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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-140773 , eingereicht am 22. Juni 2012, deren Inhalt hier per Referenz eingebunden ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Dekompressionsvorrichtung, die auf einen Dampfkompressionskältekreislauf angewendet wird.
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Hintergrundtechnik
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In der Vergangenheit offenbarte das Patentdokument 1 eine Dekompressionsvorrichtung, in der ein Ejektor mit einem Kältemittelauslass aus einem Temperaturexpansionsventil verbunden ist, als eine Dekompressionsvorrichtung, die auf einen Dampfkompressionskältekreislauf angewendet wird.
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In der in dem Patentdokument 1 offenbarten Dekompressionsvorrichtung wird die Druckwiederherstellung eines Kältemittels, das in einem Drosseldurchgang des Temperaturexpansionsventils durch Druckverringerung gesiedet wurde, an einem Einlass eines Düsenabschnitts des Ejektors durchgeführt, um Siedekerne in dem Kältemittel, das in den Düsenabschnitt strömt, zu erzeugen. Entsprechend wird das Sieden des Kältemittels an dem Düsenabschnitt erleichtert, so dass die Verringerung des Düsenwirkungsgrads beschränkt ist. Indessen ist der Düsenwirkungsgrad der Energieumwandlungswirkungsgrad, wenn die Druckenergie eines Kältemittels an dem Düsenabschnitt in kinetische Energie umgewandelt wird.
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Literatur des Stands der Technik
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Patentliteratur
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- Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4775363
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Zusammenfassung der Erfindung
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Jedoch strömt gemäß der Untersuchung des Erfinders der vorliegenden Anmeldung in der Dekompressionsvorrichtung des Patentdokuments 1 flüssigphasiges Kältemittel, das in einem Wärmestrahler kondensiert wurde, wie es ist in den Drosseldurchgang des Temperaturexpansionsventils. Aus diesem Grund bestehen Bedenken, dass eine Siedeverzögerung des Kältemittels, das in den Drosseldurchgang geströmt ist, auftreten kann. Indessen bedeutet Siedeverzögerung ein Phänomen, in dem das Kältemittel Abschnitt mit kleinster Durchgangsfläche, dessen Kältemitteldurchgangsschnittfläche am stärksten verkleinert ist, nicht sofort beginnt, gesiedet zu werden, und auf der Hinterseite (strömungsabwärtige Seite) des Abschnitts mit kleinster Durchgangsfläche beginnt, gesiedet zu werden, nachdem das Kältemittel in den Drosseldurchgang geströmt ist.
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Wenn die Siedeverzögerung auftritt, wird die Größe eines Tröpfchens (eines Tropfens flüssigphasigen Kältemittels) nicht verringert, und eine Druckwelle, die zu der Zeit des Siedebeginns des Kältemittels erzeugt wird, wird nicht leicht gedämpft. Aus diesem Grund kann ein Kältemittel bewirken, dass in einem Kältekreislauf Geräusche erzeugt werden. Wenn eine Siedeverzögerung auftritt, ist ferner die Größe eines Tröpfchens größer als die Größe eines Tröpfchens, die erhalten wird, wenn die Siedeverzögerung nicht auftritt, und es tritt eine Schrägrichtung auf. Aus diesem Grund bestehen Bedenken, dass aufgrund einer Kollision zwischen einem Tröpfchen und der Wandoberfläche des Kältemitteldurchgangs Geräusche erzeugt werden können.
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Die Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Beschreibung gemacht, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, Gründe für die Geräuscherzeugung einer Dekompressionsvorrichtung, die auf einen Dampfkompressionskältekreislauf angewendet wird, zu verringern.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Dekompressionsvorrichtung für einen Dampfkompressionskältekreislauf verwendet und verringert den Druck eines Kältemittels. Die Dekompressionsvorrichtung umfasst einen Körperteil und einen Ventilkörper. Der Körperteil umfasst wenigstens einen Kältemitteleinlass, durch den Kältemittel in den Körperteil strömt, einen Kältemittelauslass, durch den das Kältemittel aus dem Körperteil strömt, einen Wirbelraum, in dem das aus dem Kältemitteleinlass strömende Kältemittel wirbelt, und einen Kältemitteldurchgangsraum, der das aus dem Wirbelraum strömende Kältemittel zu dem Kältemittelauslass leitet. Der Ventilkörper verändert eine Durchgangsquerschnittfläche des Kältemitteldurchgangsraums. Der Kältemitteldurchgangsraum umfasst einen Abschnitt mit kleinster Durchgangsfläche, der die kleinste Durchgangsquerschnittfläche hat, einen Drosselraum, der wenigstens auf einem Teil einer Außenumfangsoberfläche des Ventilkörpers positioniert ist und ein Raum ist, in dem der Druck des aus dem Wirbelraum strömenden Kältemittels verringert wird, und einen strömungsabwärtsseitigen Raum, der in einer Kältemittelströmungsrichtung auf einer strömungsabwärtigen Seite des Drosselraums positioniert ist. Der Ventilkörper variiert die Durchgangsquerschnittfläche des Abschnitts mit kleinster Durchgangsfläche, und der strömungsabwärtsseitige Raum hat eine Form, um den Druck des Kältemittels in dem strömungsabwärtsseitigen Raum während des Betriebs des Kältekreislaufs gleichmäßig zu machen
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Da dementsprechend zugelassen wird, dass das von dem Kältemitteleinlass eingeströmte Kältemittel in dem Wirbelraum wirbelt, kann der Druck des Kältemittels, das auf der Seite der Mittelachse in dem Wirbelraum vorhanden ist, auf einen Druck, bei dem ein flüssigphasiges Kältemittel gesättigt ist, oder einen Druck, bei dem das Kältemittel durch Druckverringerung gesiedet wird (Kavitation auftritt), verringert werden kann.
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Da das Kältemittel, das unmittelbar in den Drosselraum geströmt ist, durch Druckverringerung gesiedet werden kann, kann folglich die Siedeverzögerung des Kältemittels in dem Drosselraum begrenzt werden. Das heißt, Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch das Auftreten der Siedeverzögerung des Kältemittels bewirkt werden, können verringert werden. Da ferner das Kältemittel, das in den Drosselraum geströmt ist, dazu gebracht werden kann, in der Nachbarschaft des Abschnitts mit kleinster Durchgangsfläche stabil zu sieden zu beginnen, kann die Schwankung des Durchsatzes des aus der Dekompressionsvorrichtung strömenden Kältemittels ebenfalls begrenzt werden.
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Da außerdem der strömungsabwärtsseitige Raum, der eine Form hat, in der der Druck des Kältemittels gleichmäßig wird, auf der strömungsabwärtigen Seite des Drosselraums bereitgestellt wird, kann eine Druckwelle, die aufgrund von Sieden erzeugt wird, in dem strömungsabwärtsseitigen Raum gedämpft werden. Folglich kann die Erzeugung von Geräuschen in dem Kältekreislauf, die durch die Ausbreitung einer Druckwelle bewirkt wird, die aufgrund der Druckverringerung erzeugt wird, strömungsabwärtig von der Dekompressionsvorrichtung begrenzt werden.
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Daher können die Gründe für die Geräuscherzeugung der Dekompressionsvorrichtung als Ganzes durch die Verringerung sowohl des Grunds für die Geräuscherzeugung, der durch die Siedeverzögerung des Kältemittels, das in den Drosselraum geströmt ist, bewirkt wird, als auch des Grunds für die Geräuscherzeugung, der durch eine Druckwelle, die aufgrund der Druckverringerung erzeugt wird, bewirkt wird, verringert werden.
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Indessen bedeutet „der Druck eines Kältemittels wird gleichmäßig” dieses Anspruchs nicht nur, dass der Druck eines Kältemittels, das in dem strömungsabwärtsseitigen Raum vorhanden ist, an jeder Position der Gleiche ist, sondern umfasst, dass der Druck ein wenig verteilt ist, so dass die Erzeugung von Geräuschen in dem strömungsabwärtsseitigen Raum begrenzt werden kann.
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Ferner kann eine Form, in der die äußere Umfangsform des strömungsabwärtsseitigen Raums eine zylindrische Form oder eine Kegelstumpfform mit einer Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche ist, die in der Kältemittelströmung allmählich in Richtung der strömungsabwärtigen Seite zunimmt, als eine spezifische Form des strömungsabwärtsseitigen Raums, in dem der Druck des Kältemittels im Inneren gleichmäßig wird, verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Kältekreislaufs einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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2 ist ein schematisches Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung parallel zu ihrer Axialrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
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3 ist ein entlang einer Linie III-III von 2 genommenes Querschnittdiagramm.
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4 ist ein schematisches Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung parallel zu ihrer Axialrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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5 ist ein schematisches Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung parallel zu ihrer Axialrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform.
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6 ist ein schematisches Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung parallel zu ihrer Axialrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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7 ist ein Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung, die 3 entspricht, gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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8 ist ein schematisches Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung parallel zu ihrer Axialrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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9 ist ein schematisches Diagramm eines Kältekreislaufs einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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10 ist ein schematisches Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung parallel zu ihrer Axialrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform.
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11 ist ein schematisches Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung parallel zu ihrer Axialrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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12 ist ein Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung, die 3 entspricht, gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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13 ist ein schematisches Querschnittdiagramm einer Dekompressionsvorrichtung parallel zu ihrer Axialrichtung gemäß einer Modifikation der vorliegenden Offenbarung.
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Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung
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Hier nachstehend werden mehrere Ausführungsformen zur Implementierung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsform kann einem Teil, der einem in einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Teil entspricht, die gleiche Bezugszahl zugewiesen werden, und die redundante Erklärung für den Teil kann weggelassen werden. Wenn in einer Ausführungsform nur ein Teil eines Aufbaus beschrieben ist, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile des Aufbaus angewendet werden. Die Teile können selbst dann kombiniert werden, wenn nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, selbst wenn nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können sofern kein Nachteil in der Kombination liegt.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. Eine Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform wird, wie in 1 gezeigt, auf einen Dampfkompressionskältekreislauf 10 angewendet. Außerdem wird der Kältekreislauf 10 auf ein Fahrzeugklimatisierungssystem angewendet und kühlt Luft, die in ein Fahrzeuginneres geblasen wird, das ein Klimatisierungszielraum ist.
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Zuerst saugt ein Kompressor 11 in dem Kältekreislauf 10 ein Kältemittel an, erhöht den Druck, bis das Kältemittel ein Hochdruckkältemittel wird, und stößt das Kältemittel aus. Insbesondere ist der Kompressor 11 dieser Ausführungsform ein elektrischer Kompressor, in dem ein Kompressionsmechanismus 11a mit fester Kapazität und ein Elektromotor 11b zum Antreiben des Kompressionsmechanismus 11a in einem einzigen Gehäuse aufgenommen sind.
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Verschiedene Kompressionsmechanismen, wie etwa ein Spiralkompressionsmechanismus und ein Flügelzellenkompressionsmechanismus, können als der Kompressionsmechanismus 11a verwendet werden. Ferner wird der Betrieb (Drehzahl) des Elektromotors 11b durch ein Steuersignal, das von einer Steuervorrichtung, die nachstehend beschrieben werden soll, ausgegeben wird, gesteuert, und es kann ein Wechselstrommotor oder ein Gleichstrommotor beliebig als der Elektromotor 11b verwendet werden.
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Eine Kältemitteleinlassseite eines Kondensationsteils 12a eines Wärmestrahlers 12 ist mit einer Ausstoßöffnung des Kompressors 11 verbunden. Der Wärmestrahler 12 ist ein Wärmetauscher für die Wärmeabstrahlung, der ein Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, durch die Abstrahlung von Wärme durch das Austauschen von Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel und der Fahrzeugaußenluft (Außenluft), die von einem Kühlventilator 12d geblasen wird, kühlt.
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Insbesondere ist der Wärmestrahler 12 ein sogenannter Unterkühlungskondensator, der umfasst: den Kondensationsteil 12a, der ein gasphasiges Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, kondensiert, indem Wärme zwischen dem gasphasigen Hochdruckkältemittel und der Außenluft, die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, ausgetauscht wird, um die Wärme des gasphasigen Hochdruckkältemittels abzustrahlen; einen Sammlerteil 12b, der Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das aus dem Kondensationsteil 12a strömt, trennt und überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel lagert; und einen Unterkühlungsteil 12c, der ein flüssigphasiges Kältemittel, das aus dem Sammlerteil 12b strömt, durch Austauschen von Wärme zwischen dem flüssigphasigen Kältemittel und der von dem Kühlventilator 12d geblasenen Außenluft austauscht.
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Indessen verwendet der Kältekreislauf 10 dieser Ausführungsform ein HFC-basiertes Kältemittel (insbesondere R134a) als das Kältemittel und bildet einen unterkritischen Kältekreislauf, in dem der Druck eines hochdruckseitigen Kältemittels einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Ein HFO-basiertes Kältemittel (insbesondere R1234yf) oder ähnliches kann als das Kältemittel verwendet werden, das den unterkritischen Kältekreislauf bildet.
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Ferner wird ein Kältemaschinenöl zum Schmieren des Kompressors 11 mit dem Kältemittel vermischt und ein Teil des Kältemaschinenöls wird zusammen mit dem Kältemittel in dem Kreislauf zirkuliert. Der Kühlventilator 12d ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (die Menge an Blasluft) durch eine Steuerspannungsausgabe von der Steuervorrichtung gesteuert wird. Ein Kältemitteleinlass 31 der Dekompressionsvorrichtung 13 ist mit einer Kältemittelauslassseite des Unterkühlungsteils 12c des Wärmestrahlers 12 verbunden.
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Die Dekompressionsvorrichtung 13 ist eine Druckverringerungseinrichtung zum Verringern des Drucks eines flüssigphasigen Hochdruckkältemittels, das aus dem Wärmestrahler 12 geströmt ist und unterkühlt wurde, und die das druckverringerte Kältemittel dazu bringt, aus der strömungsabwärtigen Seite zu strömen. Ein spezifischer Aufbau der Dekompressionsvorrichtung 13 wird unter Bezug auf 2 und 3 beschrieben. Indessen zeigen Auf- und Abwärtspfeile in 2 jeweils Auf- und Abrichtungen in einem Zustand an, in dem der Kältekreislauf 10 auf einem Fahrzeugklimatisierungssystem montiert ist. Dies gilt auch in den folgenden Zeichnungen.
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Die Dekompressionsvorrichtung 13 umfasst einen Körperteil 30, der durch die Kombination mehrerer Komponenten ausgebildet wird. Der Kältemitteleinlass 31, durch den das Kältemittel, das aus dem Wärmestrahler 12 geströmt ist, in den Körperteil strömt, ein Kältemittelauslass 32, durch den das Kältemittel aus dem Körperteil strömt, ein Wirbelraum 33, in dem das Kältemittel von dem Kältemitteleinlass 31 wirbelt, ein Kältemitteldurchgangsraum 34, der das Kältemittel leitet, das aus dem Wirbelraum 33 zu dem Kältemittelauslass 32 strömt, und ähnliche sind in dem Körperteil 30 dieser Ausführungsform ausgebildet.
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Zuerst wird der Wirbelraum 33 in einer Rotationskörperform ausgebildet. Die Rotationskörperform ist eine massive Form, die durch Rotieren einer ebenen Figur um eine gerade Linie (Mittelachse), die mit der ebenen Figur koplanar ist, ausgebildet wird. Insbesondere wird der Wirbelraum 33 dieser Ausführungsform im Wesentlichen in einer zylindrischen Form ausgebildet. Der Wirbelraum 33 kann in einer Form ausgebildet sein, in der ein kreisförmiger Kegel oder ein kreisförmiger Kegelstumpf mit einem Zylinder oder ähnlichem kombiniert wird.
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Der Kältemitteleinlass 31 ist durch einen Kältemittelzuströmungsdurchgang 31a mit dem Wirbelraum 33 verbunden. Wie in 3 gezeigt, erstreckt sich der Kältemittelzuströmungsdurchgang 31a in einer Mittelachsenrichtung des Wirbelraums 33 gesehen in einer Tangentialrichtung einer Innenwandoberfläche des Wirbelraums 33. Folglich strömt das Kältemittel, das von dem Kältemitteleinlass 31 durch den Kältemittelzuströmungsdurchgang 31a in den Wirbelraum 33 geströmt ist, entlang der Innenwandoberfläche des Wirbelraums 33 und wirbelt in dem Wirbelraum 33, wie durch einen durchgezogenen Pfeil von 3 gezeigt.
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Indessen braucht der Kältemittelzuströmungsdurchgang 31a nicht vollständig ausgebildet sein, um in der Mittelachsenrichtung des Wirbelraums 33 gesehen mit der Tangentialrichtung des Wirbelraums 33 zusammenzupassen. Wenn der Kältemittelzuströmungsdurchgang 31a wenigstens eine Komponente in der Tangentialrichtung des Wirbelraums 33 umfasst, kann der Kältemittelzuströmungsdurchgang 31a derart ausgebildet sein, dass er Komponenten in den anderen Richtungen (zum Beispiel Komponenten in der Axialrichtung des Wirbelraums 33) umfasst.
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Da hier eine Zentrifugalkraft auf das Kältemittel wirkt, das in dem Wirbelraum 33 wirbelt, wird der Druck eines Kältemittels, das auf der Mittelachsenseite vorhanden ist, niedriger als der Druck eines Kältemittels, das auf der Außenumfangsseite in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist. Folglich wird in dieser Ausführungsform während des Normalbetriebs des Kältekreislaufs 10 der Druck des Kältemittels, das auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist, auf einen Druck, bei dem ein flüssigphasiges Kältemittel gesättigt ist, oder einen Druck, bei dem ein Kältemittel durch Unterdruck gesiedet wird (Kavitation tritt auf), verringert.
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Die Einstellung des Drucks des Kältemittels, das auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist, kann durchgeführt werden, indem der Wirbeldurchsatz des in dem Wirbelraum 33 wirbelnden Kältemittels eingestellt wird. Ferner kann der Wirbeldurchsatz eingestellt werden, indem zum Beispiel ein Flächenverhältnis zwischen der Durchgangsschnittfläche des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31a und der Schnittfläche des Wirbelraums 33 senkrecht zu der Axialrichtung eingestellt wird. Indessen meint der Wirbeldurchsatz in dieser Ausführungsform den Durchsatz des Kältemittels in der Wirbelrichtung in der Nachbarschaft des äußersten Umfangsabschnitts des Wirbelraums 33.
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Als nächstes wird der Kältemitteldurchgangsraum 34 ähnlich dem Wirbelraum 33 in einer rotierenden Körperform ausgebildet. Die Mittelachse des Kältemitteldurchgangsraums 34 ist koaxial mit der Mittelachse des Wirbelraums 33 angeordnet. Insbesondere ist der Kältemitteldurchgangsraum 34 dieser Ausführungsform in einer Form ausgebildet, in der ein kreisförmiger Kegelstumpf, dessen Schnittfläche in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsabwärtigen Seite (der Oberseite in einer Vertikalrichtung) allmählich zunimmt, mit einem Zylinder kombiniert wird, dessen eine Endseite mit der größten Schnittfläche des kreisförmigen Kegelstumpfs sich in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsabwärtigen Seite erstreckt.
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Folglich ist der Abschnitt 34a mit kleinster Durchgangsfläche, dessen Kältemitteldurchgangsschnittfläche am stärksten verkleinert ist, in der Kältemittelströmung an dem strömungsaufwärtigsten Abschnitt des Kältemitteldurchgangsraums 34 dieser Ausführungsform (einem unteren Abschnitt in der Vertikalrichtung) ausgebildet. Ferner strömt das Kältemittel, das auf der Mittelachse des Wirbelraums 33 vorhanden ist, von dem Abschnitt 34a mit kleinster Durchgangsfläche in den Kältemitteldurchgangsraum 34. Außerdem ist der Kältemittelauslass 32 durch einen Kältemittelausströmungsdurchgang 32a, der sich im Wesentlichen in einer Horizontalrichtung erstreckt, in der Kältemittelströmung mit dem strömungsabwärtigsten Abschnitt des Kältemitteldurchgangsraums 34 (einem oberen Abschnitt in der Vertikalrichtung) verbunden.
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Überdies sind ein Ventilkörper 35, der die Kältemitteldurchgangsschnittfläche des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche variiert, und eine Betätigungsstange 36, die den Ventilkörper 35 mit einem elektrischen Aktuator 37 verbindet, der aus einem Schrittmotor ausgebildet ist und den Ventilkörper 35 verschiebt, in dem Körperteil 30 aufgenommen. Indessen wird der Betrieb des elektrischen Aktuators 37 durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuervorrichtung ausgegeben wird.
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Der Ventilkörper 35 ist in einer konischen Form ausgebildet, die sich in der Kältemittelströmung in der Richtung der strömungsabwärtigen Seite ausdehnt, und die Mittelachse des Ventilkörpers 35 ist koaxial mit den Mittelachsen des Wirbelraums 33 und des Kältemitteldurchgangsraums 34 angeordnet. Außerdem ist der Abschnitt mit größtem Außendurchmesser des Ventilkörpers 35 in der Kältemittelströmung auf die strömungsabwärtige Seite des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche verschoben. Ferner ist ein Drosseldurchgang 34b, der den Druck des aus dem Wirbelraum 33 strömenden Kältemittels verringert, zwischen der Innenumfangsoberfläche eines kreisförmigen Kegelstumpfabschnitts des Kältemitteldurchgangsraums 34 und der Außenumfangsoberfläche des Ventilkörpers 35 ausgebildet.
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Da hier ein Öffnungswinkel des Ventilkörpers 35 dieser Ausführungsform kleiner als ein Öffnungswinkel des kreisförmigen Kegelstumpfabschnitts des Kältemitteldurchgangsraums 34 ist, nimmt die Kältemitteldurchgangsschnittfläche des Drosselraums 34b in der Kältemittelströmung allmählich in Richtung der strömungsabwärtigen Seite zu. In dieser Ausführungsform ist der Drosselraum 34b derart gefertigt, dass er durch die Zunahme der Kältemitteldurchgangsschnittfläche als eine Düse arbeitet, und der Durchsatz eines Kältemittels, dessen Druck in dem Drosselraum 34b verringert wird, wird auf eine Geschwindigkeit nahe einer Ultraschallgeschwindigkeit erhöht.
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Die Betätigungsstange 36 ist in der Form eines Zylinders, der sich koaxial mit dem Wirbelraum 33 und dem Kältemitteldurchgangsraum 34 erstreckt, ausgebildet. Der Ventilkörper 35 ist durch Verbindungsmittel, wie etwa Schweißen, mit einer Endseite der Betätigungsstange 36 (einer Unterseite in der Vertikalrichtung) verbunden, und ein Bedienabschnitt des elektrischen Aktuators 37 ist mit seiner anderen Endseite (einer Oberseite in der Vertikalrichtung) verbunden.
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Ferner ist ein strömungsabwärtsseitiger Raum 34c, dessen Querschnitt senkrecht zu der Mittelachsenrichtung eine Doughnutform (eine ringförmige Form, die erhalten wird, indem eine kreisförmige Form mit einem kleineren Durchmesser von einer kreisförmigen Form, die koaxial mit der kreisförmigen Form mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist, entfernt wird) hat, zwischen der Innenumfangsoberfläche eines zylindrischen Abschnitts des Kältemitteldurchgangsraums 34 und der Außenumfangsoberfläche der Betätigungsstange 36 auf der strömungsabwärtigen Seite des Drosselraums 34b des Kältemitteldurchgangsraums 34 in der Kältemittelströmung ausgebildet.
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Der strömungsabwärtsseitige Raum 34c dieser Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass der strömungsabwärtsseitige Raum 34c unverzüglich mit einem Hochgeschwindigkeitskältemittel, das von dem Drosseldurchgang 34b ausgestoßen wird, der als eine Düse arbeitet, gefüllt wird, und der Druck eines Kältemittels, das in dem strömungsabwärtsseitigen Raum vorhanden ist, wird somit im Wesentlichen gleichmäßig. Eine Kältemitteleinlassseite eines Verdampfers 14 ist mit dem Kältemittelauslass 32 der Dekompressionsvorrichtung 13 verbunden.
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Der Verdampfer 14 ist ein Wärmetauscher zum Aufnehmen von Wärme, die ein Niederdruckkältemittel, das von der Dekompressionsvorrichtung dekomprimiert wird, 13 verdampft, und führt eine Wärmeaufnahmewirkung durch Austauschen von Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel und Luft aus, die von einem Gebläseventilator 14a in das Fahrzeuginnere geblasen wird. Der Gebläseventilator 14a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (die Menge an geblasener Luft) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuervorrichtung ausgegeben wird. Eine Ansaugseite des Kompressors 11 ist mit einer Auslassseite des Verdampfers 14 verbunden.
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Als nächstes umfasst die (nicht gezeigte) Steuervorrichtung einen wohlbekannten Mikrocomputer einschließlich einer CPU, eines ROM und eines RAM und periphere Schaltungen des Mikrocomputers. Die Steuervorrichtung steuert die Betriebe der vorstehend erwähnten verschiedenen elektrischen Aktuatoren 11b, 12d, 37 und 14a und ähnliche durch Durchführen verschiedener Berechnungen und Verarbeitungen auf der Basis eines auf dem ROM gespeicherten Steuerprogramms.
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Ferner ist eine Sensorgruppe zum Steuern der Klimatisierung, wie etwa ein Innenlufttemperatursensor zum Erfassen der Temperatur von Luft, die in dem Fahrzeuginneren vorhanden ist, ein Außenlufttemperatursensor zum Erfassen der Temperatur von Außenluft, ein Sonnenstrahlungssensor zum Erfassen der Sonnenstrahlungsmenge in dem Fahrzeuginneren, ein Verdampfertemperatursensor zum Erfassen der Temperatur von Luft, die von dem Verdampfer 14 abgegeben wird (der Temperatur des Verdampfers), ein Auslassseitentemperatursensor zum Erfassen der Temperatur eines Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 und ein Auslassseitendrucksensor zum Erfassen des Drucks eines Kältemittels, das auf der Auslassseite des Verdampfers 14 vorhanden ist, mit der Steuervorrichtung verbunden. Folglich werden Erfassungswerte der Sensorgruppe in die Steuervorrichtung eingegeben.
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Außerdem ist ein (nicht gezeigtes) Bedienfeld, das nahe an einem in dem vorderen Abschnitt positionierten Armaturenbrett angeordnet ist, mit der Eingangsseite der Steuervorrichtung verbunden, und Bediensignale, die von verschiedenen auf dem Bedienfeld montierten Bedienschaltern ausgegeben werden, werden in die Steuervorrichtung eingegeben. Ein Klimatisierungsbedienschalter, der verwendet wird, um die Klimatisierung in dem Fahrzeuginneren durchzuführen, ein Fahrzeuginnentemperaturfestlegungsschalter, der verwendet wird, um die Temperatur von in dem Fahrzeuginneren vorhandener Luft festzulegen, ein Schalter, der verwendet wird, um eine Klimatisierungsbetriebsart auszuwählen, und ähnliches sind als die verschiedenen Bedienschalter, die auf dem Bedienfeld montiert sind, bereitgestellt.
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Indessen ist die Steuervorrichtung dieser Ausführungsform mit Steuereinrichtungen zum Steuern der Betriebe verschiedener Zielvorrichtungen, die mit der Ausgangsseite der Steuervorrichtung verbunden sind, integriert, und die Struktur (Hardware und Software) der Steuervorrichtung, die die Betriebe der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen steuert, bildet die Steuereinrichtung der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen. Zum Beispiel bildet die Struktur (Hardware und Software), die den Betrieb des Elektromotors 11b des Kompressors 11 steuert, die Ausstoßkapazitätssteuereinrichtung dieser Ausführungsform.
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Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform mit dem vorstehend erwähnten Aufbau beschrieben. Wenn ein Bedienschalter des Bedienfelds eingeschaltet wird, betreibt die Steuervorrichtung den Elektromotor 11b des Kompressors 11, den Kühlventilator 12d, den Gebläseventilator 14a, den elektrischen Aktuator 37 der Dekompressionsvorrichtung 13 und ähnliche. Folglich saugt der Kompressor 11 ein Kältemittel ein und stößt das Kältemittel aus.
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Das gasphasige Kältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird und eine hohe Temperatur und einen hohen Druck hat, strömt in den Kondensationsteil 12a des Wärmestrahlers 12 und wird durch Austauschen von Wärme zwischen der Luft (Außenluft), die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, und sich selbst durch Abstrahlen von Wärme kondensiert. Das Kältemittel, das in dem Kondensationsteil 12a Wärme abgestrahlt hat, wird in dem Sammlerteil 12b in Gas und Flüssigkeit abgeschieden. Ein flüssigphasiges Kältemittel, das in dem Sammlerteil 12b der Gas-Flüssigkeitsabscheidung unterzogen wurde, wird durch Austauschen von Wärme zwischen der Luft, die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, und sich selbst in dem Unterkühlungsteil 12c und weiteres Abstrahlen von Wärme in ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel umgewandelt.
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Der Druck des unterkühlten flüssigphasigen Kältemittels, das aus dem Unterkühlungsteil 12c des Wärmestrahlers 12 strömt, wird in der Dekompressionsvorrichtung 13 verringert und es wird expandiert. Insbesondere strömt in der Dekompressionsvorrichtung 13 ein Kältemittel, das von dem Kältemitteleinlass 31 eingeströmt ist, durch den Kältemittelzuströmungsdurchgang 31a in den Wirbelraum 33. Da das Kältemittel in dem Wirbelraum 33 wirbelt, fällt der Druck eines Kältemittels, das auf der Mittelachsenseite vorhanden ist, auf einen Druck, bei dem ein flüssigphasiges Kältemittel gesättigt ist, oder einen Druck, bei dem ein Kältemittel durch Druckverringerung gesiedet wird.
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Ferner strömt das Kältemittel, das auf der Mittelachsenseite vorhanden ist und dessen Druck gefallen ist, von dem Abschnitt 34a mit kleinster Durchgangsfläche in den Kältemitteldurchgangsraum 34 und sein Druck wird in dem Drosselraum 34b verringert. In diesem Fall stellt die Steuervorrichtung die Kältemitteldurchgangsfläche in dem Abschnitt 34a mit kleinster Durchgangsfläche ein, indem sie den Betrieb des elektrischen Aktuators 37 steuert, so dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 aus der Temperatur, die von dem Auslassseitentemperatursensor erfasst wird, und dem Druck, der von dem Auslassseitendrucksensor erfasst wird, berechnet wird, sich einem vorgegebenen Sollwert nähert.
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Da außerdem der Drosselraum 34b dieser Ausführungsform als eine Düse arbeitet, wird ein gasförmig-flüssiges Mehrphasenniederdruckkältemittel, dessen Druck in dem Drosselraum 34b verringert wurde, in den strömungsabwärtsseitigen Raum 34c ausgestoßen und füllt augenblicklich den strömungsabwärtsseitigen Raum 34c. Folglich wird in dem Innenraum (ein Bereich, der in 2 durch Punktschraffur gezeigt) des strömungsabwärtsseitigen Raums 34c ein Dunstzustand, in dem Tröpfchen des Kältemittels (Tropfen des flüssigphasigen Kältemittels) gleichmäßig verteilt sind, gebildet und der Druck des Kältemittels wird im Wesentlichen gleichmäßig.
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Das Kältemittel, das in den strömungsabwärtsseitigen Raum 34c geströmt ist, strömt durch den Kältemittelausströmungsdurchgang 32a aus dem Kältemittelauslass 32. Das Niederdruckkältemittel, das aus dem Kältemittelauslass 32 geströmt ist, strömt in den Verdampfer 14, wird durch Luft geheizt, die von dem Gebläseventilator 14a geblasen wird und wird verdampft. Folglich wird die in das Fahrzeuginnere geblasene Luft gekühlt. Folglich wird gasphasiges Kältemittel, das aus dem Verdampfer 14 geströmt ist, wird in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert.
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Da der Kältekreislauf 10 dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, arbeitet, kann der Kältekreislauf 10 die Luft, die von dem Gebläseventilator 14a in das Fahrzeuginnere geblasen wird, kühlen, indem der Verdampfer 14 dazu gebracht wird, eine Wärmeaufnahmetätigkeit durchzuführen. Außerdem können die Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch die Strömung eines Kältemittels in der Dekompressionsvorrichtung 13 bewirkt wird, in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform wirksam verringert werden.
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Die Verringerung der Gründe für die Geräuscherzeugung wird im Detail beschrieben. In der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform wird zugelassen, dass das Kältemittel, das von dem Kältemitteleinlass 31 eingeströmt ist, in dem Wirbelraum 33 wirbelt. Folglich wird der Druck eines Kältemittels, das auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist, auf einen Druck, bei dem ein flüssigphasiges Kältemittel gesättigt ist, oder einen Druck, bei dem ein Kältemittel durch Druckverringerung gesiedet wird, verringert wird. Da außerdem der Wirbelraum 33 und der Kältemitteldurchgangsrum 34 koaxial zueinander angeordnet sind, kann das Kältemittel, das auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist und dessen Druck gefallen ist, dazu gebracht werden, in den Drosselraum 34b zu strömen.
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Mit anderen Worten kann ein gasförmig-flüssiges Mehrphasenkältemittel, das auf der Mittelachsenseite vorhanden ist und mehr gesättigtes flüssigphasiges Kältemittel umfasst, das durch einen leichten Temperaturabfall beginnt, gesiedet zu werden, oder mehr gasphasiges Kältemittel, das durch Sieden durch Druckverringerung ausgebildet wird, als auf der Außenumfangsseite des Wirbelraums 33, dazu gebracht werden, in den Drosselraum 34b zu strömen. Da das Kältemittel folglich unmittelbar nach dem Strömen in den Drosselraum 34b durch Druckverringerung gesiedet werden kann, kann die Siedeverzögerung des Kältemittels in dem Drosselraum 34b begrenzt werden. Das heißt, die Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch das Auftreten der Siedeverzögerung bewirkt wird, können verringert werden.
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Ferner ist ein Kältemittel in dem strömungsabwärtsseitigen Raum 34c, der auf der strömungsabwärtigen Seite des Drosselraums 34b angeordnet ist, in einem Dunstzustand, und der Druck des Kältemittels wird im Wesentlichen gleichmäßig. Folglich kann eine Druckwelle, die durch die Druckverringerung des Kältemittels erzeugt wird, in dem strömungsabwärtsseitigen Raum 34c gedämpft werden. Daher können die Gründe für die Geräuscherzeugung in dem Kältekreislauf 10, die durch die Ausbreitung einer Druckwelle strömungsabwärtig von der Dekompressionsvorrichtung bewirkt werden, verringert werden.
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Als ein Ergebnis werden gemäß der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform sowohl der Grund für die Geräuscherzeugung eines Kältemittels, das in den Drosselraum 34b geströmt ist, als auch der Grund für die Geräuscherzeugung eines Kältemittels, das aus dem Drosselraum 34b geströmt ist, begrenzt. Folglich kann der Grund für die Geräuscherzeugung, die durch die Strömung eines Kältemittels in der Dekompressionsvorrichtung 13 bewirkt wird, wirksam verringert werden.
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Überdies wird in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform ein Raum, in dem die in einer zylindrischen Form ausgebildete Betätigungsstange 36 koaxial angeordnet ist und dessen Außenumfangsseite in einer zylindrischen Form ausgebildet ist und dessen Querschnitt senkrecht zu der Mittelachsenrichtung eine Doughnutform hat, als der strömungsabwärtsseitige Raum 34c verwendet. Da in der Nachbarschaft eines Mittelachsenabschnitts, wo der Druck eines Kältemittels durch eine Wirbelströmung wahrscheinlich fällt, kein Kältemittel vorhanden ist, ist es leicht, den Druck eines Kältemittels in dem strömungsabwärtsseitigen Raum 34c zu vereinheitlichen.
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Ferner ist in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform der Abschnitt mit dem größten Außendurchmesser des Ventilkörpers 35 in der Kältemittelströmung auf der strömungsabwärtigen Seite des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche angeordnet. Selbst wenn der Ventilkörper 35 verschoben wird, wird die Strömung des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 33 wirbelt, folglich kaum beeinträchtigt. Dies ist wirksam bei der leichten Einstellung der Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 33 wirbelt.
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(Zweite Ausführungsform)
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Ein Beispiel, in dem der in einer konischen Form ausgebildete Ventilkörper 35 als ein Ventilkörper der Dekompressionsvorrichtung 13 verwendet wird, wurde in der ersten Ausführungsform beschrieben, aber in dieser Ausführungsform wird ein Ventilkörper 35a, der, wie in 4 gezeigt, in einer kugelförmigen Form ausgebildet ist, verwendet. Indessen sind die gleichen Abschnitte wie die Abschnitte der ersten Ausführungsform oder Abschnitte, die zu den Abschnitten der ersten Ausführungsform äquivalent sind, in 4 durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Dies ist in den folgenden Zeichnungen das Gleiche.
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Ferner sind ein zylindrischer Raum (gerader Abschnitt) und ein kreisförmiger Kegelstumpfabschnitt (sich verjüngender Abschnitt), der sich von dem zylindrischen Raum fortsetzt und dessen Durchmesser in einer Kältemittelströmungsrichtung zunimmt, in einem Durchgangsausbildungselement 30c, das den strömungsaufwärtigsten Abschnitt eines Kältemitteldurchgangsraums 34, der auf der Außenumfangsseite des Ventilkörpers 35a angeordnet ist, bildet, ausgebildet. Ferner ist in dieser Ausführungsform der Abschnitt 34a mit kleinster Durchgangsfläche, wie in 4 gezeigt, an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem geraden Abschnitt und dem konisch zulaufenden Abschnitt ausgebildet.
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Obwohl dieser kugelförmige Ventilkörper 35a verwendet wird, kann ein Drosselraum 34b, dessen Kältemitteldurchgangsschnittfläche in der Kältemittelströmung allmählich in Richtung der strömungsabwärtigen Seite zunimmt, wenigstens auf einem Teil einer Innenumfangsoberfläche des konisch zulaufenden Abschnitts des Durchgangsausbildungselements 30c und einer Außenumfangsoberfläche des Ventilkörpers 35a ausgebildet werden, und der Drosselraum 34b kann dazu gebracht werden, als eine Düse zu arbeiten. Andere Strukturen und Betriebe sind die gleichen wie die der ersten Ausführungsform.
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Folglich können auch in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform die gleichen Vorteile wie die in der ersten Ausführungsform erhalten werden. Überdies ist die Form des Ventilkörpers der Dekompressionsvorrichtung 13 nicht auf eine konische Form und eine kugelförmige Form beschränkt und kann eine Form sein, in der ein Drosselraum 34b, dessen Kältemitteldurchgangsschnittfläche allmählich in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung zunimmt, wenigstens auf einem Teil einer Innenumfangsoberfläche des Kältemitteldurchgangsraums 34 und einer Außenumfangsoberfläche des Ventilkörpers ausgebildet werden kann.
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Zum Beispiel können ein Ventilkörper 35b mit einer Form, die aus der Kombination einer konischen Form und einer kreisförmigen Kegelstumpfform (eine Form, in der ein entlang der Mittelachsenrichtung genommener Querschnitt eine polygonale Form hat), wie in 5 gezeigt, erhalten wird, und ähnliches verwendet werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform wurde die Dekompressionsvorrichtung 13, die die Betätigungsstange 36 und den Ventilkörper 35 durch den elektrischen Aktuator 37 elektrisch verschiebt, beschrieben, aber in dieser Ausführungsform wird ein Beispiel, in dem die Betätigungsstange 36 und ein Ventilkörper 35c durch eine Membran 38b als ein auf Druck ansprechendes Element mechanisch verschoben werden, beschrieben. Insbesondere ist eine Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform, wie in einer Querschnittansicht von 6 gezeigt, aus einem sogenannten Temperaturexpansionsventil mit gleichmäßigem Innendruck ausgebildet.
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Zuerst werden neben dem Kältemitteleinlass 31 und dem Kältemittelauslass 32 und ähnlichen, die vorstehend beschrieben wurden, ein zweiter Kältemittelzuströmungsdurchgang 31b, durch den ein Niederdruckkältemittel, das aus dem Verdampfer 14 geströmt ist, in den Körperteil strömt, und ein zweiter Kältemittelausströmungsdurchgang 32b, durch den ein Kältemittel, das aus dem zweiten Kältemittelzuströmungsdurchgang 31b geströmt ist und das aus dem Verdampfer 14 strömt, in die Ansaugseite des Kompressors 11 strömt, in einem Körperteil 30 dieser Ausführungsform ausgebildet.
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Überdies ist eine Elementeinheit 38, die die Betätigungsstange 36 gemäß der Temperatur und dem Druck des Kältemittels verschiebt, das aus dem Verdampfer 14 strömt und in einen Kältemitteldurchgang strömt, der von dem zweiten Kältemittelzuströmungsdurchgang 31b zu zweiten Kältemittelausströmungsdurchgang 32b reicht, auf dem Körperteil 30 dieser Ausführungsform montiert.
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Die Elementeinheit 38 umfasst ein Elementgehäuse 38a, das durch Befestigungsmittel, wie etwa Verschrauben, auf den Körperteil 30 montiert ist, die Membran 38b, die ein auf Druck ansprechende Element ist, das aus einer plattenförmigen Metallschicht ausgebildet ist, eine Elementabdeckung 38c, die zusammen mit dem Elementgehäuse 38a eine Außenschale der Elementeinheit 38 bildet, während ein Außenrandabschnitt der Membran 38b zwischen der Elementabdeckung 38c und dem Elementgehäuse 38a eingeschoben ist, und ähnliches.
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Das Elementgehäuse 38a und die Elementabdeckung 38c sind aus Metall, wie etwa nichtrostendem Stahl (SU304) gefertigt und sind in der Form einer Schale ausgebildet. Während ein Außenumfangsrandabschnitt der Membran 38b zwischen dem Elementgehäuse 38a und der Elementabdeckung 38c eingeschoben ist, sind Außenumfangsendabschnitte des Elementgehäuses 38a und der Elementabdeckung 38c durch Verbindungsmittel, wie etwa Schweißen oder Löten, integral miteinander verbunden. Folglich ist ein Innenraum der Elementeinheit 38, die durch das Elementgehäuse 38a und die Elementabdeckung 38 causgebildet ist, durch die Membran 38b in zwei Räume unterteilt.
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Der Raum, der durch die Elementabdeckung 38c und die Membran 38b der zwei Räume gebildet wird, bildet einen abgedichteten Raum 38d, in dem ein temperaturempfindliches Medium, dessen Druck sich gemäß der Temperatur des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels ändert, eingeschlossen ist. Das temperaturempfindliche Medium, das die gleiche Zusammensetzung wie die des in dem Kältekreislauf 10 zirkulierenden Kältemittels hat, ist in dem abgedichteten Raum 38d eingeschlossen, so dass es eine vorgegebene Dichte hat. Folglich ist das temperaturempfindliche Medium dieser Ausführungsform R134a.
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Andererseits bildet der Raum, der durch das Elementgehäuse 38a und die Membran 38b gebildet wird, einen Einleitungsraum 38e, der mit dem Kältemitteldurchgang, der von dem zweiten Kältemittelzuströmungsdurchgang 31b zu dem zweiten Kältemittelausströmungsdurchgang 32b reicht und in den das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel eingeleitet wird, in Verbindung steht. Daher wird die Temperatur des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 strömt und in den Einleitungsraum 38e eingeleitet wird, durch die Membran 38b auf das temperaturempfindliche Medium, das in dem abgedichteten Raum 38d eingeschlossen ist, übertragen.
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Als ein Ergebnis wird ein Innendruck des abgeschlossenen Raums 38d ein Druck, der der Temperatur des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels entspricht. Ferner wird die Membran 38b gemäß einer Druckdifferenz zwischen dem Innendruck des abgedichteten Raums 38d und dem Druck des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 geströmt ist und in den Einleitungsraum 38e geströmt ist, verformt. Aus diesem Grund wird bevorzugt, dass die Membran 38b aus einem Material, das sehr elastisch ist, eine hervorragende Wärmeleitung hat und robust ist, gefertigt ist. Zum Beispiel ist die Membran 38b aus einer Metallschicht ausgebildet, die aus nichtrostendem Stahl (SUS304) oder ähnlichem ausgebildet.
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Außerdem ist der andere Endabschnitt der Betätigungstange 36 (ein oberer Endabschnitt in der Vertikalrichtung) durch Verbindungsmittel, wie etwa Schweißen, mit einem Mittelabschnitt der Membran 38b verbunden, und der Ventilkörper 35c ist durch Verbindungsmittel, wie etwa Schweißen, mit einem Endabschnitt der Betätigungsstange 36 (einem unteren Endabschnitt in der Vertikalrichtung) verbunden. Folglich werden die Betätigungsstange 36 und der Ventilkörper 35c in dieser Ausführungsform gemäß der Verformung der Membran 38b verschoben, so dass die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts mit kleinster Durchgangsfläche 34a eingestellt wird.
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Ferner ist der Ventilkörper 35c in einer kreisförmigen Kegelstumpfform ausgebildet, die in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsabwärtigen Seite konisch zuläuft, und ein Abschnitt des Kältemitteldurchgangsraums 34, der auf der Außenumfangsseite des Ventilkörpers 35c positioniert ist, ist ebenfalls in einer kreisförmigen Kegelstumpfform ausgebildet, die in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsabwärtigen Seite konisch zuläuft. Folglich ist in dieser Ausführungsform der Abschnitt 34a mit kleinster Durchgangsfläche in der Kältemittelströmung an dem strömungsabwärtigsten Abschnitt des kreisförmigen Kegelstumpfabschnitts des Kältemitteldurchgangsraums 34 ausgebildet und der Abschnitt mit dem größten Außendurchmesser des Ventilkörpers 35c ist in der Kältemittelströmung auf der strömungsaufwärtigen Seite des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche verschoben.
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Wenn außerdem der Ventilkörper 35c in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsauwärtigen Seite (der Unterseite in der Vertikalrichtung) verschoben wird, nimmt die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche zu. Wenn der Ventilkörper 35c in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsabwärtigen Seite (der Oberseite in der Vertikalrichtung) verschoben wird, wird die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche verringert. Da indessen der Öffnungswinkel des Ventilkörpers 35c kleiner als der Öffnungswinkel des kreisförmigen Kegelstumpfabschnitts des Kältemitteldurchgangsraums 34 ist, wird die Kältemitteldurchgangsfläche des Drosselraums 34 dieser Ausführungsform ebenfalls in der Kältemittelströmung allmählich in Richtung der strömungsabwärtigen Seite verringert.
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Ferner ist die Betätigungsstange 36 dieser Ausführungsform mit einem Flanschteil 36a versehen, der eine Last einer Spiralfeder 36b aufnimmt, die in dem Körperteil 30 untergebracht ist. Der Flanschteil 36a ist ein plattenförmiges Element, das sich in der Radialrichtung der Betätigungsstange 36 ausdehnt, und die Spiralfeder 36b wendet eine Last auf den Flanschteil 36a an, die den Flanschteil 36a zu einer Seite vorspannt, auf der der Ventilkörper 35c die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche verringert.
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Andere Strukturen sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform. Indessen ist die Betätigungsstange 36 in einem Durchgangsloch 30a angeordnet, das durch den in dem Körperteil 30 ausgebildeten strömungsabwärtsseitigen Raum 34c und den Einleitungsraum 38e geht. Da jedoch eine Lücke zwischen dem Durchgangsloch 30a und der Betätigungsstange 36 durch ein Dichtungselement, wie etwa einen (nicht gezeigten O-Ring) abgedichtet ist, läuft, selbst wenn die Betätigungsstange 36 verschoben wird, kein Kältemittel aus der Lücke zwischen dem Durchgangsloch 30a und der Betätigungsstange 36 aus.
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Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform mit dem vorstehend erwähnten Aufbau beschrieben. Wenn der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 geströmt ist und von dem zweiten Kältemittelzuströmungsdurchgang 31b in den Einleitungsraum 38e geströmt ist, in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform steigt, steigt der Sättigungsdruck des in dem abgedichteten Raum 38d eingeschlossenen temperaturempfindlichen Mediums, und eine Druckdifferenz zwischen dem Innendruck des abgeschlossenen Raums 38d und dem Druck des Einleitungsraums 38e nimmt zu. Folglich verschiebt die Membran 38b den Ventilkörper 35c in eine Richtung, in der die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts mit kleinster Durchgangsfläche 34a vergrößert ist (in Richtung der Unterseite in der Vertikalrichtung).
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Wenn im Gegensatz dazu der Überhitzungsgrad des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels fällt, fällt der Sättigungsdruck des in dem abgedichteten Raum 38d eingeschlossenen temperaturempfindlichen Mediums und eine Druckdifferenz zwischen dem Innendruck des abgedichteten Raums 38d und dem Druck des Einleitungsraums 38e wird verringert. Folglich verschiebt die Membran 38b den Ventilkörper 35c in eine Richtung, in der die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche verringert wird (in Richtung der Oberseite in der Vertikalrichtung).
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Da die Elementeinheit 38 (insbesondere die Membran 38b) den Ventilkörper 35c, wie vorstehend beschrieben, gemäß dem Überhitzungsgrad des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 strömt, verschiebt, wird die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts 34a mit kleinster Durchgangsfläche derart eingestellt, dass der Überhitzungsgrad des auf der Auslassseite des Verdampfers 14 vorhandenen Kältemittels sich einem vorgegebenen Sollwert nähert. Indessen kann mit der Einstellung einer Last, die von der Spiralfeder 36b auf den Flanschteil 36a angewendet wird, der Ventilöffnungsdruck des Ventilkörpers 35c auf einen Zielüberhitzungsgrad geändert werden.
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Andere Betriebe des Kältekreislaufs 10 sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform. Folglich kann Luft, die von dem Gebläseventilator 14a in das Fahrzeuginnere geblasen wird, selbst in dieser Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform gekühlt werden. Ferner können die Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch die Strömung eines Kältemittels in der Dekompressionsvorrichtung 13 bewirkt wird, selbst in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform wirksam verringert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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In dieser Ausführungsform wird der Aspekt der Anordnung eines Kältemitteleinlasses 31 relativ zu der ersten Ausführungsform geändert. Insbesondere sind, wie in 7 gezeigt, mehrere (insbesondere zwei) Kältemitteleinlässe 31 und mehrere (insbesondere zwei) Kältemittelzuströmungsdurchgänge 31a dieser Ausführungsform bereitgestellt, und die jeweiligen Kältemitteleinlässe 31 und die jeweiligen Kältemittelzuströmungsdurchgänge 31a sind in Bezug auf die Mittelachse des Wirbelraums 33 symmetrisch angeordnet. Andere Strukturen und Betriebe sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform.
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Da die Kältemitteleinlässe 31 und die Kältemittelzuströmungsdurchgänge 31a, wie vorstehend beschrieben, in Bezug auf die Mittelachse des Wirbelraums 33 symmetrisch angeordnet sind, kann in dem Wirbelraum 33 zuverlässig eine Wirbelströmung erzeugt werden. Folglich kann die Siedeverzögerung des Kältemittels in dem Drosselraum 34b begrenzt werden. Daher können gemäß der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform die Gründe für die Rauscherzeugung, die durch das Auftreten der Siedeverzögerung eines Kältemittels bewirkt wird, ferner zuverlässig verringert werden, und die Schwankung des Durchsatzes eines Kältemittels, das aus der Dekompressionsvorrichtung 13 strömt, dann ferner zuverlässig begrenzt werden.
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Indessen ist in 7 ein Beispiel gezeigt, in dem zwei Kältemitteleinlässe 31 und zwei Kältemittelzuströmungsdurchgänge 31a bereitgestellt sind, es können aber drei oder mehr Kältemitteleinlässe 31 und drei oder mehr Kältemittelzuströmungsdurchgänge 31a bereitgestellt werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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In dieser Ausführungsform ist der Aspekt der Anordnung eines Kältemitteleinlasses 31, der in einem Körperteil 30 einer Dekompressionsvorrichtung 13 ausgebildet ist, relativ zu der ersten Ausführungsform geändert. Wie insbesondere in 8 gezeigt ist, ist der Kältemitteleinlass 31 dieser Ausführungsform an einem unteren Abschnitt des Körperteils 30 in der Vertikalrichtung angeordnet, und eine Spiralnut 33a ist auf der Innenumfangswandoberfläche eines Wirbelraums 33 dieser Ausführungsform ausgebildet.
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Obwohl die Nut 33a ausgebildet ist, kann zugelassen werden, dass ein Kältemittel in dem Wirbelraum 33 wirbelt. Andere Strukturen und Betriebe sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform. Folglich können selbst in dieser Ausführungsform die gleichen Vorteile wie die in der ersten Ausführungsform erhalten werden.
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(Sechste Ausführungsform)
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In einer Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform ist, wie in 9 und 10 gezeigt, ein Kältemitteldurchgang 30b, der in dem Körperteil 30 ausgebildet ist und durch den ein Niederdruckkältemittel, das aus dem Verdampfer 14 geströmt ist, zu der Ansaugseite des Kompressors 11 strömt, zu der ersten Ausführungsform hinzugefügt. Der Kältemitteldurchgang 30b ist angeordnet, um in der Nachbarschaft des Wirbelraums 33 (der Unterseite in dieser Ausführungsform) durchzugehen, so dass Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, das in dem Kältemitteldurchgang 30b strömt, und einem Hochdruckkältemittel, das in dem Wirbelraum 33 wirbelt, ausgetauscht wird.
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Andere Strukturen und Betriebe sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform. Folglich können die Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch die Strömung eines Kältemittels in der Dekompressionsvorrichtung bewirkt wird, selbst in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform wirksam verringert werden.
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Ferner kann die Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform das Hochdruckkältemittel, das in dem Wirbelraum 33 wirbelt, durch Austauschen von Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel und dem Niederdruckkältemittel, das in dem Kältemitteldurchgang 30b strömt, kühlen. Folglich kann die Kältekapazität des Verdampfers 14 durch Verringern der Enthalpie eines Kältemittels, das in dem Verdampfer 14 strömt, erhöht werden.
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(Siebte Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel, in dem der Kältemitteldurchgangsraum in einer Rotationskörperform ausgebildet ist, die durch die Kombination eines Kegelstumpfs und eines Zylinders ausgebildet wird, beschrieben. Jedoch wird in dieser Ausführungsform, wie in 11 gezeigt, ein Kältemitteldurchgangsraum 34, der in einer Rotationskörperform ausgebildet ist, die durch die Kombination von zwei kreisförmigen Kegelstümpfen mit verschiedenen Öffnungswinkeln ausgebildet wird, ausgebildet. Folglich hat der Querschnitt eines strömungsabwärtsseitigen Raums 34c dieser Ausführungsform senkrecht zu der Mittelachsenrichtung eine Doughnutform, und die Querschnittfläche des strömungsabwärtsseitigen Raums 34c mit einer Doughnutform nimmt in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsabwärtigen Seite allmählich zu.
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Andere Strukturen und Betriebe sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform: Folglich können die Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch die Strömung eines Kältemittels in der Dekompressionsvorrichtung bewirkt wird, selbst in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform wirksam verringert werden.
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(Achte Ausführungsform)
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In dieser Ausführungsform ist, wie in 12 gezeigt, ein Kältemittelzuströmungs-Durchsatzeinstellventil 39 als ein Beispiel für eine Wirbeldurchsatzeinstellvorrichtung, die den Wirbeldurchsatz eines in dem Wirbelraum 33 wirbelnden Kältemittels einstellt, zu der Dekompressionsvorrichtung 13 der ersten Ausführungsform hinzugefügt.
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Das Kältemittelzuströmungs-Durchsatzeinstellventil 39 ändert den Wirbeldurchsatz eines Kältemittels, das in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist, durch Ändern des Durchsatzes eines Kältemittels, das von dem Kältemitteleinlass 31 in dem Wirbelraum 33 strömt, durch die Änderung der Kältemitteldurchgangsfläche des Kältemitteleinlasses 31. Insbesondere umfasst das Kältemittelzuströmungs-Durchsatzeinstellventil 39 einen Ventilkörper 39a, der die Öffnung des Kältemitteleinlasses 31 einstellt, und einen elektrischen Aktuator 39b, der den Ventilkörper 39a einstellt.
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Ferner erfasst die Steuervorrichtung in dieser Ausführungsform die Temperatur, den Druck und ähnliches eines Kältemittels, das aus dem Wärmestrahler 12 strömt, und berechnet den Unterkühlungsgrad des Kältemittels aus Erfassungswerten der Temperatur, des Drucks und ähnlicher. Außerdem wird der Betrieb des elektrischen Aktuators 39b unter Bezug auf ein Steuerkennfeld, das in einer Speicherschaltung der Steuervorrichtung im Voraus gespeichert wird, auf der Basis des berechneten Unterkühlungsgrads gesteuert, so dass der Druck eines Kältemittels, das auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist, ein Druck, bei dem ein flüssigphasiges Kältemittel gesättigt ist, oder ein Druck, bei dem ein Kältemittel durch Druckverringerung gesiedet wird, wird.
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Andere Strukturen und Betriebe sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform. Folglich können die Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch die Strömung eines Kältemittels in der Dekompressionsvorrichtung bewirkt wird, selbst in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform wirksam verringert werden.
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Da in dieser Ausführungsform ferner der Durchsatz eines Kältemittels, das von dem Kältemitteleinlass 31 in den Wirbelraum 33 strömt, durch das Kältemittelzuströmungs-Durchsatzeinstellventil 39 eingestellt wird, kann der Druck eines Kältemittels, das auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist, ferner zuverlässig auf einen Druck, bei dem ein flüssigphasiges Kältemittel gesättigt ist oder einen Druck, bei dem ein Kältemittel durch Druckverringerung gesiedet wird, verringert werden. Als ein Ergebnis können die Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch das Auftreten der Siedeverzögerung eines Kältemittels in dem Drosselraum bewirkt wird, ferner zuverlässig verringert werden.
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(Andere Ausführungsformen)
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Diese Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt, und kann viele verschiedene Modifikationen, wie nachstehend beschrieben, haben, ohne von dem Wesentlichen dieser Offenbarung abzuweichen.
- (1) In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen wurden Beispiele, in denen eine Form, die durch die Kombination eines Zylinders und eines kreisförmigen Kegelstumpfs ausgebildet wird, und eine Form, die durch die Kombination von zwei kreisförmigen Kegelstümpfen mit verschiedenen Öffnungswinkeln ausgebildet wird, als die Rotationskörperform des Kältemitteldurchgangsraums 34 verwendet werden, beschrieben, aber die Rotationskörperform des Kältemitteldurchgangsraums 34 ist nicht auf diese Formen beschränkt.
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Zum Beispiel können, wie in 13 gezeigt, ein kreisförmiger Kegelstumpf, der in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsabwärtigen Seite konisch zuläuft, und ein kreisförmiger Kegelstumpf, der sich in der Kältemittelströmung in Richtung der strömungsabwärtigen Seite weitet, miteinander kombiniert werden. Ferner kann in diesem Fall wie in der dritten Ausführungsform ein Ventilkörper 35c, der in einer kreisförmigen Kegelstumpfform, die in der Kältemittelströmung in der Richtung der strömungsabwärtigen Seite konisch zuläuft, ausgebildet ist, verwendet werden
- (2) Die in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen Strukturen können auf andere Ausführungsformen angewendet werden. Zum Beispiel können die mehreren Kältemitteleinlässe 31 auf die Dekompressionsvorrichtung 13, die in der zweiten, der dritten und den sechsten bis achten Ausführungsformen beschrieben ist, angewendet werden.
- (3) Überdies kann die Betätigungsstange 36 in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen in die gleiche Richtung wie die Wirbelrichtung eines Kältemittels, das in dem Wirbelraum 33 vorhanden ist, um die Mittelachse gedreht werden. Da hier ein Kältemittel, das in dem Wirbelraum 33 wirbeln darf, dazu gebracht wird, in der Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Ausführungsform in den Kältemitteldurchgangsraum 34 zu strömen, verbleibt in dem Kältemittel, das in den Kältemitteldurchgangsraum 34 strömt, eine Geschwindigkeitskomponente, die der Wirbelrichtung entspricht.
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Da folglich eine Reibungskraft zwischen dem Kältemittel, das in den strömungsabwärtsseitigen Raum 34c strömt, und der Betätigungsstange 36 verringert werden kann, wenn die Betätigungsstange 36 in die gleiche Richtung wie die Wirbelrichtung eines Kältemittels gedreht wird, füllt ein gasförmig-flüssiges Mehrphasenniederdruckkältemittel, dessen Druck in dem Drosselraum verringert wird, leicht den strömungsabwärtsseitigen Raum 34c. Daher wird der Druck eines Kältemittels, das in dem Innenraum des strömungsabwärtsseitigen Raums 34c vorhanden ist, leicht gleichmäßig gemacht.
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Als ein Ergebnis werden die Gründe für die Geräuscherzeugung, die durch die Kollision zwischen flüssigem Kältemittel und der Wandoberfläche des Kältemitteldurchgangsraums 34 in dem strömungsabwärtsseitigen Raum 34c erzeugt werden, leicht verringert.
- (4) In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen wurden Beispiele, in denen der Ventilkörper 35 verschoben wird, so dass der Überhitzungsgrad eines Kältemittels, das auf der Auslassseite des Verdampfers 14 vorhanden ist, sich einem vorgegebenen Sollwert nähert, beschrieben, aber die Verschiebung des Ventilkörpers 35 ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Ventilkörper 35 derart verschoben werden, dass der Unterkühlungsgrad eines Kältemittels, das auf der Auslassseite des Wärmestrahlers 12 vorhanden ist, sich einem vorgegebenen Sollwert nähert.
- (5) In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen wurden Beispiele beschrieben, in denen der Kältekreislauf 10, der die Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Offenbarung umfasst, auf ein Fahrzeugklimatisierungssystem angewendet wird, aber die Anwendung des Kältekreislaufs 10, der die Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Offenbarung umfasst, ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Kältekreislauf 10, der die Dekompressionsvorrichtung 13 dieser Offenbarung umfasst, auf eine auf dem Boden stehende Klimaanlage, einen Kälte-/Wärmespeicher, eine Kühl-/Heizvorrichtung für einen Verkaufsautomaten und ähnliches angewendet werden.
- (6) In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wurden Beispiele beschrieben, in denen ein Unterkühlungswärmetauscher als der Wärmestrahler 12 verwendet wird, aber natürlich kann ein normaler Wärmestrahler, der nur aus dem Kondensationsteil 12a ausgebildet ist, als der Wärmestrahler 12 verwendet werden.
