(57)【要約】  本発明は、複数の蒸発器経路と、蒸発器経路ごとに制御可能な弁（１４）を有し、冷媒を蒸発器経路に分配させる分配器（５）とが設けられた冷媒回路を含む冷却システムに関する。本発明の目的は、簡単な手段を用いて、冷却システムが、所望のように動作されるのを可能にすることである。このために、分配器（５）は、ハウジング（１１）と、ハウジング（１１）内に回転可能に取り付けられたロータとを含み、それぞれ弁の弁体と相互作用する、ロータの周囲上の少なくとも１つの半径方向に向いた突出部（１５）を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蒸発器経路と、蒸発器経路ごとに制御可能な弁を有し、冷媒を前記蒸発器経路に分配させる分配器とを含む冷媒回路を備えた冷却システムであって、
前記分配器（５）は、ハウジング（１１）と、前記ハウジング（１１）内に回転可能に支持されるロータ（１４）とを含み、前記ロータ（１４）は、その周囲に、弁（２２）の１つの弁体（２３）と相互作用する唯１つの半径方向に向いた突出部（１５）を有することを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記弁体（２３）は、前記ロータ（１４）の回転軸に対して半径方向に移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
各弁体（２３）は、前記弁体（２３）を弁座（２４）の方向に押し付ける戻しばね（２７）を有することを特徴とする、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記戻しばね（２７）は、前記ハウジング（１１）の出口開口部（３０）に配置されるケージ挿入体（２９）内に支持されることを特徴とする、請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記ケージ挿入体（２９）は、前記弁体（２３）のシャフト（２８）が案内される、前記弁体（２３）のための案内開口部（３４）を有することを特徴とする、請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記ケージ挿入体（２９）は、圧入により前記出口開口部（３０）内に配置されることを特徴とする、請求項４又５に記載の冷却システム。
【請求項７】
タペット（１８）が、前記ロータ（１４）と各弁体（２３）との間に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記タペット（１８）の長さは、前記弁座（２２）に着座した状態の弁体(２３)と前記突出部（１５）の外側にある前記ロータ（１４）との間の距離より短いことを特徴とする請求項７に記載の冷却システム。
【請求項９】
分配器入口を前記弁（２２）に接続するチャンバ（２１）において、前記ハウジング（１１）は、前記タペット（１８）が案内される周方向突出部（２０）を有することを特徴とする請求項７又８に記載の冷却システム。
【請求項１０】
前記タペット（１８）は、タペット・ロッキング・リング（１９）内に保持されることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１１】
前記個々の弁体（２３）に面する前記タペットの端部が、直径縮小部（３２）を有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の冷却システム。
【請求項１２】
各弁体（２３）は、円錐形状を有するように作られることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蒸発器経路と、冷媒を蒸発器経路に分配し且つ蒸発器経路ごとに制御可能な弁を有する分配器とを含む冷媒回路を備えた冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
こうした冷却システムは、ドイツ特許第１９５４７７４４Ａ１号により知られている。既知の冷却システムは、単一の圧縮機と単一の凝縮器とを含むが、互いに別個に作られた２つの蒸発器を含むものである。圧縮機により運ばれる冷媒の流れは、凝縮器の後において、膨張弁の前に、２つの部分的な流れに分けられるようになっており、膨張弁は、三方弁／二方弁の形態であり、その位置が制御ユニットにより制御される。しかしながら、この実施形態は、単に冷媒の流れを２つの蒸発器経路に分けることを可能にするにすぎない。
【０００３】
幾つかの蒸発器経路による供給を可能にするために、米国特許第５８３２７４４号は、分配器が、１つの冷媒入口と幾つかの冷媒出口との間に弁を含み、該弁は回転するタービンブレードに直列接続されるようになった、冷却システムを開示する。冷媒が分配器の全ての出口に均一に分配され、よって、全ての蒸発器にも均一に分配されることを確実にするために、タービンブレードが設けられる。
【０００４】
理論上、こうした分配器は、冷媒を個々の蒸発器に均一に分配することを確実にする。しかしながら、例えば、製造中に生じ得る既存のわずかな寸法差により、冷媒が個々の蒸発器に不均一に分配されることがある。さらに、こうした分配器を用いる場合、基本的には、個々の分配器が同じ熱負荷を有し、よって、さらに同じ流れ抵抗をもつ必要がある。そうでない場合には、１つの蒸発器が過剰の冷媒を受け取ることになり、その結果、蒸発器を通過するときに冷媒が完全に蒸発されなくなる。同じ分配器に接続されている他の蒸発器は、過少の冷媒を受け取ることになり、その結果、蒸発器は所望の冷凍性能を発揮することができなくなる。特に、蒸発器又は冷却システム内の他の場所に配置された温度センサが膨張弁を制御している場合には、蒸発器の過剰供給又は供給不足が問題を引き起こすことがある。好ましくない状況下では、膨張弁は自然に振動させられ、そのことが、冷却システムの能力及び効率をさらに悪化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許第１９５  ４７  ７４４  Ａ１号
【特許文献２】米国特許第５，８３２，７４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、簡単な手段を用いて冷却システムの所望の動作を達成するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
冒頭に述べたような冷却システムにおいて、この課題は、分配器が、ハウジングと、該ハウジング内に回転可能に支持されるロータとを含み、該ロータの周囲には、各々が、弁の１つの弁体と相互作用する少なくとも１つの半径方向に向いた突出部があるようにすることによって解決される。
【０００８】
以下において、「冷却システム」という用語は、広い意味で理解されるべきである。この用語は特に、冷却システム、冷凍システム、空調システム、及び熱ポンプを含む。「冷却システム」という用語は、説明を簡単にするために選ばれたものにすぎない。蒸発器経路は、異なる蒸発器内に配置することができる。説明を簡単にするために、本発明は、幾つかの蒸発器との関連で説明される。しかしながら、本発明はまた、１つの蒸発器が、個々に又はグループで制御できる幾つかの蒸発器経路を有する場合に用いることもできる。
【０００９】
このために、蒸発器は、蒸発器経路ごとに、ロータの半径方向に向いた突出部により制御できる制御可能な弁を含む。従って、個々の蒸発器経路を個別に制御することが可能であり、すなわち、各々の蒸発器に、必要とされる冷媒の量を供給することが可能である。もはや全ての蒸発器が同じ流れ抵抗をもつことを考える必要はない。また、このことは、蒸発器が異なる冷却性能をもたらす必要がある場合にも、特に問題とはならない。大きい冷却性能が求められる蒸発器は、求められる冷却が小さい蒸発器よりも、対応する分だけ多くの冷媒を受け取る。ロータの一回転中に、多くの冷媒を必要とする蒸発器の弁は、少ない冷媒を必要とする蒸発器の弁よりも長い時間開いた状態にとどまることを保証する必要があるだけである。ロータは半径方向に向いた突出部を有するので、ロータが半径方向に十分に安定するように支持されれば十分である。ここでは、作用力が小さいので、比較的簡単な方法で全ての他の支持を行なうことができる。例えば、カムの形態の半径方向に向いた突出部を製造することも比較的容易である。２つ又はそれ以上の蒸発器経路を困難なしに設けることができる。
【００１０】
弁体は、ロータの回転軸に対して半径方向に移動可能であることが好ましい。すなわち、半径方向に向いた突出部の作用が、直ちに弁体の運動に変換できるようにする。このことにより、分配器の設計が簡単になる。弁体が半径方向に移動可能であれば、弁体の配置のためにより多くの場所を使用できるようになる。
【００１１】
各弁体は、弁体を弁座の方向に押し付ける戻しばねを有することが好ましい。従って、ロータ上のカム又は半径方向突出部の影響がない状態では、弁は閉じたままである。突出部が弁体に作用すると、弁体は、戻しばねの力に抗して弁座から持ち上げられ、よって、弁が開く。
【００１２】
この戻しばねは、ハウジングの出口開口部に配置されるケージ挿入体内に支持されることが好ましい。ケージ挿入体が一方の側で戻しばねを支持するので、戻しばねは、必要とされる閉鎖力で弁体に作用することができる。他方の側では、ケージ挿入体はまた、１つ又はそれ以上の十分に大きい通路開口部を含むので、弁体と弁座の間の隙間を通って流れる冷媒もまた、ケージ挿入体を通って分配器の対応する出口に流れることができる。
【００１３】
ケージ挿入体は、弁体のシャフトが案内される弁体のための案内開口部を有することが好ましい。すなわち、ケージ挿入体は、戻しばねを支持するだけではなく、弁体を線形にも案内するので、弁体は、弁座に対して傾くことができないか、又は許容範囲までしか傾くことができない。従って、弁を緊密に閉じることが保証される。
【００１４】
ケージ挿入体は、圧入により出口開口部内に配置されることが好ましい。これにより、比較的簡単な製造が可能になる。戻しばね及び弁体と一緒に予め組み立てられたケージ挿入体が、単にハウジングの出口開口部に圧入されるだけである。この場合に生じる摩擦力は、ケージ挿入体をハウジング内に保持するのに十分なものである。いずれにせよ、ケージ挿入体に作用する力は、比較的小さいものである。弁体が開くとき、それらの力は、戻しばねの力と、冷媒が弁体に作用する圧力とからなる。
【００１５】
ロータと各弁体との間にタペットが配置されることが好ましい。このタペットは、ロータと弁体との間で伝達要素を形成する。これにより、弁が大きい半径上に配置されたときでも、小さいロータによって弁を作働させることができるようになる。このことにより、十分な数の弁を提供する機会が与えられる。さらに、より大きい設計の自由度が達成される。
【００１６】
タペットの長さは、弁座に着座している弁体と突出部の外側にあるロータとの間の距離よりも短いことが好ましい。これによって、弁が閉じた状態では、タペットとロータとの間に遊びが存在することになる。このようにして、いずれにせよ、タペットがロータの半径方向突出部に作用しないとき、弁は閉じたままであることを保証することができる。この遊びは、分配器のために許容される全温度領域において、弁が安全に閉じることを保証するような大きさにすることができる。
【００１７】
分配器入口を弁に接続するチャンバにおいて、ハウジングは、タペットを案内する周方向突出部を有することが好ましい。弁ごとに、タペットを案内するボア又は通路が利用可能である場合には、周方向に突出部を中断させることもできる。チャンバを通して、個々の弁への冷媒の分配が行なわれる。
【００１８】
代替的な又は付加的な実施形態において、タペットは、タペット・ロッキング・リング内に保持することができる。このタペット・ロッキング・リングは、ハウジングに挿入される。タペット・ロッキング・リングが周方向突出部と共に用いられるとき、タペットは、移動方向に或る距離を有する２つの位置で支持される。従って、長期にわたり、タペット及び弁体が、互いに対する所定の位置関係を常に維持することを確実にすることもできる。
【００１９】
個々の弁体に面するタペットの端部は、直径縮小部を有することが好ましい。これによって、その全長の最も大きな部分にわたって、タペットに十分に大きい直径を与えることができるので、タペットは、ロータの突出部により個々の弁体に伝えられる圧力を利用することができる。その端部をテーパ状にすると、タペットは、外側に弁座が形成される開口部を通って深く貫入することができる。従って、冷媒の流れ抵抗を小さく保持するために、弁が十分に開くことが可能である。
【００２０】
各弁体は、円錐形状を有するように作られることが好ましい。これによって、弁座と弁体との間の封止を容易に達成することができる。さらに、外側に弁座が形成される開口部を或る程度通って弁体を導くことができるので、弁体は、タペットにより容易に弁座に到達できるようになる。
【００２１】
以下において、図面と関連して好ましい実施形態に基づいて、本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】複数の蒸発器を有する冷却システムの概略図である。
【図２】分配器の上面斜視図である。
【図３】モータのない分配器の平面図である。
【図４】突出部を有するロータの拡大図である。
【図５】弁の断面図である。
【図６】図５の拡大図である。
【図７】ケージ挿入体内の弁体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は冷却システム１の概略図であり、該冷却システム１においては、圧縮機２、凝縮器３、収集器４、分配器５、及び複数の蒸発器７ａ−７ｄが並列配置された蒸発装置６が回路に接続されている。蒸発装置６はまた、個別に又はグループで制御される幾つかの蒸発経路を有する単一の蒸発器を含むこともできる。蒸発装置６は、複数の蒸発器を備え、この蒸発器の少なくとも１つが複数の蒸発経路を有する構成とすることも可能である。
【００２４】
それ自体が周知の方法で、液体冷媒は、蒸発器７ａ−７ｄにおいて蒸発し、圧縮機２により圧縮され、凝縮器３において液化され、収集器４で集められる。分配器５は、液体冷媒を個々の蒸発器７ａ−７ｄに分配するために設けられる。
【００２５】
各々の蒸発器７ａ−７ｄの出口に、温度センサ８ａ−８ｄが配置される。温度センサ８ａ−８ｄは、蒸発器７ａ−７ｄを出る冷媒の温度を求めるものである。この温度情報は、制御ユニット９に伝達され、制御ユニット９は温度センサ８ａ−８ｄの温度信号に基づいて分配器５を制御する。
【００２６】
次に、図２乃至図７は、分配器５を部分的概略図で示すものである。分配器５は、例えばステップモータの形態の駆動モータ１０を含む。駆動モータ１０は、図２では見えない入口と、複数の出口１２とを含むハウジング１１上に取り付けられる。制御ユニット９は、モータ１０内に組み込むことができる。しかしながら、制御ユニット９をモータ１０とは独立して配置し、単にモータ１０に制御ユニット９からの信号を供給するようにすることも可能である。
【００２７】
図３は分配器５の平面図であり、ここではモータ１０が取り除かれ、その結果、分配器の内部を見ることができる。図２から分かるように、モータ１０は、同時にハウジングのカバーとしての機能を果たす。モータ１０とハウジング１１の間には、冷媒がハウジング１１から漏れるのを防ぐシール１３が配置される。
【００２８】
モータ１０は、ハウジング１１内に位置するロータ１４を駆動する。ロータ１４は、２つの傾斜した側１６、１７を有するカムの形状をもつ半径方向突出部１５を有する。ロータ１４が回転すると、突出部１５がタペット１８に作用し、タペット１８を半径方向外側に動かす。タペット１８は、タペット・ロッキング・リング１９内に保持される。図５に見られるように、ハウジング１１は、分配器チャンバ２１内に突出する突出部２０を含む。タペット１８は、突出部２０内に保持される。
【００２９】
分配器チャンバ２１は、入口を、入口１２ごとに１つ設けられた弁２２に接続する。ロータ１４上の１つの突出部１５により、６つの弁２２の１つを開けることができる。開放時間は、対応する弁を通って、従って、対応する出口１２を通って流れ出ることができる冷媒の量を決定する。
【００３０】
全ての弁２２が同じ設計を有する。各々の弁２２は、弁座２４と相互作用する弁体２３を含む。弁体２３は、ハウジング壁２６を通って導かれる円錐形状ヘッド２５を有し、円錐形状ヘッド２５の半径方向外側に弁座２４が配置される。
【００３１】
戻しばね２７の力により、ヘッド２５を有する弁体２３が弁座２４の方向に押し付けられる。戻しばね２７は、ヘッド２５の半径方向外側に係合する。ここから、弁体２３のシャフト２８も半径方向外側に延びる。シャフトは、ヘッド２５より小さい直径を有するので、戻しばね２７は十分な座面を有する。
【００３２】
戻しばね２７の他方の端部は、出口開口部３０内に圧入されるケージ挿入体２９上に支持される。すなわち、ケージ挿入体２９は、圧入によりハウジング１１内に嵌められる。図７から分かるように、ケージ挿入体２９は、複数の脚部３１を有し、それらによりケージ挿入体２９がハウジング１１内に保持される。これらの脚部３１の間には、弁２２が開いたとき、すなわち、弁体２３が弁座２４から持ち上げられたとき、冷媒が対応する出口１２内に流入できるようになるスペースがある。
【００３３】
ケージ挿入体２９は、弁体２３が傾斜するのを十分に防止するように弁体２３のシャフト２８を案内する案内開口部３４を含む。従って、所定の尺度を超えた場合、弁座２４に対する弁体２３のエッジングが防止される。
【００３４】
半径方向突出部１５の外側の領域において、タペット１８は、弁体２３とロータ１４との間の距離より短い。このことにより、ロータ１４と、閉じた弁と相互作用するタペット１８との間又はタペット１８と弁体２３の間に、一定の遊びがもたらされる。従って、ロータ１４の突出部１５が必ずしも対応する弁２２を開けるように意図されていない場合、弁２２を閉じることを容易に保証することができる。
【００３５】
弁体２３と相互作用するタペット１８の端部は、直径縮小部３２を含む。従って、一方においては、タペット１８は、変形することなく、突出部１５がもたらす圧力を受け入れるのに十分な断面を有する。他方においては、タペット１８が弁体２３と相互作用する領域は、半径方向外側に弁座２４が配置されるハウジングの壁２６内の開口部３３を通過するのに十分なだけ薄いものである。従って、直径縮小部３２を有するタペット１８が開口部３３内に延びるとき、当該弁２２を通る冷媒のために十分な流れ断面が与えられる。
【符号の説明】
【００３６】
１  冷却システム；  ２  圧縮機；  ３  凝縮器；  ４  収集器；  ５  分配器；  
６  蒸発装置；  
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  蒸発器；  ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ：温度センサ；  
９  制御ユニット；  １０  駆動モータ；  １１  ハウジング；  １３  シール；  
１４  ロータ；  １５、２０  突出部；  １８  タペット；  
１９  タペット・ロッキング・リング；  ２１  分配器チャンバ；  ２２  弁；  
２３  弁体；  ２４  弁座；  ２５  ヘッド；  ２７  戻しばね；  ２８  シャフト；  
２９  ケージ挿入体；  ３０、３４  開口部；  ３２  直径縮小部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010530519.tif 000009
【国際調査報告】
2010530519.tif 000010
2010530519.tif 000011
2010530519.tif 000012
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