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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf und enthält durch Bezugnahme die
japanische Patentanmeldung Nr. 2012-050830 , die am 7. März 2012 eingereicht wurde.
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TECHNISCHER BEREICH
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Ejektor, der eine Impuls- bzw. Moment-Transportpumpe ist, welche ein Fluid in seinem Druck senkt bzw. druckentlastet und das Fluid durch eine Saugwirkung eines Arbeitsfluids transportiert, welches mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Ein in dem Patentdokument 1 gezeigter Ejektor ist beispielsweise als ein herkömmlicher Ejektor bekannt. In dem Ejektor von Patentdokument 1 enthält eine Düse einen Halsbereich, welcher in der Durchgangsquerschnittsfläche am meisten reduziert ist, und einen divergierenden Bereich, welcher in der Durchgangsquerschnittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite von dem Halsbereich vergrößert ist. Der divergierende Bereich hat einen mittleren Teil auf einer stromaufwärtigen Seite und einen Auslassteil auf einer stromabwärtigen Seite.
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Ein Divergenzwinkel θ1 einer Durchgangswandoberfläche des mittleren Teils ist dahingehend gestaltet, innerhalb des mittleren Teils konstant zu sein. Ein Divergenzwinkel θ2 einer Durchgangswandoberfläche des Auslassteils ist dahingehend gestaltet, größer als der Divergenzwinkel θ1 zu sein.
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Wenn das in den Halsbereich strömende Fluid in einem Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand in seinem Druck gesenkt wird, erhöht sich insbesondere ein Gasanteil in dem Fluid gemäß der Drucksenkung in dem Auslassteil. In dem Ejektor von Patentdokument 1 ist der Divergenzwinkel θ2 des Auslassteils größer als der Divergenzwinkel θ1 des Mittelteils entsprechend der Erhöhung des Gasanteils vorgesehen. Somit ist eine Geschwindigkeit der Expansion bzw. Ausdehnung in der Durchgangsquerschnittsfläche größer in dem Auslassteil als in dem Mittelteil. Daher kann das Fluid einfach in dem divergierenden Bereich beschleunigt werden und eine Düseneffizienz kann zuverlässig verbessert werden.
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DOKUMENT FRÜHERER TECHNIK
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PATENT DOKUMENT
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- Patentdokument 1: japanisches Patent Nr. 4760843
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Jedoch kann gemäß einer Studie der Erfinder der vorliegenden Anmeldung in dem Ejektor von Patentdokument 1, wenn eine Strömungsrate des in den Ejektor strömenden Fluids sich ändert, zum Beispiel wenn die Strömungsrate ansteigt, das aus dem Auslassteil ausgestoßene Fluid in einem unzureichend expandierten bzw. ausgedehnten Zustand sein.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Ejektor bereitzustellen, welcher zur Reduzierung von Geräusch infolge einer Expansionswelle von ausgestoßenem Fluid in der Lage ist.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält ein Ejektor eine Düse, welche ein Fluid ausstößt, und die Düse enthält darin einen Fluiddurchgang mit einer im Querschnitt kreisförmigen Form. Der Fluiddurchgang enthält einen Halsbereich, welcher in der Querschnittsfläche am kleinsten ist und das in den Fluiddurchgang strömende Fluid im Druck senkt bzw. druckentlastet, einen divergierenden Bereich, welcher in der Querschnittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite von dem Halsbereich in einer Strömungsrichtung des Fluids größer wird, und eine Ausstoßöffnung, welche an einem stromabwärtigen Ende des divergierenden Bereichs vorgesehen ist und eine Öffnung ist, durch welche das Fluid in dem divergierenden Bereich ausgestoßen wird. Eine Durchgangswandoberfläche des divergierenden Bereichs enthält einen Ausnehmungsbereich, der von innerhalb nach außen in einer Radialrichtung der Durchgangswandoberfläche ausgenommen ist und der Ausnehmungsbereich ist benachbart zu der Ausstoßöffnung angeordnet. Der Ausnehmungsbereich erstreckt sich kontinuierlich in einer Umfangsrichtung der Durchgangswandoberfläche, um eine Ringform aufzuweisen.
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Demgemäß wird das in dem Halsbereich druckentlastete Fluid in dem divergierenden Bereich beschleunigt und erreicht den Ausnehmungsbereich. Zunächst erhöht sich in einem stromaufwärtigen Teil des Ausnehmungsbereichs eine Durchgangsquerschnittsfläche von der Durchgangswandoberfläche zu einem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs. Somit wird das Fluid bei Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und bewirkt eine Expansionswelle in den divergierenden Bereich. Während dessen steigt der Druck des Fluids an. Als nächstes verringert sich in einem stromabwärtigen Teil des Ausnehmungsbereichs die Durchgangsquerschnittsfläche von dem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs zu der Durchgangswandoberfläche. Das beschleunigte Fluid wird somit drastisch verzögert und bewirkt eine Schockwelle. Während dessen steigt der Druck des Fluids an. Demgemäß kann die Erzeugung einer Expansionswelle in einer ausgestoßenen Strömung, welche von der Ausstoßöffnung gestrahlt wird, vermieden bzw. verhindert werden, und die ausgestoßene Strömung kann nahe einem zweckmäßig expandierten Zustand oder einem übermäßig expandierten Zustand gehalten werden. Daher kann ein durch die ausgestoßene Strömung bewirktes Geräusch reduziert werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Form des Ausnehmungsbereichs im Querschnitt senkrecht zu einer Umfangsrichtung der Ausnehmung eine V-Form sein.
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Demgemäß können eine Geschwindigkeit der Expansion in der Durchgangsquerschnittsfläche des stromaufwärtigen Teils des Ausnehmungsbereichs und eine Geschwindigkeit der Reduktion in der Durchgangsquerschnittsfläche des stromabwärtigen Teils des Ausnehmungsbereichs konstant gemacht werden, indem die Querschnittsform des Ausnehmungsbereichs in V-Form hergestellt wird. Deshalb können eine Beschleunigungswirkung des Fluids in dem stromaufwärtigen Teil des Ausnehmungsbereichs und eine Verzögerungswirkung des Fluids in dem stromabwärtigen Teils des Ausnehmungsbereichs zweckmäßig erhalten werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der Ausnehmungsbereich an einer Position von 5 bis 10% einer Länge des divergierenden Bereichs in seiner axialen Richtung von der Ausstoßöffnung weg zu einer stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung vorgesehen sein.
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Demgemäß kann eine Wirkung des Ausnehmungsbereichs erzeugt werden, während eine grundlegende Strömung des Fluids in dem divergierenden Bereich so wenig wie möglich beeinträchtigt wird.
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Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist der Ausnehmungsbereich eine Querschnittsform senkrecht zu einer Umfangsrichtung derart auf, dass ein Winkel eines Ausnehmungs-Eckenteils, der an dem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs positioniert ist, kleiner als ein Winkel eines Vorsprungs-Eckenteils wird, der an einer Grenze zwischen der Durchgangswandoberfläche und dem Ausnehmungsbereich positioniert ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Kälteerzeugungskreislauf zeigt, der einen Ejektor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung enthält.
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2 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, welches einen Ejektor gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
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3A ist ein Querschnittsdiagramm, welches einen Düsenbereich für den Ejektor gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
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3B ist ein Querschnittsdiagramm, welches entlang einer Linie B-B von 3A genommen ist.
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4 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Strömung von Fluid in dem Düsenbereich für den Ejektor gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
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5 ist ein schematisches Diagramm, welches einen stromabwärtigen Endteil des Düsenbereichs in einer Strömungsrichtung des Fluids für den Ejektor gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUR VERWERTUNG DER ERFINDUNG
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel zur Implementierung der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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In 1 wird ein Ejektor 100 für das Ausführungsbeispiel für einen Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf 10 (nachfolgende Kälteerzeugungskreislauf) verwendet. Der Kälteerzeugungskreislauf 10 ist in einem Fahrzeug für eine Luft-Klimaanlage angeordnet, in welcher ein Kompressor 11, ein Kondensator 12, der Ejektor 100, einen Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 und ein Verdampfer 14 durch eine Kältemittelleitung verbunden sind. Ein Betrieb des Kompressors 11 wird durch ein nicht gezeigtes Steuergerät gesteuert und ein Kältemittel zirkuliert in dem Kälteerzeugungskreislauf 10. Das Kältemittel kann als ein Beispiel eines durch den Ejektor 100 strömenden Fluids verwendet werden.
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Der Kompressor 11 ist eine Fluidmaschine, welche ein gasförmiges Kältemittel aus dem Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 zieht bzw. saugt, und das Kältemittel in einen Hochdruck- und Hochtemperatur-Zustand komprimiert, wobei das Kältemittel zu dem Kondensator 12 abgegeben wird. Der Kompressor 11 wird durch einen Fahrzeugantriebsmotor über eine elektromagnetische Kupplung und einen Riemen rotierend angetrieben, welche nicht in den Zeichnungen gezeigt sind. Der Kompressor 11 ist beispielsweise ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Verdrängung, in welchem eine Abgabekapazität durch Eingabe eines Steuersignals aus dem Steuergerät an ein elektromagnetisches Kapazitätssteuerventil geändert wird. Der Kompressor 11 kann ein elektrischer Kompressor sein, welcher durch einen Elektromotor rotierend angetrieben wird. In dem elektrischen Kompressor wird die Abgabekapazität durch eine Rotationsrate bzw. Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors geändert.
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Der Kondensator 12 ist ein Wärmetauscher, in welchem ein Hochdruck-Kältemittel, welches aus dem Kompressor 11 abgegeben wird, mit einer bezüglich des Fahrzeugs außenseitigen Luft (nachfolgend Außenluft) Wärme tauscht, welche zwangsweise durch einen nicht gezeigten Kühllüfter geblasen wird. Gemäß dem Wärmetausch setzt das Hochdruck-Kältemittel Wärme aus die Außenluft frei (wird gekühlt) und das Kältemittel wird kondensationsverflüssigt. Wenn ein Druck des durch den Kompressor 11 komprimierten Kältemittels einen kritischen Druck übersteigt, wird das Kältemittel selbst dann nicht kondensationsverflüssigt, wenn das Kältemittel gekühlt wird. In diesem Fall funktioniert der Kondensator 12 als ein Radiator bzw. Kühler, welcher das Hochdruck-Kältemittel kühlt. Eine Kältemittelausströmseite des Kondensators 12 ist an einen Düsenbereich 110 (später im Detail beschrieben) des Ejektors 100 angeschlossen.
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Der Ejektor 100 ist eine Druck senkende Einrichtung, welche flüssiges Kältemittel (flüssiges Fluid) im Druck senkt, das aus dem Kondensator 12 ausströmt. Der Ejektor 100 ist auch eine Fluidtransport-Kältemittelzirkulationseinrichtung, welche das Kältemittel durch eine Saugwirkung (mitnehmende Wirkung) eines Kältemittelstrahls zirkuliert, welcher mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird. Wie in 2 und 3A gezeigt ist, enthält der Ejektor 100 den Düsenbereich 110, einen Saugbereich 120, einen Mischbereich 130 und einen Diffusorbereich 140.
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Der Düsenbereich 110 nimmt das flüssige Kältemittel, welches aus dem Kondensator 12 strömt, auf und druckentlastet und expandiert bzw. dehnt das Kältemittel durch isentropische Transformation bzw. Umwandlung einer Druckenergie des Kältemittels in eine Geschwindigkeitsenergie durch einen Durchgang, der im Querschnitt zu einer stromabwärtigen Seite in einer Kältemittelströmung reduziert ist. Der Düsenbereich 110 kann als eine Düse verwendet werden, welche ein Fluid im Druck senkt. Der Düsenbereich 110 ist aus einem dünnen, langen und zylindrischen Element hergestellt und weist einen Kältemitteldurchgang 111 auf, welcher im Querschnitt kreisförmig ist und sich entlang einer Zentralachse des Düsenbereichs 110 in einem zentralen Teil des Düsenbereichs 110 erstreckt. Der Kältemitteldurchgang 111 kann als ein Fluiddurchgang verwendet werden, durch welchen ein Fluid strömt. Der Düsenbereich 110 enthält einen konvergierenden bzw. zusammenlaufenden Bereich 112, in welchem der Kältemitteldurchgang 111 von einem stromaufwärtigen Ende zu einer stromabwärtigen Seite hin zuläuft und einen divergierenden bzw. auseinanderlaufenden Bereich 114, welcher stromabwärts des konvergierenden Bereichs 112 vorgesehen ist. In dem divergierenden Bereich 114 ist der Kältemitteldurchgang 111 zu der stromabwärtigen Seite hin vergrößert. Ein Bereich, in welchem der konvergierende Bereich 112 und der divergierende Bereich 114 verbunden sind, ist ein Düsenhalsbereich 113, welcher hinsichtlich der Strömungskanalfläche am meisten reduziert ist. Der Düsenhalsbereich 113 kann als ein Beispiel eines Halsbereichs verwendet werden, in welchem eine Durchgangsquerschnittsfläche in einem mittleren Fluiddurchgang am meisten reduziert ist.
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Ein stromabwärtiges Ende des divergierenden Bereichs 114 ist eine Ausstoßöffnung 114a, durch welche das Kältemittel, das durch den Düsenhalsbereich 113 und den divergierenden Bereich 114 in einen Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand druckentlastet wurde, ausgestoßen wird. Eine innere Wand des divergierenden Bereichs 114 ist eine Durchgangswandoberfläche 114b. Ein Ausnehmungsbereich 115 ist auf der Durchgangswandoberfläche 114b vorgesehen.
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Der Ausnehmungsbereich 115 ist eine Nut, welche sich in einer Umfangsrichtung der Durchgangswandoberfläche 114b erstreckt und ist eine ringförmige Nut, welche vollständig kontinuierlich in der Umfangsrichtung der Durchgangswandoberfläche 114b ist. Eine Querschnittsform des Ausnehmungsbereichs 115 senkrecht zu der Umfangsrichtung ist eine V-Form. Die V-Form hat eine größere Dimension in der Breite als in der Tiefe. Der Ausnehmungsbereich 115 ist benachbart zu der Ausstoßöffnung 114a in dem divergierenden Bereich 114 (bei einer Position einer Dimension M in 3A). Insbesondere ist, wenn eine Länge des divergierenden Bereichs 114 in seiner Axialrichtung als L definiert wird, eine Position (Dimension M) des Ausnehmungsbereichs 115 in dem divergierenden Bereich 114 von 5 bis 10% der Länge des divergierenden Bereichs 114 in der Axialrichtung von der Ausstoßöffnung 114a weg zu einer stromaufwärtigen Seite in einer Kältemittelströmung hin. Wie in 3B gezeigt ist, erstreckt sich der Ausnehmungsbereich 115 kontinuierlich in der Umfangsrichtung der Durchgangswandoberfläche 114b und ist in einer Ringform vorgesehen.
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Der Saugbereich 120 ist ein Durchgang, welcher sich in einer Richtung erstreckt, die sich mit dem Düsenbereich 110 schneidet und ist dahingehend vorgesehen, mit der Ausstoßöffnung 114a des Düsenbereichs 110 von außerhalb des Ejektors 100 verbunden zu sein. Der Saugbereich 120 ist an einer Kältemittelausströmseite des Verdampfers 14 angeschlossen.
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Der Mischbereich 130 ist ein Durchgang, welcher stromabwärts des Düsenbereichs 110 vorgesehen ist, in welchem ein Hochgeschwindigkeits-Kältemittel, das von dem Düsenbereich 110 (Ausstoßöffnung 114a) ausgestoßen wird, und ein Ansaugungs-Kältemittel, welches von dem Saugbereich 120 (Verdampfer 14) angesaugt wird, gemischt werden, und das gemischte Kältemittel zu dem Diffusorbereich 140 strömt.
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Der Diffusorbereich 140 ist ein unter Druck setzender Bereich, welcher das gemischte Kältemittel, das aus dem Mischbereich 130 ausströmt, durch Abbremsen des gemischten Kältemittels unter Druck setzt, um eine Geschwindigkeitsenergie in eine Druckenergie umzuwandeln. Der Diffusorbereich 140 hat eine Form (d. h. Diffusorform), welche sich allmählich bezüglich der Strömungskanal-Querschnittsfläche zu der stromabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung vergrößert, wodurch er die vorstehend beschriebene unter Druck setzende Funktion aufweist. Der Diffusorbereich 140 ist an dem Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 angeschlossen.
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Zurückkehrend zu 1, ist der Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 ein Abscheider, welcher das gemischte Kältemittel, das aus dem Diffusorbereich 140 des Ejektors 100 strömt, in gasförmige und flüssige zwei Phasen trennt. Der Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 ist mit einem Fluidbevorratungsbereich integral bzw. einstückig versehen, welcher darin die gasförmigen und flüssigen Kältemittel bevorratet, die durch den Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 getrennt wurden. Ein flüssiges Kältemittel des gasförmigen und des flüssigen Kältemittels, welche durch den Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 getrennt wurden, wird in einem unteren Teil des Fluidbevorratungsbereichs gesammelt, und ein gasförmiges Kältemittel des gasförmigen und des flüssigen Kältemittels wird in einem oberen Teil des Fluidbevorratungsbereichs gesammelt. Der Teil des Fluidbevorratungsbereichs, in welchem das flüssige Kältemittel bevorratet wird, ist an einer Kältemitteleinströmseite des Verdampfers 14 durch eine Kältemittelleitung angeschlossen. Der Teil des Fluidbevorratungsbereichs, in welchem das gasförmige Kältemittel bevorratet wird, ist an einer Saugseite des Kompressors 11 durch eine Kältemittelleitung angeschlossen.
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Der Verdampfer 14 ist ein Wärmetauscher, in welchem das flüssige Kältemittel, das dort hindurch strömt, durch eine Wärmeabsorptionswirkung der Außenluft oder einer Fahrzeuginnenluft (nachfolgend Innenluft) verdampft wird, welche in ein Luftklimatisierungsgehäuse der Luft-Klimaanlage durch ein Gebläse eingeleitet wird. Eine Kältemittelausströmseite des Verdampfers 14 ist an dem Ansaugbereich 120 des Ejektors 100 durch eine Kältemittelleitung angeschlossen.
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Das nicht gezeigte Steuergerät enthält einen bekannten Mikrocomputer einschließlich CPU, ROM und RAM und seinen peripheren Schaltkreis. Eine Vielzahl von Betriebssignalen von einem Steuerpanel (nicht gezeigt) für einen Fahrgast (z. B. von einem Luft-Klimatisierungs-Aktivierungsschalter oder einem Temperatureinstellschalter) und Erfassungssignale oder dergleichen von verschiedenen Sensoren werden in das Steuergerät eingegeben. Das Steuergerät führt eine Vielzahl von Berechnungen und Verarbeitungsschritten unter Verwendung der eingegebenen Signale auf Grundlage eines Steuerprogramms aus, welches in dem ROM gespeichert ist, wodurch Betriebsvorgänge von verschiedenen Einrichtungen (im Ausführungsbeispiel hauptsächlich dem Kompressor 11) gesteuert werden.
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Als nächstes werden Betriebswirkungen des Ausführungsbeispiels auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Anordnungen beschrieben.
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Wenn der Fahrgast beispielsweise den Luft-Klimatisierungs-Aktivierungsschalter oder den Temperatureinstellschalter betätigt, wird ein von dem Steuergerät ausgegebenes Steuersignal elektrisch zu einer elektromagnetischen Kupplung des Kompressors 11 übertragen und die elektromagnetische Kupplung wird eingerückt. Daher wird eine Rotationsantriebskraft auf den Kompressor 11 von dem Fahrzeugantriebsmotor übertragen. Wenn der Kompressor 11 ein elektrischer Kompressor ist, wird ein Elektromotor angetrieben und eine Rotationsantriebskraft auf den Kompressor 11 von dem Elektromotor übertragen.
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Wenn das Steuergerät einen Steuerstrom In (Steuersignal) an das elektromagnetische Kapazitätssteuerventil des Kompressors 11 auf der Grundlage des Steuerprogramms ausgibt, wird eine Abgabekapazität des Kompressors 11 eingestellt. Der Kompressor 11 saugt ein gasförmiges Kältemittel von dem Fluidbevorratungsbereich an und komprimiert das Kältemittel und gibt dieses ab.
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Ein Hochdruckgas-Kältemittel, welches durch den Kompressor 11 komprimiert und abgegeben wird, strömt in den Kondensator 12. In dem Kondensator 12 wird das Hochtermperatur- und Hochdruck-Kältemittel durch die Außenluft gekühlt, um kondensiert und verflüssigt zu werden. Ein flüssiges Kältemittel, welches aus dem Kondensator 12 ausströmt, strömt in den Düsenbereich 110 (konvergierender Bereich 112) des Ejektors 100.
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In dem Düsenbereich 110 wird das Kältemittel durch den konvergierenden Bereich 112, den Düsenhalsbereich 113 und den divergierenden Bereich 114 in einen Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand im Druck gesenkt und expandiert bzw. ausgedehnt. Da eine Druckenergie des Kältemittels in eine Geschwindigkeitsenergie während der Drucksenkung und Expansion umgewandelt wird, wird das Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Kältemittel aus der Ausstoßöffnung 114a mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen. Eine Kältemittelansaugwirkung der ausgestoßenen Kältemittelströmung veranlasst ein flüssiges Kältemittel in den Gas-/Flüssigkeitskeit-Abscheider 13, durch den Verdampfer 14, zu strömen und ein gasförmiges Kältemittel zu werden, und in den Saugbereich 120 gesaugt zu werden.
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Das Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Kältemittel, welches aus der Ausstoßöffnung 114a ausgestoßen wird und das gasförmige Kältemittel, welches in den Saugbereich 120 gesaugt wird, werden in dem Mischbereich 130 gemischt, welches sich stromabwärts des Düsenbereichs 110 befindet. Das gemischte Kältemittel strömt in den Diffusorbereich 140. In dem Diffusorbereich 140 wird ein Druck des Kältemittels erhöht, da eine Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in eine Druckenergie durch einen Durchgang, welcher zu einer stromabwärtigen Seite hin hinsichtlich der Durchgangsfläche vergrößert ist, umgewandelt.
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Das Kältemittel, welches aus dem Diffusorbereich 140 ausströmt, strömt in den Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13. Das gasförmige und das flüssige Kältemittel, welche durch den Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 getrennt wurden, strömen in den Fluidbevorratungsbereich. Das gasförmige Kältemittel in dem Fluidbevorratungsbereich wird in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert. Da ein Druck des in den Kompressor 11 gesaugten Kältemittels in dem Diffusorbereich 140 des Ejektors 100 erhöht wird, kann eine Antriebsleistung des Kompressors 11 reduziert werden.
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Das flüssige Kältemittel von dem gasförmigen und dem flüssigen Kältemittel, welche durch den Gas-/Flüssigkeits-Abscheider 13 getrennt werden, werden durch eine Kältemittel-Saugwirkung des Ejektors 100 veranlasst, in den Verdampfer 14 von dem Fluidbevorratungsbereich zu strömen. In dem Verdampfer 14 absorbiert ein Niedrigdruck-Kältemittel Wärme aus Luft (Außenluft oder Innenluft) in dem Luft-Klimatisierungs-Gehäuse und verdampft. Das heißt, die Luft in dem Luft-Klimatisierungs-Gehäuse wird gekühlt. Das gasförmige Kältemittel wird nach dem Durchtritt durch den Verdampfer 14 in den Ejektor 100 gesaugt und strömt aus dem Diffusorbereich 140.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ausnehmungsbereich 115 in dem divergierenden Bereich 114 vorgesehen. Wie in 4 gezeigt ist, wird das Kältemittel, welches in dem Düsenhalsbereich 113 unter Druck gesetzt wird, in dem divergierenden Bereich 114 auf eine Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und erreicht den Ausnehmungsbereich 115. In einem stromaufwärtigen Teil des Ausnehmungsbereichs 115 wird zunächst eine Durchgangsquerschnittsfläche von der Durchgangswandoberfläche 114b zu einem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs 115 hin vergrößert. Somit wird das Überschall-Kältemittel beschleunigt und bewirkt eine Expansionswelle in dem divergierenden Bereich 114. Während dessen verringert sich ein Druck des Kältemittels. Als nächstes wird in einem stromabwärtigen Bereich des Ausnehmungsbereichs 115 die Durchgangsquerschnittsfläche von dem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs 115 zu der Durchgangswandoberfläche 114b hin reduziert. Somit wird das beschleunigte Kältemittel drastisch abgebremst und bewirkt eine Schock- bzw. Stoßwelle. Während dessen erhöht sich der Druck des Kältemittels. Demgemäß kann eine Erzeugung einer Expansionswelle in einer ausgestoßenen Strömung aus der Ausstoßöffnung 114a vermieden bzw. verhindert werden. Daher kann die ausgestoßene Strömung nahe an einem zweckmäßig expandierten Zustand oder einem übermäßig expandierten Zustand gehalten werden und ein Geräusch in der ausgestoßenen Strömung reduziert werden.
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Da die Querschnittsform des Ausnehmungsbereichs 115 senkrecht zu der Umfangsrichtung dahingehend ausgeführt ist, V-förmig zu sein, kann eine Geschwindigkeit der Expansion in der Durchgangsquerschnittsfläche des stromaufwärtigen Teils des Ausnehmungsbereichs 115 und eine Geschwindigkeit der Reduktion in der Durchgangsquerschnittsfläche des stromabwärtigen Teils des Ausnehmungsbereichs 115 konstant gemacht werden. Deshalb kann eine Beschleunigungswirkung des Kältemittels in dem stromaufwärtigen Teil des Ausnehmungsbereichs 115 und eine Verzögerungswirkung des Kältemittels in dem stromabwärtigen Teil des Ausnehmungsbereichs 115 zweckmäßig erhalten werden.
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Da die Position des Ausnehmungsbereichs 115 an einer Position von 5 bis 10% der Länge L des divergierenden Bereichs 114 in der Axialrichtung entfernt von der Ausstoßöffnung 114a zu der stromaufwärtigen Seite gewählt ist und somit benachbart zu der Ausstoßöffnung 114a ist, kann eine Wirkung des Ausnehmungsbereichs 115 wie vorstehend beschrieben bewirkt werden, während eine grundlegende Strömung des Fluids in dem divergierenden Bereich 114 so wenig wie möglich beeinträchtigt wird.
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Während das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurde, ist die vorstehende Offenbarung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt und kann vielfältig, ohne von dem Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, geändert werden.
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Ein Winkel eines Ausnehmungs-Eckenteils 115b, der an dem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs 115 positioniert ist, kann kleiner als ein Winkel eines Vorsprungs-Eckenteils 115a sein, der an einer Grenze zwischen der Durchgangswandoberfläche 114b und dem Ausnehmungsbereich 115 positioniert ist. Demgemäß ist das Kältemittel in der Lage, die Erzeugung der Schockwelle mehr in dem Vorsprungs-Eckenteil 115a zu reduzieren, welcher an der Grenze zwischen der Durchgangswandoberfläche 114b und dem Ausnehmungsbereich 115 positioniert ist, als in dem Ausnehmungs-Eckenbereich 115b, der an dem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs 115 positioniert ist. Deshalb kann das Kältemittel zu dem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs 115 hin beschleunigt werden, dies ohne Verlust von Energie des Überschallkältemittels. Da die beschleunigte Strömung von der Durchgangswandoberfläche 114b zu dem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs 115 drastisch von dem Bodenteil des Ausnehmungsbereichs 115 zu der Wandoberfläche 114b verzögert wird, kann die Schockwelle effizient erzeugt werden. Durch Anwenden einer solchen Anordnung kann das Geräusch infolge der ausgestoßenen Strömung ferner effizienter reduziert werden. Darüber hinaus kann ein Winkel des Vorsprungs-Eckenteils 115a, der sich stromabwärts des Ausnehmungsbereichs 115 befindet, kleiner als ein Winkel des Vorsprungs-Eckenteils 115a sein, der sich stromaufwärts des Ausnehmungsbereichs 115 befindet. Alternativ kann ein Winkel des Vorsprungs-Eckenteils 115a, der sich stromaufwärts des Ausnehmungsbereichs 115 befindet, kleiner als ein Winkel des Vorsprungs-Eckenteils 115a sein, der sich stromabwärts des Ausnehmungsbereichs 115 befindet.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsform des Ausnehmungsbereichs 115, der in dem divergierenden Bereich 114 vorgesehen ist, die V-Form, aber sie ist nicht beschränkt. Die Querschnittsform des Ausnehmungsbereichs 115 kann eine U-Form sein.
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Das Hochdruck-Kältemittel, welches in den Düsenbereich 110 einströmt, ist ein flüssiges Kältemittel, aber es ist nicht eingeschränkt. Das Kältemittel kann ein Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Kältemittel sein.
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Der Kälteerzeugungskreis 10, in welchem der Ejektor 100 verwendet wird, ist nicht auf den das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Der Kälteerzeugungskreis 10 kann zwei Verdampfer enthalten und ein Kältemittel, welches aus dem Diffusorbereich 140 ausströmt, kann veranlasst werden, in den ersten Verdampfer zu strömen, ein Teil eines aus dem Kondensator ausströmenden Kältemittels kann veranlasst werden, in einen zweiten Verdampfer einzuströmen, und das aus dem zweiten Verdampfer ausströmende Kältemittel kann in den Saugbereich 120 gesaugt werden. Alternativ kann ein aus dem Diffusorbereich 140 ausströmendes Kältemittel veranlasst werden, in den Kompressor zu strömen, ein Teil eines aus dem Kondensator ausströmenden Kältemittels kann hinsichtlich des Drucks gesenkt werden, und anschließend veranlasst werden, in den Verdampfer zu strömen, und ein aus dem Verdampfer strömendes Kältemittel kann in den Saugbereich 120 gesaugt werden.
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Der Kältemittelkreis 10 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels kann auf einen Fahrzeug-Kälteerzeuger oder einen Wärmepumpenkreislauf für ein Haushalts-Wasserneizgerät oder eine Innen-Luft-Klimaanlage, dies alternativ zu der Fahrzeug-Luft-Klimaanlage, wie sie vorstehend beschrieben ist, angewendet werden.
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In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Typ des Kältemittels nicht spezifiziert, aber kann ein Fluorkohlenstoff-Kältemittel, ein Kohlenwasserstoff-Kältemittel oder ein Kohlendioxid-Kältemittel sein. Das Kältemittel kann auf einen superkritischen Kreislauf oder einen subkritischen Kreislauf zusätzlich zu dem normalen Kreislauf angewandt werden.
