DE102005001463A1 - Ejektorpumpenkreis und Ejektorpumpenvorrichtung - Google Patents

Ejektorpumpenkreis und Ejektorpumpenvorrichtung Download PDF

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Hirotsugu Kariya Takeuchi
Takayuki Kariya Sugiura
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Abstract

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Ejektorpumpenkreis und eine Ejektorpumpe vorzusehen, gemäß denen eine ausreichende Kühlleistung erzielt werden kann, selbst wenn die Eingabemenge des Kältemittels zur Ejektorpumpe sinkt. Eine Kanalwechseleinrichtung mit einem Bypasskanal (414b) ist in einer Ejektorpumpe (40) ausgebildet. Die Kanalwechseleinrichtung öffnet den Bypasskanal (414b) in einem Bypasskühlbetrieb, in dem eine Eingabemenge des Kältemittels zur Ejektorpumpe (40) aufgrund einer niedrigen Umgebungstemperatur und dergleichen sinkt. Demgemäß strömt in diesem Bypasskühlbetrieb das Kältemittel von einem Außenwärmetauscher (20) zur Ejektorpumpe an einer Ejektorpumpendüse (412) vorbei und strömt durch den Bypasskanal (414b) zu einem Verdampfapparat (30).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ejektorpumpenkreis und eine in dem Ejektorpumpenkreis verwendete Ejektorpumpenvorrichtung, in welcher ein Hochdruck-Kältemittel von einem Kompressor durch die Ejektorpumpe im Druck vermindert und ausgedehnt wird und ein Gasphasen- und Niederdruck-Kältemittel (auf einer Niederdruckseite, an der das Kältemittel verdampft worden ist) durch einen Strahlstrom des von einer Ejektorpumpendüse mit einer hohen Fluidgeschwindigkeit ausgespritzten Kältemittels angesaugt wird. Als Ergebnis wird ein Ansaugdruck des Kältemittels durch den Kompressor durch Umwandeln von Expansionsenergie des Kältemittels in Druckenergie erhöht.
  • 11 ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ejektorpumpenkreises, bei dem eine Bezugsziffer 10 einen Kompressor bezeichnet, eine Bezugsziffer 20 ein Wärmetauscher ist, eine Bezugsziffer 30 ein Verdampfapparat ist und eine Bezugsziffer 50 eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung ist. Bei diesem herkömmlichen Ejektorpumpenkreis sind ein Bypasskanal 70 und ein Kanalwechselventil 91 wie beispielsweise ein Dreiwegeventil vorgesehen, sodass das Kältemittel an der Ejektorpumpe 4 vorbei strömt, wenn eine Eingangsmenge des der Ejektorpumpe 4 zugeführten Kältemittels niedriger wird.
  • Im Fall eines Bypassstroms des an der Ejektorpumpe 4 vorbei strömenden Kältemittels wird ein Kältemittelkanal durch das Kanalwechselventil 91 so geändert, dass das von dem Wärmetauscher 20 ausgegebene Hochdruck-Kältemittel in den Bypasskanal 70 strömt. Dann strömt das Kältemittel durch ein Drosselventil 51, bei dem das Hochdruck-Kältemittel im Druck vermindert und ausgedehnt wird, und durch den Verdampfapparat 30, bei dem Luft abgekühlt wird, und strömt in die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50. In 11 bezeichnet eine Bezugsziffer 52 ein Rückschlagventil, um ein rückströmendes Hochdruck-Kältemittel von dem Bypasskanal 70 in die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zu verhindern. Eine Bezugsziffer 60 ist ein innerer Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen dem von dem Wärme tauscher 20 ausgegebenen Hochdruck-Kältemittel und dem in den Kompressor 10 zu saugenden Niederdruck-Kältemittel.
  • 12 ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ejektorpumpenkreises, der in einer Wärmepumpen-Klimaanlage benutzt wird, wobei eine Bezugsziffer 80 einen Wärmetauscher für einen Heizbetrieb bezeichnet und eine Bezugsziffer 81 ein Druckverminderungsventil zur Druckverminderung des Kältemittels ist. Der Wärmetauscher 80 und das Druckverminderungsventil 81 sind stromab des Kompressors 10 vorgesehen, wobei Innenluft am Wärmetauscher 80 durch Wärmeaustausch zwischen dem komprimierten Kältemittel aus dem Kompressor 10 und der Innenluft geheizt wird. Ein Dreiwegeventil 92 ist zwischen der Ejektorpumpe 4 und dem Wärmetauscher 30 für einen Kühlbetrieb vorgesehen, das Dreiwegeventil 92 (auf einer Ansaugseite) ist mit dem Dreiwegeventil 91 (auf einer Ausspritzseite) durch einen Kältemittelkanal verbunden, in dem ein Drosselventil 93 vorgesehen ist.
  • Gemäß dem obigen Ejektorpumpenkreis strömt das Kältemittel während des Kühlbetriebs einfach durch den Wärmetauscher 80 und das Druckverminderungsventil 81 und die Wärme des Kältemittels wird an dem Außenwärmetauscher 20 abgestrahlt. Dann wird das Kältemittel an der Ejektorpumpe 4 im Druck vermindert und das Niederdruck-Kältemittel wird von dem Wärmetauscher 30 für den Kühlbetrieb angesaugt. Falls der Kühlbetrieb durchgeführt wird, in dem das Kältemittel an der Ejektorpumpe 4 vorbei strömt, wird das Kältemittel am Drosselventil 93 durch das Dreiwegeventil 91 im Druck vermindert und durch das Dreiwegeventil 92 dem Wärmetauscher 30 zugeführt. Falls der Heizbetrieb durchgeführt wird, wird die Luft am Wärmetauscher 80 durch das am Kompressor 10 komprimierte Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemittel geheizt. Das Kältemittel wird dann durch das Druckverminderungsventil 81 im Druck vermindert, nimmt die Wärme von der Außenluft am Wärmetauscher 20 auf und strömt einfach durch die Ejektorpumpe.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung meldeten eine weitere Patentanmeldung (japanische Patentveröffentlichung Nr. 2003-90635) an, die einen Ejektorpumpenkreis offenbart. In dem Ejektorpumpenkreis ist ein Bypasskanal in der Ejektorpumpe vorgesehen, sodass das von einem Wärmetauscher ausgegebene Hochdruck-Kältemittel an einer Düse der Ejektorpumpe vorbei strömt, und ein Bypasskanal ist vor gesehen, um das Kältemittel einem Verdampfapparat zuzuführen, um Reif an dem Verdampfapparat zu entfernen. In der Ejektorpumpe wird ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Bypasskanals durch ein Stellglied betätigt, das auch ein Nadelventil zum Einstellen eines Öffnungsbereichs der Düse antreibt.
  • Im oben genannten Stand der Technik, insbesondere dem Kühlkreis mit der Ejektorpumpe ist es jedoch ein Nachteil, dass eine ausreichende Kühlleistung nicht erzielt werden kann, wenn eine Eingangsmenge des der Ejektorpumpe zuzuführenden Kältemittels niedrig ist und dadurch eine ausreichende Menge des Kältemittels nicht dem Verdampfapparat zugeführt wird, falls eine Außentemperatur niedrig ist, eine Windgeschwindigkeit an einer Vorderseite des Außenwärmetauschers hoch ist oder eine Innentemperatur hoch ist.
  • Und die obige Patentveröffentlichung Nr. 2003-90635 offenbart oder impliziert ebenfalls keine spezielle Idee zum Erhöhen der Kühlleistung oder Erzielen einer ausreichenden Kühlleistung, wenn die Eingabemenge des Kältemittels zu der Ejektorpumpe niedrig ist.
  • Ferner ist es in dem herkömmlichen Ejektorpumpenkreis ein weiterer Nachteil, dass ein Heizbetrieb wegen eines großen Druckverlusts an der Ejektorpumpe nicht ausreichend durchgeführt werden kann, wenn die Ejektorpumpe in der Wärmepumpen-Klimaanlage benutzt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der obigen Probleme gemacht und hat eine Aufgabe, einen Ejektorpumpenkreis und eine Ejektorpumpe vorzusehen, gemäß denen eine ausreichende Kühlleistung in einer solchen Weise erzielt werden kann, dass das Kältemittel an einer Ejektorpumpendüse vorbei strömt und dadurch eine ausreichende Menge des Kältemittels in einen Verdampfapparat strömt, wenn die Eingabemenge des Kältemittels zu der Ejektorpumpe geringer wird.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Ejektorpumpe vorzusehen, in der ein Bypasskanal für das an der Ejektorpumpendüse vorbei strömende Kältemittel in einer einfachen Weise ausgebildet ist.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Ejektorpumpenkreis vorzusehen, gemäß dem ein Druckverlust des an der Ejektorpumpendüse vorbei strömenden Kältemittels minimiert ist.
  • Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung weist eine Ejektorpumpe eine (erste) Kanalwechseleinrichtung mit einem (ersten) Bypasskanal in der Ejektorpumpe auf. Die Kanalwechseleinrichtung öffnet den Bypasskanal in einem Bypasskühlbetrieb, in dem eine Eingabemenge des Kältemittels zur Ejektorpumpe aufgrund einer niedrigen Umgebungstemperatur und dergleichen geringer wird. Demgemäß strömt in diesem Bypasskühlbetrieb das Kältemittel von einem Außenwärmetauscher zur Ejektorpumpe an einer Ejektorpumpendüse vorbei und strömt durch den Bypasskanal zu einem Verdampfapparat.
  • In einem der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist ein Bypasskanal zwischen einer Bypassöffnung der Ejektorpumpe und dem Verdampfapparat vorgesehen, und ein Druckverminderungsventil ist in dem Bypasskanal und zwischen der Bypassöffnung und dem Verdampfapparat vorgesehen, sodass das dem Verdampfapparat zuzuführende Kältemittel im Druck vermindert wird.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Ejektorpumpe ferner eine zweite Kanalwechseleinrichtung mit einem zweiten Bypasskanal in der Ejektorpumpe auf, dessen eines Ende mit dem ersten Bypasskanal in Verbindung steht und dessen anderes Ende mit einer Saugöffnung der Ejektorpumpe in Verbindung steht, durch welche in einem normalen Kühlbetrieb ein Gasphasen-Kältemittel von dem Verdampfapparat in die Ejektorpumpe gesaugt wird. Ein (zweites) bewegbares Ventil ist bewegbar in dem zweiten Bypasskanal angeordnet, um den zweiten Bypasskanal zu öffnen und zu schließen. Im normalen Kühlbetrieb schließt das Ventil den zweiten Bypasskanal, wohingegen es den zweiten Bypasskanal öffnet, wenn der erste Bypasskanal im Bypasskühlbetrieb geöffnet ist.
  • Bei einer solchen Anordnung strömt das Kältemittel im Bypasskühlbetrieb an der Ejektorpumpendüse vorbei und strömt durch den ersten und den zweiten Bypasskanal zum Verdampfapparat, wobei der zweite Bypasskanal als Druckverminderungseinrichtung für das dem Verdampfapparat zuzuführende Kältemittel dient. Gemäß einer solchen Anordnung ist ein zusätzlicher Bypasskanal beseitigt, der die Ejektorpumpe mit dem Verdampfapparat verbindet.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind eine Wärmestrahlvorrichtung und ein Druckverminderungsventil zusätzlich zwischen dem Kompressor und dem Außenwärmetauscher vorgesehen, sodass das Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemittel aus dem Kompressor zuerst durch die Wärmestrahlvorrichtung zum Heizen der Luft um die Wärmestrahlvorrichtung strömt, um einen Heizbetrieb durchzuführen.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Ejektorpumpe ferner eine dritte Kanalwechseleinrichtung mit einem dritten Bypasskanal in der Ejektorpumpe auf, deren eines Ende mit einer Einlassöffnung der Ejektorpumpe in Verbindung steht und deren anderes Ende mit einem Saugabschnitt der Ejektorpumpe stromab der Düse in Verbindung steht. Ein (drittes) bewegbares Ventil ist bewegbar in dem dritten Bypasskanal angeordnet, um den dritten Bypasskanal zu öffnen und zu schließen. Im normalen Kühlbetrieb schließt das Ventil den dritten Bypasskanal aufgrund eines hohen Fluiddrucks des in der Einlassöffnung strömenden Kältemittels, während es den dritten Bypasskanal aufgrund eines niedrigeren Fluiddrucks öffnet, wenn der Ejektorpumpenkreis im Heizbetrieb betrieben wird.
  • Gemäß einer solchen Anordnung kann ein Druckverlust des Kältemittels auf ein kleines Maß gedrückt werden, da das Kältemittel an der Ejektorpumpendüee vorbei strömt und durch die Bypasskanäle mit einem niedrigen Fluidwiderstand zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung zurück strömt.
  • Obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpenkreises gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und teilweise eine Querschnittsansicht einer Ejektorpumpe, wobei der Ejektorpumpenkreis in einem Kühlbetrieb betrieben wird;
  • 2 ebenfalls eine schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 1, wobei der Ejektorpumpenkreis im Kühlbetrieb betrieben wird, aber das Kältemittel an einer Ejektorpumpendüse vorbei strömt;
  • 3A eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpenkreises gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und teilweise eine Querschnittsansicht einer Ejektorpumpe, wobei der Ejektorpumpenkreis in einem Kühlbetrieb betrieben wird;
  • 3B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 3B in 3A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 4A ebenfalls eine schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 3A, wobei der Ejektorpumpenkreis im Kühlbetrieb betrieben wird, aber das Kältemittel an einer Ejektorpumpendüse vorbei strömt;
  • 4B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 4B in 4A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 5A eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpenkreises gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und teilweise eine Querschnittsansicht einer Ejektorpumpe, wobei der Ejektorpumpenkreis in einem Kühlbetrieb betrieben wird;
  • 5B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 5B in 5A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 6A ebenfalls eine schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 5A, wobei der Ejektorpumpenkreis im Kühlbetrieb betrieben wird, aber das Kältemittel an einer Ejektorpumpendüse vorbei strömt;
  • 6B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 6B in 6A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 7A eine weitere schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 5A, wobei der Ejektorpumpenkreis im Heizbetrieb betrieben wird;
  • 7B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 7B in 7A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 8A eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpenkreises gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und teilweise eine Querschnittsansicht einer Ejektorpumpe, wobei der Ejektorpumpenkreis in einem Kühlbetrieb betrieben wird;
  • 8B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 8B in 8A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 8C eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 8C in 8A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 9A ebenfalls eine schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 8A, wobei der Ejektorpumpenkreis im Kühlbetrieb betrieben wird, aber das Kältemittel an einer Ejektorpumpendüse vorbei strömt;
  • 9B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 9B in 9A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 9C eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 9C in 9A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 10A eine weitere schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 8A, wobei der Ejektorpumpenkreis im Heizbetrieb betrieben wird;
  • 10B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 10B in 10A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 10C eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines durch 10C in 10A eingekreisten Abschnitts einer Ejektorpumpe;
  • 11 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ejektorpumpenkreises; und
  • 12 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ejektorpumpenkreises, der in einer Wärmepumpen-Klimaanlage benutzt wird.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt einen Ejektorpumpenkreis, der in einer Kühlvorrichtung benutzt wird, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Ejektorpumpenkreis in einem Kühlbetrieb betrieben wird.
  • Eine Bezugsziffer 10 bezeichnet einen durch eine Antriebsquelle wie beispielsweise einen Elektromotor angetriebenen Kompressor zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels. Eine Bezugsziffer 20 bezeichnet einen Außenwärmetauscher zum Abkühlen des Kältemittels durch Wärmeaustausch des Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittels aus dem Kompressor 10 mit Außenluft. Eine Bezugsziffer 30 bezeichnet einen Wärmetauscher für den Kühlbetrieb (auch als ein Verdampfapparat bezeichnet) zum Aufnehmen von Wärme aus der Luft um den Verdampfapparat 30 durch Verdampfen des Flüssigphasen-Kältemittel und dadurch Wärmeaustausch des Flüssigphasen-Kältemittels mit der Luft. Eine Bezugsziffer 40 bezeichnet eine Ejektorpumpe zur Druckverminderung und Ausdehnung des von dem Außenwärmetauscher 20 ausgegebenen Kältemittels und dadurch Ansaugen des am Verdampfapparat 30 verdampften Gasphasen-Kältemittels und ferner zum Umwandeln der Expansionsenergie in Druckenergie, um den Druck des in den Kompressor 10 zu saugenden Kältemittels zu erhöhen. Der genaue Aufbau der Ejektorpumpe wird später erläutert.
  • Eine Bezugsziffer 50 ist eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung, in welche das Kältemittel aus der Ejektorpumpe 40 strömt und welche das Kältemittel in das Gasphasen- und das Flüssigphasen-Kältemittel trennt und diese Kältemittel darin speichert. Das so getrennte Gasphasen-Kältemittel wird in den Kompressor 10 gesaugt, und das Flüssigphasen-Kältemittel wird in den Verdampfapparat 30 gesaugt. Ein Druckverminderungsventil 51 ist in einem Kältemittelkanal, der die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 mit dem Verdampfapparat 30 verbindet, zur Druckverminderung des in den Verdampfapparat 30 gesaugten Kältemittels vorgesehen, um den Druck (Verdampfungsdruck) im Verdampfapparat 30 sicher zu verringern, wobei ein Druckverlust erzeugt wird, wenn das Kältemittel durch das Ventil 51 strömt.
  • Eine Bezugsziffer 60 ist ein Innenwärmetauscher zum Wärmeaustausch des von dem Außenwärmetauscher 20 ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels mit dem in den Kompressor 10 zu saugenden Niederdruck-Kältemittel. Eine Bezugsziffer 70 ist ein Bypasskanal zum Verbinden der Ejektorpumpe 40 mit dem Druckverminderungsventil 51, um das Hochdruck-Kältemittel einer stromaufwärtigen Seite des Druckverminderungsventils 51 zuzuführen, wenn das Kältemittel an einer Ejektorpumpendüse 412 der Ejektorpumpe 40 vorbei strömt. Eine Bezugsziffer 52 ist ein Rückschlagventil zum Verhindern des Rückströmens des Hochdruck-Kältemittels von dem Bypasskanal 70 in die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50.
  • Die Ejektorpumpe 40 weist einen Hauptkörperabschnitt 410, einen Rohrabschnitt 420 und einen Antriebsabschnitt 430 auf. Der Hauptkörperabschnitt 410 und der Rohrabschnitt 420 haben einen integral ausgebildeten, gemeinsamen Ejektorpumpenkörper 411 einer zylindrischen Form, der an dem Antriebsabschnitt 430 durch eine allgemein bekannte Befestigungseinrichtung befestigt ist. Ein Einlassanschluss 411a ist an einem in Längsrichtung mittleren Abschnitt des gemeinsamen Ejektorpumpenkörpers 411 ausgebildet, durch welchen das von dem Außenwärmetauscher 20 ausgegebene Kältemittel ins Innere der Ejektorpumpe 40 strömt.
  • Der Hauptkörperabschnitt 410 weist eine Ejektorpumpendüse 412, eine Nadel 413 und eine Nadelführung 414 auf. Die Ejektorpumpendüse 412 ist in einer Ringform ausgebildet, und ein Düsenabschnitt 412a (mit einer Öffnung) ist an einem vorderen Ende der Ejektorpumpendüse 412 ausgebildet, wobei der Düsenabschnitt 412a derart konisch ist, dass sein Innendurchmesser zum vorderen Ende hin kleiner wird.
  • Die Nadel 413 weist einen zylindrischen Abschnitt 413a und ein konisches Ende 413b an ihrem vorderen Ende auf, wobei ein Außendurchmesser des konischen Endes 413a zum vorderen Ende hin kleiner wird.
  • Die Nadel 413 ist an ihrem hinteren Ende in eine Führungsbohrung 414a der Nadelführung 414 eingesetzt, sodass die Nadel axial bewegbar ist. Das vordere Ende der Nadel 413 wird weiter in die am vorderen Ende der Ejektorpumpendüse 412 ausgebildete Öffnung eingeschoben, um einen Raum zwischen der Öffnung des Düsenabschnitts 412a und einer Außenseite des konischen Endes 413b zu bilden, wobei eine Öffnungsfläche des Raums durch Bewegen der Nadel 413 in der axialen Richtung eingestellt wird.
  • Wenn die Nadel 413 zum rechten Ende bewegt wird, wird der Raum zwischen der Öffnung des Düsenabschnitts 412a und der Außenseite der Nadel 413 durch die Außenseite des zylindrischen Abschnitts 413a geschlossen. Wenn der Raum zwischen der Öffnung des Düsenabschnitts 412a und der Nadel 413 durch das konische Ende 413b geöffnet ist, ist ein Hauptstromkanal 412b an einem solchen ringförmigen Raum ausgebildet, um den Einlassanschluss 411a mit dem Rohrabschnitt 420 in Verbindung zu setzen. Die Nadelführung 414 ist an dem gemeinsamen Ejektorpumpenkörper 411 befestigt.
  • Die Ejektorpumpendüse 412, die Nadel 413 und die Nadelführung 414 sind aus einem Metall mit einer hohen Korrosionsfestigkeit, wie beispielsweise SUS316L und SUS304L gemacht. Eine Oberflächenbehandlung DLC (Diamond Like Carbon) wird auf die Nadel 413 angewendet, um ihre Gleiteigenschaft und ihre Abriebfestigkeit zu erhöhen.
  • Der Rohrabschnitt 420 ist an einem Ende der Ejektorpumpe 40 auf einer Seite des Düsenabschnitts 412a ausgebildet. Der Rohrabschnitt 420 ist in eine zylindrische Form geformt, die einen Ausgabekanal aufweist, der sich in Längsrichtung zum Leiten des von dem Düsenabschnitt 412a ausgespritzten Kältemittels erstreckt. Der Düsenabschnitt 412a ist in den Ausgabekanal an seinem einen Ende eingesetzt, und das andere Ende des Ausgabekanals ist als Ausgabeöffnung 411c ausgebildet, die mit der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zu verbinden ist. Ein Sauganschluss 411b ist an einem in Längsrichtung mittleren Abschnitt des Rohrabschnitts 420 so ausgebildet, dass der Sauganschluss 411b mit dem Ausgabekanal in Verbindung steht. Der Sauganschluss 411b ist mit dem Verdampfapparat 30 verbunden.
  • Eine Bezugsziffer 420a ist ein Saugabschnitt zum Ansaugen des Kältemittels aus dem Verdampfapparat 30 durch einen Kältemittelstrom (Strahlstrom) mit einer hohen Geschwindigkeit, der von der Ejektorpumpendüse 412 ausgespritzt wird. Eine Bezugsziffer 420b ist ein Mischabschnitt zum Mischen des aus der Ejektorpumpendüse 412 ausgespritzten Kältemittels mit dem vom Verdampfapparat 30 angesaugten Kältemittel. Eine Bezugsziffer 420c ist ein Diffusorabschnitt zum Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie, während die Kältemittel aus dem Düsenabschnitt 412 und dem Verdampfapparat 30 vermischt werden, um dadurch den Druck des Kältemittels zu erhöhen. Der Saugabschnitt 420a, der Mischabschnitt 420b und der Diffusorabschnitt 420c sind durch den gemeinsamen Ejektorpumpenkörper 411 gebildet, in dem die Ejektorpumpendüse 412 aufgenommen ist. Der gemeinsame Ejektorpumpenkörper 411 sowie die Ejektorpumpendüse 412 sind aus einem rostfreien Stahl gemacht.
  • Ein Antriebsstrom (das Kältemittel aus der Ejektorpumpendüse 412) und ein Saugstrom (das Kältemittel aus dem Verdampfapparat 30) werden an dem Mischabschnitt 420b in einer solchen Weise gemischt, dass eine Summe der kinetischen Impulse des Antriebsstroms und des Saugstroms erhalten bleibt, und dadurch wird der Druck (statischer Druck) des Kältemittels auch im Mischabschnitt 420b erhöht. Die Geschwindigkeitsenergie (dynamischer Druck) des Kältemittels wird durch allmähliches Vergrößern einer Querschnittsfläche des Ausgabekanals am Diffusorabschnitt 420c in Druckenergie (statischer Druck) umgewandelt, und dadurch wird der Druck des Kältemittels sowohl am Mischabschnitt 420a als auch am Diffusorabschnitt 420c erhöht, welche gemeinsam als Druckerhöhungsabschnitt bezeichnet werden.
  • Bei einer idealen Ejektorpumpe wird der Kältemitteldruck am Mischabschnitt der Ejektorpumpe erhöht, während die Summe der kinetischen Impulse des Antriebs- und des Saugstroms erhalten bleibt, und der Kältemitteldruck wird weiter am Diffusorabschnitt erhöht, während die Energie erhalten bleibt. Demgemäß wird im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Querschnittsfläche der Öffnung der Düse 412 durch eine Axialverschiebung der Nadel 413 in Abhängigkeit von einer am Verdampfapparat 30 erforderlichen Wärmelast eingestellt.
  • Der Antriebsabschnitt 430 treibt die Nadel 413 in der Axialrichtung an und ist an einem Ende des gemeinsamen Ejektorpumpenkörpers 411 abgewandt der Ejektorpumpendüse 412 angeordnet. Der Antriebsabschnitt 430 weist ein elektromagnetisches Stellglied mit einem Kolben 431 und einem Spulenabschnitt 432 zum Antreiben des Kolbens 431 auf. Ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser 413d ist am hinteren Ende der Nadel 413 ausgebildet, ein Anschlag 415 ist an einem Mittelabschnitt des Abschnitts kleinen Durchmessers 413d ausgebildet, und eine Schraubenfeder 416 ist zwischen der Nadelführung 414 und dem Anschlagabschnitt 415 angeordnet, um den Anschlagabschnitt 415 (und die Nadel 413) zum Kolben 431 zu drücken. Als Ergebnis wird die Nadel 413 durch den Kolben angetrieben, wobei das hintere Ende der Nadel 413 immer mit dem Kolben 431 in Kontakt ist.
  • Ein (erster) Bypasskanal 414b ist in der Nadelführung 414 ausgebildet, wobei sich der Bypasskanal 414b in einer Richtung senkrecht zur Axiallinie der Führungsbohrung 414a erstreckt, sodass der Bypasskanal 414b den Innenraum der Führungsbohrung 414a mit einer an dem gemeinsamen Ejektorpumpenkörper 411 ausgebildeten Bypassöffnung verbindet. Eine kreisförmige Nut 413c als Verbindungsnut ist am zylindrischen Abschnitt 413a der Nadel 413 ausgebildet, sodass der Innenraum durch die Führungsbohrung 414a und die kreisförmige Nut 413c gebildet wird.
  • Im obigen Ausführungsbeispiel ist eine erste Kanalwechseleinrichtung durch die Nadel 413, die kreisförmige Nut 413c der Nadel 413 und den (ersten) Bypasskanal 414b der Nadelführung 414 gebildet. Im Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsnut durch die kreisförmige Nut 413c gebildet. Sie ist jedoch nicht auf die kreisförmige Nut beschränkt. Die kreisförmige Nut 413c kann durch eine längs verlaufende Nut, die an der Außenseite des zylindrischen Abschnitts 413a gebildet ist, oder eine axial verlaufende Bohrung, die im Innern des zylindrischen Abschnitts 413a ausgebildet ist, ersetzt werden.
  • Eine Funktionsweise der Ejektorpumpe 40 und des Ejektorpumpenkreises wird nun erläutert.
  • (Normaler Kühlbetrieb)
  • Wenn der Kompressor 10 seinen Betrieb startet, wird das Gasphasen-Kältemittel von der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 in den Kompressor 10 gesaugt, wie in 1 dargestellt, und das komprimierte Kältemittel wird dann zu dem Außenwärmetauscher 20 ausgepumpt. Das am Wärmetauscher 20 abgekühlte Kältemittel wird durch den Einlassanschluss 411a zur Ejektorpumpe 40 ausgegeben, in welcher das Kältemittel durch die Ejektorpumpendüse 412 ausgedehnt und im Druck vermindert wird, um das Kältemittel vom Verdampfapparat 30 (dem Innenwärmetauscher) anzusaugen. Das Kältemittel aus der Ejektorpumpendüse 412 und das vom Verdampfapparat 30 angesaugte Kältemittel werden am Mischabschnitt 420b gemischt, und der dynamische Druck des Kältemittels wird am Diffusorabschnitt 420c in den statischen Druck umgewandelt, und schließlich kehrt das Kältemittel zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zurück.
  • Bei diesem Betrieb strömt das Flüssigphasen-Kältemittel von der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 in den Verdampfapparat 30, weil das Kältemittel des Verdampfapparats 30 in die Ejektorpumpe 40 gesaugt wird, wobei das in den Verdampfapparat 30 strömende Flüssigphasen-Kältemittel am Wärmetauscher 30 durch Aufnehmen der Wärme aus der Umgebungsluft verdampft.
  • Bei diesem normalen Kühlbetrieb wird die Nadel 413 durch den Antriebsabschnitt 430 vor und zurück bewegt, um die Querschnittsfläche der Öffnung am Düsenabschnitt 412a in Abhängigkeit von der Wärmelast am Verdampfapparat 30 einzustellen. Da ein gesamter Teil der kreisförmigen Nut 413c in der Führungsbohrung 414a der Nadelführung 414 gesetzt ist, steht der Bypasskanal 414b während der obigen Bewegung der Nadel 413 nicht mit dem Einlassanschluss 411a in Verbindung.
  • (Bypasskühlbetrieb)
  • 2 zeigt den Ejektorpumpenkreis des ersten Ausführungsbeispiels, wobei er im Bypasskühlmodus betrieben wird. Wenn die Eingabemenge des Kältemittels zur Ejektorpumpe 40 aufgrund einer niedrigen Umgebungstemperatur, einer hohen Windgeschwindigkeit um den Außenwärmetauscher 20 oder einer hohen Raumtemperatur sinkt, wird das Kältemittel an der Ejektorpumpendüse 412 vorbei geleitet und in den Verdampfapparat 30 geleitet, sodass man eine gewünschte Kühlleistung erzielt.
  • Bei diesem Betrieb wird die Nadel 413 bewegt (nach rechts in 2), um die Öffnung des Düsenabschnitts 412a zu schließen. Mit der Bewegung der Nadel 413 kommt die kreisförmige Nut 413c aus der Führungsbohrung 414a der Nadelführung 414, sodass der durch die kreisförmige Nut 413c gebildete Verbindungsraum mit dem Einlassanschluss 411a verbunden wird, und dadurch steht schließlich die Bypassöffnung 411d mit dem Einlassanschluss 411a in Verbindung. Als Ergebnis strömt das vom Außenwärmetauscher 20 ausgegebene und in die Ejektorpumpe 40 strömende Hochdruck-Kältemittel an der Ejektorpumpendüse 412 in der Ejektorpumpe 40 vorbei, um aus der Bypassöffnung 411d auszuströmen, wie in 2 gezeigt. Das Kältemittel strömt dann durch den Bypasskanal 70 in den Verdampfapparat 30, um den Kühlbetrieb am Verdampfapparat 30 durchzuführen.
  • Wie oben erläutert, kann, selbst wenn die Eingabemenge des Kältemittels zur Ejektorpumpe 40 aufgrund der niedrigen Umgebungstemperatur und dergleichen sinkt, die gewünschte Kühlleistung erzielt werden, indem das Kältemittel an der Ejektorpumpendüse 412 vorbei geleitet wird. Außerdem kann, da der Bypasskanal 414b und die Kanalwechseleinrichtung (die Nadel 413, die kreisförmige Nut 413c der Nadel 413 und der Bypasskanal 414b der Nadelführung 414) in der Ejektorpumpe 40 ausgebildet sind, die Konstruktion der Ejektorpumpe des Ejektorpumpenkreises einfacher gemacht werden. Dies deshalb, weil zum Beispiel ein Dreiwegeventil als Kanalwechseleinrichtung nicht notwendig ist und zusätzliche Rohre für das Dreiwegeventil dementsprechend ebenfalls nicht erforderlich sind.
  • Die Querschnittsöffnungsfläche des Düsenabschnitts 412a wird durch das konische Ende 413b der Nadel 413 durch die Axialbewegung der Nadel 413 eingestellt, und zusätzlich steuert die Nadel 413 das Öffnen und Schließen der Düsenöffnung sowie das Öffnen und Schließen des Bypasskanals 414b durch die Axialbewegung der Nadel 413. Demgemäß können die Konstruktion der Ejektorpumpe 40 und die Konstruktion der Kanalwechseleinrichtung (413, 413c, 414b) einfacher gemacht werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 3A bis 4B erläutert, wobei es sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass in der Ejektorpumpe 40 eine zweite Kanalwechseleinrichtung (ein zweites bewegbares Ventil 417) vorgesehen ist und dadurch im zweiten Ausführungsbeispiel auf den Bypasskanal 70 und das Rückschlagventil 52 verzichtet werden kann.
  • Ein zweiter Bypasskanal 414c ist in dem gemeinsamen Ejektorpumpenkörper 411 so ausgebildet, dass der zweite Bypasskanal 414c an seinem einen Ende mit dem ersten Bypasskanal 414b und an dem anderen Ende mit dem Sauganschluss 411b in Verbindung steht. Ein zweites bewegbares Ventil 417 ist in den zweiten Bypasskanal 414c gesetzt und darin in der Längsrichtung bewegbar. Eine Schraubenfeder 418a ist an einem Ende des zweiten Bypasskanals 414c angeordnet. Das zweite bewegbare Ventil 417 hat ein erstes Loch 417a, um einen ersten Verbindungskanal zu bilden, der eine Einlass- und eine Auslassseite des Sauganschlusses 411b bei einer in 3B dargestellten Ventilstellung verbindet (diese Position entspricht der Ventilstellung während des normalen Kühlbetriebs). Das zweite bewegbare Ventil 417 hat ferner ein zweites Loch 417b, um einen zweiten Verbindungskanal zu bilden, der den ersten Bypasskanal 414b mit dem Sauganschluss 411b verbindet, wenn das zweite bewegbare Ventil 417 an einer weiteren Ventilstellung positioniert ist, die in 4B dargestellt ist (diese Stellung entspricht der Ventilstellung während des Bypasskühlbetriebs).
  • Während des normalen Kühlbetriebs wird der erste Bypasskanal 414b durch die erste Kanalwechseleinrichtung (413, 413c, 414b) in der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel geschlossen, und dadurch wird dem zweiten Bypasskanal 414c kein Hochdruck-Kältemittel zugeführt. Als Ergebnis wird das zweite bewegbare Ventil 417 durch die Feder 418a an der in 3B dargestellten Ventilstellung positioniert.
  • (Normaler Kühlbetrieb)
  • Wie bereits erläutert, wird der erste Bypasskanal 414b während des normalen Kühlbetriebs geschlossen gehalten, und der Sauganschluss 411b wird durch das erste Loch 417a des zweiten bewegbaren Ventils 417 geöffnet. Und dadurch erfolgt der normale Kühlbetrieb in der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel.
  • (Bypasskühlbetrieb)
  • In der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel strömt das der Ejektorpumpe 40 zugeführte Kältemittel, wenn die Eingabemenge des Kältemittels zur Ejektorpumpe 40 aufgrund der niedrigen Umgebungstemperatur und dergleichen sinkt, an der Ejektorpumpendüse 412 vorbei und das gesamte Kältemittel wird direkt dem Verdampfapparat 30 zugeführt, um die gewünschte Kühlleistung zu erzielen.
  • In diesem Bypasskühlbetrieb wird die Nadel 413 zuerst nach rechts bewegt, um die Ejektorpumpendüse 412 zu schließen und den ersten Bypasskanal 414b zu öffnen, sodass das Hochdruck-Kältemittel vom Außenwärmetauscher 20 durch den ersten Bypasskanal 414b zum zweiten Bypasskanal 414c strömt.
  • Dann wird das zweite bewegbare Ventil 417 (als die zweite Kanalwechseleinrichtung) in eine Richtung zum Komprimieren der Schraubenfeder 418a gedrückt, um das erste Loch 417a (den ersten Verbindungskanal 417a) zu schließen und den zweiten Verbindungskanal 417b zu öffnen, wie in 4B dargestellt. Als Ergebnis strömt das Kältemittel durch den zweiten Verbindungskanal 417b und den Sauganschluss 411b zum Verdampfapparat 30, an dem das Kältemittel verdampft wird, um die durch den Verdampfapparat 30 strömende Luft abzukühlen.
  • Wie aus diesem Vorgang ersichtlich, wird die Strömungsrichtung des Kältemittels umgekehrt und dadurch wird das Druckverminderungsventil 51 in diesem Bypasskühlbetrieb vollständig geöffnet. Und außerdem wird die zweite Kanalwechseleinrichtung (das zweite Loch) 417b als Druckverminderungseinrichtung betrieben.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Bypasskanal 70 getrennt von der Ejektorpumpe 40 vorgesehen. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch ein solcher getrennter Bypasskanal nicht notwendig, weil die Strömungsrichtung des Kältemittels im Verdampfapparat 30 für den Bypasskühlbetrieb gegenüber der Strömungsrichtung für den normalen Kühlbetrieb umgekehrt wird. Und dadurch kann der Bypasskanal (der erste und der zweite Bypasskanal 414b und 414c) in dem gemeinsamen Ejektorpumpenkörper der Ejektorpumpe 40 ausgebildet werden, um die Konstruktion der Ejektorpumpe und des Ejektorpumpenkreises noch einfacher zu machen.
  • Das zweite bewegbare Ventil 417 ist so angeordnet, dass es sich in Abhängigkeit von einem Gleichgewicht der jeweiligen Druckkräfte, eine ist der Fluiddruck an einem Ende und die andere ist die Federkraft am anderen Ende, in der Axialrichtung bewegt. Als Ergebnis wird die zweite Kanalwechseleinrichtung durch den Fluiddruck des dem zweiten Verbindungskanal zugeführten Kältemittels automatisch geöffnet. Demgemäß ist keine zusätzliche Antriebseinrichtung für das zweite bewegbare Ventil 417 nötig, und seine Konstruktion kann einfacher gemacht werden.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel wird die zweite Kanalwechseleinrichtung (der zweite Verbindungskanal 417b) als Druckverminderungseinrichtung betrieben, und dadurch kann die Konstruktion des Ejektorpumpenkreises einfacher gemacht werden.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird Bezug nehmend auf 5A bis 7B erläutert, wobei es sich vom zweiten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass der Ejektorpumpenkreis und die Ejektorpumpe des zweiten Ausführungsbeispiels auf die Wärmepumpen-Klimaanlage angewendet sind, sodass ein Heizbetrieb erzielt werden kann.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel sind ein Wärmetauscher (Wärmestrahlvorrichtung) 80 für einen Heizbetrieb und ein Druckverminderungsventil 81 zwischen dem Kompressor 10 und dem Außenwärmetauscher 20 vorgesehen, wie in 5A dargestellt. Die weiteren Komponenten für den Ejektorpumpenkreis und die Konstruktion der Ejektorpumpe 40 sind identisch zu den in 3A bis 4B gezeigten.
  • (Normaler Kühlbetrieb)
  • Das Kältemittel aus dem Kompressor 10 strömt durch den Wärmetauscher 80 (den ersten Wärmetauscher) und den Außenwärmetauscher 20 (den zweiten Wärmetauscher) zur Ejektorpumpe 40. Das Kältemittel wird dann durch die Ejektorpumpendüse 412 ausgespritzt und das Kältemittel wird vom Verdampfapparat 30 angesaugt, wie in 5A und 5B dargestellt. Diese Kältemittel werden an der Ejektorpumpe 40 im Druck vermindert und gemischt und zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zurück geleitet, wie im zweiten Ausführungsbeispiel.
  • (Bypasskühlbetrieb)
  • Wenn die Eingabemenge des Kältemittels zur Ejektorpumpe 40 aufgrund niedriger Umgebungstemperatur und dergleichen sinkt, strömt das der Ejektorpumpe 40 zugeführte Kältemittel an der Ejektorpumpendüse 412 vorbei und das gesamte Kältemittel wird direkt dem Verdampfapparat 30 zugeführt, wie in 6A und 6B gezeigt, um die gewünschte Kühlleistung zu erzielen, wie im zweiten Ausführungsbeispiel.
  • (Heizbetrieb)
  • Wenn der Kompressor 10 seinen Betrieb startet, wird das komprimierte Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemittel zum ersten Wärmetauscher 80 ausgepumpt, in dem die Wärme des Kältemittels abgestrahlt wird, um einen Heizbetrieb durchzuführen. Das Kältemittel wird dann durch das Druckverminderungsventil 81, an dem das Kältemittel im Druck vermindert wird, zum zweiten Wärmetauscher 20 geleitet. Das in den zweiten Wärmetauscher 20 strömende Kältemittel nimmt die Wärme aus der Umgebungsluft auf und strömt dann zur Ejektorpumpe 40.
  • In der Ejektorpumpe 40 wird die Nadel 413 durch den Antriebsabschnitt 430 nach rechts in 7A bewegt, sodass die Öffnung der Ejektorpumpendüse 412 geschlossen wird und der erste Bypasskanal 414b in Verbindung mit dem Einlassanschluss 411a gebracht wird. Das Kältemittel aus dem zweiten Wärmetauscher 20 strömt an der Ejektorpumpendüse 412 vorbei und strömt in den ersten Bypasskanal 414b.
  • Das zweite bewegbare Ventil 417 wird durch einen Fluiddruck des in den zweiten Bypasskanal 414c eingeleiteten Kältemittels nach rechts in 7B bewegt. Da der Fluiddruck des Kältemittels in diesem Heizbetrieb von jenem des Bypasskühlbetriebs verschieden ist (der Druck im Bypasskühlbetrieb ist größer als der Druck im Heizbetrieb) und die Federkraft der Feder 418a so konstruiert ist, dass das zweite bewegbare Ventil 417 in seiner mittleren Ventilstellung positioniert ist, wie in 7B dargestellt, steht in dieser Ventilstellung der zweite Bypasskanal 414c mit dem Sauganschluss 411b durch das zweite Loch 417b und mit dem Saugabschnitt 420a durch das erste Loch 417a in Verbindung.
  • Als Ergebnis strömt ein Hauptteil des Kältemittels aus dem ersten und dem zweiten Bypasskanal 414b und 414c durch Drehen am Sauganschluss 411b in den Saugabschnitt 420a und strömt weiter durch das Innere der Ejektorpumpe 40 zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50, wegen eines niedrigeren Fluidwiderstandes in diesem Kanal als dem Kanal durch den Verdampfapparat 30. Da wie oben erläutert das Kältemittel an der Ejektorpumpendüse 412 vorbei strömt, kann ein Druckverlust auf ein kleines Maß gedrückt werden.
  • Im obigen Heizbetrieb wird das Kältemittel im Heizkreis mit einem kleineren Druckverlust zirkuliert, die gewünschte Heizleistung kann am Wärmetauscher 80 erzielt werden.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird Bezug nehmend auf 8A bis 10C erläutert, wobei es sich vom dritten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, dass die Nadelführung 414 durch eine bewegbare Nadelführung 414A zum Öffnen und Schließen des zweiten Bypasskanals 414c ersetzt ist und eine dritte Kanalwechseleinrichtung (ein drittes bewegbares Ventil 419) in dem gemeinsamen Ejektorpumpenkörper 411 vorgesehen ist, sodass das Kältemittel während des Heizbetriebs an der Düse 412 vorbei strömt.
  • Die bewegbare Nadelführung 414a ist in eine Zylinderbohrung des gemeinsamen Ejektorpumpenkörpers 411 eingesetzt und in der Längsrichtung bewegbar gehalten. Die bewegbare Nadelführung 414a ist mit dem Antriebsabschnitt 430 durch die Feder 416 verbunden, sodass die bewegbare Nadelführung 414a zusammen mit der Nadel 413 nach rechts in 8A angetrieben wird. Der in der bewegbaren Nadelführung 414a ausgebildete erste Bypasskanal 414b steht an seinem einen Ende mit dem Innenraum der Zylinderbohrung in Verbindung und das andere Ende des ersten Bypasskanals 414b endet an einer Außenumfangsfläche der bewegbaren Nadelführung 414A, sodass das andere Ende des ersten Bypasskanals 414b durch die Innenumfangsfläche der Zylinderfläche geschlossen ist, wie in 8A dargestellt, wenn der Antriebsabschnitt 430 nicht betätigt wird. Das heißt, wenn der Antriebsabschnitt 430 nicht betätigt wird, wird die bewegbare Nadelführung 414A durch den Fluiddruck des Kältemittels gedrückt und in der Position ganz links in 8A gehalten.
  • Wenn der Antriebsabschnitt 430 dagegen aktiviert wird, werden die Nadel 413 und die bewegbare Nadelführung 414A nach rechts angetrieben, und dadurch wird das andere Ende des ersten Bypasskanals 414b mit dem zweiten Bypasskanal 414c in Verbindung gebracht, wie in 9A und 10A dargestellt.
  • Ein dritter Bypasskanal 411e ist in dem gemeinsamen Ejektorpumpenkörper 411 der Ejektorpumpe 40, wie in 8C dargestellt, in einer solchen Weise ausgebildet, dass ein Ende davon zum Einlassanschluss 411a öffnet und das andere Ende zum Innenraum der Zylinderbohrung (dem Saugabschnitt 420a) des gemeinsamen Ejektorpumpenkörpers 411 stromab der Düse 412 öffnet. Ein drittes bewegbares Ventil 419 ist bewegbar in dem dritten Bypasskanal 411e angeordnet. Eine Schraubenfeder 418b ist in dem dritten Bypasskanal 411e zum Drücken des dritten bewegbaren Ventils 419 in eine Richtung, dass ein Ende des bewegbaren Ventils 419 in den Einlassanschluss 411a ragt, angeordnet, wie in 10C dargestellt. Wenn der Fluiddruck des durch den Einlassanschluss 411a strömenden Kältemittels hoch ist, dann wird das dritte bewegbare Ventil 419 durch den Fluiddruck gegen die Federkraft der Schraubenfeder 418b in die Gegenrichtung gedrückt, sodass der gesamte Körper des dritten bewegbaren Ventils 419 in den dritten Bypasskanal 411e zurück gezogen wird, wie in 8C und 9C gezeigt.
  • Ein drittes Loch 419a (ein dritter Verbindungskanal) ist in dem dritten bewegbaren Ventil 419 ausgebildet, das an seinem einen Ende mit dem Innenraum der Zylinderbohrung (dem Saugabschnitt 420a) des gemeinsamen Ejektorpumpenkörpers 411 stromab der Düse 412 in Verbindung steht, während das andere Ende davon an einer Außenumfangsfläche des dritten bewegbaren Ventils 419 endet, sodass das andere Ende des Lochs 419a durch die Innenumfangsfläche des dritten Bypasskanals 411e geschlossen wird, wie in 8C und 9C dargestellt, wenn der Fluiddruck des durch den Einlassanschluss 411a strömenden Kältemittels hoch ist.
  • Wenn dagegen der Fluiddruck des durch den Einlassanschluss 411a strömenden Kältemittels niedriger wird, wird das dritte bewegbare Ventil 19 durch die Federkraft der Schraubenfeder 418b in der Richtung bewegt, dass das eine Ende des Ventils 419 in den Einlassanschluss 411a ragt, wie in 10C dargestellt, sodass das eine Ende des Lochs 419a zum Einlassanschluss 411a öffnet. Als Ergebnis steht der Einlassanschluss 411a auch mit dem Saugabschnitt 420a in Verbindung.
  • (Normaler Kühlbetrieb)
  • Das Kältemittel vom Kompressor 10 strömt durch die Wärmestrahlvorrichtung 80 (den ersten Wärmetauscher) und den Außenwärmetauscher 20 (den zweiten Wärmetauscher) zur Ejektorpumpe 40. Der Fluiddruck des durch den Einlassanschluss 411a strömenden Kältemittels ist in diesem Kühlbetrieb hoch, sodass das dritte bewegbare Ventil 419 in den dritten Bypasskanal 411e zurückgezogen wird, wie in 8C dargestellt, um den dritten Bypasskanal 411e zu schließen. Da in diesem Kühlbetrieb der Antriebsabschnitt 430 nicht aktiviert ist und dadurch die bewegbare Düsenführung 414A durch den hohen Druck des Kältemittels in ihre in 8A gezeigte hinterste Stellung gedrückt wird, ist auch der erste Bypasskanal 414b geschlossen. Als Ergebnis wird das Kältemittel durch die Ejektorpumpendüse 412 ausgespritzt und das Kältemittel wird vom Verdampfapparat 30 angesaugt, wie in 8A und 8B gezeigt. Diese Kältemittel werden in der Ejektorpumpe 40 im Druck vermindert und gemischt und zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zurück geleitet, wie im dritten Ausführungsbeispiel.
  • (Bypasskühlbetrieb)
  • Wenn die Eingabemenge des Kältemittels zur Ejektorpumpe 40 aufgrund niedriger Umgebungstemperatur und dergleichen sinkt, wird das der Ejektorpumpe 40 zu geführte Kältemittel an der Ejektorpumpendüse 412 vorbei geleitet und das gesamte Kältemittel wird direkt dem Verdampfapparat 30 zugeführt.
  • In diesem Bypasskühlbetrieb ist der Fluiddruck des durch den Einlassanschluss 411a strömenden Kältemittels nach wie vor hoch, sodass das dritte bewegbare Ventil 419 in seiner zurückgezogenen Stellung gehalten wird, wie in 9C dargestellt.
  • Ferner wird in diesem Bypasskühlbetrieb der Antriebsabschnitt 430 aktiviert, um die Nadel 413 und die bewegbare Nadelführung 414A anzutreiben, um diese Teile nach rechts in 9A zu bewegen, sodass die Öffnung der Ejektorpumpendüse 412 geschlossen und der erste Bypasskanal 414b geöffnet wird. Wenn der erste Bypasskanal 414b geöffnet wird, wird der Fluiddruck des Kältemittels an das zweite bewegbare Ventil 417 angelegt, um es nach rechts in 9B zu bewegen, um den zweiten Bypasskanal 414c zu öffnen. Als Ergebnis strömt in diesem Bypasskühlbetrieb des gesamte Kältemittel an der Ejektorpumpendüse 412 vorbei und strömt in den Verdampfapparat 30, wie in 9A und 9B dargestellt.
  • (Heizbetrieb)
  • Wenn der Kompressor 10 seinen Betrieb startet, wird das komprimierte Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemittel zum ersten Wärmetauscher 80 ausgepumpt, an dem die Wärme des Kältemittels abgestrahlt wird, um einen Heizbetrieb durchzuführen. Das Kältemittel wird dann durch das Druckverminderungsventil 81, an dem das Kältemittel im Druck vermindert wird, zum zweiten Wärmetauscher 20 geleitet. Das in den zweiten Wärmetauscher 20 strömende Kältemittel nimmt die Wärme aus der Umgebungsluft auf und strömt dann zur Ejektorpumpe 40, wie im dritten Ausführungsbeispiel.
  • Bei diesem Heizbetrieb wird, da der Fluiddruck des Kältemittels aus dem zweiten Wärmetauscher 20 niedriger als jener für den Kühl- oder den Bypasskühlbetrieb ist, das dritte bewegbare Ventil 419 durch die Federkraft der Schraubenfeder 418b nach links bewegt, wie in 10C dargestellt, sodass der dritte Bypasskanal 411e geöffnet wird, um den Einlassanschluss 411a mit dem Sauganschluss 420a der Ejektorpumpe 40 durch das Loch 419a in Verbindung zu bringen.
  • In diesem Heizbetrieb wird auch der Antriebsabschnitt 430 aktiviert, sodass die Nadel 413 und die bewegbare Nadelführung 414A nach rechts in 10A bewegt und dort gehalten werden, sodass der erste Bypasskanal 414b geöffnet wird. Dann wird der Fluiddruck des Kältemittels an das zweite bewegbare Ventil 417 angelegt, um es nach rechts in 10B zu bewegen. Da der Fluiddruck des Kältemittels in diesem Heizbetrieb niedriger als jener des Bypasskühlbetriebs ist, wird das bewegbare Ventil 417 an seiner mittleren Ventilstellung gehalten, an der das erste und das zweite Loch 417a und 417b geöffnet sind.
  • Als Ergebnis strömt das Kältemittel durch den dritten Bypasskanal 411e zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zurück, ein weiterer Teil des Kältemittels strömt durch den ersten und den zweiten Bypasskanal 414b und 414c durch Umdrehen am Sauganschluss 411b in den Saugabschnitt 420 und schließlich zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50, und der letzte, nicht aber kleine Teil des Kältemittels strömt durch den Verdampfapparat 30 zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50. Wie oben erläutert, kann, da das Kältemittel an der Düse 412 vorbei strömt, ein Druckverlust auf ein kleines Maß gedrückt werden.
  • Das dritte bewegbare Ventil 419 ist so angeordnet, dass es sich in Abhängigkeit von einem Gleichgewicht der jeweiligen Druckkräfte, eine ist der Fluiddruck an einem Ende und die andere ist die Federkraft am anderen Ende, in der axialen Richtung bewegt. Als Ergebnis wird der dritte Bypasskanal durch den Fluiddruck des im Einlassanschluss 411a strömenden Kältemittels automatisch geöffnet. Demgemäß ist keine zusätzliche Antriebseinrichtung für das dritte bewegbare Ventil 419 notwendig, und seine Konstruktion kann einfacher gemacht werden.
  • (Weiteres Ausführungsbeispiel)
  • Die/der oben erläuterte Ejektorpumpe und/oder Ejektorpumpenkreis kann nicht nur auf die Klimaanlage mit dem Kühlbetrieb und/oder dem Heizbetrieb angewendet werden, wie oben erläutert, sondern auch auf eine Kühleinheit für eine Gefriertruhe, einen Kältespeicher, einen Heizschrank oder irgendeinen anderen Thermomotor, wie beispielsweise eine Heißwasserliefervorrichtung, die den Ejektorpumpenkreis haben.
  • Das elektromagnetische Stellglied wird als Antriebsabschnitt 430 der Ejektorpumpe 40 in den obigen Ausführungsbeispielen verwendet. Ein Schrittmotor, ein Linearmotor oder irgendeine andere Antriebseinrichtung kann statt des elektromagnetischen Stellgliedes benutzt werden.
  • In den obigen Ausführungsbeispielen kann Freon-Gas, Kohlendioxid, Kohlenhydrid oder dergleichen als Kältemittel verwendet werden.

Claims (11)

  1. Ejektorpumpenkreis, mit einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) zum Speichern eines Gasphasen- und eines Flüssigphasen-Kältemittels; einem mit der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) verbundenen Kompressor (10) zum Ansaugen des Kältemittels aus der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung und Komprimieren desselben; einem mit dem Kompressor verbundenen Wärmetauscher (20) zum Abkühlen des aus dem Kompressor (10) ausgepumpten Kältemittels; einem Verdampfapparat (30) zum Verdampfen des Kältemittels; und einer mit dem Wärmetauscher (20), dem Verdampfapparat (30) und der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) verbundenen Ejektorpumpe (40), wobei die Ejektorpumpe aufweist: einen mit dem Wärmetauscher verbundenen Einlassanschluss (411a), durch welchen das Kältemittel vom Wärmetauscher der Ejektorpumpe (40) zugeführt wird; einen mit dem Verdampfapparat (30) verbundenen Sauganschluss (411b), durch welchen das Kältemittel vom Verdampfapparat (30) in die Ejektorpumpe (40) gesaugt wird; eine mit der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) verbundene Ausgabeöffnung (411c) durch welche das Kältemittel von der Ejektorpumpe (40) zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) ausgegeben wird; eine Ejektorpumpendüse (412) zur Druckverminderung und Ausdehnung des Kältemittels vom Wärmetauscher (20) durch Umwandeln von Druckenergie in Geschwindigkeitsenergie; einen Druckerhöhungsabschnitt (420b, 420c) zum Ansaugen des Gasphasen-Kältemittels vom Verdampfapparat (30) durch einen von der Düse (412) ausgespritzten und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweisenden Kältemittelstrom zum Mischen des von der Ejektorpumpendüse (412) ausgespritzten Kältemittels mit dem vom Verdampfapparat (30) angesaugten Kältemittel und zum Erhöhen des Fluiddrucks des Kältemittels unter Umwandlung der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in Druckenergie; einen ersten Bypasskanal (414b), um das Kältemittel an der Düse (412) vorbei zu leiten; und eine erste Kanalwechseleinrichtung (413, 414), die in der Ejektorpumpe (40) vorgesehen ist, um in einem normalen Kühlbetrieb das Hochdruck-Kältemittel vom Wärmetauscher (20) zur Ejektorpumpendüse (412) zu leiten, und um in einem Bypasskühlbetrieb, in dem eine Eingabemenge des Kältemittels vom Wärmetauscher (20) zur Ejektorpumpe (40) sinkt, einen Strömungskanal so zu ändern, dass das Kältemittel vom Wärmetauscher (20) an der Ejektorpumpendüse (412) vorbei strömt, und das Kältemittel zum Bypasskanal (414b) zu leiten.
  2. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, ferner mit einem Bypasskanal (70), der zwischen einer in der Ejektorpumpe ausgebildeten Bypassöffnung (411d) und dem Verdampfapparat (30) verbunden ist; und einem in dem Bypasskanal (70) vorgesehenen Druckverminderungsventil (51), wobei das Kältemittel im Bypasskühlbetrieb durch den Bypasskanal (70) und das Druckverminderungsventil zum Verdampfapparat (30) strömt.
  3. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, bei welchem die Ejektorpumpe (40) ferner aufweist: eine Nadelführung (414); eine durch die Nadelführung (414) bewegbar gehaltene Nadel (413), wobei ein vorderes Ende der Nadel in eine Öffnung der Ejektorpumpendüse (412) eingesetzt ist, um eine Querschnittsfläche der Öffnung durch Bewegen der Nadel (413) in ihrer Axialrichtung einzustellen, wobei die Nadel (413) den ersten Bypasskanal (414b) öffnet und schließt.
  4. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, bei welchem die Ejektorpumpe ferner eine zweite Kanalwechseleinrichtung aufweist, mit einem zweiten Bypasskanal (414c), der in der Ejektorpumpe (40) zwischen dem ersten Bypasskanal (414b) und dem Sauganschluss (411b) vorgesehen ist; und einem zweiten bewegbaren Ventil (417), das in dem zweiten Bypasskanal (414c) bewegbar angeordnet ist, zum Öffnen und Schließen des Sauganschlusses (411b) und des zweiten Bypasskanals (414c), wobei das zweite bewegbare Ventil (417) während des normalen Kühlbetriebs den zweiten Bypasskanal (414c) schließt und den Sauganschluss (411b) öffnet, während das zweite bewegbare Ventil (417) den zweiten Bypasskanal (414c) öffnet und den Sauganschluss (411b) schließt, wenn der erste Bypasskanal (414b) geöffnet wird.
  5. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 4, bei welchem das zweite bewegbare Ventil (417), das bewegbar in dem zweiten Bypasskanal (414c) angeordnet ist, durch einen Unterschied einer auf beide Enden ausgeübten Kraft axial bewegt wird.
  6. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 4, bei welchem die zweite Kanalwechseleinrichtung als Druckverminderungseinrichtung arbeitet, wenn das Kältemittel durch den zweiten Bypasskanal (414c) zum Verdampfapparat (30) strömt.
  7. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, ferner mit einer Wärmestrahlvorrichtung (80), die zwischen dem Kompressor (10) und dem Wärmetauscher (20) verbunden ist, zum Abstrahlen von Wärme des Kältemittel aus dem Kompressor (10) an die Luft um die Wärmestrahlvorrichtung (80); und einer zwischen der Wärmestrahlvorrichtung (80) und dem Wärmetauscher (20) verbundenen Druckverminderungsvorrichtung (81) zur Druckverminderung des Kältemittels aus der Wärmestrahlvorrichtung (80), wobei die Öffnung der Ejektorpumpendüee (412) geschlossen wird und der erste und der zweite Bypasskanal (414b, 414c) sowie der Sauganschluss (411b) durch die erste und die zweite Kanalwechseleinrichtung geöffnet werden, wenn der Ejektorpumpenkreis in einem Heizbetrieb arbeitet, sodass das Kältemittel vom Wärmetauscher (20) an der Ejektorpumpendüee (412) vorbei strömt und durch den ersten und den zweiten Bypasskanal (414b, 414c) und den Sauganschluss (411b) zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) strömt.
  8. Ejektorpumpenkreis, mit einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) zum Speichern eines Gasphasen- und eines Flüssigphasen-Kältemittels; einem mit der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) verbundenen Kompressor (10) zum Ansaugen des Kältemittels aus der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung und Komprimieren desselben; einer mit dem Kompressor (10) verbundenen Wärmestrahlvorrichtung (80) zum Abstrahlen von Wärme des Kältemittels vom Kompressor (10) an die Luft um die Wärmestrahlvorrichtung (80); einer mit der Wärmestrahlvorrichtung (80) verbundenen Druckverminderungsvorrichtung (81) zur Druckverminderung des Kältemittels aus der Wärmestrahlvorrichtung (80); einem mit der Druckverminderungsvorrichtung (81) verbundenen Wärmetauscher (20) zum Abkühlen des Kältemittels; einem Verdampfapparat (30) zum Verdampfen des Kältemittels; und einer Ejektorpumpe (40), die mit dem Wärmetauscher (20), dem Verdampfapparat (30) und der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) verbunden ist, wobei die Ejektorpumpe aufweist: einen mit dem Wärmetauscher verbundenen Einlassanschluss (411a), durch welchen das Kältemittel vom Wärmetauscher der Ejektorpumpe (40) zugeführt wird; einen mit dem Verdampfapparat (30) verbundenen Sauganschluss (411b), durch welchen das Kältemittel vom Verdampfapparat (30) in die Ejektorpumpe (40) gesaugt wird; eine mit der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) verbundene Ausgabeöffnung (411c), durch welche das Kältemittel von der Ejektorpumpe (40) zur Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50) ausgegeben wird; eine Ejektorpumpendüse (412) zur Druckverminderung und Ausdehnung des Kältemittels vom Wärmetauscher (20) durch Umwandeln von Druckenergie in Geschwindigkeitsenergie; einen Druckerhöhungsabschnitt (420b, 420c) zum Ansaugen des Gas phasen-Kältemittels vom Verdampfapparat (30) durch einen von der Düse (412) ausgespritzten und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweisenden Kältemittelstrom, zum Mischen des von der Ejektorpumpendüse (412) ausgespritzten Kältemittels mit dem vom Verdampfapparat (30) angesaugten Kältemittel, und zum Erhöhen des Fluiddrucks des Kältemittels unter Umwandlung der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in Druckenergie; einen ersten Bypasskanal (414b), um das Kältemittel an der Düse (412) vorbei zu leiten; eine erste Kanalwechseleinrichtung (413, 414), die in der Ejektorpumpe (40) vorgesehen ist, um in einem normalen Kühlbetrieb das Hochdruck-Kältemittel vom Wärmetauscher (20) zur Ejektorpumpendüse (412) zu leiten und um in einem Bypasskühlbetrieb, in dem eine Eingabemenge des Kältemittels vom Wärmetauscher (20) zur Ejektorpumpe (40) sinkt, einen Strömungskanal so zu ändern, dass das Kältemittel vom Wärmetauscher (20) an der Ejektorpumpendüse (412) vorbei strömt, und das Kältemittel zum Bypasskanal (414b) zu leiten; einen zweiten Bypasskanal (414c), der in der Ejektorpumpe (40) zwischen dem ersten Bypasskanal (414b) und dem Sauganschluss (411b) vorgesehen ist; und ein zweites bewegbares Ventil (417), das im zweiten Bypasskanal (414c) zum Öffnen und Schließen des Sauganschlusses (411b) und des zweiten Bypasskanals (414c) bewegbar angeordnet ist, wobei das zweite bewegbare Ventil (417) während des normalen Kühlbetriebs den zweiten Bypasskanal (414c) schließt und den Sauganschluss (411b) öffnet, wohingegen das zweite bewegbare Ventil (417) den zweiten Bypasskanal (414c) öffnet und den Sauganschluss (411b) schließt, wenn der erste Bypasskanal (414b) geöffnet wird.
  9. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 8, bei welchem die Ejektorpumpe weiter aufweist: einen dritten Bypasskanal (411e), der in der Ejektorpumpe (40) so vorgesehen ist, dass ein Ende mit einem Einlassanschluss (411a) der Ejektorpumpe (40) in Verbindung steht, während das andere Ende mit einem Saugabschnitt (420a) der Ejektorpumpe (40) in Verbindung steht; und ein drittes bewegbares Ventil (419), das in dem dritten Bypasskanal (411e) zum Öffnen und Schließen des dritten Bypasskanals (411e) bewegbar angeordnet ist, wobei das dritte bewegbare Ventil (419) den dritten Bypasskanal (411e) schließt, wenn ein Fluiddruck des durch den Einlassanschluss (411a) strömenden Kältemittels während des Kühlbetriebs hoch ist, wohingegen das dritte bewegbare Ventil (419) den dritten Bypasskanal (411e) öffnet, wenn der Fluiddruck des Kältemittels während eines Heizbetriebs niedriger wird, sodass ein Teil des Kältemittels durch den dritten Bypasskanal (411e) zum Saugabschnitt (420a) strömt.
  10. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 9, bei welchem das dritte bewegbare Ventil (419), das bewegbar in dem dritten Bypasskanal (411e) angeordnet ist, durch eine Kraftdifferenz auf beide Enden axial bewegt wird.
  11. Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 9, bei welchem die zweite Kanalwechseleinrichtung als Druckverminderungseinrichtung arbeitet, wenn das Kältemittel durch den zweiten Bypasskanal (414c) zum Verdampfapparat (30) strömt.
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