem Gasregelungsrohr 26, in das ein Adsorptionsmittel (Aktivkohle, Silikagel, etc.) eingesetzt ist, und aus einer elektrischen Heizeinrichtung 26, die als das Heizmittel zum Beheizen des Gasregelungsrohres 26 verwendet wird, und aus einer Stromregelungseinrichtung 28 zur Regelung des elektrischen Stroms der elektrischen Heizeinrichtung 27.
Das Gasregelungsrohr 26, ein grob ausgedrückt zylindrisch gestalteter Behälter, dessen Enden hermetisch abgedichtet sind, ist mit dem Kapillarröhrchen 24 verbunden, das sich von dem wärmeempfindlichen Rohr 10 aus erstreckt. Es steht mit der wärmeempfindlichen Kammer 18 des Hauptventils 9 über das Kapillarröhrchen 24 in Verbindung. Nach der Ausbildung eines Vakuums in dem hermetisch abgeschlossenen Raum von der wärmeempfindlichen Kammer zu dem Gasregelungsrohr 26 über das Kapillarröhrchen 24 erfolgt eine Einführung des Kühl- bzw. Kältemittelgases (beispielsweise des bei der Erfindung verwendeten wärmeempfindlichen Gases).
Das Adsorptionsmittel 25, das in das Gasregelungsrohr 26 eingesetzt ist, verändert sein Adsorptionsmittel-Volumen entsprechend der Temperatur. Bei gewöhnlicher (normaler) Temperatur adsorbiert es das Kühl- bzw. Kältemittelgas, das in den hermetisch abgedichteten Raum eingesetzt ist, auf einen gesättigten oder nahezu gesättigten Zustand. Wenn die Temperatur des Adsorptionsmittels 25 ansteigt, gibt das Adsorptionsmittel 25 das Kühl- bzw. Kältemittelgas, das bis dahin adsorbiert worden war, ab.
Die elektrische Heizeinrichtung 27 ist so angeordnet, daß sie mit dem Gasregelungsrohr 26 thermisch verbunden ist. Das Hindurchtreten eines Stroms verursacht die Abgabe von Wärme und erhitzt das Gasregelungsrohr 26.
Die Stromregelungsvorrichtung 28 regelt den elektrischen Strom zu der elektrischen Heizeinrichtung 27 auf der Grundlage von Betriebssignalen, die von einer Regelungstafel 29 (s. Fig. 1) aus abgegeben werden. Ins Detail gehend tritt durch das Einschalten eines Klimatisierungsschalters 30, um den Kühlzyklus 4 zu starten, ein Strom durch die elektrische Heizeinrichtung 27 hindurch. Und wenn ein AUS-Schalter 31 ausgeschaltet wird, um die Funktion des Kühlzyklusses 4 anzuhalten, wird der elektrische Strom zu der elektrischen Heizeinrichtung 27 abgeschaltet.
Der Klimatisierungsschalter 30 und der AUS-Schalter 31 werden für jeden der Verdampfer 2 eingestellt. Demzufolge wird, wenn einer der Klimatisierungsschalter 30 eingeschaltet wird, nur die diesem Klimatisierungsschalter 30 entsprechende elektrische Heizeinrichtung 27 mit Strom versorgt.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist das Expansionsventil 3, das aus der obenangegebenen Bauweise besteht, unterschiedliche Ventilöffnungseigenschaften in Abhängigkeit davon auf, ob das Gasregelungsrohr 26 beheizt wird oder nicht. Mit anderen Worten wird, wenn das Gasregelungsrohr 26 mittels der elektrischen Heizeinrichtung 27 beheizt wird, so daß die Temperatur des Adsorptionsmittels 25 ansteigt, das Kühl- bzw. Kältemittelgas, das bis dahin in dem Adsorptionsmittel 25 adsorbiert worden ist, abgegeben. Die Ventilöffnungseigenschaften sind als eine ausgezogene Linie "a" gegenüber der Temperaturveränderung des wärmeempfindlichen Rohres 10 (Temperaturveränderung des Kühl- bzw. Kältemittels, das durch die Ausgangsleitung 8a des Verdampfers 2 ausströmt) dargestellt. Die Ventilschließfläche in Fig. 3 ist die Fläche außerhalb der diagonalen Linien. Die ausgezogene Linie "a" zeigt eine besondere Eigenschaft ähnlich bzw. gleich derjenigen der Sättigung des Kühl- bzw. Kältemittelgases in dem gesamten Druckveränderungsbereich. Wenn die Temperatur auf eine bestimmte Temperatur ansteigt, wird der Druckveränderungsbereich der Niederdruckseite durch die Ventilöffnungsfläche bei Heizung abgedeckt. Daher öffnet sich das Ventilelement, und arbeitet es als ein normales auf Temperatur empfindliches Arbeits-Expansionsventil 3.
Des weiteren wird, wenn der elektrische Strom zu der elektrischen Heizeinrichtung 27 angehalten ist, das Gasregelungsrohr 26 nicht beheizt. Das Kühl- bzw. Kältemittel in dem hermetisch abgedichteten Raum wird mittels des Adsorptionsmittels 25 adsorbiert. Die Ventilöffnungseigenschaft gegenüber der Temperaturveränderung des wärmeempfindlichen Rohres 10 ist mittels der ausgezogenen Linie "b" dargestellt. Somit ist das Ventil innerhalb des Druckveränderungsbereichs der Niederdruckseite konstant geschlossen. Demzufolge ist, wenn es keinen elektrischen Strom für die elektrische Heizeinrichtung 27 gibt, das Expansionsventil vollständig geschlossen, und ist das Kühl- bzw. Kältemittelrohr 8 geschlossen, wodurch die Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels abgeschaltet ist.
Als nächstes folgt eine Beschreibung der Arbeitsweise der Ausführungsform.
Es wird angenommen, daß in einem Verdampfer 2a von den Verdampfem 2 eine Kühlwirkung erwünscht ist. Mit anderen Worten reicht es aus, wenn nur der Verdampfer 2a verwendet wird, Kühl- bzw. Kältemittel dem zu verwendenden Verdampfer 2a zuzuführen, was bedeutet, daß es notwendig ist, die Zuführung von Kühl- bzw. Kältemittel zu den anderen Verdampfern 2 anzuhalten. In Hinblick auf die anderen Verdampfer 2, bei denen keine Kühlwirkung benötigt wird (d. h. die nicht in Verwendung stehen müssen), findet durch das Nicht-Ein-Schalten des Klimatisierungsschalters 30 und das Nichthindurchführen eines Strom durch die elektrische Heizeinrichtung 27 eine Adsorption des Kühl- bzw. Kältemittelgases in dem Adsorptionsmittel 25 in dem Gasregelungsrohr 26 statt, um das Expansionsventil 3 zu schließen. Demzufolge ist die Strömung von Kühl- bzw. Kältemittel in dem Expansionsventil 3 angehalten, so daß es keine Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels zu den anderen Verdampfern 2 gibt.
In Hinblick auf den zu verwendenden Verdampfer 2a wird der Klimatisierungsschalter 30 (dieser spricht auf ein Schaltmittel an) eingeschaltet, und wird ein Strom zu der elektrischen Heizeinrichtung 27 geführt, um das Gasregelungsrohr 26a zu beheizen. Demzufolge wird das bis dann in dem Adsorptionsmittel 25 adsorbierte Kälte- bzw. Kühlmittelgas abgegeben, und wird dann das Expansionsventil 3 geöffnet (die in Fig. 3 mittels der ausgezogenen Linie "a" dargestellte Ventilöffnungseigenschaft). Das Niedertemperatur-Niederdruck-Kühl- bzw. Kältemittel, dessen Druck in dem Expansionsventil 3 herabgesetzt wird, wird dem Verdampfer 2a zugeführt. Dies macht es mög lich, eine Kühlwirkung in dem Verdampfer 2a zu erreichen.
Auf diese Weise besitzt zusammen mit der Regelung des elektrischen Stroms für die elektrische Heizeinrichtung 27 das Expansionsventil 3 bei der Ausführungsform sowohl eine Kühl- bzw. Kältemittelregelungsfunktion eines temperaturempfindlichen Arbeitsexpansionsventils 3 als auch eine Schaltventilfunktion, um die Kühl- bzw. Kältemittelleitung 8 zu öffnen und zu schließen.
Als nächstes folgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein Expansionsventil 3 und ein Gasregelungsmittel, die bei der zweiten Ausführungsform vorgesehen sind. Bei dem Kühlgerät 1 ist das Adsorptionsmittel nicht nur in dem Gasregelungsrohr 26, sondern auch in dem wärmeempfindlichen Rohr 10 des Expansionsventils 3 enthalten. Das Adsorptionsmittel 25 des wärmeempfindlichen Rohres 10 verändert sein Adsorptionsmittelvolumen entsprechend der Temperaturveränderung des Kühl- bzw. Kältemittels, das durch das Auslaßrohr 8a der Verdampfer 2 strömt.
Das Adsorptionsmittel 25 in dem Gasregelungsrohr 26 wird mit der elektrischen Heizeinrichtung 27 beheizt, um die geeignete Menge gasförmigen Kühl- bzw. Kältemittels an das wärmeempfindliche Rohr 10 für Kühl- bzw. Kältemittel zu liefern. Demzufolge weist das Expansionsventil 3 eine Ventilöffnungscharakteristik auf, die als ausgezogene Linie "c" in Fig. 5 dargestellt ist, so daß es die normale Funktion eines Temperatur-Arbeitsexpansionsventils 3 durchführen kann. Darüber hinaus nimmt durch das Anhalten des elektrischen Stroms zu der elektrischen Heizeinrichtung 27 und somit durch das Anhalten des Heizens des Gasregelungsrohres 26 das Expansionsventil 3 die Ventilöffnungscharakteristik an, die als ausgezogene Linie "d" in Fig. 5 dargestellt ist, und ist das Ventil innerhalb des Druckveränderungsbereichs der Niederdruckseite konstant geschlossen.
Demzufolge ist es sogar bei dem Kühlgerät 1 der Ausführungsform möglich, die gleiche Wirkung wie diejenige bei der ersten Ausführungsform durch Regeln des elektrischen Stroms zu der elektrischen Heizeinrichtung 27 zu erreichen.
Als nächstes folgt eine Beschreibung der dritten Ausführungsform der Erfin dung.
Fig. 6 ist ein Schnitt durch das Expansionsventil und das Gasregelungsmittel.
Mit Bezug auf das Kühlgerät 1 bei der Ausführungsform wird, wenn der hochdruckseitige Druck abfällt, so daß die Temperatur des Hauptventils 9 absinkt, von der elektrischen Heizeinrichtung 27 abgestrahlte Wärme verwendet, um zu verhindern, daß die Temperatur in der wärmeempfindlichen Kammer 18 absinkt. Das Gasregelungsmittel ist an der Oberseite des Hauptventils 9 angeordnet und mittels einer Kunststoffisolierabdeckung 32 (konkretes Beispiel des Isoliermittels bei der Erfindung) abgedeckt.
Das Gasregelungsrohr 26 ist an der Oberseite der Abdeckung 17 und an die wärmeempfindliche Kammer 18 des Hauptventils 9 (an die die wärmeempfindliche Kammer 18 der Erfindung bildende Sektion) angrenzend angeordnet. Es steht direkt mit der wärmeempfindlichen Kammer 18 mittels eines Kapillarröhrchens 33 in Verbindung, ohne durch das wärmeempfindliche Rohr hindurchgeführt zu sein. Auch ist das Gasregelungsrohr 26 als eine dünne scheibenförmige Struktur gestaltet, um den Berührungsflächenbereich mit der elektrischen Heizeinrichtung 27 zu vergrößern und die Wärmereaktionscharakteristik des Adsorptionsmittels 25 zu verbessern. Die elektrische Heizeinrichtung 27 ist in Berührung mit der oberen Wandfläche des Gasregelungsrohres 26 angeordnet.
Die Isolierabdeckung 32 deckt das Gasregelungsmittel ab, um wirksam die Wärme der elektrischen Heizeinrichtung 27 an die Abdeckung 17 zu übertragen. Sie ist an dem Hauptventil 9 an dem Außenumfang der Abdeckung 17 befestigt. Eine Elektrode 34 zur Führung eines elektrischen Stroms zu der elektrischen Heizeinrichtung 27 ist an der Isolierabdeckung 32 angeordnet.
Wie dies zeigt ist, ist bei der Ausführungsform das Gasregelungsmittel an der Oberseite der wärmeempfindlichen Kammer 18 (an dem oberen Teil der Abdeckung 17) angeordnet, und ist der Umfang ebenfalls von der Isolierabdeckung 32 umgeben, so daß die Wärme der elektrischen Heizeinrichtung 27 wirksam an die Abdeckung 17 übertragen wird. Demzufolge wird der Umgebungsbereich der wärmeempfindlichen Kammer 18 aufgeheizt, was es möglich macht zu verhindern, daß die Temperatur der wärmeempfindlichen Kammer 18 unter die Temperatur des wärmeempfindlichen Rohres 10 ab sinkt. Demzufolge wird das in dem wärmeempfindlichen Rohr 10 (in dem hermetisch abgedichteten Raum) enthaltene Kühl- bzw. Kältemittelgas nicht infolge eines Temperaturabfalls in der wärmeempfindlichen Kammer 18 kondensiert, und ist es möglich, normale Ventilarbeiten entsprechend den Druckveränderungen in dem wärmeempfindlichen Rohr 10 durchzuführen.
Als nächstes folgt eine Beschreibung der vierten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 ist eine Ansicht der Anordnung des Gasregelungsmittels für die wärmeempfindliche Kammer 18.
Bei der Ausführungsform sind die Positionen des Gasregelungsrohres 26 und der elektrischen Heizeinrichtung 27 wie bei der dritten Ausführungsform beschrieben umgekehrt worden. Mit anderen Worten ist die elektrische Heizeinrichtung 27 an der Oberseite der Abdeckung 17 angeordnet, und ist das Gasregelungsrohr 26 an der Oberseite der elektrischen Heizeinrichtung 27 angeordnet. Weil es in diesem Fall möglich ist, die Abdeckung 17 mit der elektrischen Heizeinrichtung 27 direkt zu beheizen, vergrößert dies den Effekt der Verhinderung der Kühlung für das Hauptventil 9.
Als nächstes folgt eine Beschreibung der fünften Ausführungsform der Erfindung. Fig. 8 ist die Ansicht einer Anordnung des Gasregelungsmittels für die wärmeempfindliche Kammer 18.
Bei der Ausführungsform sind zwei elektrische Heizeinrichtungen 27 an der oberen und an der unteren Seite des Gasregelungsohres 26 angeordnet, so daß das Gasregelungsrohr 26 sandwichartig zwischen den elektrischen Heizeinrichtungen 27 angeordnet ist. In einem solchen Fall ist es möglich, die Wirksamkeit der Verhinderung der Kühlung des Hauptventils 9 wie bei dritten Ausführungsform beschrieben zu vergrößern, und, weil das Gasregelungsrohr 26 mittels der elektrischen Heizeinrichtungen 27 von oben und von unten beheizt wird, ist es möglich, die Wärmereaktion des Adsorptionsmittels 25 zu beschleunigen. In diesem Fall ist es auch möglich, drei oder mehr elektrische Heizeinrichtungen 27 zu verwenden und diese so anzuordnen, daß sie das Gasregelungsrohr 26 umgeben.
Als nächstes folgt eine Beschreibung der sechsten Ausführungsform der Er findung.
Fig. 9 ist die Ansicht einer Anordnung eines Gasregelungsmittels für die wärmeempfindliche Kammer 18. Bei dieser Ausführungsform ist das Gasregelungsrohr 26 in zwei Rohre aufgeteilt, die beide eine dünnere Gestaltung aufweisen (d. h. dünner als diejenigen bei der Ausführungsform 3). Die Gasregelungsrohre 26 sind an der oberen und an der unteren Seite der elektrischen Heizeinrichtung 27 angeordnet, so daß die elektrische Heizeinrichtung 27 sandwichartig zwischen den Gasregelungsrohren 26 angeordnet ist. In diesem Fall ist es, weil die Gasregelungsrohre 26 dünner ausgebildet sind, möglich, die Wärmereaktion des Adsorptionsmittels 25 zu vergrößern. Des weiteren ist es bei dieser Ausführungsform möglich, die Gasregelungsrohre in drei oder mehr Rohre aufzuteilen und sie so anzuordnen, daß sie den Umfang der elektrischen Heizeinrichtung 27 umgeben. Auch ist es möglich, das System zu verwenden, indem eine Vielzahl elektrischer Heizeinrichtungen wie bei der Ausführungsform 5 beschrieben und eine Vielzahl von Gasregelungsrohren 26 kombiniert werden.

[Modifiziertes Beispiel]

Die obigen Ausführungsformen zeigen ein Expansionsventil 3 der Gattung mit einem inneren Druckausgleich. Jedoch ist es auch möglich, eine Ausführungsform in der gleichen Weise mit einem Expansionsventil der Gattung mit einem äußeren Druckausgleich zu schaffen.

[Wirkung der Erfindung]

Das Kühlgerät der Erfindung macht es möglich, eine Ventilschließfunktion für das Expansionsventil durch äußere elektrische Regelung ohne teure Kühlelemente zu erreichen. Aus diesem Grund ist es im Vergleich zu einem herkömmlichen Gerät, das von Kühlelementen Gebrauch macht, möglich, die Kosten herabzusetzen. Auch wird in dem Fall eines herkömmlichen Gerätes, das von Kühlelementen Gebrauch macht, weil dies ein Verfahren der Zuführung eines elektrischen Stroms zu den Kühlelementen sogar für Verdampfer umfaßt, die keine Kühlwirkung benötigen, der benötigte elektrische Stromverbrauch unter normalen Benutzungsbedingungen hoch. Im Gegensatz hierzu sieht die Erfindung die Zuführung eines elektrischen Stroms zu einem Heizmittel nur für diejenigen Verdampfer vor, an denen eine Kühlwirkung gewünscht wird, und nicht die Zuführung eines elektrischen Stroms zu Heizmitteln für Verdampfer, die keine Kühlwirkung benötigen. Demzufolge ist es im Vergleich mit dem obenbeschriebenen existenten Gerät möglich, den elektrischen Stromverbrauch niedrig zu halten.
Auch ist es durch das Anordnen des Gasregelungsmittels an einer Stelle, die an die Sektion angrenzt, die die wärmeempfindliche Kammer bildet, sogar in Fällen, bei denen die Temperatur des Hauptventils wegen des Kühlphänomens abfällt, möglich, die Wärmeabgabe des Heizmittels dazu zu verwenden zu verhindern, daß die Temperatur der wärmeempfindlichen Kammer für das Kühl- bzw. Kältemittel absinkt. Daher ist es möglich, eine normale Arbeitsweise des Expansionsventils durchzuführen.

Claims

1. Kühlgerät, umfassend:

eine Vielzahl von Verdampfern (2) zum Durchführen eines Wärmeaustauschs zwischen dort hindurchströmendem Kühl- bzw. Kältemittel und außerhalb desselben strömender Luft;

eine Vielzahl von Expansionsventilen (3), wobei jedes der Expansionsventile (3) mit einem Hauptventil (9) ausgestattet ist und eine Drosselsektion (16), ein Ventilelement (14) zum Einstellen des Öffnungsgrades der Drosselsektion (14), ein Erregungsmittel (15) zum Erregen des Ventilelementes (14), um den Öffnungsgrad der Drosselsektion (16) zu verkleinern, ein wärmeempfindliches Rohr (10), das die Temperatur des von dem Verdampfer (2) aus strömenden Kühl- bzw. Kältemittel feststellt, eine wärmeempfindliche Kammer (18), zu der der Druck eines wärmeempfindlichen Gases in dem wärmeempfindlichen Rohr (10) übermittelt wird, eine Druckausgleichskammer (19), die mit der Kühl- bzw. Kältemittel-stromabwärtigen Seite der Drosselsektion (16) in Verbindung steht, und eine Membran (13) aufweist, die die wärmeempfindliche Kammer (18) und die Druckausgleichskammer (19) derart trennt, daß die wärmeempfindliche Kammer (18) oberhalb der Membran (13) angeordnet ist und die Druckausgleichskammer (19) unterhalb der Membran (13) angeordnet ist;

ein Gasregelungsrohr (26), das mit der wärmeempfindlichen Kammer (18) in Verbindung steht, um einen hermetisch abgedichteten Raum mit der wärmeempfindlichen Kammer (18) zu bilden;

ein Adsorptionsmittel (25), das in dem Gasregelungsrohr (26) vorgesehen ist, um das wärmeempfindliche Gas zu adsorbieren;

ein Heizmittel (27), das im thermischen Kontakt mit dem Gasregelungsrohr (26) zum Erwärmen bzw. Aufheizen des Gasregelungsrohres (26) durch Zuführen eines elektrischen Stroms vorgesehen ist;

ein Regelungsmittel (28) für elektrischen Strom zum Regeln des elektrischen Stroms zu dem Heizmittel (27), wobei

der Öffnungsgrad der Drosselsektion (16) so ein gestellt wird, daß sich das Ventilelement (14) zu einer Position verschiebt, in der der Druck in der wärmeempfindlichen Kammer (18) im Gleichgewicht mit einem kombinierten Druck aus dem Druck in der Druckausgleichskammer (19) und dem Erre gungsdruck des Erregungsmittels (15) steht, und

wenn das Heizmittel (27) das Gasregelungsrohr (26) nicht erhitzt bzw. erwärmt, das Adsorptionsmittel das wärmeempfindliche Gas in der wärmeempfindlichen Kammer (18) adsorbiert und der Druck in der wärmeempfindlichen Kammer (18) absinkt, wodurch das Ventilelement zum Schließen der Drosselsektion (16) mittels der Differenz zwischen dem Druck in der wärmeempfindlichen Kammer (18) und dem kombinierten Druck gedrückt wird.

2. Kühlgerät nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Schaltmittel (30, 31) zur Betätigung des Kühlgerätes und wobei das Regelungsmittel (28) für den elektrischen Strom Strom dem Heizmittel (27) zuführt, wenn das Schaltmittel (30, 31) eingeschaltet ist.

3. Kühlgerät nach Anspruch 2, wobei jeder Verdampfer (2) das Schaltmittel (30, 31) aufweist.

4. Kühlgerät nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend ein Wärmeisoliermittel (32) zum Isolieren der Wärme gegenüber dem Äußeren durch Umgeben des Gasregelungsrohres (26) und eines Abschnitts, der die wärmeempfindliche Kammer (18) des Hauptventils (9) bildet.

5. Kühlgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gasregelungsrohr (26) in der Nähe der Sektion vorgesehen ist, die die wärmeempfindliche Kammer (18) des Hauptventils (9) bildet.

6. Kühlgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gasregelungsrohr (26) vorgesehen ist, damit Wärme von dem Heizmittel (27) oder dem Gasregelungsrohr (26) aus an eine Sektion übertragen werden kann, die die wärmeempfindliche Kammer (18) des Hauptventils (9) bildet, während das Heizmittel (27) Wärme bzw. Hitze erzeugt.

7. Kühlgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gasregelungsrohr (26) vorgesehen ist, um das Gasregelungsrohr (26) zwischen einer Sektion, wo das Gasregelungsrohr (26) die wärmeempfindliche Kammer (18) des Hauptventils (9) bildet, und dem Heizmittel (27) einzusetzen bzw. einzustellen.

8. Kühlgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gasrege lungsrohr (26) vorgesehen ist, um das Heizmittel (27) zwischen einer Sektion, wo das Heizmittel (27) die wärmeempfindliche Kammer (18) des Hauptventils (9) bildet, und dem Gasregelungsrohr (26) einzusetzen bzw. einzustellen.

9. Kühlgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gasregelungsrohr (26) eine Vielzahl von Heizmitteln (27) aufweist, die rund um das Gasregelungsrohr (26) angeordnet sind.

10. Kühlgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gasregelungsrohr (26) eine Vielzahl von Gasregelungsrohren (26) aufweist, die rund um das Heizmittel (27) herum angeordnet sind.