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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen Ejektor (siehe JIS (Japanese Industry
Standard [= japanischer Industrie-Standard) Z 8126, Nr. 2.1.2.3.]),
welcher ein Druckreduzierungsmittel zum Reduzieren eines Drucks
eines Fluids, und eine Pumpe vom Impulstransporttyp zum Transportieren
des Fluids durch Mitreissen [entrainment] mit einem Arbeitsfluid
ist, welches mit hoher Geschwindigkeit ausgespritzt wird. Der Ejektor
ist bei Anwendung auf einen Kälteerzeuger,
eine Klimaanlage, etc. wirksam, welche den Ejektor als Druckreduzierungsmittel
zum Reduzieren eines Kühlmitteldrucks
und als ein Pumpenmittel zum Zirkulieren des Kühlmittels verwenden.
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Die
japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 2003-185275 beschreibt einen Ejektor, welcher als ein Kühlmittel-Druckreduzierungsmittel und
als Kühlmittel-Zirkulierungsmittel
verwendet wird und reguliert eine Strömungsrate des Kühlmittels, welches
durch den Ejektor hindurch tritt.
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In
dem Ejektor 50 dieses in 4 gezeigten Beispiels
des Stands der Technik strömt
das auf einen hohen Druck durch einen Kompressor komprimierte Kühlmittel
in einen Hochdruckraum 18 durch einen Einlass 51.
So wie ein Drosselabschnitt 17c einer Düse 17 eine Durchtrittsfläche zusammenzieht, wird
Druckenergie des Hochdruck-Kühlmittels
in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt. Das Kühlmittel wird somit beschleunigt
und aus einer Spritzdüsenöffnung 17b ausgespritzt.
Ein Gasphasen-Kühlmittel, welches
in einem Verdampfer verdampft wurde, wird aus einem Gasphasen-Kühlmittel-Einlass 22a durch Mitschleppen
mit der Strömung
des ausgespritzten Kühlmittels,
welches eine hohe Geschwindigkeit aufweist, angesaugt.
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Das
Kühlmittel
tritt ferner durch einen Mischabschnitt 23 durch und strömt in einen
Diffusorabschnitt 24. Der Ejektor wandelt in diesem Diffusorabschnitt 24 Expansionsenergie
des Kühlmittels
in Druckenergie um, hebt den Druck des Kühlmittels an der Saugseite
des Kompressors an und reduziert den Energieverbrauch des Kompressors
auf der stromabwärtigen
Seite der Strömung
des Kühlmittels.
Nachdem es durch den Diffusorabschnitt 24 durchgetreten ist,
wird das Kühlmittel
durch einen Gas/Flüssigkeits-Abscheider
in ein Flüssigphasen-Kühlmittel
und ein Gasphasen-Kühlmittel
getrennt. Das Gasphasen-Kühlmittel
wird in den Kompressor gesaugt und das Flüssigphasen-Kühlmittel
verdampft in dem Verdampfer, ändert
sich in das Gasphasen-Kühlmittel und
erreicht den Gasphasen-Kühlmittel-Einlass 22a.
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In
dem Beispiel des Stands der Technik wird das Nadelventil 19 veranlasst,
eine Verschiebung in einer Axialrichtung R (in einer Transversalrichtung
in 3) der Düse durch
Verschiebungsmittel 52 dahingehend unterzogen zu werden,
die Öffnung
des Drosselabschnitts 17c, das heißt, die Düse 17 (Strömungsdurchtrittsfläche, durch
welche das Kühlmittel strömen kann)
zu ändern,
und kann somit die Strömungsrate
des durch die Düse 17 strömenden Kühlmittels
erhöhen
oder senken. In diesem Beispiel des Stands der Technik wird, wenn
das Nadelventil 19 einer Verschiebung in einer Spritzdüsenöffnungsrichtung
R1 (nach rechts in 3)
unterzogen wird, die Öffnung
der Düse 17 verringert,
und wenn das Nadelventil 19 einer der Spritzdüsenöffnung entgegen
gesetzten Richtung R2 (nach rechts in 3)
unterzogen wird, wird die Öffnung
der Düse 17 vergrößert.
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Dieser
Ejektor 50 kann die Öffnung
der Düse 17 vergrößern, wenn
sich der Kompressor mit hoher Geschwindigkeit dreht, das heißt, wenn
die Menge von in den Ejektor 50 strömendem Kühlmittel groß ist, und
kann die Menge des durch die Düse 17 strömenden Kühlmittels
(den Ejektor 50) vergrößern. Da
die Menge des Kühlmittels,
welches durch den Verdampfer stromabwärts des Ejektors 50 in
der Kühlmittel-Strömungsrichtung
strömt
somit ansteigt, kann die Kälteerzeugungs(Kühl)-Leistung
insbesondere dann verbessert werden, wenn die durch den Kreis strömende Kühlmittelmenge
im Vergleich mit dem Fall groß ist,
in welchem die Strömungsrate
des durch den Ejektor 50 durchtretenden Kühlmittels nicht
gesteigert oder gesenkt werden kann.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Ejektor 53 eines
Vergleichsbeispiels untersucht, welcher ein in 4 gezeigten Elektromagnet 20 als
eine allgemeine Methode des Bewirkens einer Verschiebung des Nadelventils 19 verwendet.
Dieses Vergleichsbeispiel enthält
eine Unterteilung 54, welche so angeordnet ist, dass sie
das Nadelventil 19 gleitend in der Axialrichtung R der
Düse hält. Da diese
Unterteilung 54 bei einer Position angeordnet ist, welche
einen Hochdruckraum 18 von einem Endabschnitt-Raum 21 der
gegenüberliegenden
Seite trennt, bei welchem ein Endabschnitt 19c des Nadelventils 19 gegenüber der
Spritzdüsenöftnung positioniert
ist, verbindet ein Kommunikationsdurchtritt 54a beide Räume 18 und 21 miteinander
kommunizierend, so dass die Drücke
innerhalb der beiden Räume 18 und 21 im
Wesentlichen die gleichen sind. Demzufolge wird dem Nadelventil 19 konkret
ermöglicht,
eine Verschiebung in der Axialrichtung R der Düse unterzogen zu werden.
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In
dem Nadelventil 19 des Ejektors des Vergleichsbeispiels
ist jedoch der Drukkunterschied zwischen dem Endabschnitt 19c der
gegenüberliegenden
Seite, welcher der Spritzdüsenöftnung (Hochdruck)
gegenüberliegt
und dem Spritzdüsenöffnungs-seitigen
Endabschnitt 19b (Niedrigdruck) in dem Nadelventil 19 groß. Das Nadelventil 19 empfängt deshalb
Kraft (Zugkraft) in der Spritzdüsenöffnungsrichtung
R1 (nach rechts in 4)
und es ist eine große
Kraft für
die Verschiebung des Nadelventils 19 erforderlich. Demzufolge
treten Probleme dahingehend auf, dass der Elektromagnet 20 groß wird und
eine feinfühlige
bzw. empfindliche Ver schiebung in der Axialrichtung R der Düse insbesondere
dann schwierig ist, wenn die Strömungsrate
klein ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Mit
Blick auf die vorstehend beschriebenen Probleme richtet sich die
Erfindung darauf, die für
die Verschiebung des Nadelventils in dem Ejektor erforderliche Kraft
zu senken, welche die Strömungsrate des
Fluids durch die Verschiebung des Nadelventils reguliert.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen
Ejektor bereit, welcher umfasst ein Drosselmittel (17)
mit einem Hochdruckraum (18), in welchen ein Hochdruckfluid
aus einem Einlass (17a) strömt; ein Drosselmittel (17)
mit einem Drosselabschnitt (17c) zum Reduzieren eines Durchtrittbereichs
des Hochdruckfluids aus dem Hochdruckraum (18) zu der Fluidspritzdüsenöffnung (17b);
ein Nadelventil (19) zum Ändern der Öffnung des Drosselabschnits
(17c) durch Unterziehen einer Verschiebung in einer Axialrichtung
(R) des Drosselabschnitts (17c); und einen Saugraum (22)
mit einem zweiten Einlass (22a), in welchen ein Fluid strömt, und
in welchem die Spritzdüsenöffnung (17b)
angeordnet ist, und welcher das Fluid aus dem zweiten Einlass (22a)
durch eine Mitnahmearbeit eines Arbeitsfluids ansaugt, welches mit
hoher Geschwindigkeit aus der Fluidspritzdüsenöffnung (17b) ausgespritzt
wird, wobei ein Raum, bei welchem ein Endabschnitt (19b)
des Nadelventils (19) auf der Seite der Spritzdüsenöffnung,
und ein Raum, bei welchem ein Endabschnitt (19c) des Nadelventils
(19) auf der der Spritzdüsenöffnung gegenüberliegenden
Seite miteinander kommunizieren.
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Da
der Raum, in welchem der Endabschnitt (19b) des Nadelventils
(19) auf der Spritzdüsenöffnungsseite
positioniert ist, und der Raum, in welchem der Endabschnitt (19c)
auf der der Spritzdüsenöffnung gegenüberliegenden
Seite in dem vorstehend beschriebenen Ejektor miteinander kommunizieren, ist
der Druckunterschied zwischen beiden Endabschnitten (19b und 19c)
klein. Die auf das Nadelventil (19) wirkende Zug- infolge
des Druckunterschieds wird deshalb kleiner als in dem Vergleichsbeispiel,
welches in 4 gezeigt ist, und in welchem der
Druck der beiden Endabschnitte (19b und 19c) groß ist, und
deshalb kann dem Nadelventil (19) ermöglicht werden, mit einer kleineren
Kraft einer Verschiebung unterzogen zu werden.
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Es
ist deshalb möglich
zu verhindern, dass das Verschiebungsmittel zum Bewirken der Verschiebungskraft
groß wird.
Es ist ebenso möglich,
eine feinfühlige
Verschiebungseinstellung des Nadelventils (19) insbesondere
dann durchzuführen,
wenn die durch den Drosselabschnitt (17c) durchtretende Strömungsrate
klein ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist der Endabschnitt (19c) des
Nadelventils (19) auf der der Spritzdüsenöffnung gegenüberliegenden
Seite in einem Endabschnitt-Raum
(21) der gegenüberliegenden
Seite angeordnet, welcher einen von dem Hochdruckraum (18)
unterschiedlichen Raum darstellt, und der Endabschnitt-Raum (21)
der gegenüberliegenden
Seite ist mit dem Saugraum (22) kommunizierend verbunden.
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Im Übrigen ist
es der Hochdruckraum (18), in welchen das Hochdruckfluid
strömt,
wobei das Fluid den höchsten
Druck innerhalb des Ejektors hat. Andererseits hat das Fluid den
niedrigsten Druck unmittelbar nachdem es aus der Fluidspritzdüsenöffnung (17b)
ausgespritzt wurde, das heißt,
innerhalb des Saugraums (22). Mit anderen Worten, wird
der Druckunterschied zwischen beiden Endabschnitten (19b und 19c)
maximal, wenn einer, ausgewählt
aus dem Endabschnitt (19b) des Nadelventils (19)
auf der Fluidspritzdüsenöffnungsseite
und dem Endabschnitt (19c) auf der Seite gegenüber der
Spritzdüsenöffnung in
dem Hochdruckraum (18) positioniert ist, wobei der andere
Endabschnitt in dem Saugraum (22) positioniert ist.
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Im
Allgemeinen ist der Spritzdüsenöffnungs-seitige
Endabschnitt (19b) des Nadelventils (19) in vielen
Fällen
in der Nähe
der Fluidspritzdüsenöffnung (17b)
oder bei einer Position auf der bezüglich der Fluidströmung stromabwärtigen Seite
positioniert, das heißt,
in dem Saugraum (22). Wenn der Seitenendabschnitt (19c)
des Nadelventils (19) gegenüber der Fluidspritzdüsenöffnung in
dem Hochdruckraum (18) positioniert ist, wird deshalb die Druckdifferenz
zwischen beiden Enden (19b und 19c) des Nadelventils
maximal.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist der Endabschnitt (19c) des
Nadelventils (19) auf der der Spritzdüsenöffnung gegenüberliegenden
Seite in einem Endabschnitt-Raum
(21) der gegenüberliegenden
Seite angeordnet, welcher einen sich von dem Hochdruckraum (18)
unterscheidenden Raum darstellt, und der Endabschnitt-Raum (21)
der gegenüberliegenden
Seite und der Saugraum (22) kommunizieren miteinander.
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Die
Drücke
der beiden Endabschnitte (19b und 19c) des Nadelventils
(19) werden demgemäß im Wesentlichen
einander gleich, der Druckunterschied zwischen den beiden Endabschnitten
(19b und 19c) kann reduziert werden, und die vorstehend beschriebene
Wirkung kann konkret dargestellt werden.
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In
der vorliegenden Erfindung ist der Endabschnitt (19c) des
Nadelventils (19) auf der der Spritzdüsenöftnung gegenüberliegenden
Seite in einem Endabschnitt-Raum
(21) der gegenüberliegenden
Seite angeordnet, welcher einen von dem Hochdruckraum (18)
unterschiedlichen Raum darstellt, ein Mischabschnitt (23),
welcher im Wesentlichen eine vorbestimmte Durchtrittsfläche aufweist,
zum Mischen des aus der Spritzdüsenöffnung (17b)
ausgespritzten Fluids mit dem aus dem zweiten Einlass (22a)
angesaugten Fluid ist in einer Position stromabwärts des Saugraums (22)
in einer Fluidströmungsrichtung
angeordnet, und der Endabschnitt-Raum (21) der gegenüberliegenden
Seite kommuniziert mit dem Mischabschnitt (23).
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Der
Druck des Fluids in dem Mischabschnitt (23) ist weitaus
niedriger als der Druck in dem Hochdruckraum (18), aber
geringfügig
kleiner als der Druck in dem Saugraum (22). Deshalb kann,
selbst wenn der Endabschnitt-Raum (21) der gegenüberliegenden
Seite, in welchem die Fluidspritzdüsenöffnung und der Endabschnitt
(19c) der gegenüberliegenden
Seite des Nadelventils (19) angeordnet sind und der Mischabschnitt
(23) miteinander kommunizieren, der Druckunterschied zwischen
beiden Endabschnitten (19b und 19c) des Nadelventils
(19) reduziert werden, und die vorstehend beschriebene Wirkung
konkret dargestellt werden.
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In
der vorliegenden Erfindung kann das Fluid als das Kühlmittel
Kohlendioxid (CO2) sein.
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Die
vorliegende Erfindung kann aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
derselben vollständiger
verstanden werden, wie sie nachfolgend zusammen mit den begleitenden
Zeichnungen ausgeführt
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
schematische Ansicht, welche einen Kälteerzeugungskreis einer Klimaanlage
für ein Fahrzeug
zeigt, in welcher ein Ejektor gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angewandt ist;
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2 ist
eine Querschnittsansicht eines Ejektors gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 ist
eine Querschnittsansicht eines Ejektors gemäß dem bekannten Beispiel; und
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines Ejektors gemäß einem bekannten Beispiel.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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In
dieser Ausführungsform
ist gemäß der Erfindung
ein Ejektor für
eine Luftklimatisierung für
ein Fahrzeug angewandt. 1 ist eine schematische Ansicht
eines Kälteerzeugungskreises
gemäß dieser Ausführungsform.
Dieses Beispiel verwendet Kohlendioxid (CO2)
als ein Kühlmittel,
und dieser Kreis ist ein überkritischer
Kreis, in welchem ein Kühlmitteldruck
auf der Hochdruckseite einen kritischen Druck des Kühlmittels übersteigt.
In 1 bezeichnet die Bezugsziffer 11 einen
Kompressor zum Ansaugen und Komprimieren des Kühlmittels. Das Kühlmittel, welches
in den Hochdruckzustand durch diesen Kompressor 11 gebracht
wird, strömt
in einen Radiator 12. Das Kühlmittel innerhalb des Radiators 12 strahlt
Wärme an
externe Luft ab. Mit anderen Worten, wird das Kühlmittel durch externe Luft
gekühlt.
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Das
so gekühlte
Kühlmittel
strömt
in einen Ejektor 13. Der Ejektor 13 reduziert
den Druck des Kühlmittels,
welches aus dem Radiator 12 ausströmt, expandiert das Kühlmittel,
saugt das Gasphasen-Kühlmittel
an, welches durch einen später
zu beschreibenden Verdampfer verdampft wurde, wandelt Expansionsenergie
in Druckenergie um, und hebt einen Ansaugdruck des Kompressors 11 an.
Dieser Ejektor 13 wird nachfolgend im Detail beschrieben.
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Das
aus dem Ejektor 13 ausströmende Kühlmittel strömt in einen
Gas/Flüssigkeits-Abscheider 14.
Der Gas/Flüssigkeits-Abscheider 14 scheidet
das einströmende
Gasphasen-Kühlmittel
und ein Flüssigphasen-Kühlmittel
ab, und speichert die Kühlmittel. Das
abgeschiedene Gasphasen-Kühlmittel
wird durch den Kompressor 11 angesaugt und erneut komprimiert,
während
das abgeschiedene Flüssigphasen-Kühlmittel
durch den Verdampfer 16 angesaugt wird.
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Der
Verdampfer 16 zeigt dann seine Kühlfunktion, wenn das Flüssigphasen-Kühlmittel
Wärme mit
Luft austauscht, welche in den Raum eingeblasen wird. Im Übrigen ist
ein erstes Druckreduzierungsmittel 15, welches zwischen
dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 14 und
dem Verdampfer 16 angeordnet ist, ein Drossel(Druckreduzierungs-)
Mittel zum Reduzieren des Drucks des flüssigen Kühlmittels, welches aus dem
Gas/Flüssigkeits-Abscheider 14 zu
der Seite des Verdampfers 16 hin angesaugt wurde, und reduziert
zuverlässig
den Druck (Verdampfungsdruck) innerhalb des Verdampfers 16.
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Der
Ejektor 13 gemäß der Erfindung
wird als nächstes
unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Der Ejektor 13 kann
grob in eine Düse 17 zum
hauptsächlichen
Reduzieren des Drucks des Kühlmittels, einen
Ansaugraum 22, welcher auf der stromabwärtigen Seite der Düse 17 in
der Kühlmittelströmungsrichtung
zum hauptsächlichen
Ansaugen (Zirkulieren) des Gasphasen-Kühlmittels aus dem Verdampfer 16 befestigt
ist, einen Mischabschnitt 23 und einen Diffusorabschnitt 24 unterteilt
werden.
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Die
Düse 17 weist
einen Einlass 17a auf, in welchen das Hochdruck-Kühlmittel
einströmt,
nachdem dieses durch den Radiator 12 hindurch getreten ist,
einen Hochdruckraum 18, welcher innerhalb der Düse 17 begrenzt
ist, und eine Spritzdüsenöffnung 17b zum
Ausspritzen des Kühlmittels
aus der Düse 17.
Ein Drosselabschnitt 17c mit zulaufender Form, dessen Durchtrittsfläche des
Hochdruck-Kühlmittels von
dem Hochdruckraum 18 zu der Spritzdüsenöffnung 17b sich verringert,
ist zwischen dem Hochdruckraum 18 und der Spritzdüsenöffnung 17b ausgebildet.
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Ein
Nadelventil 19 ist innerhalb der Düse 17 angeordnet.
Die Nadel 19 ändert
den Öffnungsgrad des
Drosselabschnitts 17b und reguliert die Strömungsrate
des Kühlmittels,
welche durch die Düse 17 hindurch
tritt, wenn die Nadel eine Verschiebung in der Axialrichtung R der
Düse 17 unterzogen
wird. Das Nadelventil 19 ist im Wesentlichen ein nadelartiges
Stangenelement, dessen Querschnitt zu dem Endabschnitt 19b in
der Richtung R1 auf der Spritzdüsenöffnungsseite
in einer zulaufenden Form 19a absinkt. Andererseits ist
ein passiver Abschnitt (Tauchkolben bzw. Plunger) 19d an
dem Endabschnitt 19c in der Spritzdüsenöffnung in der entgegen gesetzten
Richtung R2 ausgebildet. Der passive Abschnitt 19d wird
einer Verschiebung in der Axialrichtung R unterzogen, wenn dieser
magnetische Kraft empfängt,
welche erzeugt wird, wenn Strom durch eine Spule 20 eines
Elektromagneten strömt.
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Im Übrigen sind
der passive Abschnitt 19d und die Spule 20 innerhalb
eines Endraums 21 auf der der Spritzdüsenöftnung 17b entgegen
gesetzten Seite angeordnet, und eine Druckunterteilung 17d ist zwischen
dem Endabschnittsraum 21 der gegenüberliegenden Seite und dem
Hochdruckraum 18 angeordnet. Eine Bohrung 17e ist
in die Druckunterteilung 17d gebohrt und trägt das Nadelventil 19 in
der Weise, dass dieses in der Lage ist, zu gleiten und einer Verschiebung
in der Axialrichtung R unterzogen zu werden.
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Die
Spritzdüsenöftnung 17b ist
in dem Ansaugraum 22 angeordnet, welcher den Gasphasen-Kühlmitteleinlass 22a aufweist,
in welchen das in dem Verdampfer 16 verdampfte Gasphasen-Kühlmittel
einströmt.
Der Mischabschnitt 23, welcher einen vorbestimmten Durchtrittsquerschnitt
aufweist, ist auf der stromabwärtigen
Seite des Ansaugraums 22 in der Kühlmittel-Strömungsrichtung
ausgebildet. Darüber
hinaus ist ein Diffusorabschnitt 24 auf der stromabwärtigen Seite
des Mischabschnitts 23 bezüglich der Kühlmittel-Strömungsrichtung
ausgebildet. Die Querschnittsfläche
dieses Diffusorabschnitts 24 steigt zu der stromabwärtigen Richtung
der Kühlmittel-Strömungsrichtung
hin progressiv an. Ein Durchtritt zur kommunizierenden Verbindung
des Saugraums 22 und des Endabschnitt-Raums 21 auf
der gegenüberliegenden
Seite ist zwischen diesen angeordnet.
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Als
nächstes
werden der Kälteerzeugungskreis
und der Betrieb des Ejektors 13 unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Wenn der Kompressor arbeitet, wird das gasförmige Kühlmittel aus dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 14 in den
Kompressor 11 hinein angesaugt und das komprimierte Kühlmittel
wird zu dem Radiator 12 gespritzt. Das durch den Radiator 12 gekühlte Kühlmittel
strömt aus
dem Einlass 17a der Düse 17 des
Ejektors 13 in den Raum 18a auf der Spritzdüsenöffnungsseite.
Das Kühlmittel
strömt
anschließend
auf die Spritzdüsenöffnung 17b zu
(wie durch Pfeil A in 2 gezeigt). Zu dieser Zeit kontrahiert
der Drosselabschnitt 17c die Durchtrittsfläche und
das Kühlmittel
wird einer Druckreduzierung unterzogen und expandiert. Mit anderen
Worten, wird Druckenergie in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt.
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Die
Menge des durch den Drosselabschnitt 17c hindurchströmenden Kühlmittels
wird reguliert, weil das Drosselventil 19 einer Verschiebung
in der Axialrichtung R der Düse 17 infolge
des Elektromagneten 20 unterzogen wird. Wenn das Nadelventil 19 einer
Verschiebung in der Spritzdüsenöffnungs-Richtung
R1 unterzogen wird, passt sich der zulaufende Abschnitt 19a allmählich dem
Drosselabschnitt 17c an und reduziert die Durchtrittsfläche des
Kühlmittels (senkt
die Kühlmittel-Strömungsrate
ab). Wenn das Nadelventil 19 einer Verschiebung in der
der Spritzdüsenöffnung entgegen
gesetzten Richtung R2 unterzogen wird, verlässt der zulaufende Abschnitt 19a den
Drosselabschnitt 17c und expandiert bzw. vergrößert die
Durchtrittsfläche
des Kühlmittels
(erhöht die
Kühlmittel-Strömungsrate).
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Im Übrigen sind
die Spritzdüsenöffnung des Nadelventils 19,
der Endabschnitt 19c auf der gegenüberliegenden Seite und der
passive Abschnitt 19d in dem Endabschnitt-Raum 21 der
gegenüberliegenden Seite
positioniert, dessen Druck durch den Kommunikationsdurchtritt 25 im
Wesentlichen auf denselben Druck gebracht wird, wie der des Ansaugraums 22. Die
magnetische Kraft des Elektromagnets 20, welcher ähnlich innerhalb
des Endabschnitt-Raums 21 der gegenüberliegenden Seite angeordnet
ist, bewirkt eine Verschiebung des passiven Abschnitts 19d,
d.h. des Nadelventils 19 in der Axialrichtung R der Düse 17.
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Das
durch den Drosselabschnitt 17c durchtretende Kühlmittel
wird mit hoher Geschwindigkeit aus der Spritzdüsenöffnung 17b in den
Saugraum 22 eingespritzt. Zu dieser Zeit wird das durch
den Verdampfer 16 in die Gasphase umgewandelte Kühlmittel
aus dem Gasphasen-Kühlmitteleinlass 22a infolge des
Hochgeschwindigkeits-Ausspritzstrahls angesaugt. Das aus der Spritzdüsenöffnung 17b ausge spritzte
Kühlmittel
und das aus dem Gasphasen-Kühlmitteleinlass 23 angesaugte
Kühlmittel strömt zu dem
Diffusorabschnitt 22, während
dessen diese in dem Mischabschnitt 21 vermischt werden. Der
Diffusorabschnitt 22 wandelt den dynamischen Druck des
Kühlmittels
in den statischen Druck um, und das Kühlmittel kehrt zu dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 14 zurück. Sowie
der Ejektor 13 das Kühlmittel
innerhalb des Verdampfers 16 ansaugt, strömt andererseits
das Flüssigphasen-Kühlmittel aus
dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 14 in
den Verdampfer 16 ein und das einströmende Kühlmittel absorbiert Wärme von
Luft, welche in den Raum eingeblasen wird, und verdampft.
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Als
nächstes
wird die Funktion und Wirkungsweise der ersten Ausführungsform
beschrieben. Da der Druckunterschied zwischen den beiden Endabschnitten 19b und 19c des
Nadelventils 19 auf den kleinen Wert eingestellt ist, wird
es dem Nadelventil 19 ermöglicht, mit geringer Kraft
einer Verschiebung unterzogen zu werden.
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Im Übrigen ist
es der Hochdruckraum 18, in welchen das Hochdruck-Kältemittel
strömt,
welches den höchsten
Druck innerhalb des Ejektors aufweist. Andererseits weist das Kühlmittel
den niedrigsten Druck auf, unmittelbar nachdem es aus der Spritzdüsenöffnung 17b ausgespritzt
wurde, d.h. in dem Saugraum 22. Mit anderen Worten, erzielt
die Druckdifferenz zwischen den zwei Endabschnitten 19b und 19c ein
Maximum, wenn einer, Endabschnitt 19b des Nadelventils 19 auf
der Seite der Spritzdüsenöffnung oder
sein Endabschnitt 19c auf der gegenüberliegenden Seite der Spritzdüsenöffnung innerhalb
des Hochdruckraums 18 vorliegt, wobei der andere in dem
Saugraum 22 positioniert ist. Im Übrigen ist der Endabschnitt 19b des
Nadelventils 19 auf der Spritzdüsenöffnungsseite in vielen Fällen in
der Nähe
der Spritzdüse 17b oder
an einem stromabwärtigen
Abschnitt der Kühlmittelströmung, d.h.
in dem Saugraum 22, positioniert.
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In
dieser Ausführungsform
ist jedoch der Endabschnitt 19b des Nadelventils 19 auf
der Seite der Spritzdüsenöffnung in
der Nähe
der Spritzdüsenöftnung 17b (d.h.
in dem Saugraum 22) positioniert, und der Endabschnitt 19c auf
der der Spritz düsenöffnung gegenüberliegenden
Seite ist in dem Endabschnitt-Raum 21 der gegenüberliegenden
Seite positioniert. Da der Kommunikationsdurchtritt 25 die beiden
Räume 21 und 22 kommunizierend
verbindet, ist der Druckunterschied zwischen den Räumen (d.h. zwischen
beiden Endabschnitten 19b und 19c) klein.
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Demzufolge
werden die Drücke
beider Endabschnitte 19b und 19c des Nadelventils 19 im
Wesentlichen einander gleich vorgesehen und der Druckunterschied
zwischen diesen wird im Vergleich mit dem bekannten Beispiel kleiner
gemacht, wo der Druck von einem der Endabschnitte 19b und 19c höher ist
und der Drukkunterschied groß ist.
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Demzufolge
wird die Zugwirkung bzw. -kraft, welche in dem Nadelventil 19 infolge
des Druckunterschieds auftritt, kleiner als in dem Beispiel des Stands
der Technik, und das Nadelventil 19 kann durch eine kleinere
Kraft zur Verschiebung gebracht werden. Es ist somit möglich zu
verhindern, daß ein Verschiebungsmittel,
wie der Elektromagnet 20, zum Erzeugen einer großen Verschiebungskraft,
hinsichtlich der Abmessung groß zu
werden. Zusätzlich
kann eine feinfühlige
Verschiebungseinstellung des Nadelventils 19 insbesondere
dann bewirkt werden, wenn die Menge des durch den Drosselabschnitt 17c strömenden Kühlmittels
klein ist.
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Im Übrigen ist
die vorliegende Erfindung besonders wirksam in dem Fall des superkritischen Kreises,
welcher Kohlendioxid (CO2), etc. als das Kühlmittel
verwendet. In dem superkritischen Kreis wird der Druckunterschied
zwischen dem Hochdruckraum 18 und dem Abschnitt in der
Nähe bzw. Umgebung
der Spritzdüsenöffnung 17 (Saugraum 22)
etwa 10 MPa und die Verschiebung des Nadelventils 19 wird
in vielen Fällen
schwierig, wenn nicht die Verschiebungskraft des Nadelventils 19 groß ist.
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(Andere Ausführungsform)
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Die
erste, vorstehend beschriebene Ausführungsform stellt das Beispiel
dar, in welchem der Endabschnitt-Raum 21 der gegenüberliegenden
Seite, in welchem die Spritzdüsenöffnung des
Nadelventils 19 und sein Endabschnitt 19c der
gegenüberliegenden
Seite positioniert sind, und der Ansaugraum 22 miteinander
kommunizierend verbunden sind. Der Raum, mit welchem der Endabschnitt-Raum 21 der gegenüberliegenden
Seite kommunizierend verbunden ist, ist jedoch nicht auf den Saugraum 22 beschränkt, sondern
kann der sein, in welchem beide Endabschnitte 19b und 19c des
Nadelventils 19 im Wesentlichen den gleichen Druck erzielen.
Beispielsweise kann dieselbe Wirkung erhalten werden, wenn der Endabschnitt-Raum 21 der
gegenüberliegenden Seite
mit dem Mischabschnitt 23 kommunizierend verbunden ist.
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Das
erste, vorstehend gegebene Ausführungsbeispiel
repräsentiert
den Fall, in welchem der Spritzdüsenöffnungs-seitige
Endabschnitt 19b des Nadelventils 19 in der Nähe der Spritzdüsenöffnung 17b der
Düse 17 positioniert
ist, aber die Position des Spritzdüsenöffnungs-seitigen Endabschnitts 19c kann
in dem Saugraum 22 oder dem Mischabschnitt 23 positioniert
werden. Gleichzeitig kann der Druckunterschied zwischen beiden Endabschnitten 19b und 19c natürlich klein
gemacht werden, wenn der Endabschnitt-Raum 21 der gegenüberliegenden
Seite mit dem Raum kommunizierend verbunden ist, in welchem der
Spritzdüsenöffnungs-seitige
Endabschnitt 19c vorliegt.
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Die
vorstehend beschriebene erste Ausführungsform repräsentiert
das Beispiel, in welchem der Hochdruckraum 18 innerhalb
der Düse 17 ausgebildet
ist, aber der Hochdruckraum 18 kann gut innerhalb des Hauptrumpfes
des Ejektors 13 in derselben Weise wie in dem in 3 gezeigten
Beispiel der bekannten Technik ausgebildet sein. Gleichzeitig kann der
Einlass natürlich
in dem Hauptrumpf des Ejektors 13 und nicht in der Düse 17 ausgebildet
sein.
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Das
vorstehend gegebene erste Ausführungsbeispiel
repräsentiert
das Beispiel, in welchem dem Nadelventil 19 ermöglicht ist,
durch den Elektromagneten einer Verschiebung unterzogen zu werden.
Das Nadelventil 19 kann jedoch auch gut dazu in der Lage
sein, eine Verschiebung in der Axialrichtung R des Drosselabschnitts 17 unterzogen
zu werden, und beispielsweise die Drehkraft eines Schrittmotors
kann in eine lineare Verschiebung in der Axialrichtung R umgewandelt
werden.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen zum Zweck der Darstellung
beschrieben wurde, sollte ersichtlich sein, dass zahlreiche Modifikationen
an dieser durch Fachleute ausgeführt
werden können,
ohne von dem grundlegenden Konzept und dem Bereich der Erfindung
abzuweichen.