DE102007007570B4

DE102007007570B4 - Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung und Ejektorpumpen-Kühlkreissystem damit

Info

Publication number: DE102007007570B4
Application number: DE102007007570.9A
Authority: DE
Inventors: Shin Nishida; Takayuki Sugiura; Hirotsugu Takeuchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: KR20070082543A; JP2007218497A; CN101021367A; KR100794971B1; DE102007007570A1; US20070186572A1; US7841193B2; CN100582601C

Abstract

Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung für eine Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren eines Kältemittels und einem Kühler (12) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels, wobei das Kältemittel vom Kühler an einem Verzweigungsabschnitt (A) in einen ersten Strom und einen zweiten Strom geteilt wird, wobei die Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung aufweist: eine Ejektorpumpe (15, 31, 33) mit einem Düsenabschnitt (16) zum Dekomprimieren des Kältemittels des ersten Stroms und einer Kältemittelansaugöffnung (17b), von der das Kältemittel durch einen vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom angesaugt wird; einen ersten Verdampfapparat (20) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; eine Drosseleinrichtung (21, 25, 27, 30) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms; einen stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat (22) zum Verdampfen des Kältemittels; und einen Einstellmechanismus (19) mit einem temperaturempfindlichen Verformungselement (19d), das entsprechend einer Veränderung einer Kältemitteltemperatur des Kreissystems verformt wird, um eine Kältemitteldurchgangsfläche (Anoz, Ae) des Düsenabschnitts und der Drosseleinrichtung einzustellen, wobei der Einstellmechanismus vorgesehen ist, um ein Strömungsmengenverhältnis (η) einer durch den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe dekomprimierten ersten Kältemittelströmungsmenge (Gnoz) und einer in die Kältemittelansaugöffnung (17b) der Ejektorpumpe angesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge (Ge) einzustellen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung und ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit einer Ejektorpumpe. Die Kältemittelströmungsmenge-Steuervorrichtung wird zum Beispiel in geeigneter Weise für ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem verwendet.
Stand der Technik
Die JP-A-2005-308380 ( US 2005/0268644 A1 ) schlägt ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem vor, in dem ein Verzweigungsabschnitt stromauf einer Düse einer Ejektorpumpe vorgesehen ist. In diesem Kreissystem strömt ein Kältemittelstrom vom Verzweigungsabschnitt in den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe, und der andere Kältemittelstrom vom Verzweigungsabschnitt strömt in eine Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe.
Ferner ist ein erster Verdampfapparat zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe strömenden Kältemittels positioniert, und ein Drosselmechanismus und ein zweiter Verdampfapparat sind zwischen dem Verzweigungsabschnitt und der Kältemittelansaugöffnung angeordnet. Deshalb strömt das im Drosselmechanismus dekomprimierte Kältemittel in den zweiten Verdampfapparat und wird in die Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe gesaugt.
Im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem ist eine Strömungsmenge Gn des durch den Verzweigungsabschnitt gelangenden Kältemittels die Summe einer Strömungsmenge Gnoz des vom Verzweigungsabschnitt in den Düsenabschnitt strömenden Kältemittels und einer Strömungsmenge Ge des vom Verzweigungsabschnitt durch den zweiten Verdampfapparat in die Kältemittelansaugöffnung strömenden Kältemittels (d. h. Gn = Gnoz + Ge). Demgemäß wird, wenn die Strömungsmenge Gnoz erhöht wird, die Strömungsmenge Ge geringer, wodurch die Kühlkapazität des zweiten Verdampfapparats vermindert wird. Wenn dagegen die Strömungsmenge Ge erhöht wird, wird die Strömungsmenge Gnoz geringer, wodurch ein Kältemittelansaugvermögen und ein Druckerhöhungsmaß in der Ejektorpumpe reduziert werden.
Demgemäß ist es schwierig, die Strömungsmenge Gn des Kältemittels am Verzweigungsabschnitt richtig in die Strömungsmenge Gnoz des in den Düsenabschnitt strömenden Kältemittels und die Strömungsmenge Ge des in die Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe strömenden Kältemittels zu teilen, während das Kreissystem im gesamten Kreis einen hohen Wirkungsgrad besitzt. Das heißt, ein Strömungsverhältnis zwischen der Strömungsmenge Ge und der Strömungsmenge Gnoz ist entsprechend der Kühllast im Kreissystem schwierig richtig zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der vorgenannten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung vorzusehen, die ein Strömungsverhältnis einer Strömungsmenge des in einen Düsenabschnitt einer Ejektorpumpe strömenden Kältemittels und einer Strömungsmenge des in eine Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe strömenden Kältemittels basierend auf einer Kühllast in einem Kühlkreis in geeigneter Weise steuern kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem vorzusehen, in dem ein Strömungsverhältnis einer Strömungsmenge des in einen Düsenabschnitt einer Ejektorpumpe strömenden Kältemittels und einer Strömungsmenge des in eine Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe strömenden Kältemittels in geeigneter Weise eingestellt werden kann.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem vorzusehen, das einen Wirkungsgrad des Kreises durch geeignetes Einstellen des Strömungsverhältnisses verbessern kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung für ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem, in dem ein Kältemittel von einem Kühler an einem Verzweigungsabschnitt in einen ersten Strom und einen zweiten Strom geteilt wird, eine Ejektorpumpe mit einem Düsenabschnitt zum Dekomprimieren des Kältemittels des ersten Stroms und einer Kältemittelansaugöffnung, von der das Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird; einen ersten Verdampfapparat zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; eine Drosseleinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms; einen stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat zum Verdampfen des Kältemittels; und einen Einstellmechanismus mit einem temperaturempfindlichen Verformungselement, das sich entsprechend einer Veränderung einer Kältemitteltemperatur des Kreissystems verformt, um eine Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts und der Drosseleinrichtung einzustellen. Weiter ist der Einstellmechanismus vorgesehen, um ein Strömungsverhältnis einer ersten Kältemittelströmungsmenge, die durch den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe dekomprimiert wird, und einer zweiten Kältemittelströmungsmenge, die in die Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe gesaugt wird, einzustellen. Demgemäß ist es möglich, das Strömungsverhältnis entsprechend einer Veränderung einer Kühllast eines Kühlkreises in geeigneter Weise einzustellen.
Zum Beispiel ist die eine Kältemitteldurchgangsfläche eine Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts oder eine Kältemitteldurchgangsfläche der Drosseleinrichtung. Ferner kann der Einstellmechanismus die eine Kältemitteldurchgangsfläche so ändern, dass ein Verhältnis der Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts zu einer Summe der Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts und der Kältemitteldurchgangsfläche der Drosseleinrichtung gleich oder kleiner als 0,8 wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung für ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem eine Ejektorpumpe mit einem Düsenabschnitt zum Dekomprimieren eines Kältemittels eines von einem Verzweigungsabschnitt stromab eines Kühlers geteilten ersten Stroms und einer Kältemittelansaugöffnung, von der ein Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird; einen ersten Verdampfapparat zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe strömenden Kältemittels; eine Drosseleinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels eines vom Verzweigungsabschnitt geteilten zweiten Stroms; und einen stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat zum Verdampfen des Kältemittels. In der Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung stellt eine Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung seine Kältemitteldurchgangsfläche basierend auf einer Temperatur des Kältemittels stromab des Kühlers so ein, dass ein Druck des Kältemittels stromab des Kühlers einen vorbestimmten Wert erreicht, und die andere Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung weist ein temperaturempfindliches Verformungselement auf, das eine Kältemitteldurchgangsfläche der anderen Komponente ändert, um ein Strömungsverhältnis einer durch den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe dekomprimierten ersten Kältemittelströmungsmenge und einer in die Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe gesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge einzustellen. So kann eine Gesamtströmungsmenge im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem durch eine Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung gesteuert werden, und das Strömungsverhältnis zwischen der ersten Kältemittelströmungsmenge und der zweiten Kältemittelströmungsmenge kann durch die andere Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung gesteuert werden. Demgemäß kann der Kreiswirkungsgrad im gesamten Kreissystem effektiv erhöht werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung für ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem eine Ejektorpumpe mit einem Düsenabschnitt zum Dekomprimieren eines Kältemittels eines von einem Verzweigungsabschnitt stromab eines Kühlers geteilten ersten Stroms, einer Kältemittelansaugöffnung, von der ein Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird, und einem Diffusorabschnitt, in dem der Druck des gemischten Kältemittels des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels und des von der Kältemittelansaugöffnung angesaugten Kältemittels um ein Druckerhöhungsmaß erhöht wird; einen ersten Verdampfapparat zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe strömenden Kältemittels; eine Drosseleinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels eines vom Verzweigungsabschnitt geteilten zweiten Stroms; einen stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat zum Verdampfen des Kältemittels; und eine Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Strömungsverhältnisses einer in den Düsenabschnitt strömenden ersten Kältemittelströmungsmenge und einer in die Kältemittelansaugöffnung gesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge basierend auf dem Druckerhöhungsmaß im Diffusorabschnitt der Ejektorpumpe.
Allgemein gewinnt die Ejektorpumpe eine Expansionsverlustenergie während der Kältemitteldekompression am Düsenabschnitt durch Ansaugen des Kältemittels von der Kältemittelansaugöffnung und durch Erhöhen des Kältemitteldrucks am Diffusorabschnitt wieder. Falls die gesamte Expansionsverlustenergie (E) wiedergewonnen wird, ist die gesamte Expansionsverlustenergie (E) das Produkt der zweiten Kältemittelströmungsmenge (Ge) und des Druckerhöhungsmaßes (ΔP) des Diffusorabschnitts (Ge·ΔP). Daher kann, falls die erste Kältemittelströmungsmenge (Gnoz) zu einem vorbestimmten Wert wird, das Strömungsverhältnis zwischen der ersten Kältemittelströmungsmenge und der zweiten Kältemittelströmungsmenge durch Steuern des Druckerhöhungsmaßes auf einen geeigneten Wert geregelt werden. Deshalb ist es möglich, das Strömungsverhältnis in geeigneter Weise zu steuern, wodurch der Kreiswirkungsgrad erhöht wird. Zum Beispiel kann die Einstelleinrichtung in der Drosseleinrichtung oder in der Ejektorpumpe vorgesehen sein.
In der Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte kann die Kältemitteltemperatur im Kreissystem eine Temperatur eines niederdruckseitigen Kältemittels nach der Dekompression durch den Düsenabschnitt oder die Drosseleinrichtung sein oder kann eine Temperatur eines hochdruckseitigen Kältemittels vor der Dekompression durch wenigstens eine Komponente des Düsenabschnitts und der Drosseleinrichtung sein. Weiter kann das temperaturempfindliche Verformungselement ein Federelement mit einer Federkonstante sein, die sich entsprechend der Kältemitteltemperatur im Kreissystem ändert.
Bei der Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der ersten bis dritten Aspekte können der erste Verdampfapparat, der zweite Verdampfapparat und die Ejektorpumpe integral verbunden sein, um eine integrierte Einheit zu bilden. Wenn zum Beispiel der erste Verdampfapparat einen ersten Verteilerbehälter zum Verteilen und Sammeln des Kältemittels enthält und wenn der zweite Verdampfapparat einen zweiten Verteilerbehälter zum Verteilen und Sammeln des Kältemittels enthält, kann eine Längsrichtung der Ejektorpumpe parallel zu einer Längsrichtung des ersten Verteilerbehälters und einer Längsrichtung des zweiten Verteilerbehälters gesetzt sein. Alternativ kann die Ejektorpumpe ferner einen Ejektorpumpenkörper mit der Kältemittelansaugöffnung und ein Ejektorpumpengehäuse zum Aufnehmen des Düsenabschnitts und des Ejektorpumpenkörpers enthalten. In diesem Fall können das Ejektorpumpengehäuse, der erste Verdampfapparat und der zweite Verdampfapparat integral verbunden sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit der Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der ersten bis dritten Aspekte versehen sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpen-Kühlkreissystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine Schnittansicht einer Ejektorpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer Temperatur und einer Federkonstanten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer Temperatur und einer Düsendurchgangsfläche der Ejektorpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 eine Perspektivansicht einer kombinierten Einheit einer Ejektorpumpe und eines ersten und eines zweiten Verdampfapparats gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpen-Kühlkreissystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
7 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpen-Kühlkreissystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
8 eine Schnittansicht einer variablen Drossel gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
9 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpen-Kühlkreissystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
10 eine schematische Darstellung eines Ejektorpumpen-Kühlkreissystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
11 eine Schnittansicht einer Ejektorpumpe gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
12 eine Schnittansicht einer Ejektorpumpe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
13 eine Schnittansicht einer Ejektorpumpe gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;
14 eine Schnittansicht einer Ejektorpumpe gemäß einem achten Ausführungsbeispiel; und
15 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Flächenverhältnis (Anoz/(Anoz + Ae)) und einem Kreiswirkungsgrad (COP) gemäß den Ausführungsbeispielen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Das erste Ausführungsbeispiel wird nun Bezug nehmend auf 1 bis 5 beschrieben. 1 zeigt ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem des ersten Ausführungsbeispiels.
Zunächst saugt in dem Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10 ein Kompressor 11 ein Kältemittel an, komprimiert es und gibt es aus. Der Kompressor 11 wird durch eine ihm von einem Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) aber eine Riemenscheibe und einen Riemen übertragene Antriebskraft drehend angetrieben. Zum Beispiel wird in diesem Ausführungsbeispiel als Kompressor 11 ein wohlbekannter Taumelscheiben-Verstellkompressor eingesetzt, der ein Ausgabevolumen variabel und stufenlos durch ein Steuersignal von außen steuern kann.
Das Ausgabevolumen bedeutet ein geometrisches Volumen eines Arbeitsraums, in dem das Kältemittel angesaugt und komprimiert wird, und insbesondere ein Zylindervolumen zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt des Hubs eines Kolbens. Durch Verändern des Ausgabevolumens kann die Ausgabekapazität des Kompressors 11 eingestellt werden. Das Verändern des Ausgabevolumens wird durch Steuern eines Drucks Pc einer im Kompressor 11 gebildeten Taumelscheibenkammer (nicht dargestellt) zum Variieren eines Neigungswinkels einer Taumelscheibe, um dadurch den Hub des Kolbens zu verändern, durchgeführt.
Der Druck Pc der Taumelscheibenkammer des Kompressors 11 wird durch Verändern des Verhältnisses eines Kältemittelausgabedrucks Pd zu einem in die Taumelscheibenkammer eingeleiteten Kältemittelansaugdruck Ps gesteuert, indem ein elektromagnetisches Volumenregelventil 11a benutzt wird, das durch ein Ausgangssignal einer später zu beschreibenden Klimasteuereinheit (Klima-ECU) 23 angetrieben wird. Hierdurch kann der Kompressor 11 das Ausgabevolumen stufenlos in einem Bereich von etwa 0% bis 100% verändern.
Außerdem kann der Kompressor 11, weil der Kompressor 11 das Ausgabevolumen stufenlos im Bereich von etwa 0% bis 100% ändern kann, im Wesentlichen in einen Betriebsstoppzustand gebracht werden, indem das Ausgabevolumen auf etwa 0% vermindert wird. So verwendet dieses Ausführungsbeispiel eine kupplungslose Konstruktion, bei der eine Drehwelle des Kompressors 11 immer mit dem Fahrzeugmotor über den Riemenscheiben und den Riemen gekoppelt ist. Natürlich kann, auch wenn ein Verstellkompressor als Kompressor 11 verwendet wird, die Energie vom Fahrzeugmotor zum Kompressor 11 auch über eine elektromagnetische Kupplung übertragen werden.
Ferner kann, wenn ein Kompressor mit fester Verdrängung als Kompressor 11 eingesetzt wird, der Kompressor auch intermittierend durch eine elektromagnetische Kupplung betrieben werden, um eine Steuerung der relativen Einschaltdauer, d. h. des Verhältnisses des Ein-Betriebs und des Aus-Betriebs, durchzuführen, wodurch die Ausgabekapazität des Kompressors 11 gesteuert wird. Außerdem kann ein elektrischer Kompressor, der durch einen Elektromotor drehbar angetrieben wird, eingesetzt werden und die Drehzahl des Elektromotors kann durch eine Steuerung der Frequenz eines Wechselrichters oder dergleichen gesteuert werden, wodurch die Ausgabekapazität des Kompressors gesteuert wird.
Ein Kühler 12 ist kältemittelstromab des Kompressors 11 angeschlossen. Der Kühler 12 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem vom Kompressor 11 ausgegebenen Hochdruckkältemittel und der durch einen Gebläselüfter 12a geblasenen Außenluft (d. h. Luft außerhalb eines Fahrzeugraums) austauscht, um das Hochdruckkältemittel zu kühlen, um so die Wärme des Kältemittels abzustrahlen. Der Gebläselüfter 12a ist ein elektrisch betriebener Lüfter, der durch einen Motor 12b angetrieben wird. Ferner wird der Motor 12b durch eine von der später zu beschreibenden Klimasteuereinheit 23 ausgegebenen Steuerspannung drehbar angetrieben.
Im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10 des ersten Ausführungsbeispiels wird ein normales Kältemittel auf Flon-Basis als Kältemittel verwendet, und ein unterkritischer Kreis ist gebildet, in dem der Druck des Hochdruckkältemittels nicht gleich oder höher als ein überkritischer Druck des Kältemittels ansteigt. Deshalb funktioniert der Kühler 12 als ein Kondensator zum Kühlen und Kondensieren des Kältemittels.
Auf der stromabwärtigen Seite des Kühlers 12 ist ein Auffanggefäß 13 angeordnet, das als eine Dampf/Flüssigkeit-Trennvorrichtung zum Trennen des Kältemittels in ein Dampfphasenkältemittel und ein Flüssigphasenkältemittel dient, um das Flüssigphasenkältemittel darin zu speichern. Eine Kältemittelrohrleitung 14 ist mit der stromabwärtigen Seite des Auffanggefäßes 13 verbunden, und das durch das Auffanggefäß 13 getrennte Flüssigphasenkältemittel strömt in die Kältemittelrohrleitung 14.
In der Kältemittelrohrleitung 14 ist ein Verzweigungsabschnitt A zum Verzweigen des Kältemittelstroms in zwei Ströme vorgesehen, einer von ihnen strömt in einen Düsenabschnitt 16 einer Ejektorpumpe 15 über eine Kältemittelrohrleitung 14a und der andere von ihnen strömt über eine Kältemittelrohrleitung 14b zu einer Kältemittelansaugöffnung 17b der Ejektorpumpe 15.
Der Düsenabschnitt 16 der Ejektorpumpe 15 funktioniert als Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des Kältemittels und wirkt gleichzeitig als Kältemittelzirkulationseinrichtung zum Zirkulieren des Kältemittels durch eine Sogwirkung des mit hoher Geschwindigkeit vom Düsenabschnitt 16 ausgestoßenen Kältemittelstroms. Der detaillierte Aufbau der Ejektorpumpe 15 des ersten Ausführungsbeispiels wird nun unter Bezug auf 2 bis 4 erläutert. 2 ist eine Schnittansicht der Ejektorpumpe 15. Die Ejektorpumpe 15 des ersten Ausführungsbeispiels enthält den Düsenabschnitt 16, einen Ejektorpumpenkörper 17, ein Ejektorpumpengehäuse 18 und einen Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19.
Der Düsenabschnitt 16 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einer Spitze, die in Strömungsrichtung des Kältemittels konisch zuläuft. Der Düsenabschnitt 16 drosselt die Durchgangsfläche des Kältemittels auf ein kleines Maß entlang seiner konischen Form, um das Kältemittel in einer isentropischen Weise zu dekomprimieren und auszudehnen. Ferner hat der Düsenabschnitt 16 eine Kältemittelausstoßöffnung 16a, aus deren Ende das Kältemittel ausgestoßen wird, und einen Düsenabschnitt-Kältemitteleinlass 16b, der an seiner Seite angeordnet ist, um das am Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittel in den Düsenabschnitt 16 strömen zu lassen.
Der Düsenabschnitt 16 ist an der Innenseite des Ejektorpumpenkörpers 17 durch Presspassung oder dergleichen befestigt, um so einen Austritt des Kältemittels von einem eingepassten Teil (befestigten Teil) zu verhindern. Um einen Austritt des Kältemittels aus dem befestigten Teil zu verhindern, kann der Düsenabschnitt 16 durch Verbindungsmaßnahmen, wie beispielsweise einen Klebstoff, Schweißen, Druckschweißen, Löten oder dergleichen, verbunden und befestigt sein.
Der Ejektorpumpenkörper 17 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und trägt und befestigt den Düsenabschnitt 16. Der Ejektorpumpenkörper 17 enthält eine Kältemittelansaugöffnung 17b, einen Mischabschnitt 17c und einen Diffusorabschnitt 17d. Die Kältemittelansaugöffnung 17b ist eine Ansaugöffnung, durch welche das Kältemittel stromab eines später beschriebenen zweiten Verdampfapparats 22 in den Ejektorpumpenkörper 17 gesaugt wird, und sie ist in Verbindung mit der Kältemittelausstoßöffnung 16a des Düsenabschnitts 16 vorgesehen.
Der Mischabschnitt 17c ist ein Raum zum Mischen des von der Kältemittelausstoßöffnung 16a ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstroms und des von der Kältemittelansaugöffnung 17b angesaugten Kältemittels, und er ist stromab des Düsenabschnitts 16 und der Kältemittelansausöffnung 17b angeordnet.
Der Diffusorabschnitt 17d ist ein Druckerhöhungsabschnitt, der stromab des Mischabschnitts 17c angeordnet ist und zum Reduzieren der Geschwindigkeit des Kältemittelstroms ausgebildet ist, um so den Kältemitteldruck zu erhöhen. Der Diffusorabschnitt 17d ist in einer solchen Form ausgebildet, dass die Durchgangsfläche des Kältemittels allmählich größer wird, und er hat eine Funktion zum Reduzieren der Geschwindigkeit des Kältemittelstroms, um den Kältemitteldruck zu erhöhen, d. h. eine Funktion zum Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in seine Druckenergie.
Der Ejektorpumpenkörper 17 hat einen Kältemitteleinlass 17e, durch den das durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittel in den Düsenabschnitt-Kältemitteleinlass 16b strömt. Ferner ist der Ejektorpumpenkörper 17 an der Innenseite des Ejektorpumpengehäuses 18 mit einem Klebestoff oder dergleichen befestigt, um einen Austritt des Kältemittels aus einem verklebten Teil zu verhindern. Der Ejektorpumpenkörper 17 kann an dem Ejektorpumpengehäuse 18 natürlich auch über ein Dichtungsmaterial, wie beispielsweise einen O-Ring oder dergleichen befestigt sein.
Das Ejektorpumpengehäuse 18 besitzt eine im Wesentlichen zylindrische Form und dient dem Befestigen und Schützen der Komponenten 16, 17 und 19 der Ejektorpumpe 15.
Das Ejektorpumpengehäuse 18 ist mit einem Hochdruckkältemitteleinlass 18a zum Setzen einer Verbindung zwischen der Kältemittelrohrleitung 14a und dem Kältemitteleinlass 17e des Ejektorpumpenkörpers 17 sowie einem Ansaugkältemitteleinlass 18b zum Setzen einer Verbindung zwischen der Verzweigungsrohrleitung 14b und der Kältemittelansaugöffnung 17b des Ejektorpumpenkörpers 17 versehen. Das Ejektorpumpengehäuse 18 ist weiter mit einem Kältemittelstromauslass 18c, um das Kältemittel auf einer Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d zur stromaufwärtigen Seite eines später beschriebenen ersten Verdampfapparats 20 ausströmen zu lassen, sowie einer Kältemittelverbindungsöffnung 18d zum Setzen einer Verbindung zwischen dem Innern des Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 und des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d versehen.
Das Ejektorpumpengehäuse 18 ist aus dem gleichen Material (zum Beispiel Aluminium) wie die Kältemittelrohrleitungen 14a und 14b, die jeweils mit den Einlässen und Auslässen 18a bis 18d verbunden sind, gemacht. Diese Rohrleitungsteile sind jeweils mit den Einlässen und Auslässen verlötet, um so einen Austritt des Kältemittels aus den verbundenen Teilen zu verhindern.
Der Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 enthält einen Körperabschnitt 19a, einen Nadelabschnitt 19b, eine Vorspannfeder 19c und eine Gedächtnisfeder 19d. Der Körperabschnitt 19a hält den Nadelabschnitt 19b in der Längsrichtung der Ejektorpumpe 15 verschiebbar, wobei er darin die Vorspannfeder 19c und die Gedächtnisfeder 19d aufnimmt, und ist so an der Innenseite des Ejektorpumpengehäuses 18 befestigt.
Ferner ist der Körperabschnitt 19a mit einer Kältemittelverbindungsrohrleitung 19f und einem Kältemittelverbindungsloch 19e versehen, um so das Kältemittel auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d mit einem Raum zum Aufnehmen der Gedächtnisfeder 19d darin über die Kältemittelverbindungsöffnung 18d des Ejektorpumpengehäuses 18 zu verbinden.
Der Nadelabschnitt 19b hat eine im Wesentlichen nadelartige langgestreckte Form und ist derart koaxial angeordnet, dass die Längsachse des Nadelabschnitts 19b mit der Achse der Kältemittelausstoßöffnung 16a des Düsenabschnitts 16 zusammenfällt. Die Spitze des Nadelabschnitts 19b auf einer Seite des Düsenabschnitts 16a ist konisch und im Wesentlichen mittig der Kältemittelausstoßöffnung 16a angeordnet.
So bildet ein Freiraum zwischen der Spitze des Nadelabschnitts 19b und der Kältemittelausstoßöffnung 16a einen Drosselkanal des von der Kältemittelausstoßöffnung 16a ausgestoßenen Kältemittels. Wie oben erwähnt, verändert, da der Nadelabschnitt 19b in der Längsrichtung der Ejektorpumpe 15 bezüglich des Körperabschnitts 19a verschiebbar gehalten ist, die Bewegung des Nadelabschnitts 19b die Fläche Anoz des Düsenkältemittelkanals (Düsendrosselkanal).
Da der Nadelabschnitt 19b durch den Körperabschnitt 19a verschiebbar gehalten ist, ist ein Freiraum im Gleitteil zwischen dem Nadelabschnitt 19b und dem Körperabschnitt 19a vorgesehen. Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Abstand des Gleitteils (die Länge der Dichtung) ausreichend gewährleistet, um einen Austritt des Kältemittels aus dem Gleitteil zu verhindern. Es ist offensichtlich, dass Maßnahmen zum Bilden einer Labyrinthdichtung auf der Seite des Nadelabschnitts 19b oder Maßnahmen zum verschiebbaren Halten des Nadelabschnitts 19b durch den Köperabschnitt 19a über den O-Ring eingesetzt werden können, um den Austritt des Kältemittels zu verhindern.
Der Nadelabschnitt 19b weist ein scheibenartiges Federlager auf, das an seinem anderen Ende angeordnet ist. Das Federlager des Nadelabschnitts 19b nimmt Lasten von der Vorspannfeder 19c und der Gedächtnisfeder 19d auf. Die Vorspannfeder 19c ist eine Schraubenfeder und übt eine Belastung auf ein Federlagerteil des Nadelabschnitts 19b in der Richtung aus, die den Nadelabschnitt 19b die Kältemittelausstoßöffnung 19a des Düsenabschnitts 16 erreichen lässt, oder in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz reduziert.
Andererseits übt die Gedächtnisfeder 19d eine Belastung auf das Federlagerteil des Nadelabschnitts 19b in der Richtung aus, die den Nadelabschnitt 19b von der Kältemittelausstoßöffnung 16a des Düsenabschnitts 16 weg bewegt, oder in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößert.
Die Konstruktion der Gedächtnisfeder 19d wird im Detail beschrieben. Die Gedächtnisfeder 19d ist aus einer Gedächtnislegierung gemacht und hat die gleiche Form wie die Schraubenfeder. Die Gedächtnisfeder 19d funktioniert als Schraubenfeder mit einer vorbestimmten Federkonstanten bei einer bestimmten Temperatur, aber die Federkonstante variiert entsprechend einer Veränderung der Kältemitteltemperatur, um die Verformung der Feder zu bewirken.
Die Gedächtnisfeder 19d des Ausführungsbeispiels ist so ausgebildet, dass sie mit größer werdender Temperatur eine höhere Federkonstante besitzt, wie in 3 dargestellt. Daher wird die Gedächtnisfeder 19d so verformt, dass sie sich mit größer werdender Kältemitteltemperatur des Kreises (z. B. einer Niederdruckkältemitteltemperatur nach Dekompression durch den Düsenabschnitt 16 oder das thermische Expansionsventil 21) axial verlängert. Dies lässt den Nadelabschnitt 19b in der Richtung weg von der Kältemittelausstoßöffnung 16a, d. h. in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößert, mit größer werdender Temperatur verschieben, wie in 4 dargestellt.
Ferner steht in diesem Ausführungsbeispiel der Raum des Körperabschnitts 19a zum Aufnehmen der Gedächtnisfeder 19d darin mit dem Kältemittel auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d über die Kältemittelverbindungsöffnung 18d des Ejektorpumpengehäuses 18 und über das Kältemittelverbindungsloch 19e des Körperabschnitts 19a in Verbindung, wie oben erwähnt. Daher wird die Gedächtnisfeder 19d entsprechend der Temperaturänderung des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d verformt.
Deshalb ist im ersten Ausführungsbeispiel die Kältemitteltemperatur im Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 eine Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d, die Gedächtnisfeder 19d dient als ein temperaturempfindliches Verformungselement, und der Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 dient als Strömungsmengeneinstellmechanismus.
Die Ejektorpumpe 15 des Ausführungsbeispiels kann einfach durch Befestigen des Ejektorpumpenkörpers 17 mit dem darin befestigten Düsenabschnitt 16 an der Innenseite des Ejektorpumpengehäuses 18 und dann Befestigen des Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 an der Innenseite des Ejektorpumpengehäuses 18 konstruiert werden.
Als nächstes ist der erste Verdampfapparat 20 auf einer Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d der Ejektorpumpe 15 angeordnet, wie in 1 dargestellt. Der erste Verdampfapparat 20 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem durch den Düsenabschnitt 16 der Ejektorpumpe 15 dekomprimierten Niederdruckkältemittel und der durch einen Gebläselüfter 20a geblasenen Luft austauscht, um das Niederdruckkältemittel die Wärme absorbieren zu lassen, wodurch die Luft gekühlt wird.
Der Gebläselüfter 20a ist ein elektrisch betriebener Lüfter, der durch einen Motor 20b angetrieben wird. Der Motor 20b wird durch eine Steuerspannung drehbar angetrieben, die von der später zu beschreibenden Klimasteuereinheit 23 ausgegeben wird. Die kältemittelstromabwärtige Seite des ersten Verdampfapparats 20 ist mit der Ansaugseite des Kompressors 11 gekoppelt.
Ein thermisches Expansionsventil 21 und der zweite Verdampfapparat 22 sind in der Verzweigungsrohrleitung 14b angeordnet, in welche das andere, durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittel strömt. Das thermische Expansionsventil 21 stellt die Kältemitteldurchgangsfläche Ae seines Ventilkörperabschnitts (nicht dargestellt) entsprechend dem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des ersten Verdampfapparats 20 ein, wodurch das durch den Ventilkörperabschnitt des thermischen Expansionsventils 21 gelangende Kältemittel dekomprimiert wird, wobei die Strömungsmenge des Kältemittels eingestellt wird, um eine Steuerung des Kältemittelstroms derart durchzuführen, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des ersten Verdampfapparats 20 einen vorbestimmten Wert erreicht. Aus diesem Grund bildet das thermische Expansionsventil 21 eine Drosseleinrichtung des Ausführungsbeispiels.
Die Kältemitteldurchgangsfläche Ae des thermischen Expansionsventils 21 wird so eingestellt, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des ersten Verdampfapparats 20 zu einem vorbestimmten Wert wird. In der Kreiskonstruktion des ersten Ausführungsbeispiels wird die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 der Ejektorpumpe 15 ebenfalls entsprechend der Kältemitteltemperatur auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d (der Kältemitteltemperatur im Kühlkreis) verändert.
Im ersten Ausführungsbeispiel sind das thermische Expansionsventil 21 und der Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 der Ejektorpumpe 15 so konstruiert, dass das Flächenverhältnis α (= Anoz/(Anoz + Ae)) 0,8 oder weniger beträgt (siehe 15). Eine solche Konstruktion im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10 kann zum Beispiel einfach durch Beschränken eines Bewegungsbereichs des Nadelabschnitts 19b durch Vorsehen eines Fluchtabschnitts im Nadelabschnitt 19b des Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 oder durch Beschränken eines Bewegungsbereichs des Ventilkörpers des thermischen Expansionsventils 21 realisiert werden.
15 ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem Flächenverhältnis α (= Anoz/(Anoz + Ae)) und dem Kreiswirkungsgrad COP, wenn die Drehzahl des Kompressors 11750 U/min und 1.200 U/min beträgt. Das Diagramm von 15 ist in einem Zustand erstellt, wenn eine Außenlufttemperatur 45°C beträgt und die Innenlufttemperatur (relative Luftfeuchtigkeit 50%) 40°C beträgt.
Dieses Flächenverhältnis α bestimmt das Strömungsmengenverhältnis η (= Ge/Gnoz) einer Strömungsmenge Ge des durch das thermische Expansionsventil 21 in die Kältemittelansaugöffnung 17b gesaugten Kältemittels zu einer Strömungsmenge Gnoz des durch den Düsenabschnitt 16 dekomprimierten und ausgedehnten Kältemittels. Gemäß 15 wird, wenn das Flächenverhältnis α (= Anoz/(Anoz + Ae)) größer als 0,8 ist, das Strömungsmengenverhältnis η (= Ge/Gnoz) deutlich kleiner, wodurch die Kühlkapazität des zweiten Verdampfapparats 22 reduziert wird. Durch Einstellen des Flächenverhältnisses α (= Anoz/(Anoz + Ae)) auf höchstens 0,8 kann verhindert werden, dass die Kühlleistung des zweiten Verdampfapparats 22 stark sinkt.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann das Strömungsmengenverhältnis η (= Ge/Gnoz) unter einer bestimmten Kühllast auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, um so einen hohen Kreiswirkungsgrad im gesamten Kreis des Ejektorpumpen-Kühlkreissystems zu zeigen. Eine solche Einstellung kann einfach durch Verändern der Federkonstanten und der Einstelllast der Vorspannfeder 19c der Ejektorpumpe 15 ausgeführt werden.
Der zweite Verdampfapparat 22 ist ein Wärmeabsorber zum Verdampfen des Kältemittels stromab des thermischen Expansionsventils 21, um eine Wärmeabsorptionswirkung zu zeigen. In diesem Ausführungsbeispiel können, wie in einer schematischen Perspektivansicht von 5 dargestellt, der erste Verdampfapparat 20 und der zweite Verdampfapparat 22 als ein Beispiel in eine kombinierte Konstruktion zusammengebaut werden. Insbesondere sind die Komponenten des ersten Verdampfapparats 20 und jene des zweiten Verdampfapparats 22 aus Aluminium gemacht und zur kombinierten Konstruktion verlötet.
So strömt die durch den obigen Gebläselüfter 20a geblasene Luft in der Richtung des Pfeils B und wird zuerst durch den ersten Verdampfapparat 20 und dann durch den zweiten Verdampfapparat 22 gekühlt. Mit anderen Worten kühlen der erste Verdampfapparat 20 und der zweite Verdampfapparat 22 den gleichen zu kühlenden Raum.
Ferner kann die Ejektorpumpe 15, wie in 5 dargestellt, integral mit dem ersten Verdampfapparat 20 und dem zweiten Verdampfapparat 22 verlötet werden. Insbesondere wird das Ejektorpumpengehäuse 18 so zwischen den ersten und den zweiten Verteilerbehälter 20c und 22a des ersten und des zweiten Verdampfapparats 20 und 22 verbunden, dass die Längsrichtung der Ejektorpumpe 15 parallel zu jener der Verteilerbehälter 20c und 22a des ersten und des zweiten Verdampfapparats 20 und 22 ist.
Bekanntermaßen dienen der erste und der zweite Verteilerbehälter 20c und 22a dem Verteilen und Sammeln des in den bzw. aus dem ersten und zweiten Verdampfapparat 20 und 22 strömenden Kältemittels. Daher können die Verteilerbehälter 20c und 22a einfach durch Verkürzen eines Verbindungsabstands zwischen dem ersten und dem zweiten Verdampfapparat 20 und 22 und allen Einlässen und Auslässen 18a bis 18d des Ejektorpumpengehäuses 18 verbunden werden.
Da die Längsrichtung der Ejektorpumpe 15 parallel zu jener des ersten und des zweiten Verteilerbehälters 20c und 22a ist, kann verhindert werden, dass die Ejektorpumpe 15 unnötig in der Luftströmungsrichtung des Pfeils B vorsteht, wodurch die Größe einer Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung und die Größe des gesamten Kreise reduziert werden. Ein durch eine doppelstrichpunktierte Linie in 1 eingeschlossener Teil bildet die Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels.
Weiter ist das Ejektorpumpengehäuse 18 mit dem ersten Verdampfapparat 20 und dem zweiten Verdampfapparat 22 verlötet. Nach dem Verlöten können der Düsenabschnitt 16, der Ejektorpumpenkörper 17 und der Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 im Ejektorpumpengehäuse 18 befestigt werden. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass der Düsenabschnitt 16 oder dergleichen wegen der hohen Temperatur beim Löten thermisch verformt wird. Zum Beispiel beträgt die Löttemperatur von Aluminium etwa 600°C.
5 zeigt einen Schnitt der Ejektorpumpe 15 zur Verdeutlichung der entsprechenden Beziehung zu 2. Auch bilden im ersten Ausführungsbeispiel die Ejektorpumpe 15, der erste und der zweite Verdampfapparat 20 und 22 und das thermische Expansionsventil 21 (der durch eine doppelstrichpunktierte Linie in 1 eingeschlossene Teil) die Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung zum Einstellen der Strömungsmenge des Kältemittels im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10.
Die Klimasteuereinheit 23 ist aus einem wohlbekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen und seinen Peripherieschaltungen aufgebaut. Die Klimasteuereinheit 23 führt verschiedene Arten von Berechnungen und Verarbeitungen auf der Basis von im ROM gespeicherten Steuerprogrammen durch, um die Funktionsweisen der obigen verschiedenen Arten von Vorrichtungen 11a, 12b, 20b und dergleichen zu steuern.
Außerdem werden der Klimasteuereinheit 23 Messsignale von einer Gruppe von verschiedenen Arten von Sensoren und verschiedene Betriebssignale von einer Bedientafel (nicht dargestellt) eingegeben. Insbesondere ist als Gruppe von Sensoren ein Außenluftsensor zum Erfassen der Temperatur der Außenluft (d. h. der Temperatur der Luft außerhalb des Fahrzeugraums) oder dergleichen vorgesehen. Ferner ist die Bedientafel mit einem Betriebsschalter zum Betätigen einer Kühlvorrichtung, einem Temperatureinstellschalter zum Einstellen einer Kühltemperatur des zu kühlenden Raums und dergleichen versehen.
Als nächstes wird nun eine Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels mit der obigen Anordnung im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10 beschrieben. Zuerst wird, wenn der Fahrzeugmotor betätigt wird, eine Drehantriebskraft vom Fahrzeugmotor auf den Kompressor 11 übertragen. Weiter wird, wenn das Betriebssignal des Betriebsschalters von der Bedientafel der Klimasteuereinheit 23 eingegeben wird, von der Klimasteuereinheit 23 basierend auf dem zuvor gespeicherten Steuerprogramm ein Ausgangssignal an das elektromagnetische Volumenregelventil 11a ausgegeben.
Das Ausgabevolumen des Kompressors 11 wird durch dieses Ausgangssignal bestimmt. Der Kompressor 11 saugt das Dampfphasenkältemittel auf der stromabwärtigen Seite des ersten Verdampfapparats 20 an und gibt das komprimierte Kältemittel daraus aus. Das vom Kompressor 11 ausgegebene Hochtemperatur- und Hochdruck-Dampfphasenkältemittel strömt in den Kühler 12, um durch die Außenluft im Kühler 12 gekühlt und kondensiert zu werden. Das kondensierte Kältemittel des Kühlers 12 wird durch das Auffanggefäß 13 in Dampfphasenkältemittel und Flüssigphasenkältemittel getrennt. Dann wird das aus dem Auffanggefäß 13 strömende Flüssigphasenkältemittel durch den Verzweigungsabschnitt A in die Kältemittelrohrleitung 14a und die Verzweigungsrohrleitung 14b geteilt.
Das vom Verzweigungsabschnitt A zur Kältemittelrohrleitung 14a geströmte Kältemittel strömt über den Hochdruckkältemitteleinlass 18a, den Ejektorpumpenkörper-Kältemitteleinlass 17e und einen Düsenabschnitt-Kältemitteleinlass 16d in den Düsenabschnitt 16. Das in den Düsenabschnitt 16 strömende Kältemittel wird durch den Düsenabschnitt 16 dekomprimiert und ausgedehnt. Da die Druckenergie des Kältemittels bei der Dekompression und Expansion in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt wird, wird das Kältemittel von der Kältemittelausstoßöffnung 16a des Düsenabschnitts 16 mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen.
Die Kältemittelsogwirkung des von der Ausstoßöffnung 16a ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstroms saugt das durch den zweiten Verdampfapparat 22 geströmte Kältemittel von der Kältemittelansaugöffnung 17b an. Das vom Düsenabschnitt 16 ausgestoßene Kältemittel und das von der Kältemittelansaugöffnung 17b angesaugte Kältemittel werden durch den Mischabschnitt 17c auf der stromabwärtigen Seite des Düsenabschnitts 16 vermischt, um in den Diffusorabschnitt 17d zu strömen. In diesem Diffusorabschnitt 17d wird die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels durch Vergrößern der Durchgangsfläche in Druckenergie umgewandelt, was in einer Druckerhöhung des Kältemittels resultiert.
Das aus dem Diffusorabschnitt 17d der Ejektorpumpe 14 strömende Kältemittel strömt in den ersten Verdampfapparat 20, in dem das Niederdruckkältemittel Wärme aus der geblasenen Luft des Geblaselüfters 20a absorbiert, um zu verdampfen. Das durch den ersten Verdampfapparat 20 geströmte Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und wieder durch ihn komprimiert.
Das vom Verzweigungsabschnitt A in die Verzweigungsrohrleitung 14b abgezweigte Kältemittel wird durch das thermische Expansionsventil 21 dekomprimiert und besitzt daher eine durch das Ventil 21 eingestellte Strömungsmenge, und es strömt dann in den zweiten Verdampfapparat 22. Das thermische Expansionsventil 21 stellt die Kältemitteldurchgangsfläche Ae seines Ventilkörperabschnitts so ein, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des ersten Verdampfapparats 20 einen vorbestimmten Wert erreicht. Aus diesem Grund wird das Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite des ersten Verdampfapparats 20 zur Dampfphase mit einem vorbestimmten Überhitzungsgrad, wodurch verhindert wird, dass das Flüssigphasenkältemittel in den Kompressor 11 strömt.
Das aus dem thermischen Expansionsventil 21 zum zweiten Verdampfapparat 22 geströmte Niederdruckkältemittel absorbiert weiter Wärme aus der geblasenen Luft des Gebläselüfters 20a, die durch den ersten Verdampfapparat 20 gekühlt worden ist, sodass das Kältemittel verdampft. Und das am zweiten Verdampfapparat 22 verdampfte Kältemittel wird über eine ansaugöffnungsseitige Rohrleitung 14d in die Kältemittelansaugöffnung 17b der Ejektorpumpe 15 gesaugt und mit dem durch den Düsenabschnitt 16 geströmten Flüssigphasenkältemittel im Mischabschnitt 17c vermischt. Das gemischte Kältemittel des Mischabschnitts 17c strömt durch den Diffusorabschnitt 17d, um im Diffusorabschnitt 17d eine Druckerhöhung zu erfahren.
Da das Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10 dieses Ausführungsbeispiels wie oben erwähnt betrieben wird, wird das Kältemittel auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d dem ersten Verdampfapparat 20 zugeführt, während das aus dem thermischen Expansionsventil 21 strömende Kältemittel dem zweiten Verdampfapparat 22 zugeführt wird. Deshalb können der erste Verdampfapparat 20 und der zweite Verdampfapparat 22 gleichzeitig die Kühlwirkung zeigen.
Der Kältemittelverdampfungsdruck des ersten Verdampfapparats ist ein Druck nach Erhöhung durch den Diffusorabschnitt 17d, und andererseits ist die Kältemittelauslassseite des zweiten Verdampfapparats 22 mit der Kältemittelansaugöffnung 17b der Ejektorpumpe 15 verbunden, die den niedrigsten Druck direkt nach der Dekompression am Düsenabschnitt 16 auf den zweiten Verdampfapparat 22 ausüben kann. Daher kann der Kältemittelverdampfungsdruck (die Kältemittelverdampfungstemperatur) des zweiten Verdampfapparats 22 niedriger als jener (jene) des ersten Verdampfapparats 20 eingestellt werden.
Außerdem kann die Kompressionsarbeitsrate durch den Kompressor 11 durch die Druckerhöhungswirkung des Diffusorabschnitts 17d, der eine Energiesparwirkung zeigen kann, um ein erhöhtes Saugdruckmaß des Kompressors 11 vermindert werden. Das Strömungsmengenverhältnis η wird im Voraus auf einen geeigneten Wert unter einer vorbestimmten Kühllast eingestellt, sodass der hohe Kreiswirkungsgrad im gesamten Kreis erzielt werden kann.
Gemäß dem Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10 des ersten Ausführungsbeispiels wird, wenn die Kühllast größer wird, auch der Überhitzungsgrad des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 größer. Um in diesem Fall den Überhitzungsgrad in einem vorbestimmten Bereich einzustellen, vergrößert das thermische Expansionsventil 21 die Kältemitteldurchgangsfläche Ae seines Ventilkörperabschnitts.
Die Erhöhung der Kühllast bewirkt einen Temperaturanstieg des, Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d. Daher führt dieser Anstieg der Kältemitteltemperatur zu einer Vergrößerung der Federkonstanten der Gedächtnisfeder 19d, wie in 3 dargestellt, sodass der Nadelabschnitt 19b bewegt wird, um die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 zu vergrößern.
Wenn dagegen die Kühllast verringert wird, wird auch der Überhitzungsgrad des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 geringer, und daher macht das thermische Expansionsventil 21 die Kältemitteldurchgangsfläche Ae seines Ventilkörperabschnitts kleiner, um den Überhitzungsgrad im vorbestimmten Bereich einzustellen. Ferner verringert dies auch die Kältemitteltemperatur (die Temperatur des Kreises) auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d, was in einer Verringerung der Federkonstanten der Gedächtnisfeder 19d resultiert, sodass der Nadelabschnitt 19b bewegt wird, um die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 zu reduzieren.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Kältemitteldurchgangsfläche Ae des thermischen Expansionsventils 21 und die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 entsprechend dem Anstieg oder dem Abfall der Kühllast gleichzeitig vergrößert oder verringert, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Als Ergebnis kann, selbst wenn die Kühllast im Kühlkreis des Ejektorpumpen-Kühlkreissystems 10 verändert wird, der gesamte Kreis durch geeignetes Verwenden der Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels am Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10 mit einem hohen Kreiswirkungsgrad betrieben werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel wird nun Bezug nehmend auf 6 beschrieben.
Im oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel steuert das thermische Expansionsventil 21 die Kältemitteldurchgangsfläche Ae derart, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 im vorbestimmten Bereich liegt. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch, wie in 6 dargestellt, das thermische Expansionsventil 21 nicht vorgesehen, aber ein weiteres thermisches Expansionsventil 24 ist stromab des Auffanggefäßes 13 und stromauf des Verzweigungsabschnitts A angeordnet.
Das thermische Expansionsventil 24 hat die gleiche Konstruktion wie das thermische Expansionsventil 21 des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels und dient dem Steuern seines Öffnungsgrades derart, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 im vorbestimmten Bereich liegt. Ferner ist im zweiten Ausführungsbeispiel eine feste Drossel 25 stromauf des zweiten Verdampfapparats 22 in der Verzweigungsrohrleitung 14b angeordnet.
Die feste Drossel 25 kann aus einem Kapillarrohr oder einer Öffnung aufgebaut sein. Daher wird die Kältemitteldurchgangsfläche Ae der festen Drossel 25 des zweiten Ausführungsbeispiels nicht verändert. Ferner wird im zweiten Ausführungsbeispiel das Strömungsmengenverhältnis η unter einer vorbestimmten Kühllast auf einen Wert eingestellt, der den hohen Kreiswirkungsgrad im gesamten Kreis zeigen kann.
Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. In 6 werden die gleichen Bezugsziffern für Teile mit den gleichen oder äquivalenten Funktionen wie in der Darstellung des Gesamtaufbaus des ersten Ausführungsbeispiels (1) verwendet. Ein durch eine doppelstrichpunktierte Linie in 6 eingeschlossener Teil bildet eine Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels.
Wenn das Ejektorpumpen-Kühlkreissystem des Ausführungsbeispiels mit der obigen Konstruktion betätigt wird, wird wie im ersten Ausführungsbeispiel der Kompressor 11 betrieben, das vom Kompressor 11 ausgegebene Kältemittel wird durch den Kühler 12 gekühlt und kondensiert, und das Kältemittel stromab des Kühlers 12 wird durch das Auffanggefäß 13 in Dampfphasenkältemittel und Flüssigphasenkältemittel getrennt. Das aus dem Auffanggefäß 13 strömende Flüssigphasenkältemittel gelangt durch das thermische Expansionsventil 24 und wird dann vom Verzweigungsabschnitt A in die Kältemittelrohrleitung 14a und die Verzweigungsrohrleitung 14b geteilt.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel stellt das thermische Expansionsventil 24 die Kältemitteldurchgangsfläche seines Ventilkörperabschnitts derart ein, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des ersten Verdampfapparats 20 einen vorbestimmten Wert erreicht, wie das thermische Expansionsventil 21 des ersten Ausführungsbeispiels. So wird das Kältemittel stromab des ersten Verdampfapparats 20 zu einem Dampfphasenzustand mit einem vorbestimmten Überhitzungsgrad, wodurch ein Strömen des Flüssigphasenkältemittels in den Kompressor 11 verhindert wird.
Das vom Verzweigungsabschnitt A in die Kältemittelrohrleitung 14a geströmte Kältemittel wird durch den Düsenabschnitt 16 dekomprimiert und ausgedehnt, mit dem Kältemittel nach Absorbieren der Wärme am zweiten Verdampfapparat 22 vermischt, und sein Druck wird durch den Diffusorabschnitt 17d erhöht, um in den ersten Verdampfapparat 20 zu strömen. Das in den ersten Verdampfapparat 20 strömende Kältemittel zeigt die Wärmeabsorptionswirkung am ersten Verdampfapparat 20 und wird in den Kompressor 11 gesaugt.
Im Gegensatz dazu wird das vom Verzweigungsabschnitt A in die Verzweigungsrohrleitung 14b geströmte Kältemittel durch die feste Drossel 25 dekomprimiert, um in den zweiten Verdampfapparat 22 zu strömen. Dann zeigt auch das Kältemittel die Wärmeabsorptionswirkung am zweiten Verdampfapparat 22 und wird in die Kältemittelansaugöffnung 14b der Ejektorpumpe 15 gesaugt und mit dem durch den Düsenabschnitt 16 strömenden Flüssigphasenkältemittel im Mischabschnitt 17c vermischt, um in den Diffusorabschnitt 17d zu strömen. So kann die Funktionsweise des Ejektorpumpen-Kühlkreissystems dieses Ausführungsbeispiels die gleiche Wirkung wie jene des ersten Ausführungsbeispiels erzielen.
Ferner wird gemäß dem Ejektorpumpen-Kühlkreissystem des Ausführungsbeispiels, wenn die Kühllast erhöht wird, der Überhitzungsgrad des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 größer, und daher vergrößert das thermische Expansionsventil 24, um den Überhitzungsgrad in einen vorbestimmten Bereich einzustellen, die Kältemitteldurchgangsfläche Ae seines Ventilkörperabschnitts. Das heißt, die Strömungsmengen des dem ersten und dem zweiten Verdampfapparat 20 und 22 zugeführten Kältemittels werden vergrößert.
Um die Strömungsmengen des dem ersten und dem zweiten Verdampfapparat 20 und 22 zugeführten Kältemittels zu vergrößern, erhöht im zweiten Ausführungsbeispiel die Klimasteuereinheit 23 das Ausgabevolumen des Kompressors 11, um die Strömungsmenge des vom Kompressor 11 ausgegebenen Kältemittels zu erhöhen. Natürlich kann das Ejektorpumpen-Kühlkreissystem, das einen elektrischen Kompressor verwendet, der durch einen Elektromotor drehbar angetrieben wird, auch die Drehzahl des Kompressors erhöhen, um dadurch die ausgegebene Strömungsmenge zu erhöhen.
In der obigen 15 ist eine Veränderung des Kreiswirkungsgrades COP aufgetragen, wenn die Kühllast durch experimentelles Verändern der Drehzahl des Kompressors 11 variiert wird. Wie man aus 15 sehen kann, ist, wenn die Drehzahl des Kompressors (die ausgegebene Strömungsmenge) größer wird, das Flächenverhältnis α, das zu einem Spitzenwert des Kreiswirkungsgrades COP wird, größer als vor dem Erhöhen der Drehzahl. Dies bedeutet, dass beim Erhöhen der Kühllast die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 vergrößert werden sollte. Das heißt, es bedeutet, dass Gnoz vergrößert werden muss.
Dies basiert auf dem folgenden Grund. Falls zum Beispiel die Temperatur und die absolute Feuchtigkeit der Luft für den Wärmeaustausch am ersten und am zweiten Verdampfapparat 20 und 22 erhöht werden und so die Kühllast steigt, wird die Luft, deren Temperatur und absolute Feuchtigkeit erhöht worden ist, durch den luftstromauf angeordneten ersten Verdampfapparat 20 ausreichend gekühlt und entfeuchtet und durch den zweiten Verdampfapparat 22 weiter gekühlt. Aus diesem Grund ist die Kühllast des ersten Verdampfapparats 20 höher als jene des zweiten Verdampfapparats 22, und Gnoz muss vergrößert werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel steigt, wenn die Kühllast im Kreis erhöht wird, die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d auch wie im ersten Ausführungsbeispiel. Dies führt zu einem Anstieg der Federkonstanten der Gedächtnisfeder 19d, was in einer Vergrößerung von Anoz resultiert. So kann Gnoz vergrößert werden, und das Strömungsmengenverhältnis η kann ein geeigneter Wert entsprechend dem Anstieg der Kühllast sein.
Wenn dagegen die Kühllast vermindert wird, wird die Federkonstante der Gedächtnisfeder 19d wie im ersten Ausführungsbeispiel geringer, sodass die Nadel 19b bewegt wird, um die Düsensdurchgangsfläche Anoz zu verkleinern. Das heißt, eine Verkleinerung des Flächenverhältnisses α führt zu einer Verringerung von Gnoz. Als Ergebnis kann das Strömungsmengenverhältnis η auf den geeigneten Wert gesetzt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Düsendurchgangsfläche Anoz entsprechend dem Anstieg oder Abfall der Kühllast vergrößert oder verkleinert werden, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η auf den geeigneten Wert geändert werden kann. Als Ergebnis kann der Kreis selbst bei einer Veränderung der Kühllast mit einem hohen Kreiswirkungsgrad betrieben werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Das dritte Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezug auf 7 und 8 beschrieben.
Das oben beschriebene zweite Ausführungsbeispiel verwendet die Ejektorpumpe 15, die den Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 enthält, der zum Ändern der Düsendurchgangsfläche Anoz entsprechend der Veränderung der Kältemitteltemperatur innerhalb des Kreises ausgebildet ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch eine Ejektorpumpe 26 ohne den Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 des ersten Ausführungsbeispiels eingesetzt, wie in 7 dargestellt. Daher wird die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 in diesem Ausführungsbeispiel nicht geändert.
Weiter wird anstelle der festen Drossel 25 des zweiten Ausführungsbeispiels eine variable Drossel 27 zum Variieren der Kältemitteldurchgangsfläche Ae (Drosseldurchgangsfläche) entsprechend der Veränderung der Kältemitteltemperatur im Kreis eingesetzt, im Vergleich zur Kreiskonstruktion von 6. Die Einzelheiten der variablen Drossel 27 werden nun Bezug nehmend auf 8 erläutert. 8 ist eine Schnittansicht der variablen Drossel 27.
Die variable Drossel 27 dient als Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des Kältemittels und Einstellen der Strömungsmenge des Kältemittels und enthält einen Gehäuseabschnitt 27a, einen Körperabschnitt 27b, einen Nadelabschnitt 27c, eine Vorspannfeder 27d und eine Gedächtnisfeder 27e. Der Gehäuseabschnitt 27a hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und dient dem Befestigen und Schützen der Komponenten der variablen Drossel 27.
Der Gehäuseabschnitt 27a ist mit einem Hochdruckkältemitteleinlass 27f zum Leiten des Kältemittels von der Verzweigungsrohrleitung 14b in dem Gehäuseabschnitt 27a, einem Kältemittelauslass 27g zum Leiten des Kältemittels aus dem Innern des Gehäuseabschnitts 27a in der gleichen Weise wie oben über die Verbindungsrohrleitung 14b zum zweiten Verdampfapparat 22, und einer Kältemittelverbindungsöffnung 27h zum Verbinden des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d mit einem Raum in der variablen Drossel 27 zum Anordnen der Gedächtnisfeder 27e versehen.
Der Gehäuseabschnitt 27a ist aus dem gleichen Material (zum Beispiel Aluminium) wie jede Kältemittelrohrleitung 14b und dergleichen, die mit allen Kältemitteleinlässen und -auslässen 27f bis 27h verbunden sind, gemacht. Diese Kältemittelrohrleitung 14b und dergleichen sind mit jeweiligen Verbindungsteilen verlötet, um so einen Austritt des Kältemittels aus den Verbindungsteilen zu verhindern.
Der Körperabschnitt 27b hält den Nadelabschnitt 27c verschiebbar in der Längsrichtung der variablen Drossel 27, wobei er darin die Vorspannfeder 27d und die Gedächtnisfeder 27e aufnimmt, und er ist an der Innenseite des Gehäuseabschnitts 27a befestigt. Der Körperabschnitt 27b ist mit einem Kältemittelverbindungsloch 27j zum Verbinden des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d über eine Kältemittelverbindungsrohrleitung 27i und eine Kältemittelverbindungsöffnung 27h des Gehäuses 27a mit dem Raum zum Aufnehmen der Gedächtnisfeder 27e darin versehen.
Der Nadelabschnitt 27c hat den gleichen Aufbau wie der Nadelabschnitt 19b des Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Der Nadelabschnitt 27c ist axial derart angeordnet, dass die Achse in der Längsrichtung des Nadelabschnitts 27c mit der Achse des Kältemittelauslasses 27g des Gehäuseabschnitts 27a zusammenfällt. Daher bildet ein Freiraum zwischen der Spitze des Nadelabschnitts 27c und dem Kältemittelauslass 27g einen Kältemittelkanal für das aus dem Kältemittelauslass 27g strömende Kältemittel. Die Bewegung des Nadelabschnitts 27c ändert die Fläche Ae des Kältemittelkanals in der variablen Drossel 27.
Auch ist der Nadelabschnitt 27c mit einem scheibenartigen Federlager aufgebaut, das die Lasten der Vorspannfeder 27d und der Gedächtnisfeder 27e aufnimmt. Die Vorspannfeder 27d und die Gedächtnisfeder 27e haben die gleichen Konstruktionen wie die Vorspannfeder 19c bzw. die Gedächtnisfeder 19d des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
Im dritten Ausführungsbeispiel übt die Vorspannfeder 27d eine Last auf das Federlager des Nadelabschnitts 27c in der Richtung aus, die den Nadelabschnitt 27c weg von dem Kältemittelauslass 27g bewegt, d. h. in der Richtung, die die Kältemitteldurchgangsfläche Ae vergrößert. Im Gegensatz dazu übt die Gedächtnisfeder 27e eine Last auf das Federlager des Nadelabschnitts 27c in der Richtung aus, die den Nadelabschnitt 27c den Kältemittelauslass 27g erreichen lässt, d. h. in der Richtung, die die Kältemitteldurchgangsfläche Ae reduziert.
Auch steht im dritten Ausführungsbeispiel der Raum des Körperabschnitts 27b zum Aufnehmen der Gedächtnisfeder 27e über die Kältemittelverbindungsöffnung 27h des Gehäuseabschnitts 27a und das Kältemittelverbindungsloch 27j des Körperabschnitts 27a mit dem Kältemittel auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d in Verbindung. Daher wird die Gedächtnisfeder 19d mit dem Temperaturanstieg des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d verformt, um so die Kältemitteldurchgangsfläche Ae kleiner zu machen, bzw. die Kältemitteldurchgangsfläche Ae mit dem Temperaturabfall des Kältemittels zu vergrößern.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entspricht die Kältemitteltemperatur im Kreis, die mit dem Raum des Körperabschnitts 27b kommuniziert, der Kältemitteltemperatur auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d, die Gedächtnisfeder 27e dient als temperaturempfindliches Verformungselement, und die variable Drossel 27 dient als Drosseleinrichtung sowie als Strömungsmengeneinstellmechanismus. Auch wird im dritten Ausführungsbeispiel das Strömungsmengenverhältnis η unter einer vorbestimmten Kühllast auf einen Wert eingestellt, der den hohen Kreiswirkungsgrad im gesamten Kreis zeigen kann.
Weitere Komponenten des dritten Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels. In 7 werden die gleichen Bezugsziffern für Teile mit den gleichen oder äquivalenten Funktionen wie jene in der Darstellung des Gesamtaufbaus des zweiten Ausführungsbeispiels (6) verwendet. Ein durch eine strichpunktierte Linie in 7 eingeschlossener Teil bildet eine Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels.
Wenn das Ejektorpumpen-Kühlkreissystem des dritten Ausführungsbeispiels mit der obigen Konstruktion betrieben wird, werden die Komponenten des Kreises in der gleichen Weise wie im zweiten Ausführungsbeispiel betrieben. Wenn die Kühllast größer wird, wird auch die Kältemitteltemperatur auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d wie im ersten Ausführungsbeispiel größer, was in einem Anstieg der Federkonstanten der Gedächtnisfeder 27e der variablen Drossel 27 resultiert, um die Kältemitteldurchgangsfläche Ae (Drosseldurchgangsfläche) kleiner zu machen.
Wenn die Kältemitteldurchgangsfläche Ae der variablen Drossel 27 reduziert wird, findet keine Veränderung der Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 statt, sodass Gnoz vergrößert werden kann. Wenn im Gegensatz dazu die Kühllast sinkt, wird die Federkonstante der Gedächtnisfeder 27e kleiner, und daher wird die Kältemitteldurchgangsfläche Ae der variablen Drossel 27 vergrößert. Die Vergrößerung der Kältemitteldurchgangsfläche Ae der variablen Drossel 27 führt zu einer Verkleinerung der Düsendurchgangsfläche Gnoz. Deshalb wird die Kältemitteldurchgangsfläche Ae der variablen Drossel 27 gemäß dem Anstieg oder Abfall der Kühllast vergrößert oder verkleinert, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η auf einen geeigneten Wert geändert werden kann. Als Ergebnis kann im dritten Ausführungsbeispiel die gleiche Wirkung wie im zweiten Ausführungsbeispiel erreicht werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
9 zeigt den Gesamtaufbau eines Ejektorpumpen-Kühlkreissystems des vierten Ausführungsbeispiels. In diesem Ausführungsbeispiel wird Kohlendioxid als Kältemittel verwendet und der Kompressor 11 komprimiert das Kältemittel, bis der hochdruckseitige Kältemitteldruck gleich oder höher als der kritische Druck des Kältemittels ist. Daher bildet das Ejektorpumpen-Kühlkreissystem dieses Ausführungsbeispiels einen überkritischen Kreis, in dem das Kältemittel durch den Kühler 12 nicht kondensiert wird. In diesem Fall wird der Kühler 12 als ein Gaskühler verwendet.
Weiter ist ein Innenwärmetauscher 28 stromab des Kühlers 12 angeordnet. Der Innenwärmetauscher 28 tauscht Wärme zwischen dem aus dem Kühler 12 strömenden Kältemittel und dem in den Kompressor 11 zu saugenden Kältemittel aus, um dadurch die Wärme des aus dem Kühler 12 strömenden Kältemittels abzustrahlen. Dies vergrößert eine Enthalpiedifferenz des Kältemittels zwischen dem Kältemitteleinlass und -auslass des ersten sowie des zweiten Verdampfapparats 20 und 22, wodurch die Kühlleistung des Kreises im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem erhöht wird.
Die Kältemittelrohrleitung 14 ist mit dem Innenwärmetauscher 28 verbunden, und der Verzweigungsabschnitt A zum Verzweigen des Kältemittelstroms ist in der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel in der Kältemittelrohrleitung 14 stromab des Innenwärmetauschers 28 angeordnet. Ein durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigtes Kältemittel strömt über die Kältemittelrohrleitung 14a in den Düsenabschnitt 16 der Ejektorpumpe 15, und das andere durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittel strömt über die Verzweigungsrohrleitung 14b zur Kältemittelansaugöffnung 17b der Ejektorpumpe 15. Daher ist in diesem Ausführungsbeispiel kein Auffanggefäß 13 vorgesehen.
Ferner ist im vierten Ausführungsbeispiel ein Speicher 29 mit der stromabwärtigen Seite des ersten Verdampfapparats 20 verbunden. Der Speicher 29 ist in der Form eines Behälters ausgebildet und ist eine Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit zum Trennen des Kältemittels in einem Dampf/Flüssigkeit-Mischzustand stromab des ersten Verdampfapparats 20 durch einen Dichteunterschied in ein Dampfphasenkältemittel und ein Flüssigphasenkältemittel. So wird das Dampfphasenkältemittel an der Oberseite des wie ein Behälter geformten Innenraums des Speichers 29 in der vertikalen Richtung gesammelt, wohingegen das Flüssigphasenkältemittel an der unteren Seite in seiner vertikalen Richtung gesammelt wird.
Ferner ist ein Dampfphasenkältemittelauslass im oberen Bereich des behälterförmigen Speichers 29 vorgesehen. Der Dampfphasenkältemittelauslass ist mit einem Niederdruckkältemittelkanal des Innenwärmetauschers 28 verbunden, der die Kältemittelauslassseite mit der Ansaugseite des Kompressors 11 verbunden hat.
Außerdem ist im vierten Ausführungsbeispiel das thermische Expansionsventil 21 des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels weggelassen, und ein Hochdruckregelventil 30 wird eingesetzt. Das Hochdruckregelventil 30 ist ein mechanischer variabler Drosselmechanismus. Und das Hochdruckregelventil 30 ist so ausgebildet, dass es die Kältemitteldurchgangsfläche Ae seines Ventilkörperabschnitts (nicht dargestellt) entsprechend der Temperatur des Hochdruckkältemittels stromab des Innenwärmetauschers 28 einstellt, um dadurch den Druck des Hochdruckkältemittels stromab des Innenwärmetauschers 28 in einen vorbestimmten Bereich einzustellen. Zusätzlich dient das Hochdruckregelventil 30 dem Dekomprimieren und Ausdehnen des durch das Hochdruckregelventil 30 strömenden Kältemittels (des in den zweiten Verdampfapparat 22 strömenden Kältemittels).
Genauer ist der Ventilkörper des Hochdruckregelventils 30 mit einem als Druckreaktionsmechanismus dienenden Federplattenmechanismus 30a verbunden, und der Federplattenmechanismus 30a verschiebt den Ventilkörper entsprechend dem Druck von Füllgasmedien eines temperaturempfindlichen Zylinders 30b (d. h. Druck entsprechend der Temperatur des Hochdruckkältemittels stromab des Innenwärmetauschers 28) und dem Druck des Hochdruckkältemittels stromab des Hochdruckkältemittelkanals des Innenwärmetauschers 28, der in ein Ausgleichsrohr 30c eingeleitet wird, um dadurch den Öffnungsgrad des Ventilkörpers einzustellen. Daher bildet das Hochdruckregelventil 30 auch die Drosseleinrichtung des vierten Ausführungsbeispiels.
Auch kann das Strömungsmengenverhältnis η selbst im vierten Ausführungsbeispiel unter einer vorbestimmten Kühllast eingestellt werden, um den hohen Kreiswirkungsgrad im gesamten Kreis zu zeigen. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels. In 9 werden die gleichen Bezugsziffern für Teile mit den gleichen oder äquivalenten Funktionen wie in der Darstellung des Gesamtaufbaus des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 1) verwendet. Ein durch eine doppelstrichpunktierte Linie in 9 eingeschlossener Teil bildet eine Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels.
Zusätzlich sind in diesem Ausführungsbeispiel, selbst wenn die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 der Ejektorpumpe 15 und die Kältemitteldurchgangsfläche Ae des Ventilkörperabschnitts des Hochdruckregelventils 30 minimal sind, der Düsenabschnitt 16 und der Ventilkörper ausgebildet, um eine vorbestimmte Strömungsmenge des Kältemittels hindurchströmen zu lassen. Mit anderen Worten sind der Düsenabschnitt 16 der Ejektorpumpe 15 und der Ventilkörperabschnitt des Hochdruckregelventils 30 so ausgebildet, dass sie nicht vollständig schließen.
Im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem 10 des vierten Ausführungsbeispiels kann das Kältemittel sicher verzweigt und in die Ejektorpumpe 15 und in das Hochdruckregelventil 30 geleitet werden. Diese Konstruktion kann zum Beispiel einfach durch Vorsehen eines Fluchtabschnitts im Nadelabschnitt 19b des Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19, um den Bewegungsbereich des Nadelabschnitts zu begrenzen, und durch Beschränken des Bewegungsbereichs des Ventilkörpers des Hochdruckregelventils 30 erzielt werden.
Wenn das Ejektorpumpen-Kühlkreissystem des vierten Ausführungsbeispiels mit der obigen Konstruktion aktiviert wird, wird der Kompressor 11 betrieben, um den Druck des Kältemittels auf oder über den überkritischen Druck zu erhöhen, und dann wird das Kältemittel vom Kompressor 11 ausgegeben. Die Wärme des vom Kompressor 11 ausgegebenen Hochdruckkältemittels wird über den Kühler 12 und den Innenwärmetauscher 28 in dieser Reihenfolge abgestrahlt, sodass die Enthalpie des Hochdruckkältemittels vermindert wird. Und das Kältemittel wird vom Verzweigungsabschnitt A in die Kältemittelrohrleitung 14a und die Verzweigungsrohrleitung 14b geteilt.
Der Druck des obigen Hochdruckkältemittels wird durch das oben beschriebene Hochdruckregelventil 30, das in der Verzweigungsrohrleitung 14b angeordnet ist, auf einem vorbestimmten Wert eingestellt. Insbesondere wird der Druck des Hochdruckkältemittels auf einen Hochdruck eingestellt, der den Kreiswirkungsgrad COP gemäß der Kältemitteltemperatur auf der Auslassseite des Innenwärmetauschers 28 maximal macht. Da der Energieverbrauch des Kompressors 11 in einem Kreis mit dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck über dem kritischen Druck wie im Kreis dieses Ausführungsbeispiels groß ist, kann eine solche Regelung des Drucks des hochdruckseitigen Kältemittels den Kreiswirkungsgrad stark verbessern.
Das vom Verzweigungsabschnitt A in die Kältemittelrohrleitung 14a gelangte Kältemittel wird wie im ersten Ausführungsbeispiel durch den Düsenabschnitt 16 dekomprimiert und ausgedehnt, mit dem in die Kältemittelansaugöffnung 17b nach Absorbieren von Wärme am zweiten Verdampfapparat 22 angesaugten Kältemittel im Mischabschnitt 17c vermischt, und hat dann seinen Druck durch den Diffusorabschnitt 17d erhöht. Danach strömt das Kältemittel vom Diffusorabschnitt 17d in den ersten Verdampfapparat 20.
Das in den ersten Verdampfapparat 20 strömende Kältemittel zeigt die Wärmeabsorptionswirkung am ersten Verdampfapparat 20 und strömt dann in den Speicher 29. Das in den Speicher 29 strömende Kältemittel wird in Dampfphasenkältemittel und Flüssigphasenkältemittel geteilt, und das in den Kompressor 11 zu saugende Dampfphasenkältemittel tauscht Wärme mit dem Hochdruckkältemittel stromab des Kühlers 12 im Innenwärmetauscher 28 aus.
Im Gegensatz dazu wird das vom Verzweigungsabschnitt A in die Verzweigungsrohrleitung 14b verzweigte Kältemittel durch das Hochdruckregelventil 30 dekomprimiert, um in den zweiten Verdampfapparat 22 zu strömen. Das Kältemittel zeigt am zweiten Verdampfapparat 22 die Wärmeabsorptionswirkung, um in die Kältemittelansaugöffnung 17b der Ejektorpumpe 15 gesaugt zu werden, und wird mit dem durch den Düsenabschnitt 16 gelangten Flüssigphasenkältemittel im Mischabschnitt 17c vermischt. Das gemischte Kältemittel strömt durch den Diffusorabschnitt, um so in den ersten Verdampfapparat 20 zu strömen. Daher kann auch der Betrieb des Ejektorpumpen-Kühlkreissystems dieses Ausführungsbeispiels die gleiche Wirkung wie jene des ersten Ausführungsbeispiels erzielen.
Da gemäß dem Ejektorpumpen-Kühlkreissystem des vierten Ausführungsbeispiels der hochdruckseitige Kältemitteldruck basierend auf der hochdruckseitigen Kältemitteltemperatur gesteuert wird, kann der Kreiswirkungsgrad im überkritischen Kreis verbessert werden. Ferner wird die Kühlleistung des Kreises durch den Innenwärmetauscher 28 erhöht, wodurch der Kreiswirkungsgrad weiter verbessert wird.
Wenn zum Beispiel im vierten Ausführungsbeispiel die Temperatur der Luft, die Wärme mit dem Kältemittel am Kühler 12 austauscht, höher wird, sodass die Kühllast erhöht wird, wird die Temperatur des Hochdruckkältemittels stromab des Kühlers 12 (insbesondere stromab des Innenwärmetauschers 28) größer. Daher ändert das Hochdruckregelventil 30 die Kältemitteldurchgangsfläche Ae basierend auf dem Temperaturanstieg des Hochdruckkältemittels.
In diesem Fall wird, da die Kühllast vergrößert wird, die Kältemitteldurchgangsfläche Ae des Hochdruckregelventils 30 vergrößert, um die Strömungsmenge des durch das Hochdruckregelventil 30 strömenden Kältemittels zu erhöhen. Ferner erhöht in diesem Ausführungsbeispiel der Anstieg der Kühllast die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d wie im ersten Ausführungsbeispiel, was die Federkonstante der Gedächtnisfeder 19d erhöht, um die Düsendurchgangsfläche Anoz zu vergrößern.
Wenn dagegen die Kühllast kleiner wird, reduziert das Hochdruckregelventil 30 die Kältemitteldurchgangsfläche Ae, um die Strömungsmenge des durch das Hochdruckregelventil 30 gelangenden Kältemittels zu verringern. Auch wird die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d verringert, was die Federkonstante der Gedächtnisfeder 19d verkleinert, um die Düsendurchgangsfläche Anoz zu reduzieren.
Mit anderen Worten werden die Kältemitteldurchgangsfläche Ae des Ventils 30 und die Düsendurchgangsfläche Anoz entsprechend dem Anstieg oder Abfall der Kühllast gleichzeitig vergrößert oder verkleinert, und daher wird das Strömungsmengenverhältnis η auf einen geeigneten Wert gehalten. Als Ergebnis kann der Kreis selbst bei einer Änderung der Kühllast mit dem hohen Kreiswirkungsgrad betrieben werden.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Das fünfte Ausführungsbeispiel wird nun Bezug nehmend auf 10 und 11 beschrieben.
Im fünften Ausführungsbeispiel wird statt der Ejektorpumpe 15 des ersten Ausführungsbeispiels eine Ejektorpumpe 31 eingesetzt, wie in 10 dargestellt. Die Ejektorpumpe 31 kann die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 durch ein Druckerhöhungsmaß ΔP verändern, das eine Druckdifferenz zwischen dem Kältemittel auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d und dem Kältemittel auf der Einlassseite des Diffusorabschnitts 17d ist.
Die Konstruktion der Ejektorpumpe 31 wird nun Bezug nehmend auf die Schnittansicht von 11 beschrieben. Die Grundkonstruktion der Ejektorpumpe 31 ist ähnlich jener der Ejektorpumpe 15 des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 2), und daher werden die gleichen Bezugsziffern für Teile mit den gleichen oder äquivalenten Funktionen wie in der Darstellung des Gesamtaufbaus des ersten Ausführungsbeispiels benutzt.
Die Ejektorpumpe 31 enthält den Düsenabschnitt 16, den Ejektorpumpenkörper 17, das Ejektorpumpengehäuse 18 und einen Durchgangsflächeneinstellmechanismus 32. Der Düsenabschnitt 16 und der Ejektorpumpenkörper 17 der Ejektorpumpe 31 haben den gleichen Aufbau wie bei der Ejektorpumpe 15 des ersten Ausführungsbeispiels.
Zusätzlich zu den Einlässen und Auslässen 18a bis 18d des ersten Ausführungsbeispiels ist das Ejektorpumpengehäuse 18 mit einer Kältemittelverbindungsöffnung 18e zum Setzen einer Verbindung zwischen dem Innern des Durchgangsflächeneinstellmechanismus 32 und dem Kältemittel auf der Einlassseite des Diffusorabschnitts 17d versehen.
Der Durchgangsflächeneinstellmechanismus 32 enthält einen Körperabschnitt 32a, einen Nadelabschnitt 32b und eine Vorspannfeder 32c. Der Körperabschnitt 32a hält den Nadelabschnitt 32b in der Längsrichtung der Ejektorpumpe 31 verschiebbar und nimmt darin die Vorspannfeder 32c auf. Im Körperabschnitt 32a sind eine auslassseitige Druckkammer 32d, die zur Kommunikation mit dem Kältemittel auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d ausgebildet ist, und eine einlassseitige Druckkammer 32e, die zur Kommunikation mit dem Kältemittel auf der Einlassseite des Diffusorabschnitts 17d ausgebildet ist, angeordnet.
Ferner enthält der Körperabschnitt 32b ein Kältemittelverbindungsloch 32g zur Verbindung des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d über eine Kältemittelverbindungsrohrleitung 32f und die Kältemittelverbindungsöffnung 18d des Ejektorpumpengehäuses 18 mit der auslassseitigen Druckkammer 32d sowie ein Kältemittelverbindungsloch 32i zur Verbindung des Kältemittels auf der Einlassseite des Diffusorabschnitts 17d mit der einlassseitigen Druckkammer 32e über eine Kältemittelverbindungsrohrleitung 32h und die Kältemittelverbindungsöffnung 18e des Ejektorpumpengehäuses 18.
Der Nadelabschnitt 32b hat die gleiche Konstruktion wie der Nadelabschnitt 19b des ersten Ausführungsbeispiels, und die Düsendurchgangsfläche Anoz des Düsenabschnitts 16 ist in der gleichen Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Weiter enthält der Nadelabschnitt 32b einen Zylinderabschnitt 32j zum Trennen des Innenraums des Körperabschnitts 32a in die auslassseitige Druckkammer 32d und die einlassseitige Druckkammer 32e.
Die Oberfläche des Zylinderabschnitts 32j auf der Seite der einlassseitigen Druckkammer 32e dient als Druckempfänger zum Aufnehmen der Last der Vorspannfeder 32c und des Drucks der einlassseitigen Druckkammer 32e (d. h. des Kältemitteldrucks auf der Einlassseite des Diffusorabschnitts 17d), und die Oberfläche des Zylinderabschnitts 32j auf der Seite der auslassseitigen Druckkammer 32d dient als weiterer Druckempfänger zum Aufnehmen des Drucks der auslassseitigen Druckkammer 32d (d. h. des Kältemitteldrucks auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d).
Weil der Nadelabschnitt 32b des fünften Ausführungsbeispiels durch den Körperabschnitt 32a verschiebbar gehalten ist, ist auch ein Freiraum in einem Gleitteil zwischen dem Zylinderabschnitt 32j und der Innenfläche des Körperabschnitts 32a vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand des Gleitteils (die Länge der Dichtung) ausreichend gewährleistet, um einen Austritt des Kältemittels aus dem Gleitteil zu verhindern.
Um den Austritt des Kältemittels aus dem Gleitteil zu verhindern, kann eine Maßnahme zum Bilden einer Labyrinthdichtung auf der Seite des Zylinderabschnitts 32j oder eine Maßnahme zum Anordnen eines O-Rings im Gleitteil zwischen dem Zylinderabschnitt 32j und dem Körperabschnitt 32a eingesetzt werden.
Die Vorspannfeder 32c hat die gleiche Konstruktion wie die Vorspannfeder 19c des ersten Ausführungsbeispiels, und sie ist ausgebildet, um eine Last auf den Zylinderabschnitt 32j des Nadelabschnitts 32b in der Richtung auszuüben, die den Nadelabschnitt weg von der Kältemittelausstoßöffnung 16a des Düsenabschnitts 16, d. h. in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößert, bewegt.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel kann, wenn das Druckerhöhungsmaß ΔP am Diffusorabschnitt 17d zum vorbestimmten Wert wird, das Strömungsmengenverhältnis η auf den geeigneten Wert eingestellt werden, um so den hohen Kreiswirkungsgrad im gesamten Kreis zu zeigen. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels.
Daher kann der Betrieb des Ejektorpumpen-Kühlkreissystems dieses Ausführungsbeispiels die gleiche Wirkung wie im ersten Ausführungsbeispiel erzielen. Ferner wird gemäß dem Ejektorpumpen-Kühlkreissystem des fünften Ausführungsbeispiels, wenn das Druckerhöhungsmaß ΔP am Diffusorabschnitt 17d der Ejektorpumpe 31 erhöht wird, der Kältemitteldruck der auslassseitigen Druckkammer 32d relativ zum Kältemitteldruck der einlassseitigen Druckkammer 32e erhöht.
Aus diesem Grund wird die von der auslassseitigen Druckkammer 32d zur Seite der einlassseitigen Druckkammer 32e gerichtete Belastung von den durch den Druckempfänger des Zylinderabschnitts 32j des Nadelabschnitts 32b empfangenen Lasten erhöht. Dies verschiebt den Nadelabschnitt 32b in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz verkleinert. Wenn die Düsendurchgangsfläche Anoz verkleinert wird, wird Gnoz kleiner, was in einem Anstieg von Ge resultiert. Wenn Ge größer wird, sinkt das Druckerhöhungsmaß ΔP am Diffusorabschnitt 17d, um einen vorbestimmten Wert zu erreichen, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η den passenden Wert erreicht, wie oben erwähnt.
Wenn andererseits das Druckerhöhungsmaß ΔP am Diffusorabschnitt 17d sinkt, wird die von der Seite der auslassseitigen Druckkammer 32d zur Seite der einlassseitigen Druckkammer 32e gerichtete Belastung von den durch den Druckempfänger des Zylinders 32j empfangenen Lasten vermindert. Dies verschiebt den Nadelabschnitt 32b in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößert. Wenn die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößert wird, steigt Gnoz, was in einem Abfall von Ge resultiert. Wenn Ge kleiner wird, steigt das Druckerhöhungsmaß ΔP, um den vorbestimmten Wert zu erreichen, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η den passenden Wert erreicht.
Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel wird die Düsendurchgangsfläche Anoz entsprechend dem Anstieg oder Abfall des Druckerhöhungsmaßes ΔP am Diffusorabschnitt 17d vergrößert oder verkleinert, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η auf den geeigneten Wert geändert werden kann, und daher kann der Kreis mit dem hohen Kreiswirkungsgrad betrieben werden.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Das sechste Ausführungsbeispiel wird nun Bezug nehmend auf 12 beschrieben.
Im sechsten Ausführungsbeispiel ist der Ejektorpumpe 31 des fünften Ausführungsbeispiels eine Gedächtnisfeder 31a hinzugefügt, wie in der Schnittansicht von 12 dargestellt. Diese Gedächtnisfeder 31a übt eine Last auf ein Federlager des im Düsenabschnitt 16 ausgebildeten Nadelabschnitts 32b aus.
Die Gedächtnisfeder 31a hat die gleiche Konstruktion wie die Gedächtnisfeder 19d des ersten Ausführungsbeispiels. Daher wird die Gedächtnisfeder 31a mit höher werdender Temperatur in der axialen Richtung verlängert. Aus diesem Grund wird der Nadelabschnitt 32a mit Temperaturanstieg des Kältemittels in der Richtung weg von der Kältemittelausstoßöffnung 16a, d. h. in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößert, verschoben.
Ferner ist die Gedächtnisfeder 31a im Düsenabschnitt 16 angeordnet und wird daher entsprechend einer Temperaturänderung des vom Kältemittelkanal 14a in den Düsenabschnitt 16 strömenden Kältemittels verformt. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des oben beschriebenen fünften Ausführungsbeispiels. Deshalb wird das Ejektorpumpen-Kühlkreissystem dieses Ausführungsbeispiels betrieben, um die gleiche Wirkung wie im fünften Ausführungsbeispiel zu erzielen.
Gemäß dem Ejektorpumpen-Kühlkreissystem des sechsten Ausführungsbeispiels kann, da die Gedächtnisfeder 31a im Düsenabschnitt 16a angeordnet ist, der Temperaturanstieg des vom Kältemittelkanal 14a in den Düsenabschnitt 16 strömenden Kältemittels die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößern.
Wenn zum Beispiel die Temperatur der Luft, die Wärme mit dem Kühler 12 austauscht, ansteigt, um die Kühllast zu erhöhen, vergrößert das thermische Expansionsventil 21 die Kältemitteldurchgangsfläche Ae darin, um die Kältemittelströmungsmenge zu erhöhen. Der Temperaturanstieg der Luft zum Wärmeaustausch mit dem Kühler 12 führt zu einem Temperaturanstieg des Kältemittels stromab des Kühlers 12, was in einer erhöhten Temperatur des vom Kältemittelkanal 14a in den Düsenabschnitt 16 strömenden Kältemittels resultiert. Daher vergrößert in diesem Fall die Gedächtnisfeder 31a die Düsendurchgangsfläche Anoz.
Wenn dagegen die Temperatur der Luft, die Wärme mit dem Kühler 12 austauscht, sinkt, um die Kühllast zu verringern, reduziert das thermische Expansionsventil 21 die Kältemitteldurchgangsfläche Ae, um die Kältemittelströmungsmenge zu verringern. Der Temperaturabfall der Luft zum Wärmeaustausch mit dem Kühler 12 führt auch zu einem Temperaturabfall des vom Kältemittelkanal 14a in den Düsenabschnitt 16 strömenden Kältemittels, wodurch die Gedächtnisfeder 31a die Düsendurchgangsfläche Anoz verkleinert.
Gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel werden die Kältemitteldurchgangsfläche Ae des thermischen Expansionsventils 21 und die Düsendurchgangsfläche Anoz entsprechend dem Anstieg oder Abfall der Kühllast gleichzeitig vergrößert oder verkleinert, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η auf einen passenden Wert gehalten wird. Als Ergebnis kann, selbst wenn die Kühllast im Ejektorpumpen-Kühlkreissystem geändert wird, der Kreis mit einem hohen Kreiswirkungsgrad betrieben werden.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Das siebte Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezug auf 13 beschrieben.
Im siebten Ausführungsbeispiel wird anstelle der Ejektorpumpe 31 des fünften Ausführungsbeispiels eine in 13 dargestellte Ejektorpumpe 33 benutzt. 13 ist eine Schnittansicht der Ejektorpumpe 33. Die Ejektorpumpe 33 hat die Grundkonstruktion ähnlich jener der Ejektorpumpe 15 des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 2), und daher werden die gleichen Bezugsziffern für Teile mit den gleichen oder äquivalenten Funktionen verwendet.
Die Ejektorpumpe 33 enthält den Düsenabschnitt 16, den Ejektorpumpenkörper 17, das Ejektorpumpengehäuse 18 und den Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19. Der Düsenabschnitt 16, der Ejektorpumpenkörper 17 und das Ejektorpumpengehäuse 18 haben die gleichen Konstruktionen wie jene der Ejektorpumpe 15 des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels.
Im Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 des siebten Ausführungsbeispiels ist im Vergleich zum Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels die in 2 dargestellte Gedächtnisfeder 19d nicht vorgesehen, und die Vorspannfeder 19c ist ausgebildet, um eine Last auf ein Federlager des Nadelabschnitts 19b in der Richtung, die den Nadelabschnitt 19b weg von der Kältemittelausstoßöffnung 16a des Düsenabschnitts 16 bewegt, d. h. in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößert, auszuüben.
Die Spitze des Nadelabschnitts 19b auf der Seite des Düsenabschnitts 16 ragt von der Kältemittelausstoßöffnung 16a des Düsenabschnitts 16 zur Seite des Diffusorabschnitts 17d, und das vorstehende Teil empfängt den Druck des Kältemittels auf der Einlassseite des Diffusorabschnitts 17d. Andererseits hat der Schnitt senkrecht zur Axialrichtung des Nadelabschnitts 19b am Gleitteil zwischen dem Nadelabschnitt 19b und dem Körperabschnitt 19a die gleiche Fläche wie der Schnitt senkrecht zur Axialrichtung des obigen vorstehenden Teils.
Ferner kann gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, wenn das Druckerhöhungsmaß ΔP am Diffusorabschnitt 17d den vorbestimmten Wert erreicht, das Strömungsmengenverhältnis η auf einen Wert eingestellt werden, der den hohen Kreiswirkungsgrad im gesamten Kreis zeigen kann. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie im ersten Ausführungsbeispiel.
So kann der Betrieb des Ejektorpumpen-Kühlkreissystems dieses Ausführungsbeispiels die gleiche Wirkung wie im fünften Ausführungsbeispiel zeigen. Insbesondere wird, wenn das Druckerhöhungsmaß ΔP am Diffusorabschnitt 17d der Ejektorpumpe 33 größer wird, der Kältemitteldruck innerhalb des Körperabschnitts 19a bezüglich des Kältemitteldrucks an der Spitze des Nadelabschnitts 19b erhöht. Daher wird die von der Seite des Körperabschnitts 19a auf die Seite des Düsenabschnitts 16 gerichtete Belastung von den durch den Nadelabschnitt 19b empfangenen Lasten größer.
Dies verschiebt den Nadelabschnitt 32b in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz verkleinert. Wenn die Düsendurchgangsfläche Anoz reduziert wird, steigt Ge, und dann sinkt das Druckerhöhungsmaß ΔP, um einen vorbestimmten Wert zu erreichen, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η einen geeigneten Wert erreicht.
Wenn andererseits das Druckerhöhungsmaß ΔP sinkt, wird die von der Seite des Körperabschnitts 19a zur Seite des Düsenabschnitts 16 gerichtete Belastung von den durch den Nadelabschnitt 19b empfangenen Lasten verringert. Dies verschiebt den Nadelabschnitt 32b in der Richtung, die die Düsendurchgangsfläche Anoz vergrößert. Wenn Anoz größer wird, wird Ge kleiner, und dann wird das Druckerhöhungsmaß ΔP größer, um den vorbestimmten Wert zu erreichen, wodurch das Strömungsmengenverhältnis η den geeigneten Wert erreicht. So kann dieses Ausführungsbeispiel die gleiche Wirkung wie das fünfte Ausführungsbeispiel erreichen.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
Das achte Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezug auf 14 beschrieben. Im achten Ausführungsbeispiel ist die Gedächtnisfeder 31a der Ejektorpumpe 33 des siebten Ausführungsbeispiels hinzugefügt, wie in der Schnittansicht von 14 dargestellt. Die Gedächtnisfeder 31a übt eine Belastung auf das Federlager des im Nadelabschnitt 16 gebildeten Nadelabschnitt 32b in der gleichen Weise wie im sechsten Ausführungsbeispiel aus.
Weitere Komponenten haben die gleichen Konstruktionen wie im sechsten Ausführungsbeispiel. Daher kann der Betrieb des Ejektorpumpen-Kühlkreissystems dieses Ausführungsbeispiels die gleiche Wirkung wie jene des sechsten Ausführungsbeispiels erreichen.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen können an den Ausführungsbeispielen wie folgt vorgenommen werden.

(1) Im obigen ersten Ausführungsbeispiel kann das thermische Expansionsventil 21 als Drosseleinrichtung stromauf des zweiten Verdampfapparats 22 verwendet werden, um den Überhitzungsgrad des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 zu steuern, und die Ejektorpumpe 15 kann die Düsendurchgangsfläche Anoz entsprechend der Kältemitteltemperatur im Kreis verändern. Alternativ kann der Überhitzungsgrad des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 auch auf der Ejektorpumpenseite gesteuert werden, und die Kältemitteldurchgangsfläche Ae kann entsprechend der Kältemitteltemperatur im Kreis auf der Drosseleinrichtungsseite verändert werden.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Temperatur im Kreis zum Beispiel eine Temperatur des Niederdruckkältemittels nach seiner Dekompression durch den Düsenabschnitt 16 oder die thermische Einrichtung (21, 25, 27). Die Temperatur im Kreis kann jedoch auch eine Temperatur des Hochdruckkältemittels vor seiner Dekompression durch den Düsenabschnitt 16 oder die thermische Einrichtung sein.
In diesem Fall kann insbesondere ein thermisches Expansionsventil zwischen den Verzweigungsabschnitt A und den Düsenabschnitt 16 eingesetzt werden oder kann auf den Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 des ersten Ausführungsbeispiels angewendet werden. Ferner kann die Drosseleinrichtung ausgebildet sein, um den Ventilkörperabschnitt mittels einer Gedächtnisfeder zu verschieben, um die Kältemitteldurchgangsfläche entsprechend einem Temperaturanstieg des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d zu vergrößern, wodurch der gleiche Effekt wie im ersten Ausführungsbeispiel erzielt wird.

(2) In den obigen ersten bis dritten Ausführungsbeispielen werden die das temperaturempfindliche Verformungselement bildenden Gedächtnisfedern 19d, 27e, basierend auf der Kältemitteltemperatur auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17e verformt, aber sie können auch basierend auf der Kältemitteltemperatur an anderen Abschnitten verformt werden. Zum Beispiel können die Temperatur des niederdruckseitigen Kältemittels, beispielsweise die Temperatur des Kältemittels stromab des zweiten Verdampfapparats 22, die Temperatur des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 oder die Temperatur des Kältemittels im ersten und zweiten Verdampfapparat 20 und 22, eingesetzt werden. Ferner kann die Feder wie in den obigen sechsten und achten Ausführungsbeispielen auch basierend auf der Temperatur des hochdruckseitigen Kältemittels verformt werden.
(3) In den obigen zweiten und dritten Ausführungsbeispielen ändern die Ejektorpumpe 15 und die variable Drossel 27 individuell die Düsendurchgangsfläche Anoz bzw. die Kältemitteldurchgangsfläche Ae entsprechend der Kältemitteltemperatur im Kreis. Die Ejektorpumpe 15 und die variable Drossel 27 können jedoch die Düsendurchgangsfläche Anoz bzw. die Kältemitteldurchgangsfläche Ae entsprechend der Kältemitteltemperatur im Kreis auch simultan ändern. Außerdem können die Düsendurchgangsfläche Anoz und die Kältemitteldurchgangsfläche Ae auch gleichzeitig geändert werden, wobei das Flächenverhältnis α auf 0,8 oder weniger gesteuert werden kann.
(4) Im obigen vierten Ausführungsbeispiel steuert das als Drosseleinrichtung dienende Hochdruckregelventil 30 den Druck des Kältemittels stromab des Kühlers 12, und die Ejektorpumpe 15 stellt das Strömungsmengenverhältnis η ein. Der Druck des Kältemittels stromab des Kühlers 12 kann jedoch auch auf der Ejektorpumpenseite gesteuert werden, und das Strömungsmengenverhältnis η kann auch auf der Drosseleinrichtungsseite eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Konstruktion des Hochdruckregelventils 30 auch auf den Durchgangsflächeneinstellmechanismus 19 der Ejektorpumpe 15 angewendet werden, und die Gedächtnisfeder kann den Ventilkörper als Drosseleinrichtung verschieben, um die Kältemitteldurchgangsfläche entsprechend dem Temperaturanstieg des Kältemittels auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 17d zu vergrößern. Dies kann die gleiche Wirkung wie im vierten Ausführungsbeispiel erzielen.
(5) Die obigen fünften bis achten Ausführungsbeispiele haben Beispiele der Kreise erläutert, in denen der Druck des hochdruckseitigen Kältemittels nicht gleich oder höher als der überkritische Druck des Kältemittels ist. Die Ejektorpumpen 31 und 33 der fünften bis achten Ausführungsbeispiele können jedoch auch auf den überkritischen Kreis angewendet werden. Mit anderen Worten kann im überkritischen Kreis das Strömungsmengenverhältnis η basierend auf dem Druckerhöhungsmaß ΔP im Diffusorabschnitt 17d gesteuert werden.
(6) Obwohl die Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung auf die Ejektorpumpen-Kühlkreissysteme der obigen ersten bis dritten und fünften bis achten Ausführungsbeispiele ahne einen Innenwärmetauscher angewendet ist, können diese Kreise auch den Innenwärmetauscher einsetzen. Bei dieser Anordnung wird wie im vierten Ausführungsbeispiel eine Enthalpiedifferenz des Kältemittels zwischen dem Kältemitteleinlass und -auslass am ersten und zweiten Verdampfapparat 20 und 22 vergrößert, um dadurch einen Anstieg der Kühlleistung des Kreises zu ermöglichen.
(7) Die thermischen Expansionsventile 21 und 24 und das Hochdruckregelventil 30, die in den obigen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden, haben rein mechanische Strömungsmengensteuermechanismen. Es kann jedoch auch irgendein anderer Strömungsmengen-Steuermechanismus eingesetzt werden, der die Kältemitteldurchgangsfläche in einer elektrischen Weise verändern kann. In diesem Fall kann zum Beispiel das thermische Expansionsventil 21 mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur und des Drucks des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 versehen sein und der Überhitzungsgrad des Kältemittels stromab des ersten Verdampfapparats 20 kann basierend auf den erfassten Werten in einem vorbestimmten Bereich gesteuert werden.
(8) In den obigen Ausführungsbeispielen sind der erste Verdampfapparat 20 und der zweite Verdampfapparat 22 als ein Innenwärmetauscher zum Kühlen eines zu kühlenden Raums konstruiert, und der Kühler 12 ist als ein Außenwärmetauscher zum Abstrahlen von Wärme an die Außenluft konstruiert. Dagegen kann die Erfindung auch auf einen Wärmepumpenkreis angewendet werden, bei dem der erste Verdampfapparat 20 und der zweite Verdampfapparat 22 als Außenwärmetauscher zum Absorbieren von Wärme von einer Wärmequelle wie beispielsweise Luft oder dergleichen konstruiert sind und der Kühler 12 als Innenwärmetauscher zum Heizen eines zu heizenden Fluids wie beispielsweise Luft oder Wasser konstruiert ist.
(9) In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen bedeutet das hochdruckseitige Kältemittel ein vom Kompressor ausgegebenes Kältemittel vor seiner Dekompression durch den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe oder die Drosseleinrichtung. Im Gegensatz dazu bedeutet das niederdruckseitige Kältemittel ein Kältemittel nach seiner Dekompression durch wenigstens eine Komponente der Düse und der Drosseleinrichtung.

Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung für eine Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren eines Kältemittels und einem Kühler (12) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels, wobei das Kältemittel vom Kühler an einem Verzweigungsabschnitt (A) in einen ersten Strom und einen zweiten Strom geteilt wird, wobei die Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung aufweist: eine Ejektorpumpe (15, 31, 33) mit einem Düsenabschnitt (16) zum Dekomprimieren des Kältemittels des ersten Stroms und einer Kältemittelansaugöffnung (17b), von der das Kältemittel durch einen vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom angesaugt wird; einen ersten Verdampfapparat (20) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; eine Drosseleinrichtung (21, 25, 27, 30) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms; einen stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat (22) zum Verdampfen des Kältemittels; und einen Einstellmechanismus (19) mit einem temperaturempfindlichen Verformungselement (19d), das entsprechend einer Veränderung einer Kältemitteltemperatur des Kreissystems verformt wird, um eine Kältemitteldurchgangsfläche (Anoz, Ae) des Düsenabschnitts und der Drosseleinrichtung einzustellen, wobei der Einstellmechanismus vorgesehen ist, um ein Strömungsmengenverhältnis (η) einer durch den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe dekomprimierten ersten Kältemittelströmungsmenge (Gnoz) und einer in die Kältemittelansaugöffnung (17b) der Ejektorpumpe angesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge (Ge) einzustellen.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die eine Kältemitteldurchgangsfläche eine Kältemitteldurchgangsfläche (Anoz) des Düsenabschnitts ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die eine Kältemitteldurchgangsfläche eine Kältemitteldurchgangsfläche (Ae) der Drosseleinrichtung ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Einstellmechanismus die eine Kältemitteldurchgangsfläche so ändert, dass ein Verhältnis (α) einer Kältemitteldurchgangsfläche (Anoz) des Düsenabschnitts zu einer Summe (Anoz + Ae) der Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts und einer Kältemitteldurchgangsfläche (Ae) der Drosseleinrichtung gleich oder kleiner 0,8 wird.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher eine Komponente des Düsenabschnitts der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung (30) seine Kältemitteldurchgangsfläche basierend auf einer Kältemitteltemperatur stromab des Kühlers so ändert, dass ein Kältemitteldruck stromab des Kühlers einen vorbestimmten Wert erreicht.
Kältemittelströmungsmenge-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Ejektorpumpe ferner einen Diffusorabschnitt (17d) enthält, in dem der Druck des gemischten Kältemittels des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels und des von der Kältemittelansaugöffnung angesaugten Kältemittels um ein Druckerhöhungsmaß (ΔP) wird; und der Einstellmechanismus das Strömungsmengenverhältnis der ersten Kältemittelströmungsmenge und der zweiten Kältemittelströmungsmenge basierend auf dem Druckerhöhungsmaß im Diffusorabschnitt der Ejektorpumpe einstellt.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Kältemitteltemperatur im Kreissystem eine Temperatur eines niederdruckseitigen Kältemittels nach seiner Dekompression durch den Düsenabschnitt oder die Drosseleinrichtung ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher die Kältemitteltemperatur im Kreissystem eine Temperatur eines hochdruckseitigen Kältemittels vor seiner Dekompression durch wenigstens eine Komponente des Düsenabschnitts und der Drosseleinrichtung ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher das temperaturempfindliche Verformungselement ein Federelement mit einer entsprechend der Kältemitteltemperatur im Kreissystem variablen Federkonstante ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher der erste Verdampfapparat, der zweite Verdampfapparat und die Ejektorpumpe integral verbunden sind, um eine kombinierte Einheit zu bilden.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher der erste Verdampfapparat einen ersten Verteilerbehälter (20c) zum Verteilen und Sammeln des Kältemittels enthält; der zweite Verdampfapparat einen zweiten Verteilerbehälter (22a) zum Verteilen und Sammeln des Kältemittels enthält; und die Ejektorpumpe eine Längsrichtung hat, die parallel zu einer Längsrichtung des ersten Verteilerbehälters und einer Längsrichtung des zweiten Verteilerbehälters ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei welcher die Ejektorpumpe ferner einen Ejektorpumpenkörper (17) mit der Kältemittelansaugöffnung, ein Ejektorpumpengehäuse (18) zum Aufnehmen des Düsenabschnitts und des Ejektorpumpenkörpers enthält; und das Ejektorpumpengehäuse, der erste Verdampfapparat und der zweite Verdampfapparat integral verbunden sind.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung für ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren eines Kältemittels und einem Kühler (12) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels, wobei das Kältemittel aus dem Kühler an einem Verzweigungsabschnitt (A) in einen ersten Strom und einen zweiten Strom geteilt wird, wobei die Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung aufweist: eine Ejektorpumpe (15) mit einem Düsenabschnitt (16) zum Dekomprimieren des Kältemittels des ersten Stroms und einer Kältemittelansaugöffnung (17b), von der das Kältemittel durch einen vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom angesaugt wird; einen ersten Verdampfapparat (20) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; eine Drosseleinrichtung (30) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms; und einen stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat (22) zum Verdampfen des Kältemittels, wobei eine Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung ihre Kältemitteldurchgangsfläche (Ae) basierend auf einer Kältemitteltemperatur stromab des Kühlers so einstellt, dass ein Kältemitteldruck stromab des Kühlers einen vorbestimmten Wert erreicht, und die andere Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung ein temperaturempfindliches Verformungselement aufweist, das eine Kältemitteldurchgangsfläche (Anoz) der anderen Komponente ändert, um ein Strömungsmengenverhältnis (η) einer durch den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe dekomprimierten ersten Kältemittelströmungsmenge (Gnoz) und einer in die Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe gesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge (Ge) einzustellen.
Kältemittelströmungsmenge-Steuervorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher der Druck des vom Kompressor ausgegebenen Kältemittels gleich oder höher als ein kritischer Druck des Kältemittels ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher des Kältemittel Kohlendioxid ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei welcher eine Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung ihre Kältemitteldurchgangsfläche (Ae) basierend auf einer Kältemitteltemperatur stromab eines Kanals eines Innenwärmetauschers (28), in dem das Kältemittel aus dem Kühler strömt, um einen Wärmeaustausch mit dem in den Kompressor zu saugenden Niederdruckkältemittel durchzuführen, einstellt.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei welcher wenigstens eine Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung so ausgebildet ist, dass das Kältemittel in einer vorbestimmten Menge hindurchströmt, wenn ihre Kältemitteldurchgangsfläche am kleinsten ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung für ein Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren eines Kältemittels und einem Kühler (12) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels, wobei das Kältemittel aus dem Kühler an einem Verzweigungsabschnitt (A) in einen ersten Strom und einen zweiten Strom geteilt wird, wobei die Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung aufweist: eine Ejektorpumpe (31, 33) mit einem Düsenabschnitt (16) zum Dekomprimieren des Kältemittels des ersten Stroms, einer Kältemittelansaugöffnung (17b), von der das Kältemittel durch einen vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom angesaugt wird, und einem Diffusorabschnitt (17d), in dem der Druck des gemischten Kältemittels des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels und des von der Kältemittelansaugöffnung angesaugten Kältemittels um ein Druckerhöhungsmaß (ΔP) erhöht wird; einen ersten Verdampfapparat (20) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; eine Drosseleinrichtung (21) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms; einen stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat (22) zum Verdampfen des Kältemittels; und eine Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Strömungsmengenverhältnisses einer in den Düsenabschnitt strömenden ersten Kältemittelströmungsmenge (Gnoz) und einer in die Kältemittelansaugöffnung gesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge (Ge) basierend auf dem Druckerhöhungsmaß im Diffusorabschnitt der Ejektorpumpe.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher die Einstelleinrichtung in der Drosseleinrichtung vorgesehen ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher die Einstelleinrichtung in der Ejektorpumpe vorgesehen ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher die Ejektorpumpe einen Nadelabschnitt (19b, 32b) zum Ändern einer Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts enthält; und der Nadelabschnitt basierend auf dem Druckerhöhungsmaß so verschoben wird, dass das Druckerhöhungsmaß in einem vorbestimmten Bereich liegt.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher der Nadelabschnitt einen Druckempfangsabschnitt (32j) aufweist, der einen Kältemitteldruck auf einer Einlassseite des Diffusorabschnitts und einen Kältemitteldruck auf einer Auslassseite des Diffusorabschnitts empfängt.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, bei welcher die Ejektorpumpe ein temperaturempfindliches Verformungselement (31a) enthält, das entsprechend einer Veränderung einer Kältemitteltemperatur des Kreissystems verformt wird; und das temperaturempfindliche Verformungselement angeordnet ist, um den Nadelabschnitt zu verschieben.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, bei welcher die Kältemitteltemperatur im Kreissystem eine Temperatur eines niederdruckseitigen Kältemittels nach seiner Dekompression durch den Düsenabschnitt oder die Drosseleinrichtung ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, bei welcher die Kältemitteltemperatur im Kreissystem eine Temperatur eines hochdruckseitigen Kältemittels vor seiner Dekompression an wenigstens einer Komponente des Düsenabschnitts und der Drosseleinrichtung ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, bei welcher das temperaturempfindliche Verformungselement ein Federelement (19d, 31a) mit einer entsprechend der Kältemitteltemperatur im Kreissystem veränderbaren Federkonstante ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, bei welcher der erste Verdampfapparat, der zweite Verdampfapparat und die Ejektorpumpe integral verbunden sind, um eine kombinierte Einheit zu bilden.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 27, bei welcher der erste Verdampfapparat einen ersten Verteilerbehälter (20c) zum Verteilen und Sammeln des Kältemittels enthält; der zweite Verdampfapparat einen zweiten Verteilerbehälter (22a) zum Verteilen und Sammeln des Kältemittels enthält; und die Ejektorpumpe eine Längsrichtung besitzt, die parallel zu einer Längsrichtung des ersten Verteilerbehälters und einer Längsrichtung des zweiten Verteilerbehälters ist.
Kältemittelströmungsmengen-Steuervorrichtung nach Anspruch 27, bei welcher die Ejektorpumpe ferner einen Ejektorpumpenkörper (17) mit der Kältemittelansaugöffnung, ein Ejektorpumpengehäuse (18) zum Aufnehmen des Düsenabschnitts und des Ejektorpumpenkörpers enthält; und das Ejektorpumpengehäuse, der erste Verdampfapparat und der zweite Verdampfapparat integral verbunden sind.
Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit einem Kühlkreis, durch den ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren eines Kältemittels; einem Kühler (12) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels; einem Verzweigungsabschnitt (A), der angeordnet ist, um das Kältemittel aus dem Kühler in einen ersten Strom und einen zweiten Strom zu teilen; einer Ejektorpumpe (15, 31, 33) mit einem Düsenabschnitt (16) zum Dekomprimieren des Kältemittels des ersten Stroms und einer Kältemittelansaugöffnung (17b), von der das Kältemittel durch einen vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom angesaugt wird; einem ersten Verdampfapparat (20) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; einer Drosseleinrichtung (21, 25, 27, 30) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms; einem stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat (22) zum Verdampfen des Kältemittels; und einem Einstellmechanismus (19) mit einem temperaturempfindlichen Verformungselement (19d), das sich entsprechend einer Veränderung einer Kältemitteltemperatur des Kühlkreises verformt, um eine Kältemitteldurchgangsfläche (Anoz, Ae) des Düsenabschnitts und der Drosseleinrichtung einzustellen, wobei der Einstellmechanismus vorgesehen ist, um ein Strömungsmengenverhältnis (η) einer durch den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe dekomprimierten ersten Kältemittelströmungsmenge (Gnoz) und einer in die Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe gesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge (Ge) einzustellen.
Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit einem Kühlkreis, durch den ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren des Kältemittels; einem Kühler (12) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels; einem Verzweigungsabschnitt (A), der angeordnet ist, um das Kältemittel aus dem Kühler in einen ersten Strom und einen zweiten Strom zu teilen; einer Ejektorpumpe (15) mit einem Düsenabschnitt (16) zum Dekomprimieren des Kältemittels des ersten Stroms und einer Kältemittelansaugöffnung (17b), von der das Kältemittel durch einen vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom angesaugt wird; einem ersten Verdampfapparat (20) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; einer Drosseleinrichtung (30) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms; und einem stromab der Drosseleinrichtung (30) und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat (22) zum Verdampfen des Kältemittels, wobei die eine Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung ihre Kältemitteldurchgangsfläche (Ae) basierend auf einer Kältemitteltemperatur stromab des Kühlers so einstellt, dass ein Kältemitteldruck stromab des Kühlers einen vorbestimmten Wert erreicht, und die andere Komponente der Ejektorpumpe und der Drosseleinrichtung ein temperaturempfindliches Verformungselement (19d) aufweist, das eine Kältemitteldurchgangsfläche (Anoz) der anderen Komponente verändert, um ein Strömungsmengenverhältnis (η) einer durch den Düsenabschnitt der Ejektorpumpe dekomprimierten ersten Kältemittelströmungsmenge (Gnoz) und einer in die Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe gesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge (Ge) einzustellen.
Ejektorpumpen-Kühlkreissystem mit einem Kühlkreis, durch den ein Kältemittel zirkuliert, mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren des Kältemittels; einem Kühler (12) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels; einem Verzweigungsabschnitt (A), der angeordnet ist, um das Kältemittel aus dem Kühler in einen ersten Strom und einen zweiten Strom zu teilen; einer Ejektorpumpe (31, 33) mit einem Düsenabschnitt (16) zum Dekomprimieren des Kältemittels des ersten Stroms, einer Kältemittelansaugöffnung (17b), von der das Kältemittel durch einen vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstrom angesaugt wird, und einem Diffusorabschnitt (17d), in dem der Druck des gemischten Kältemittels des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels und des von der Kältemittelansaugöffnung angesaugten Kältemittels um ein Druckerhöhungsmaß (ΔP) erhöht wird; einem ersten Verdampfapparat (20) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; einer Drosseleinrichtung (21) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms; einem stromab der Drosseleinrichtung und stromauf der Kältemittelansaugöffnung angeordneten zweiten Verdampfapparat (22) zum Verdampfen des Kältemittels; und einer Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Strömungsmengenverhältnisses einer in den Düsenabschnitt strömenden ersten Kältemittelströmungsmenge (Gnoz) und einer in die Kältemittelansaugöffnung gesaugten zweiten Kältemittelströmungsmenge (Ge) basierend auf dem Druckerhöhungsmaß im Diffusorabschnitt der Ejektorpumpe.