DE112012001472T5

DE112012001472T5 - Dekompressionseinrichtung und Kälteerzeugungskreis-Einrichtung

Info

Publication number: DE112012001472T5
Application number: DE112012001472T
Authority: DE
Inventors: Haruyuki Nishijima; Tatsuhiro Suzuki; Etsuhisa Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: KR20130142180A; US20140020424A1; DE112012001472B4; US9784487B2; CN103477160A; CN103477160B; WO2012132317A1; JP2012202653A; JP5640857B2; KR101558307B1

Abstract

Ein Rumpfteil (140) einer Dekompressionseinrichtung weist einen Wirbelraum (SS) zum Wirbeln bzw. Verwirbeln eines Kältemittels auf, welches aus einem Kältemitteleinlass (141, 241) strömt, und einen Kältemittelauslass (142, 242), welcher auf einer Verlängerungslinie einer Wirbelzentrumslinie (CL) des Kältemittels positioniert ist und als eine Drossel funktioniert. Ferner ist eine Durchtrittsquerschnittsfläche (Ain) des Kältemitteleinlasses (141, 241) dahingehend ausgebildet, kleiner als ein zwölffacher Wert der Durchtrittsquerschnittsfläche (Aout) des Kältemittelauslasses (142, 242) zu sein, so dass eine Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Wirbelraum (SS) dahingehend erhöht wird, ein Dekompressionssieden des Kältemittels um die Wirbelzentrumslinie herum zu ermöglichen. Auf diese Weise strömt ein Gas-/Flüssigkeits-Mischphasen-Kältemittel sicher in den Kältemittelauslass und begrenzt eine Fluktuation bzw. Schwankung einer Strömungsmenge des Kältemittels, welches zu einer stromabwärtigen Seite strömt, ohne den Aufbau eines Kreises komplizierter zu machen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Vorteil der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-069537 , welche am 28. März 2011 eingereicht wurde, und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme einbezogen ist.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Druckverminderungs- bzw. Dekompressionseinrichtung, welche für eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung verwendet wird, und eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung.
HINTERGRUND
Herkömmlicherweise ist eine Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in der Weise bekannt, dass sie in Komponenten zumindest enthält: einen Kompressor zum Komprimieren und Abgeben eines Kältemittels; einen Radiator zum Durchführen eines Wärmeaustausches zwischen dem abgegebenen Kältemittel aus dem Kompressor und einer Außenluft; einer Druckverminderungs- bzw. Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des Kältemittels, welches aus dem Radiator ausströmt; und einen Verdampfer zum Verdampfen des im Druck verminderten bzw. dekomprimierten Kältemittels aus der Dekompressionseinrichtung durch bzw. unter Bewirken eines Wärmeaustausches zwischen dem Kältemittel und einer Blasluft, welche in einen Luftklimatisierungsraum zu fördern ist.
In einer solchen Kälteerzeugungskreis-Einrichtung ist es hinsichtlich einer Kältemittelströmungsmenge, welche aus der Dekompressionseinrichtung ausströmt, wünschenswert, einen konstanten Wert unabhängig von dem Zustand des Kältemittels, welches in die Dekompressionseinrichtung einströmt, zu haben, wenn eine Druckdifferenz zwischen zwei Drücken des Kältemittels auf einer Einlassseite und einer Auslassseite der Dekompressionseinrichtung konstant ist.
Dies deshalb, weil, falls die Kältemittelströmungsmenge, welche aus der Dekompressionseinrichtung austritt, sich ändert, eine solche Änderung der Strömungsmenge eine Änderung der Kältemittelzirkulationsmenge in dem Kältemittelkreis bewirkt, was zu einer Änderung der Kühlkapazität bzw. Kühlleistungsfähigkeit des Verdampfers zum Kühlen der Blasluft führt.
Jedoch kann, wenn beispielsweise eine Temperaturänderung der Außenluft verursacht wird, welche mit dem Kältemittel an dem Radiator Wärme austauscht, der Zustand des Kältemittels von dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand zu einem Flüssig-Zustand oder von dem Flüssigphasen- zu dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand geändert werden, was eine Änderung über die Gassättigungslinie ist. Eine solche Zustandsänderung des Kältemittels über die Gassättigungslinie bewirkt eine drastische Änderung der Kältemitteldichte, was in einigen Fällen zu einer drastischen Änderung der Kältemittelströmungsmenge führt, welche aus der Dekompressionseinrichtung ausströmt.
Mit Blick auf eine solche Änderung ist für die Stabilität der Kältemittelströmungsmenge, die aus der Dekompressionseinrichtung ausströmt ein Radiator (d. h. ein sogenannter Unterkühltyp-Kondensator) oder eine ähnliche Einrichtung wohlbekannt, welche das Kältemittel auf einen unterkühlten Flüssigphasen-Zustand kühlt, bevor das Kältemittel zu der Dekompressionseinrichtung hin abgegeben wird. Ferner wird, weil ein solcher Unterkühltyp-Kondensator das Kältemittel auf einen unterkühlten Flüssigphasen-Zustand kühlt, die Enthalpie des Kältemittels an der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers gesenkt und dadurch wird die Kälteerzeugungskapazität bzw. Kälteerzeugungsleistungsfähigkeit des Verdampfers erhöht.
Ferner offenbaren die Patentdokumente 1 und 2 einen Aufbau, in welchem ein Gasphasen- und ein Flüssigphasen-Kältemittel in eine Düse eines Ejektors strömen, welche als eine Dekompressionseinrichtung dient. Ferner bewirkt nach Patentdokument 1 das Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand in die Düse des Ejektors einzuströmen, um so das Sieden des Kältemittels an der Düse zu vereinfachen, so dass eine Düseneffizienz bzw. ein Düsenwirkungsgrad verbessert wird. In diesem Fall wird die Düseneffizienz bzw. der Düsenwirkungsgrad als ein Wirkungsgrad der Energieumwandlung bei Umwandlung einer Druckenergie an der Düse in eine kinetische Energie festgelegt.
Wenn jedoch der vorstehend beschriebene Unterkühlungstyp-Kondensator als ein Radiator verwendet wird, kann das in die Dekompressionseinrichtung einströmende Kältemittel im Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand sein, falls das Kühlen des Kältemittels unzureichend infolge von beispielsweise einer relativ hohen Außentemperatur oder dergleichen ist. Mit anderen Worten, kann die Stabilisierung der Kältemittelströmungsmenge, welche aus der Dekompressionseinrichtung ausströmt, manchmal schwierig sein.
Wenn dagegen die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung dahingehend aufgebaut ist, wie in dem Patentdokumenten 1 und 2 gezeigt, strömen sowohl Flüssigphasen-Kältemittel wie auch Gasphasen-Kältemittel in die Düse (und) die Stabilisierung der Kältemittelströmungsmenge aus der Dekompressionseinrichtung wird stets erwartet, da in einer solchen Kälteerzeugungskreis-Einrichtung der Zustand des Kältemittels, welches zu der Dekompressionseinrichtung strömt, sicher dahingehend gesteuert wird, unabhängig von der Außentemperatur in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand zu sein.
Der Aufbau der Kältemittelkreis-Einrichtung der Patentdokumente 1 und 2 ist jedoch insgesamt kompliziert infolge einer Abstimmung bzw. eines Kompromisses des vorstehenden Aufbaus, welcher dedizierte bzw. zugeordnete Kältemitteldurchtritte erforderlich macht, um sowohl dem Flüssigphasen-Kältemittel wie auch dem Gasphasen-Kältemittel zu ermöglichen, in die Düse einzuströmen.
DOKUMENT FRÜHERER TECHNIK
PATENTDOKUMENT

(Patentdokument 1) Japanisches Patent Nr. 4 306 739
(Patentdokument 2) Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-210111

ZUSAMMENFASSUNG DER Erfindung
Mit Blick auf das vorstehend Beschriebene ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Druckverminderungs- bzw. Dekompressionseinrichtung bereitzustellen, welche einen einfachen Aufbau aufweist, welche eine Fluktuation bzw. Schwankung einer Kältemittelströmungsmenge, die zu einer stromabwärtigen Seite strömt, zu vermeiden.
Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung bereitzustellen, welche mit einer Druckverminderungs- bzw. Dekompressionseinrichtung versehen ist, die eine Fluktuation einer Kältemittelströmungsmenge, die zu einer stromabwärtigen Seite strömt, mit einem einfachen Aufbau vermeiden kann.
In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine Druckverminderungs- bzw. Dekompressionseinrichtung für eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung einen Kältemitteleinlass, in welchen Kältemittel strömt, einen Kältemittelauslass, von welchem aus das Kältemittel nach dessen Dekompression ausströmt, und einen Rumpfteil, welcher einen Wirbelraum bildet, in welchem das aus dem Kältemitteleinlass strömende Kältemittel wirbelt. In der Dekompressionseinrichtung ist der Kältemittelauslass dahingehend ausgestaltet, eine Drossel aufzuweisen, in welcher eine Kältemitteldurchtrittsfläche verringert ist, um das Kältemittel zu dekomprimieren und der Wirbelraum ist dahingehend ausgestaltet, das Kältemittel mit einer Wirbelgeschwindigkeit derart zu wirbeln, dass eine größere Menge eines Gasphasenkältemittels zu einem radial Inneren als zu einem radial Äußeren des Wirbelraums relativ zu einer Wirbelzentrumslinie verteilt wird, wenn die Wirbelzentrumslinie in dem Wirbelraum als eine Linie festgelegt wird, welche die Zentrumspunkte des Wirbelns des Kältemittels verbindet. Ferner ist der Kältemittelauslass auf einer Verlängerungslinie der Wirbelzentrumslinie positioniert.
Somit wird durch das Verwirbeln des Kältemittels, welches in den Wirbelraum aus dem Kältemitteleinlass mit der Wirbelgeschwindigkeit strömt, derart, dass eine größere Menge eines Gasphasen-Kältemittels zu dem radial Inneren als zu dem radial Äußeren des Wirbelraums relativ zu der Wirbelzentrumslinie verteilt wird und auch durch das Positionieren des Kältemittelauslasses auf der Verlängerungslinie der Wirbelzentrumslinie wird das Kältemittel in einem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand mit einer gasreichen Phase aus dem Kältemittelauslass abgegeben, während es an dem Kältemittelauslass der Dekompressionseinrichtung dekomprimiert wird.
Mit anderen Worten, wird, wenn das Kältemittel, welches in dem Wirbelraum aus dem Kältemitteleinlass in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand ist, das Flüssigphasen-Kältemittel, das eine höhere Dichte aufweist, erheblich zu dem radial Äußeren des Wirbelraums relativ zu der Wirbelzentrumslinie verteilt, entsprechend der Wirkung der Zentrifugalkraft, was zu einem Überschuss des Gasphasen-Kältemittels an oder um die Wirbelzentrumslinie herum gegenüber dem radial Äußeren führt. Somit wird das Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand aus dem Kältemittelauslass abgegeben, welcher auf der Verlängerungslinie der Wirbelzentrumslinie positioniert ist, während es an dem Kältemittelauslass dekomprimiert wird.
Ferner wird, selbst wenn das Kältemittel, das in den Wirbelraum aus dem Kältemitteleinlass einströmt Flüssigphasen-Kältemittel ist, ein Druck das Kältemittels an oder um die Wirbelzentrumslinie herum auf ein Niveau gesenkt, welches Dekompressionssieden des Kältemittels (d. h. welches Kavitationen bzw. Hohlräume bewirkt), dies infolge der Wirkung der Zentrifugalkraft, wodurch das Gasphasen-Kältemittel dazu gebracht wird, erheblich eher bzw. mehr zu dem radial Inneren um die Wirbelzentrumslinie herum verteilt zu werden, als zu dem radial Äußeren.
Daher wird ähnlich zu einem Fall, in welchem das Kältemittel, das in dem Wirbelraum aus dem Kältemitteleinlass in den Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand strömt, das Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand aus dem Kältemittelauslass abgegeben, während es durch den Kältemittelauslass dekomprimiert wird. Ferner bezeichnet das Kältemittel in solch einem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand nicht nur das Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand, sondern bezeichnet auch das Kältemittel in einer unterkühlten Flüssigphase, welche Blasen enthält.
Unabhängig von dem Zustand, des Kältemittels, welches in den Wirbelraum aus dem Kältemitteleinlass strömt, wird das Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand aus dem Kältemittelauslass ausgegeben. Im Ergebnis wird, ohne den Aufbau des Kältemittelskreises komplizierter zu machen, oder unter Beibehaltung eines einfachen Aufbaus des Kältemittelkreises, die Dekompressionseinrichtung in die Lage versetzt, die Fluktuation bzw. Schwankung der Strömungsmenge des Kältemittels zu vermeiden, welche zu der bezüglich des Kältemittels stromabwärtigen Seite abzugeben ist.
Ferner ist die Wirbelzentrumslinie nicht notwendigerweise als eine gerade Linie ausgestaltet. Das heißt, die Wirbelzentrumslinie kann eine gekrümmte Linie sein, dies abhängig von der Form des Wirbelraums oder abhängig von der Wirbelgeschwindigkeit des wirbelnden Kältemittels.
Ferner kann, da das Wirbelzentrum an einer Position ist, wo der Kältemitteldruck am niedrigsten wird, die Wirbelzentrumslinie in dem Wirbelraum auch als eine Linie repräsentiert werden, welche Punkte niedrigsten Drucks auf Querschnittsebenen verbindet, welche senkrecht zu einer Kältemittelauslass-Öffnungsrichtung sind.
Ferner ist die Wirbelgeschwindigkeit eine Komponentengeschwindigkeit des Kältemittels in einer Wirbelrichtung an einer Position auf der Querschnittsebene, welche senkrecht zu der Wirbelzentrumslinie ist. Zum Beispiel kann die Wirbelgeschwindigkeit eine Komponentengeschwindigkeit des wirbelnden Kältemittels an einer radial äußersten Seite in der Wirbelrichtung sein. Daher kann die Wirbelgeschwindigkeit sich in Abhängigkeit von der Querschnittsform des Wirbelraums, der Größe des Querschnitts oder dergleichen ändern.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Wirbelraum einen zulaufenden Raum enthalten, in welchem eine Querschnittsfläche des zulaufenden Raums sich allmählich zu einer Öffnungsrichtung des Kältemittelauslasses hin verringert.
In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Druckverminderungs- bzw. Dekompressionseinrichtung ferner einen sich aufweitenden Aufweitungseil aufweisen, welcher an einer bezüglich des Kältemittels stromabwärtigen Seite des Kältemittelauslasses angeschlossen ist und eine Kältemitteldurchtritts-Querschnittsfläche aufweist, welche sich allmählich zu einer bezüglich des Kältemittels stromabwärtigen Seite vergrößert, und einen Rumpfabschnitt. Der Rumpfabschnitt enthält eine Kältemittelsaugöffnung, von welcher aus das Kältemittel durch ein abgestrahltes Kältemittel angesaugt wird, welches aus dem sich aufweitenden Aufweitungsteil abgestrahlt wird, und ein Diffusorteil, in welchem ein Druck eines gemischten Kältemittels, welches ein Gemisch des abgestrahlten Kältemittels und des angesaugten Kältemittels ist, das aus der Kältemittelsaugöffnung gesaugt wird, erhöht wird.
Das heißt, die Dekompressionseinrichtung ist dahingehend ausgebildet, eine Laval-Düsenform aufzuweisen, welche eine Kombination eines zulaufenden Raumes, des Kältemittelauslasses und des sich aufweitenden Aufweitungsteils ist, um die Durchtrittsquerschnittsfläche des Kältemitteldurchtritts zu ändern, und den Rumpfabschnitt aufzuweisen. Daher kann die Dekompressionseinrichtung als ein Ejektor verwendet werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Kapillarrohr an dem Kältemittelauslass angeschlossen sein.
Ferner kann gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung, wenn die Durchtrittsquerschnittsfläche des Kältemitteleinlasses als Ain und wenn die Durchtrittsquerschnittsfläche des Kältemittelauslasses als Aout bezeichnet wird, der nachfolgende Ausdruck erfüllt werden: 1 < Ain/Aout < 12.
Somit wird der Druck des Kältemittels an oder um die Wirbelzentrumslinie auf ein Niveau abgesenkt, welche das Dekompressionssieden bewirkt.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann die Dekompressionseinrichtung eine Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung zum Einstellen der Wirbelgeschwindigkeit aufweisen.
Durch Vorsehen eines solchen Aufbaus kann ein Verhältnis der Gasphase in dem Kältemittel, welches aus dem Kältemittelauslass in dem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand (d. h. eine Qualität oder eine Menge von Blasen) eingestellt werden unter Verwendung der Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung. Daher kann die Fluktuation der Menge des abgegebenen Kältemittels aus der Dekompressionseinrichtung zu einer stromabwärtigen Seite wirksam vermieden werden.
Zum Beispiel kann gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung die Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung ein einlassseitiges Strömungsmengen-Einstellventil sein, welches die Strömungsmenge des Kältemittels einstellt, das in den Wirbelraum aus dem Kältemitteleinlass strömt.
Ferner kann gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Offenbarung der Rumpfabschnitt ein zusätzlicher Kältemitteleinlass sein, welcher das Kältemittel veranlasst, in denn Wirbelraum einzuströmen, und eine Strömungsrichtung des Kältemittels, welches in den Wirbelraum von dem Kältemitteleinlass einströmt und eine Strömungsrichtung von Kältemittel, welches in den Wirbelraum aus dem zusätzlichen Kältemitteleinlass einströmt, können jeweils unterschiedlich sein. In diesem Fall kann die Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung zumindest eines von dem einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil sein, welches die Strömungsmenge des Kältemittels einstellt, die in dem Wirbelraum aus dem Kältemitteleinlass einströmt, und einem zusätzlichen einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil, welches die Strömungsmenge des Kältemittels einstellt, welche in dem Wirbelraum von dem zusätzlichen Kältemitteleinlass einströmt.
Ferner kann gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Offenbarung die Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung ein auslassseitiges Strömungsmengen-Einstellventil sein, welches die Strömungsmenge des Kältemittels einstellt, welches aus dem Kältemittelauslass ausströmt.
Ferner kann eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung die vorstehend beschriebene Dekompressionseinrichtung enthalten. In diesem Fall kann die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung mit der Dekompressionseinrichtung versehen sein, welche mit einem einfachen Aufbau eine Fluktuation der Strömungsmenge des Kältemittels vermeiden kann, welches zu einer stromabwärtigen Seite der Dekompressionseinrichtung abgegeben wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, welche unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vorgesehen ist, in welchen:
1 ein Aufbaudiagramm einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel ist;
2(a) eine axiale Querschnittsansicht einer Dekompressionseinrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel ist, und 2(b) eine Querschnittsansicht der Dekompressionseinrichtung ist, welche entlang der Linie A-A in 2(a) genommen ist;
3 ein Graph ist, welcher einen adäquaten Bereich von Ain/Aout und Ass/Aout zeigt;
4 ein Graph ist, welcher eine Änderung einer Strömungsmenge eines Kältemittels ist, welches aus einem Kältemittelauslass einer Dekompressionseinrichtung ausströmt, dies bezüglich einer Änderung eines Zustands des Kältemittels, welches in einen Kältemitteleinlass der Dekompressionseinrichtung einströmt;
5 eine Seitenansicht ist, welche eine Dekompressionseinrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 eine Seitenansicht ist, welche eine Dekompressionseinrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 eine Seitenansicht ist, welche eine Dekompressionseinrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 ein schematisches Diagramm ist, welches eine Dekompressionseinrichtung einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;
9 ein schematisches Diagramm ist, welches eine Dekompressionseinrichtung einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt;
10 ein schematisches Diagramm ist, welches eine Dekompressionseinrichtung einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem siebten Ausführungsbeispiel zeigt;
11 ein schematisches Diagramm ist, welches eine Dekompressionseinrichtung einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem achten Ausführungsbeispiel zeigt;
12 ein Aufbaudiagramm einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem neunten Ausführungsbeispiel ist;
13 eine axiale Querschnittsansicht ist, welche eine Dekompressionseinrichtung in einem neunten Ausführungsbeispiel zeigt;
14 ein Aufbaudiagramm ist, welches eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem zehnten Ausführungsbeispiel zeigt;
15 ein Aufbaudiagramm ist, welches eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem elften Ausführungsbeispiel zeigt;
16 ein Aufbaudiagramm ist, welches eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem zwölften Ausführungsbeispiel zeigt; und
17 ein Aufbaudiagramm ist, welches eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in einem dreizehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. 1 ist ein Aufbaudiagramm einer Dampfkompressionstyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10, welche eine Druckverminderungs- bzw. Dekompressionseinrichtung 14 in einem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält. Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 wird auf eine Fahrzeug-Klimaanlage angewandt, und ist eingerichtet, eine Blasluft zu kühlen, welche in einen Luftklimatisierungsraum ausgeblasen wird, welcher beispielsweise ein Fahrzeugabteil ist.
Zunächst saugt ein Kompressor 12 ein Kältemittel an und setzt es unter Druck, um einen Kältemitteldruck zu erhöhen, und gibt das unter Druck gesetzte Kältemittel als ein Hochdruck-Kältemittel ab. Praktischer ausgedrückt ist der Kompressor 12 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein elektrischer Kompressor, welcher dahingehend ausgestaltet ist, in einem Gehäuse einen Festvolumentyp-Kompressionsmechanismus 12a und einen elektrischen Motor 12b zum Antrieb des Kompressionsmechanismus 12a aufzunehmen.
Als der Kompressionsmechanismus 12a können verschiedene Kompressionsmechanismen wie ein Schnecken- bzw. Scrolltyp-Kompressionsmechanismus, ein Flügelradtyp-Kompressionsmechanismus oder dergleichen verwendet werden. Ferner kann der elektrische Motor 12b in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von einem Steuergerät betrieben werden, welches später beschrieben wird, dies zur Steuerung seines Betriebs (d. h. einer Drehzahl). Daher kann der Motor 12b entweder ein Wechselstrommotor oder ein Gleichstrommotor sein.
Eine Kältemitteleinlassseite eines Kondensationsabschnitts 13d eines Kühlers bzw. Radiators 13 ist an einer Abgabeöffnung des Kompressors 12 angeschlossen. Der Radiator 13 ist ein Wärmetauscher zum Abstrahlen von Wärme von dem Hochdruck-Kältemittel unter Bewirkung von Wärmetausch zwischen dem Hochdruck-Kältemittel, welches aus dem Kompressor 12 abgegeben wird, und Luft außerhalb des Fahrzeugabteils (d. h. einer Außenluft), welche durch einen Kühllüfter 13a geblasen wird.
Praktischer ausgedrückt ist der Radiator 13, welcher ein sogenannter Unterkühltyp-Kondensator ist, dahingehend aufgebaut, den Kondensationsabschnitt 13d, welcher Wärme von dem Hochdruck-Kältemittel abstrahlt und dieses kondensiert unter Bewirkung von Wärmetausch zwischen dem Hochdruck-Kältemittel, welches aus dem Kompressor 12 abgegeben wird, und der Außenluft, welche durch den Kühllüfter 13a geblasen wird, einen aufnehmenden Abschnitt 13b, welcher ein Flüssigphasen-Kältemittel unter Gas-/Flüssigkeits-Abscheidung des Kältemittels aufbewahrt, welches aus dem Kondensationsabschnitt 13d ausströmt, und einen Unterkühlungsabschnitt 13c, welcher das Flüssigphasen-Kältemittel unterkühlt unter Bewirkung von Wärmetausch zwischen dem Flüssigphasen-Kältemittel, welches aus dem aufnehmenden Abschnitt 13b strömt, und Außenluft, welche durch den Kühllüfter 13a geblasen wird zu enthalten.
Ferner verwendet die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein HFC-Kältemittel (z. B. R134a) als sein Wärmemedium, welche bzw. und ist als subkritische Kälteerzeugungskreis-Einrichtung ausgebildet, in welcher ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Ein Kältemittel wie ein HFO-Kältemittel (z. B. R1234yf) oder dergleichen kann auch verwendet werden, soweit das Kältemittel in der subkritischen Kälteerzeugungskreis-Einrichtung verwendet werden kann.
Ferner wird ein Kälteerzeugeröl zum Schmieren des Kompressors 12 mit einem solchen Kältemittel gemischt, und ein Teil des Kälteerzeugeröls zirkuliert durch den Kreislauf mit dem Kältemittel. Der Kühllüfter 13a ist ein elektrisches Luftgebläse, welches durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die aus dem Steuergerät für eine Steuerung der Drehzahl (d. h. einer Menge von Blasluft) ausgegeben wird.
Ein Kältemitteleinlass 141 der Dekompressionseinrichtung 14 ist an einer Kältemittelauslassseite des Unterkühlabschnitts 13c des Radiators 13 angeschlossen. Die Dekompressionseinrichtung 14 bewirkt, dass das Kältemittel zu einer stromabwärtigen Seite der Dekompressionseinrichtung 14 strömt, nachdem diese das Hochdruck-Flüssigphasen-Kältemittel in einem unterkühlten Zustand im Druck vermindert bzw. dekomprimiert hat, welches aus dem Radiator 13 ausströmt.
Ein konkreter Aufbau der Dekompressionseinrichtung 14 wird unter Bezugnahme auf 2(a) und 2(b) beschrieben. In 2(a) ist eine axiale Querschnittsansicht der Dekompressionseinrichtung und (b) ist eine Querschnittsansicht der Dekompressionseinrichtung, welche entlang der Linie A-A in (a) genommen ist. Ferner zeigen in 2(a) und 2(b) jeder Aufwärtspfeil und Abwärtspfeil eine Aufwärtsrichtung und eine Abwärtsrichtung der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 an, wenn die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 für eine Fahrzeug-Klimaanlage verwendet wird.
Die Dekompressionseinrichtung 14 enthält einen Rumpfteil 140, in welchem ein Wirbelraums SS zum Verwirbeln des Kältemittels ausgebildet ist, welches in den Wirbelraum aus dem Kältemitteleinlass 141 einströmt. Das Rumpfteil 140 ist als ein hohler Behälter ausgebildet, welcher aus Metall hergestellt ist, wobei seine äußere Form eine allmähliche Verengung zu der Unterseite in einer vertikalen Abwärtsrichtung aufweist. Ferner enthält der Wirbelraum SS in dem Rumpfteil 140 einen Raum in einer konischen Form (d. h. einer zulaufenden Form), welche mit seiner äußeren Form des Rumpfteils 140 übereinstimmt.
Der Kältemitteleinlass 141 ist auf einer konischen Seitenfläche des konisch geformten Raumes auf einer Seite des Rumpfteils 140 (d. h. einer oberen Seite in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) angeordnet, welche einen größeren Querschnitt als die andere Seite aufweist. Ferner ist in einer Blickrichtung von einer oberen Seite des Rumpfteils 140 eine Einströmrichtung des Kältemittels, welches in den Wirbelraum SS einströmt, mit einer tangentialen Richtung einer im Wesentlichen kreisförmigen Form des Wirbelraumss SS auf einen Querschnitt ausgerichtet, welcher als eine Ebene festgelegt ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Wirbelraumss SS ist, wie in 2(b) gezeigt ist.
Durch Vorsehen eines solchen Aufbaus strömt das Kältemittel, welches von dem Kältemitteleinlass 141 einströmt, entlang einer inneren Wand des Rumpfteils 140, wie in 2(a), 2(b) gezeigt ist, und verwirbelt in den Wirbelraum SS. Der Kältemitteleinlass 141 ist jedoch nicht notwendigerweise dahingehend angeordnet, das Kältemittel in einer Richtung strömen zu lassen, welche streng mit der Tangentiallinienrichtung der Kreisform des Wirbelraums SS auf dem Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung ausgerichtet ist. Das heißt, eine solche Einströmrichtung des Kältemitteleinlasses 141 der Dekompressionseinrichtung 14 kann eine Axialkomponente enthalten, soweit eine solche Einströmrichtung die vorstehend beschriebene Tangentiallinienrichtungs-Komponente enthält.
Ein Kältemittelauslass 142 ist an einer Spitzenendseiten der konischen Form angeordnet, welche ein Ende in der Axialrichtung des Konus des Rumpfteils 140 (d. h. einer unteren Seite in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) ist, so dass eine Ausströmrichtung des Kältemittels, welches aus dem Wirbelraum SS ausströmt, im Wesentlichen mit einer Axialrichtung des Wirbelraums SS ausgerichtet ist. Daher ist der Wirbelraum SS in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Raum, welcher einen zulaufenden Raum mit einem Querschnitt enthält, welcher senkrecht zu der Achse des Wirbelraums 142 ist, wobei seine Flächengröße sich allmählich zu einer Öffnungsrichtung des Kältemittelauslasses 142 hin verringert.
Ferner ist der Wirbelraum SS des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie in 2(a), 2(b) gezeigt ist, ein Raum, welcher koaxial eine zirkuläre Zylinderform und eine zirkuläre Konusform kombiniert. Daher stimmt, wenn eine Wirbelzentrumslinie CL als eine Linie definiert wird, welche gezogen ist, Zentren vieler Schichten des Wirbels der Kältemittelverwirbelung in dem Wirbelraum SS zu verbinden, die Linie CL mit der Axialrichtung des Wirbelraums SS überein, selbst wenn sie nicht konstant als eine gerade Linie ausgebildet ist, dies infolge einer Störung der Kältemittelströmung oder dergleichen. Daher ist der Kältemittelauslass 142 der vorliegenden Ausführungsform auf einer Verlängerungslinie positioniert, welche sich von einem Ende der Wirbelzentrumslinie CL aus erstreckt.
Ferner sind, da der Wirbelraum SS dahingehend ausgebildet ist, eine zulaufende Form zu enthalten, eine Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels auf einer Seite (d. h. einer Endseite der Wirbelzentrumslinie CL) und eine Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels auf der anderen Seite (d. h. der anderen Endseite der Wirbelzentrumslinie CL) voneinander unterschiedlich. Hier ist die eine Seite eine Seite kleinen Querschnitts und die andere Seite eine Seite großen Querschnitts, dies in Querschnitten, welche jeweils senkrecht zu der Achse des zulaufenden Raumes ist. Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wirbelgeschwindigkeit als eine Geschwindigkeit des Wirbelns in einer Verwirbelungsrichtung an einer Umgebung einer radial äußersten Position auf dem Querschnitt festgelegt, welcher senkrecht zu der Wirbelzentrumslinie CL ist.
Ferner wird, da das in dem Wirbelraum SS wirbelnde Kältemittel die Zentrifugalkraft aufnimmt, ein hochdichtes Flüssigphasen-Kältemittel schwer bzw. erheblich zu der radialen Außenseite relativ zu dem Verwirbelungszentrum verteilt, wenn das Kältemittel in der Gas-/Flüssigkeit-Zweiphase in den Wirbelraum SS von dem Kältemitteleinlass 141 einströmt. Daher wird, wenn das Kältemittel in der Gas-/Flüssigkeit-Zweiphase in den Raum SS von dem Kältemitteleinlass 141 einströmt, ein Gasphasen-Kältemittel stärker in der radialen Innenseite relativ zu der Wirbelzentrumslinie CL als zu der radialen Außenseite des Raumes SS verteilt.
Ferner ist durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, die vorstehend beschrieben ist, der Kältemitteldruck an oder um die Wirbelzentrumslinie CL niedriger als der Kältemitteldruck an der radialen Außenseite relativ zu der Wirbelzentrumslinie CL. Da der Kältemitteldruck an oder um die Wirbelzentrumslinie CL mit steigender Zentrifugalkraft sinkt, sinkt der Kältemitteldruck an oder um die Wirbelzentrumslinie CL, wenn die Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Wirbelraum SS ansteigt.
Daher wird, wenn die Wirbelgeschwindigkeit hinreichend erhöht ist, um den Kältemitteldruck an oder um die Wirbelzentrumslinie CL auf ein Niveau zu senken, welches ein Druckverminderungs- bzw. Dekompressionssieden des Kältemittels ermöglicht, das Gasphasen-Kältemittel hauptsächlich zu dem radial Inneren relativ zu der Wirbelzentrumslinie CL im Vergleich zu dem radial Äußeren verteilt, dies selbst in dem Fall, in welchem das Flüssigphasen-Kältemittel in den Wirbelraum SS von dem Kältemitteleinlass 141 einströmt.
Daher können in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn eine Durchtrittsfläche des Kältemitteleinlasses 141 als Ain bezeichnet wird, eine Durchtrittsfläche des Kältemittelauslasses 142 als Aout bezeichnet wird, und eine maximale Querschnittsfläche, welche senkrecht zu der Achse des Wirbelraumes SS ist (d. h. eine Querschnittsgröße des Wirbelraumes SS in 2(a)) als Ass bezeichnet wird, die vorliegenden Ausdrücke F1, F2 verwendet werden, um Ain, Aout und Ass zu bestimmen. 1 < Ain/Aout < 12 (F1) 1 < Ass/Aout (F2)
Praktischer ausgedrückt wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Ain/Aout als ein Wert von etwa 2 angenommen, und Ass/Aout als ein Wert von etwa 10 angenommen.
In diesem Fall wird, da Ain/Aout in dem vorstehenden Ausdruck F1 ein Verhältnis der Durchtrittsquerschnittsgröße des Kältemitteleinlasses 141 gegen die Durchtrittsquerschnittsgröße des Kältemittelauslasses 142 ist, je kleiner Ain/Aout gemacht wird, die Strömungsgeschwindigkeit des in den Wirbelraum SS strömenden Kältemittels größer, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des in dem Wirbelraum SS wirbelnden Kältemittels erhöht wird.
Andererseits funktioniert, wenn Ain/Aout dahingehend gesenkt wird, klein zu sein, der Kältemitteleinlass 141 als eine Drossel, welche einen Energieverlust der Kältemittelströmung in den Wirbelraum SS bewirkt. Daher sollte Ain/Aout dahingehend gesteuert bzw. kontrolliert bzw. gewählt werden, in einem bestimmten zweckmäßigen Bereich zum hinreichenden Senken des Kältemitteldrucks an oder um die Wirbelzentrumslinie CL zu sein.
Ferner kann Ass/Aout in dem vorstehenden Ausdruck F2, welches ein Verhältnis der maximalen Querschnittsgröße des Wirbelraums SS gegen die Durchtrittsquerschnittsgröße des Kältemittelauslasses 142 ist, als ein Index verwendet werden, welcher einen Abstand zwischen dem Wirbelzentrum und der radial äußersten Position der wirbelnden Strömung repräsentiert, weil der Kältemitteleinlass 141 an einer radial äußersten Position in dem Wirbelraum SS positioniert ist und der Kältemittelauslass auf einer Verlängerungslinie der Wirbelzentrumslinie CL positioniert ist. Ferner sollte für ein hinreichendes Anwachsen der Wirbelströmung, welche in dem Wirbelraum SS wirbelt, ein hinreichender Abstand zwischen dem Wirbelzentrum und der radial äußersten Position freigehalten werden.
Auf der Grundlage solcher Kenntnisse hat der Erfinder ein Bestätigungsexperiment durchgeführt, in welchem, wie in 3 gezeigt ist, der Erfinder bestätigt hat, dass die Wirbelgeschwindigkeit erhöht wird, um so das Absinken des Kältemitteldrucks an oder um die Wirbelzentrumslinie CL für das Dekompressionssieden des Kältemittels (d. h. für das Bewirken von Kavitationen bzw. Hohlräumen) zu realisieren, dies durch Bestimmen von Ain, Aout und Ass als Werte, welche die Ausdrücke F1, F2 erfüllen, selbst wenn das unterkühlte Flüssigphasen-Kältemittel von dem Kältemitteleinlass 141 aus einströmt.
Ferner wird die Querschnittsgröße des Kältemitteldurchtritts an dem Kältemittelauslass 142 auf die kleinste auf dem gesamten Durchtritt zum Durchtreten des Kältemittels gesenkt, wie in 2(a), 2(b) klar gezeigt ist. Daher funktioniert der Kältemittelauslass 142 als eine Festdrossel, welche eine reduzierte Kältemitteldurchtrittsfläche für die Dekompression des Kältemittels aufweist.
In diesem Fall bilden, da der Kältemittelauslass 142 an einer Spitzenseite des konisch geformten Rumpfteils 140 ausgebildet ist, die konisch geformte innere Wand des Rumpfteils 140 und der Kältemittelauslass 142 einen Kältemitteldurchtritt, welcher als eine Düse funktioniert. Ferner bewirkt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine solche Form des Kältemitteldurchtritts eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, die einer Schallgeschwindigkeit nahekommt.
Eine Kältemitteleinlassseite eines Verdampfers 15 ist an dem Kältemittelauslass 142 der Dekompressionseinrichtung 14 angeschlossen. Der Verdampfer 15, welcher ein Wärme absorbierender Wärmetauscher zum Absorbieren von Wärme ist, verdampft ein Niedrigdruck-Kältemittel unter Verwendung von Wärme aus einem Wärmetausch zwischen dem Niedrigdruck-Kältemittel, welches in einem Verlauf des Durchtritts durch den Kältemittelauslass 142 und der Blasluft, welche in das Fahrzeugabteil durch einen Gebläselüfter 15a geblasen wird, dekomprimiert wird.
Der Gebläselüfter 15a ist ein elektrisches Gebläse, welches durch eine Steuerspannung aus einem Steuergerät für eine Steuerung der Drehzahl (d. h. eine Menge von Blasluft) gesteuert wird. Eine Saugseite des Kompressors 12 ist an eine Auslassseite des Verdampfers 15 angeschlossen.
Ein Steuergerät, welches nicht dargestellt ist, ist dahingehend aufgebaut, einen wohlbekannten Mikrocomputer und seinen peripheren Schaltkreis einschließlich einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen zu enthalten. Das Steuergerät führt verschiedene Berechnungen und Betriebsvorgänge auf der Grundlage eines Steuerprogramms aus, welches in dem ROM gespeichert ist, um den Betrieb der oben beschriebenen Elektrotyp-Aktuatoren 12b, 13a, 15a und dergleichen zu steuern.
Ferner empfängt das Steuergerät verschiedene Eingangssignale wie Erfassungssignale von einer Sensorgruppe (nicht dargestellt), enthaltend einen externen Temperatursensor, welcher eine Außenlufttemperatur erfasst, einen internen Temperatursensor, welcher eine Temperatur in dem Fahrzeugabteil erfasst, und Betriebssignale von einer Bedienungstafel (nicht dargestellt), welche einen Betriebsschalter zum Betreiben der Fahrzeug-Klimaanlage und dergleichen aufweist.
Ferner ist das Steuergerät in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Sammlung von Steuerabschnitten von verschiedenen Steuerobjekten in einem Rumpf ausgebildet. Das heißt, das Steuergerät ist aus vielen Teilen hergestellt, und jeder der vielen Teile mit bestimmtem Aufbau (d. h. Hardware und Software) entspricht einem Steuerabschnitt zum Steuern eines Betriebs eines Steuerobjekts. Zum Beispiel dient in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Ausgestaltung (d. h. Hardware und Software) zum Steuern eines Betriebs des Elektromotors 12b des Kompressors 12 als ein Abgabekapazitäts-Steuergerät.
Als nächstes wird der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beschrieben. Zuerst betreibt, wenn ein Betriebsschalter der Bedienungstafel in einen EIN-Zustand gebracht wird, das Steuergerät den Elektromotor 12b des Kompressors 12, den Kühllüfter 13a, den Gebläselüfter 15a und dergleichen. In dieser Weise saugt der Kompressor 12 Kältemittel an, komprimiert das angesaugte Kältemittel und gibt das komprimierte Kältemittel ab.
Das Gasphasen-Kältemittel in einem Hochtemperatur-Hochdruck-Zustand, welches aus dem Kompressor 12 abgegeben wird, strömt in den Kondensationsabschnitt 13d des Radiators 13 und tauscht Wärme mit Blasluft (z. B. Außenluft), welche durch den Kühllüfter 13a geblasen wird, um unter Abstrahlen von Wärme kondensiert zu werden. Das Kältemittel, welches Wärme an den Kondensationsabschnitt 13d abgestrahlt hat, wird durch den Aufnahmeabschnitt 13b in Gas und Flüssigkeit getrennt. Das Flüssigphasen-Kältemittel, welches von Gas durch den Aufnahmeabschnitt 13b abgeschieden wurde, tauscht Wärme mit durch den Kühllüfter 13a geblasener Blasluft in dem Unterkühlungsabschnitt 13c, um dadurch weiter Wärme abzustrahlen und unterkühltes Flüssigphasen-Kältemittel zu werden.
Das unterkühlte Flüssigphasen-Kältemittel, welches aus dem Unterkühlungsabschnitt 13c des Radiators 13 ausströmt, strömt in den Wirbelraum SS aus dem Kältemitteleinlass 141 der Dekompressionseinrichtung 14. In dem Wirbelraum SS ermöglicht der Wirbel des Kältemittels ein Absinken des Kältemitteldrucks an oder um die Wirbelzentrumslinie CL. In dieser Weise wird ein Dekompressionssieden des Kältemittels an oder um die Wirbelzentrumslinie CL bewirkt und das Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand strömt von dem Kältemittelauslass 142 aus, welcher auf einer Verlängerungslinie der Wirbelzentrumslinie CL positioniert ist.
Daher dient der Kältemittelauslass 142 als eine Drossel, und dekomprimiert dadurch das Kältemittel in Iso-Enthalpie bzw. iso-enthalpischer Weise, um Niedrigdruck-Kältemittel zu werden, wenn das Kältemittel durch den Kältemittelauslass 142 hindurchtritt. Das Niedrigdruck-Kältemittel, welches an dem Kältemittelauslass 142 dekomprimiert wurde, strömt in den Verdampfer 15 und verdampft unter Absorption von Wärme aus der Blasluft, welche durch den Gebläselüfter 15a geblasen wird. Auf diese Weise wird die in das Fahrzeugabteil zu blasende Blasluft gekühlt. Das aus dem Verdampfer 15 ausströmende Kältemittel wird durch den Kompressor 12 angesaugt, um wiederum komprimiert zu werden.
Die Kältemittelkreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, welche in der vorstehend beschriebenen Weise arbeitet, ist zum Kühlen der Blasluft, welche in das Fahrzeugabteil geblasen wird, durch die wärmeabsorbierenden Wirkungen des Kältemittels an dem Verdampfer 15 in der Lage. Ferner bewirkt die Dekompressionseinrichtung 14, dass die Kältemittelkreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine stabile Kühlkapazität bereitstellt durch Stabilisieren der Kältemittelströmungsmenge, welche aus der Dekompressionseinrichtung 14 ausströmt, selbst wenn der Zustand des aus dem Radiator 13 strömenden Kältemittels sich ändert.
Mit anderen Worten, ist die Kältemittelkreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, welche einen Unterkühltyp-Kondensator als den Radiator 13 aufweist, in der Lage, das unterkühlte Flüssigphasen-Kältemittel für die Dekompressionseinrichtung 14 in einem normalerweise erwarteten Betriebszustand bereitzustellen. Wenn jedoch beispielsweise ein steiler Anstieg der Außentemperatur oder dergleichen bewirkt wird bzw. vorliegt, kann der Zustand des Kältemittels, welches aus dem Radiator 13 ausströmt, um in die Dekompressionseinrichtung 14 einzuströmen, in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand sein, selbst wenn der Unterkühltyp-Kondensator als der Radiator 13 verwendet wird.
Durch Vorliegen der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann jedoch, selbst wenn das von dem Kältemitteleinlass 141 einströmende Kältemittel entweder in dem unterkühlten Flüssigphasenzustand ist oder in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand ist, das Kältemittel in den Gas-/Flüssigkeits-Gemisch-Zustand an den Kältemittelauslass 142 dekomprimiert werden, während es von dort ausströmt. Im Ergebnis kann es die Fluktuation bzw. Schwankung in der Kältemittelströmungsmenge begrenzen, welche zu der stromabwärtigen Seite strömt, wie in 4 gezeigt ist.
Ferner ist 4 ein Graph, welcher eine Änderung einer Strömungsmenge des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, gegen eine Änderung eines Zustands des Kältemittels, welches in den Kältemitteleinlass 141 einströmt, unter der Annahme eines Zustands, dass eine Druckdifferenz zwischen einem Druck des Kältemittels, welches von dem Kältemitteleinlass 141 der Dekompressionseinrichtung 14 einströmt, und einem Druck des Kältemittels, welches von dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, dahingehend gesteuert wird, konstant zu sein.
Wie klar in 4 gezeigt ist, wird durch den Wirbel des Kältemittels in dem Wirbelraum SS eine größere Menge des Gasphasen-Kältemittels zu dem radial Inneren als zu dem radial Äußeren relativ zu der Wirbelzentrumslinie CL verteilt, was sehr wirksam die Änderung der Kältemittelströmungsmenge vermeidet, im Vergleich zu einem Fall, in welchem das Kältemittel nicht in dem Wirbelraum SS verwirbelt wird.
Ferner wird durch Vorsehen des Kältemitteldurchtritts, welcher von der konischen inneren Wand des Rumpfteils 140 und dem Kältemittelauslass 142, der als eine Düse funktionieren soll, die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, auf eine hohe Geschwindigkeit erhöht, welche nahe einer Schallgeschwindigkeit ist. Daher wird, selbst wenn eine Störung in der Kältemittelströmung auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelauslasses 142 bewirkt wird, eine solche Störung daran gehindert, zu einem Inneren des Wirbelraums SS durch den Kältemittelauslass 142 übertragen zu werden.
Daher wird die Kältemittelströmungsmenge, welche aus dem Wirbelraum SS durch den Kältemittelauslass 142 ausströmt, wirksamer stabilisiert und die Wirkungen des Erhaltens der größeren Menge des Gasphasen-Kältemittels an dem radial Inneren nahe der Wirbelzentrumslinie CL in dem Wirbelraum SS als an dem radial Äußeren davon werden sicherer erzielt.
Mit anderen Worten, kann in Übereinstimmung mit der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unabhängig von dem Zustand des Kältemittels, welches von dem Kältemitteleinlass 141 einströmt, die Fluktuation bzw. Schwankung der Strömungsmenge des Kältemittels, welches aus der Dekompressionseinrichtung 14 ausströmt, vermieden werden, ohne den Aufbau der Kältemittelkreis-Einrichtung komplizierter zu machen. Demzufolge wird die Kältemittelkreis-Einrichtung 10 durch Verwendung der Dekompressionseinrichtung 14 in die Lage versetzt, eine stabile Kühlkapazität bereitzustellen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
In der Beschreibung eines Beispiels in einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau der Dekompressionseinrichtung 14, ausgehend von dem ersten Ausführungsbeispiel, modifiziert. Praktischer ausgedrückt weist die Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein einlassseitiges Strömungsmengen-Einstellventil 143 auf, welches als eine Wirbelgeschwindigkeit-Einstelleinrichtung dient, welche die Wirbelgeschwindigkeit des in dem Wirbelraum SS verwirbelten Kältemittels einstellt, wie in 5 gezeigt ist. Ferner zeigt 5 eine Seitenansicht der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, in welcher ein Teil der Ansicht als ein Querschnitt gezeigt ist. Ferner zeigen in 5 gleichen Nummern gleiche Teile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Das gleiche gilt auch für die anderen Zeichnungen.
Das einlassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 143 ändert eine Kältemitteldurchtrittsgröße (Kältemitteldurchtritts-Querschnittsfläche) des Kältemitteleinlasses 141 und ändert auch die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, welches in den Wirbelraum SS aus dem Kältemitteleinlass 141 einströmt, wodurch die Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Wirbelraum SS geändert wird.
Praktischer ausgedrückt weist das einlassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 143 einen Ventilkörper 143a auf, welcher einen Öffnungsgrad des Kältemitteleinlasses 141 einstellt, und einen elektrischen Aktuator 143b, welcher den Ventilkörper 143a versetzt. Ferner wird der elektrische Aktuator 143b durch ein Steuersignal gesteuert, welches aus dem Steuergerät für eine Steuerung seines Betriebs ausgegeben wird.
Ferner erfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Steuergerät die Temperatur, den Druck und dergleichen des Kältemittels, welches aus dem Radiator 13 ausströmt, und berechnet einen Grad des Unterkühlens des Kältemittels auf der Grundlage der Erfassungswerte. Dann referenziert das Steuergerät auf Grundlage des zuvor berechneten Unterkühlungsgrades auf ein Speicherabbild bzw. eine Steuertabelle (bzw. greift das Steuergerät auf die Steuertabelle zu), welche zuvor in einem Speicherschaltkreis des Steuergeräts gespeichert wurde und steuert den Betrieb des elektrischen Aktuators 143b, so dass ein Gasphasenverhältnis (d. h. eine Qualität) des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, eine vorbestimmte Qualität annähert.
Andere Ausgestaltungen und Betriebsvorgänge sind ähnlich denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Daher werden, wenn die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels betrieben wird, dieselben Wirkungen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt.
In dem vorstehend beschriebenen Schema ändert, wenn das Steuergerät den Betrieb des elektrischen Aktuators 143b steuert und der Ventilkörper 143a die Kältemitteldurchtrittsgröße des Kältemitteleinlasses 141 ändert, sich die Kältemittelströmungsmenge, welche aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt. Die Änderung der Kältemittelströmungsmenge für die Einstellung des Gasphasenverhältnisses des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, ist extrem klein gegen die Änderung der Kältemittelströmungsmenge des Kältemittels, welches aus dem Kältemitteleinlass 141 ausströmt, was durch die Änderung des Kältemittelzustands bewirkt wird.
Daher ist die Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels in der Lage, die Fluktuation bzw. Schwankung der Kältemittelströmungsmenge zu vermeiden, welche aus dem Kältemitteleinlass 141 ausströmt, ohne den Aufbau des Kälteerzeugungskreises komplizierter zu machen. Somit kann der Aufbau des Kälteerzeugungskreises einfach gehalten werden. Demzufolge kann die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 so wie in dem ersten Ausführungsbeispiel eine stabile Kühlkapazität bereitstellen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
In der Beschreibung eines Beispiels in einem dritten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau des Rumpfteils 140 gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel modifiziert, so dass ein zusätzlicher Kältemitteleinlass 144 in den Rumpfteil 140 angeordnet ist, um so das Kältemittel zu veranlassen, in den Wirbelraum SS zu strömen, wie in 6 gezeigt ist. Ferner ist 6 eine Seitenansicht der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, in welcher ein Teil der Ansicht als Querschnitt gezeigt ist. 6 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht 5 in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Der zusätzliche Kältemitteleinlass 144 ist an dem Boden der konischen Form des Rumpfteils 140 angeordnet, welcher eines von zwei Enden einer Achse des Rumpfteils 140 ist (z. B. eine obere Endseite in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), und richtet die Einströmrichtung des Kältemittels, welches in dem Wirbelraum SS einströmt, im Wesentlichen mit der Axialrichtung des Wirbelraums SS aus.
Daher sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Einströmrichtung des Kältemittels, welches in den Wirbelraum SS von dem Kältemitteleinlass 141 einströmt, und die Einströmrichtung des Kältemittels, welches in den Wirbelraum SS von dem zusätzlichen Kältemitteleinlass 144 einströmt, jeweils unterschiedlich, und eine Richtung, welche einen Mittenteil des Kältemittelauslasses 142 und einen Mittenteil des zusätzlichen Kältemitteleinlasses 144 verbindet, ist im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung des Wirbelraums SS.
Ferner strömt das Kältemittel, welches aus dem Unterkühlungsabschnitt 13c des Radiators 13 ausströmt, in den zusätzlichen Kältemitteleinlass 144 durch einen Umgehungsdurchtritt 145. Der Umgehungsdurchtritt 145 wird für das Kältemittel verwendet, welches aus dem Unterkühlungsabschnitt 13c des Radiators 13 strömt, um das einlassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 143 zu umgehen. Andere Ausgestaltungen und Betriebsvorgänge sind ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Daher wird, wenn die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels betrieben wird, zusätzlich zu den gleichen Wirkungen wie die des zweiten Ausführungsbeispiels, die Schwankung der Kältemittelströmungsmenge zu der stromabwärtigen Seite der Dekompressionseinrichtung 14 wirksamer vermieden im Vergleich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel, weil das Kältemittel in den Wirbelraum SS von dem zusätzlichen Kältemitteleinlass 144 durch den Umgehungsdurchtritt 145 einströmt. Ein solcher Aufbau begünstigt ferner die stabile Kühlkapazität der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
In einem vierten Ausführungsbeispiel ist, wie in 7 gezeigt, das einlassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 143 aus dem Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels entfernt, und ein zusätzliches einlassseitiges Strömungsmengen-Einstellventil 146 ist vorgesehen, welches als eine Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung dient. Ferner zeigt 7 eine Seitenansicht der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, in welchem ein Teil der Ansicht als Querschnitt gezeigt ist. 7 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht 5 in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Der grundlegende Aufbau des zusätzlichen einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventils 146 ist ähnlich dem einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil 143 des zweiten Ausführungsbeispiels. Daher weist das zusätzliche einlassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 146 auch einen Ventilkörper 146a auf, welcher einen Öffnungsgrad des zusätzlichen Kältemitteleinlasses 144 einstellt und einen elektrischen Aktuator 146b, welcher den Ventilkörper 146a versetzt.
Ferner erfasst das Steuergerät die Temperatur, den Druck und derartiges des Kältemittels, welches aus dem Radiator 13 ausströmt, und berechnet einen Grad des Unterkühlens des Kältemittels auf der Grundlage der Erfassungswerte. Dann referenziert das Steuergerät auf Grundlage des berechneten Unterkühlungsgrads auf ein Speicherabbild bzw. eine Steuertabelle (bzw. greift das Steuergerät auf die Steuertabelle zu), welche zuvor in einem Speicherschaltkreis des Steuergeräts gespeichert ist und steuert den Betrieb des elektrischen Aktuators 146b, so dass ein Gasphasenverhältnis (d. h. eine Qualität) des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, sich einer vorbestimmten Zielqualität annähert.
Andere Aufbauten und Betriebsvorgänge sind ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel. Daher werden, wenn die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels betrieben wird, die gleichen Wirkungen wie die des dritten Ausführungsbeispiels erzielt, so dass die Schwankung der Kältemittelströmungsmenge, welche zu der stromabwärtigen Seite der Dekompressionseinrichtung 14 strömt, wirksam begrenzt werden kann und dadurch kann stabile Kühlkapazität in der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 bereitgestellt werden.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
In einem fünften Ausführungsbeispiel ist, wie in 8 gezeigt, ein zusätzliches einlassseitiges Strömungsmengen-Einstellventil 146 ähnlich zu dem vierten Ausführungsbeispiel zusätzlich in dem Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels vorgesehen. Daher dienen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beide, die einlassseitige Strömungsmengen-Einstelleinheit 143 und das zusätzliche einlassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 146 als eine Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung. Ferner ist 8 eine Seitenansicht der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, in welchem ein Teil der Ansicht im Querschnitt gezeigt ist. 8 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht 5 in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ferner erfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Steuergerät die Temperatur, den Druck und dergleichen des Kältemittels, welches aus dem Radiator 13 ausströmt, und berechnet einen Grad des Unterkühlens des Kältemittels auf der Grundlage der Erfassungswerte. Dann referenziert das Steuergerät auf Grundlage des berechneten Unterkühlungsgrads auf ein Speicherabbild bzw. eine Steuertabelle, die zuvor in einem Speicherschaltkreis des Steuergeräts gespeichert wurde, und steuert den Betrieb von beiden der elektrischen Aktuatoren 143b, 146b, so dass ein Gasphasenverhältnis (d. h. eine Qualität) des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, sich einer vorbestimmten Zielqualität annähert.
Andere Aufbauten und Betriebsvorgänge sind ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel. Daher werden, wenn die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels betrieben wird, die gleichen Wirkungen wie die des dritten Ausführungsbeispiels erzielt, so dass die Schwankung der Kältemittelströmungsmenge, welche zu der stromabwärtigen Seite der Dekompressionseinrichtung 14 strömt, wirksam begrenzt werden kann, und dadurch kann stabile Kühlkapazität in der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 bereitgestellt werden.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
In der Beschreibung eines Beispiels in einem sechsten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau der Dekompressionseinrichtung 14 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel modifiziert. Praktischer ausgedrückt weist die Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Zusatz eines auslassseitigen Strömungsmengen-Einstellventils 147 auf, welches als eine Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung für die Einstellung der Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels dient, welches in dem Wirbelraum SS verwirbelt, wie in 9 gezeigt ist. Ferner ist 9 eine Seitenansicht der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, in welcher ein Teil der Ansicht im Querschnitt gezeigt ist. 9 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht 5 in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Das auslassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 147 ändert eine Kältemitteldurchtrittsgröße (Durchtrittsquerschnittsfläche) des Kältemittelauslasses 142, und ändert die Strömungsmenge des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, wodurch die Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Wirbelraum SS geändert wird.
Praktischer ausgedrückt weist das auslassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 147 einen Ventilkörper 147a auf, der in einer Kugel- bzw. Globusform ausgebildet ist, zur Einstellung des Öffnungsgrades des Kältemittelauslasses 142 und einen elektrischen Aktuator 147b, welcher den Ventilkörper 147a versetzt. Ferner ist der elektrische Aktuator 147b auf der stromabwärtigen Seite des Kältemittelauslasses 142 angeordnet und wird durch ein Steuersignal betätigt, welches aus dem Steuergerät ausgegeben wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst das Steuergerät die Temperatur, den Druck und dergleichen des Kältemittels, welches aus dem Radiator 13 ausströmt, und berechnet einen Grad des Unterkühlens des Kältemittels auf der Grundlage der Erfassungswerte. Dann referenziert das Steuergerät auf der Grundlage des berechneten Unterkühlungsgrades auf ein Speicherabbild bzw. eine Steuertabelle, welche zuvor in einem Speicherschaltkreis des Steuergeräts gespeichert wurde und steuert den Betrieb des elektrischen Aktuators 147b, so dass ein Gasphasenverhältnis (d. h. eine Qualität) des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass 142 ausströmt, sich einer vorbestimmten Zielqualität annähert.
Andere Aufbauten und Betriebsvorgänge sind ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel. Daher stellt der Betrieb der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die gleichen Wirkungen wie das zweite Ausführungsbeispiel bereit.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
In einem siebten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau des auslassseitigen Strömungsmengen-Einstellventils 147 wie in 10 im Vergleich zu dem des sechsten Ausführungsbeispiels modifiziert. Ferner ist 10 eine Seitenansicht der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, in welchem ein Teil der Ansicht im Querschnitt gezeigt ist. 10 entspricht 5 des zweiten Ausführungsbeispiels. Praktischer ausgedrückt weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das auslassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 147 einen Ventilkörper 147c auf, welcher ein Nadelventil zum Einstellen eines Öffnungsgrades des Kältemittelsauslasses 142 ist und einen elektrischen Aktuator 147b, welcher den Ventilkörper 147c versetzt.
Ferner ist der elektrische Aktuator 147b des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf einer stromaufwärtigen Seite des Kältemittelauslasses 142 angeordnet. Andere Aufbauten und Betriebsvorgänge sind ähnlich zu dem sechsten Ausführungsbeispiel. Der Aufbau des auslassseitigen Strömungsmengen-Einstellventils 147 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt im Wesentlichen die gleichen Effekte wie das sechste Ausführungsbeispiel bereit.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
In einem achten Ausführungsbeispiel ist, wie in 11 gezeigt ist, das auslassseitige Strömungsmengen-Einstellventil 147 des sechsten Ausführungsbeispiels zu der Dekompressionseinrichtung des fünften Ausführungsbeispiels hinzugefügt. 11 ist eine Seitenansicht der Dekompressionseinrichtung 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, in welcher ein Teil der Ansicht im Querschnitt gezeigt ist. 11 entspricht 5 des zweiten Ausführungsbeispiels. Andere Aufbauten und Betriebsvorgänge sind ähnlich zu dem fünften Ausführungsbeispiel. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung aus dem einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil 143, dem zusätzlichen einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil 146 und dem auslassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil 147 vorgesehen, und dadurch ist es möglich, im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie in dem fünften Ausführungsbeispiel bereitzustellen.
(Neuntes Ausführungsbeispiel)
In einem neunten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau der Dekompressionseinrichtung im Vergleich zu der des ersten Ausführungsbeispiels modifiziert, so dass ein Ejektor, welcher als eine Kältemittel-Dekompressionseinheit und eine Kältemittel-Zirkulationseinheit funktioniert, wie in 12 gezeigt ist, für eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung (eine Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung) 11 verwendet wird.
Diese Art von Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einheit ist in der Lage, einen Verlust an kinetischer Energie rückzugewinnen, welche in einem Ablauf von Dekompression des Kältemittels an einem Düsenteil des Ejektors verloren geht, die wieder gewonnene kinetische Energie in eine Druckenergie umzuwandeln, und einen Druck des Kältemittels zu erhöhen, welches durch den Kompressor 12 anzusaugen ist. Daher wird die Wirksamkeit des Kälteerzeugungskreises durch die Senkung der Antriebskraft des Kompressors verbessert.
Zunächst werden Details des Aufbaus der Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. 13 ist eine axiale Querschnittsansicht der Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Die Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthält einen Rumpfteil 240, welcher den gleichen oder ähnlichen Aufbau wie der Rumpfteil 140 der Dekompressionseinrichtung 14 aufweist, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, wie in 13 gezeigt ist. Daher weist der Rumpfteil 240 den Wirbelraum SS auf, in welchem das Kältemittel verwirbelt wird, sowie einen Kältemitteleinlass 241 und einen Kältemittelauslass 242, welche darin vorgesehen sind.
Ferner weist die Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen sich aufweitenden konusartigen Teil 244 auf, in welchem die Querschnittsfläche des Kältemitteldurchtritts umgekehrt zulaufend ist, um sich zu der stromabwärtigen Seite des Kältemittelauslasses 242 hin zu vergrößern, und einen Rumpfabschnitt 245. Der Rumpfabschnitt 245 enthält eine Kältemittelsaugöffnung 245a, von welcher das Kältemittel durch einen Strahl von Kältemittel gesaugt wird, welcher aus dem sich aufweitenden konusartigen Teil (widening taper part) 244 abgestrahlt wird, und einen Diffusorteil 245b, in welchem das abgestrahlte Kältemittel mit einem angesaugten Kältemittel, welches aus der Kältemittelsaugöffnung 245a gesaugt wird, gemischt wird, und der Kältemitteldruck erhöht wird.
Die stromaufwärtige Seite des sich aufweitenden konusartigen Teil 244 ist an dem Kältemittelauslass 242 angeschlossen, welcher als eine Drossel funktioniert. Ferner bilden die konusförmige innere Wand des Rumpfteils 240 und die innere Wand von beiden von Kältemittelauslass 242 und sich aufweitendem konusartigen Teil 244 der Dekompressionseinrichtung 24 einen Kältemitteldurchtritt, welcher als eine sogenannte Laval-Düse funktioniert. Mit anderen Worten, bildet der Kältemittelauslass 242 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Hals, in welchem die Querschnittsfläche des Kältemitteldurchtritts in der Laval-Düse minimiert ist.
Der Rumpfabschnitt 245 ist im Wesentlichen in einer Trommelform ausgebildet und ein Ende des Rumpfabschnitts 245 empfängt einen Außenumfang des Rumpfteils 240, der darauf in Presspassung zu fixieren ist. Die Kältemittelsaugöffnung 245a ist eine Öffnung zum Ansaugen eines stromabwärtsseitigen Kältemittels, welches auf einer stromabwärtigen Seite eines später zu beschreibenden saugseitigen Verdampfers 25 ist, in ein Inneres des Rumpfabschnitts 245, und die Öffnung 245a ist an einer Außenumfangsseite des Rumpfteils 240 und dem sich aufweitenden konusartigen Teil 244 für eine Verbindung mit einer Kältemittelabstrahlöffnung des sich aufweitenden konusartigen Teil 244 positioniert.
Daher funktioniert ein Raum zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des Rumpfabschnitts 245 und einer konisch geformten äußeren Umfangsoberfläche des Rumpfteils 240 und ein Raum zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Rumpfabschnitts 245 und einer äußeren Umfangsoberfläche des sich aufweitenden konusartigen Teils 244 jeweils als ein Ansaugkältemitteldurchtritt. Der Ansaugkältemitteldurchtritt führt das angesaugte Kältemittel von der Kältemittelsaugöffnung 245a zu einer Seite des Diffusorteils 245b in dem Rumpfabschnitt 245.
Der Diffusorteil 245b ist auf der stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung relativ zu der Kältemittelabstrahlöffnung des sich aufweitenden konusartigen Teils 244 und der Kältemittelsaugöffnung 245a, und ist in einer Form ausgebildet, in welcher die Kältemitteldurchtritts-Querschnittsfläche allmählich vergrößert wird. Somit wird eine Strömungsgeschwindigkeit eines gemischten Kältemittels, welches ein Gemisch des abgestrahlten Kältemittels aus der Kältemittelabstrahlöffnung des sich aufweitenden konusartigen Teils 244 und des Ansaugkältemittels, welches aus der Kältemittelsaugöffnung 245a gesaugt wird, gesenkt, wodurch der Kältemitteldruck erhöht wird. Das heißt, in dem Diffusorteil 245b wird eine Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittels in eine Druckenergie des Kältemittels umgewandelt.
Wie in der vorstehenden Beschreibung beschrieben, ist die Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels dahingehend aufgebaut, die Laval-Düse durch Kombinieren des Rumpfteils 240 und des sich aufweitenden Teils 244 aufzuweisen, und ist dahingehend aufgebaut, den Rumpfabschnitt 245 aufzuweisen. Daher funktioniert die Dekompressionseinrichtung 24 insgesamt als ein Ejektor, welcher beispielsweise in dem Patentdokument 1 offenbart ist.
Bezugnehmend wieder auf 12, wird der Gesamtaufbau der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Zunächst ist der Kältemittelauslass des Radiators 13 des vorliegenden Ausführungsbeispiels an dem Kältemitteleinlass eines Abzweigteils 21 angeschlossen, welcher die Kältemittelströmung in Abzweigdurchtritte unterteilt. Der Abzweigteil 21 ist durch einen Dreiwegeanschluss ausgebildet, welcher drei Öffnungen für das Einströmen und Ausströmen des Kältemittels aufweist, unter welchen eine Öffnung als der Kältemitteleinlass verwendet wird, und die anderen zwei als die Kältemittelauslässe verwendet werden. Solch ein Dreiwegeanschluss kann als eine Kombination von drei Leitungen ausgebildet werden, welche jeweils unterschiedliche Leitungsdurchmesser aufweisen können, oder kann als ein Kunststoff-/Metall-Block ausgebildet sein, welcher mehrere Kältemitteldurchtritte aufweist, die darin mit jeweils unterschiedlichen Durchtrittsdurchmessern gebohrt sind.
In einem der Kältemittelauslässe des Abzweigteils 21 ist der Kältemitteleinlass 241 der Dekompressionseinrichtung 24 angeschlossen, und an dem anderen der Kältemittelauslässe des Abzweigteils 21 ist der saugseitige Verdampfer 25 über eine feste Drossel 22 angeschlossen, welche als eine abzweigseitige Dekompressionseinrichtung dient. Als die feste Drossel 22 kann eine Öffnung, ein Kapillarrohr oder dergleichen verwendet werden.
Der saugseitige Verdampfer 25 verdampft ein Niedrigdruck-Kältemittel, indem Wärmetausch zwischen dem Niedrigdruck-Kältemittel und der Blasluft bewirkt wird, welche durch den Gebläselüfter 15a geblasen wird, nachdem diese durch den Verdampfer 15 hindurchgetreten ist. Der saugseitige Verdampfer 25 funktioniert als wärmeabsorbierender Wärmetauscher, in welchem das Kältemittel durch Absorption von Wärme aus der Blasluft verdampft wird. Der grundlegende Aufbau des saugseitigen Verdampfers 25 ist ähnlich zu dem des Verdampfers 15. Die Kältemittelsaugöffnung 245a der Dekompressionseinrichtung 24 ist an der Kältemittelauslassseite des saugseitigen Verdampfers 25 angeschlossen. Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Verdampfer 15 im Folgenden als ein auslassseitiger Verdampfer 15 bezeichnet, um den Unterschied zwischen dem Verdampfer 15 und dem saugseitigen Verdampfer 25 klar zu unterscheiden bzw. zum Ausdruck zu bringen.
Ferner ist die Kältemitteleinlassseite des auslassseitigen Verdampfers 15 an einem Kältemittelauslass 243 des Diffusorteils 245b angeschlossen, welcher auf einer stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung von dem Kältemittelauslass 242 der Dekompressionseinrichtung 24 positioniert ist, und die Saugseite des Kompressors 12 ist an der Kältemittelauslassseite des auslassseitigen Verdampfers 15 angeschlossen. Somit ist die Saugseite des Kompressors 12 an dem Kältemittelauslass 243 der Dekompressionseinrichtung 24 über den auslassseitigen Verdampfer 15 angeschlossen. Die anderen Aufbauten sind ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der Betrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels gemäß dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird beschrieben. Wenn das Steuergerät den Kompressor 12 in Betrieb setzt, wird ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel aus dem Kompressor 12 abgegeben und strömt in den Radiator 13, um gekühlt und kondensiert zu werden. Die Strömung des Hochdruck-Kältemittels, welches aus dem Radiator 13 ausströmt, wird in zwei Ströme an dem Abzweigteil 21 unterteilt, welche ein Kältemittelstrom, der in den Kältemitteleinlass 241 der Dekompressionseinrichtung 24 strömt, und ein Kältemittelstrom, der in die feste Drossel 22 strömt, sind.
Das Hochdruck-Kältemittel, welches aus dem Abzweigteil 21 in die Dekompressionseinrichtung 24 ausströmt, wirbelt in dem Wirbelraum SS, und strömt aus dem Kältemittelauslass 242 in der Dekompressionseinrichtung 24 aus. Ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel strömt das Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Gemischzustand aus dem Kältemittelauslass 242, welcher auf einer Verlängerungslinie der Wirbelzentrumslinie CL positioniert ist.
Das Kältemittel, welches in den Kältemitteleinlass 241 einströmt, wird dekomprimiert, während das Kältemittel durch den Kältemittelauslass 242 in der Dekompressionseinrichtung 24 strömt. Genauer wird in der Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, welche als Laval-Düse unter Verwendung des Rumpfteils 240 und des sich aufweitenden konusartigen Teils 244 dient, das durch den Kältemittelauslass 242 hindurch tretende Kältemittel iso-entropisch dekomprimiert und aus der Kältemittelabstrahlöffnung des sich aufweitenden konusartigen Teils 244 bei einer Strömungsgeschwindigkeit ausgestoßen, welche eine Geschwindigkeit des Schalls übersteigt.
Infolge einer Saugwirkung des ausgestoßenen Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstroms wird das aus dem saugseitigen Verdampfer 25 ausströmende Kältemittel in die Kältemittelsaugöffnung 245a gesaugt. Das ausgestoßene Kältemittel, welches aus dem sich aufweitenden konusartigen Teil 244 ausgestoßen wird und das angesaugte Kältemittel, welches in die Kältemittelsaugöffnung 245a gesaugt wird, strömen jeweils in den Diffusorteil 245b der Dekompressionseinrichtung 24, um dort gemischt zu werden. In dem Diffusorteil 245b wird die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in Druckenergie infolge der Expansion des Kältemitteldurchtritts umgewandelt. Auf diese Weise werden das ausgestoßene Kältemittel und das angesaugte Kältemittel miteinander vermischt und der Druck des gemischten Kältemittels steigt in der Dekompressionseinrichtung 24.
Das Kältemittel, welches aus dem Diffusorteil 245b ausströmt, strömt in den auslassseitigen Verdampfer 15, absorbiert Wärme von der Blasluft, welche durch den Gebläselüfter 15a geblasen wird und verdampft. Auf diese Weise wird die zu dem Fahrzeugabteil zu befördernde Blasluft gekühlt. Das Kältemittel, welches aus dem auslassseitigen Verdampfer 15 ausströmt, wird in den Kompressor 12 gesaugt und dann erneut komprimiert.
Das Kältemittel, welches in den Kältemitteleinlass 241 strömt, wird dahingehend dekomprimiert, ein Mitteldruck-Kältemittel zu werden, während es durch den Kältemittelauslass 242 der Dekompressionseinrichtung 24 hindurchtritt. Das Kältemittel, das in dem Kältemittelauslass 242 dekomprimiert wird, mischt sich mit dem angesaugten Kältemittel, welches aus der Saugöffnung 245a in den Diffusorteil 245b gesaugt wird.
Andererseits wird das Kältemittel, das aus dem Abzweigteil 21 zu einer Seite der festen Drossel 22 strömt, in iso-enthalpischer Weise an der festen Drossel 22 dekomprimiert und strömt in den saugseitigen Verdampfer 25. Das Kältemittel, welches in den saugseitigen Verdampfer 25 strömt, absorbiert Wärme aus der Blasluft, welche durch den Gebläselüfter 15a geblasen wird und durch den auslassseitigen Verdampfer 15 gekühlt wurde, und verdampft. Auf diese Weise wird die in das Fahrzeugabteil zu fördernde Blasluft weiter gekühlt. Das Kältemittel, welches aus dem saugseitigen Verdampfer 25 ausströmt, wird aus der Kältemittelsaugöffnung 245a in den Diffusorteil 245b gesaugt.
Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist infolge des vorstehend beschriebenen Betriebs in der Lage, Blasluft, welche durch den Gebläselüfter 15a geblasen wird, durch den auslassseitigen Verdampfer 15 und durch den saugseitigen Verdampfer 25 in dieser Reihenfolge hindurch treten zu lassen. In einem solchen Fall wird ein Kältemittelverdampfungsdruck an den auslassseitigen Verdampfer mit einem Druck nach dem Druckanstieg an den Diffusorteil 245b ausgeglichen bzw. gleichgestellt, und ein Kältemittelverdampfungsdruck an dem saugseitigen Verdampfer 25 wird mit einem Druck unmittelbar nach der Dekompression an dem Kältemittelauslass 242 ausgeglichen, welcher der niedrigste Druck ist.
Daher wird der Kältemittelverdampfungsdruck (d. h. eine Kältemittelverdampfungstemperatur) an dem saugseitigen Verdampfer 25 dahingehend gesteuert, niedriger als der Kältemittelverdampfungsdruck (d. h. eine Kältemittelverdampfungstemperatur) an dem auslassseitigen Verdampfer 15 zu sein. Demzufolge können jeweilige Temperaturdifferenzen zwischen (i) den Kältemittelverdampfungstemperaturen an dem auslassseitigen Verdampfer 15 und dem saugseitigen Verdampfer 25 und (ii) die Temperatur der Blasluft sichergestellt werden, wodurch wirksam die Blasluft gekühlt wird.
Ferner wird, da die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Dekompressionseinrichtung 24 verwendet, welche als ein Ejektor arbeitet, die Kältemittelströmungsmenge, welche aus dem Kältemittelauslass 242 der Dekompressionseinrichtung 24 ausströmt, stabilisiert, wodurch wirksam die Kreiseffizienz bzw. der Kreiswirkungsgrad der vorstehend beschriebenen Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung verbessert wird.
In Übereinstimmung mit der Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird das Kältemittel, welches aus dem Kältemittelauslass 242 ausströmt, dahingehend gesteuert, in dem Gas-/Flüssigkeits-Gemisch-Zustand zu sein (d. h. in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand oder in einem Kältemittelzustand, in welchem das Flüssigphasen-Kältemittel darin eingemischte Blasen aufweist).
Auf diese Weise wird Sieden des Kältemittels an dem Kältemittelauslass 242, welcher als eine Drossel dient, vereinfacht, und die Düseneffizienz der Dekompressionseinrichtung 24, welche als ein Ejektor funktioniert, wird verbessert, wodurch eine Saugkapazität und eine Druckerhöhungskapazität in einem stabilen Zustand erzielt wird. Daher kann, selbst wenn eine Wärmelast des Kälteerzeugungskreises sich dahingehend ändert, eine Änderung in der Strömungsmenge des Kältemittels zu bewirken, welches in dem Kreis zirkuliert, die Kreislaufeffizienz der Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung wirksam verbessert werden.
Ferner ist die Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels dahingehend aufgebaut, den Kältemitteldurchtritt aufzuweisen, welcher als die Laval-Düse funktioniert, indem der Rumpfteil 240, der Kältemittelauslass 242 und der sich aufweitende konusartige Teil 244 verwendet wird, und ist dahingehend aufgebaut, das Kältemittel aus der Kältemittelabstrahlöffnung des sich aufweitenden konusartigen Teils 244 mit einer Abstrahlgeschwindigkeit abzustrahlen, welche eine Schallgeschwindigkeit übersteigt. Daher kann, selbst wenn eine Störung in der Kältemittelströmung auf der stromabwärtigen Seite der Dekompressionseinrichtung 24 bewirkt wird, vermieden werden, dass eine solche Störung zu einem Inneren des Wirbelraums SS durch den Kältemittelauslass 242 übertragen wird.
Daher wird die Kältemittelströmungsmenge, welche aus dem Wirbelraum SS durch den Kältemittelauslass 242 ausströmt, stabilisiert, und die Wirkungen des Wirbels des Kältemittels bei einer bestimmten Geschwindigkeit, welche eine größere Menge von Gas-Kältemittel zu einem radial Inneren des Wirbelraums als zu dem radial Äußeren relativ zu der Wirbelzentrumslinie CL verteilt, werden sicherer bereitgestellt.
Ferner kann die Dekompressionseinrichtung 24 des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil 143 versehen werden, welches in jedem von dem zweiten, dritten, fünften und achten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, oder dem Umgehungsdurchtritt 145, welcher in jedem von dem dritten bis fünften und achten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, oder dem zusätzlichen einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil 146, welches in jedem von vierten, fünften und achten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, oder dem auslassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil 147, welches in jedem von sechsten bis achten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
In solch einer Weise werden die Wirkungsgrad-Verbesserungswirkungen des Kälteerzeugungskreises der Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung sicherer bereitgestellt, und die Saugkapazität bzw. -leistung und die Druckerhöhungskapazität bzw. -leistung der Dekompressionseinrichtung 24, welche als ein Ejektor funktioniert, stabiler erhalten.
(Zehntes und elftes Ausführungsbeispiel)
In dem zehnten Ausführungsbeispiel ist die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels modifiziert, dahingehend einen unterschiedlichen Radiator aufzuweisen, wie in dem Aufbau von 14 gezeigt. Genauer ist der Radiator 23 des vorliegenden Ausführungsbeispiels nicht als Unterkühltyp-Kondensator ausgebildet, sondern ist als ein Kondensationsabschnitt ausgebildet, welcher das Kältemittel kühlt und kondensiert.
Daher kann der Zustand des aus dem Radiator 23 ausströmenden Kältemittels sich infolge der Änderung der Außentemperatur oder dergleichen ändern. Mit anderen Worten, kann sich der Zustand des Kältemittels, welches in die Dekompressionseinrichtung 14 einströmt, von dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand zu dem Flüssigphasen-Zustand ändern, oder von dem Flüssigphasen-Zustand zu dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand ändern, dies dahingehend, einen Übergang zwischen diesen zwei Zuständen aufzuweisen bzw. zu durchlaufen, welche die Gassättigungslinie überschreiten.
Da jedoch die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit der Dekompressionseinrichtung 14 versehen ist, ist es möglich, das Kältemittel zu dekomprinieren, welches durch den Kältemittelauslass 142 der Dekompressionseinrichtung 14 hindurchströmt, dies unabhängig von dem Zustand des Kältemittels, welches aus dem Kältemitteleinlass 141 strömt, welches in dem unterkühlten Flüssigphasen-Zustand oder in dem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand sein kann, wodurch stabile Kühlkapazität in der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 bereitgestellt werden kann.
Ferner ist in dem elften Ausführungsbeispiel die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 11 des neunten Ausführungsbeispiels dahingehend modifiziert, einen in 15 gezeigten Aufbau aufzuweisen, welcher den gleichen Radiator 23 wie der des zehnten Ausführungsbeispiels enthält.
Da die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 11 des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit der Dekompressionseinrichtung 24 versehen ist, wird die Kreiswirksamkeit bzw. der Kreiswirkungsgrad der Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung sicherer verbessert und die Saugkapazität bzw. Saugleistung und die Druckerhöhungskapazität bzw. Druckerhöhungsleistung werden stabiler durch die Dekompressionseinrichtung 24 bereitgestellt, welche als ein Ejektor arbeitet, welcher der gleiche wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist.
(Zwölftes und dreizehntes Ausführungsbeispiel)
In dem zwölften Ausführungsbeispiel ist die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des zehnten Ausführungsbeispiels modifiziert, wie in dem Aufbau von 16 gezeigt, dies dahingehend, einen Sammler 26 aufzuweisen, welcher das Flüssigphasenkältemittel durch Abscheiden von Flüssigkeit von Gas in dem Kältemittel speichert, welches in den Kompressor 12 zu saugen ist. Andere Aufbauten und Betriebsvorgänge sind die gleichen wie in dem zehnten Ausführungsbeispiel. Daher weist die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des zwölften Ausführungsbeispiels zumindest die gleichen Wirkungen auf, wie sie in dem zehnten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden.
Zusätzlich wird in dem Kreislauf mit einem solchen Sammler 26 das Gasphasenkältemittel sicher zu der Saugseite des Kompressors 12 zugeführt, um so eine Flüssigkeitskompression in dem Kompressor 12 zu vermeiden. Daher kann auf der Grundlage der Temperatur oder des Drucks des Kältemittels, welches aus dem Radiator 23 ausströmt, der Betrieb des Kompressors 12 zur Maximierung der Kreislaufeffizienz bzw. des Kreislaufwirkungsgrades gesteuert werden. In diesem Fall wird die Verbesserung der Kreislaufeffizienz weiter vereinfacht.
In dem dreizehnten Ausführungsbeispiel ist die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 11 des elften Ausführungsbeispiels dahingehend modifiziert, wie in dem Aufbau von 17 gezeigt ist, einen Sammler 26 aufzuweisen, welcher das Flüssigphasen-Kältemittel unter Abscheiden von Flüssigkeit von Gas in dem Kältemittel, welches in den Kompressor 12 zu saugen ist speichert. Andere Aufbauten und Betriebsvorgänge sind gleich dem elften Ausführungsbeispiel. Daher weist die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des dreizehnten Ausführungsbeispiels zumindest die gleichen Wirkungen wie das elfte Ausführungsbeispiel auf, und es kann die Flüssigkeitskompression in dem Kompressor 12 vermieden werden.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Offenbarung kann vielfältige Änderungen und Modifikationen aufweisen, soweit die Offenbarung ohne Einschränkung einen patentierbaren Zweck betrifft. Nachfolgend werden einige Beispiele solcher Modifikationen angegeben.

(1) In jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der Wirbelraum SS der Dekompressionseinrichtungen 14, 24 ein Raum mit einer koaxial kombinierten Form, welche aus der Zylinderform und der konischen Form ausgebildet ist. Die Form des Wirbelraums SS ist jedoch nicht auf eine solche Form begrenzt. Zum Beispiel kann in der Dekompressionseinrichtung 14 des ersten Ausführungsbeispiels der ortho-axiale Querschnitt, welcher durch einen Querschnitt senkrecht zu einer Linie festgelegt ist, die den Zentrumsteil des Kältemittelauslasses 142 an einem axialen Ende und den Zentrumsteil des anderen axialen Endes verbindet, eine ovale Form haben, oder kann eine polygonale Form haben. Mit anderen Worten, kann die Form des Querschnitts eine andere Form als die eines Kreises sein.

In einem solchen Fall stimmt die Wirbelzentrumslinie CL nicht mit der Achse des Wirbelraums SS überein. Jedoch genügt es den Anforderungen, solange die Kältemittelauslässe 142, 242 auf einer Verlängerungslinie positioniert sind, welche von einem Ende der Wirbelzentrumslinie CL auf bzw. bei einem normalerweise anzunehmenden Fahrzustand bzw. Antriebszustand der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 sich erstreckt.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird der vorstehende Ausdruck F2 als ein Index verwendet, welcher einen Abstand zwischen dem Zentrum des Wirbels und der äußersten Position des Wirbels repräsentiert. Mit anderen Worten, kann auf der Grundlage des vorstehenden Ausdrucks F2 ein Zustand für hinreichendes Wachsen/Entwickeln der wirbelnden Strömung des Kältemittels in dem Wirbelraum SS gewählt werden, dies unabhängig von der Form des Querschnitts, welcher senkrecht zu der Öffnungsrichtung des Kältemittelauslasses 142 vorliegt, welcher die ovale Form, die polygonale Form oder dergleichen einschließen kann.

(2) In den vorstehenden Ausführungsbeispielen weist der Kältemittelauslass 142 einen Kältemitteldurchtritt reduzierter Größe auf, um als eine feste Drossel, genau wie eine Öffnung zu funktionieren.

Jedoch kann der Kältemittelauslass 142 auch als eine Drossel durch andere Mittel funktionieren. Zum Beispiel kann der Kältemittelauslass 142 der Dekompressionseinrichtung 14 unter Verwendung eines Kapillarrohrs ausgebildet werden, oder kann als ein Kapillarrohr angeschlossen werden.

(3) In den vorstehend beschriebenen ersten bis achten, zehnten und zwölften Ausführungsbeispielen wird die Dekompressionseinrichtung 14 für eine Standardkälteerzeugungskreis-Einrichtung verwendet. Jedoch ist die Anwendung der Dekompressionseinrichtung 14 nicht auf diese Ausbildung beschränkt.

Zum Beispiel kann die Dekompressionseinrichtung 14 auf eine sogenannte ökonomische Kälteerzeugungskreis-Einrichtung (economizer refrigerant cycle device) angewandt werden, in welcher zwei Kompressoren in Kombination als ein niedrigstufenseitiger Kompressionsmechanismus und ein hochstufenseitiger Kompressionsmechanismus für Mehrfachstufen-Kompression des Kältemittels vorgesehen werden, und ein Mitteldruckkältemittel in dem Kältemittelkreis mit dem Kältemittel vereinigt wird, welches aus dem niedrigstufenseitigen Kompressionsmechanismus ausgegeben wird, um in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus gesaugt zu werden.
Ferner wird in den vorstehend beschriebenen neunten, elften und dreizehnten Ausführungsbeispielen die Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung beschrieben, welche den Abzweigungsteil 21 enthält, welche die Strömung der Kältemittelströmung aus den Radiatoren 13, 23 in zwei abgezweigte Strömungen unterteilt. In diesem Fall wird einer der Kältemittelauslässe des Abzweigungsteils 21 an den Kältemitteleinlass 241 der Dekompressionseinrichtung 24 angeschlossen, welche als ein Ejektor funktioniert. Jedoch kann die Dekompressionseinrichtung 24 auf eine Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung angewandt werden, welche sich von der vorstehend beschriebenen unterscheidet.
Zum Beispiel kann die Ejektortyp-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung einen nachfolgend beschriebenen Kreisaufbau aufweisen, in welchem ein niedrigdruckseitiger Abzweigungsteil zum Bereitstellen einer Trennung einer Strömung des Kältemittels, welches aus dem Diffusorteil 245b der Dekompressionseinrichtung 24 ausströmt, zu einer Strömung des Kältemittels, welche aus einer Abzweigung des Niedrigdruck-Abzweigteils in den auslassseitigen Verdampfer 15 strömt und einen Strom des Kältemittels, welches aus der anderen Abzweigung des Niedrigdruck-Abzweigungsteils in den saugseitigen Verdampfer 25 vorgesehen werden.
Ferner kann der Aufbau in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, in welchen der auslassseitige Verdampfer 15 und der saugseitige Verdampfer 25 verwendet werden, um denselben Luftklimatisierungsraum (z. B. das Fahrzeugabteil) zu kühlen, dahingehend modifiziert werden, jeweils unterschiedliche Luftklimatisierungsräume zu kühlen. Zum Beispiel kann, während der auslassseitige Verdampfer 15 zum Kühlen eines Inneren eines Kälteerzeugers bzw. Kühlschranks verwendet wird, der saugseitige Verdampfer 25, welcher einen niedrigeren Kältemittelverdampfungsdruck (d. h. eine niedrigere Kältemittelverdampfungstemperatur) aufweist, als der auslassseitige Verdampfer 15, verwendet werden, um ein Inneres eines Gefriergeräts zu kühlen.

(4) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10, 11 mit der Dekompressionseinrichtung 14, 24 der vorliegenden Offenbarung auf eine Fahrzeug-Klimaanlage angewandt. Jedoch sind die Kalteerzeugungskreis-Einrichtung 10, 11 mit der Dekompressionseinrichtung 14, 24 der vorliegenden Offenbarung nicht auf eine solche Ausgestaltung begrenzt. Beispielsweise kann sie auf eine stationäre Luftklimatisierungseinrichtung anwendbar sein, eine Kühl-/Heiz-Speichereinrichtung, eine Kühl-/Heiz-Einrichtung eines Verkaufsautomaten oder dergleichen.
(5) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden, als ein Beispiel, die Radiatoren 13, 23 als externe Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen Kältemittel und einer Außenluft verwendet, und der Verdampfer (d. h. ein auslassseitiger Verdampfer) 15 und der saugseitige Verdampfer 25 werden als ein benutzungsseitiger Wärmetauscher zum Kühlen einer Blasluft verwendet, welche in das Fahrzeugabteil zu befördern ist. Jedoch kann der Verdampfer (d. h. ein auslassseitiger Verdampfer) 15 und der saugseitige Verdampfer 25 als der externe Wärmetauscher zum Absorbieren von Wärme aus einer Wärmequelle wie der Außenluft verwendet werden, und die Radiatoren 13, 23 können als interne Wärmetauscher zum Heizen eines zu heizenden Objekts wie Luft, Wasser und dergleichen verwendet werden, um einen Wärmepumpenkreis zu bilden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-069537 [0001]
JP 4306739 [0012]
JP 2010-210111 [0012]

Claims

Dekompressionseinrichtung für eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung (10, 11), wobei die Dekompressionseinrichtung umfasst: einen Kältemitteleinlass (141, 241), in welchen Kältemittel einströmt; einen Kältemittelauslass (142, 242), von welchem das Kältemittel nach der Dekompression ausströmt, und einen Rumpfteil (140, 240), welcher einen Wirbelraum (SS) ausbildet, in welchem das Kältemittel, welches aus dem Kältemitteleinlass (141, 241) ausströmt, wirbelt, wobei der Kältemittelauslass (142, 242) dahingehend ausgebildet ist, eine Drossel aufzuweisen, in welcher eine Kältemitteldurchtrittsfläche dahingehend verringert ist, das Kältemittel zu dekomprimieren, wobei der Wirbelraum (SS) dahingehend ausgebildet ist, das Kältemittel zum Wirbeln zu veranlassen mit einer Wirbelgeschwindigkeit derart, dass eine größere Menge von Gasphasen-Kältemittel zu einem radial Inneren als zu einem radial Äußeren des Wirbelraums (SS) relativ zu einer Wirbelzentrumslinie (CL) verteilt wird, wenn die Wirbelzentrumslinie (CL) in dem Wirbelraum (SS) als eine Linie festgelegt wird, welche die Zentrumspunkte des Wirbelns des Kältemittels verbindet, und wobei der Kältemittelauslass (142, 242) auf einer Verlängerungslinie der Wirbelzentrumslinie (CL) positioniert ist.
Dekompressionseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wirbelraum (SS) einen zulaufenden Raum enhält, in welchem eine Querschnittsfläche des zulaufenden Raums sich allmählich zu einer Öffnungsrichtung des Kältemittelauslasses (142, 242) verringert.
Dekompressionseinrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen sich aufweitenden Aufweitungsteil (244), welcher an der bezüglich des Kältemittelstroms stromabwärtigen Seite des Kältemittelauslasses (242) angeschlossen ist und eine Kältemitteldurchtritts-Querschnittsfläche aufweist, welche sich zu der bezüglich des Kältemittelstroms stromabwärtigen Seite allmählich vergrößert; und einen Rumpfabschnitt (245), welcher eine Kältemittelsaugöffnung (245a) aufweist, von welcher das Kältemittel durch ein abgestrahltes Kältemittel angesaugt wird, welches aus dem sich aufweitenden Aufweitungsteil (244) abgestrahlt wird, und einen Diffusorteil (245b), in welchem ein Druck eines gemischten Kältemittels, welches ein Gemisch des abgestrahlten Kältemittels und des angesaugten Kältemittels ist, das aus der Kältemittelsaugöffnung (245a) gesaugt wird, erhöht ist.
Dekompressionseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kältemittelauslass (142) an einem Kapillarrohr angeschlossen ist.
Dekompressionseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kältemitteleinlass (141, 241) und der Kältemittelauslass (142, 242) dahingehend ausgestaltet sind, 1 < Ain/Aout < 12 zu erfüllen, wenn eine Durchtrittsquerschnittfläche des Kältemitteleinlasses (141, 241) mit Ain und eine Durchtrittsquerschnittfläche des Kältemittelauslasses (142, 242) als Aout bezeichnet werden.
Dekompressionseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: eine Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (143, 146, 147), welche die Wirbelgeschwindigkeit einstellt.
Dekompressionseinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung aus einem einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil (143) aufgebaut ist, welches eine Strömungsmenge des Kältemittels einstellt, das in den Wirbelraum (SS) aus dem Kältemitteleinlass (141) einströmt.
Dekompressionseinrichtung nach Anspruch 6, wobei der Rumpfabschnitt (140) einen zusätzlichen Kältemitteleinlass (144) aufweist, von welchem das Kältemittel in den Wirbelraum (SS) einströmt, eine Strömungsrichtung des Kältemittels, welches in den Wirbelraum (SS) aus dem Kältemitteleinlass (141) einströmt, unterschiedlich zu einer Strömungsrichtung des Kältemittels ist, welches in den Wirbelraum (SS) aus dem zusätzlichen Kältemitteleinlass (144) strömt, und wobei die Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung aus zumindest einem von einlassseitigem Strömungsmengen-Einstellventil (143), welches die Strömungsmenge des Kältemittels, das in den Wirbelraum (SS) aus dem Kältemitteleinlass (141) strömt, und einem zusätzlichen einlassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil (146), das die Strömungsmenge des Kältemittels einstellt, welches in den Wirbelraum (SS) aus dem zusätzlichen Kältemitteleinlass (144) strömt, aufgebaut ist.
Dekompressionseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Wirbelgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung aus einem auslassseitigen Strömungsmengen-Einstellventil (147) aufgebaut ist, welches die Strömungsmenge des Kältemittels, welches aus dem Kältemittelauslass (142) ausströmt, einstellt.
Kälteerzeugungskreis-Einrichtung, umfassend die Dekompressionseinrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9.