DE10320378A1

DE10320378A1 - Vapor compression refrigeration system with ejector

Info

Publication number: DE10320378A1
Application number: DE10320378A
Authority: DE
Inventors: Mika Saito; Hirotsugu Takeuchi; Hiroshi Oshitani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2003-11-20
Also published as: CN1456851A; JP2003329315A; CN1226583C; US20030209031A1; JP4016711B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dampfverdichtungskältesystem mit einer Rohrleitung (60, 160), die zwischen einem Radiator (20) und einem Ejektor (40) in Verbindung gebracht und mit einem Wärmeisolator (61, 161) abgedeckt ist, der einen Kältemitteldurchlass thermisch isoliert, der in der Rohrleitung (60, 160) festgelegt ist. Dadurch kann eine Verringerung der Enthalpie des Kältemittels begrenzt werden, die induziert wird durch Kühlen von Hochtemperaturkältemittel durch Niedertemperaturatmosphäre, damit die Enthalpie verlustig geht vor einer Druckfreimachung des Hochtemperaturkältemittels durch den Ejektor (40). Hierdurch kann eine Verringerung des theoretischen Werts der rückgewinnbaren Energie zum Zeitpunkt der Druckfreimachung und Expansion des Kältemittels begrenzt werden.The invention relates to a vapor compression refrigeration system with a pipeline (60, 160), which is connected between a radiator (20) and an ejector (40) and is covered with a heat insulator (61, 161), which thermally insulates a refrigerant passage which is in the pipeline (60, 160) is fixed. This can limit a reduction in the enthalpy of the refrigerant, which is induced by cooling high-temperature refrigerant through a low-temperature atmosphere, so that the enthalpy is lost before the high-temperature refrigerant is released from pressure by the ejector (40). This can limit a reduction in the theoretical value of the recoverable energy at the time of pressure release and expansion of the refrigerant.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Dampfverdichtungskältesystem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kältesystem, d. h., einen Ejektorkreislauf, der einen Ejektor als Pumpenmittel zum Umwälzen von Niederdruckkältemittel durch den Ejektorkreislauf enthält. The present invention relates generally to one Vapor compression refrigeration system. In particular, the invention relates to a Refrigeration system, d. that is, an ejector cycle that includes an ejector as a pumping medium for circulating low-pressure refrigerants through the ejector cycle.

Wie beispielsweise in der japanischen Industrienorm JIS Z8126 Nummer 2.1.2.3 definiert, handelt es sich bei einem Ejektor um eine Pumpe zum Übertragen kinetischer Energie, die Fluid unter Verwendung von Mitreißwirkung eines Treiberfluids pumpt und umwälzt, das mit hoher Geschwindigkeit durch eine Düse des Ejektors ausgetragen wird. For example in the Japanese industrial standard JIS Z8126 Defined number 2.1.2.3, it is an ejector around a pump for transferring kinetic energy, the fluid pumps using entrainment of a driving fluid and circulates that at high speed through a nozzle of the ejector is carried out.

Zum Stand der Technik gehört, dass der einen derartigen Ejektor enthaltende Ejektorkreislauf als Dampfverdichtungskältesystem dient, in dem Kältemittel durch den Ejektor druckfrei gemacht und expandiert wird, um verdampftes Dampfphasenkältemittel anzusaugen, das in einem Verdampfer verdampft wird, so dass der Ejektor Expansionsenergie (kinetische Energie) des Kältemittels in Druckenergie umsetzt, um Ansaugdruck eines Verdichters zu erhöhen und dadurch den Energieverbrauch des Verdichters zu verringern. The prior art includes that one Ejector cycle containing ejector as Vapor compression refrigeration system serves in the refrigerant through the ejector pressure-free is made and expanded to evaporate Suck in vapor phase refrigerant, which is evaporated in an evaporator, so that the ejector expansion energy (kinetic energy) of the Refrigerant converts to pressure energy to a suction pressure Increase compressor and thereby the energy consumption of the Reduce compressor.

Üblicherweise macht ein gewöhnliches Dampfverdichtungskühlsystem das Kältemittel isentropisch druckfrei und es enthält einen Verdichter als einziges Pumpmittel in dem System zum Umwälzen des Kältemittels. Im Gegensatz hierzu wird in dem Ejektorkreislauf Kältemittel auf der Hochdruckseite des Ejektorkreislaufs durch den Ejektor isentropisch druckfrei gemacht. Kältemittel auf der Niederdruckseite des Ejektorkreislaufs wird außerdem durch Pumpwirkung des Ejektors umgewälzt und Kältemittel auf der Hochdruckseite des Ejektorkreislaufs wird durch den Verdichter umgewälzt. Usually does an ordinary one Vapor compression cooling system contains and contains the refrigerant isentropically pressure-free a compressor as the only pumping means in the system for Circulation of the refrigerant. In contrast, the Ejector cycle refrigerant on the high pressure side of the Ejector cycle through the ejector isentropically pressure-free made. Refrigerant on the low pressure side of the The ejector cycle is also circulated by the pumping action of the ejector and refrigerant on the high pressure side of the ejector cycle is circulated by the compressor.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Energierückgewinnung durch einen derartigen Ejektor eines Dampfverdichtungskältesystems bezüglich des Gesamtwirkungsgrades des Dampfverdichtungskältesystems zu verbessern. An object of the present invention is that Energy recovery through such an ejector Vapor compression refrigeration system regarding the To improve the overall efficiency of the vapor compression refrigeration system.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are in the Subclaims specified.

Zur Lösung der Aufgabe wird demnach ein Dampfverdichtungskältesystem bereit gestellt, das Wärme von der Niedertemperaturseite zur Hochtemperaturseite überträgt. Die Temperatur der Hochtemperaturseite ist höher als diejenige der Niedertemperaturseite. Das Dampfverdichtungskältesystem umfasst einen Verdichter, einen Radiator, einen Verdampfer, einen Ejektor und ein Kältemitteldurchlassmittel zur fluidmäßigen Verbindung zwischen dem Radiator und dem Ejektor. Der Verdichter verdichtet Kältemittel. Der Radiator kühlt Hochdruckkältemittel, das aus dem Verdichter ausgetragen wird. Der Verdampfer verdampft das Kältemittel. Der Ejektor macht das Hochdruckkältemittel druckfrei und expandiert es, das von dem Radiator zugeführt wird, um verdampftes Dampfphasenkältemittel, das in dem Verdampfer verdampft wird, anzusaugen, so dass der Ejektor die Expansionsenergie des Kältemittels in Druckenergie umsetzt, um den Ansaugdruck des Verdichters zu erhöhen. Das Kältemitteldurchlassmittel ist im Wesentlichen thermisch von der umgebenden Atmosphäre isoliert, die das Kältemitteldurchlassmittel umgibt. Accordingly, to solve the problem Vapor compression refrigeration system is provided that removes heat from the Low temperature side transmits to the high temperature side. The temperature of the High temperature side is higher than that of the Low-temperature side. The vapor compression refrigeration system includes one Compressor, a radiator, an evaporator, an ejector and a refrigerant passage means for fluid Connection between the radiator and the ejector. The compressor compresses refrigerant. The radiator cools High pressure refrigerant that is discharged from the compressor. The evaporator evaporates the refrigerant. The ejector does that High pressure refrigerant free of pressure and it expands that from the radiator is supplied to vaporized vapor phase refrigerant, which in the evaporator is evaporated, so that the Ejector is the expansion energy of the refrigerant in pressure energy implemented to increase the suction pressure of the compressor. The Refrigerant passage means is essentially thermal isolated from the surrounding atmosphere that the Refrigerant passage surrounds.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; in dieser zeigen: The invention is described below with reference to the drawing exemplified in more detail; in this show:

Fig. 1 schematisch einen Ejektorkreislauf in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 shows schematically a ejector circuit in accordance with a first embodiment of the present invention,

Fig. 2 vergrößert schematisch einen Ejektor des Ejektorkreislaufs, Fig. 2 is an enlarged schematic diagram showing an ejector of the ejector,

Fig. 3 eine schematische teilweise perspektivische Ansicht einer Rohrleitung in dem Ejektorkreislauf in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform, Fig. 3 is a schematic partial perspective view of a conduit in the ejector circuit in accordance with the first embodiment,

Fig. 4 ein p-h-Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen Druck und Enthalpie in dem Ejektorkreislauf von Fig. 1, Fig. 4 is a ph diagram for explaining the relationship between pressure and enthalpy in the ejector of Fig. 1,

Fig. 5 ein p-h-Diagramm zur Erläuterung von Unterschieden zwischen einem Fall mit thermischem Isolator und einem Fall ohne thermischen Isolator, Fig. 5 is a ph diagram for explaining differences between a case with thermal insulator and a case without the thermal insulator,

Fig. 6 eine Tabelle zur Verdeutlichung der Vorteile des Ejektorkreislaufs in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform, Fig. 6 is a table to illustrate the advantages of the ejector circuit in accordance with the first embodiment,

Fig. 7 schematisch einen Ejektorkreislauf in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 7 shows schematically an ejector circuit in accordance with a second embodiment of the present invention, and

Fig. 8 eine Tabelle zur Verdeutlichung von Vorteilen des Ejektorkreislaufs in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform. Fig. 8 is a table showing advantages of the ejector cycle in accordance with the second embodiment.

Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert. Various embodiments of the present invention are now made with reference to the accompanying drawings explained.

(First embodiment)

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf Fig. 1 bis 6 erläutert. A first embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1 to 6.

In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Ejektorkreislauf gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Ausstellungsvitrine bzw. einem Kühlschrank verkörpert, die bzw. der Lebensmittel in gefrorenem Zustand oder gekühltem Zustand bevorratet. Fig. 1 zeigt schematisch den Ejektorkreislauf der vorliegenden Ausführungsform. In the first embodiment of the present invention, an ejector circuit according to the present invention is embodied in a display case or a refrigerator which stores the food in the frozen or refrigerated state. Fig. 1 shows schematically the ejector circuit of the present embodiment.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Verdichter 10 durch einen Elektromotor angetrieben, um Kältemittel anzusaugen und zu verdichten. Ein Radiator 20 bildet einen hochdruckseitigen Wärmetauscher zum Tauschen von Wärme zwischen Kältemittel, das aus dem Verdichter 10 ausgetragen wird, und Außenluft, die außerhalb eines Bevorratungsabteils der Ausstellungsvitrine bzw. des Kühlschranks vorhanden ist, um Kältemittel zu kühlen. As shown in FIG. 1, a compressor 10 is driven by an electric motor to suck and compress refrigerant. A radiator 20 forms a high pressure side heat exchanger for exchanging heat between refrigerant discharged from the compressor 10 and outside air that is outside a storage compartment of the display case or refrigerator to cool refrigerant.

In der vorliegenden Ausführungsform wird Chlorfluorkohlenstoff als Kältemittel eingesetzt. Der Kältemitteldruck in dem Radiator 20 wird auf einem kleineren Wert gehalten als auf dem kritischen Druck des Kältemittels. Wenn das Kältemittel in dem Radiator 20 kondensiert, nimmt die Enthalpie des Kältemittels ab. An Stelle des Chlorfluorkohlenstoffs kann Kohlendioxid als Kältemittel genutzt werden. In the present embodiment, chlorofluorocarbon is used as the refrigerant. The refrigerant pressure in the radiator 20 is kept at a smaller value than the critical pressure of the refrigerant. When the refrigerant condenses in the radiator 20 , the enthalpy of the refrigerant decreases. Instead of chlorofluorocarbon, carbon dioxide can be used as a refrigerant.

Wenn Kohlendioxid als Kältemittel genutzt wird, wird der Kältemitteldruck in dem Radiator 20 gleich oder größer als der kritische Druck des Kältemittels. Die Kältemitteltemperatur nimmt deshalb ohne Kondensation des Kältemittels ab und die Enthalpie des Kältemittels wird kleiner. When carbon dioxide is used as the refrigerant, the refrigerant pressure in the radiator 20 becomes equal to or greater than the critical pressure of the refrigerant. The refrigerant temperature therefore decreases without the refrigerant condensing and the enthalpy of the refrigerant decreases.

Ein Verdampfer 30 bildet einen niederdruckseitigen Wärmetauscher. In dem Verdampfer 30 wird Wärme zwischen dem Flüssigphasenkältemittel und der in das Abteil auszutragenden Luft getauscht, so dass das Flüssigphasenkältemittel verdampft wird, um die in das Abteil auszutragende Luft zu kühlen. Der Ejektor 40 macht das Hochdruckkältemittel druckfrei und expandiert es, um eine Expansion des Kältemittels zu ermöglichen, so dass das Dampfphasenkältemittel, das in dem Verdampfer 30 verdampft worden ist, in den Ejektor 40 gesaugt wird, und die Expansionsenergie des Hochdruckkältemittels wird auf die entsprechende Druckenergie umgesetzt, um den Ansaugdruck des Verdichters 10 zu erhöhen. An evaporator 30 forms a low-pressure side heat exchanger. In the evaporator 30 , heat is exchanged between the liquid phase refrigerant and the air to be discharged into the compartment, so that the liquid phase refrigerant is evaporated to cool the air to be discharged into the compartment. The ejector 40 depressurizes and expands the high pressure refrigerant to allow expansion of the refrigerant so that the vapor phase refrigerant that has been evaporated in the evaporator 30 is sucked into the ejector 40 , and the expansion energy of the high pressure refrigerant becomes the corresponding pressure energy implemented to increase the suction pressure of the compressor 10 .

Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst der Ejektor 40 eine Düse 41, eine Mischkammer (bzw. einen Mischer) 42 und einen Diffusor 43. Die Düse 41 setzt die Druckenergie des Hochdruckkältemittels in Geschwindigkeitsenergie derart um, dass das Kältemittel durch die Düse 41 isentropisch druckfrei gemacht und expandiert wird. In der Mischkammer 42 saugt der aus der Düse 41 ausgetragene Hochgeschwindigkeitskältemittelstrom das Dampfphasenkältemittel, das in dem Verdampfer 30 verdampft worden ist, in die Mischkammer 42 und es wird mit dem Dampfphasenkältemittel gemischt. In dem Diffusor 43 werden das aus der Düse 41 ausgetragene Kältemittel und das aus dem Verdampfer 30 gesaugte Kältemittel zusätzlich derart gemischt, dass die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in Druckenergie umgesetzt wird, um den Druck des Kältemittels zu erhöhen. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Laval-Düse, die einen Drosselungsabschnitt in ihrem Durchlass aufweist, genutzt, um die Geschwindigkeit des Kältemittels zu erhöhen, das aus der Düse 41 ausgetragen wird, und zwar auf ein Niveau, das höher ist als dasjenige der Schallgeschwindigkeit. As shown in FIG. 2, the ejector 40 comprises a nozzle 41 , a mixing chamber (or a mixer) 42 and a diffuser 43 . The nozzle 41 converts the pressure energy of the high-pressure refrigerant into speed energy in such a way that the refrigerant is made isentropically pressure-free and expanded by the nozzle 41 . In the mixing chamber 42 , the high-speed refrigerant flow discharged from the nozzle 41 sucks the vapor phase refrigerant that has been evaporated in the evaporator 30 into the mixing chamber 42, and it is mixed with the vapor phase refrigerant. In the diffuser 43 , the refrigerant discharged from the nozzle 41 and the refrigerant sucked out from the evaporator 30 are additionally mixed such that the speed energy of the refrigerant is converted into pressure energy in order to increase the pressure of the refrigerant. In the present embodiment, a Laval nozzle having a throttling portion in its passage is used to increase the speed of the refrigerant discharged from the nozzle 41 to a level higher than that of the speed of sound.

In der Mischkammer 42 werden die Kältemittel derart gemischt, dass die Summe aus dem kinetischen Moment bzw. der kinetischen Bewegkraft des Kältemittels, das aus der Düse 41 ausgetragen wird, und dem kinetischen Moment bzw. der kinetischen Bewegkraft des Kältemittels, das in den Ejektor 40 aus dem Verdampfer 30 gesaugt wird, beibehalten wird. Selbst in der Mischkammer 42 wird dadurch der statische Druck des Kältemittels erhöht. The refrigerants are mixed in the mixing chamber 42 in such a way that the sum of the kinetic moment or the kinetic motive force of the refrigerant that is discharged from the nozzle 41 and the kinetic moment or the kinetic motive force of the refrigerant that flows into the ejector 40 is sucked from the evaporator 30 is maintained. This increases the static pressure of the refrigerant even in the mixing chamber 42 .

Im Diffusor 43 verläuft eine Durchlassquerschnittsfläche in Richtung auf das stromabwärtige Ende des Diffusors 43 linear zunehmend größer, um den dynamischen Druck des Kältemittels auf den entsprechenden statischen Druck umzusetzen. In dem Ejektor 40 wird deshalb der Kältemitteldruck sowohl durch die Mischkammer 42 als auch den Diffusor 43 vergrößert. Die Mischkammer 42 und der Diffusor 43 werden deshalb gemeinsam als Druckerzeuger bezeichnet. In the diffuser 43 , a passage cross-sectional area in the direction of the downstream end of the diffuser 43 linearly increases in size in order to convert the dynamic pressure of the refrigerant to the corresponding static pressure. In the ejector 40 , the refrigerant pressure is therefore increased both by the mixing chamber 42 and by the diffuser 43 . The mixing chamber 42 and the diffuser 43 are therefore jointly referred to as pressure generators.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das aus dem Ejektor 40 ausgetragene Kältemittel einem Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 zugeführt. Der Gas-/Flüssigkeitsseparator 50 dient als Gas-/Flüssigkeitstrenneinrichtung zum Separieren bzw. Trennen und Bevorraten des Kältemittels in zwei Phasen, d. h., als Dampfphasenkältemittel und Flüssigphasenkältemittel. Ein Dampfphasenkältemittelauslass des Gas-/Flüssigkeitsseparators 50 ist mit einem Einlass des Verdichters 10 verbunden und ein Flüssigphasenkältemittelauslass des Gas-/Flüssigkeitsseparators 50 ist mit einem Einlass des Verdampfers 30 verbunden. As shown in FIG. 1, the refrigerant discharged from the ejector 40 is supplied to a gas / liquid separator 50 . The gas / liquid separator 50 serves as a gas / liquid separating device for separating or separating and storing the refrigerant in two phases, ie as a vapor phase refrigerant and liquid phase refrigerant. A vapor phase refrigerant outlet of the gas / liquid separator 50 is connected to an inlet of the compressor 10 and a liquid phase refrigerant outlet of the gas / liquid separator 50 is connected to an inlet of the evaporator 30 .

Wie in Fig. 1 gezeigt, verbindet bei der vorliegenden Ausführungsform eine Rohrleitung 60 den Radiator 20 mit dem Ejektor 40 unter Bildung eines Kältemitteldurchlasses. Die Rohrleitung 60 dient als Kältemitteldurchlassmittel gemäß der vorliegenden Erfindung zur fluidmäßigen Verbindung des Radiators 20 mit dem Ejektor 40 unter Festlegung eines Kältemitteldurchlasses darin. Wie in Fig. 1 und 3 gezeigt, ist die Rohrleitung 60 mit einem Wärmeisolator 61 abgedeckt und deshalb von der Atmosphäre thermisch isoliert. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a pipe 60 connects the radiator 20 to the ejector 40 to form a refrigerant passage. The pipeline 60 serves as a refrigerant passage means according to the present invention for fluidly connecting the radiator 20 to the ejector 40 by defining a refrigerant passage therein. As shown in FIGS. 1 and 3, the pipeline 60 is covered with a heat insulator 61 and is therefore thermally insulated from the atmosphere.

In der vorliegenden Ausführungsform ist der thermische Isolator 61 aus einem Material, wie etwa einem Harzmaterial, einem Schaumharzmaterial oder dergleichen hergestellt, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die niedriger ist als diejenige von Metallen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Bestandteile, wie etwa der Verdichter 10, der Radiator 20 und der Ejektor 40, in der Ausstellvitrine aufgenommen. Die vorstehend genannte Atmosphäre bezieht sich auf die Atmosphäre in dieser Vitrine. In the present embodiment, the thermal insulator 61 is made of a material, such as a resin material, a foam resin material or the like, which has a thermal conductivity lower than that of metals. In the present embodiment, the components such as the compressor 10 , the radiator 20 and the ejector 40 are accommodated in the display case. The above atmosphere refers to the atmosphere in this display case.

Fig. 4 zeigt ein Druck-Enthalpie(p-h)-Diagramm unter Darstellung der makroskopischen Arbeitsweise des Ejektorkreislaufs. Die makroskopische Arbeitsweise des Ejektorkreislaufs gemäß dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen dieselbe wie bei dem bekannten Ejektorkreislauf. In der vorliegenden Ausführungsform wird deshalb der Einfachheit und der Übersichtlichkeit halber die makroskopische Arbeitsweise des Ejektorkreislaufs nicht näher erläutert. In Fig. 4 entsprechen mit den Bezugsziffern 1-7 bezeichnete Punkte Punkten, die in Fig. 1 mit den Bezugsziffern 1-7 bezeichnet sind unter Darstellung entsprechender Zustände des Kältemittels in diesen Punkten 1-7. Fig. 4 shows a pressure-enthalpy (ph) diagram showing the macroscopic operation of the ejector circuit. The macroscopic operation of the ejector circuit according to this embodiment is essentially the same as that of the known ejector circuit. In the present embodiment, the macroscopic mode of operation of the ejector circuit is therefore not explained in more detail for the sake of simplicity and clarity. In Fig. 4 correspond to the reference numerals 1-7 points designated points are designated in Fig. 1 by the reference numerals 1-7, showing the corresponding states of the refrigerant at these points 1-7.

Zum Zeitpunkt der Vergrößerung der Kühlschrankkapazität bzw. Kältemittelkapazität wird die Drehzahl des Verdichters 10 erhöht, um den Kältemittelstrom zu vergrößern, der aus dem Verdichter 10 ausgetragen wird. Andererseits wird zum Zeitpunkt der Verringerung der Kältemittelkapazität die Drehzahl des Verdichters 10 verringert, um den Kältemittelstrom zu verringern, der aus dem Verdichter 10 ausgetragen wird. At the time of increasing the refrigerator capacity or refrigerant capacity, the speed of the compressor 10 is increased to increase the refrigerant flow that is discharged from the compressor 10 . On the other hand, at the time of reducing the refrigerant capacity, the speed of the compressor 10 is decreased to decrease the refrigerant flow that is discharged from the compressor 10 .

Als nächstes werden Vorteile der vorliegenden Ausführungsform näher erläutert. Next, advantages of the present embodiment explained in more detail.

In dem Ejektorkreislauf und wie in Fig. 5 gezeigt, wird das Kältemittel durch den Ejektor 40 isentropisch druckfrei gemacht, so dass die entsprechende Enthalpie, die dem adiabatischen Wärmegefälle (in Fig. 5 der Einfachheit halber als "adia. Wärmegefälle" bezeichnet) entspricht, das bei dem isentropischen druckfrei machen des Kältemittels durch den Ejektor 40 erzielt wird, rückgewonnen, um den Energieverbrauch des Verdichters 10 zu verringern. In the ejector circuit and as shown in FIG. 5, the refrigerant is made isentropically pressure-free by the ejector 40 , so that the corresponding enthalpy, which corresponds to the adiabatic heat gradient (for the sake of simplicity referred to in FIG. 5 as "adia. Heat gradient"), recovered in the isentropic depressurization of the refrigerant by the ejector 40 is recovered to reduce the energy consumption of the compressor 10 .

Andererseits und wie aus dem p-h-Diagramm von Fig. 4 hervorgeht, wird die Steigung der entsprechenden isentropischen Linie erhöht, d. h., steiler gemacht, wenn die Enthalpie kleiner wird, und hierdurch wird das Änderungsausmaß der Enthalpie, d. h. das adiabatische Wärmegefälle relativ zu einer Druckänderung verringert. Der maximale theoretische Wert der rückgewinnbaren Energie zum Zeitpunkt der Druckfreimachung und Expansion des Kältemittels wird dadurch verringert. On the other hand, and as shown in the ph diagram of Fig. 4, the slope of the corresponding isentropic line is increased, that is, made steeper as the enthalpy becomes smaller, and thereby the amount of change in the enthalpy, that is, the adiabatic heat gradient relative to a pressure change reduced. This reduces the maximum theoretical value of the recoverable energy at the time of pressure release and expansion of the refrigerant.

Im Gegensatz hierzu ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Rohrleitung 60, die den Radiator 20 mit dem Ejektor 40 verbindet, durch den Wärmeisolator 61 abgedeckt. Hierdurch kann die Verringerung der Enthalpie des Kältemittels begrenzt werden, die durch Kühlen des Hochtemperaturkältemittels durch die Niedertemperaturatmosphäre induziert werden kann, wodurch Enthalpie verloren geht vor dem Druckfreimachen des Hochtemperaturkältemittels durch den Ejektor 40. Es ist deshalb möglich, eine Verringerung des theoretischen Werts der rückgewinnbaren Energie zum Zeitpunkt der Druckfreimachung und Expansion des Kältemittels zu begrenzen. In contrast to this, in the present embodiment, the pipeline 60 , which connects the radiator 20 to the ejector 40 , is covered by the heat insulator 61 . This can limit the reduction in the enthalpy of the refrigerant, which can be induced by cooling the high-temperature refrigerant through the low-temperature atmosphere, whereby enthalpy is lost before the high-temperature refrigerant is released from pressure by the ejector 40 . It is therefore possible to limit a decrease in the theoretical value of the recoverable energy at the time of pressure release and expansion of the refrigerant.

Dies erlaubt eine Verbesserung des Ejektorleistungsvermögens, d. h., eine Verbesserung des Rückgewinnungsausmaßes der Energie durch den Ejektor 40 unter Verringerung des Energieverbrauchs des Verdichters 10, so dass der Ejektorkreislauf effizienter betrieben werden kann. This allows an improvement in the ejector performance, that is, an improvement in the amount of energy recovery by the ejector 40 while reducing the energy consumption of the compressor 10 , so that the ejector cycle can be operated more efficiently.

Fig. 6 zeigt einen Vergleich von zwei Fällen, d. h., dem Fall, demnach die Rohrleitung 60 mit dem Wärmeisolator 61 abgedeckt ist, und dem Fall, demnach die Rohrleitung 60 nicht mit dem Wärmeisolator 61 abgedeckt ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, erlaubt die Bereitstellung des Wärmeisolators 61 um die Rohrleitung 60 eine Verbesserung des Leistungskoeffizienten (COP). FIG. 6 shows a comparison of two cases, ie the case according to which the pipeline 60 is covered with the heat insulator 61 and the case according to which the pipeline 60 is not covered with the heat insulator 61 . As shown in FIG. 6, the provision of the heat insulator 61 around the pipeline 60 allows an improvement in the coefficient of performance (COP).

(Second embodiment)

Unter Bezug auf Fig. 7 und 8 wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nunmehr näher erläutert. A second embodiment of the present invention will now be explained in detail with reference to FIGS. 7 and 8.

Wie in Fig. 7 gezeigt, ist ein interner Wärmetauscher 70 vorgesehen. Der interne Wärmetauscher 70 tauscht Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel, das aus dem Verdampfer 20 ausgetragen wird, um dem Ejektor 40 zugeführt zu werden, und dem Niederdruckkältemittel, das dem Verdichter 10 zugeführt werden soll. Der interne Wärmetauscher 70 ist in eine Rohrleitung 160 eingesetzt, die als Kältemitteldurchlassmittel dient und den Radiator 20 fluidmäßig mit dem Ejektor 40 verbindet. Die Rohrleitung 160 ist mit einem Wärmeisolator 161 abgedeckt, um den Kältemitteldurchlass von der Atmosphäre thermisch zu isolieren. As shown in FIG. 7, an internal heat exchanger 70 is provided. The internal heat exchanger 70 exchanges heat between the high-pressure refrigerant that is discharged from the evaporator 20 to be supplied to the ejector 40 and the low-pressure refrigerant that is to be supplied to the compressor 10 . The internal heat exchanger 70 is inserted into a pipeline 160 which serves as a refrigerant passage means and fluidly connects the radiator 20 to the ejector 40 . The pipeline 160 is covered with a heat insulator 161 to thermally isolate the refrigerant passage from the atmosphere.

Fig. 8 zeigt einen Vergleich von zwei Fällen, d. h., den Fall, demnach die Rohrleitung 160 mit dem Wärmeisolator 161 abgedeckt ist, und dem Fall, demnach die Rohrleitung 160 nicht mit dem Wärmeisolator 161 abgedeckt ist. Wie in Fig. 8 gezeigt, erlaubt die Bereitstellung des Wärmeisolators 161 um die Rohrleitung 160 eine Verbesserung des Leistungskoeffizienten (COP). FIG. 8 shows a comparison of two cases, that is, the case in which the pipe 160 is covered with the heat insulator 161 and the case in which the pipe 160 is not covered with the heat insulator 161 . As shown in FIG. 8, providing the heat insulator 161 around the conduit 160 allows an improvement in the coefficient of performance (COP).

Wenn Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel und dem Niederdruckkältemittel durch den internen Wärmetauscher 70 getauscht wird, wird die Enthalpie des Kältemittels, das dem Ejektor 40 zugeführt wird, verringert, um das Ejektorleistungsvermögen zu verringern. Da eine Enthalpiedifferenz zwischen der Enthalpie des Kältemittels am Kältemitteleinlass des Verdampfers 30 und der Enthalpie des Kältemittels am Kältemittelauslass des Verdampfers 30 erhöht ist, ist die Wärmeabsorptionsfähigkeit (Kühlkapazität) verbessert. When heat is exchanged between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant through the internal heat exchanger 70 , the enthalpy of the refrigerant supplied to the ejector 40 is reduced to decrease the ejector performance. Since an enthalpy difference between the enthalpy of the refrigerant at the refrigerant inlet of the evaporator 30 and the enthalpy of the refrigerant at the refrigerant outlet of the evaporator 30 is increased, the heat absorption ability (cooling capacity) is improved.

(Further embodiments)

Wie vorstehend erläutert, ist der Vorteil der vorliegenden Erfindung zusätzlich gesteigert, wenn das adiabatische Wärmegefälle zum Zeitpunkt der Druckfreimachung und Expansion des Kältemittels erhöht ist. Die vorliegende Erfindung ist deshalb besonders vorteilhaft im Fall des Dampfverdichtungskältesystems, das erfordert, dass die Temperatur (Verdampfungstemperatur) in dem Verdampfer 30 gleich oder kleiner als 0 Grad Celsius ist. Das Beispiel eines derartigen Dampfverdichtungskältesystems umfasst eine Kühl- bzw. Kältemaschine, die es notwendig macht, dass ihre Temperatur etwa -20 Grad Celsius beträgt. As explained above, the advantage of the present invention is further increased if the adiabatic heat gradient is increased at the time of pressure release and expansion of the refrigerant. The present invention is therefore particularly advantageous in the case of the vapor compression refrigeration system, which requires that the temperature (evaporation temperature) in the evaporator 30 is equal to or less than 0 degrees Celsius. The example of such a vapor compression refrigeration system comprises a cooling or refrigeration machine, which makes it necessary for its temperature to be approximately -20 degrees Celsius.

In den vorstehend genannten Ausführungsformen ist die Rohrleitung 60, 160 mit einem Wärmeisolator 61, 161 abgedeckt, um den Kältemitteldurchlass vor der Atmosphäre zu isolieren. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Rohrleitung 60, 160 selbst aus thermisch isolierendem Material hergestellt sein. Alternativ kann eine thermisch isolierende bzw. Wärme isolierende Folie zur Haftung um das Rohr 60, 160 gebracht sein. Alternativ kann ein Wärme isolierendes Material, wie etwa Schaumharzmaterial, um die Rohrleitung 60, 160 gespritzt sein. Die Rohrleitung 60, 160 kann auch aus einer Kombination aus Wärme isolierendem Material und korrosionsbeständigem Material hergestellt sein. In the above-mentioned embodiments, the pipeline 60 , 160 is covered with a heat insulator 61 , 161 to isolate the refrigerant passage from the atmosphere. However, the present invention is not limited to this. For example, the pipeline 60 , 160 itself can be made of thermally insulating material. Alternatively, a thermally insulating or heat insulating film can be made to adhere around the tube 60 , 160 . Alternatively, a heat insulating material, such as foam resin material, may be injection molded around tubing 60 , 160 . The pipeline 60 , 160 can also be produced from a combination of heat-insulating material and corrosion-resistant material.

Außerdem kann verhindert werden, dass die Temperatur der Atmosphäre, in der die Rohrleitung 60, 160 angeordnet ist, unter die Temperatur der Atmosphäre fällt, in der der Radiator 20 angeordnet ist, um den Einfluss der Atmosphäre auf das Kältemittel minimal zu halten, das durch die Rohrleitung 60, 160 strömt, so dass der Kältemitteldurchlass von der Atmosphäre thermisch isoliert ist. In addition, the temperature of the atmosphere in which the piping 60 , 160 is arranged can be prevented from falling below the temperature of the atmosphere in which the radiator 20 is arranged to minimize the influence of the atmosphere on the refrigerant by the pipeline 60 , 160 flows so that the refrigerant passage is thermally isolated from the atmosphere.

Das Kältemittel ist außerdem nicht auf Kohlendioxid oder Chlorfluorkohlenstoff beschränkt. Vielmehr kann es sich bei dem Kältemittel auch um einen Kohlenwasserstoff handeln. The refrigerant is also not on carbon dioxide or Chlorofluorocarbon limited. Rather, it can the refrigerant is also a hydrocarbon.

Weitere Vorteile und Modifikationen erschließen sich dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik ohne weiteres. Die Erfindung ist deshalb bezüglich ihres Umfangs ausschließlich durch die nachfolgenden Ansprüche und nicht durch die vorstehend genannten speziellen Einzelheiten festgelegt. This opens up further advantages and modifications Specialist in this area of technology without further ado. The Invention is therefore exclusive in scope by the following claims and not by the specified above specific details.

Claims

1. A vapor compression refrigeration system for transferring heat from a low temperature side to a high temperature side, the temperature of the high temperature side being higher than that of the low temperature side, the vapor compression refrigeration system comprising:
A compressor ( 10 ) that compresses refrigerant, a radiator ( 20 ) that cools high-pressure refrigerant that is discharged from the compressor ( 10 ),
an evaporator ( 30 ) that evaporates refrigerant, and an ejector ( 40 ) that depressurizes and expands high pressure refrigerant that is supplied from the radiator ( 20 ) so as to suck evaporated vapor phase refrigerant that is evaporated in the evaporator ( 30 ) that the ejector ( 40 ) converts expansion energy of the refrigerant into pressure energy in order to increase the suction pressure of the compressor ( 10 ), characterized by a refrigerant passage means ( 60 , 160 ) for fluidly connecting the radiator ( 20 ) to the ejector ( 40 ), wherein the refrigerant passage means ( 60 , 160 ) is substantially thermally isolated from the surrounding atmosphere surrounding the refrigerant passage means ( 60 , 160 ).

2. Vapor compression refrigeration system according to claim 1, characterized in that the refrigerant passage means ( 60 , 160 ) contains a pipeline ( 60 , 160 ) which is covered with a heat insulator ( 61 , 161 ).

3. Vapor compression refrigeration system according to claim 1 or 2, characterized by a heat exchanger ( 70 ) which exchanges heat between refrigerant which is discharged from the radiator ( 20 ) and refrigerant which is to be supplied to the compressor ( 10 ), the heat exchanger ( 70 ) is inserted into the refrigerant passage means ( 60 , 160 ) and is essentially thermally insulated from the surrounding atmosphere together with the refrigerant passage means ( 60 , 160 ).

4. Vapor compression refrigeration system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the refrigerant Contains chlorofluorocarbon.

5. Vapor compression refrigeration system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the refrigerant Contains carbon dioxide.

6. Vapor compression refrigeration system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the refrigerant Contains hydrocarbon.

7. vapor compression refrigeration system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pressure of the high pressure refrigerant, which is discharged from the compressor ( 10 ), is equal to or greater than a critical pressure of the refrigerant.

8. Vapor compression refrigeration system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Vapor compression refrigeration system is arranged in an environment in which the temperature of the surrounding atmosphere is usually im Essentially equal to or less than 0 degrees Celsius is maintained during the operation of the Vapor compression refrigeration system.