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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ejektorpumpe, die eine Dekompressionseinrichtung
zum Dekomprimieren eines Fluids ist, sowie eine Impulsübertragungspumpe
zum Transportieren eines Fluids durch eine Mitreißwirkung
eines mit hoher Geschwindigkeit ausspritzenden, mitreißenden hydraulischen Fluids.
Die vorliegende Erfindung wird effektiv auf eine Heißwasserliefervorrichtung,
eine Kältemaschine,
eine Klimaanlage für
den Fahrzeuggebrauch und dergleichen angewendet, bei denen eine
Ejektorpumpe als Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren eines
Kältemittels
und als Pumpeinrichtung zum Zirkulieren des Kältemittels gewählt ist.
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2. Beschreibung anderer
Bauformen
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Bei
der herkömmlichen
Ejektorpumpe, die eine Kältemitteldekompressionseinrichtung
und eine Kältemittelzirkulationseinrichtung
ist, wird die Strömungsrate
des durch die Ejektorpumpe strömenden Kältemittels
eingestellt. Zum Beispiel ist dieser Typ Ejektorpumpe im Amtsblatt
der JP-A-2003-90635 offenbart.
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Bei
diesem herkömmlichen
Beispiel wird in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Ejektorpumpe des variablen Strömungstyps
auf einen Kreis (in 1 dargestellter
Ejektorpumpenkreis) einer Heißwasserliefervorrichtung
angewendet. Deshalb ist der Aufbau der Ejektorpumpe (in 2 dargestellt) im Wesentlichen
gleiche jenem des Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. Jedoch ist die Form des konischen Abschnitts 50,
der an einem Endabschnitt der Nadel 24 auf der Seite der
Düse 18 ausgebildet
ist, von dem des Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung verschieden.
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Wie
in 8 dargestellt, ist
der konische Abschnitt 50 des herkömmlichen Beispiels mit einem Konuswinkel θ3 ausgebildet.
Wenn die Nadel 24 in der axialen Richtung R (der Oben/Unten-Richtung
in 8) der Düse durch
die Verschiebungseinrichtung verschoben wird, kann der Verengungsabschnitt 18a verändert werden,
d. h. der Öffnungsgrad
der Düse 18 kann
verändert
werden, d. h. die Kanalfläche, durch
die das Kältemittel
hindurchströmen
kann, kann verändert
werden. Mit anderen Worten ist es möglich, eine Strömungsrate
des durch die Düse 18 strömenden Kältemittels
zu erhöhen
und zu verringern.
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Wenn
in dem herkömmlichen
Beispiel das Nadelventil 24 in der Kältemittelausspritzrichtung
R1 (der Abwärtsrichtung
in 8) verschoben wird,
wird der Öffnungsgrad
der Düse 18 verkleinert.
Wenn das Nadelventil 24 in der Richtung entgegen der Kältemittelausspritzrichtung
R2 (der Aufwärtsrichtung
in 8) verschoben wird,
wird der Öffnungsgrad
der Düse 18 vergrößert.
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Aufgrund
dessen ist es möglich,
wenn der Kompressor mit einer hohen Drehzahl betrieben wird, d.
h. wenn eine Menge des in die Ejektorpumpe strömenden Kältemittels groß ist, den Öffnungsgrad der
Düse 18 zu
vergrößern, sodass
eine Menge des durch die Düse
(die Ejektorpumpe) strömenden
Kältemittels
vergrößert werden
kann. Demgemäß absorbiert
das Kältemittel
in dem Verdampfapparat in dem Ejektorpumpenkreis eine größere Wärmemenge, und
in dem Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher (Kühler) kann
eine größere Wärmemenge
an das zu liefernde heiße
Wasser abgestrahlt werden. Das heißt, es ist möglich, die
Heizleistung zum Heizen von heißem
Wasser zu verbessern, falls eine Menge des in dem Kreis strömenden Kältemittels
groß ist.
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In
der Ejektorpumpe des obigen Standes der Technik wird jedoch, wenn
eine Veränderung
der Verengungsfläche
bezüglich
der Veränderung
der Verschiebung der Nadel 24 reduziert wird, um den Betrieb
des Kreises zu stabilisieren, indem eine Strömungsrate des Kältemittels
genauer eingestellt wird, der Konuswinkel θ3 des konischen Abschnitts 50 notwendigerweise
verkleinert. In diesem Fall wird die Länge des konischen Abschnitts 50 natürlich verlängert.
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Jedoch
ist der Bereich, in dem die Verschiebungseinrichtung die Nadel in
der axialen Richtung R verschieben kann, begrenzt. Deshalb ist es
unmöglich,
falls der Konuswinkel 83 des konischen Abschnitts 50 klein
ist, die Verengungsfläche
vollständig zu öffnen. Aus
den obigen Gründen
neigt insbesondere, wenn eine Strömungsrate des Kältemittels hoch
ist, der hochdruckseitige Druck dazu, zu steigen, und es wird notwendig,
eine Steuerung auszuführen,
sodass die Drehzahl des Kompressors verkleinert werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen. Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömungsrate eines
Kältemittels
in dem Bereich, in dem die Verschiebungseinrichtung die Nadel verschieben
kann, genauer einzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Strömungsrate
eines Kältemittels
zu vergrößern, wenn
die Nadel vollständig
geöffne
ist.
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Um
die obigen Aufgaben zu lösen,
sieht die vorliegende Erfindung eine Ejektorpumpe vor, mit einem
Hochdruckraum (17), in den ein Hochdruck-Fluid aus einem
Einlass (16) strömt;
einer Drosseleinrichtung (18) mit einem Drosselabschnitt
(18b), durch welchen eine Durchgangsfläche des Hochdruck-Fluids vom
Hochdruckraum (17) zu einem Verengungsabschnitt (18a)
reduziert ist, einem Nadelventil (24) zum Verändern eines Öffnungsgrades
der Drosseleinrichtung (18), wenn das Nadelventil (24)
in der axialen Richtung (R) des Drosselabschnitts (18b)
verschoben wird; einem konischen Abschnitt (24a, 24b), der
an einem Endabschnitt des Nadelventils (24) auf der Seite
des Verengungsabschnitts (18a) ausgebildet ist; und einem
Saugraum (23a), wobei das Fluid von dem zweiten Einlass
(19) durch eine Mitreißwirkung
des aus dem Verengungsabschnitt (18a) mit hoher Geschwindigkeit
ausspritzenden hydraulischen Fluids in den Saugraum (23a)
gesaugt wird, wobei mehrere konische Abschnitte (24a, 24b)
vorgesehen sind und die Konuswinkel (θ1, θ2) der mehreren konischen Abschnitte
voneinander verschieden sind.
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Aufgrund
dessen kann, wenn die Konuswinkel (θ1, θ2) der konischen Abschnitte
(24a, 24b) verkleinert werden, eine Veränderung
des Öffnungsgrades
der Drosseleinrichtung (18) bezüglich der Verschiebung der
Nadel (24) reduziert werden, d. h. der Öffnungsgrad der Drosseleinrichtung
(18) kann genauer gesteuert werden.
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In
dem anderen Fall konischer Abschnitte (24a, 24b)
ist es möglich,
die gesamte Länge
der konischen Abschnitte (24a, 24b) durch Vergrößern der Konuswinkel
(θ1, θ2) zu verkürzen. Demgemäß kann,
wenn eine Verschiebung des Nadelventils (24) klein ist,
der Öffnungsgrad
des Drosselventils (18) genauer vollständig geöffnet werden und eine Strömungsrate
des Kältemittels
erhöht
werden.
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Bei
der obigen Ejektorpumpe der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt,
dass der Konuswinkel (θ1)
eines konischen Abschnitts (24a), der den Öffnungsgrad
der Drosseleinrichtung (18) verändert, von den mehreren konischen
Abschnitten (24a, 24b) kleiner als der Konuswinkel
(θ2) des
anderen konischen Abschnitts (24b) ist.
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Aufgrund
dessen ist der Konuswinkel (θ1) des
einen konischen Abschnitts (24a) zum Verändern des Öffnungsgrades
der Drosseleinrichtung (18) kleiner als der Konuswinkel
(θ2) des
anderen konischen Abschnitts (24b). Deshalb kann eine Veränderung
des Öffnungsgrades
der Drosseleinrichtung (18) bezüglich der Verschiebung des
Nadelventils (24) in der axialen Richtung (R) reduziert
werden. Das heißt, der Öffnungsgrad
der Drosseleinrichtung (18) kann genauer gesteuert werden.
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Bei
den jeweiligen oben beschriebenen Ejektorpumpen der vorliegenden
Erfindung ist es bevorzugt, dass die mehreren konischen Abschnitte
(24a, 24b) so ausgebildet sind, dass die Konuswinkel
(θ1, θ2) größer werden
können,
wenn sie zu dem Endabschnitt des Nadelventils (24) auf
der Seite des Verengungsabschnitts (18a) kommen.
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Aufgrund
dessen kann im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel, das aus
einem Konuswinkel gebildet ist, da die Konuswinkel (θ1, θ2) der konischen
Abschnitte (24a, 24b) größer werden, wenn sie zu dem
Endabschnitt auf der Seite des Verengungsabschnitts (18a)
kommen, die Länge
der konischen Abschnitte (24a, 24b) verkürzt werden.
Demgemäß kann,
selbst wenn eine Verschiebung des Nadelventils (24) klein
ist, der Öffnungsgrad
der Drosseleinrichtung (18) exakter vollständig geöffnet werden und
mehr Kältemittel
strömen.
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In
diesem Zusammenhang zeigen die Bezugsziffern und -zeichen in Klammern
in jeder oben beschriebenen Einrichtung die Beziehungen zu den speziellen
Einrichtungen, die in dem später
beschriebenen Ausführungsbeispiel
beschrieben werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Modells des ersten Ausführungsbeispiels,
in dem eine Ejektorpumpe der vorliegenden Erfindung auf einen Ejektorpumpenkreis
(Heißwasserliefervorrichtung)
angewendet ist;
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2 eine
Schnittansicht einer Ejektorpumpe des ersten Ausführungsbeispiels;
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3 eine
Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Nadelventils des ersten
Ausführungsbeispiels;
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4 eine
vergrößerte Darstellung
des Abschnitts A in 3;
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5 ein
Diagramm einer Beziehung zwischen der Verschiebung des Nadelventils
und der Öffnungsfläche des
Düsenverengungsabschnitts
des ersten Ausführungsbeispiels;
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6 eine
Schnittansicht eines konischen Abschnitts des Nadelventils des zweiten
Ausführungsbeispiels;
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7 ein
Diagramm einer Beziehung zwischen der Verschiebung des Nadelventils
und der Öffnungsfläche des
Düsenverengungsabschnitts
des zweiten Ausführungsbeispiels;
und
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8 eine
Schnittansicht eines Hauptabschnitts des Nadelventils des Standes
der Technik.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist der Ejektorpumpenkreis der vorliegenden Erfindung auf eine Heißwasserliefervorrichtung
eines Wärmepumpentyps
angewendet, in der Kohlendioxid als Kältemittel benutzt wird. 1 ist
eine schematische Darstellung eines Modells des Ejektorpumpenkreises
des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
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Die
Bezugsziffer 11 ist ein Kompressor, der durch eine Antriebsquelle
(nicht dargestellt) wie beispielsweise einen Elektromotor angetrieben
wird, zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels. Kältemittel
mit hoher Temperatur und hohem Druck, das von diesem Kompressor 11 ausgegeben
wird, strömt
in den Wasser/Kältemittel-Wärmetauscher 12, der
nachfolgend als Kühler
bezeichnet wird, und Wärme
wird zwischen dem Kältemittel
und dem zuzuführenden
heißen
Wasser ausgetauscht. Mit anderen Worten wird das Kältemittel
durch das heiße Wasser
gekühlt.
Die Bezugsziffer 13 ist ein Verdampfapparat, in dem Wärme zwischen
dem Flüssigphasen-Kältemittel
und der Außenluft
ausgetauscht wird, sodass das Flüssigphasen-Kältemittel
verdampft und Wärme
aus der Außenluft
zu dem Kältemittel übertragen
werden kann.
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Die
Bezugsziffer 14 ist eine Ejektorpumpe, in welcher das aus
dem Kühler 12 strömende Kältemittel
dekomprimiert und ausgedehnt wird, um so das im Verdampfapparat 13 verdampfte
Gasphasen-Kältemittel
anzusaugen, und gleichzeitig die Expansionsenergie in Druckenergie
umgewandelt wird, sodass der Saugdruck des Kompressors 11 erhöht werden kann.
In diesem Zusammenhang wird die detaillierte Konstruktion der Ejektorpumpe 14 später beschrieben.
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Der
schlangenlinienförmige
Verdampfapparat 13 ist in 1 dargestellt.
Dieser schlangenlinienförmige
Verdampfapparat 13 ist jedoch als ein Modell des Wärmetauschers
gezeichnet. Deshalb ist der Verdampfapparat 13 nicht auf
diesen schlangenlinienförmigen
Verdampfapparat beschränkt.
Es kann auch ein so genannter Mehrstrom-Wärmetauscher verwendet werden,
der aus einer großen
Anzahl von Rohren und mehreren Behältern aufgebaut ist.
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Die
Bezugsziffer 15 ist eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 15,
in welcher das in die Trennvorrichtung 15 strömende Kältemittel
in das Gasphasen-Kältemittel
und das Flüssigphasen-Kältemittel trennt
und gespeichert wird. Das so getrennte Gasphasen- Kältemittel
wird in den Kompressor 11 gesaugt, und das so getrennte
Flüssigphasen-Kältemittel wird auf die Seite
des Verdampfapparats 13 gesaugt.
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In
diesem Zusammenhang enthält
der die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 15 mit
dem Verdampfapparat 13 verbindende Kältemittelkanal ein Kapillarrohr
oder eine stationäre
Drosselvorrichtung, durch welche ein vorbestimmter Druckverlust
erzeugt werden kann, wenn das Kältemittel
zirkuliert, um das in den Verdampfapparat 13 gesaugte Kältemittel
zu dekomprimieren und den Druck (Verdampfungsdruck) im Verdampfapparat
positiv zu reduzieren.
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Um
die Schmiereigenschaften des Gleitabschnitts des Kompressors 11 sicherzustellen
und auch die Dichteigenschaften des Kompressors 11 sicherzustellen,
ist in diesem Zusammenhang das Kältemittel
mit einem Schmiermittel gemischt. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Schmiermittel
(PAG) von dem Kältemittel
in der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 15 getrennt
und in der untersten Schicht der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 15 gesammelt. Deshalb
wird das Schmiermittel (das Flüssigphasen-Kältemittel
mit viel Schmiermittel) aus dem Ölrückführloch 15b,
das im untersten Abschnitt des U-förmigen Gasphasenkältemittel-Ausgaberohrs 15a vorgesehen
ist, gesaugt und zusammen mit dem Gasphasen-Kältemittel dem Kompressor 11 zugeführt.
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Als
nächstes
wird nun Bezug nehmend auf 2 die Ejektorpumpe 14 beschrieben.
Die Ejektorpumpe 14 ist eine herkömmliche Ejektorpumpe des wohlbekannten
Typs variabler Strömungsrate,
durch welche eine Strömungsrate
des Kältemittels
verändert
werden kann. Zuerst gelangt das aus dem Kühler 12 ausströmende Kältemittel
durch den Einlassanschluss 16 und strömt in den in der Ejektorpumpe 14 ausgebildeten
Hochdruckraum 17 und strömt weiter zu dem Verengungsabschnitt 18a der
Düse 18. Zwischen
dem Hochdruckraum 17 und dem Verengungsabschnitt 18a der
Düse 18 ist
der Drosselabschnitt 18b angeordnet, in dem eine Durchgangsfläche des
Kältemittels
nach und nach reduziert werden kann.
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Durch
diesen Drosselabschnitt 18b wird die Druckenergie (Druckkopf)
des aus dem Kühler 12 ausströmenden Hochdruck-Kältemittels
in Geschwindigkeitsenergie (Geschwindigkeitskopf) umgewandelt, um
so das Kältemittel
zu dekomprimieren und auszudehnen. Dieses Ausführungsbeispiel benutzt eine
divergierende Düse,
in deren Mittelabschnitt des Durchgangs der Verengungsabschnitt 18a der
kleinsten Durchgangsfläche
vorgesehen ist.
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Das
Kältemittel,
dessen Geschwindigkeit in der Düse 18 erhöht wird,
wird aus der Einspritzöffnung 18c in
den Saugraum 23a eingespritzt. Der Saugraum 23a steht
mit der Gasphasen-Einströmöffnung 19 in
Verbindung, durch welche das Kältemittel, das
in dem Verdampfapparat zu einem Gasphasen-Kältemittel geworden ist, in
die Ejektorpumpe 14 strömt.
Demgemäß wird durch
die Mitreißwirkung des
aus der Düse 18 eingespritzten
Kältemittelstroms
(Strahlstrom) hoher Geschwindigkeit das Kältemittel, das in dem Verdampfapparat 13 zu
einem Gasphasen-Kältemittel
geworden ist, in die Ejektorpumpe 14 gesaugt.
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Während das
Gasphasen-Kältemittel,
das aus der Gasphasen-Einströmöffnung 19 gesaugt wird,
und der Kältemittelstrom
(Strahlstrom) hoher Geschwindigkeit, der aus der Düse 18 eingespritzt wird,
miteinander in dem Mischabschnitt 20 vermischt werden,
strömt
der so gemischte Strom in den Diffusor 21. Im Diffusor 21 wird
die Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittels in Druckenergie umgewandelt,
sodass der Kältemitteldruck
erhöht werden
kann. Das Kältemittel,
dessen Druck erhöht worden
ist, strömt
durch die Ausströmöffnung 22 in die
Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 15.
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In
diesem Zusammenhang sind der Diffusor 21 und der Mischabschnitt 20 aus
dem Gehäuse 23 aufgebaut,
in dem die Düse 18 aufgenommen
ist. Die Düse 18 ist
an dem Gehäuse 23 mittels
einer Presspassung befestigt. In diesem Zusammenhang sind die Düse 18 und
das Gehäuse 23 aus
einem rostfreien Stahl gemacht.
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In
diesem Zusammenhang wird in der Ejektorpumpe 14 dieses
Ausführungsbeispiels,
wenn das Nadelventil 24 in der Richtung der Mittelachse
R der Düse
verschoben wird, eine durch die Ejektorpumpe 14 strömende Kältemittelmenge
gesteuert. Bezug nehmend auf 2 bis 4 wird
dieses Nadelventil 24 wie folgt erläutert. Das Nadelventil 24 ist
in eine im Wesentlichen Nadelform ausgebildet. Am Endabschnitt in
der axialen Richtung des Nadelventils 24 auf der Seite
der Düse 18 sind
der erste konische Abschnitt 24a und der zweite konische
Abschnitt 24b ausgebildet, die jeweils zwei verschiedene
Winkel θ1, θ2 haben,
sodass die Querschnittsfläche
des Nadelventils 24 kleiner wird, wenn sie nahe zur Düse 18 kommt.
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In
diesem Fall ist der Konuswinkel θ1, θ2 als ein
Winkel definiert, durch den sich die Achse R des Verengungsabschnitts 18B und
die konische Fläche kreuzen
(dargestellt in 4). In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Konuswinkel θ1
des ersten konischen Abschnitts 24a kleiner als der Konuswinkel θ2 des zweiten
konischen Abschnitts 24b auf der Seite des Verengungsabschnitts 18a des
Nadelventils 24. In diesem Zusammenhang beträgt der erste
Konuswinkel θ1
etwa 15° und
der zweite Konuswinkel θ2 beträgt etwa
50°. Natürlich ist
der Konuswinkel nicht auf den obigen speziellen Wert beschränkt, d.
h. der Konuswinkel kann verschieden geändert werden. Andererseits
ist der Endabschnitt des Nadelventils 24 auf der der Düse abgewandten
Seite an dem elektrischen Stellglied 25 befestigt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird ein Schrittmotor für
das Stellglied 25 verwendet. Das Nadelventil 24 ist
mittels einer Verschraubung 25c mit dem magnetischen Rotor 25a des
Stellgliedes (Schrittmotor) 25 verbunden. Deshalb wird,
wenn der magnetische Rotor 25a gedreht wird, d. h. wenn
eine vorbestimmte Schrittanzahl in den Schrittmotor eingegeben wird,
das Nadelventil 24 in der axialen Richtung um ein Maß proportional
zu dem Produkt des Drehwinkels des Rotors 25a und der Ganghöhe der Schraube 25c verschoben.
In diesem Zusammenhang ist die Bezugsziffer 25b eine Erregerspule
zum Erzeugen eines Magnetfeldes.
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In
diesem Zusammenhang werden ein Antriebsstrom und ein Saugstrom miteinander
in dem Mischabschnitt 20 so vermischt, dass die Summe des
Impulses des Antriebsstroms und des Pulses des Saugstroms erhalten
bleiben kann. Deshalb wird selbst im Mischabschnitt 20 der
Druck (der statische Druck) des Kältemittels erhöht. Andererseits
wird im Diffusor 21, wie oben beschrieben, wenn die Querschnittsfläche des
Durchgangs allmählich
erweitert wird, die Geschwindigkeitsenergie (der dynamische Druck)
des Kältemittels
in Druckenergie (statischer Druck) umgewandelt. Demgemäß wird in
der Ejektorpumpe der Kältemitteldruck
in sowohl dem Mischabschnitt 20 als auch dem Diffusor 21 erhöht.
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In
der idealen Ejektorpumpe 14 ist es bevorzugt, dass der
Kältemitteldruck
so erhöht
wird, dass die Summe des Impulses des Antriebskältemittelstroms und des Impulses
des Saugkältemittelstroms im
Mischabschnitt 20 erhalten bleiben kann, und dass der Kältemitteldruck
so erhöht
wird, dass die Energie im Diffusor 21 erhalten bleiben
kann. Demgemäß wird in
diesem Ausführungsbeispiel
das Nadelventil 24 durch das Stellglied (den Schrittmotor) 25 gemäß der durch
den Wärmetauscher 12 erforderlichen
Wärmelast
verschoben, sodass der Öffnungsgrad
der Düse 18 variabel
gesteuert werden kann.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise der wie oben beschrieben aufgebauten Ejektorpumpe
dieses Ausführungsbeispiels
bei einem Betrieb variabler Kapazität erläutert. Wenn das Stellglied
(der Schrittmotor) 25 das Nadelventil 24 wie oben
beschrieben nach oben und nach unten verschiebt, wird an dem in 3 dargestellten
Querschnitt ein Abstand zwischen dem ersten konischen Abschnitt 24a und
dem Verengungsabschnitt 18a der Düse 18 verändert. In diesem
Ausführungsbeispiel
wird, wenn das Nadelventil 24 in der Kältemitteleinspritzrichtung
R1 (der Richtung nach unten in 3) verschoben
wird, ein Abstand zwischen dem ersten konischen Abschnitt 24a und
dem Verengungsabschnitt 18a der Düse 18 verkleinert,
d. h. der Öffnungsgrad
der Düse 18 wird verkleinert.
Wenn das Nadelventil 24 in der der Kältemitteleinspritzrichtung
entgegengesetzten Richtung R2 (der Richtung nach oben in 3)
verschoben wird, wird der Öffnungsgrad
der Düse 18 erweitert.
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Als
nächstes
werden die Funktionswirkungen des ersten Ausführungsbeispiels wie folgt aufgezählt.
- (1) Da mehrere konische Abschnitte 24a, 24b in dem
Nadelventil 24 ausgebildet sind, sodass die Konuswinkel θ1 und θ2 größer werden
können, wenn
sie zu dem Endabschnitt des Nadelventils 24 auf der Seite
des Verengungsabschnitts 18a kommen, kann die Kältemittelkanalfläche in dem Verengungsabschnitt 18a zur
Zeit einer vollständigen Öffnung vergrößert werden.
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5 ist
ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Verschiebung des Nadelventils 24 und
der Kältemittelkanalfläche des
Verengungsabschnitts 18a, die nachfolgend als Verengungsabschnittsfläche bezeichnet
wird. Wenn das Nadelventil 24 in der der Kältemitteleinspritzrichtung
entgegengesetzten Richtung R2 verschoben wird, wenn das Nadelventil 24 vollständig geschlossen
ist (die Schrittzahl und die Verschiebung sind Null), wird zwischen
dem ersten konischen Abschnitt 24a und dem Verengungsabschnitt 18a ein
Spalt erzeugt, sodass die Verengungsabschnittsfläche größer werden kann. In dem in 5 dargestellten
Bereich B wird die Verengungsabschnittsfläche durch den ersten konischen Abschnitt 24a eingestellt.
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In
diesem Zusammenhang wird im Fall des herkömmlichen Beispiels, bei dem
der konische Abschnitt 50 durch einen Konuswinkel θ3 gebildet
ist, wie durch die gestrichelte Linie in 5 dargestellt, die
Verengungsabschnittsfläche
allmählich
größer. Deshalb
ist es unmöglich,
die Verengungsabschnittsfläche
durch die begrenzte Verschiebung des Nadelventils 24, bei
der die Verschiebungseinrichtung 25 das Nadelventil 24 verschieben
kann, ausreichend zu vergrößern. Die
Linie D in 5 ist die notwendige minimale
Verengungsabschnittsfläche,
die vorübergehend
eingestellt worden ist. Wenn die Verengungsabschnittsfläche kleiner
als die Linie D ist, neigt der Druck auf der Hochdruckseite der
Ejektorpumpe 14 (Ejektorpumpenkreis) dazu, größer zu werden, selbst
wenn der Kompressor 11 eine notwendige Menge des Kältemittelstroms
ergibt. Deshalb muss als Ergebnis eine Strömungsrate des Kältemittels durch
Reduzieren der Drehzahl des Kompressors 11 verkleinert
werden, d. h. es wird in manchen Fällen unmöglich, die notwendige Menge
des Kältemittelstroms
zu erzeugen.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist jedoch ein Abschnitt (Bereich C in 5) vorgesehen,
in dem der zweite konische Abschnitt 24b die Verengungsabschnittsfläche einstellt,
wenn das Nadelventil 24 verschoben wird. Da der Konuswinkel θ2 des zweiten konischen
Abschnitts 24b groß ist,
kann die Verengungsabschnittsfläche
plötzlich
vergrößert werden, wenn
das Nadelventil 24 verschoben wird. Ferner ist, da der
Konuswinkel θ2
des zweiten konischen Abschnitts 24b groß ist, die
Länge des
konischen Abschnitts kurz und es wird möglich, die Verengungsabschnittsfläche durch
eine kleine Verschiebung des Nadelventils 24 zu erweitern.
Demgemäß kann die Verengungsabschnittsfläche durch
eine begrenzte Verschiebung des Nadelventils 24, welche
durch die Verschiebungseinrichtung erzielt werden kann, mehr erweitert
werden und es kann mehr Kältemittel
strömen.
Aufgrund dessen ist es anders als beim herkömmlichen Beispiel unnötig, die
Drehzahl des Kompressors zu vermindern, und die Systemsteuerung kann
vereinfacht werden.
- (2) Der Konuswinkel 81 des
ersten konischen Abschnitts 24a zum Einstellen einer Strömungsrate des
Kältemittels
kann kleiner als der andere Konuswinkel θ2 reduziert werden. Deshalb
kann die Strömungsrate
des Kältemittels
genauer eingestellt werden.
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Gemäß der obigen
Konstruktion ist der Konuswinkel θ1 des ersten konischen Abschnitts 24a zum Ändern der Öffnung (der
Verengungsabschnittsfläche)
der Düse 18 kleiner
als der Konuswinkel θ2 des
anderen konischen Abschnitts 24b. Deshalb kann eine Änderung
der Verengungsabschnittsfläche der
Düse 18 bezüglich der
Verschiebung des Nadelventils 24 in der axialen Richtung
R reduziert werden. Das heißt,
der Öffnungsgrad
der Drosseleinrichtung 18 kann genauer gesteuert werden.
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Durch
die in den Punkten (1) und (2) beschriebenen Funktionseffekte kann
die Verengungsabschnittsfläche
durch den ersten konischen Abschnitt 24a präzise gesteuert
werden, und die Verengungsabschnittsfläche kann durch den zweiten
konischen Abschnitt 24b erweitert werden, wenn die Nadel
durch eine begrenzte Verschiebung verschoben wird.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Der
Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels
ist im Wesentlichen gleich jenem des ersten Ausführungsbeispiels. Jedoch ist
der Konuswinkel θ2 des
zweiten konischen Abschnitts 24b, wie in 6 dargestellt,
im zweiten Ausführungsbeispiel
senkrecht zu der Düsenachse
R. Aufgrund dieses Aufbaus kann die Funktionswirkung (2)
des ersten Ausführungsbeispiels
deutlicher gezeigt werden. Wie in 7 dargestellt,
kann, wenn das Nadelventil 24 über den Bereich B, in dem der
erste konische Abschnitt 24a die Verengungsabschnittsfläche einstellt, hinaus
verschoben wird, die Verengungsabschnittsfläche mit einem Schlag vollständig geöffnet werden (Bereich
C in 7). Aufgrund dessen kann die Verengungsabschnittsfläche durch
eine begrenzte Nadelverschiebung erweitert werden.
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In
diesem Zusammenhang kann im zweiten Ausführungsbeispiel natürlich auch
der im ersten Ausführungsbeispiel
beschriebene Funktionseffekt (1) gezeigt werden.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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Im
obigen Ausführungsbeispiel
ist die vorliegende Erfindung auf ein Beispiel angewendet, bei dem
der Ejektorpumpenkreis für
eine Heißwasserliefervorrichtung
benutzt wird. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf das obige spezielle Beispiel beschränkt ist.
Natürlich kann
die vorliegende Erfindung auch auf einen Kühlkreis angewendet werden,
bei dem die Ejektorpumpe benutzt wird, wie beispielsweise einen
Kühlkreis
einer Kältemaschine
oder eine Klimaanlage für
ein Fahrzeug.
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird das Nadelventil nach oben und nach unten verschoben. Natürlich kann
der gleiche Effekt durch die vorliegende Erfindung auch in einem
Fall einer Ejektorpumpe vorgesehen werden, bei der das Nadelventil
nach rechts und nach links verschoben wird.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele zu Veranschaulichungszwecken
beschrieben worden ist, sollte es offensichtlich sein, dass zahlreiche
Modifikationen daran durch den Fachmann vorgenommen werden können, ohne
den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den anhängenden
Ansprüche
definiert ist.