DE102004028050A1

DE102004028050A1 - Ejektorpumpenkreis

Info

Publication number: DE102004028050A1
Application number: DE102004028050A
Authority: DE
Inventors: Haruyuki Kariya Nishijima; Hirotsugu Kariya Takeuchi; Toru Kariya Ikemoto; Hisatsugu Kariya Matsunaga; Takeharu Kariya Asaoka
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: US7347062B2; CN100436964C; CN1573258A; DE102004028050B4; JP4042637B2; CN100480598C; US20040255610A1; JP2005009758A; CN1912497A

Abstract

In einem Ejektorpumpenkreis mit einer Ejektorpumpe (40), die eine Düse (41) zum Dekomprimieren eines Kältemittels enthält, ist ein Auffanggefäß (80) zum Speichern des Kältemittels darin auf einer Kältemittelauslassseite eines Kondensators (20) angeordnet. Ferner sind ein Bypasskanal (60) und ein Schaltventil (61) zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals so vorgesehen, dass in einem Entfrosterbetrieb das aus einem Kompressor (10) ausgegebene Hochtemperatur-Kältemittel in einen Verdampfapparat eingeleitet wird, während es an dem Kondensator vorbei strömt. Wenn der Entfrosterbetrieb eingestellt wird, ist das Schaltventil geöffnet, während ein Lüfter (21) zum Blasen kalter KLuft zu dem Kondensator in Betrieb ist. Demgemäß strömt im Entfrosterbetrieb wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampferapparat, um Frost auf einer Oberfläche des Verdampferapparats zu entfernen, und ein überschüssiges Kältemittel kondensiert in dem Kondensator und wird in dem Auffanggefäß gespeichert. Demgemäß kann ein Absinken der Kondensationsleistung des Kondensators verhindert werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ejektorpumpenkreis mit einer Entfrosterfunktion eines Verdampfapparats.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In einem in der JP-A-6-11197 beschriebenen Ejektorpumpenkreis wird ein Kältemittel in einer Düse einer Ejektorpumpe dekomprimiert und gedehnt, sodass ein in einem Verdampfapparat verdampftes gasförmiges Kältemittel angesaugt wird und ein Druck des in einen Kompressor zu saugenden Kältemittels durch Umwandeln von Expansionsenergie in Druckenergie erhöht wird. Ferner strömt in dem Ejektorpumpenkreis das aus der Ejektorpumpe strömende Kältemittel in eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung, um in der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel getrennt zu werden. Dann wird das flüssige Kältemittel in der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung dem Verdampfapparat zugeführt, und das gasförmige Kältemittel in der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung wird dem Kompressor zugeführt.

Demgemäß besitzt der Ejektorpumpenkreis eine erste Kältemittelzirkulation, bei der das Kältemittel durch die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung → den Verdampfapparat → einen Druckerhöhungsabschnitt der Ejektorpumpe → die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung in dieser Reihenfolge zirkuliert, und eine zweite Kältemittelzirkulation, bei der das Kältemittel durch den Kompressor → einen Kondensator → die Ejektorpumpe → die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung → den Kompressor in dieser Reihenfolge zirkuliert. Demgemäß ist es in dem Ejektorpumpenkreis schwierig, ein Hochtemperatur-Kältemittel in den Verdampfapparat einzuleiten, um den Verdampfapparat zu entfrosten.

Im Allgemeinen hat ein Expansionsventil-Kühlkreis nur einen Kältemittelstrom, bei dem das Kältemittel durch einen Kompressor → einen Kondensator → ein Expansionsventil → einen Verdampfapparat → den Kompressor in dieser Reihenfolge zirkuliert. Deshalb strömt in diesem Expansionsventil-Kühlkreis, wenn das Expansionsventil vollständig geöffnet ist, das Hochtemperatur-Kältemittel in den Verdampfapparat und eine Entfrosterfunktion des Verdampfapparats kann einfach durchgeführt werden.

Im Gegensatz dazu kann in dem Ejektorpumpenkreis die Entfrosterfunktion des Verdampfapparats nicht mittels des aus dem Kondensator strömenden Hochtemperatur-Kältemittels durchgeführt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ejektorpumpenkreis mit einer Ejektorpumpe vorzusehen, welche eine Entfrosterfunktion eines Verdampfapparats effektiv durchführt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ejektorpumpenkreis mit einer Ejektorpumpe vorzusehen, die einen übermäßigen Anstieg des Drucks eines Hochdruck-Kältemittels bei einer Entfrosterfunktion oder zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach einem Schalten von der Entfrosterfunktion zu einem Normalbetrieb verhindert.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Ejektorpumpenkreis einen Kompressor zum Komprimieren eines Kältemittels, einen Kondensator zum Kühlen des aus dem Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels, einen Verdampfapparat zum Verdampfen des Niederdruck-Kältemittels nach der Dekompression, eine Ejektorpumpe und eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung zum Trennen des Kältemittels aus der Ejektorpumpe in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel. Die Ejektorpumpe enthält eine Düse zum Dekomprimieren und Dehnen des aus dem Kondensator strömenden Kältemittels durch Umwandeln von Druckenergie des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels und einen Druckerhöhungsabschnitt, der zum Erhöhen eines Drucks des Kältemittels durch Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in die Druckenergie des Kältemittels angeordnet ist, wobei das aus der Düse gestrahlte Kältemittel und das aus dem Verdampfapparat gesaugte Kältemittel vermischt werden. In dem Ejektorpumpenkreis ist ein Bypasskanal vorgesehen, durch welchen das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel an wenigstens dem Kondensator vorbei in einen Kältemitteleinlass des Verdampfapparats strömt, ein Schaltventil zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals ist in dem Bypasskanal vorgesehen, und ein Auffanggefäß ist stromauf der Düse der Ejektorpumpe an einer Kältemittelauslassseite des Kondensators angeordnet, um Kältemittel darin zu speichern. Demgemäß strömt in einem Entfrosterbetrieb, in dem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel durch den Bypasskanal in dem Verdampfapparat strömt, überschüssiges Kältemittel in den Kondensator und wird in dem Auffanggefäß gespeichert, wobei es in dem Kondensator und dem Auffanggefäß kondensiert. Daher kann, selbst wenn die Kapazität des Kondensators kleiner eingestellt wird, das überschüssige Kältemittel in dem Auffanggefäß gespeichert werden, und ein Einleiten einer Heißgas-Kältemittelmenge mehr als eine notwendige Menge zu dem Verdampfapparat in dem Entfrosterbetrieb kann verhindert werden. Als Ergebnis kann ein übermäßiger Anstieg des Drucks des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels verhindert werden.

Vorzugsweise ist ein Gebläse zum Blasen von Luft zu dem Kondensator vorgesehen, um das Kältemittel in dem Kondensator zu kühlen. Ferner wird im Entfrosterbetrieb das Schaltventil geöffnet, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat eingeleitet wird, und das Gebläse wird betrieben. Deshalb kann das in den Kondensator strömende Heißgas-Kältemittel effektiv gekühlt und kondensiert werden, und ein Einleiten des Heißgas-Kältemittels mehr als die notwendige Menge in den Verdampfapparat kann im Entfrosterbetrieb exakt verhindert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Schaltventil geöffnet, wenn der Entfrosterbetrieb eingestellt wird, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat eingeleitet wird, um Frost auf einer Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen. Zusätzlich wird wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt, in dem das Schaltventil geöffnet ist, während der Kompressor gestoppt ist. Demgemäß ist es durch einen Druckunterschied zwischen der Seite des Kondensators und der Seite des Verdampfapparats aufgrund des auf der Seite des Kondensators gespeicherten Hochdruck-Kältemittels möglich, das auf der Seite des Kondensators gespeicherte flüssige Kältemittel durch den Bypasskanal zu dem Verdampfapparat zu bewegen. Deshalb kann ein Absinken der Kondensationskapazität des Kondensators verhindert werden, wodurch ein übermäßiger Anstieg des Drucks des Hochdruck-Kältemittels im Entfrosterbetrieb zu einer Zeit unmittelbar nach dem Schalten von dem Entfrosterbetrieb in den Normalbetrieb verhindert wird.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine variable Drosselvorrichtung an einer Kältemittelauslassseite des Kondensators zum Dekomprimieren des Kältemittels vor dem Strömen in die Düse der Ejektorpumpe angeordnet. Ferner ändert die variable Drosselvorrichtung ihren Drosselöffnungsgrad entsprechend einem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf einer Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats. In diesem Fall wird, wenn ein Entfrosterbetrieb eingestellt wird, das Schaltventil geöffnet, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat eingeleitet wird, um Frost auf der Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen. Ferner wird wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt, in dem die variable Drosselvorrichtung geöffnet ist, während der Kompressor gestoppt ist. Demgemäß ist es im Vorbereitungsbetrieb möglich, das wenigstens in dem Kondensator gespeicherte flüssige Kältemittel durch die Ejektorpumpe mittels der Druckdifferenz zu der Seite des Verdampfapparats zu bewegen.

Zum Beispiel ändert die variable Drosselvorrichtung in einem Normalbetrieb, in dem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel in dem Kondensator gekühlt und kondensiert wird und das Kältemittel in dem Verdampfapparat verdampft wird, ihren Drosselöffnungsgrad entsprechend dem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats. Im Entfrosterbetrieb wird das Schaltventil geöffnet und die variable Drosselvorrichtung geschlossen. Zusätzlich wird die variable Drosselvorrichtung im Vorbereitungsbetrieb vollständig geöffnet.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Ejektorpumpenkreis mit einem weiteren Bypasskanal, durch welchen das Kältemittel aus dem Kondensator an wenigstens der Düse vorbei strömt, und einem weiteren Schaltventil zum Öffnen und Schließen des weiteren Bypasskanals versehen. In diesem Fall wird, wenn ein Entfrosterbetrieb eingestellt ist, das Schaltventil geöffnet und das weitere Schaltventil wird geschlossen, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat eingeleitet wird, um Frost auf der Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen. Außerdem wird wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt, in dem das weitere Schaltventil geöffnet ist. Demgemäß ist es in dem Vorbereitungsbetrieb möglich, das in dem Kondensator gespeicherte flüssige Kältemittel durch den weiteren Bypasskanal zu der Seite des Verdampfapparats zu bewegen. Der weitere Bypasskanal kann derart vorgesehen sein, dass das Kältemittel aus dem Kondensator durch den weiteren Bypasskanal an der variablen Drosselvorrichtung und der Düse der Ejektorpumpe vorbei strömt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpenkreises mit einer Ejektorpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2A und 2B schematische Schnittansichten eines Auffanggefäßes in dem Ejektorpumpenkreis in 1;
3 ein Diagramm einer Änderung eines Ausgabedrucks des Kältemittels aus einem Kompressor in einem Entfrosterbetrieb und in einem Normalbetrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ein Diagramm eines maximalen Ausgabedrucks PD(RAMX) des Kältemittels aus dem Kompressor im Normalbetrieb und eines maximalen Ausgabedrucks PD(JAMX) des Kältemittels aus dem Kompressor im Entfrosterbetrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, sowie eines maximalen Ausgabedrucks PD(RAMX) in einem Normalbetrieb und eines maximalen Ausgabedrucks PD(JAMX) in einem Entfrosterbetrieb gemäß einem Vergleichsbeispiel;
5 ein Diagramm einer Änderung eines Ausgabedrucks des Kältemittels aus einem Kompressor in einem Entfrosterbetrieb und in einem Kühlbetrieb (Normalbetrieb) gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ein Diagramm eines maximalen Ausgabedrucks PD(RAMX) des Kältemittels aus dem Kompressor im Normalbetrieb und eines maximalen Ausgabedrucks PD(JAMX) des Kältemittels aus dem Kompressor im Entfrosterbetrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sowie des maximalen Ausgabedrucks PD(RAMX) im Normalbetrieb und des maximalen Ausgabedrucks PD(JAMX) im Entfrosterbetrieb gemäß dem Vergleichsbeispiel;
7 ein Diagramm eines Ausgabedrucks des Kältemittels aus einem Kompressor und eines Saugdrucks des in den Kompressor gesaugten Kältemittels in einem Entfrosterbetrieb und in einem Kühlbetrieb (Normalbetrieb) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ein Diagramm eines maximalen Ausgabedrucks PD(RAMX) des Kältemittels aus dem Kompressor im Normalbetrieb und eines maximalen Ausgabedrucks PD(JAMX) des Kältemittels aus dem Kompressor im Entfrosterbetrieb gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sowie des maximalen Ausgabedrucks PD(RAMX) im Normalbetrieb und des maximalen Ausgabedrucks PD(JAMX) im Entfrosterbetrieb gemäß dem Vergleichsbeispiel;
9 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpenkreises gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ein Diagramm eines maximalen Ausgabedrucks PD(RAMX) des Kältemittels aus dem Kompressor in einem Normalbetrieb und eines maximalen Ausgabedrucks PD(JAMX) des Kältemittels aus dem Kompressor in einem Entfrosterbetrieb gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sowie des maximalen Ausgabedrucks PD(RAMX) im Normalbetrieb und des maximalen Ausgabedrucks PD(JAMX) im Entfrosterbetrieb gemäß dem Vergleichsbeispiel;
11 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpenkreises in dem Vergleichsbeispiel; und
12 ein Mollier-Diagramm (p-h-Diagramm), das die Funktionsweise des Ejektorpumpenkreises in 11 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Im ersten Ausführungsbeispiel wird ein Ejektorpumpenkreis typischerweise als ein Dampfkompressionskühler einer Fahrzeug-Klimaanlage oder einer stationären Klimaanlage für einen Raum verwendet. Wie in 1 dargestellt, ist ein Kompressor 10 ein elektrischer Kompressor zum Ansaugen und Komprimieren eines in dem Ejektorpumpenkreis zirkulierten Kältemittels. Ein Kondensator 20 (Kühler) ist ein Hochdruck-Wärmetauscher zum Kühlen und Kondensieren des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittels durch Durchführen eines Wärmetauschvorgangs zwischen Außenluft und dem Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel. Ein Lüfter 21 (Gebläse) ist zum Blasen kalter Luft (Außenluft) zu dem Kondensator 20 vorgesehen.
Ferner ist ein Verdampfapparat 30 ein Niederdruck-Wärmetauscher zum Kühlen der in einen Raum zu blasenden Luft durch Verdampfen des flüssigen Kältemittels, insbesondere durch Durchführen eines Wärmetauschvorgangs zwischen der Luft und dem Niederdruck-Kältemittel. Ein Lüfter 31 ist ein elektrisches Gebläse zum Blasen von Luft in den Verdampfapparat 30 und zum Blasen der Luft nach Durchströmen des Verdampfapparats 30 in den Raum.
Eine Ejektorpumpe 40 saugt das in dem Verdampfapparat 30 verdampfte Kältemittel an, wobei sie das aus dem Kondensator 20 strömende Kältemittel in einer Düse 41 dekomprimiert und dehnt, und sie erhöht den Druck des in den Kompressor 10 zu saugenden Kältemittels durch Umwandeln von Expansionsenergie des Kältemittels in Druckenergie des Kältemittels.
Die Ejektorpumpe 40 enthält die Düse 41, einen Mischabschnitt 42 und einen Diffusor 43. Die Düse 41 dekomprimiert und dehnt das in die Ejektorpumpe 40 strömende Hochdruck-Kältemittel isenthalpisch durch Umwandeln von Druckenergie des Hochdruck-Kältemittels aus dem Kondensator 20 in Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels. Der Mischabschnitt 42 saugt das in dem Verdampfapparat 30 verdampfte Kältemittel unter Verwendung einer Mitreißfunktion des aus der Düse 41 gespritzten Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstroms an und vermischt das angesaugte Kältemittel und das aus der Düse 41 gestrahlte Kältemittel. Ferner vermischt der Diffusor 43 das aus der Düse 41 gespritzte Kältemittel und das aus dem Verdampfapparat 30 gesaugte Kältemittel und erhöht den Kältemitteldruck durch Umwandeln von Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittels in Druckenergie davon.
In dem Mischabschnitt 42 werden ein Antriebsstrom des Kältemittels aus der Düse 41 und ein Saugstrom des Kältemittels aus dem Verdampfapparat 30 so vermischt, dass ihre Impulssumme erhalten bleibt, wodurch der Kältemitteldruck erhöht wird. Weil in dem Diffusor 43 eine Kältemittelkanalquerschnittsfläche zu seiner Auslassseite allmählich größer wird, wird die Kältemittelgeschwindigkeitsenergie (dynamischer Druck) in Kältemitteldruckenergie (statischer Druck) umgewandelt.
So wird in der Ejektorpumpe 40 der Kältemitteldruck durch sowohl den Mischabschnitt 42 als auch den Diffusor 43 erhöht. Demgemäß ist in der Ejektorpumpe 40 ein Druckerhöhungsabschnitt aus dem Mischabschnitt 42 und dem Diffusor 43 aufgebaut.
Im ersten Ausführungsbeispiel wird eine „Lavaldüse" (siehe „Fluid Engineering" von Tokyo University Publication) als Düse 41 eingesetzt, um das aus der Düse 41 gespritzte Kältemittel gleich oder höher als die Schallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Hierbei enthält die Lavaldüse 41 eine Drosseleinrichtung mit der kleinsten Kanalfläche in ihrem Kältemittelkanal. Jedoch kann auch eine zu ihrer Auslassseite konisch verjüngte Düse als die Düse 41 verwendet werden.
In 1 wird das Kältemittel aus der Ejektorpumpe 40 ausgegeben und strömt in eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50. Die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 trennt das Kältemittel aus der Ejektorpumpe 40 in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel und speichert das getrennte gasförmige Kältemittel und das getrennte flüssige Kältemittel darin. Die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 enthält einen mit einer Saugöffnung des Kompressors 10 verbundenen Gaskältemittelauslass und einen mit einer Einlassseite des Verdampfapparats 30 verbundenen Flüssigkältemittelauslass. Demgemäß strömt in dem Ejektorpumpenkreis das flüssige Kältemittel in der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 in den Verdampfapparat 30, wobei das Kältemittel aus dem Kondensator 20 in der Düse 41 der Ejektorpumpe 40 dekomprimiert wird.
Ein Rückschlagventil 51 ist in einem Kältemittelkanal vorgesehen, durch welchen das flüssige Kältemittel aus der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zu dem Verdampfapparat 30 geleitet wird, um einen Kältemittelstrom nur von der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zu dem Verdampfapparat 30 zu erlauben, Ein Bypasskanal 60 ist ein Kältemittelkanal, durch welchen das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel (Heißgas-Kältemittel) direkt in einen Kältemitteleinlass des Verdampfapparats 30 eingeleitet werden kann, während es an dem Kondensator 20 und der Ejektorpumpe 40 vorbei strömt. Ein Schaltventil 61 ist in dem Bypasskanal 60 vorgesehen, um den Bypasskanal 60 zu öffnen und zu schließen. Das Schaltventil 61 wird auch als eine Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels unter einen Druckwiderstandsdruck des Verdampfapparats 30 verwendet.
Eine variable Drosselvorrichtung 70 ist in einem Kältemittelkanal zwischen dem Kondensator 20 und der Ejektorpumpe 40 angeordnet. Die variable Drosselvorrichtung 70 ist ein Expansionsventil, das stromauf der Düse 41 der Ejektorpumpe 40 angeordnet ist, um das aus dem Kondensator 20 strömende Hochdruck-Kältemittel in einen Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu dekomprimieren. Die variable Drosselvorrichtung 70 regelt ihren Drosselöffnungsgrad so, dass ein Überhitzungsgrad des Kältemittels auf einer Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats 30 in einem vorbestimmten Bereich (z.B. 0,1–10 Grad) liegt. Die variable Drossel vorrichtung 70 kann einen Aufbau eines Wärmeexpansionsventils haben, der allgemein bekannt ist.
Insbesondere enthält die variable Drosselvorrichtung 70 einen Temperaturmessabschnitt 71 zum Messen einer Kältemitteltemperatur auf einer Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats 30. Die variable Drosselvorrichtung 70 regelt ihren Drosselöffnungsgrad durch ein Gleichgewicht zwischen einem Gasdruck in dem Temperaturmessabschnitt 71, einen Kältemitteldruck in dem Verdampfapparat 30 und einer Federkraft eines Federelements.
Wenn zum Beispiel der Druck in dem Verdampfapparat 30 hoch ist, wird eine Wärmelast in dem Verdampfapparat 30 höher und ein Kältemittelüberhitzungsgrad auf der Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats 30 wird größer. In diesem Fall wird der Drosselöffnungsgrad der variablen Drosselvorrichtung 70 kleiner gemacht und die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse 41 gestrahlten Kältemittels (Antriebsstrom) wird größer eingestellt, sodass eine in den Verdampfapparat 30 zirkulierte Kältemittelmenge vergrößert wird.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der Druck in dem Verdampfapparat 30 niedrig ist, die Wärmelast in dem Verdampfapparat 30 kleiner und der Kältemittelüberhitzungsgrad auf der Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats 30 wird geringer. In diesem Fall wird der Drosselöffnungsgrad der variablen Drosselvorrichtung 70 größer gemacht und die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse 41 gestrahlten Kältemittels (Antriebsstrom) wird kleiner eingestellt, sodass die in den Verdampfapparat 30 zirkulierte Kältemittelmenge verringert wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Ventilgehäusekörper 72 der variablen Drosselvorrichtung 70 mit der Ejektorpumpe 40 integriert, sodass ein aus der variablen Drosselvorrichtung 70 und der Ejektorpumpe 40 aufgebauter Dekompressionsabschnitt verkleinert werden kann.
Ein Auffanggefäß 80 ist auf einer Kältemittelauslassseite des Kondensators 20 angeordnet, um flüssiges Kältemittel darin zu speichern. Das in dem Auffanggefäß 80 gespeicherte flüssige Kältemittel wird der variablen Drosselvorrichtung 70 und der Ejektorpumpe 40 zugeführt, um dekomprimiert zu werden. Das Auffanggefäß 80 hat einen Kältemittelspeicherbehälteraufbau ähnlich einem sehr bekannten Auffanggefäß, das in einem Expansionsventilkreis benutzt wird. Insbesondere enthält das Auffanggefäß 80, wie in 2A und 2B dargestellt, einen auf einer oberen Seite eines Behälterkörpers 81 offenen Kältemitteleinlass 82 und einen an einer Unterseite des Behälterkörpers 81 offenen Kältemittelauslass 83. 2A zeigt eine Flüssigkeitsoberflächenposition in einem Normalbetrieb, und 2B zeigt eine Flüssigkeitsoberflächenposition in einem Entfrosterbetrieb. In 2A, 2B ist die Kapazität des Behälterkörpers 81 so eingestellt, dass die Flüssigkeitsoberfläche des flüssigen Kältemittels in jedem Betrieb des Ejektorpumpenkreises unterhalb des Kältemitteleinlasses 82 und oberhalb des Kältemittelauslasses 83 positioniert ist. Kältemittel aus dem Kondensator 20 strömt durch den Kältemitteleinlass 82 in den Behälterkörper 81, und in dem Behälterkörper 81 getrenntes flüssiges Kältemittel strömt durch den Kältemittelauslass 83 zu der variablen Drosselvorrichtung 70.
Bauteile wie beispielsweise die Lüfter 21, 31 und der Kompressor 10 werden durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) gesteuert. In diesem Ausführungsbeispiel kann einer des Normalbetriebs (Kühlbetriebs) und des Entfrosterbetriebs durch die elektronische Steuereinheit oder manuell eingestellt werden.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Ejektorpumpenkreises gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
(1) Normalbetrieb (Kühlbetrieb)
Wenn der Normalbetrieb (Kühlbetrieb) eingestellt wird, wird das Schaltventil 61 geschlossen, sodass das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel zu dem Kondensator 20 zirkuliert. Dann wird das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Hochdruck-Kältemittel in dem Kondensator 20 gekühlt und in der variablen Drosselvorrichtung 70 isenthalpisch in einen Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand dekomprimiert. Anschließend wird das Kältemittel aus der variablen Drosselvorrichtung 70 in der Düse 41 der Ejektorpumpe 40 isenthalpisch weiter dekomprimiert, sodass die Kältemittelgeschwindigkeit am Auslass der Düse 41 der Ejektorpumpe 40 gleich oder höher als die Schallgeschwindigkeit wird. Anschließend strömt das Kältemittel aus dem Auslass der Düse 41 in den Mischabschnitt 42 der Ejektorpumpe 40.
Das aus dem Auffanggefäß 80 in die variable Drosselvorrichtung 70 strömende Kältemittel wird durch die variable Drosselvorrichtung 70 so dekomprimiert, dass es einmal an einer Einlassseite der Düse 41 siedet. Deshalb werden durch die variable Drosselvorrichtung 70 Blasen erzeugt, und Siedekerne werden nach dem Verschwinden der Blasen auf der Einlassseite der Düse 41 erzeugt. Das Kältemittel mit den Siedekernen wird durch die Düse 41 weiter gesiedet, sodass feine Flüssigkeitstropfen (d.h. winzige Flüssigkeitstropfen) des Kältemittels erzeugt werden. Weil das Sieden des Kältemittels in der Düse 41 vereinfacht wird, kann die Erzeugung von winzigen Flüssigkeitstropfen des Kältemittels in der Düse 41 vereinfacht werden. Demgemäß kann die Düsenleistung effektiv verbessert werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel wird Freon als Kältemittel verwendet, sodass ein Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite niedriger als der kritische Druck des Kältemittels ist. Deshalb kondensiert das Kältemittel in dem Kondensator 20, und der in die Düse 41 strömende Kältemitteldruck ist niedriger als der kritische Druck des Kältemittels.
Der Mischabschnitt 42 saugt das in dem Verdampfapparat 30 verdampfte gasförmige Kältemittel unter Verwendung der Mitreißfunktion des aus der Düse 41 gespritzten Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstroms an und vermischt das angesaugte Kältemittel und das eingespritzte Kältemittel darin. Ferner vermischt der Diffusor 43 das aus der Düse 41 gespritzte Kältemittel und das aus dem Verdampfapparat 30 gesaugte Kältemittel und erhöht den Kältemitteldruck. Deshalb kann die Ejektorpumpenleistung verbessert werden. Demgemäß zirkuliert das Niederdruck-Kältemittel in der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 durch den Verdampfapparat 30 und den Druckerhöhungsabschnitt der Ejektorpumpe 40 in dieser Reihenfolge und kehrt zu der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zurück.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Kältemittel durch die variable Drosselvorrichtung 70 auf einer stromaufwärtigen Seite der Düse 41 in das Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel dekomprimiert. Deshalb kann eine Drosselung des Kältemittels um mehr als einen notwendigen Grad verhindert werden, während die Ejektorpumpenleistung effektiv verbessert werden kann. Weil ferner der Drosselöffnungsgrad der variablen Drosselvorrichtung 70 basierend auf der Wärmelast (z.B. dem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfapparats 30) geregelt wird, kann die Ejektorpumpenleistung des Ejektorpumpenkreises selbst dann verbessert werden, wenn sich die Kühllast des Ejektorpumpenkreises ändert. Daher kann der Ejektorpumpenkreis in einem weiten Lastschwankungsbereich verwendet werden, während die Ejektorpumpenleistung, die Düsenleistung und die Kühlkapazität des Ejektorpumpenkreises im Normalbetrieb verbessert werden.
(2) Entfrosterbetrieb
Wenn der Entfrosterbetrieb eingestellt wird, wird der Kompressor 10 betrieben, während das Schaltventil 61 geöffnet ist. Ferner ist die variable Drosselvorrichtung 70 geschlossen. In diesem Fall wird das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Hochtemperatur-Kältemittel (Heißgas-Kältemittel) dem Verdampfapparat 30 zugeführt, um eine Innenseite des Verdampfapparats 30 zu erwärmen. Deshalb wird ein an der Oberfläche des Verdampfapparats 30 anhaftender Frost entfernt.
Im Entfrosterbetrieb ist die Kältemitteleinlassseite des Kondensators 20 immer geöffnet. Außerdem gelangt die variable Drosselvorrichtung 70 in einen vollständig geschlossenen Zustand, wenn das Heißgas-Kältemittel dem Verdampfapparat 30 zugeführt wird, sodass ein Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats 30 deutlich groß wird. Demgemäß strömt im Entfrosterbetrieb unnötiges, überschüssiges Kältemittel zu dem Kondensator 20 und wird in dem Auffanggefäß 80 gespeichert, wobei es in dem Kondensator 20 und dem Auffanggefäß 80 kondensiert.
Demgemäß kann, selbst wenn das Volumen des Kondensators 20 klein ist und das überschüssige Kältemittel nicht in dem Kondensator 20 gespeichert werden kann, eine Zirkulation einer Gaskältemittelmenge mehr als eine notwendige Menge zu dem Verdampfapparat 30 im Entfrosterbetrieb verhindert werden. Demgemäß kann ein übermäßiger Anstieg des Ausgabedrucks des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels verhindert werden. Ferner kann das Speichern einer großen Menge flüssigen Kältemittels in dem Kondensator 20 verhindert werden, wodurch ein Sinken der Kondensationskapazität des Kondensators 20 verhindert wird. Daher kann im ersten Ausführungsbeispiel ein übermäßiger Anstieg des Drucks des Hochdruck-Kältemittels im Entfrosterbetrieb oder zu einer Zeit unmittelbar nach einem Schalten von dem Entfrosterbetrieb in den Normalbetrieb verhindert werden. Deshalb kann der Ejektorpumpenkreis stabil betrieben werden.
3 zeigt eine Änderung des Ausgabedrucks des Kältemittels aus dem Kompressor 10. In 3 gibt PD(JAMX) den maximalen Ausgabedruck des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Entfrosterbetrieb an, und PD(RAMX) gibt den maximalen Ausgabedruck des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Normalbetrieb an, jeweils im ersten Ausführungsbeispiel. Wie in 3 dargestellt, kann im ersten Ausführungsbeispiel der maximale Ausgabedruck PD(JAMX) des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Entfrosterbetrieb kleiner als der maximale Ausgabedruck PD(RAMX) des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Normalbetrieb eingestellt werden, nachdem der Entfrosterbetrieb durchgeführt ist.
11 zeigt ein Vergleichsbeispiel, das durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurde, bei dem das Auffanggefäß 80 des ersten Ausführungsbeispiels nicht vorgesehen ist. In diesem Vergleichsbeispiel wird ein gasförmiges Kältemittel mit einer kleinen Dichte ohne eine Kondensation im Entfrosterbetrieb zirkuliert, wie durch die dünne Linie in 12 dargestellt, im Vergleich zu dem Normalbetrieb, der durch dicke Linie in 12 angezeigt ist. Im Vergleichsbeispiel von 11 bleibt das im Entfrosterbetrieb unnötige überschüssige Kältemittel in dem Kondensator 20, wobei es in dem Kondensator 20 kondensiert. Demgemäß kann, wenn das Volumen (die Kapazität) des Kondensators 20 klein gesetzt ist, eine ausreichende Menge des überschüssigen Kältemittels nicht in dem Kondensator 20 gespeichert werden. Deshalb zirkuliert eine Gaskältemittelmenge mehr als die notwendige Menge im Entfrosterbetrieb zu dem Verdampfapparat 30, und der Ausgabedruck des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels kann übermäßig vergrößert werden. In diesem Fall wird eine Sicherheitsvorrichtung des Ejektorpumpenkreises im Entfrosterbetrieb oder zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Schalten von dem Entfrosterbetrieb zu dem Kühlbetrieb betätigt.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Auffanggefäß 80 stromab den Kondensators 20 in einem Kältemittelstrom vorgesehen. Deshalb kann eine Zirkulation einer Gaskältemittelmenge mehr als die notwendige Menge zu dem Verdampfapparat 30 im Entfrosterbetrieb verhindert werden, selbst wenn das Volumen des Kondensators 20 klein ist und das überschüssige Kältemittel nicht in dem Kondensator 20 gespeichert werden kann. Demgemäß kann ein übermäßiger Anstieg des Ausgabedrucks des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels verhindert werden. Wie in 4 dargestellt, kann im ersten Ausführungsbeispiel der maximale Ausgabedruck PD(JAMX), PD(RAMX) des Hochdruck-Kältemittels im Vergleich zu jenem des Vergleichsbeispiels reduziert werden. In den Experimenten von 3, 4 beträgt die Außenlufttemperatur um den Kondensator 20 40°C, und die Drehzahl des Kompressors 10 ist auf 3.600 U/min eingestellt. Ferner wird der Entfrosterbetrieb durchgeführt, während der Lüfter 21 ausgeschaltet ist.
In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird ein gewöhnliches Auffanggefäß, das für einen Expansionsventilkreis verwendet wird, als Auffanggefäß 80 benutzt. Jedoch kann auch ein Auffanggefäß mit einem Trockenmittel oder einem Filter als Auffanggefäß 80 verwendet werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird der Entfrosterbetrieb durchgeführt, während der Lüfter 21 ausgeschaltet ist. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird jedoch der Entfrosterbetrieb durchgeführt, während der Lüfter 21 in Betrieb ist.
Weil im zweiten Ausführungsbeispiel der Lüfter 21 im Entfrosterbetrieb betrieben wird, kann das in den Kondensator 20 strömende Heißgas-Kältemittel ausreichend in dem Kondensator 20 kondensieren, und eine Zirkulation einer Gaskältemittelmenge mehr als die notwendige Menge zu dem Verdampfapparat 30 kann im Entfrosterbetrieb verhindert werden.
5 zeigt eine Änderung des Ausgabedrucks des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im zweiten Ausführungsbeispiel. In 5 gibt PD(JAMX) den maximalen Ausgabedruck des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Entfrosterbetrieb an, und PD(RAMX) gibt den maximalen Ausgabedruck des von dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Normalbetrieb an, jeweils im zweiten Ausführungsbeispiel. Wie in 6 dargestellt, können der maximale Ausgabedruck PD(RAMX) im Normalbetrieb (Kühlbetrieb) und der maximale Ausgabedruck PD(JAMX) im Entfrosterbetrieb im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel mehr als bei dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert werden. Demgemäß kann ein übermäßiger Anstieg des Drucks des Hochdruck-Kältemittels effektiv verhindert werden.
In den Versuchen von 5, 6 beträgt die Außenlufttemperatur um den Kondensator 20 40°C, und die Drehzahl des Kompressors 10 ist auf 3.600 U/min eingestellt.
In dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird der Lüfter 21 automatisch entsprechend einem Start des Entfrosterbetriebs betrieben. Im zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch der Lüfter 21 auch betrieben werden, wenn der Druck des Hochdruck-Kältemittels höher als ein erster vorbestimmter Druck ist, und der Lüfter 21 kann abgeschaltet werden, wenn der Druck des Hochdruck-Kältemittels niedriger als ein zweiter vorbestimmter Druck ist. Der erste vorbestimmte Druck kann gleich dem zweiten vorbestimmten Druck oder unterschiedlich zu dem zweiten vorbestimmten Druck eingestellt sein. Zum Beispiel ist der erste vorbestimmte Druck höher als der zweite vorbestimmte Druck eingestellt.
Im zweiten Ausführungsbeispiel kann das Kältemittel, wenn der Entfrosterbetrieb eingestellt wird, in dem Kondensator 20 durch Betreiben des Lüfters 21 effektiv gekühlt und kondensiert werden. Daher kann im zweiten Ausführungsbeispiel, selbst wenn das Auffanggefäß 81 nicht vorgesehen ist, der Druck des Hochdruck-Kältemittels im Entfrosterbetrieb gesteuert werden. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die anderen Bauteile ähnlich jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Im dritten Ausführungsbeispiel wird ein Vorbereitungsbetrieb für eine vorbestimmte Zeitdauer nach Beendigung des Entfrosterbetriebs durchgeführt, und anschließend wird der Normalbetrieb (Kühlbetrieb) durchgeführt. Im Vorbereitungsbetrieb wird der Kompressor 10 abgeschaltet, während das Schaltventil 61 geöffnet ist. Demgemäß kann im Vorbereitungsbetrieb das wenigstens in dem Kondensator 20 gespeicherte flüssige Kältemittel mittels einer Druckdifferenz zwischen dem Kondensator 20 und dem Verdampfapparat 30 durch den Bypasskanal 60 zu dem Verdampfapparat 30 bewegt werden.
Unmittelbar nach dem Entfrosterbetrieb bleibt das Kältemittel mit einem hohen Druck auf der Seite des Kondensators 20. Im dritten Ausführungsbeispiel wird die Druckdifferenz zwischen dem Kondensator 20 und dem Verdampfapparat 30 durch das Hochdruck-Kältemittel auf der Seite des Kondensators 20 erzeugt, und so kann das auf der Seite des Kondensators 20 bleibende Kältemittel durch den Bypasskanal 60 effektiv zu der Seite des Verdampfapparats 30 bewegt werden. Deshalb kann im Normalbetrieb (Kühlbetrieb) nach der Durchführung des Entfrosterbetriebs ein Abfall der tatsächlichen Kondensationsleistung des Kondensators 20 verhindert werden. Daher kann ein übermäßiger Anstieg des Drucks des Hochdruck-Kältemittels unmittelbar nach dem Schalten aus dem Entfrostermodus in den Normalmodus verhindert werden.
7 ist ein Diagramm eines Ausgabedrucks des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels und eines Saugdrucks des zu dem Kompressor 10 zu saugenden Kältemittels, jeweils im Entfrosterbetrieb und im Kühlbetrieb (Normalbetrieb) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 7 gibt PD(JAMX) den maximalen Ausgabedruck des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Entfrosterbetrieb an, und PD(RAMX) gibt den maximalen Ausgabedruck des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Normalbetrieb an, jeweils im dritten Ausführungsbeispiel. Ferner wird im Vorbereitungsbetrieb, wie durch A in 7 gezeigt, das Hochdruck-Kältemittel auf der Seite des Kondensators 20 zu der Seite des Verdampfapparats 30 bewegt.
Wie in 7 dargestellt, kann im dritten Ausführungsbeispiel der maximale Ausgabedruck PD(JAMX), PD(RAMX) des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen Kältemittels im Entfrosterbetrieb eingeschränkt werden. Zusätzlich können im dritten Ausführungsbeispiel, wie in 8 gezeigt, der maximale Ausgabedruck PD(RAMX) im Normalbetrieb (Kühlbetrieb) und der maximale Ausgabedruck PD(JAMX) im Entfrosterbetrieb im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel mehr als bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel reduziert werden. Demgemäß kann ein übermäßiger Anstieg des Drucks des Hochdruck-Kältemittels zur Zeit unmittelbar nach dem Schalten von dem Entfrosterbetrieb in den Normalbetrieb effektiver verhindert werden.
In den Versuchen von 7, 8 beträgt die Außenlufttemperatur um den Kondensator 20 40°C, und die Drehzahl des Kompressors 10 ist auf 3.600 U/min eingestellt.
Im dritten Ausführungsbeispiel sind die anderen Bauteile ähnlich jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
9 zeigt einen Ejektorpumpenkreis des vierten Ausführungsbeispiels. Im vierten Ausführungsbeispiel ist, wie in 9 dargestellt, ein zweiter Bypasskanal 62 vorgesehen, durch welchen ein Kältemittel strömt, während es wenigstens an der Düse 41 vorbei strömt. Ferner ist ein zweites Schaltventil 63 zum Öffnen und Schließen des zweiten Bypasskanals 62 vorgesehen. Wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs wird ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt, in dem das zweite Schaltventil 63 geöffnet ist, und anschließend wird der Normalbetrieb durchgeführt. Außerdem ist der Betrieb des Kompressors 10 im Vorbereitungsbetrieb gestoppt.
Demgemäß kann im Vorbereitungsbetrieb das in dem Kondensator 20 gespeicherte flüssige Kältemittel durch den Bypasskanal 62 mittels eines Druckunterschieds zwischen dem Kondensator 20 und der Seite des Verdampfapparats 30 zu dem Verdampfapparat 30 (Niederdruckseite) bewegt werden. Unmittelbar nach dem Entfrosterbetrieb bleibt das Kältemittel mit einem hohen Druck auf der Seite des Kondensators 20. Im vierten Ausführungsbeispiel wird der Druckunterschied zwischen dem Kondensator 20 und dem Verdampfapparat 30 durch das Hochdruck-Kältemittel auf der Seite des Kondensators 20 erzeugt, und so kann das auf der Seite des Kondensators 20 bleibende Kältemittel effektiv zu der Seite des Verdampfapparats 30 bewegt werden. Deshalb kann im Normalbetrieb (Kühlbetrieb) nach Durchführung des Entfrosterbetriebs ein Abfall der tatsächlichen Kondensationskapazität des Kondensators 20 verhindert werden. So kann ein übermäßiger Anstieg des Drucks des Hochdruck-Kältemittels unmittelbar nach dem Schalten des Normalbetriebs aus dem Entfrosterbetrieb verhindert werden. Im vierten Ausführungsbeispiel kann der Auslass des zweiten Bypasskanals 62 mit irgendeiner Niederdruckseite (der Seite des Verdampfapparats) nur verbunden werden, wenn das Kältemittel aus dem Kondensator 20 durch den zweiten Bypasskanal 62 an wenigstens der Düse 41 vorbei strömt. Zum Beispiel kann der zweite Bypasskanal 62 so vorgesehen sein, dass das Kältemittel aus dem Kondensator 20 durch den zweiten Bypasskanal 62 strömt, während es an der variablen Drosselvorrichtung 70 und der Düse 41 vorbei strömt.
Im vierten Ausführungsbeispiel können, wie in 10 dargestellt, der maximale Ausgabedruck PD(RAMX) im Normalbetrieb (Kühlbetrieb) und der maximale Ausgabedruck PD(JAMX) im Entfrosterbetrieb im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel mehr als in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel reduziert werden. Demgemäß kann ein übermäßiger Anstieg des Drucks des Hochdruck-Kältemittels effektiver verhindert werden.
In den Versuchen von 10 beträgt die Außenlufttemperatur um den Kondensator 20 40°C, und die Drehzahl des Kompressors 10 ist auf 3.600 U/min eingestellt.
Im vierten Ausführungsbeispiel sind die anderen Bauteile ähnlich jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die variable Drosselvorrichtung 70 ein mechanischer Typ. Im fünften Ausführungsbeispiel wird jedoch eine elektrische variable Drosselvorrichtung als variable Drosselvorrichtung 70 in dem in 1 dargestellten Ejektorpumpenkreis verwendet. Ferner wird wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt, und dann wird der Normalbetrieb durchgeführt. Im Vorbereitungsbetrieb des ersten Ausführungsbeispiels wird die variable Drosselvorrichtung 70 vollständig geöffnet, während der Betrieb des Kompressors 10 gestoppt ist.
Demgemäß kann im Vorbereitungsbetrieb das in dem Kondensator 20 bleibende flüssige Kältemittel durch die Ejektorpumpe 40 durch den Druckunterschied zwischen dem Kondensator 20 und der Seite des Verdampfapparats 30 zu der Niederdruckseite (der Seite des Verdampfapparats) bewegt werden. Als Ergebnis kann nach dem Schalten des Normalbetrieb aus dem Entfrosterbetrieb ein übermäßiger Anstieg des Drucks des Hochdruck-Kältemittels verhindert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen davon unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass für den Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen offensichtlich sein werden.
Zum Beispiel wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung Freon als Kältemittel in dem Ejektorpumpenkreis verwendet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Ejektorpumpenkreis angewendet werden, bei dem ein anderes Kältemittel verwendet wird. Zum Beispiel können Kohlenwasserstoff oder Kohlendioxid als Kältemittel verwendet werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird der Ejektorpumpenkreis für die Klimaanlage des Fahrzeugs oder des Raums verwendet. Jedoch kann der Ejektorpumpenkreis auch für einen Dampfkompressionskühler zum Kühlen und Gefrieren der Speisen in einer Vitrine benutzt werden.
Ferner wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Kältemittel durch die variable Drosselvorrichtung 70 in den Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand dekomprimiert, bevor das Kältemittel in die Düse 41 der Ejektorpumpe 40 strömt. Jedoch ist die variable Drosselvorrichtung 70 nicht auf das Dekomprimieren des Kältemittels in den Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand beschränkt. D.h. die variable Drosselvorrichtung 70 kann das Hochdruck-Kältemittel aus dem Kondensator 20 auch in einen geeigneten Dekompressionszustand dekomprimieren, bevor das Kältemittel in die Düse 41 der Ejektorpumpe 40 strömt.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen können die variable Drosselvorrichtung 70 und die Düse 41 so ausgebildet sein, dass sie eine integrierte Konstruktion besitzen, und sie können als eine integrierte variable Düse ausgebildet sein. Ferner kann in den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispielen auch auf die variable Drosselvorrichtung 70 verzichtet werden. In diesem Fall wird das Hochdruck-Kältemittel aus dem Kondensator 20 nur durch die Düse 41 der Ejektorpumpe 40 dekomprimiert.
Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Ejektorpumpenkreis, mit einem Kompressor (10) zum Komprimieren eines Kältemittels; einem Kondensator (20) zum Kühlen des aus dem Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels; einem Verdampfapparat (30) zum Verdampfen des Niederdruck-Kältemittels nach der Dekompression; einer Ejektorpumpe (40) mit einer Düse (41) zum Dekomprimieren und Dehnen des aus dem Kondensator strömenden Kältemittels durch Umwandeln von Druckenergie des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels und einem Druckerhöhungsabschnitt (42, 43), der angeordnet ist, um einen Druck des Kältemittels durch Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in die Druckenergie des Kältemittels zu erhöhen, wobei das aus der Düse gestrahlte Kältemittel und das aus dem Verdampfapparat angesaugte Kältemittel vermischt werden; einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) zum Trennen des Kältemittels aus der Ejektorpumpe in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel, wobei die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung einen mit einer Kältemittelsaugseite des Kompressors verbundenen Gaskältemittelauslass und einen mit einer Kältemitteleinlassseite des Verdampfapparats verbundenen Flüssigkältemittelauslass aufweist; einem Bypasskanal (60), durch welchen das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel in einen Kältemitteleinlass des Verdampfapparats strömt, wobei es wenigstens an dem Kondensator vorbei strömt; einem Schaltventil (61) zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals; und einem Auffanggefäß (80), das stromauf der Düse der Ejektorpumpe auf einer Kältemittelauslassseite des Kondensators angeordnet ist, um das Kältemittel darin zu speichern.
Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, ferner mit einem Gebläse (21) zum Blasen von Luft zu dem Kondensator, um das Kältemittel in dem Kondensator in einem Normalbetrieb zu kühlen, in dem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel in dem Kondensator gekühlt und kondensiert wird und das Kältemittel in dem Verdampfapparat verdampft wird, während in einem Entfrosterbetrieb das Schaltventil geöffnet wird, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittels in den Verdampfapparat geleitet wird, und das Gebläse betrieben wird.
Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, bei welchem wenn ein Entfrosterbetrieb eingestellt wird, das Schaltventil geöffnet wird, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat eingeleitet wird, um Frost auf einer Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen; und wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt wird, in dem das Schaltventil geöffnet ist, während der Kompressor ausgeschaltet ist.
Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, ferner mit einer variablen Drosselvorrichtung (70), die auf einer Kältemittelauslassseite des Kondensators angeordnet ist, zum Dekomprimieren des Kältemittels vor dem Strömen in die Düse der Ejektorpumpe, wobei die variable Drosselvorrichtung ihren Drosselöffnungsgrad entsprechend einem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf einer Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats verändert; wenn ein Entfrosterbetrieb eingestellt wird, das Schaltventil geöffnet wird, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat eingeleitet wird, um Frost auf einer Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen; und wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt wird, in dem die variable Drosselvorrichtung geöffnet wird, während der Kompressor ausgeschaltet ist.
Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 4, bei welchem in einem Normalbetrieb, in dem das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel in dem Kondensator gekühlt und kondensiert wird und das Kältemittel in dem Verdampfapparat verdampft wird, die variable Drosselvorrichtung ihren Drosselöffnungsgrad entsprechend dem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats verändert; im Entfrosterbetrieb des Schaltventil geöffnet und die variable Drosselvorrichtung geschlossen wird; und im Vorbereitungsbetrieb die variable Drosselvorrichtung vollständig geöffnet wird.
Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, ferner mit einem weiteren Bypasskanal (62), durch welchen das Kältemittel aus dem Kondensator wenigstens an der Düse vorbei strömt; und einem weiteren Schaltventil (63) zum Öffnen und Schließen des weiteren Bypasskanals, wobei wenn ein Entfrosterbetrieb eingestellt wird, das Schaltventil (61) geöffnet und das weitere Schaltventil (63) geschlossen wird, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat geleitet wird, um Frost auf einer Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen; und wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt wird, in dem das weitere Schaltventil geöffnet ist.
Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 6, bei welchem der weitere Bypasskanal derart vorgesehen ist, dass das Kältemittel aus dem Kondensator durch den weiteren Bypasskanal an der variablen Drosselvorrichtung und der Düse der Ejektorpumpe vorbei strömt.
Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 6, bei welchem im Vorbereitungsbetrieb das weitere Schaltventil geöffnet ist, während der Kompressor ausgeschaltet ist.
Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welchem wenigstens ein Teil der variablen Drosselvorrichtung mit der Ejektorpumpe integriert ist.
Ejektorpumpenkreis, mit einem Kompressor (10) zum Komprimieren eines Kältemittels; einem Kondensator (20) zum Kühlen des aus dem Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels; einem Verdampfapparat (30) zum Verdampfen des Niederdruck-Kältemittels nach der Dekompression; einer Ejektorpumpe (40) mit einer Düse (41) zum Dekomprimieren und Dehnen des aus dem Kondensator strömenden Kältemittels durch Umwandeln von Druckenergie des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels und einem Druckerhöhungsabschnitt (42, 43), der angeordnet ist, um einen Druck des Kältemittels durch Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in die Druckenergie des Kältemittels zu erhöhen, wobei das aus der Düse gestrahlte Kältemittel und das aus dem Verdampfapparat angesaugte Kältemittel vermischt werden; einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) zum Trennen des Kältemittels aus der Ejektorpumpe in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel, wobei die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung einen mit einer Kältemittelsaugseite des Kompressors verbundenen Gaskältemittelauslass und einen mit einer Kältemitteleinlassseite des Verdampfapparats verbundenen Flüssigkältemittelauslass aufweist; einem Bypasskanal (60), durch welchen das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel in einen Kältemitteleinlass des Verdampfapparats strömt, während es an wenigstens dem Kondensator vorbei strömt; und einem Schaltventil (61) zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals, wobei wenn ein Entfrosterbetrieb eingestellt wird, das Schaltventil geöffnet wird, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat geleitet wird, um Frost auf einer Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen; und wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt wird, in dem das Schaltventil geöffnet ist, während der Kompressor ausgeschaltet ist.
Ejektorpumpenkreis, mit einem Kompressor (10) zum Komprimieren eines Kältemittels; einem Kondensator (20) zum Kühlen des aus dem Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels; einem Verdampfapparat (30) zum Verdampfen des Niederdruck-Kältemittels nach der Dekompression; einer variablen Drosselvorrichtung (70), die auf einer Kältemittelauslassseite des Kondensators angeordnet ist, zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kondensator; einer Ejektorpumpe (40) mit einer Düse (41) zum Dekomprimieren und Dehnen des aus der variablen Drosselvorrichtung strömenden Kältemittels durch Umwandeln von Druckenergie des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels, und einem Druckerhöhungsabschnitt (42, 43), der angeordnet ist, um einen Druck des Kältemittels durch Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in die Druckenergie des Kältemittels zu erhöhen, wobei das aus der Düse gestrahlte Kältemittel und das aus dem Verdampfapparat angesaugte Kältemittel vermischt werden; einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) zum Trennen des Kältemittels aus der Ejektorpumpe in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel, wobei die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung einen mit einer Kältemittelsaugseite des Kompressors verbundenen Gaskältemittelauslass und einen mit einer Kältemitteleinlassseite des Verdampfapparats verbundenen Flüssigkältemittelauslass aufweist; einem Bypasskanal (60), durch welchen das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel in einen Kältemitteleinlass des Verdampfapparats strömt, während es an wenigstens dem Kondensator vorbei strömt; und einem Schaltventil (61) zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals, wobei die variable Drosselvorrichtung ihren Drosselöffnungsgrad entsprechend einem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf einer Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats verändert; wenn ein Entfrosterbetrieb eingestellt wird, das Schaltventil geöffnet wird, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat geleitet wird, um Frost auf einer Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen; und wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt wird, in dem die variable Drosselvorrichtung geöffnet ist.
Ejektorpumpenkreis, mit einem Kompressor (10) zum Komprimieren eines Kältemittels; einem Kondensator (20) zum Kühlen des aus dem Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels; einem Verdampfapparat (30) zum Verdampfen des Niederdruck-Kältemittels nach der Dekompression; einer variablen Drosselvorrichtung (70), die auf einer Kältemittelauslassseite des Kondensators angeordnet ist, zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kondensator; einer Ejektorpumpe (40) mit einer Düse (41) zum Dekomprimieren und Dehnen des aus der variablen Drosselvorrichtung strömenden Kältemittels durch Umwandeln von Druckenergie des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels, und einem Druckerhöhungsabschnitt (42, 43), der angeordnet ist, um einen Druck des Kältemittels durch Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in die Druckenergie des Kältemittels zu erhöhen, wobei das aus der Düse gestrahlte Kältemittel und das aus dem Verdampfapparat angesaugte Kältemittel vermischt werden; einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) zum Trennen des Kältemittels aus der Ejektorpumpe in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel, wobei die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung einen mit einer Kältemittelsaugseite des Kompressors verbundenen Gaskältemittelauslass und einen mit einer Kältemitteleinlassseite des Verdampfapparats verbundenen Flüssigkältemittelauslass aufweist; einem ersten Bypasskanal (60), durch welchen das aus dem Kompressor ausgegebene Kältemittel in einen Kältemitteleinlass des Verdampfapparats strömt, während es wenigstens an dem Kondensator vorbei strömt; einem ersten Schaltventil (61) zum Öffnen und Schließen des ersten Bypasskanals; einem zweiten Bypasskanal (62), durch welchen das Kältemittel aus dem Kompressor an wenigstens der Düse vorbei strömt; und einem zweiten Schaltventil (63) zum Öffnen und Schließen des zweiten Bypasskanals, wobei wenn ein Entfrosterbetrieb eingestellt wird, das erste Schaltventil geöffnet und das zweite Schaltventil geschlossen wird, sodass wenigstens ein Teil des aus dem Kompressor ausgegebenen Kältemittels in den Verdampfapparat geleitet wird, um Frost auf einer Oberfläche des Verdampfapparats zu entfernen; und wenigstens für eine vorbestimmte Zeit nach Beendigung des Entfrosterbetriebs ein Vorbereitungsbetrieb durchgeführt wird, in dem das zweite Schaltventil geöffnet ist.
Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 12, bei welchem der zweite Bypasskanal derart vorgesehen ist, dass das Kältemittel aus dem Kondensator an der variablen Drosselvorrichtung und der Düse der Ejektorpumpe vorbei strömt.
Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 10 bis 13, ferner mit einem Auffanggefäß (80), das auf einer Kältemittelauslassseite des Kondensators angeordnet ist, um Kältemittel darin zu speichern, wobei das Auffanggefäß einen Kältemitteleinlass, durch welchen das Kältemittel aus dem Kondensator eingeleitet wird, und einen Kältemittelauslass, durch welchen das in dem Auffanggefäß gespeicherte flüssige Kältemittel zu einer kältemittelstromabwärtigen Seite ausgegeben wird, enthält.