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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Ejektorpumpenkreis
vorzusehen, gemäß dem ein
Druckverlust des an der Ejektorpumpendüse vorbei strömenden Kältemittels
minimiert ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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;
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2 ebenfalls
eine schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 1,
wobei der Ejektorpumpenkreis im Kühlbetrieb betrieben wird, aber
das Kältemittel
an einer Ejektorpumpendüse
vorbei strömt;
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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;
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3B eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 3B in 3A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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4A ebenfalls
eine schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 3A, wobei
der Ejektorpumpenkreis im Kühlbetrieb
betrieben wird, aber das Kältemittel
an einer Ejektorpumpendüse
vorbei strömt;
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4B eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 4B in 4A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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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;
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5B eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 5B in 5A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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6A ebenfalls
eine schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 5A, wobei
der Ejektorpumpenkreis im Kühlbetrieb
betrieben wird, aber das Kältemittel
an einer Ejektorpumpendüse
vorbei strömt;
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6B eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 6B in 6A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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7A eine
weitere schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 5A,
wobei der Ejektorpumpenkreis im Heizbetrieb betrieben wird;
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7B eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 7B in 7A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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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;
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8B eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 8B in 8A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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8C eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 8C in 8A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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9A ebenfalls
eine schematische Darstellung des Ejektorpumpenkreises gemäß 8A, wobei
der Ejektorpumpenkreis im Kühlbetrieb
betrieben wird, aber das Kältemittel
an einer Ejektorpumpendüse
vorbei strömt;
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9B eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 9B in 9A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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9C eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 9C in 9A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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10A eine weitere schematische Darstellung des
Ejektorpumpenkreises gemäß 8A,
wobei der Ejektorpumpenkreis im Heizbetrieb betrieben wird;
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10B eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 10B in 10A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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10C eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
eines durch 10C in 10A eingekreisten Abschnitts
einer Ejektorpumpe;
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11 eine
schematische Darstellung eines herkömmlichen Ejektorpumpenkreises;
und
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12 eine
schematische Darstellung eines herkömmlichen Ejektorpumpenkreises,
der in einer Wärmepumpen-Klimaanlage
benutzt wird.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Eine
Funktionsweise der Ejektorpumpe 40 und des Ejektorpumpenkreises
wird nun erläutert.
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(Normaler Kühlbetrieb)
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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.
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(Bypasskühlbetrieb)
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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.
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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.
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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.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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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.
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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).
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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.
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(Normaler Kühlbetrieb)
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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.
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(Bypasskühlbetrieb)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im
zweiten Ausführungsbeispiel
wird die zweite Kanalwechseleinrichtung (der zweite Verbindungskanal 417b)
als Druckverminderungseinrichtung betrieben, und dadurch kann die
Konstruktion des Ejektorpumpenkreises einfacher gemacht werden.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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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.
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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.
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(Normaler Kühlbetrieb)
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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.
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(Bypasskühlbetrieb)
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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.
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(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.
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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.
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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.
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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.
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Im
obigen Heizbetrieb wird das Kältemittel
im Heizkreis mit einem kleineren Druckverlust zirkuliert, die gewünschte Heizleistung
kann am Wärmetauscher 80 erzielt
werden.
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(Viertes Ausführungsbeispiel)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Normaler Kühlbetrieb)
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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.
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(Bypasskühlbetrieb)
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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.
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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.
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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.
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(Heizbetrieb)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Weiteres Ausführungsbeispiel)
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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.
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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.
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In
den obigen Ausführungsbeispielen
kann Freon-Gas, Kohlendioxid, Kohlenhydrid oder dergleichen als
Kältemittel
verwendet werden.