DE102006036282A1

DE102006036282A1 - Kühlkreisvorrichtung mit Ejektorpumpe

Info

Publication number: DE102006036282A1
Application number: DE102006036282A
Authority: DE
Inventors: Masataka Kariya Imazu; Hirotsugu Kariya Takeuchi; Atsushi Kariya Hasegawa; Hisashi Kariya Ieda; Hideaki Kariya Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-08-04
Filing date: 2006-08-03
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2026-08-04
Also published as: ITRM20060414A1; JP4631721B2; JP2007064613A; DE102006036282B4

Abstract

Eine Kühlkreisvorrichtung mit einer Ejektorpumpe (13) enthält einen ersten und einen zweiten Kompressor (11, 21) und einen ersten und einen zweiten Kühler (12, 22). Eine Steuerung (100) stellt eine Kühlmittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) und eine Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) gemäß einer erforderlichen Kühlleistung ein, wodurch eine Gesamtströmungsrate des in der Kühlkreisvorrichtung zirkulierenden Kältemittels und ein Verhältnis einer Strömungsrate (G1) des von einem Düsenteil (13a) der Ejektorpumpe (13) ausgestoßenen Kältemittels zu einer Strömungsrate (G2) des von einer Kältemittelansaugöffnung (13b) der Ejektorpumpe (13) angesaugten Kältemittels gesteuert werden. Somit können die Strömungsrate des durch den ersten Verdampfapparat (14) strömenden Kältemittels und die Strömungsrate des durch den zweiten Verdampfapparat (24) strömenden Kältemittels gemäß der erforderlichen Kühlleistung eingestellt werden, wodurch die Kühlfunktion weiter verbessert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlkreisvorrichtung, die eine Ejektorpumpe zum Dekomprimieren eines Kältemittels in einem Düsenteil und zum Erhöhen des Drucks des aus dem Düsenteil ausgestoßenen und in einen Kompressor zu saugenden Kältemittels verwendet.

Eine Kühlkreisvorrichtung des Dampfkompressionstyps mit einer Ejektorpumpe ist in der JP-B1-3322263 offenbart. In der JP-B1-3322263 enthält die Kühlkreisvorrichtung einen ersten Verdampfapparat, der auf einer kältemittelstromabwärtigen Seite einer Ejektorpumpe, die als eine Kältemitteldekompressionseinrichtung und eine Kältemittelzirkulationseinrichtung dient, angeordnet ist, und einen zweiten Verdampfapparat, der auf einer kältemittelstromaufwärtigen Seite einer Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe angeordnet ist.

In der in der JP-B1-3322263 offenbarten Kühlkreisvorrichtung wird durch Nutzen eines Druckabfalls, der durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des Kältemittels verursacht wird, wenn es aus einem Düsenteil der Ejektorpumpe ausgestoßen wird, ein vom zweiten Verdampfapparat ausgegebenes Dampfphasen-Kältemittel angesaugt. Außerdem wird eine Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels beim Ausdehnen durch einen Druckerhöhungsabschnitt der Ejektorpumpe in Druckenergie umgewandelt, um dem Kältemitteldruck zu erhöhen, sodass eine Antriebskraft eines Kompressors verringert werden kann.

Der erste Verdampfapparat stromab der Ejektorpumpe und der zweite Verdampfapparat auf der Ansaugseite der Ejektorpumpe können eine endotherme Wirkung zeigen, um so Kühlleistungen zu haben. In diesem Fall ist es jedoch schwierig, die zum ersten und zum zweiten Verdampfapparat strömenden Kältemittelmengen genau einzustellen, wodurch die Kühlleistungen des ersten und des zweiten Verdampfapparats verschlechtert werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlkreisvorrichtung mit einer Ejektorpumpe vorzusehen, welche die Kühlleistung effektiv verbessern kann.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kühlkreisvorrichtung einen ersten Kompressor (11) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, um das komprimierte Kältemittels daraus auszugeben; einen ersten Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme des vom ersten Kompressor (11) ausgegebenen Kältemittels; eine Ejektorpumpe (13) mit einem Düsenteil (13a) und einer Kältemittelansaugöffnung (13b); einen ersten Verdampfapparat (14) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe (13) ausströmenden Kältemittels; einen zweiten Kompressor (21) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, um das komprimierte Kältemittel daraus auszugeben; einen zweiten Kühler (22) zum Abstrahlen von Wärme des vom zweiten Kompressor (21) ausgegebenen Kältemittels; ein Dekompressionselement (23, 23A) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des aus dem zweiten Kühler (22) strömenden Kältemittels; und einen zweiten Verdampfapparat (24) zum Verdampfen des durch das Dekompressionselement (23, 23A) dekomprimierten Kältemittels und zum Bewirken eines Stroms des verdampften Kältemittels in die Kältemittelansaugöffnung (13b). In dieser Kühlkreisvorrichtung ist der erste Verdampfapparat (14) mit dem ersten Kompressor (11) und dem zweiten Kompressor (21) so gekoppelt, dass das durch den ersten Verdampfapparat (14) verdampfte Kältemittel zwischen dem ersten Kompressor (11) und dem zweiten Kompressor (21) verteilt und in diese angesaugt wird, wenigstens eine Größe einer Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) und eines Verringerungsmaßes eines Kältemitteldrucks durch das Düsenteil (13a) ist einstellbar, und wenigstens eine Größe einer Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) und eines Reduktionsmaßes eines Kältemitteldrucks durch die Dekompressionseinrichtung (23) ist einstellbar. So kann durch Einstellen wenigstens einer Größe der Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) und des Kältemitteldruckreduktionsmaßes des Düsenteils (13) eine Strömungsrate (G1) des aus dem Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels ein gestellt werden. Außerdem kann durch Einstellen wenigstens einer Größe der Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) und des Kältemitteldruckreduktionsmaßes der Dekompressionseinrichtung (23) eine von der Kältemittelansaugöffnung (13b) angesaugte Kältemittelströmungsrate (G2) eingestellt werden. Demgemäß können die Strömungsraten (G1 + G2, G2) des durch den ersten Verdampfapparat (14) und den zweiten Verdampfapparat (24) strömenden Kältemittels genau eingestellt werden, wodurch die Kühlleistung der Kühlkreisvorrichtung verbessert werden kann.

Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung (100) wenigstens eine Größe der Kältemittelausgabemenge des ersten Verdampfapparats (11) und des Kältemitteldruckreduktionsmaßes des Düsenteils (13a) einstellen und gleichzeitig wenigstens eine Größe der Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) und des Kältemitteldruckreduktionsmaßes der Dekompressionseinrichtung (23) einstellen. In diesem Fall ist es möglich, ein Verhältnis der Strömungsrate (G1) des vom Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels zur Strömungsrate (G2) des von der Kältemittelansaugöffnung (13b) angesaugten Kältemittels einfach zu steuern. Ferner kann die Steuereinrichtung (100) das Verhältnis der Strömungsrate des vom Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels zur Strömungsrate des von der Kältemittelansaugöffnung (13b) angesaugten Kältemittels basierend auf einem Überhitzungsgrad an einem Auslass des zweiten Verdampfapparats (24) steuern. In diesem Fall kann die Strömungsrate des durch den zweiten Verdampfapparat (24) strömenden Kältemittels basierend auf dem Überhitzungsgrad optimal gesteuert werden. Deshalb kann die Kühlleistung weiter verbessert werden, wobei die Kühlkreisvorrichtung effizient angetrieben wird.

Weiter kann die Kühlkreisvorrichtung mit einer Kältemitteldruckerfassungseinrichtung (94) zum Erfassen eines Drucks des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats (24) und einer Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung (95) zum Erfassen einer Temperatur des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats (24) versehen sein. In diesem Fall berechnet die Steuereinrichtung (100) den Überhitzungsgrad des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats (24) basierend auf dem durch die Kältemitteldruckerfassungseinrichtung (94) erfassten Kältemitteldruck und der durch die Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung (95) erfassten Kältemitteltemperatur. So kann die Steuerung (100) den Überhitzungsgrad des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats (24) einfach aus dem Druck und der Temperatur des Kältemittels berechnen. Alternativ steuert die Steuereinrichtung (100) das Verhältnis der Strömungsrate des vom Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels zur Strömungsrate des von der Kältemittelansaugöffnung angesaugten Kältemittels basierend auf dem durch die Kältemitteldruckerfassungseinrichtung (94) erfassten Kältemitteldruck und der durch die Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung (95) erfassten Kältemitteltemperatur. Dies kann die Strömungsrate des durch den zweiten Verdampfapparat (24) strömenden Kältemittels basierend auf dem Druck und der Temperatur des Kältemittels optimal steuern. So kann die Kühlleistung weiter verbessert werden, wobei die Kühlkreisvorrichtung effizient angetrieben wird, ohne den Überhitzungsgrad des Kältemittels zu jeder Steuerzeit zu berechnen.

Ferner können die Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) und die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) einstellbar sein. In diesem Fall kann die Dekompressionseinrichtung (21) als feste Drosseleinrichtung (23) dienen. Alternativ sind sowohl die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) als auch das Reduktionsmaß des Kältemitteldrucks durch die Dekompressionseinrichtung (23A) einstellbar. In diesem Fall wird, wenn die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) auf ein vorbestimmtes Maß verringert wird, das Reduktionsmaß des Kältemitteldrucks durch die Dekompressionseinrichtung (23A) vergrößert. Somit kann, wenn die Strömungsrate des durch den zweiten Verdampfapparat (24) strömenden Kältemittels klein sein muss, die Strömungsrate durch die Dekompressionseinrichtung (23) eingestellt werden, während der zweite Kompressor (21) so angetrieben wird, dass er stabil betrieben wird.

Wenn die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) auf das vorbestimmte Maß verringert wird, ist die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) auf das vorbestimmte Maß fixiert, sodass der zweite Kompressor (21) in einem stabilen Betriebszustand sicher angetrieben werden kann. Ferner müssen die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) und das Reduktionsmaß des Kältemitteldrucks durch die Dekompressionseinrichtung (23A) nicht gleichzeitig verändert werden, was in einer einfachen Steuerung des Kreises resultiert.

Ferner kann ein erstes Auffanggefäß (52) stromab des ersten Kühlers (12) und stromauf des Düsenteils (13a) der Ejektorpumpe (13) zum Trennen des Kältemittels aus dem ersten Kühler (12) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel angeordnet sein, und ein zweites Auffanggefäß (51) kann stromab des zweiten Kühlers (22) und stromauf des zweiten Verdampfapparats (24) zum Trennen des Kältemittels aus dem zweiten Kühler (22) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel angeordnet sein. Weiter kann das Kältemittel aus dem ersten Verdampfapparat (14) an einem Verzweigungspunkt (Z) stromauf des ersten Kompressors (11) und des zweiten Kompressors (21) verzweigt werden. In diesem Fall kann ein Speicher (54) stromab des ersten Verdampfapparats (14) und stromauf des Verzweigungspunktes (Z) zum Trennen des Kältemittels aus dem ersten Verdampfapparat (14) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel und zum Speichern von überschüssigem Kältemittel darin angeordnet sein. Weiter kann ein Expansionsventil (53) zwischen dem ersten Kühler (12) und dem Düsenteil (13a) der Ejektorpumpe (13) angeordnet sein. In diesem Fall kann ein Öffnungsgrad des Expansionsventils (53) entsprechend einem Überhitzungsgrad des aus dem ersten Verdampfapparat (14) ausströmenden Kältemittels einstellbar sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kühlkreisvorrichtung einen ersten Kompressor (11) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, um das komprimierte Kältemittel daraus auszugeben; einen ersten Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme des vom ersten Kompressor (11) ausgegebenen Kältemittels; eine Ejektorpumpe (13) mit einem Düsenteil (13a) und einer Kältemittelansaugöffnung (13b); einen ersten Verdampfapparat (14) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe (13) ausströmenden Kältemittels; einen zweiten Kompressor 121) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, um das komprimierte Kältemittel daraus auszugeben; einen zweiten Kühler (22) zum Abstrahlen von Wärme des vom zweiten Kompressor (21) ausgegebenen Kältemittels; ein Dekompressionselement (23, 23A) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des aus dem zweiten Kühler (22) ausströmenden Kältemittels; und einen zweiten Verdampfapparat (24) zum Verdampfen des durch das Dekompressionselement (23, 23A) dekomprimierten Kältemittels, der mit der Kältemittelansaugöffnung (13b) verbunden ist. Ferner ist der erste Verdampfapparat (14) mit dem ersten Kompressor (11) und dem zweiten Kompressor (21) so gekoppelt, dass das Kältemittel aus dem ersten Verdampfapparat (14) zwischen dem ersten Kompressor (11) und dem zweiten Kompressor (21) verteilt und in diese gesaugt wird. Demgemäß ist es möglich, die Strömungsmenge des durch den ersten und den zweiten Verdampfapparat (14, 24) unter Verwendung sowohl des ersten als auch des zweiten Kompressors (11, 21) genau zu steuern. Außerdem kann verhindert werden, wenn ein Speicher (54) stromauf des ersten und des zweiten Kompressors (11, 21) vorgesehen ist, dass flüssiges Kältemittel in den ersten und den zweiten Kompressor (11, 21) strömt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser ersichtlich.
1 ist eine schematische Darstellung einer Kühlkreisvorrichtung des Dampfkompressionstyps gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm eines Steuerbetriebs einer Steuerung im ersten Ausführungsbeispiel.
3 ist eine schematische Darstellung einer Kühlkreisvorrichtung des Dampfkompressionstyps gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Flussdiagramm eines Steuerbetriebs einer Steuerung im zweiten Ausführungsbeispiel.
5 ist eine schematische Darstellung einer Kühlkreisvorrichtung des Dampfkompressionstyps gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm eines Steuerbetriebs einer Steuerung im dritten Ausführungsbeispiel.
7 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Temperaturunterschied ΔT und einer Solldrehzahl eines ersten Kompressors 11.
8 ist ein Flussdiagramm eines Steuervorgangs von Schritt S230 von 6.
9 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Überhitzungsgrad SH und einer Kühlleistung.
10 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Kühlkreisvorrichtung des Dampfkompressionstyps gemäß einem weiten Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSÜHRUNGSBEISPIELE
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 ist eine schematische Darstellung einer Kühlkreisvorrichtung des Dampfkompressionstyps 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung angewendet ist. Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel, bei dem die Kühlkreisvorrichtung 1 für ein Fahrzeug verwendet wird.
Die Kühlkreisvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels enthält mehrere Kompressoren (z.B. einen ersten Kompressor 11 und einen zweiten Kompressor 21) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels. Der erste Kompressor 11 und der zweite Kompressor 21 sind Verstellkompressoren, die das Kältemittelausgabevermögen entsprechend einer Veränderung der Ausgabekapazität einstellen können, oder elektrische Kompressoren, die das Kältemittelausgabevermögen durch Einstellung der Drehzahl eines Elektromotors einstellen können.
An einer Kältemittelausgabeseite des ersten Kompressors 11 ist ein erster Kühler 12 angeordnet. Der erste Kühler 12 tauscht Wärme zwischen einem vom ersten Kompressor 11 ausgegebenen Hochdruck-Kältemittel und einem externen Fluid (z.B. Luft außerhalb eines Fahrzeugraums), die durch einen Kühllüfter 36 geblasen wird, aus, um dadurch das Hochdruck-Kältemittel zu kühlen.
Wenn als Kältemittel für den Kühlkreis der Kühlkreisvorrichtung 1 ein normales Fluorkohlenstoff-Kältemittel verwendet wird, ist der Kreis ein unterkritischer Kreis, in dem der Hochdruck nicht den kritischen Druck des Kältemittels überschreitet, und daher dient der Kühler 12 als Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels. Wenn dagegen ein Kältemittel verwendet wird, dessen Hochdruck einen kritischen Druck überschreitet, wie beispielsweise Kohlendioxid (CO₂), wird die Kühlkreisvorrichtung 1 zu einem überkritischen Kreis, und daher wird das Kältemittel im überkritischen Zustand gehalten und strahlt Wärme ab, ohne zu kondensieren.
An einem Teil einer kältemittelstromabwärtigen Seite des ersten Kühlers 12 ist eine Ejektorpumpe 13 angeordnet. Die Ejektorpumpe 13 dient als Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des Kältemittels sowie als Kältemittelzirkulationseinrichtung (kinetische Vakuumpumpe) zum Zirkulieren des Kältemittels durch eine Sogwirkung des mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßenen Kältemittels (Mitreißwirkung) (siehe JIS Z 8126 Nr. 2.1, 2.3 oder dergleichen).
Die Ejektorpumpe 13 enthält ein Düsenteil 13a zum isentropischen Dekomprimieren und Expandieren des Hochdruck-Kältemittels durch Drosseln einer Pfadfläche des aus dem ersten Kühler 12 strömenden Hochdruck-Kältemittels auf ein kleines Niveau und eine im gleichen Raum wie eine Kältemittelausstoßöffnung des Düsenteils 13a vorgesehene Kältemittelansaugöffnung 13b zum Ansaugen des Dampfphasen-Kältemittels aus dem zweiten Verdampfapparat 24, der später beschrieben wird.
Das Düsenteil 13a der Ejektorpumpe 13 in diesem Ausführungsbeispiel ist eine feste Düse mit einem festen Düsenöffnungsgrad. Daher ist keine Antriebseinrichtung, wie beispielsweise ein Schrittmotor oder dergleichen zum Antreiben eines Nadelventilkörpers vorgesehen.
Ein Mischteil 13c zum Mischen des Hochgeschwindigkeits-Kältemittels aus dem Düsenteil 13a und des angesaugten Kältemittels aus der Kältemittelansaugöffnung 13b ist an einem Teil der kältemittelstromabwärtigen Seite des Düsenteils 13a und der Kältemittelansaugöffnung 13b vorgesehen.
Ein Diffusor 13d ist an einer kältemittelstromabwärtigen Seite des Mischteils 13c in der Ejektorpumpe 13 vorgesehen. Dieser Diffusor 13d ist in einer Form ausgebildet, die allmählich die Pfadfläche des Kältemittels vergrößert, und er zeigt eine Wirkung des Verlangsamens des Kältemittelstroms und des Erhöhens des Kältemitteldrucks, d.h. eine Wirkung des Umwandelns einer Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in Druckenergie.
In der Ejektorpumpe 13 des Ausführungsbeispiels ist das Mischteil 13c ebenfalls in einer Form ausgebildet, die die Pfadfläche des Kältemittels allmählich vergrößert. Die Konstruktion des Mischteils 13c und des Diffusors 13d dient als ein Druckerhöhungsteil in der Ejektorpumpe 13 des Ausführungsbeispiels.
Ein erster Verdampfapparat 14 ist mit der stromabwärtigen Seite des Diffusors 13d der Ejektorpumpe 13 verbunden. An der kältemittelstromabwärtigen Seite des ersten Verdampfapparats 14 verzweigt der Pfad an einem Verzweigungspunkt Z, und die Verzweigungspfade sind mit Ansaugseiten des ersten Kompressors 11 und des zweiten Kompressors 21 verbunden.
Der erste Kompressor 11, der erste Kühler 12, die Ejektorpumpe 13 und der erste Verdampfapparat 14 sind über einen Kältemittelumlaufpfad 10 in einer ringartigen Form verbunden.
Ein Kältemittelzweigpfad 20 verzweigt an dem Verzweigungspunkt Z, der stromab des ersten Verdampfapparats 14 und stromauf Seite des ersten Kompressors 11 in dem Kältemittelumlaufpfad positioniert ist. Die stromabwärtige Seite des Kältemittelzweigpfades 20 ist mit der Kältemittelansaugöffnung 13b der Ejektorpumpe 13 verbunden.
Im Kältemittelzweigpfad 20 ist ein zweiter Kompressor 21 direkt stromab des Verzweigungspunktes Z angeordnet, und ein zweiter Kühler 22 ist an einer Kältemittelausgabeseite des zweiten Kompressors 21 angeordnet. Der zweite Kühler 22 ist parallel zum ersten Kühler 12 angeordnet und tauscht Wärme zwischen einem vom zweiten Kompressor 21 ausgegebenen Hochdruck-Kältemittel und der durch den oben genannten Kühllüfter 36 geblasenen Außenluft (Luft außerhalb einer Fahrzeugkabine) aus, um dadurch das Hochdruck-Kältemittel zu kühlen.
Ein als Dekompressionseinrichtung dienendes Expansionsventil 23 ist an einem Teil der kältemittelstromabwärtigen Seite des zweiten Kühlers 22 angeordnet. Ein zweiter Verdampfapparat 24 ist an einem kältemittelstromabwärtigen Teil des Expansionsventils 23 angeordnet. Das Expansionsventil 23 des Ausführungsbeispiels ist ein fester Drosselmechanismus (feste Drosseleinrichtung) und kann insbesondere aus einer festen Drossel, beispielsweise einer Drosselöffnung, konstruiert sein.
In dem Ausführungsbeispiel sind zwei Verdampfapparate 14 und 24 integral in einem Gehäuse 30 eingebaut und aufgenommen. In einem in dem Gehäuse 30 definierten Luftkanal wird Luft (zu kühlende Luft) durch ein gemeinsames Gebläse (elektrische Lüfter) 31 in einer Richtung eines Pfeils A geblasen, wodurch die geblasene Luft durch die zwei Verdampfapparate 14 und 24 gekühlt wird.
Die durch die zwei Verdampfapparate 14 und 24 gekühlte Luft wird zu einem gemeinsamen zu kühlenden Raum 40 geschickt. So sind die zwei Verdampfapparate 14 und 24 zum Kühlen des gemeinsamen zu kühlenden Raums 40 ausgebildet.
Von diesen zwei Verdampfapparaten 14 und 24 ist der im Kältemittelumlaufpfad 10 stromab der Ejektorpumpe 13 angeordnete erste Verdampfapparat 14 an einer stromaufwärtigen Seite im Luftstrom A angeordnet. Der mit der Kältemittelansaugöffnung 13b der Ejektorpumpe 13 verbundene zweite Verdampfapparat 24 ist an einer stromabwärtigen Seite im Luftstrom A angeordnet.
Wenn die Kühlkreisvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels auf eine Kühlkreisvorrichtung für die Fahrzeug-Klimaanlage angewendet wird, ist ein Fahrzeuginnenraum der zu kühlende Raum 40. Wenn die Kühlkreisvorrichtung 1 des Ausführungs beispiels auf eine Kühlkreisvorrichtung für ein Kühlfahrzeug angewendet wird, ist ein Raum in einem Gefrierschrank und Kühlschrank des Kühlfahrzeugs der zu kühlende Raum 40.
In 1 ist eine durch eine Bezugsziffer 100 dargestellte Konstruktion eine Steuerung für die Klimatisierung. Die Steuerung 100 entspricht der Steuereinrichtung des Ausführungsbeispiels.
Die Steuerung 100 steuert Vorgänge des ersten Kompressors 11, des zweiten Kompressors 21, des Gebläses 31, des Kühllüfters 36 und dergleichen basierend auf Informationen über die Temperatur in dem zu kühlenden Raum 40, gegeben von einem Innenlufttemperatursensor 90, der als Innenlufttemperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur im Kühlraum 40 dient, und auf Eingangsinformationen einschließlich Informationen über eine voreingestellte Temperatur von einer an einem Bedienfeld (nicht dargestellt) angeordneten Temperatureinstelleinrichtung zum Einstellen der Temperatur des Kühlraums 40.
Es wird nun basierend auf dem obigen Aufbau ein Betrieb der Dampfkompressions-Kühlkreisvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
2 ist ein Flussdiagramm eines schematischen Steuerbetriebs der Steuerung 100. Wie in 2 dargestellt, berechnet die Steuerung 100 zuerst eine erforderliche Kühlkapazität (Schritt S110). Insbesondere wird ein Temperaturunterschied ΔT zwischen einer voreingestellten Temperatur des zu kühlenden Raums 40 und einer Temperatur in dem zu kühlenden Raum 40, die durch den Innenlufttemperatursensor 90 erfasst wird, berechnet.
Dann wird die Gesamtströmungsrate des Kältemittels berechnet (Schritt S120). Die gesamte Umlaufströmungsrate ist die Gesamtströmungsrate des vom ersten Kompressor 11 und vom zweiten Kompressor 12 ausgegebenen und durch den Kältemittelumlaufpfad 10 und den Kältemittelzweigpfad 20 gelangenden Kältemittels. Diese Gesamtströmungsrate des Kältemittels entspricht der Strömungsrate des durch den ersten Verdampfapparat 14 strömenden Kältemittels.
Die Berechnung der gesamten Kältemittelströmungsrate wird durch das bekannte Verfahren ausgeführt, z.B. ein Berechnungsverfahren der Strömungsrate mittels eines Beziehungsausdrucks zwischen einem zuvor eingestellten Kühlzustand und einer Kältemittelströmungsrate, oder ein Berechnungsverfahren der Strömungsrate, das das Vorsehen von Drucksensoren zum Erfassen eines hochdruckseitigen Kältemitteldrucks und eines niederdruckseitigen Drucks einer Kühlkreisvorrichtung 1 und Berechnen basierend auf Messwerten beider Sensoren involviert.
Danach wird ein optimales Strömungsratenverhältnis, das im Voraus bezüglich der Gesamtströmungsrate abgebildet ist, berechnet (Schritt S130). Das heißt, in Schritt S130 berechnet die Steuerung als optimales Strömungsratenverhältnis ein Verhältnis einer Strömungsrate G1 des vom Düsenteil 13a der Ejektorpumpe 13 ausgestoßenen Kältemittels, das durch den Kältemittelumlaufpfad 10 strömt, zu einer Strömungsrate G2 des von der Kältemittelansaugöffnung 13b der Ejektorpumpe 13 angesaugten Kältemittels, das durch den Kältemittelzweigpfad 20 strömt.
Dann werden aus dem in Schritt S130 berechneten optimalen Strömungsratenverhältnis optimale Kältemittelausgabemengen des ersten Kompressors 11 und des zweiten Kompressors 21 berechnet. Wenn beide Kompressoren 11 und 21 von einem variablen Verdrängungstyp sind, werden die optimalen Kapazitäten bestimmt. Wenn beide Kompressoren 11 und 21 elektrische Kompressoren sind, wird die optimale Drehzahl jedes Elektromotors bestimmt, um dadurch die Betriebe des ersten und des zweiten Kompressors 11 und 21 zu steuern (Schritt S160).
Schließlich werden die Betriebe der Antriebsmotoren des Kühllüfters 36 und des Gebläses 31 so gesteuert, dass sie die optimale Luftmenge vom Kühllüfter 36 und vom Gebläse 31 erzeugen (Schritt S170), und dann kehrt der Betrieb der Steuerung zu Schritt S110 zurück.
Der Steuerbetrieb durch die obige Steuerung 100 lässt das aus dem ersten Verdampfapparat 14 strömende Gaskältemittel am Verzweigungspunkt Z verzweigen, wenn der erste Kompressor 11 und der zweite Kompressor 21, die in 1 dargestellt sind, betätigt werden, und lässt es in beide Kompressoren 11 und 21 ansaugen und durch diese komprimieren.
Das durch den ersten Kompressor komprimierte und von ihm ausgegebene Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel strömt in den ersten Kühler 12. Im ersten Kühler 12 wird das Hochtemperatur-Kältemittel durch die Außenluft (Luft außerhalb des Fahrzeugraums) gekühlt und kondensiert. Das aus dem ersten Kühler 12 strömende Hochdruck-Flüssigphasen-Kältemittel strömt zur Ejektorpumpe 13.
Im Gegensatz dazu strömt das vom zweiten Kompressor 21 komprimierte und ausgegebene Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel in den zweiten Kühler 22. Im zweiten Kühler 22 wird das Hochtemperatur-Kältemittel durch die Außenluft gekühlt und kondensiert. Das aus dem zweiten Kühler 22 strömende Hochdruck-Flüssigphasen-Kältemittel wird durch das Expansionsventil 23 dekomprimiert, um zu einem Niederdruck-Kältemittel zu werden, das in den zweiten Verdampfapparat 24 strömt. Im zweiten Verdampfapparat 24 absorbiert das Kältemittel Wärme aus der in der Richtung des Pfeils A strömenden Luft und verdampft dann.
Der Kältemittelstrom vom ersten Kühler 12 in die Ejektorpumpe 13 wird durch das Düsenteil 13a dekomprimiert und ausgedehnt. So wird die Druckenergie des Kältemittels am Düsenteil 13a in die Geschwindigkeitsenergie umgewandelt, sodass das Kältemittel aus der Ausstoßöffnung des Düsenteils 13a mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird. Wegen des Kältemitteldruckabfalls wird zu diesem Zeitpunkt das Kältemittel (Dampfphasen-Kältemittel) nach Durchströmen des zweiten Verdampfapparats 24 des Kältemittelzweigpfades 20 von der Kältemittelansaugöffnung 13b angesaugt.
Das vom Düsenteil 13a ausgestoßene Kältemittel und das von der Kältemittelansaugöffnung 13b angesaugte Kältemittel werden in dem stromab des Düsenteils 13a vorgesehenen Mischteil 13c vermischt, um in den Diffusor 13d zu strömen. Im Diffusor 13d wird die Geschwindigkeits-(Expansions-)Energie des Kältemittels durch Erweitern seiner Pfadfläche in Druckenergie umgewandelt, was in einem Anstieg des Kältemitteldrucks resultiert.
Das aus dem Diffusor 13d der Ejektorpumpe 13 strömende Kältemittel strömt in den ersten Verdampfapparat 14. Das im ersten Verdampfapparat 14 strömende Nieder temperatur- und Niederdruck-Kältemittel absorbiert Wärme von der außerhalb des ersten Verdampfapparats 14 in der Richtung des Pfeils A strömenden geblasenen Luft und verdampft dann. Das Dampfphasen-Kältemittel nach dem Verdampfen verzweigt am obigen Verzweigungspunkt Z und wird wieder in den ersten Kompressor 11 und den zweiten Kompressor 21 gesaugt und durch diese komprimiert.
Der Kältemitteldruck wird durch das Druckerhöhungsteil (d.h. Mischteil 13c und Diffusor 13d) der Ejektorpumpe 13 erhöht, sodass der Kältemittelverdampfungsdruck (die Kältemittelverdampfungstemperatur) im zweiten Verdampfapparat 24 niedriger als der Kältemittelverdampfungsdruck (die Kältemittelverdampfungstemperatur) im ersten Verdampfapparat 14 ist.
Der erste Verdampfapparat 14, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur hoch ist, ist bezüglich der Strömungsrichtung A der geblasenen Luft auf der stromaufwärtigen Seite angeordnet, während der zweite Verdampfapparat 24, dessen Kältemittelverdampfungstemperatur niedrig ist, auf der stromabwärtigen Seite angeordnet ist. Dies kann einfach einen Unterschied zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur am ersten Verdampfapparat 14 und der Temperatur der geblasenen Luft sowie einen Unterschied zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur am zweiten Verdampfapparat 24 und der Temperatur der geblasenen Luft gewährleisten.
So können beide Kühlleistungen des ersten Verdampfapparats 14 und des zweiten Verdampfapparats 24 effizient verbessert werden. So kann die Kühlleistung des gemeinsamen zu kühlenden Kühlraums 40 durch Kombination des ersten und des zweiten Verdampfapparats 14 und 24 effektiv verbessert werden. Die Ansaugdrücke des ersten und des zweiten Kompressors 11 und 21 werden durch die Druckerhöhungswirkung des Mischteils 13c und des Diffusors 13d erhöht, wodurch die Antriebskraft beider Kompressoren 11 und 21 vermindert wird.
Der erste Kompressor 11 und der zweite Kompressor 21 werden betätigt, um die Kältemittel auszugeben, deren Mengen jeweils durch die Steuerung 100 in dem in 2 dargestellten Schritt S160 bestimmt werden.
So werden die Strömungsrate G1 des vom Düsenteil 13a der Ejektorpumpe 13 ausgestoßenen Kältemittels, das durch den Kältemittelumlaufpfad 10 strömt, und die Strömungsrate G2 des von der Kältemittelansaugöffnung 13b der Ejektorpumpe 13 angesaugten Kältemittels, das durch den Kältemittelzweigpfad 20 strömt, so genommen, dass sie das in Schritt S130 berechnete optimale Strömungsratenverhältnis haben. Die Strömungsrate des gesamten in der Kühlkreisvorrichtung 1 zirkulierenden Kältemittels (die Summe von G1 und G2) ist die in Schritt S120 berechnete und der Kühlleistung entsprechende Gesamtströmungsrate.
Mit der obigen Konstruktion und Betriebsweise stellt die Steuerung 100 die Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors 11 und die Ausgaberate des zweiten Kompressors 21 gemäß der erforderlichen Kühlleistung ein, um dadurch die Strömungsrate des Kältemittels (die Strömungsrate des gesamten Kältemittels G1 + G2), das im Kühlkreis der Kühlkreisvorrichtung 1 zirkuliert, und das Verhältnis der Strömungsrate G1 des von der Düse 13a der Ejektorpumpe 13 ausgestoßenen Kältemittels zur Strömungsrate G2 des von der Kältemittelansaugöffnung 13b der Ejektorpumpe 13 angesaugten Kältemittels zu steuern.
Deshalb können die Strömungsrate des durch den ersten Verdampfapparat 14 strömenden Kältemittels (G1 + G2) und die Strömungsrate des durch den zweiten Verdampfapparat 24 strömenden Kältemittels (G2) entsprechend einer erforderlichen Kühlleistung eingestellt werden, was eine weitere Verbesserung der Kühlfunktion erlaubt.
Allgemein wird in einem Zustand, wenn eine Wärmelast des Kreises klein ist, ein Unterschied zwischen dem Hoch- und dem Niederdruck in einem Kreis klein, was in einer kleinen Eingangsgröße der Ejektorpumpe 13 resultiert. In diesem Fall hängt die Strömungsrate des durch den zweiten Verdampfapparat strömenden Kältemittels nur von dem Kältemittelansaugvermögen der Ejektorpumpe ab. Dies führt zu einer Verringerung des Eingangs der Ejektorpumpe, einer Verschlechterung des Kältemittelansaugvermögens der Ejektorpumpe und einer Verringerung der Kältemittelströmungsrate des zweiten Verdampfapparats, was es schwierig macht, die Kühlleistung des zweiten Verdampfapparats zu gewährleisten.
Im Gegensatz dazu verzweigt gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Kältemittelkreislauf der Kühlkreisvorrichtung 1 stromauf des Kompressors und der Pfad des in das Düsenteil 13a der Ejektorpumpe 13 eingegebenen Kältemittels und der Pfad des in die Kältemittelansaugöffnung 13b der Ejektorpumpe 13 angesaugten Kältemittels sind parallel geschaltet. Die Kompressoren 11 und 21 sind in zwei Pfaden vorgesehen, jeweils zum Steuern der Ausgaberate der Kältemittel.
So kann das Kältemittel dem Kältemittelzweigpfad 20 nicht nur mittels des Kältemittelansaugvermögens der Ejektorpumpe 13 zugeführt werden, sondern auch durch das Kältemittelansaug- und -ausgabevermögen des Kompressors 21. Dies kann den Verringerungsgrad der Strömungsrate des Kältemittels auf der Seite des zweiten Verdampfapparats 24 reduzieren, selbst wenn ein Phänomen auftritt, bei dem die Verringerung des Eingangs der Ejektorpumpe 13 zur Verminderung des Kältemittelansaugvermögens der Ejektorpumpe 13 führt. Deshalb kann selbst unter einem Zustand der niedrigen Wärmelast in der Kühlkreisvorrichtung 1 die Kühlfunktion des zweiten Verdampfapparats 24 einfach gewährleistet werden.
Ferner kann die Steuerung 100 einfach die Strömungsrate G1 des vom Düsenteil 13a der Ejektorpumpe 13 ausgestoßenen Kältemittels und die Strömungsrate G2 des von der Kältemittelansaugöffnung 13b der Ejektorpumpe 13 angesaugten Kältemittels durch Steuern der Betriebe des ersten Kompressors 11 und des zweiten Kompressors 21 steuern.
Ferner kann die Ejektorpumpe 13 von einer Art des Fixierens des Öffnungsgrades des Düsenteils 13a sein, und das Expansionsventil 23 kann eine feste Drossel sein. So bestehen keine Notwendigkeiten für einen Düsenöffnungseinstellmechanismus der Ejektorpumpe 13, einen Drosselöffnungseinstellmechanismus des Expansionsventils 23 und dergleichen. Dies kann den Aufbau der Kühlkreisvorrichtung vereinfachen, was in einer Kostenreduzierung resultiert.
Obwohl im ersten Ausführungsbeispiel ein Beispiel erläutert wurde, bei welchem die Dampfkompressions-Kühlkreisvorrichtung 1 auf eine Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug angewendet ist, ist die Kühlkreisvorrichtung, auf welche die Erfindung angewendet ist, insbesondere für eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, wie beispiels weise einen Bus oder dergleichen, dessen Inneres einen großen Raum besitzt, geeignet.
Die Klimaanlage für einen Bus oder dergleichen war bekannt, einen großen klimatisierten Raum zu haben, wie oben erwähnt, und damit mehrere Kältemittelkompressoren mit eingebauten Kühlkreisvorrichtungen, deren Anzahl der Anzahl der Kompressoren entspricht, zu enthalten. Zum Beispiel ist eine Klimaanlage bekannt, die zwei Systeme von Kühlkreisvorrichtungen einbaut, die unabhängig von den Kompressoren sind.
Im Gegensatz dazu kann in einer die Kühlkreisvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels einsetzenden Klimaanlage, selbst wenn zwei Kompressoren benutzt werden, um ein Kühlvermögen an den zwei Verdampfapparaten zu zeigen, ein Kältemittelrohrleitungssystem auf der Niederdruckseite teilweise gemeinsam genutzt werden, um dadurch eine Vereinfachung der Rohrleitung zu erlauben.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird nachfolgend unter Bezug auf 3 und 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Im Vergleich zum obigen ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Dekompressionseinrichtung des in den zweiten Verdampfapparat strömenden Kältemittels eine variable Dekompressionseinrichtung ist. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind Elemente, die dem ersten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugsziffern versehen, und daher wird auf ihre Beschreibung nachfolgend verzichtet.
Wie in 3 dargestellt, ist im zweiten Ausführungsbeispiel die Dekompressionseinrichtung des Kältemittelzweigpfades 20 ein elektronisches Expansionsventil 23A. Die Steuerung 100 kann ein Reduktionsmaß des Kältemitteldrucks durch Einstellung des Öffnungsgrades des elektronischen Expansionsventils 23A einstellen.
Wie in 4 dargestellt, bestimmt die Steuerung 100 nach Schritt S130, ob ein Betriebszustand zum Erreichen der optimalen Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors 21 ein stabiler Betriebszustand ist oder nicht (Schritt S140). Insbesondere wird in Schritt S140 bestimmt, ob die Kältemittelausgabemenge (G2) zum Kreis nicht erzielt werden kann, sofern der zweite Kompressor 21 nicht mit oder unter einer vorbestimmten Drehzahl (z.B. eine Untergrenze der Drehzahl oder die Drehzahl nahe der Untergrenze), die einen stabilen Betrieb und Antrieb des zweiten Kompressors 21 ermöglicht, betrieben wird, oder nicht.
Wenn die optimale Kältemittelströmungsrate nicht erreicht werden kann, sofern der zweite Kompressor 21 nicht bei oder unter der vorbestimmten Drehzahl betrieben wird, die einen stabilen Betrieb und Antrieb davon ermöglicht, d.h. wenn die optimale Kältemittelausgabemenge zum Kreis für den zweiten Kompressor 21 zu klein ist, wird die Drehzahl des zweiten Kompressors 21 auf die vorbestimmte Drehzahl fixiert und der Öffnungsgrad des elektronischen Expansionsventils 23A wird so gedrosselt, dass er eine kleine Strömungsrate bewirkt (Schritt S150). Dann werden in Schritt S160 die Betriebe beider Kompressoren 11 und 21 gesteuert.
Mit dem obigen Aufbau und Betrieb kann der zweite Kompressor 21 seine Kältemittelausgabemenge einstellen, und das elektronische Expansionsventil 23A kann ein Reduktionsmaß des Kältemitteldrucks einstellen. Die Steuerung 100 steuert eine Einstellung der durch den zweiten Verdampfapparat 24 strömenden Kältemittelströmungsrate G2 durch Nutzen entweder des zweiten Kompressors 21 oder des elektronischen Expansionsventils 23A.
Im zweiten Ausführungsbeispiel steuert die Steuerung 100, wenn der zweite Kompressor 21 stabil betrieben werden kann, die Kältemittelströmungsrate G2 durch Einstellung der Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors 21, während der Öffnungsgrad der Drossel des elektronischen Expansionsventils 23A fest ist. Wenn der stabile Betrieb des zweiten Kompressors 21 schwierig zu erreichen ist, steuert die Steuerung 100 die Kältemittelströmungsrate G2 durch Einstellung des Öffnungsgrades der Drossel des elektronischen Expansionsventils 23A, während die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors 21 fixiert wird.
Deshalb kann, wenn die Menge des durch den zweiten Verdampfapparat 24 strömenden Kältemittels klein sein muss, diese Anforderung durch eine Steuerung der Drehzahl (Steuerung der Ausgaberate) in einem stabilen Betriebsbereich des zweiten Kompressors 21 oder durch Steuerung des Öffnungsgrades des elektronischen Expansionsventils 23A erreicht werden.
Da ferner die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors 21 und das Kältemitteldruckreduktionsmaß des elektronischen Expansionsventils 23A nicht gleichzeitig geändert werden müssen, wird die Steuerung durch die Steuerung 100 einfach durchgeführt.
Falls die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors 21 und das Kältemitteldruckreduktionsmaß des elektronischen Expansionsventils 23A gleichzeitig geändert werden müssen, wenn die Menge des durch den zweiten Verdampfapparat 24 strömenden Kältemittels klein sein muss, kann die Einstellung der Ausgaberate in einem Bereich, der den stabilen Betrieb des zweiten Kompressors 21 ermöglicht, mit der Einstellung des Öffnungsgrades der Drossel durch das elektronische Expansionsventil 23A kombiniert werden, um so die Strömungsrate einzustellen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Als nächstes wird nachfolgend ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung basierend auf 5 bis 9 beschrieben.
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel hauptsächlich darin, dass die Strömungsrate des im zweiten Verdampfapparat 24 strömenden Kältemittels basierend auf dem Überhitzungsgrad des Kältemittels nach dem Wärmeaustausch eingestellt wird. Im dritten Ausführungsbeispiel sind Elementen, die dem ersten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, die gleichen Bezugsziffern vergeben, und daher wird auf ihre Beschreibung nachfolgend verzichtet.
Wie in 5 dargestellt, ist in der Kühlkreisvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels ein Hochdrucksensor 91 zum Erfassen eines Kältemitteldrucks auf der Hochdruckseite des Kältemittelumlaufpfades 10 stromab des ersten Kompressors 11 und stromauf des ersten Kühlers 12 im Kältemittelumlaufpfad 10 vorgesehen. Ebenso ist ein Hochdrucksensor 92 zum Erfassen eines Kältemitteldrucks auf der Hochdruckseite des Kältemittelumlaufpfades 20 stromab des zweiten Kompressors und stromauf des zweiten Kühlers 22 im Kältemittelzweigpfad 20 vorgesehen.
Andererseits ist ein Niederdrucksensor 93 zum Erfassen eines Kältemitteldrucks auf der Niederdruckseite des Kältemittelumlaufpfades 10 stromab des ersten Verdampfapparats 14 und stromauf des ersten Verdampfapparats 11 (in diesem Ausführungsbeispiel stromauf des Verzweigungspunkts Z) im Kältemittelumlaufpfad 10 vorgesehen. Weiter ist ein Niederdrucksensor 94 zum Erfassen eines Kältemitteldrucks auf der Niederdruckseite des Kältemittelzweigpfades 20 stromab des zweiten Verdampfapparats 24 und stromauf der Kältemittelansaugöffnung 13b der Ejektorpumpe 13 im Kältemittelzweigpfad 20 vorgesehen.
Ferner ist ein Lufttemperatursensor 95 zum Erfassen einer Temperatur der gekühlten Luft nach Durchströmen des zweiten Verdampfapparats 24 in einer Luftströmungsrichtung A stromab des zweiten Verdampfapparats 24 vorgesehen.
Der Niederdrucksensor 94 ist ein Drucksensor, der als eine Kältemitteldruckerfassungseinrichtung des Ausführungsbeispiels zum Erfassen des Drucks des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 dient. Weiter ist der Lufttemperatursensor 95 ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Luft (entsprechend einem Außenfluid), welche ein einer Temperatur des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 zugeordneter Wert ist. Der Lufttemperatursensor 95 dient als eine Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung in dem Ausführungsbeispiel.
Die Steuerung 100 steuert Betriebe des ersten Kompressors 11, des zweiten Kompressors 21, des Gebläses 31, des Kühllüfters 36 und dergleichen basierend auf eingegebenen Informationen. Die eingegebenen Informationen enthalten Informationen bezüglich Temperaturen, die von dem Innenlufttemperatursensor 90, der als Innenlufttemperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur (Innentemperatur) in dem zu kühlenden Raum 40 dient, und von dem Lufttemperatursensor 95 gegeben werden; Informationen bezüglich Druck von den Hochdrucksensoren 91 und 92 und von den Niederdrucksensoren 93 und 94; und Informationen bezüglich einer voreingestellten Temperatur, die von der Temperatureinstelleinrichtung zum Einstellen der Temperatur des zu kühlenden Raums 40, die an einem Bedienfeld (nicht dargestellt) positioniert ist, gegeben werden.
Im dritten Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Kompressor 11 und 21 elektrische Kompressoren, die beide durch Wechselrichter angetrieben werden. Der erste Kompressor 11 enthält eine Wechselrichterschaltung 11a und der zweite Kompressor 21 enthält eine Wechselrichterschaltung 21a. Daher ist die Steuerung 100 ausgebildet, um Steuersignale an diese Wechselrichterschaltungen 11a und 21a beim Steuern des ersten und des zweiten Kompressors 11 und 21 auszugeben.
Es wird nun ein Betrieb der Dampfkompressions-Kühlkreisvorrichtung 1 des dritten Ausführungsbeispiels basierend auf dem obigen Aufbau erläutert.
6 ist ein Flussdiagramm eines schematischen Steuerbetriebs der Steuerung 100 dieses Ausführungsbeispiels.
Wie in 6 dargestellt, initialisiert die Steuerung 100 zuerst, wenn ein Zündschalter eingeschaltet wird und von einer Stromquelle ein Gleichstrom zugeführt wird, vorbestimmte Daten oder dergleichen (Schritt S101). Dann liest die Steuerung 100 Signale von verschiedenen oben beschriebenen Sensoren und von einem Temperatureinstellschalter oder dergleichen (Schritt S102).
Dann wird eine Solllufttemperatur berechnet (Schritt S110A). Das heißt, in Schritt S110A wird ein Temperaturunterschied ΔT (entsprechend der erforderlichen Kühlleistung) zwischen der voreingestellten Temperatur des zu kühlenden Raums 40 und der Temperatur in dem zu kühlenden Raum 40, die durch den Innenlufttemperatursensor 90 erfasst wird, berechnet. Der Schritt S110A entspricht dem Schritt S110 im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel.
Nach der Ausführung des Schritts S110A wird die Drehzahl (Solldrehzahl) des ersten Kompressors 11 basierend auf der berechneten Solllufttemperatur bestimmt (Schritt S210). Die Solldrehzahl des ersten Kompressors 11 wird zum Beispiel aus der in 7 gezeigten Beziehung bestimmt.
Das heißt, die Solldrehzahl wird durch Korrigieren der Istdrehzahl entsprechend der Temperaturdifferenz ΔT berechnet. Dies wird durch den folgenden Beziehungsausdruck dargestellt: Solldrehzahl = Istdrehzahl ± Erhöhung Drehzahl gemäß Temperaturdifferenz
Somit wird, wenn der Unterscheid ΔT groß ist, die Drehzahl des ersten Kompressors 11 stark erhöht, sodass ein Anstieg der Kältemittelströmungsrate am Kältemittelumlaufpfad 10 groß ist. Wenn dagegen der Unterscheid ΔT klein ist, ist eine Erhöhung der Drehzahl des ersten Kompressors 11 etwa so, dass ein Anstieg der Kältemittelströmungsrate am Kältemittelumlaufpfad 10 klein wird.
Nach der Ausführung von Schritt S210, um so die Solldrehzahl des ersten Kompressors 11 zu berechnen, wird der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 berechnet (Schritt S220). Insbesondere wird der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 basierend auf dem Kältemitteldruck am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24, der durch den Niederdrucksensor 94 erfasst wird, und basierend auf der Kältemitteltemperatur am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24, welche aus der Temperatur der gekühlten geblasenen Luft abgeschätzt wird, die durch den Lufttemperatursensor 95 erfasst wird, berechnet.
Nach der Ausführung von Schritt S220 wird eine Solldrehzahl des zweiten Kompressors 21 basierend auf dem berechneten Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 bestimmt (Schritt S230). In Schritt S230 wird die Solldrehzahl des zweiten Kompressors 21 zum Beispiel gemäß dem in 8 dargestellten Flussdiagramm bestimmt.
Wie in 8 dargestellt, wird bestimmt, ob der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 weder kleiner als „a" noch größer als „b" ist oder nicht (Schritt S231). Wenn der Überhitzungsgrad SH so bestimmt wird, dass er in einem Bereich von „a" bis „b" liegt (Y bis Schritt S231), wird die Drehzahl des zweiten Kompressors 21 unverändert gehalten (Schritt S232).
Wenn in Schritt S231 bestimmt wird, dass der Überhitzungsgrad SH nicht in einem Bereich von „a" bis „b" liegt, wird bestimmt, ob der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels unter „a" ist oder nicht (Schritt S233). Wenn bestimmt wird, dass der Überhitzungsgrad SH unter „a" liegt, wird die Drehzahl des zweiten Kompressors 21 auf ein Niveau niedriger als die vorhandene Drehzahl verringert (Schritt S234). Wenn in Schritt S233 (der nach Schritt S231 ist) bestimmt wird, dass der Überhitzungsgrad SH nicht kleiner als „a" ist (d.h. wenn bestimmt wird, dass der Überhitzungsgrad SH „b" deutlich übersteigt), wird die Drehzahl des zweiten Kompressors 21 auf ein Niveau größer als die vorhandene Drehzahl erhöht (Schritt S235).
Die Überhitzungsgradwerte „a" und „b", welche die Basen der Bestimmung in dem in 8 dargestellten Flussdiagramm sind, werden aus einer Beziehung zwischen dem Überhitzungsgrad SH und der Kühlleistung bestimmt, wie in 9 dargestellt. Als Ergebnis, dass sich die Erfinder Studien verschrieben haben, wird diese in 9 dargestellte Beziehung herausgefunden, wobei sie zeigt, dass der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 nicht weniger Einflüsse auf die Kühlleistung hat.
Wenn der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 kleiner als „a" ist, verdampft ein flüssiges Kältemittel im zweiten Verdampfapparat 24 nicht gut, wodurch eine ausreichende Kühlleistung nicht erzielt werden kann.
Ferner ist, wenn der Kältemittelüberhitzungsgrad SH am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 größer als „b" ist, das in den zweiten Verdampfapparat 24 strömende Kältemittel von unzureichender Menge und daher wird Wärme zwischen dem Dampfphasen-Kältemittel und der geblasenen Luft am stromabwärtigen Teil im zweiten Verdampfapparat 24 ausgetauscht. Auch wird, da das Kältemittel mit dem großen Überhitzungsgrad SH über die Ejektorpumpe 13 in den ersten Verdampfapparat 14 gelangt, die Effizienz des Wärmeaustausches im ersten Verdampfapparat 14 vermindert. Auch kann dieser nicht die ausreichende Kühlleistung zeigen, wenn der Kältemittelüberhitzungsgrad SH „b" am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 überschreitet.
Daher wird in Schritt S230 die Solldrehzahl des zweiten Kompressors 21 so berechnet und bestimmt, dass sie einen Bereich (d.h. einen Wert a ≤ SH ≤ b) des Kältemittelüberhitzungsgrades SH am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24, der eine Kühlleistung eines vorbestimmten Niveaus oder mehr zeigen kann, hält.
Insbesondere werden die folgenden Vorgänge wiederholt: großer Überhitzungsgrad SH → erhöhte Drehzahl des Kompressors 21 → erhöhte Kältemittelströmungsrate G2 → verminderter Überhitzungsgrad SH; und kleiner Überhitzungsgrad SH → verminderte Drehzahl des Kompressors 21 → verminderte Kältemittelströmungsrate G2 → erhöhter Überhitzungsgrad SH. Demgemäß kann dies in dem Wert resultieren, der die Beziehung a ≤ SH ≤ b erfüllt.
Nach der Ausführung von Schritt S230 und der anderen vorherigen Schritte werden die Solldrehzahl angebende Steuersignale an die Wechselrichterschaltungen 11a und 21a des ersten und des zweiten Kompressors 11 und 21 ausgegeben, wodurch die Betriebe des ersten und des zweiten Kompressors 11 und 21 gesteuert werden. Außerdem werden Betriebssteuerungen an einen Antriebsmotor des Kühllüfters 36 und einen Antriebsmotor des Gebläses 31 ausgegeben, um so die optimale Luftmenge vom Kühllüfter 36 und vom Gebläse 31 zu erzeugen (Schritt S160A). Dann kehrt der Betrieb zum Startpunkt des Flussdiagramms in 6 zurück.
Mit dem obigen Aufbau und Betrieb steuert die Steuerung 100 das Verhältnis der Strömungsrate G1 des vom Düsenteil 13a ausgestoßenen Kältemittels zur Strömungsrate G2 des von der Kältemittelansaugöffnung 13b angesaugten Kältemittels basierend auf dem Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24, wodurch die optimale Steuerung der Strömungsrate G2 des durch den zweiten Verdampfapparat 24 strömenden Kältemittels basierend auf dem Überhitzungsgrad SH ermöglicht wird. Deshalb kann der effektive Antrieb durchgeführt werden, ohne durch eine schwankende Last beeinflusst zu werden, und die stabile Kühlfunktion kann erzielt werden, wodurch ein Wirkungsgrad (COP) verbessert wird.
Basierend auf dem Druck und der Temperatur des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 kann der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 einfach berechnet werden. Ferner basieren der Druck und die Temperatur des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 auf den Messwerten vom Niederdrucksensor 94 und vom Lufttemperatursensor 95, und so ist keine Erfassungseinrichtung speziell zur Erfassung des Überhitzungsgrades SH vorgesehen. Daher wird der Aufbau der Kühlkreisvorrichtung 1 nicht verkompliziert.
Analog zum ersten Ausführungsbeispiel ist die feste Drossel im Expansionsventil 23 des Kältemittelzweigpfades 20 eingesetzt, ohne das relativ teure elektronische Expansionsventil zu verwenden, sodass die Steuerung ausgeführt werden kann, um die stabile Kühlfunktion zu erreichen.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sein werden.
Zum Beispiel sind in den obigen ersten und dritten Ausführungsbeispielen der erste und der zweite Kompressor 11 und 21 von einem Verstelltyp und das Ejektorpumpen-Düsenteil 13a und das Expansionsventil 23 sind von einem festen Drosseltyp. Im obigen zweiten Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite Kompressor 11 und 21 von einem Verstelltyp, das Ejektorpumpen-Düsenteil 13a ist von einem festen Drosseltyp, und das elektronische Expansionsventil 23A ist von einem variablen Drosseltyp. Die Kühlkreisvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann wenigstens eine Größe der Kältemittelausgabe des ersten Kompressors 11 und des Reduktionsmaßes des Kältemitteldrucks durch das Ejektorpumpen-Düsenteil 13a einstellbar sein, und wenigstens eine Größe der Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors 21 und des Reduktionsmaßes des Kältemitteldrucks durch das Expansionsventil 23 kann einstellbar sein.
Gemäß einer dieser Maßnahmen wird wenigstens eine Größe der Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors 11 und des Reduktionsmaßes des Kältemitteldrucks durch das Ejektorpumpen-Düsenteil 13a eingestellt, um eine Einstellung der Strömungsrate G1 des vom Düsenteil 13a ausgestoßenen Kältemittels zu ermöglichen. Außerdem wird die wenigstens eine Größe der Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors 21 und des Reduktionsmaßes des Kältemitteldrucks durch das Expansionsventil 23 eingestellt, um eine Einstellung der von der Ejektorpumpen-Kältemittelansaugöffnung 13b angesaugten Kältemittelströmungsrate G2 zu ermöglichen.
Das heißt, die Strömungsraten der durch den ersten Verdampfapparat 14 und den zweiten Verdampfapparat 24 strömenden Kältemittel können eingestellt werden, was zu einer weiteren Verbesserung der Kühlleistung führt.
Ferner können, obwohl in dem obigen dritten Ausführungsbeispiel der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 basierend auf dem erfassten Druck durch den Niederdrucksensor 94 und die erfasste Temperatur durch den Lufttemperatursensor 95 berechnet wird, auch irgendwelche anderen Elemente verwendet werden, die den Überhitzungsgrad SH erfassen oder berechnen können. Zum Beispiel kann zusammen mit dem Niederdrucksensor 94 an einer stromabwärtigen Seite des zweiten Verdampfapparats 24 ein Kältemitteltemperatursensor vorgesehen sein.
Ferner wird in dem oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel der Kältemittelüberhitzungsgrad SH am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 berechnet und das Strömungsratenverhältnis wird basierend auf dem berechneten Überhitzungsgrad gesteuert. Wenn jedoch ein Strömungsratenverhältnis, bei welchem der Überhitzungsgrad SH früher einen geeigneten Wert annimmt, offenbart wird, kann die Steuerung des zweiten Kompressors 21 basierend auf dem Strömungsratenverhältnis ausgeführt werden, bei welchem der Überhitzungsgrad SH den geeigneten Wert annimmt.
Selbst in diesem Fall ist es selbstverständlich, dass das Strömungsratenverhältnis basierend auf dem Überhitzungsgrad SH des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 gesteuert wird. Dies kann die gute Kühlleistung ohne Berechnen des Überhitzungsgrades SH für jede Routine erzielen.
Wenn zum Beispiel der erste und der zweite Kompressor 11 und 21 in ihren Spezifikationen identisch sind und der Überhitzungsgrad SH offensichtlich einen geeigneten Wert bei dem Strömungsratenverhältnis von ϕ = 0,5 (G1:G2 = 1:1) annimmt, können der erste Kompressor 11 und der zweite Kompressor 21 so gesteuert werden, dass sie die gleiche Drehzahl haben. Dies vereinfacht die Steuerung extrem.
Alternativ kann die gesamte Strömungsrate (Strömungsrate entsprechend G1 + G2) ohne Berechnung des Kältemittelüberhitzungsgrades SH am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 berechnet werden und die Drehzahl beider Kompressoren 11 und 21 kann so gesteuert werden, dass sie das Strömungsratenverhältnis annimmt, das durch die Beziehung, die früher den Kältemittelüberhitzungsgrad SH berücksichtigt hat, abgebildet oder verbunden ist. Selbst in diesem Fall ist es selbstverständlich, dass das Strömungsratenverhältnis basierend auf dem Kältemittelüberhitzungsgrad SH am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 gesteuert wird.
In dem in 6 dargestellten Steuerablaufdiagramm kann auf den Schritt S220, bei welchem der Überhitzungsgrad SH basierend auf dem Druck und der Temperatur des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 24 berechnet wird, verzichtet werden und das Verhältnis der Strömungsrate G1 des direkt aus dem Düsenteil 13a ausgestoßenen Kältemittels zur Strömungsrate G2 des von der Kältemittelansaugöffnung 13b angesaugten Kältemittels kann gesteuert werden. Dies kann die Strömungsrate des durch den zweiten Verdampfapparat 24 strömenden Kältemittels basierend auf dem Druck und der Temperatur des Kältemittels optimal steuern. So kann die Kühlleistung weiter verbessert werden, während der Kreis effizient angetrieben wird, ohne dass der Kältemittelüberhitzungsgrad SH zu jedem Steuerzeitpunkt berechnet wird.
In den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Kühlkreisvorrichtung 1 aus dem ersten und dem zweiten Kompressor 11 und 21, dem ersten und dem zweiten Kühler 12 und 22, der Ejektorpumpe 13, dem Expansionsventil 23 oder 23A und dem ersten und dem zweiten Verdampfapparat 14 und 24 aufgebaut, die alle miteinander über eine Rohrleitung verbunden sind. In der Kühlkreisvorrichtung sind jedoch die Komponenten nicht auf diese Elemente beschränkt.
Zum Beispiel kann die Kühlkreisvorrichtung, falls erforderlich, wie in 10 dargestellt, in geeigneter Weise mit irgendeinem Element von Auffanggefäßen 51 und 52, Expansionsventil 53 und Speicher 54 versehen werden. Hierbei dienen die Auffanggefäße 51 und 52 dem Trennen des Kältemittels in Flüssigkeit und Dampf stromab der jeweiligen Kühler 12, 22, wobei sie darin ein überschüssiges Kältemittel speichern. Insbesondere ist das erste Auffanggefäß 52 stromab des ersten Kühlers 12 und stromauf des Düsenteils 13a der Ejektorpumpe 13 zum Trennen des Kältemittels aus dem ersten Kühler 12 in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel angeordnet. Weiter ist das zweite Auffanggefäß 51 stromab des zweiten Kühlers 22 und stromauf des zweiten Verdampfapparats 24 zum Trennen des Kältemittels aus dem zweiten Kühler 22 in Dampfkältemittel und flüssiges Kältemittel angeordnet. Das Expansionsventil 53 dient dem Durchführen einer Feineinstellung des Drucks des in das Düsenteil 13a der Ejektorpumpe 13 strömenden Kältemittels gemäß dem Überhitzungsgrad des aus dem ersten Verdampfapparat 14 strömenden Kältemittels, wenn das Düsenteil 13a der Ejektorpumpe 13 vom festen Drosseltyp ist. Das Expansionsventil 53 ist zwischen dem ersten Kühler 12 und dem Düsenteil 13a der Ejektorpumpe 13 angeordnet, sodass ein Öffnungsgrad des Expansionsventils 53 entsprechend einem Überhitzungsgrad des aus dem ersten Verdampfapparat 14 ausströmenden Kältemittels einstellbar ist.
Ferner dient der Speicher 54 dem Trennen des Kältemittels in Flüssigkeit und Dampf stromauf der Kompressoren, um darin das überschüssige Kältemittel zu speichern, wobei eine Ölrückführmenge zum Kompressor eingestellt wird. Der Speicher 54 ist stromab des ersten Verdampfapparats 14 und stromauf des ersten und des zweiten Kompressors angeordnet.
Obwohl in den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Kühlkreisvorrichtung für ein Fahrzeug erläutert worden ist, ist es offensichtlich, dass die Erfindung zusätzlich zu dem Kreis für das Fahrzeug in der gleichen Weise auch auf eine stationäre Kühlkreisvorrichtung oder dergleichen angewendet werden kann.
In den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Art des Kältemittels nicht spezifiziert, aber das Kältemittel kann irgendeines sein, das entweder auf einen überkritischen Kreis oder einen unterkritischen Kreis des Dampfkompressionstyps angewendet werden kann, beispielsweise eines auf Freon (CFC)-Basis oder ein Ersatz-Freon auf HC-Basis oder Kohlendioxid (CO₂). Der hier beschriebene Begriff Freon ist ein allgemeiner Begriff für organische Verbindungen bestehend aus Kohlenstoff, Fluor, Chlor und Wasserstoff, und er wird allgemein als Kältemittel verwendet. Das Kältemittel auf Freon-Basis kann ein Kältemittel auf HCFC-Basis (Hydrochlorfluorkohlenstoff), ein Kältemittel auf HFC-Basis (Hydrofluorkohlenstoff) und dergleichen enthalten, die als Ersatz-Flons bezeichnet werden, weil sie die Ozonschicht nicht zerstören.
Ferner ist das Kältemittel auf HC-Basis (Kohlenwasserstoff) ein Kältemittelmaterial, das Wasserstoff und Kohlenstoff enthält und in der Natur existiert. Dieses Kältemittel auf HC-Basis kann R600a (Isobutan), R290 (Propan) und dergleichen enthalten.
Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Kühlkreisvorrichtung, mit einem ersten Kompressor (11) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, um das komprimierte Kältemittel daraus auszugeben; einem ersten Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme des von dem ersten Kompressor (11) ausgegebenen Kältemittels; einer Ejektorpumpe (13) mit einem Düsenteil (13a) zum Umwandeln einer Druckenergie des aus dem ersten Kühler (12) strömenden Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie und zum Dekomprimieren und Expandieren des Kältemittels, einer Kältemittelansaugöffnung (13b), von welcher Kältemittel durch einen Strom des vom Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird, und einem Druckerhöhungsteil (13c, 13d) zum Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie, wobei das vom Düsenteil (13a) ausgestoßene Kältemittel und das von der Kältemittelansaugöffnung (13b) angesaugte Kältemittel vermischt werden, wodurch der Druck des Kältemittels erhöht wird; einem ersten Verdampfapparat (14) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe (13) ausströmenden Kältemittels; einem zweiten Kompressor (21) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, um das komprimierte Kältemittel daraus auszugeben; einem zweiten Kühler (22) zum Abstrahlen von Wärme des vom zweiten Kompressor (211 ausgegebenen Kältemittels; einem Dekompressionselement (23, 23A) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des aus dem zweiten Kühler (22) ausströmenden Kältemittels; und einem zweiten Verdampfapparat (24) zum Verdampfen des durch das Dekompressionselement (23, 23A) dekomprimierten Kältemittels und zum Leiten des verdampften Kältemittels in die Kältemittelansaugöffnung (13b), wobei der erste Verdampfapparat (14) mit dem ersten Kompressor (11) und dem zweiten Kompressor (21) derart gekoppelt ist, dass das durch den ersten Verdampfapparat (14) verdampfte Kältemittel zwischen dem ersten Kom pressor (11) und dem zweiten Kompressor (21) verteilt und in diese gesaugt wird, wobei wenigstens eine Größe einer Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) und eines Reduktionsmaßes eines Kältemitteldrucks durch das Düsenteil (13a) einstellbar ist, und wobei wenigstens eine Größe einer Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) und eines Reduktionsmaßes eines Kältemitteldrucks durch die Dekompressionseinrichtung (23) einstellbar ist.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Steuereinrichtung (100) zum Einstellen wenigstens einer Größe der Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) und des Reduktionsmaßes des Kältemitteldrucks durch das Düsenteil (13a) und gleichzeitig Einstellen wenigstens einer Größe der Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) und des Reduktionsmaßes des Kältemitteldrucks durch die Dekompressionseinrichtung (23, 23A), um so ein Verhältnis einer Strömungsrate des vom Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels zu einer Strömungsrate des von der Kältemittelansaugöffnung (13b) angesaugten Kältemittels zu steuern.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Steuereinrichtung (100) das Verhältnis der Strömungsrate des vom Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels zur Strömungsrate des von der Kältemittelansaugöffnung (13b) angesaugten Kältemittels basierend auf einem Überhitzungsgrad des Kältemittels an einem Auslass des zweiten Verdampfapparats (24) steuert.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit einer Kältemitteldruckerfassungseinrichtung (94) zum Erfassen eines Drucks des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats (24) und einer Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung (95) zum Erfassen einer Temperatur des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats (24), wobei die Steuereinrichtung (100) den Überhitzungsgrad basierend auf dem durch die Kältemitteldruckerfassungseinrichtung (94) erfassten Kältemitteldruck und der durch die Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung (95) erfassten Kältemitteltemperatur berechnet.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einer Kältemitteldruckerfassungseinrichtung (94) zum Erfassen eines Drucks des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats (24) und einer Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung (95) zum Erfassen einer Temperatur des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats (24), wobei die Steuereinrichtung (100) das Verhältnis der Strömungsrate des vom Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels zur Strömungsrate des von der Kältemittelansaugöffnung (13b) angesaugten Kältemittels basierend auf dem durch die Kältemitteldruckerfassungseinrichtung (94) erfassten Kältemitteldruck und der durch die Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung (95) erfassten Kältemitteltemperatur steuert.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher die Kältemitteldruckerfassungseinrichtung (94) ein an der Auslassseite des zweiten Verdampfapparats (24) angeordneter Drucksensor (94) ist und die Kältemitteltemperaturerfassungseinrichtung (95) ein Temperatursensor (95) zum Erfassen einer Temperatur eines durch den zweiten Verdampfapparat (24) geströmten Außenfluids ist.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher sowohl die Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) als auch die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) einstellbar sind.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher entweder die Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) oder die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) einstellbar ist.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Kältemittelausgabemenge des ersten Kompressors (11) einstellbar ist.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) einstellbar ist.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, bei welcher das Düsenteil (13a) einen festen Öffnungsgrad besitzt.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 7 oder 10, bei welcher die Dekompressionseinrichtung (23) eine feste Drosseleinrichtung (23) ist.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher sowohl die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) als auch das Reduktionsmaß des Kältemitteldrucks durch die Dekompressionseinrichtung (23A) einstellbar sind, und wenn die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) auf ein vorbestimmtes Maß verringert wird, das Reduktionsmaß des Kältemittels durch die Dekompressionseinrichtung (23) erhöht wird.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher, wenn die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) auf das vorbestimmte Maß verringert wird, die Kältemittelausgabemenge des zweiten Kompressors (21) auf die vorbestimmte Menge fixiert wird.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welcher der erste Verdampfapparat (14) und der zweite Verdampfapparat (24) zum Kühlen jeweils unterschiedlicher Räume angeordnet sind.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welcher der erste Verdampfapparat (14) und der zweite Verdampfapparat (24) zum Kühlen eines einzelnen Raums angeordnet sind.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner mit einem ersten Auffanggefäß (52), das stromab Seite des ersten Kühlers (12) und stromauf des Düsenteils (13a) der Ejektorpumpe (13) angeordnet ist, zum Trennen des Kältemittels aus dem ersten Kühler (12) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel; und einem zweiten Auffanggefäß (51), das stromab des zweiten Kühlers (22) und stromauf des zweiten Verdampfapparats (24) angeordnet ist, zum Trennen des Kältemittels aus dem zweiten Kühler (22) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei welcher das Kältemittel aus dem ersten Verdampfapparat (14) an einem Verzweigungspunkt (Z) stromauf des ersten Kompressors (11) und des zweiten Kompressors (21) verzweigt wird, wobei die Vorrichtung ferner einen Speicher (54), der stromab des ersten Verdampfapparats (14) und stromauf des Verzweigungspunkts (Z) angeordnet ist, zum Trennen des Kältemittels aus dem ersten Verdampfapparat (14) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel und zum Speichern überschüssigen Kältemittels darin aufweist.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, ferner mit einem Expansionsventil (53), das zwischen dem ersten Kühler (12) und dem Düsenteil (13a) der Ejektorpumpe (13) angeordnet ist, wobei ein Öffnungsgrad des Expansionsventils (53) entsprechend einem Überhitzungsgrad des aus dem ersten Verdampfapparat 114) ausströmenden Kältemittels einstellbar ist.
Kühlkreisvorrichtung, mit einem ersten Kompressor (11) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, um das komprimierte Kältemittel daraus auszugeben; einem ersten Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme des vom ersten Kompressor (11) ausgegebenen Kältemittels; einer Ejektorpumpe (13) mit einem Düsenteil (13a) zum Umwandeln einer Druckenergie des aus dem ersten Kühler (12) strömenden Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie und zum Dekomprimieren und Expandieren des Kältemittels, und einer Kältemittelansaugöffnung (13b), von welcher Kältemittel durch einen Strom des vom Düsenteil (13a) ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird; einem ersten Verdampfapparat (14) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe (13) ausströmenden Kältemittels; einem zweiten Kompressor (21) zum Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, um das komprimierte Kältemittel daraus auszugeben; einem zweiten Kühler (22) zum Abstrahlen von Wärme des vom zweiten Kompressor (21) ausgegebenen Kältemittels; einem Dekompressionselement (23, 23A) zum Dekomprimieren und Expandieren des aus dem zweiten Kühler (22) ausströmenden Kältemittels; und einem zweiten Verdampfapparat (24) zum Verdampfen des durch das Dekompressionselement (23, 23A) dekomprimierten Kältemittels, wobei der zweite Verdampfapparat (24) mit der Kältemittelansaugöffnung (13b) gekoppelt ist, wobei der erste Verdampfapparat (14) mit dem ersten Kompressor (11) und dem zweiten Kompressor (21) derart gekoppelt ist, dass das Kältemittel aus dem ersten Verdampfapparat (14) zwischen dem ersten Kompressor (11) und dem zweiten Kompressor (21) verteilt und in diese gesaugt wird.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 20, ferner mit einem Speicher (54), der stromab des ersten Verdampfapparats (14) und stromauf des ersten und des zweiten Kompressors angeordnet ist, zum Trennen des Kältemittels aus dem ersten Verdampfapparat (14) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel und zum Speichern überschüssigen Kältemittels darin.
Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, ferner mit einem Expansionsventil (53), das zwischen dem ersten Kühler (12) und dem Düsenteil (13a) der Ejektorpumpe (13) angeordnet ist, wobei ein Öffnungsgrad des Expansionsventils (53) entsprechend einem Überhitzungsgrad des aus dem ersten Verdampfapparat (14) ausströmenden Kältemittels einstellbar ist.
Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, ferner mit einem ersten Auffanggefäß (52), das stromab des ersten Kühlers (12) und stromauf des Düsenteils (13a) der Ejektorpumpe (13) angeordnet ist, zum Trennen des Kältemittels aus dem ersten Kühler (12) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel; und einem zweiten Auffanggefäß (51), das stromab des zweiten Kühlers (22) und stromauf des zweiten Verdampfapparats (24) angeordnet ist, zum Trennen des Kältemittels aus dem zweiten Kühler (22) in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel.