(57)【要約】【課題】  本発明は、孔（２）を有する弁体（１）を備え、該孔において、実質的にスリーブ状の弁スライダ（３）が、流入部（４）を流出部（５）と接続するべく軸方向に摺動可能に収容されている、冷媒のための電磁的に作動可能な膨張弁に関する。【解決手段】  本発明によれば、流出部（５）が中空円筒（６）によってなり、該中空円筒が孔（２）に挿入されており、かつ前記弁スライダ（３）の方に向いた前記中空円筒の端部に弁座（７）を形成し、該弁座が別個の弁閉鎖エレメント（８）により閉鎖可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔（２）を有する弁体（１）を備え、前記孔において、実質的にスリーブ状の弁スライダ（３）が、流入部（４）を流出部（５）と接続するべく軸方向に摺動可能に収容されている、冷媒のための電磁的に作動可能な膨張弁であって、
前記流出部（５）が中空円筒（６）によってなり、該中空円筒が前記孔（２）に挿入されており、かつ前記弁スライダ（３）の方に向いた前記中空円筒の端部に弁座（７）を形成し、該弁座が別個の弁閉鎖エレメント（８）により閉鎖可能であることを特徴とする、膨張弁。
【請求項２】
前記中空円筒（６）は、カラー領域（９）を具備し、該カラー領域は、径方向外方に延び、かつ前記中空円筒（６）と前記弁体（１）との摩擦結合的、形状結合的、および／または素材結合的な接続を可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の膨張弁。
【請求項３】
前記弁閉鎖エレメント（８）は、前記弁スライダ（３）により軸方向に摺動可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の膨張弁。
【請求項４】
前記弁閉鎖エレメント（８）は、前記弁スライダ（３）に収容されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項５】
前記弁閉鎖エレメント（８）が球状に形成されており、好適には、前記球状の弁閉鎖エレメント（８）が保持器（１０）によって取り囲まれており、該保持器がスプリング（１１）のスプリング力により前記弁スライダ（３）の底面（１２）の方向に付勢されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項６】
前記スプリング（１１）のスプリング力は、前記膨張弁を作動させるために用いられる電磁石（１３）の磁力に抗し、好適には、前記電磁石（１３）が、ストローク運動し得るアーマチュア（１４）および該アーマチュア（１４）と接続されたアーマチュアボルト（１５）と協働することを特徴とする、請求項５に記載の膨張弁。
【請求項７】
前記アーマチュアボルト（１５）は、前記弁スライダ（３）と機械的に連結するために、前記弁体（１）の中心開口（１６）に挿通されていることを特徴とする、請求項６に記載の膨張弁。
【請求項８】
前記実質的にスリーブ状の弁スライダ（３）は、少なくとも１つの外被側の貫通部（１７）を有し、前記流入部（４）を前記流出部（５）と接続するべく前記外被側の貫通部を、前記弁体（１）に形成された径方向孔（１８）および／または環状溝（１９）に重ね合せ可能であることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項９】
前記膨張弁は、無電流状態で開かれており、好適には、前記スプリング（１１）のスプリング力が前記膨張弁を開放した状態に保持することを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項１０】
前記流入部（４）と前記流出部（５）との接続が同時に前記弁スライダ（３）によって遮断されている場合にのみ、前記弁閉鎖エレメント（８）により前記流出部（５）を閉鎖可能であることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の膨張弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部の特徴を有する冷媒のための電磁的に作動可能な膨張弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
膨張弁は、空調回路において使用されることが好ましい。その際、膨張弁は、特に凝縮器の下流で蒸発器の上流に配置される。このような膨張弁に課せられた仕事は、冷媒のコントロールされた減圧を実行することである。空調回路において、冷媒は先ず圧縮され、次いで冷却のために再び減圧される。公知の空調回路は、例えば、部分ハロゲン化フッ素炭化水素（ＨＦＫＷ）を冷媒として用いる。しかしさらに、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用いることもできる。
【０００３】
特許文献１から、絞り体が軸方向に調節可能に収容されている弁室を有する弁ハウジングを備えた冷媒のための膨張弁が公知である。絞り体を軸方向に調節することによって、流入部と流出部との間で膨張弁を通る流量を絞るか、または遮断することができる。軸方向の調節は、弁ばねのスプリング力に抗して運転パラメータおよび周辺パラメータに依存して調節され得るアクチュエータによってもたらされる。絞り体として中空円筒状の弁スライダが提案され、この中空円筒状のスライダは、その周面に少なくとも１つの制御孔を有しており、該制御孔が、弁ハウジングに設けられた少なくとも１つの流入孔と協働する。さらに、弁ヘッドが設けられており、この弁ヘッドは、弁ステムを介して弁スライダに接続されているとともに、弁座に向けられており、該弁座は、弁ハウジングに設けられた流出開口を取り囲んでいる。その際、弁スライダの制御孔の軸方向位置は、弁ヘッドが弁座に載着する前に流入孔がすでに閉鎖されているように定められている。
【０００４】
特許文献２の膨張弁は、それによると、スライド弁とシート弁との組合せを示す。弁スライダおよび弁ヘッドの作動のために必要とされるのはアクチュエータのみである。スライド弁は、流量を正確に制御することを可能にし、シート弁はその高いシール性にもとづいて、例えば安全上の理由から望ましい遮断機能を具備する。弁ハウジング内の弁スライダの案内が漏れを伴うので、通常、スライド弁によるだけでは遮断機能を実現できない。
【０００５】
公知の膨張弁では、シート弁に属する弁ヘッドが流入部と流出部との間の冷媒の流路に配置されている。これは、通常動作時に冷媒が弁ヘッドの周囲を流れることを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３５４２２９号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０３０５９４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来技術を出発点として流体技術的に最適化された電磁的に作動可能な膨張弁を提供するという課題にもとづいている。さらに、簡単かつ安価に製造可能な膨張弁が提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の特徴を有する電磁的に作動可能な膨張弁が提案される。本発明の有利な展開形態は従属請求項から読み取ることができる。
【０００９】
提案される電磁的に作動可能な膨張弁は、孔を有する弁体を備え、該孔において、実質的にスリーブ状の弁スライダが、流入部を流出部に接続するべく軸方向に摺動可能に収容されている。本発明によれば、流出部が中空円筒によってなり、該中空円筒が弁体の孔に挿入されており、かつ弁スライダの方に向いた中空円筒の端部に弁座を形成し、別個の弁閉鎖エレメントにより弁座を閉鎖可能である。軸方向にある程度延びる中空円筒が弁体に挿入されることによって弁座が内側へ移動される。それゆえ、弁座と協働する弁閉鎖エレメントを、シート弁が開放されたときに冷媒の流路の外側に位置するように配置することができる。これは、膨張弁の通常動作時に冷媒が弁閉鎖エレメントの周囲を流れないこと、そしてその結果として弁閉鎖エレメントが冷媒の流出を妨げないことを意味する。
【００１０】
弁体に挿入された中空円筒は、カラー領域を具備し、該カラー領域が、径方向外方に延び、かつ中空円筒と弁体との摩擦結合的、形状結合的、および／または素材結合的な接続を可能にすることが好ましい。例えば、中空円筒は、カラー領域を介して弁体に圧入されてもよいし螺入されてもよい。これに代えて、またはこれに加えて、中空円筒は、カラー領域において弁体と接着されてもよいし溶接されてもよい。したがって、中空円筒のカラー領域は、同時に弁室として用いられる弁体の孔を外に向かってシールする。弁体の孔は、膨張弁の簡単な組み付けを可能にする簡単な円筒孔として形成されてもよい。
【００１１】
さらに、弁座と協働する弁閉鎖エレメントが弁スライダにより軸方向に摺動可能であることが好ましい。したがって、弁スライダの軸方向の摺動のためにいずれにしても必要であるアクチュエータ手段以外のアクチュエータ手段を必要としない。
【００１２】
さらに、弁閉鎖エレメントが弁スライダに収容されていることが提案される。弁スライダは実質的にスリーブ状に形成されているので、弁閉鎖エレメントを収容するために、弁スライダによって包囲される中空空間を利用することができる。それによって、コンパクト設計の構成が得られるだけでなく、さらに、シート弁が開放されたときに弁閉鎖エレメントが冷媒の流路の外側に位置することになる配置が得られることが好ましい。なぜなら、好適にも実質的にスリーブ状の弁スライダ内への弁閉鎖エレメントの配置が、弁スライダ上又は弁スライダ内に形成された制御エッジまたは制御開口を越えて行われるからである。
【００１３】
弁閉鎖エレメントが球状に形成されることが有利である。球状の弁閉鎖エレメントは、弁座と自動調心するように協働し、それによりシート弁の高いシール性が保証される。弁座は円すい形を具備することが好適である。円すい形は、弁体に挿入された中空円筒がその内周面に面取り部を備えていることによって達成することができる。
【００１４】
本発明の展開形態において、球状の弁閉鎖エレメントが保持器によって取り囲まれており、該保持器が、スプリングのスプリング力により弁スライダの底面の方向に付勢されていることが提案される。保持器は、膨張弁が制御動作にあるあいだはシート弁を開いたままにしておくことを確保する。
【００１５】
保持器を弁スライダの底面の方向に付勢するスプリングのスプリング力は、膨張弁の作動のために用いられる電磁石の磁力に抗することが好ましい。このことは、特に、膨張弁が無電流状態で開かれている弁である場合に有利である。なぜなら、その場合、スプリングが同時に弁ばねの機能を引き受けることができ、そのスプリング力が弁を開放した状態に保持するからである。
【００１６】
膨張弁を作動させるために提案される電磁石は、ストローク運動し得るアーマチュアおよびアーマチュアと接続されたアーマチュアボルトと協働することが好適である。電磁石の通電により、アーマチュア、したがってアーマチュアボルトのストローク運動に対して、それにより冷媒流量を制御できるように影響を及ぼすことができる。なぜなら、有利にも、アーマチュアのストローク運動がアーマチュアボルトを介して直接弁スライダに伝達されるからである。
【００１７】
したがって、展開措置として、アーマチュアボルトは、弁スライダと機械的に連結するべく弁体の中心開口に挿通されていることが提案される。アーマチュアボルトが実質的にスリーブ状の弁スライダの底に直接当接することが好ましい。
【００１８】
実質的にスリーブ状の弁スライダは、少なくとも１つの外被側の貫通部を有し、流入部を流出部に接続するべく外被側の貫通部を弁体に形成された径方向孔および／または環状溝と重ね合せ可能であることが好ましい。それにより、少なくとも１つの外被側の貫通部が制御開口として用いられ、この制御開口の開いた断面により冷媒流量を制御可能である。その場合、弁体に設けられ、流入部として用いられる径方向孔および／または環状溝は、制御開口と協働する制御エッジを画定する。
【００１９】
本発明の好ましい一実施形態によれば、膨張弁は無電流状態で開かれている。これは、スプリングのスプリング力が無通電状態で弁を開放した状態に保持することを意味する。これは特に、設けられる限りで、同時に保持弁を弁スライダの底面の方向に軸方向に予荷重をかけるスプリングであってもよい。
【００２０】
さらに、同時に流入部と流出部との接続が弁スライダによって遮断されている場合にのみ、弁閉鎖エレメントによって流出部を閉鎖可能であることが好ましい。それによって、スライド弁の機能を制御領域全体にわたって維持することが確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】好ましい一実施形態に係る本発明による膨張弁の模式的縦断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面をもとにして詳しく説明する。
【００２３】
図に模式的に示された膨張弁は、孔２を有する弁体１を備え、この孔に、弁スライダ３が軸方向に摺動可能に収容されている。弁スライダ３は、実質的にスリーブ状に形成されており、外被側の貫通部１７を有している。流入部４として用いられる径方向孔１８が連通する環状溝１９に貫通部を重ね合せ可能である。それにより、弁体１の環状溝１９に対する弁スライダ３の貫通部１７の軸方向の位置に応じて、流量を決定する流れ断面を開放可能である。流れ断面は、弁スライダ３を軸方向に移動させることによって変化させることが可能である。
【００２４】
さらに遮断機能を実現するために、膨張弁は、弁座７と協働する球状の弁閉鎖エレメント８をさらに有している。したがって、図示された膨張弁は、スライドシート弁として形成されている。これは、この膨張弁がスライド弁と弁座の機能を合せもつことを意味する。弁座７は中空円筒６に形成されており、中空円筒は弁体１に挿入されており、カラー領域９を介してこの弁体と摩擦結合的に接続されている。中空円筒６は、同時に流出部５として用いられる。中空円筒が弁体１内に軸方向に延びることにより、弁座７が、孔２の軸方向の延在に対して略中心に位置することになる。このとき、弁座７は、流入部４として用いられる径方向孔１８の中心軸線の高さにある。球状の弁閉鎖エレメント８は、保持器１０により弁スライダ３に当接した状態で保持される。このために、保持器１０には、スプリング１１のスプリング力によって弁スライダ３の底面１２に対して軸方向の予荷重がかけられている。スプリング１１は、同時に弁ばねとしても用いられ、そのスプリング力が膨張弁を無電流状態で開かれた状態に保持する。
【００２５】
弁閉鎖エレメント８を弁スライダ３内に配置することによって、弁閉鎖エレメントが冷媒の流路の外に位置することになる。このようにすることで膨張弁の通流が最適化される。
【００２６】
さらに、スライド弁の利点とシート弁の利点とが用いられる。これらの利点は特に、スライド弁が流量を正確に制御し、シート弁が完全な遮断を可能にするということにある。
【００２７】
それでもスライドシート弁として形成するのに必要なのは１つの作動手段のみである。ここで作動手段として用いられるのは電磁石１３である。電磁石１３は、ストローク運動し得るアーマチュア１４を部分的に取り囲む環状のコイル２０を備えている。アーマチュア１４は、アーマチュアボルト１５と接続されており、アーマチュアボルトはアーマチュア１４のストロークを弁スライダ３に伝達するために用いられる。このために、アーマチュアボルト１５は弁体１の開口１６に挿通されており、それにより、アーマチュアボルトが端面側で弁スライダ３に当接する。電磁石１３のコイル２０に通電すると磁界が発生し、その磁力がアーマチュア１４を引き下げる。その際、アーマチュア１４にアーマチュアボルト１５が従動し、アーマチュアボルトもまた弁スライダ３の軸方向の調節をもたらす。その際、弁スライダ３の外被側の貫通部１７と弁体１の環状溝１９との重なり領域が変化し、それにより流量が低減される。環状溝１９が完全に通過されると、弁スライダ３によって流入部４と流出部５との接続が遮断される。しかし、弁スライダ３は、これと弁体１との間に残った環状隙間を完全にはシールしないので、冷媒は、漏れ経路において、引き続き弁に入り込むことができる。この段階でようやくシート弁が使用され、弁スライダ３のストロークの進行とともに、弁スライダが弁座７に球状の弁閉鎖エレメント８を押し付ける。シート弁の高いシール性は、冷媒が流出部５から外へ出ないことを保証する。
【符号の説明】
【００２８】
１    弁体
２    孔
３    弁スライダ
４    流入部
５    流出部
６    中空円筒
７    弁座
８    弁閉鎖エレメント
９    カラー領域
１０  保持器
１１  スプリング
１２  底面
１３  電磁石
１４  アーマチュア
１５  アーマチュアボルト
１６  中心開口
１７  貫通部
１８  径方向孔
１９  環状溝
２０  コイル
2017528676.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月27日(2017.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔（２）を有する弁体（１）を備え、前記孔において、実質的にスリーブ状の弁スライダ（３）が、流入部（４）を流出部（５）と接続するべく軸方向に摺動可能に収容されている、冷媒のための電磁的に作動可能な膨張弁であって、
前記流出部（５）が中空円筒（６）によってなり、該中空円筒が前記孔（２）に挿入されており、かつ前記弁スライダ（３）の方に向いた前記中空円筒の端部に弁座（７）を形成し、該弁座が別個の弁閉鎖エレメント（８）により閉鎖可能であることを特徴とする、膨張弁。
【請求項２】
前記中空円筒（６）は、カラー領域（９）を具備し、該カラー領域は、径方向外方に延び、かつ前記中空円筒（６）と前記弁体（１）との摩擦結合的、形状結合的、および／または素材結合的な接続を可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の膨張弁。
【請求項３】
前記弁閉鎖エレメント（８）は、前記弁スライダ（３）により軸方向に摺動可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の膨張弁。
【請求項４】
前記弁閉鎖エレメント（８）は、前記弁スライダ（３）に収容されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項５】
前記弁閉鎖エレメント（８）が球状に形成されており、好適には、前記球状の弁閉鎖エレメント（８）が保持器（１０）によって取り囲まれており、該保持器がスプリング（１１）のスプリング力により前記弁スライダ（３）の底面（１２）の方向に付勢されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項６】
前記スプリング（１１）のスプリング力は、前記膨張弁を作動させるために用いられる電磁石（１３）の磁力に抗し、好適には、前記電磁石（１３）が、ストローク運動し得るアーマチュア（１４）および該アーマチュア（１４）と接続されたアーマチュアボルト（１５）と協働することを特徴とする、請求項５に記載の膨張弁。
【請求項７】
前記アーマチュアボルト（１５）は、前記弁スライダ（３）と機械的に連結するために、前記弁体（１）の中心開口（１６）に挿通されていることを特徴とする、請求項６に記載の膨張弁。
【請求項８】
前記実質的にスリーブ状の弁スライダ（３）は、少なくとも１つの外被側の貫通部（１７）を有し、前記流入部（４）を前記流出部（５）と接続するべく前記外被側の貫通部を、前記弁体（１）に形成された径方向孔（１８）および／または環状溝（１９）に重ね合せ可能であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項９】
前記膨張弁は、無電流状態で開かれており、好適には、前記スプリング（１１）のスプリング力が前記膨張弁を開放した状態に保持することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の膨張弁。
【請求項１０】
前記流入部（４）と前記流出部（５）との接続が同時に前記弁スライダ（３）によって遮断されている場合にのみ、前記弁閉鎖エレメント（８）により前記流出部（５）を閉鎖可能であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の膨張弁。
【国際調査報告】
2017528676.tif 000004
2017528676.tif 000005
2017528676.tif 000006
2017528676.tif 000007