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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 θ3 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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In der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2004 009 966 A1 wird eine Ejektorpumpe mit konisch zulaufender Düse und konisch zulaufender Nadel vorgeschlagen.
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Die
JP 2003 302113 A beschreibt eine variabel steuerbare Ejektordüse.
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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 geöffnet ist.
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Diese Aufgaben werden durch die Ejektorpumpe nach Anspruch 1 gelöst.
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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 θ1 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.
