DE112014002444T5

DE112014002444T5 - Ejektor

Info

Publication number: DE112014002444T5
Application number: DE112014002444.9T
Authority: DE
Inventors: Etsuhisa Yamada; Yoshiaki Takano; Haruyuki Nishijima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2016-02-18
Also published as: WO2014185069A1; JP2014224626A; US20160090995A1

Abstract

Ein Wirbelraum (30a), in dem ein Kältemittel in einen gasförmig-flüssigen Mischzustand verwirbelt wird, umfasst einen strömungsaufwärtigen Wirbelraum (301), in dem das Kältemittel, das von außen strömt, verwirbelt wird, und einen strömungsabwärtigen Wirbelraum (302), in dem das von dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum (301) strömende Kältemittel in einen Düsendurchgang (13a) eingeleitet wird, während es wirbelt. Ferner ist eine Querschnittform eines Auslassteils (38e) des strömungsaufwärtigen Wirbelraums (301) entlang einer Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums (301) zu einer ringförmigen Form ausgebildet. Folglich kann das Kältemittel, das von dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum (301) in den strömungsabwärtigen Wirbelraum (302) strömt, davon abgehalten werden, eine Strömung des Kältemittels zu blockieren, das in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum (302) verweilt und zirkuliert, und eine Verringerung eines Verhältnisses eines gasphasigen Kältemittels zu dem Kältemittel in einem gasförmig-flüssigen Mischzustand, das in einen Düsendurchgang (13a) strömt, kann begrenzt werden. Als ein Ergebnis kann das Sieden des Kältemittels in dem Düsendurchgang (13a) gefördert werden, und eine Verringerung des Düsenwirkungsgrads des Ejektors, der den Druck des Fluids, das in den gasförmig-flüssigen Mischzustand gebracht wird, verringert, kann begrenzt werden.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-103141 , eingereicht am 15. Mai 2013, und hat diese hier per Referenz eingebunden.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Ejektor, der den Druck eines Fluids verringert und das Fluid durch eine Saugwirkung eines Ausstoßfluids mit hoher Geschwindigkeit ansaugt.
Hintergrundtechnik
Bisher offenbart das Patentdokument 1 eine Druckverringerungsvorrichtung, die auf eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung angewendet wird und den Druck des Kältemittels verringert.
Die Druckverringerungsvorrichtung des Patentdokuments 1 hat einen Hauptkörper, der einen Wirbelraum definiert, in dem das Kältemittel verwirbelt wird, und der das Kältemittel innerhalb des Wirbelraums verwirbelt, um dadurch einen Kältemitteldruck auf einer Wirbelmittenseite auf einen Druck zu verringern, bei dem der Druck des Kältemittels verringert wird und es siedet (Hohlraumbildung auftritt). Ferner lässt die Druckverringerungsvorrichtung zu, dass das Kältemittel in einem gasförmig-flüssigen Mischzustand, in dem ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel auf der Wirbelmittenseite miteinander vermischt werden, zur Druckverringerung in einen Teil mit minimaler Durchgangsfläche strömt.
Mit dem vorstehenden Aufbau in der Druckverringerungsvorrichtung des Patentdokuments 1 wird, selbst wenn ein Zustand des in den Wirbelraum strömenden Kältemittels sich aufgrund einer Änderung in einer Außentemperatur ändert, eine Dichte des Kältemittels, das in den Teil mit minimaler Durchgangsfläche strömt, davon abgehalten, sich stark zu ändern, um eine Schwankung in einem Durchsatz des in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite der Druckverringerungsvorrichtung strömenden Kältemittels zu unterdrücken.
Das Patentdokument 1 offenbart auch einen Ejektor unter Verwendung der Druckverringerungsvorrichtung als eine Düse. Der Ejektor dieser Art saugt das gasphasige Kältemittel, das aus dem Verdampfer geströmt ist, aufgrund einer Saugwirkung des ausgestoßenen Kältemittels, das von der Düse ausgestoßen wird, an und vermischt das ausgestoßene Kältemittel mit dem Ansaugkältemittel in einem Druckerhöhungsteil (Diffusorabschnitt), wodurch er fähig ist, den Druck zu erhöhen.
Folglich kann in einer Kältekreislaufvorrichtung (auf die hier nachstehend als ein Ejektorkältekreislauf Bezug genommen wird), die einen Ejektor als eine Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung umfasst, der Leistungsverbrauch eines Kompressors im Vergleich zu der Verwendung einer Kältemitteldruckerhöhungstätigkeit in dem Druckerhöhungsteil eines Ejektors verringert werden, und ein Leistungskoeffizient (COP) eines Kreislaufs kann in einem größeren Ausmaß als bei einer allgemeinen Kältekreislaufvorrichtung mit einem Expansionsventil oder ähnlichem als die Druckverringerungsvorrichtung verbessert werden.
Ferner wird in dem Ejektor, der in dem Patentdokument 1, wie vorstehend beschrieben, offenbart ist, eine Schwankung in dem ausgestoßenen Kältemittel, das von der Düse ausgestoßen wird, unterdrückt, und der Druck des Kältemittels in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand wird in dem Teil mit minimaler Durchgangsfläche verringert, um das Sieden des flüssigphasigen Kältemittels zu fördern und den Düsenwirkungsgrad zu verbessern. Der Düsenwirkungsgrad stellt einen Energieumwandlungswirkungsgrad zum Umwandeln einer Druckenergie des Kältemittels in eine kinetische Energie in der Düse dar.
Wenn sich jedoch in dem Ejektor, der in dem Patentdokument 1 offenbart ist, der Zustand des in den Wirbelraum strömenden Kältemittels aufgrund der Änderung in der Außentemperatur ändert, kann die Schwankung des Durchsatzes des ausgestoßenen Kältemittels, das von der Düse ausgestoßen wird, unterdrückt werden. Jedoch gibt es einen Fall, in dem der Düsenwirkungsgrad abhängig von einer Betriebsbedingung nicht auf einen gewünschten Wert verbessert werden kann.
Unter den Gegebenheiten haben die gegenwärtigen Erfinder nach der Ursache geforscht und herausgefunden, dass das Kältemittel in dem Ejektor, der in dem Patentdokument 1 offenbart ist, in einer Tangentialrichtung des Wirbelraums mit kreisförmigem Querschnitt strömt, wenn das Kältemittel in den Wirbelrum strömt, und diese Strömung macht es unmöglich, den Düsenwirkungsgrad auf einen gewünschten Wert zu verbessern. Der Grund ist, weil die Druckverringerung und das Sieden des Kältemittels in dem Wirbelraum, wenn das Kältemittel in der Tangentialrichtung des Wirbelraums mit kreisförmigem Querschnitt strömt, wie später beschrieben wird, begrenzt sind.
Wenn die Druckverringerung und das Sieden des Kältemittels innerhalb des Wirbelraums begrenzt sind, nimmt ein Verhältnis des gasphasigen Kältemittels zu dem Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, das in den Teil mit minimaler Durchgangsfläche strömt, ab, um Siedekerne zur Förderung des Siedens des flüssigphasigen Kältemittels zu verringern, was zu einer Siedeverzögerung von teilweise flüssigphasigem Kältemittel führt. Als ein Ergebnis kann das von dem Teil mit minimaler Durchgangsfläche ausgestoßene Kältemittel nicht effektiv beschleunigt werden, was bewirken kann, dass der Düsenwirkungsgrad verringert wird.
Dokumente des bisherigen Stands der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2012-202653 A

Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Verringerung des Düsenwirkungsgrads eines Ejektors, der den Druck eines Fluids verringert, das in einem gasförmig-flüssigen Mischzustand wirbelt, zu begrenzen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Ejektor ein Wirbelraumausbildungselement mit einem Wirbelraum, in dem ein Fluid verwirbelt wird, eine Düse, die den Druck des Fluids, das aus dem Wirbelraum strömt, verringert und es ausstößt, und einen Körper, der eine Fluidansaugöffnung umfasst, die ein Fluid aufgrund einer Saugtätigkeit des mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßenen Fluids, das von der Düse ausgestoßen wird, ansaugt, und einen Druckerhöhungsteil, der das ausgestoßene Fluid mit dem Ansaugfluid vermischt, das von der Fluidansaugöffnung angesaugt wird, und einen Druck des vermischten Fluids erhöht. Der Wirbelraum umfasst einen strömungsaufwärtigen Wirbelraum, in dem das von außerhalb strömende Fluid verwirbelt wird, und einen strömungsabwärtigen Wirbelraum, der das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum strömende Fluid in die Düse einleitet, wobei das Fluid wirbelnd gehalten wird. Der strömungsaufwärtige Wirbelraum und der strömungsabwärtige Wirbelraum haben jeweilige Rotationskörperformen, in denen Mittelachsen koaxial miteinander angeordnet sind. Der strömungsaufwärtige Wirbelraum hat einen Auslassteil, durch den das Fluid zu dem strömungsabwärtigen Wirbelraum ausströmt, und der Auslassteil hat in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine ringförmige Form entlang einer Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums. Der strömungsabwärtige Wirbelraum hat in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine kreisförmige Form.
Gemäß dem vorstehenden Aufbau wirbelt das Fluid in einem strömungsaufwärtigen Wirbelraum und einem strömungsabwärtigen Wirbelraum mit dem Ergebnis, dass ein Fluiddruck in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum auf der Wirbelmittenseite auf einen Druck verringert werden kann, bei dem der Druck des Fluids verringert und es gesiedet wird (Hohlraumbildung erzeugt wird). Ferner wird zugelassen, dass das Fluid in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, in dem das gasphasige Fluid und das flüssigphasige Fluid in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum auf der Wirbelmittenseite miteinander vermischt werden, in die Düse strömt und sein Druck verringert werden kann. Das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand bedeutet nicht nur das Kältemittel in einem gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand, sondern umfasst das Kältemittel in einem Zustand, in dem Luftblasen in das Kältemittel in einen unterkühlten flüssigphasigen Zustand gemischt sind.
Da ferner ein Querschnittraum eines Auslassteils entlang einer Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums zu einer ringförmigen Form ausgebildet ist, kann das Fluid, das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum strömt, in einer Axialrichtung von einer Außenumfangsseite des strömungsabwärtigen Wirbelraums strömen.
Mit dem vorstehenden Aufbau kann das Fluid, das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum strömt, davon abgehalten werden, in Richtung der Wirbelmittenseite des strömungsabwärtigen Wirbelraums, der eine hohle Rotationskörperform hat, zu strömen. Außerdem kann das Fluid, das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum strömt, sich mit einer Strömung des flüssigphasigen Fluids vereinigen, das in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum verweilt und von der Außenumfangsseite in Richtung der Düse zirkuliert.
Daher wird die Strömung von Fluid, das in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum verweilt und zirkuliert, nicht von dem Fluid blockiert, das von dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum in den strömungsabwärtigen Wirbelraum strömt, und das Verhältnis des gasphasigen Fluids zu dem Fluid in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, das in die Düse strömt, kann davon abgehalten werden, sich zu verringern.
Als ein Ergebnis kann das Sieden des flüssigphasigen Kältemittels in der Düse gefördert werden, und eine Verringerung in dem Düsenwirkungsgrad kann begrenzt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Ejektor für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung verwendet. Der Ejektor umfasst einen Körper mit einer Kältemitteleinlassöffnung, einem Wirbelraum, in dem ein von der Kältemitteleinlassöffnung strömendes Kältemittel verwirbelt wird, einem Druckverringerungsraum, in dem der Druck des aus dem Wirbelraum strömenden Kältemittels verringert wird, einem Ansaugdurchgang, der mit einer strömungsabwärtigen Seite des Druckverringerungsraums in einer Kältemittelströmung in Verbindung steht und das Kältemittel von außen ansaugt, und einem Druckerhöhungsraum, in dem ein von dem Druckverringerungsraum ausgestoßenes Ausstoßkältemittel mit einem von dem Ansaugdurchgang gesaugten Ansaugkältemittel vermischt wird. Der Ejektor umfasst ferner ein Durchgangsausbildungsausbildungselement, das wenigstens einen im Inneren des Druckverringerungsraums angeordneten Abschnitt und einen im Inneren des Druckerhöhungsraums angeordneten Abschnitt umfasst, und das Durchgangsausbildungsausbildungselement hat eine konische Form, deren Querschnittsfläche in eine Richtung weg von dem Druckverringerungsraum zunimmt. Ein Kältemitteldurchgang, der zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Körpers, der den Druckverringerungsraum definiert, und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements bereitgestellt ist, ist ein Düsendurchgang, der als eine Düse wirkt, die den Druck des aus dem Wirbelraum strömenden Kältemittels verringert und es ausstößt. Ein Kältemitteldurchgang, der zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Körpers, der den Druckerhöhungsraum definiert, und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements bereitgestellt ist, ist ein Diffusordurchgang, der als ein Diffusor wirkt, der das Ausstoßkältemittel und das Ansaugkältemittel mischt und deren Druck erhöht. Der Wirbelraum umfasst einen strömungsaufwärtigen Wirbelraum, in dem das von außen strömende Kältemittel verwirbelt wird und einen strömungsabwärtigen Wirbelraum, in dem das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum strömende Kältemittel mit Wirbeln in den Düsendurchgang eingeleitet wird. Der strömungsaufwärtige Wirbelraum und der strömungsabwärtige Wirbelraum haben jeweilige Rotationskörperformen, in denen Mittelachsen koaxial miteinander angeordnet sind. Der strömungsaufwärtige Wirbelraum hat einen Auslassteil, durch den das Kältemittel zu dem strömungsabwärtigen Wirbelraum ausströmt, und der Auslassteil hat in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine ringförmige Form entlang einer Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums. Der strömungsabwärtige Wirbelraum hat in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine kreisförmige Form.
Gemäß dem vorstehenden Aufbau wie in dem vorstehenden ersten Aspekt werden das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, in dem das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum auf der Wirbelmittenseite miteinander vermischt werden, in den Düsendurchgang strömen gelassen und ihr Druck kann verringert werden. Ferner kann das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum strömende Kältemittel in der Strömung des flüssigphasigen Kältemittels, das in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum verweilt und von der Außenumfangsseite in Richtung des Düsendurchgangs zirkuliert, verschmelzen.
Daher wird die Strömung von Kältemittel, das in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum verweilt und zirkuliert, nicht von dem Kältemittel, das von dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum in den strömungsabwärtigen Wirbelraum strömt, blockiert, und das Verhältnis des gasphasigen Kältemittels zu dem Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, das in den Düsendurchgang strömt, kann davon abgehalten werden, verringert zu werden.
Als ein Ergebnis kann das Sieden des flüssigphasigen Kältemittels in dem Düsendurchgang gefördert werden, und eine Verringerung des Energieumwandlungsgrads (entspricht dem Düsenwirkungsgrad), wenn die Druckenergie des Kältemittels in eine Geschwindigkeitsenergie umgewandelt wird, kann in dem Düsendurchgang des Ejektors beschränkt werden.
Das Durchgangsausbildungselement ist nicht streng auf eines nur mit der Form, in der die Schnittfläche mit dem Abstand von dem Druckverringerungsraum zunimmt, beschränkt. Wenigstens ein Teil des Durchgangsausbildungselements kann eine Form umfassen, deren Schnittfläche sich mit dem Abstand von dem Druckverringerungsraum aufweitet, wodurch der Diffusordurchgang eine Form hat, die sich mit einem Abstand von dem Druckverringerungsraum nach außen aufweitet.
Ferner ist das „zu einer konischen Form ausgebildet” nicht auf eine Bedeutung beschränkt, dass das Durchgangsausbildungselement zu einer vollständig konischen Form ausgebildet ist, sondern umfasst eine Form von nahezu einem Kegel, eine Form, die die Kegelform teilweise enthält, oder eine Form, die die Kegelform, eine zylindrische Form oder eine Kegelstumpfform kombiniert. Insbesondere ist eine Schnittform entlang einer Axialrichtung nicht auf ein gleichschenkliges Dreieck beschränkt, sondern kann eine Form, in der zwei Seiten in einem Zustand, in dem eine Ecke zwischen zwei Seiten eingeschoben ist, die in Richtung der inneren Umfangsseite konvex sind, eine Form, die zwei Seiten in einem Zustand hat, in dem eine Ecke zwischen zwei Seiten eingeschoben ist, die in Richtung der äußeren Umfangsseite konvex sind, eine Form, in der die Schnittform in einer Halbkreisform ausgebildet ist, oder ähnliches umfassen.
Die „Rotationskörperform” bedeutet eine massive Form, die durch Rotieren einer ebenen Figur um eine gerade Linie (Mittelachse), die sich auf der gleichen Ebene erstreckt, ausgebildet wird.
Ferner bedeutet „ringförmige Form” entlang der Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums nicht nur eine „vollständig ringförmige Form”, sondern bedeutet eine Form, die zu einer „im Wesentlichen ringförmigen Form” ausgebildet ist, selbst wenn der Auslassteil durch einen Verbindungsteil eines Elements, das den Auslassteil bildet, geteilt ist. Daher kann die ringförmige Form durch die Kombination von zwei halbkreisförmigen Formen aufgebaut werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm eines Ejektorkältekreislaufs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine entlang einer Achsenrichtung eines Ejektors gemäß der ersten Ausführungsform genommene Querschnittansicht.
3 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine Funktion jedes Kältemitteldurchgangs des Ejektors der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist eine entlang einer Linie IV-IV in 3 genommene Querschnittansicht.
5 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Zustand eines Kältemittels in dem Ejektorkältekreislauf gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
6 ist eine entlang einer Axialrichtung eines Ejektors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung genommene Schnittansicht.
7 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine Funktion jedes Kältemitteldurchgangs des Ejektors der zweiten Ausführungsform darstellt.
8 ist eine entlang einer Linie VIII-VIII von 6 genommene Querschnittansicht.
9 ist eine schematische Ansicht, die einen Ejektorkältekreislauf gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
10 ist eine Querschnittansicht entlang einer Achsenrichtung eines Ejektors gemäß der dritten Ausführungsform.
11 ist eine schematische Querschnittansicht, die eine Strömung eines Kältemittels innerhalb eines Wirbelraums einer Druckverringerungsvorrichtung in Ergebnissen einer Simulationsanalyse durch die gegenwärtigen Erfinder darstellt.
Ausführungsformen zur Ausnutzung der Erfindung
Hier nachstehend werden mehrere Ausführungsformen zur Implementierung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsformen kann einem Teil, der einem in einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand 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 wird, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile des Aufbaus angewendet werden. Die Teile können selbst dann kombiniert werden, wenn nicht explizit beschrieben wird, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können selbst dann teilweise kombiniert werden, wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt, es liegt kein Nachteil in der Kombination.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. Wie in einem Gesamtaufbaudiagramm von 1 dargestellt, wird ein Ejektor 13 gemäß dieser Ausführungsform auf eine Kältekreislaufvorrichtung mit einem Ejektor als eine Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung, das heißt, einen Ejektorkältekreislauf 10, angewendet. Überdies wird der Ejektorkältekreislauf 10 auf eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung angewendet und führt eine Funktion zum Kühlen von Gebläseluft, die in ein Fahrzeuginneres, das ein zu klimatisierender Raum ist, geblasen wird, aus.
Außerdem wird ein HFC-basiertes Kältemittel (insbesondere R134a) als das Kältemittel in dem Ejektorkältekreislauf 10 angewendet, und baut einen unterkritischen Dampfkompressionskältekreislauf auf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Es ist unnötig zu sagen, dass ein HFO-basiertes Kältemittel (insbesondere R1234yf) als das Kältemittel verwendet werden kann. Außerdem wird Kältemaschinenöl zum Schmieren des Kompressors 11 mit dem Kältemittel vermischt, und ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel in dem Kreislauf.
In dem Ejektorkältekreislauf 10 saugt der Kompressor 11 das Kältemittel ein, erhöht den Druck des Kältemittels, bis das Kältemittel ein Hochdruckkältemittel wird, und stößt das Kältemittel mit dem erhöhten Druck aus. Insbesondere ist der Kompressor 11 dieser Ausführungsform ein elektrischer Kompressor, der aufgebaut ist, um einen Kompressionsmechanismus 11a mit fester Kapazität und einen Elektromotor 11b zum Antreiben des Kompressionsmechanismus 11a in einem einzigen Gehäuse aufzunehmen.
Als der Kompressionsmechanismus 11a sind verschiedene Kompressionsmechanismen, wie etwa ein Spiralkompressionsmechanismus oder ein Flügelzellenkompressionsmechanismus, zur Verwendung fähig. Der Elektromotor 11b steuert einen Betrieb (die Drehzahl) des Elektromotors 11b gemäß Steuersignalen, die von einer Steuervorrichtung, die nachstehend beschrieben werden soll, ausgegeben werden, und jeder eines Wechselstrommotors und eines Gleichstrommotors kann angewendet werden.
Der Kompressor 11 kann ein motorbetriebener Kompressor sein, der durch eine Drehantriebskraft angetrieben wird, die über eine Riemenscheibe, einen Riemen oder ähnliches von einem Fahrzeugfahrverbrennungsmotor übertragen wird. Als der motorbetriebene Kompressor dieser Art kann ein Kompressor mit veränderlicher Kapazität, der eine Kältemittelausstoßkapazität durch eine Änderung der Ausstoßkapazität einstellen kann, oder ein Kompressor mit fester Kapazität, der die Kältemittelausstoßkapazität durch Ändern einer Betriebsrate des Kompressors durch Verbinden/Trennen einer elektromagnetischen Kupplung einstellt, angewendet werden.
Eine Kältemitteleinlassseite eines Kondensators 12a eines Strahlers 12 ist mit einer Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 verbunden. Der Strahler 12 ist ein Strahlungswärmetauscher, der den Wärmeaustausch zwischen für einem Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, und einer Fahrzeugaußenluft (Außenluft), die von einem Kühlventilator 12d geblasen wird, durchführt, um die Wärme des Hochdruckkältemittels zum Kühlen abzustrahlen.
Insbesondere ist der Wärmestrahler 12 ein sogenannter Unterkühlungskondensator, der umfasst: den Kondensator 12a, einen Aufnehmerteil 12b und einen Unterkühlungsabschnitt 12c. Der Kondensator 12a führt einen Wärmeaustausch zwischen dem gasphasigen Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, und der Außenluft, die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, durch und strahlt die Wärme des gasphasigen Hochdruckkältemittels ab, um das Kältemittel zu kondensieren. Der Aufnehmerteil 12b trennt Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das aus dem Kondensator 12a strömt, und lagert ein überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel. Der Unterkühlungsabschnitt 12c führt einen Wärmeaustausch zwischen dem flüssigphasigen Kältemittel, das aus dem Aufnehmerteil 12b strömt, und der von dem Kühlventilator 12d geblasenen Außenluft durch, um das flüssigphasige Kältemittel zu unterkühlen.
Der Kühlventilator 12d ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (Gebläseluftmenge) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuervorrichtung ausgegeben wird. Eine Kältemitteleinlassöffnung 31a des Ejektors 13 ist mit einer Kältemittelauslassseite des Unterkühlungsabschnitts 12c de Wärmestrahlers 12 verbunden.
Der Ejektor 13 wirkt als eine Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung zur Verringerung des Drucks des flüssigphasigen Hochdruckkältemittels (Fluid) in dem Unterkühlungszustand, das aus dem Wärmestrahler 12 strömt, und lässt zu, dass das Kältemittel zu der strömungsabwärtigen Seite ausströmt. Der Ejektor wirkt auch als eine Kältemittelzirkulationsvorrichtung (Kältemitteltransportvorrichtung), um das aus einem später zu beschreibenden Verdampfer 14 strömende Kältemittel durch die Saugwirkung des Kältemittels (Fluid), das mit einer hohen Geschwindigkeit ausgestoßen wird, anzusaugen, um das Kältemittel zu zirkulieren. Ferner wirkt der Ejektor 13 gemäß dieser Ausführungsform auch als eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung zur Abscheidung des Kältemittels mit verringertem Druck in Gas und Flüssigkeit.
Ein spezifischer Aufbau des Ejektors 13 wird unter Bezug auf 2 bis 4 beschrieben. Indessen zeigen Oben- und Untenpfeile in 2 jeweils Auf- und Abrichtungen in einem Zustand an, in dem der Ejektorkältekreislauf 10 auf eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung montiert ist. Auch sind 3 und 4 schematische Querschnittansichten, die Funktionen und Formen der jeweiligen Kältemitteldurchgänge des Ejektors 13 darstellen, und die gleichen Teile wie die in 2 sind mit identischen Symbolen bezeichnet.
Erstens umfasst der Ejektor 13 gemäß dieser Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, einen Körper 30, der durch die Kombination mehrerer Komponenten aufgebaut ist. Insbesondere hat der Körper 30 einen Gehäusekörper 31, der aus prismatisch-zylindrischem oder kreisförmig-zylindrischem Metall oder Kunstharz hergestellt ist und eine Außenschale des Ejektors 13 bildet. Ein Düsenkörper 32, ein Mittelkörper 33 und ein unterer Körper 34 sind an einem Inneren des Gehäusekörpers 31 fixiert.
Der Gehäusekörper 31 ist mit einer Kältemitteleinlassöffnung 31a, einer Kältemittelansaugöffnung 31b, einer Auslassöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel und einer Auslassöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel ausgebildet. Die Kältemitteleinlassöffnung 31a lässt zu, dass das aus dem Wärmestrahler 12 geströmte Kältemittel in den Gehäusekörper 30 strömt. Die Kältemittelansaugöffnung 31b ist aufgebaut, um das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel anzusaugen. Die Auslassöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel lässt zu, dass ein flüssigphasiges Kältemittel, das von einem in dem Körper 30 ausgebildeten Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschieden wird, zu der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 ausströmt. Die Auslassöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel lässt zu, dass das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschiedene gasphasige Kältemittel zu der Ansaugseite des Kompressors 11 ausströmt.
Die Kältemitteleinlassöffnung 31a ist in der Mitte einer oberen Oberfläche des Gehäusekörpers 31 geöffnet. Ferner ist ein Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e zum Einleiten des Kältemittels von der Kältemitteleinlassöffnung 31a in das Innere des Körpers 30 zu einer zylindrischen Form mit einer Mittelachse ausgebildet, die sich in einer Vertikalrichtung (Vertikalrichtung in 2) erstreckt. Ferner leitet der Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e das von der Kältemitteleinlassöffnung 31a strömende Kältemittel in einen Raum ein, der innerhalb des Düsenkörpers 32 ausgebildet ist. In 2 und 3 ist die Mittelachse des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e durch eine gestrichelte Linie angezeigt.
Der Düsenkörper 32 ist aus einem im Wesentlichen konischen Metallelement ausgebildet, das in Richtung einer Kältemittelströmungsrichtung angeschrägt ist, und ein Teil eines Wirbelraums 30a zum Verwirbeln des Kältemittels und eines Druckverringerungsraums 30b zum Verringern des Drucks des aus dem Wirbelraum 30a strömenden Kältemittels sind in dem Inneren des Düsenkörpers 32 definiert. Der Teil des Wirbelraums 30a und des Druckverringerungsraums 30b sind durch die Kombination einer zylindrischen Form und einer Kegelstumpfform zu einer Rotationskörperform ausgebildet.
Ferner ist der Düsenkörper 32 durch Presspassen an dem Inneren des Gehäusekörpers 31 fixiert, so dass die Mittelachse des in dem Inneren des Düsenkörpers 32 definierten Raums koaxial mit der Mittelachse des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e ist.
Ein Wirbelförderungselement 38, das das von der Kältemitteleinlassöffnung 31a um die Mittelachse des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e verwirbelt, ist in dem Inneren des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e fixiert. Das Wirbelförderungselement 38 umfasst eine obere Platte 38a und eine untere Platte 38b, die jeweils zu einer Plattenform ausgebildet sind und deren Plattenoberflächen parallel zueinander angeordnet sind, und mehrere Strömungsregulierungsplatten 38c, die zwischen diesen Platten 38a und 38b angeordnet sind.
Die obere Platte 38a bildet einen Befestigungsabschnitt zum Fixieren des Wirbelförderungselements 38 an dem Inneren des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e. Insbesondere ist eine Außenumfangsseitenoberfläche der oberen Platte 38a in eine Innenumfangswandoberfläche des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e pressgepasst. Ein Durchgangsloch, das Vorder- und Rückseiten der oberen Platte 38a durchdringt, ist in der Mitte der oberen Platte 38a definiert, und das Durchgangsloch baut einen Einlassteil 38d auf, um zuzulassen, dass das aus der Kältemitteleinlassöffnung 31a strömende Kältemittel in Richtung der Seite des Düsenkörpers 32 strömt.
Wie in 4 dargestellt, ist ein Außendurchmesser der unteren Platte 38b derart ausgebildet, dass er kleiner als ein Innendurchmesser des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e ist. Daher wird aus der Axialrichtung des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e gesehen zwischen einer Außenumfangsseite der unteren Platte 38b und einer Innenumfangswandoberfläche des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e eine Lücke in einer ringförmigen Form definiert. Die ringförmige Lücke baut einen Auslassteil 38e auf, um zuzulassen, dass das in den Raum zwischen der oberen Platte 38a und der unteren Platte 38b strömende Kältemittel in Richtung der Seite des Düsenkörpers 32 strömt. In der unteren Platte 38b ist kein Durchgangsloch definiert.
Wie in 4 dargestellt, sind die mehreren Strömungsregulierungsplatten 38c in einer ringförmigen Form um die Mittelachse des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e angeordnet. Ferner sind die Plattenoberflächen der jeweiligen Strömungsregulierungsplatten 38c derart gekippt oder gekrümmt, dass eine Strömung des Kältemittels um die Mittelachse herum aus der Mittelachsenrichtung gesehen verwirbelt wird.
Daher strömt das Kältemittel, das von der Kältemitteleinlassöffnung 31a in den Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e strömt, durch den Einlassteil 38d der oberen Platte 38a in den Raum zwischen der oberen Platte 38a und der unteren Platte 38b. Das Kältemittel, das in den Raum zwischen der oberen Platte 38a und der unteren Platte 38b strömt, strömt von der Mittelachse innerhalb des Raums radial auswärts. In dieser Situation strömt das Kältemittel entlang der Plattenoberflächen der Strömungsregulierungsplatten 38c, wodurch das Kältemittel um die Mittelachse herum wirbelt.
Das Kältemittel, das eine Außenumfangsseite des Raums zwischen der oberen Platte 38a und der unteren Platte 38b erreicht, strömt von dem Auslassteil 38e, der in der Außenumfangsseite der unteren Platte 38b ausgebildet ist, in einen Raum unterhalb (strömungsabwärtig von) der unteren Platte 38b, während es um die Mittelachse herum verwirbelt wird. Ferner wird das Kältemittel, das in den Raum unterhalb (strömungsabwärtig von) der unteren Platte 38b strömt, in eine Seite eines Düsendurchgangs 13a, der später beschrieben werden soll, eingeleitet, während es um die Mittelachse herum wirbelt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung, wie in 3 dargestellt, offensichtlich, unterteilt das Wirbelförderungselement 38 gemäß dieser Ausführungsform (insbesondere die obere Platte 38a) den Wirbelraum 30a unterhalb (strömungsabwärtig von) dem Wirbelförderungselement 38. Ferner ist der Raum, der zwischen der oberen Platte 38a und der unteren Platte 38b in dem Inneren des Wirbelförderungselements 38 definiert ist, ein Beispiel für einen strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301, in dem das von außerhalb strömende Kältemittel wirbelt.
Der Auslassteil 38e, um zuzulassen, dass das Kältemittel aus dem Raum (strömungsaufwärtiger Wirbelraum 301) strömt, der zwischen der oberen Platte 38a und der unteren Platte 38b definiert ist, ist in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Axialrichtung des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 zu der Innenumfangsform des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e, das heißt, einer ringförmigen Form entlang der Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 ausgebildet.
Ferner ist der Wirbelraum 30a unterhalb (strömungsabwärtig von) der unteren Platte 38b ein Beispiel für einen strömungsabwärtigen Wirbelraum 302, um das Kältemittel, das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömt, in Richtung der Seite des Druckverringerungsraums 30b einzuleiten, während es sich verwirbelt.
In diesem Beispiel ist der Wirbelraum 30a (strömungsabwärtiger Wirbelraum 302) unterhalb der unteren Platte 38b zu einer hohlen Rotationskörperform, das heißt, einer kreisförmigen Form in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Axialrichtung des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e, ausgebildet. Daher wird in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 ein Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite aufgrund der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch Wirbeln des Kältemittels erzeugt wird, weiter verringert als der Kältemitteldruck auf der Außenumfangsseite.
Unter den Gegebenheiten in dieser Ausführungsform sinkt der Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 zur Zeit eines Normalbetriebs des Ejektorkältekreislaufs 10 auf einen Druck ab, bei dem der Druck des Kältemittels verringert und es gesiedet wird (Hohlraumbildung wird erzeugt). Der Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite innerhalb des strömungsabwärtigen Wirbelraums 302, wie vorstehend beschrieben, kann durch die Einstellung der Anzahl oder des Neigungswinkels von Strömungsregulierungsplatten 38c oder durch die Einstellung des Layouts der Strömungsregulierungsplatten 38c (zum Beispiel Kaskadenanordnung mit steigender Geschwindigkeit) eingestellt werden.
Der Druckverringerungsraum 30b ist unterhalb des Wirbelraums 30a (insbesondere strömungsabwärtiger Wirbelraum 302) in dem Raum definiert, der in dem Düsenkörper 32 definiert ist. Der Druckverringerungsraum 30b ist zu einem rotierenden Körper ausgebildet, mit dem der zylindrische Raum mit einer Kegelstumpfform, die sich von einer Unterseite des zylindrischen Raums allmählich in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung kontinuierlich aufweitet, gekoppelt ist.
Ferner ist ein Durchgangsausbildungselement 35 in dem Inneren des Druckverringerungsraums 30b angeordnet. Das Durchgangsausbildungselement 35 bildet einen Teil 30m mit minimaler Durchgangsfläche, dessen Kältemitteldurchgangsfläche innerhalb des Druckverringerungsraums 30b am kleinsten ist, und ändert den Teil 30m mit minimaler Durchgangsfläche. Das Durchgangsausbildungselement 35 ist in einer ungefähr konischen Form ausgebildet, die sich allmählich in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite ausbreitet, und eine Mittelachse des Durchgangsausbildungselements 35 ist koaxial mit der Mittelachse des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e angeordnet. Mit anderen Worten wird das Durchgangsausbildungselement 35 zu einer konischen Form mit einer Querschnittfläche ausgebildet, die mit dem Abstand von dem Druckverringerungsraum 30b allmählich zunimmt.
Der Kältemitteldurchgang ist zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Abschnitts des Düsenkörpers 32, der den Druckverringerungsraum 30b definiert, und einer Außenumfangsoberfläche der Oberseite des Durchgangsbildungselements 35 ausgebildet. Wie in 3 dargestellt, umfasst der Kältemitteldurchgang einen konvergenten Teil 131 und einen divergenten Teil 132. Der konvergente Teil 131 ist auf der strömungsaufwärtigen Seite des Teils 30m mit minimaler Durchgangsfläche in der Kältemittelströmung ausgebildet, in dem die Kältemitteldurchgangsfläche, die sich zu dem Teil 30m mit minimaler Durchgangsfläche erstreckt, allmählich abnimmt. Der divergente Teil 132 ist auf der strömungsabwärtigen Seite des Teils 30m mit minimaler Durchgangsfläche in der Kältemittelströmung ausgebildet, wo die Kältemitteldurchgangsfläche allmählich zunimmt.
Da der Druckverringerungsraum 30b in dem konvergenten Teil 131 und dem divergenten Teil 132 mit dem Durchgangsausbildungselement 35 überlappt, wenn er aus der Radialrichtung betrachtet wird, ist eine Schnittform des Kältemitteldurchgangs senkrecht zu der Achsenrichtung ringförmig (Doghnut-Form, die erhalten wird, indem eine kreisförmige Form mit kleinerem Durchmesser, die koaxial zu der kreisförmigen Form angeordnet ist, entfernt wird). Da ferner ein Spreizwinkel des Durchgangsausbildungselements 35 dieser Ausführungsform kleiner als ein Spreizwinkel des kreisförmigen Kegelstumpfraums der Druckverringerungsraums 30b ist, vergrößert sich die Kältemitteldurchgangsfläche des divergenten Teils 132 allmählich in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung.
In dieser Ausführungsform ist der Kältemitteldurchgang, der zwischen der Innenumfangsoberfläche des Druckverringerungsraums 30b und der Außenumfangsoberfläche einer oberen Seite des Durchgangsausbildungselements 35 ausgebildet ist, ein Düsendurchgang 13a, der durch die Durchgangsform als eine Düse wirkt. In dem Düsendurchgang 13a wird der Druck des Kältemittels verringert und es wird beschleunigt und in einem Zustand, in dem ein Durchsatz des Kältemittels in dem Gas-Flüssigkeitsmischzustand höher als eine Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit wird, ausgestoßen.
Da das in den Düsendurchgang 13a strömende Kältemittel in dem Wirbelraum 30a (insbesondere dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302) wirbelt, haben das durch den Düsendurchgang 13a strömende Kältemittel und das Ausstoßkältemittel, das von dem Düsendurchgang 13a ausgestoßen wird, auch eine Geschwindigkeitskomponente in eine Wirbelrichtung in die gleiche Richtung wie die des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 30a (strömungsaufwärtiger Wirbelraum 301 und strömungsabwärtiger Wirbelraum 302) wirbelt.
Als nächstes wird der Mittelkörper 33, wie in 2 dargestellt, aus einem plattenförmigen Element ausgebildet, das ein Durchgangsloch der Rotationskörperform definiert, das seine beiden Seiten in seinem Mittelkörper 33 durchdringt. Der Mittelkörper 33 nimmt eine Antriebsvorrichtung 37 auf einer radial Außenumfangsseite des Durchgangslochs auf, und die Antriebsvorrichtung 37 verschiebt das Durchgangsausbildungselement 35. Indessen ist eine Mittelachse des Durchgangslochs koaxial mit den Mittelachsen des Kältemittelzuströmungsraums 31e und des Durchgangsausbildungselements 35 angeordnet. Der Mittelkörper 33 ist durch Presspassung an dem Inneren des Gehäusekörpers 31 und der Unterseite des Düsenkörpers 32 fixiert.
Ein Zuströmungsraum 30c ist zwischen einer oberen Oberfläche des Mittelkörpers 33 und einer Innenwandoberfläche des Gehäusekörpers 31, der dem Mittelkörper 33 zugewandt ist, ausgebildet, und der Zuströmungsraum 30c sammelt das aus der Kältemittelansaugöffnung 31b geströmte Kältemittel an. Da in dieser Ausführungsform indessen eine angeschrägte Spitze eines unteren Endes des Düsenkörpers 32 innerhalb des Durchgangslochs des Mittelkörpers 33 angeordnet ist, ist der Zuströmungsraum 30c im Querschnitt zu einer ringförmigen Form ausgebildet, wenn er aus der Mittelachsenrichtung des Zuströmungsdurchgangs 31e und des Durchgangsausbildungselements 35 betrachtet wird.
Ein Ansaugkältemitteleinlassdurchgang, der die Kältemittelansaugöffnung 31b und den Zuströmungsraum 30c verbindet, erstreckt sich in einer Tangentialrichtung der Innenumfangswandoberfläche des Zuströmungsraums 30c, wenn er aus der Mittelachsenrichtung des Zuströmungsraums 30c betrachtet wird. Mit dem vorstehenden Aufbau wird in dieser Ausführungsform das Kältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 31b durch den Ansaugkältemitteleinlassdurchgang in den Zuströmungsraum 30c strömt, in der gleichen Richtung wie der des Kältemittels in dem Wirbelraum 30a (strömungsaufwärtiger Wirbelraum 301 und strömungsabwärtiger Wirbelraum 302) verwirbelt.
Das Durchgangsloch des Mittelkörpers 33 hat einen Teil 33, in dem eine Kältemitteldurchgangsfläche in der Kältemittelströmungsrichtung allmählich verkleinert ist, um in einem Bereich, wo die Unterseite des Düsenkörpers 32 eingesetzt ist, das heißt, einem Bereich in dem der Mittelkörper 33 und der Düsenkörper 32 einander überlappen, wenn sie in einer Radialrichtung senkrecht zu der Achsenlinie betrachtet werden, einer Außenumfangsform der angeschrägten Spitze des Düsenkörpers 32 zu entsprechen.
Entsprechend wird ein Ansaugdurchgang 30d zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Durchgangslochs und einer Außenumfangsoberfläche der Unterseite des Düsenkörpers 32 definiert, und der Zuströmungsraum 30c steht durch den Ansaugdurchgang 30d mit einer strömungsabwärtigen Seite des Druckverringerungsraums 30b in der Kältemittelströmung in Verbindung. Das heißt, in dieser Ausführungsform wird durch den Zuströmungsraum 30c und den Ansaugdurchgang 30d, ein Ansaugdurchgang 13b definiert, der das Kältemittel von außen ansaugt. Ferner ist auch ein Querschnitt senkrecht zu der Mittelachse des Ansaugdurchgangs 13b zu einer ringförmigen Form ausgebildet, und das angesaugte Kältemittel strömt in dem Ansaugdurchgang 13b von der Außenumfangsseite in Richtung der Innenumfangsseite der Mittelachse, während es wirbelt.
Ein Druckerhöhungsraum 30e, der zu einer im Wesentlichen kreisförmigen Kegelstumpfform ausgebildet ist, die sich in der Kältemittelströmungsrichtung allmählich ausbreitet, ist in dem Durchgangsloch des Mittelkörpers 33 auf der strömungsabwärtigen Seite des Ansaugdurchgangs 30d in der Kältemittelströmung ausgebildet. Der Druckerhöhungsraum 30e ist ein Raum, in dem das ausgestoßene Kältemittel, das von dem vorstehend erwähnten Düsendurchgang 13a ausgestoßen wird, mit dem Ansaugkältemittel vermischt wird, das von dem Ansaugdurchgang 30d angesaugt wird.
Die Unterseite des vorstehend erwähnten Durchgangsausbildungselements 35 befindet sich in dem Inneren des Druckerhöhungsraums 30e. Ferner ist ein Spreizwinkel der konisch geformten Seitenoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 in dem Druckerhöhungsraum 30e kleiner als ein Spreizwinkel des kreisförmigen Kegelstumpfraums des Druckerhöhungsraums 30e. Daher ist die Kältemitteldurchgangsfläche in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung allmählich vergrößert.
In dieser Ausführungsform wird die Kältemitteldurchgangsfläche wie vorstehend vergrößert. Folglich ist der Kältemitteldurchgang, der zwischen der Innenumfangsoberfläche des Mittelkörpers 33 und der Außenumfangsoberfläche der Unterseite des Durchgangsausbildungselements 35 ausgebildet ist und den Druckerhöhungsraum 30e aufbaut, als ein Diffusordurchgang 13c ausgebildet, der als ein Diffusor wirkt. Der Diffusordurchgang 13c wandelt die Geschwindigkeitsenergien eines gemischten Kältemittels des Ausstoßkältemittels und des Ansaugkältemittels in eine Druckenergie um. Das heißt, in dem Diffusordurchgang 13c werden das Ausstoßkältemittel und das Ansaugkältemittel miteinander vermischt und ihr Druck erhöht. Der Querschnitt senkrecht zu der Mittelachse des Diffusordurchgangs 13c ist ebenfalls zu einer ringförmigen Form ausgebildet.
Das Kältemittel, das von dem Düsenabschnitt 13a in Richtung der Seite des Diffusordurchgangs 13c ausgestoßen wird, und das Kältemittel, das von dem Ansaugdurchgang 13b angesaugt wird, haben eine Geschwindigkeitskomponente in der gleichen Wirbelrichtung wie der des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 30a wirbelt (strömungsaufwärtiger Wirbelraum 301 und strömungsabwärtiger Wirbelraum 302). Daher haben das Kältemittel, das in dem Diffusordurchgang 13c strömt, und das Kältemittel, das aus dem Diffusorabschnitt 13c strömt, auch eine Geschwindigkeitskomponente in die gleiche Wirbelrichtung wie der des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 30a wirbelt (strömungsaufwärtiger Wirbelraum 301 und strömungsabwärtiger Wirbelraum 302).
Als nächstes wird die Antriebsvorrichtung 37, die innerhalb des Mittelkörpers 33 angeordnet ist und das Durchgangsausbildungselement 35 verschiebt, beschrieben. Die Antriebsvorrichtung 37 ist mit einer kreisförmigen laminierten Membran 37a aufgebaut, die ein auf Druck ansprechendes Element ist. Wie insbesondere in 2 dargestellt, wird die Membran 37a durch Schweißen fixiert, um einen zylindrischen Raum, der auf der Außenumfangsseite des Mittelkörpers 33 definiert ist, in zwei obere und untere Räume zu unterteilen.
Der obere Raum (die Seite des Zuströmungsraums 30c) der zwei Räume, die von der Membran 37a unterteilt werden, baut einen abgedichteten Raum 37b auf, in dem ein temperaturempfindliches Medium eingeschlossen ist. Ein Druck des temperaturempfindlichen Mediums ändert sich gemäß einer Temperatur des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels. Ein temperaturempfindliches Medium mit der gleichen Zusammensetzung wie der des Kältemittels, das durch den Ejektorkältekreislauf 10 zirkuliert, ist in dem abgedichteten Raum 37b mit einer vorgegebenen Dichte eingeschlossen. Folglich ist das temperaturempfindliche Medium dieser Ausführungsform R134a.
Andererseits baut der untere Raum der zwei durch die Membran 37a unterteilten Räume einen Einleitungsraum 37c auf, in den das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel durch einen nicht gezeigten Verbindungskanal eingeleitet wird. Daher wird die Temperatur des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels über ein Kappenelement 37d und die Membran 37a, die den Zuströmungsraum 30c des abgedichteten Raums 37b unterteilen, auf das in dem abgedichteten Raum 37b eingeschlossene temperaturempfindliche Medium übertragen.
In diesem Beispiel ist, wie aus 2 und 3 offensichtlich, der Ansaugdurchgang 13b in dieser Ausführungsform auf der Oberseite des Mittelkörpers 33 angeordnet, und der Diffusordurchgang 13c ist auf der Unterseite des Mittelkörpers 33. Daher ist wenigstens ein Teil der Antriebsvorrichtung 37 an einer Position angeordnet, die aus der Radialrichtung der Achsenlinie gesehen in der Vertikalrichtung zwischen dem Ansaugdurchgang 13b und dem Diffusordurchgang 13c eingeschoben ist.
Detaillierter ist der abgedichtete Raum 37b der Antriebsvorrichtung 37 an einer Position angeordnet, wo der Ansaugdurchgang 13b den Diffusordurchgang 13c überlappt, und an einer Position, die von dem Ansaugdurchgang 13b und dem Diffusordurchgang 13c umgeben ist, wenn sie aus einer Mittelachsenrichtung des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e und des Durchgangsausbildungselements 35 betrachtet wird. Folglich wird die Temperatur des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels auf den abgedichteten Raum 37b übertragen, und ein Innendruck in dem abgedichteten Raum 37b wird ein Druck, der der Temperatur des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels entspricht.
Ferner wird die Membran 37a gemäß einem Differentialdruck zwischen dem Innendruck des abgedichteten Raums 37b und dem Druck Kältemittels, das von dem Verdampfer 14 in den Einleitungsraum 37c geströmt ist, verformt. Aus diesem Grund wird bevorzugt, dass die Membran 37a aus einem Material hergestellt ist, das sehr elastisch ist, eine hervorragende Wärmeleitung hat und robust ist. Zum Beispiel ist es wünschenswert, dass die Membran 37a aus einem Metalllaminat ausgebildet ist, das aus nichtrostendem Stahl (SUS304) hergestellt ist.
Eine obere Endseite einer zylindrischen Betätigungsstange 37e ist durch Schweißen mit einem Mittelteil der Membran 37a verbunden, und eine untere Endseite der Betätigungsstange 37e ist an einer Außenumfangsseite der untersten Seite (Bodenseite) des Durchgangsausbildungselements 35 fixiert. Mit diesem Aufbau sind die Membran 37a und das Durchgangsausbildungselement 35 miteinander gekoppelt, und das Durchgangsausbildungselement 35 wird gemäß einer Verschiebung der Membran 37a verschoben, um die Kältemitteldurchgangsfläche des Düsendurchgangs 13a (Durchgangsquerschnittsfläche in dem Teil 30m mit minimaler Durchgangsfläche) zu regulieren.
Insbesondere wenn die Temperatur (der Überhitzungsgrad) des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 strömt, ansteigt, steigt ein Sättigungsdruck des temperaturempfindlichen Mediums, das in dem abgedichteten Raum 37b eingeschlossen ist, um einen Differenzdruck zu erhöhen, der erhalten wird, indem der Druck des Einleitungsraums 37c von dem Innendruck des abgedichteten Raums 37b subtrahiert wird. Folglich verschiebt die Membran 37a das Durchgangsausbildungselement 35 in eine Richtung, in der die Durchgangsquerschnittsfläche in dem Teil 30m mit minimaler Durchgangsfläche vergrößert wird (in der Vertikalrichtung nach unten).
Wenn andererseits die Temperatur (der Überhitzungsgrad) des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 strömt, fällt, fällt ein Sättigungsdruck des in dem abgedichteten Raum 37b eingeschlossenen temperaturempfindlichen Mediums, um den Differenzdruck zu verringern, der erhalten wird, indem der Druck des Einleitungsraums 37c von dem Innendruck des abgedichteten Raums 37b subtrahiert wird. Mit dem vorstehenden Aufbau verschiebt die Membran 37a das Durchgangsausbildungselement 35 in eine Richtung, in der die Durchgangsquerschnittsfläche des Teils 30m mit minimaler Durchgangsfläche verringert wird (in Richtung der Oberseite in der Vertikalrichtung).
Die Membran 37a verschiebt das Durchgangsausbildungselement 35, wie vorstehend beschrieben, gemäß der Überhitzung des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels vertikal. Als ein Ergebnis kann die Durchgangsquerschnittsfläche des Teils 30m mit minimaler Durchgangsfläche derart eingestellt werden, dass der Überhitzungsgrad des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels näher an einen vorgegebenen Wert kommt. Eine Lücke zwischen der Betätigungsstange 37e und dem Mittelkörper 33 wird durch ein Abdichtungselement, wie etwa einen nicht gezeigten O-Ring, abgedichtet, und das Kältemittel läuft nicht durch die Lücke aus, selbst wenn die Betätigungsstange 37e verschoben wird.
Die Unterseite des Durchgangsausbildungselements 35 wird einer Last einer Spiralfeder 40 ausgesetzt, die an dem unteren Körper 34 fixiert ist. Die Spiralfeder 40 übt die Last aus, die das Durchgangsausbildungselement 35 derart drückt, dass die Durchgangsquerschnittsfläche in dem Teil 30m mit minimaler Durchgangsfläche (Oberseite in 2) verkleinert wird. Mit der Regulierung dieser Last kann ein Ventilöffnungsdruck des Durchgangsausbildungselements 35 geändert werden, um einen Zielüberhitzungsgrad zu ändern.
Im Übrigen werden in dieser Ausführungsform die mehreren (insbesondere zwei, wie in 2 und 3 dargestellt) zylindrischen Räume in dem Teil des Mittelkörpers 33 auf der radial äußeren Seite bereitgestellt, und die jeweiligen kreisförmigen laminierten Membranen 37a werden in diesen Räumen fixiert, um zwei Antriebsvorrichtungen 37 aufzubauen. Jedoch ist die Anzahl von Antriebsvorrichtungen 37 nicht auf diese Zahl beschränkt. Wenn die Antriebsvorrichtungen 37 an mehreren Stellen bereitgestellt werden, ist es wünschenswert, dass die Antriebsvorrichtungen 37 in regelmäßigen Abständen in Bezug auf die jeweiligen Mittelachsen angeordnet sind.
Alternativ kann eine Membran, die aus der ringförmigen dünnen Platte ausgebildet ist, in einem Raum mit einer aus der Mittelachsenrichtung gesehen ringförmigen Form fixiert werden, und die Membran und das Durchgangsausbildungselement 35 können durch mehrere Betätigungsstangen miteinander gekoppelt werden.
Als nächstes wird der untere Körper 34 aus einem kreisförmigen zylindrischen Metallelement ausgebildet und durch Verschrauben in dem Gehäusekörper 31 fixiert, um eine Unterseite des Gehäusekörpers 31 zu schließen. Wie in 2 und 3 dargestellt, ist der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f, der Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das aus dem vorstehend erwähnten Diffusordurchgang 13c geströmt ist, voneinander abscheidet, zwischen der Oberseite des unteren Körpers 34 und dem Mittelkörpers 33 definiert.
Der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f ist als ein Raum mit einer im Wesentlichen zylindrischen Rotationskörperform definiert, und die Mittelachse des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f ist ebenfalls koaxial mit den Mittelachsen des Kältemittelzuströmungsraums 31e und des Durchgangsausbildungselements 35 angeordnet.
Wie vorstehend beschrieben, hat das Kältemittel, das aus dem Diffusordurchgang 13c strömt und in den Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f strömt, die Geschwindigkeitskomponente des Kältemittels, das in die gleiche Richtung wirbelt wie die Wirbelrichtung des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 30a (strömungsaufwärtiger Wirbelraum 301 und strömungsabwärtiger Wirbelraum 302) wirbelt. Folglich werden Gas und Flüssigkeit des Kältemittels in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft abgeschieden.
Ein hohles zylindrisches Rohr 34a, das koaxial mit dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f angeordnet ist und sich aufwärts erstreckt, ist in dem Mittelteil des unteren Körpers 34 angeordnet. Das flüssigphasige Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschieden wird, wird auf einer radialen Außenumfangsseite des Rohrs 34a angesammelt. Ebenso wird im Inneren des Rohrs 34a ein Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel ausgebildet und leitet das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f abgeschiedene gasphasige Kältemittel zu der Auslassöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel des Gehäusekörpers 31.
Ferner ist die vorstehend erwähnte Spiralfeder 40 an einem oberen Ende des Rohrs 34a fixiert. Die Spiralfeder 40 wirkt auch als ein Schwingungsabsorptionselement, das die Schwingung des Durchgangsausbildungselements 35 dämpft, die durch ein Pulsieren des Drucks bewirkt wird, das erzeugt wird, wenn der Druck des Kältemittels verringert wird. Ein Ölrückführungsloch 34c, das ein Kältemaschinenöl in dem flüssigphasigen Kältemittel durch den Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel in den Kompressor 11 zurückführt, ist auf einem Basisteil (untersten Teil) des Rohrs 34a ausgebildet.
Die Auslassöffnung 31c des Ejektors 13 für flüssigphasiges Kältemittel ist, wie in 1 dargestellt, mit einer Einlassseite des Verdampfers 14 verbunden. Der Verdampfer 14 ist ein Wärmetauscher zum Aufnehmen von Wärme, der ein Niederdruckkältemittel, dessen Druck von dem Ejektor 13 verringert wird, verdampft, und durch Austauschen von Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel und Gebläseluft, die von einem Gebläseventilator 14a in das Fahrzeuginnere geblasen wird, eine Wärmeaufnahmewirkung ausübt.
Der Gebläseventilator 14a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (die Menge an Gebläseluft) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuervorrichtung ausgegeben wird. Die Kältemittelansaugöffnung 31b des Ejektors 13 ist mit einer Auslassseite des Verdampfers 14 verbunden. Ferner ist die Auslassöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel des Ejektors 13 mit der Ansaugseite des Kompressors 11 verbunden.
Als nächstes umfasst die (nicht gezeigte) Steuervorrichtung einen wohlbekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM und periphere Schaltungen des Mikrocomputers. Die Steuervorrichtung steuert die Betriebe der vorstehend erwähnten verschiedenen elektrischen Aktuatoren 11b, 12d und 14a und ähnlicher durch Durchführen verschiedener Berechnungen und der Verarbeitung auf der Basis eines in dem ROM gespeicherten Steuerprogramms.
Ferner ist eine Klimatisierungssensorgruppe, wie etwa ein Innenlufttemperatursensor zum Erfassen einer Fahrzeuginnentemperatur, ein Außenlufttemperatursensor zum Erfassen der Temperatur von Außenluft, ein Sonneneinstrahlungssensor zum Erfassen der Menge an Sonneneinstrahlung in dem Fahrzeuginneren, ein Verdampfungstemperatursensor zum Erfassen der Ausblaslufttemperatur von dem Verdampfer 14 (der Temperatur des Verdampfers), ein auslassseitiger Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur eines Kältemittels auf der Auslassseite des Wärmestrahlers 12 und ein auslassseitiger Drucksensor zum Erfassen des Drucks eines Kältemittels auf der Auslassseite des Wärmestrahlers 12 mit der Steuervorrichtung verbunden. Folglich werden Erfassungswerte der Sensorgruppe in die Steuervorrichtung eingespeist.
Außerdem ist ein (nicht gezeigtes) Bedienfeld, das in der Nähe einer Armaturenbretttafel angeordnet ist, mit der Eingangsseite der Steuervorrichtung verbunden, und Bediensignale, die von verschiedenen Bedienschaltern ausgegeben werden, die auf dem Bedienfeld montiert sind, werden in die Steuervorrichtung eingespeist. Ein Klimaanlagenbedienschalter, der verwendet wird, um die Klimatisierung in dem Fahrzeuginneren durchzuführen, ein Fahrzeuginnentemperaturfestlegungsschalter, der verwendet wird, um die Temperatur in dem Fahrzeuginneren festzulegen, und ähnliches sind als die verschiedenen Bedienschalter, die auf dem Bedienfeld montiert sind, bereitgestellt.
Indessen ist die Steuervorrichtung dieser Ausführungsform mit einer Steuervorrichtung zum Steuern der Betriebe verschiedener Steuerzielvorrichtungen integriert, die mit der Ausgangsseite der Steuervorrichtung verbunden sind, aber eine Struktur (Hardware und Software) der Steuervorrichtung, die die Betriebe der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen steuert, bildet die Steuereinheit der jeweiligen Zielsteuervorrichtungen. Zum Beispiel bildet eine Struktur (Hardware und Software), die den Betrieb des Elektromotors 11b des Kompressors 11 steuert, eine Steuereinheit für das Ausstoßvermögen in dieser Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform mit dem vorstehend erwähnten Aufbau unter Bezug auf ein Mollier-Diagramm von 5 beschrieben. Eine vertikale Achse des Mollier-Diagramms gibt P0, P1 und P2 in 3 entsprechende Drücke an. Zuerst, wenn ein Bedienschalter eines Bedienfelds eingeschaltet wird, betreibt die Steuervorrichtung den Elektromotor 11b des Kompressors 11, den Kühlventilator 12d, den Gebläseventilator 14a oder ähnliche. Folglich saugt der Kompressor 11 ein Kältemittel an und komprimiert es und stößt das Kältemittel aus.
Das gasphasige Kältemittel (Punkt a5 in 5), das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird und eine hohe Temperatur und einen hohen Druck hat, strömt in den Kondensator 12a des Wärmestrahlers 12 und wird durch Austauschen von Wärme zwischen der Gebläseluft (Außenluft), die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, und sich selbst und durch Abstrahlen von Wärme kondensiert. Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das von dem Kondensator 12a abgestrahlt wird, wird von dem Aufnehmerteil 12b abgeschieden. Ein flüssigphasiges Kältemittel, das in dem Aufnehmer 12b der Gas-Flüssigkeitsabscheidung unterzogen wurde, wird durch Austauschen von Wärme zwischen der Gebläseluft, die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, und sich selbst in dem Unterkühlungsabschnitt 12c und weiteres Abstrahlen von Wärme in eine unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel geändert (von dem Punkt a5 zu dem Punkt b5 in 5).
Das unterkühlte flüssigphasige Kältemittel, das aus dem Unterkühlungsabschnitt 12c des Wärmestrahlers 12 geströmt ist, wird durch den Düsendurchgang 13a isentrop dekomprimiert und ausgestoßen (von dem Punkt b5 zu dem Punkt c5 in 5). Der Düsendurchgang 13a ist zwischen der Innenumfangsoberfläche des Druckverringerungsraums 30b des Ejektors 13 und der Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 definiert. In dieser Situation wird die Kältemitteldurchgangsfläche in dem Teil 30m mit minimaler Durchgangsfläche des Druckverringerungsraums 30b derart reguliert, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 nahe an einen vorgegebenen Wert kommt.
Das Kältemittel, das aus dem Verdampfer 14 geströmt ist, wird aufgrund der Saugwirkung des Ausstoßkältemittels, das von dem Düsendurchgang 13a ausgestoßen wurde, durch die Kältemittelansaugöffnung 31b und den Ansaugdurchgang 13b (detaillierter den Zuströmungsraum 30c und den Ansaugdurchgang 30d) angesaugt. Außerdem strömen das Ausstoßkältemittel, das von dem Düsendurchgang 13a ausgestoßen wird, und das Ansaugkältemittel, das durch den Ansaugdurchgang 13b gesaugt wird, und ähnliche in den Diffusordurchgang 13c (von dem Punkt c5 zu dem Punkt d5 und von dem Punkt h5 zu dem Punkt d5 in 5).
In dem Diffusordurchgang 13c wird die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels aufgrund der vergrößerten Kältemitteldurchgangsfläche in die Druckenergie umgewandelt. Als ein Ergebnis wird der Druck des vermischten Kältemittels erhöht, während das Ausstoßkältemittel und das Ansaugkältemittel miteinander vermischt werden (von dem Punkt d5 zu dem Punkt e5 in 5). Das Kältemittel, das aus dem Diffusordurchgang 13c geströmt ist, wird in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f in Gas und Flüssigkeit abgeschieden (von dem Punkt e5 zu dem Punkt f5 und von dem Punkt e5 zu dem Punkt g5 in 5).
Das flüssigphasige Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschieden wurde, strömt aus der Auslassöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel und strömt in den Verdampfer 14. Das Kältemittel, das in den Verdampfer 14 geströmt ist, nimmt Wärme aus der von dem Gebläseventilator 14a geblasenen Blasluft auf und wird verdampft und kühlt die Gebläseluft (Punkt g5 zu Punkt h5 in 5). Andererseits strömt das gasphasige Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschieden wurde, aus der Auslassöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel und wird in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert (Punkt f5 zu dem Punkt a5 in 5).
Der Ejektorkältekreislauf 10 gemäß dieser Ausführungsform arbeitet wie vorstehend beschrieben und kann die Gebläseluft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, kühlen. Da ferner in dem Ejektorkältekreislauf 10 das Kältemittel, dessen Druck von dem Diffusordurchgang 13c verringert wird, in den Kompressor 11 gesaugt wird, kann die Antriebsleistung des Kompressors 11 verringert werden, um die Kreislaufleistung (COP) zu verbessern.
Gemäß dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform wirbelt das Fluid in dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 und dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 mit dem Ergebnis, dass ein Fluiddruck in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 auf der Wirbelmittenseite auf einen Druck verringert werden kann, bei dem der Druck des Kältemittels verringert und es gesiedet wird (Hohlraumbildung erzeugt wird). Ferner wird zugelassen, dass das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, in dem das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 auf der Wirbelmittenseite miteinander vermischt werden, in den Düsendurchgang 13a strömt und sein Druck verringert werden kann.
Daher wird selbst in einem Zustand, in dem das in den Wirbelraum 30a (insbesondere den strömungsaufwärtigen Wirbelraum) strömende Kältemittel sich aufgrund einer Änderung in der Außentemperatur ändert, verhindert, dass die Dichte des in den Düsendurchgang 13a strömenden Kältemittels sich stark ändert, und eine Schwankung in dem Durchsatz des ausgestoßenen Kältemittels, das von dem Düsendurchgang 13a ausgestoßen wird, kann unterdrückt werden.
Gemäß dem Aufbau des Düsendurchgangs 13a des Ejektors 13 dieser Ausführungsform nähert sich ein Zustand des Kältemittels in der Nähe des Teils 30m mit minimaler Durchgangsfläche dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, in dem das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel homogen miteinander vermischt werden, und in einer Strömung des Kältemittels mit dem gasförmig-flüssigen Mischzustand wird eine Blockierung (Drosselung) erzeugt. Als ein Ergebnis kann der Durchsatz des Kältemittels auf die Schallgeschwindigkeit oder höher beschleunigt werden.
Ferner strömt das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, der ein Überschallzustand ist, in den divergenten Abschnitt 132, um weiter beschleunigt und ausgestoßen zu werden. Daher kann in dem Düsendurchgang 13a eine wirksame Verbesserung in dem Energieumwandlungswirkungsgrad beim Umwandeln der Druckenergie des Kältemittels in die Geschwindigkeitsenergie erwartet werden.
Wenn jedoch in dem flüssigphasigen Kältemittel, das in den Düsendurchgang 13a strömt, eine Siedeverzögerung erzeugt wird, kann die Strömung des Kältemittels in der Nähe des Teils 30m mit minimaler Durchgangsfläche des Düsendurchgangs 13a nicht gedrosselt werden und der Energieumwandlungswirkungsgrad kann verringert sein.
Da im Gegensatz dazu in dem Ejektor dieser Ausführungsform die Schnittform des Auslassteils 38e, um zuzulassen, dass das Kältemittel aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömt, zu einer ringförmigen Form entlang der Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 ausgebildet ist, kann das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömende Kältemittel, wie durch massive Pfeile in 3 angezeigt, von der Außenumfangsseite des strömungsabwärtigen Wirbelraums 302 in die Axialrichtung strömen.
Mit dem vorstehenden Aufbau kann das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömende Kältemittel davon abgehalten werden, in Richtung der Wirbelmittenseite des strömungsabwärtigen Wirbelraums 302 zu strömen. Ferner kann das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömende Kältemittel in der Strömung von der Außenumfangsseite des strömungsabwärtigen Wirbelraums 302 aus der Strömung (Strömung, die durch gestrichelte Pfeile in 3 angezeigt ist) des flüssigphasigen Kältemittels, das verweilt, während es in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 zirkuliert, in Richtung der Seite des Düsendurchgangs 13a verschmelzen.
Daher wird die Strömung von Kältemittel, das verweilt, während es in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 zirkuliert, nicht von dem Kältemittel blockiert, das von dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 in den strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 strömt, und es kann verhindert werden, dass das Verhältnis des gasphasigen Kältemittels zu dem Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, das in den Düsendurchgang 13a strömt, verringert wird. Als ein Ergebnis wird das Sieden des flüssigphasigen Kältemittels in dem Düsendurchgang 13a gefördert, und es kann verhindert werden, dass der Energieumwandlungswirkungsgrad in dem Düsendurchgang 13a verringert wird.
In dem Ejektor 13 gemäß dieser Ausführungsform ist der strömungsaufwärtige Wirbelraum 301 in einem Raum zwischen der oberen Platte 38a und der unteren Platte 38b definiert, und, indem zugelassen wird, dass das Kältemittel auf der Mittelseite des strömungsabwärtigen Wirbelraums 301 entlang der Plattenoberfläche der Strömungsregulierungsplatten 38c in Richtung der Außenumfangsseite strömt, wird das Wirbelförderungselement 38, welches das Kältemittel innerhalb des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 um die Mittelachse verwirbelt, bereitgestellt.
Daher kann die Form des Auslassteils 38e, um zuzulassen, dass das Kältemittel aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömt, leicht entlang der Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 zu einer ringförmigen Form ausgebildet werden. Da ferner keine Notwendigkeit besteht, den Raum zum Erzeugen der Wirbelströmung des Kältemittels außerhalb des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 zu erzeugen, kann verhindert werden, dass die Körpergröße den Gesamtejektor 13 vergrößert.
Außerdem verwendet der Ejektor 13 dieser Ausführungsform das Durchgangsausbildungselement 35 mit einer konischen Form, deren Querschnittfläche mit dem Abstand von dem Druckverringerungsraum 30b zunimmt. Die Querschnittform des Diffusordurchgangs 13c ist in einer ringförmigen Form ausgebildet. Daher kann der Diffusordurchgang 13c eine Form haben, um sich entlang des Außenumfangs des Durchgangsbildungselements 35 in eine Richtung weg von dem Druckverringerungsraum 30b auszubreiten.
Daher kann eine Vergrößerung der Abmessung des Diffusordurchgangs 13c in einer Axialrichtung (der Axialrichtung des Durchgangsausbildungselements 35) verhindert werden. Als ein Ergebnis kann die Vergrößerung des Körpers des Gesamtejektors 13 beschränkt werden.
Der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f, der Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das aus dem Diffusordurchgang 13c geströmt ist, abscheidet, ist in dem Körper 30 des Ejektors 13 gemäß dieser Ausführungsform ausgebildet. Folglich kann die Kapazität des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f im Vergleich zu einem Fall, in dem die Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung zusätzlich zu dem Ejektor 13 bereitgestellt ist, wirksam verringert werden.
Das heißt, da das Kältemittel, das aus dem Diffusordurchgang 13c mit der ringförmigen Form im Querschnitt strömt, die Geschwindigkeitskomponente in einer Wirbelrichtung hat, besteht in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f gemäß dieser Ausführungsform keine Notwendigkeit, einen Raum zum Erzeugen oder Wachsenlassen Wirbelströmung des Kältemittels in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum bereitzustellen. Daher kann die Kapazität des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f im Vergleich zu dem Fall, in dem die Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung entfernt von dem Ejektor 13 bereitgestellt ist, effektiv verringert werden.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform wird das Beispiel, in dem im Inneren des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 die Wirbelströmung des Kältemittels erzeugt wird, beschrieben. In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem, wie in 6 bis 8 dargestellt, unter Anwendung eines Wirbelförderelements 39 eine Wirbelströmung des Kältemittels in der Außenumfangseite des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 erzeugt wird und das Kältemittel mit einer Geschwindigkeitskomponente in der Wirbelströmungsrichtung in den strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömt. 6 bis 8 entsprechen jeweils 2 bis 4 in der ersten Ausführungsform, und die gleichen äquivalenten Teile zu denen in der ersten Ausführungsform sind durch identische Symbole bezeichnet.
Insbesondere umfasst ein Wirbelförderelement 39 gemäß dieser Ausführungsform eine Platte 39a, die zu einer Scheibenform ausgebildet ist, mehrere Strömungsregulierungsplatten 39a, die von einem Außenumfangsteil der Platte 39a nach unten vorstehen, und einen zylindrischen vorstehenden Abschnitt 39c, der von einem Mittelteil der Platte 39a in der gleichen Richtung (nach unten) wie der der Strömungsregulierungsplatten 39b vorsteht. Die Größe des Vorsprungs 39a des vorstehenden Abschnitts 39c ist größer oder gleich der Größe des Vorsprungs der Strömungsregulierungsplatten 39b.
Ein Außendurchmesser des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e gemäß dieser Ausführungsform ist derart ausgebildet, dass er größer als ein Außendurchmesser eines Raums ist, der in dem Inneren des Düsenkörpers 32 definiert ist, und ein Außendurchmesser der Platte 39a ist derart ausgebildet, dass er kleiner als ein Außendurchmesser des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e ist. Daher wird eine Lücke, die aus der Axialrichtung des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e zu einer ringförmigen Form ausgebildet ist, zwischen einer Außenumfangsseite der Platte 39a und einer Innenumfangseite des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e definiert. Die ringförmige Lücke baut einen Einlassteil 39d auf, um zuzulassen, dass das Kältemittel von der Kältemitteleinlassöffnung 31a in Richtung der Seite des Düsenkörpers 32 strömt.
Wie in 8 dargestellt, sind die mehreren Strömungsregulierungsplatten 39b in einer ringförmigen Form um die Mittelachse des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e herum angeordnet. Ferner sind die Plattenoberflächen der jeweiligen Strömungsregulierungsplatten 39b derart gekippt oder gekrümmt, dass eine Strömung des Kältemittels aus der Mittelachsenrichtung gesehen um die Mittelachse wirbelt. Diese Strömungsregulierungsplatten 39b sind in einem Bereich angeordnet, der sich von einem Außenumfang der Platte 39a zu einem Außenumfang eines Raums erstreckt, der aus der Mittelachsenrichtung gesehen in dem Inneren des Düsenkörpers 32 definiert ist.
Die Mittelachse des vorstehenden Abschnitts 39c ist koaxial mit der Mittelachse des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e angeordnet, und ein Außendurchmesser des vorstehenden Abschnitts 39c ist derart ausgebildet, dass er kleiner als ein Außendurchmesser des Raums ist, der in dem Inneren des Düsenkörpers 32 definiert ist. Daher ist ein hohler zylindrischer Lückenraum in einer in einem Querschnitt senkrecht zu der Mittelachsenrichtung ringförmigen Form zwischen der Innenumfangsseite der mehreren Strömungsregulierungsplatten 39b, die ringförmig angeordnet sind, und der Außenumfangsseite des vorstehenden Abschnitts 39c definiert.
Daher strömt das Kältemittel, das von der Kältemitteleinlassöffnung 31a in den Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e strömt, durch den Einlassteil 39d auf der Außenumfangsseite der Platte 39a in die Außenumfangsseite der mehreren Strömungsregulierungsplatten 39b, die ringförmig angeordnet sind. Ferner strömt das in die Außenumfangsseite der mehreren Strömungsregulierungsplatten 39b strömende Kältemittel in Richtung der Innenumfangsseite der mehreren Strömungsregulierungsplatten 39b. In dieser Situation strömt das Kältemittel entlang der Plattenoberflächen der mehreren Strömungsregulierungsplatten 39b, wobei das Kältemittel um die Mittelachse wirbelt.
Das Kältemittel, das in die Innenumfangsseite der mehreren Strömungsregulierungsplaten 39b strömt, strömt in den hohlen zylindrischen Lückenraum, der zwischen der Innenumfangsseite der mehreren Strömungsregulierungsplatten 39b und der Außenumfangsseite des vorstehenden Abschnitts 39c definiert ist. Das Kältemittel, das in den hohlen zylindrischen Lückenraum strömt, strömt von einer untersten Seite des hohlen zylindrischen Lückenraums in den Raum unter (strömungsabwärtige Seite) des Wirbelförderungselements 39, während es um die Mittelachse wirbelt. Ferner wird das Kältemittel, das in den Raum unter dem Wirbelförderungselement 39 strömt, in die Seite des Düsendurchgangs 13a eingeleitet, der später beschrieben werden soll, während es um die Mittelachse wirbelt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, ist in dieser Ausführungsform; wie in 7 dargestellt, der hohle zylindrische Lückenraum, der zwischen der Innenumfangsseite der Strömungsregulierungsplatten 39b und der Außenumfangsseite des vorstehenden Abschnitts 39c definiert ist, ein Beispiel für den strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301, in dem das Kältemittel von außen verwirbelt wird.
Wie in 8 dargestellt, ist der Auslassteil 39e, der auf einem untersten Teil (strömungsabwärtige Seite) des hohlen Zylinderlückenraums (strömungsaufwärtiger Wirbelraum 301) angeordnet ist, um zuzulassen, dass das Kältemittel aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömt, ähnlich der Querschnittform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Axialrichtung zu einer ringförmigen Form, d. h. einer ringförmigen Form entlang der Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 ausgebildet.
Ferner ist der Raum unter (strömungsabwärtig von) dem Wirbelförderungselement 39 ein Beispiel für einen strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 zum Einleiten des aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömenden Kältemittels in Richtung der Seite des Druckverringerungsraums 30b, während es wirbelt. Der sonstige Aufbau und Betrieb des Ejektors 13 und des Ejektorkältekreislaufs 10 sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
Daher kann das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömende Kältemittel (Strömung, die durch dicke massive Pfeile in 7 angezeigt ist) auch in dem Ejektor 13 gemäß dieser Ausführungsform, wie in der ersten Ausführungsform mit der Strömung von der Außenumfangsseite des strömungsabwärtigen Wirbelraums 302 in Richtung der Seite des Düsendurchgangs 13a der Strömung (Strömung, die durch gestrichelte Pfeile in 7 angezeigt ist) des flüssigphasigen Kältemittels, das in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 302 verweilt und zirkuliert, vereinigt werden. Als ein Ergebnis kann wie in der ersten Ausführungsform eine Verringerung in dem Energieumwandlungswirkungsgrad in dem Düsendurchgang 13a begrenzt werden.
Da in dem Ejektor 13 gemäß dieser Ausführungsform der strömungsaufwärtige Wirbelraum 301 zu der Rotationskörperform ausgebildet ist, die in der Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachsenrichtung ringförmig ist, kann die Form des Auslassteils 38e, um zuzulassen, dass das Kältemittel aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301 strömt, leicht zu einer ringförmigen Form entlang der Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 ausgebildet werden.
Ferner wird die Wirbelströmung des Kältemittels auf der Außenumfangsseite des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 erzeugt, und das Kältemittel mit der Geschwindigkeitskomponente in Wirbelrichtung um die Mittelachse strömt in den strömungsaufwärtigen Wirbelraum 301. Wenn daher ein Aufbau, in dem die Wirbelströmung des Kältemittels in dem Inneren des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 301 erzeugt wird, eingerichtet ist, kann der Konstruktionsfreiheitsgrad des Aufbaus, in dem die Wirbelströmung des Kältemittels erzeugt wird, verbessert werden.
(Dritte Ausführungsform)
In dem Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform wird der Ejektor 13 gemäß der ersten Ausführungsform, wie in einem Gesamtaufbaudiagramm von 9 dargestellt, durch einen Ejektor 53 und einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 60 ersetzt.
Der Ejektor 53 gemäß dieser Ausführungsform hat keine Funktion eines Gas-Flüssigkeitsabscheiders, führt aber wie bei dem Ejektor 13 der ersten Ausführungsform eine Funktion einer Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung aus und führt auch eine Funktion einer Kältemittelzirkulationsvorrichtung (Kältemitteltransportvorrichtung) aus. Ein spezifischer Aufbau des Ejektors 53 wird unter Bezug auf 10 beschrieben.
Der Ejektor 53 hat, wie in 10 dargestellt, eine Düse 531 und einen Körper 532. Zuerst ist die Düse 531 aus Metall (zum Beispiel nichtrostende Legierung) hergestellt, die im Wesentlichen zu einem hohlen Zylinder geformt ist, der allmählich in Richtung einer Strömungsrichtung des Kältemittels angeschrägt ist, und der Druck des in die Düse 531 strömende Kältemittel wird isentrop verringert, und es wird von einer Kältemittelausstoßöffnung 531a, die auf der strömungsabwärtigsten Seite in der Kältemittelströmung definiert ist, ausgestoßen.
Das Innere der Düse 531 ist mit einem Wirbelraum 531c, in dem das von der Kältemitteleinlassöffnung 531b strömende Kältemittel strömt, und einem Kältemitteldurchgang, in dem der Druck des aus dem Wirbelraum 531c strömenden Kältemittels verringert wird, ausgebildet.
Im Detail ist der Wirbelraum 531c in dem Inneren eines zylindrischen Teils 531g ausgebildet, der auf der strömungsaufwärtigen Seite der Düse 531 in der Kältemittelströmung angeordnet ist. Daher kann der zylindrische Teil 531g als ein Beispiel für ein Wirbelraumausbildungselement mit dem Wirbelraum 531c verwendet werden, und in dieser Ausführungsform sind das Wirbelausbildungselement und die Düse miteinander integriert.
Ferner ist ein zylindrisches Element 531h, das zu einer kleineren zylindrischen Form als ein Innendurchmesser des zylindrischen Teils 531g ausgebildet ist, auf der strömungsaufwärtigen Seite in der Kältemittelströmung im Inneren des zylindrischen Teils 531g angeordnet. Die Axiallänge des zylindrischen Elements 531h ist derart ausgebildet, dass sie kürzer als eine Axiallänge des zylindrischen Teils 531g ist, und koaxial mit einer Mittelachse des zylindrischen Teils 531g angeordnet.
Daher ist in einem Bereich, in dem der zylindrische Teil 531g aus der Radialrichtung gegehen mit dem zylindrischen Element 531h überlappt, ein hohler zylindrischer Raum, der in einem Querschnitt senkrecht zu der Mittelachsenrichtung in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, zwischen der Innenumfangsseite des zylindrischen Teils 531g und der Außenumfangsseite des zylindrischen Elements 531h definiert. In einem Bereich, in dem der zylindrische Raum 531g nicht mit dem zylindrischen Element 531h überlappt, ist ein zylindrischer Raum, der in einem Querschnitt senkrecht zu der Mittelachsenrichtung zu einer kreisförmigen Form ausgebildet ist, auf der Innenumfangsseite des zylindrischen Teils 531g definiert.
Ferner ist ein Kältemittelzuströmungsdurchgang, der die Kältemitteleinlassöffnung 531b und den Wirbelraum 531c verbindet, in den hohlen zylindrischen Raum geöffnet und erstreckt sich aus einer Mittelachsenrichtung des Wirbelraums 531c gesehen in eine Tangentialrichtung einer Innenwandoberfläche des Wirbelraums 531c.
Mit dem vorstehenden Aufbau strömt das von der Kältemitteleinlassöffnung 531b in den hohlen zylindrischen Raum strömende Kältemittel entlang einer Innenumfangswandoberfläche des zylindrischen Teils 531g und wirbelt um eine Mittelachse des zylindrischen Teils 531g. Ferner strömt das aus dem hohlen zylindrischen Raum strömende Kältemittel in den zylindrischen Raum, während es um die Mittelachse wirbelt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung offensichtlich ist, ist der hohle zylindrische Raum innerhalb des zylindrischen Teils 531g in dieser Ausführungsform ein Beispiel für einen strömungsaufwärtigen Wirbelraum 311, in dem das von außen ausströmende Kältemittel verwirbelt wird, und der zylindrische Raum innerhalb des zylindrischen Teils 531 ist ein Beispiel für einen strömungsabwärtigen Wirbelraum 312, der das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 311 strömende Kältemittel in einen Teil 531d mit minimaler Querschnittfläche der Düse 531 einleitet, während es wirbelt.
Ein Auslassteil 311a, der auf der strömungsabwärtigsten Seite des hohlen zylindrischen Raums (strömungsaufwärtiger Wirbelraum 311) angeordnet ist, um zuzulassen, dass das Kältemittel aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 311 strömt, ist ähnlich der Querschnittform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 311 in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung zu einer ringförmigen Form, das heißt einer ringförmigen Form entlang der Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums 311 ausgebildet.
Da in diesem Beispiel der strömungsabwärtige Wirbelraum 312 zu der hohlen Rotationskörperform ausgebildet ist, wird ein Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite aufgrund der Wirkung einer Zentrifugalkraft, die durch Wirbeln des Kältemittels in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 312 erzeugt wird, weiter verringert als der Kältemitteldruck auf der Außenumfangsseite. Folglich wird in dieser Ausführungsform in einem Normalbetrieb des Ejektorkältekreislaufs 10 der Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 312 auf einen Druck verringert, bei dem der Druck des Kältemittels verringert wird und es siedet (Hohlraumbildung wird erzeugt).
Die Einstellung des Kältemitteldrucks auf der Mittelachsenseite in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 312 kann durch Einstellen des Wirbelströmungsdurchsatzes des in dem strömungsabwärtigen Wirbelraum 312 wirbelnden Kältemittels realisiert werden. Ferner kann die Wirbelströmungsrate zum Beispiel durch Einstellen eines Flächenverhältnisses der Durchgangsquerschnittfläche des Kältemittelzuströmungskanals zu der Schnittfläche des strömungsabwärtigen Wirbelraums 312 senkrecht zu der Axialrichtung eingestellt werden. Indessen bedeutet der Wirbeldurchsatz in dieser Ausführungsform den Durchsatz des Kältemittels in der Wirbelrichtung in der Nähe des äußersten Umfangsteils des Wirbelraums 531c.
Ferner ist der Kältemitteldurchgang, der im Inneren der Düse 531 definiert ist, mit dem Teil 531d mit minimaler Durchgangsfläche, der eine am stärksten verkleinerte Durchgangsfläche hat, einem angeschrägten Teil 531e mit einer Kältemitteldurchgangsfläche, die von dem Wirbelraum 531c in Richtung des Teils 531d mit minimaler Durchgangsfläche allmählich verkleinert ist, und einem divergenten Teil 531f mit einer Kältemitteldurchgangsfläche, die von dem Teil 531d mit minimaler Durchgangsfläche in Richtung der Kältemittelausstoßöffnung 531a allmählich vergrößert ist, ausgebildet.
Der Körper 532 ist aus Metall (zum Beispiel Aluminium) oder Kunstharz hergestellt, das im Wesentlichen zu einer hohen zylindrischen Form ausgebildet ist, das als ein Befestigungselement zum internen Halten und Fixieren der Düse 531 dient, und bildet eine Außenschale des Ejektors 53. Insbesondere ist die Düse 531 durch Presspassen fixiert, um in dem Inneren des Körpers 532 auf einer Endseite in der Längsrichtung des Körpers 532 aufgenommen zu werden.
Eine Kältemittelansaugöffnung 532a ist in einem Abschnitt definiert, der einer Außenumfangsseite der Düse 531 auf einer Außenumfangsseitenoberfläche des Körpers 532 entspricht. Die Kältemittelansaugöffnung 532a ist ein Durchgangsloch, das einen Abschnitt durchdringt, der einer Außenumfangsseite der Düse 531 auf der Außenumfangsseitenoberfläche des Körpers 532 entspricht, und angeordnet, um mit der Kältemittelausstoßöffnung 531a der Düse 531 in Verbindung zu stehen. Die Kältemittelansaugöffnung 532a saugt das aus einem Verdampfer 14 strömende Kältemittel aufgrund der Saugwirkung des Ausstoßkältemittels, das von der Kältemittelausstoßöffnung 531a der Düse 531 ausgestoßen wird, in das Innere des Ejektors 53. Die Kältemittelansaugöffnung 532a kann als ein Beispiel für die Fluidansaugöffnung verwendet werden, um das Fluid aufgrund der Saugwirkung des mit einer hohen Geschwindigkeit ausgestoßenen Fluids, das von der Düse 531 ausgestoßen wird, anzusaugen.
Ferner umfasst der Körper 532 innen einen Diffusorabschnitt 532b, der das von der Kältemittelausstoßöffnung 531a ausgestoßene Ausstoßkältemittel mit dem Ansaugkältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 532a angesaugt wird, vermischt, um den Druck zu erhöhen, und einen Ansaugdurchgang 532c, der das von der Kältemittelansaugöffnung 532a angesaugte Ansaugkältemittel in den Diffusorabschnitt 532b einleitet. Der Diffusorabschnitt 532b kann als ein Beispiel für einen Druckerhöhungsteil zum Vermischen und Druckerhöhen des Ausstoßfluids, das von der Düse 531 ausgestoßen wird, mit dem Ansaugfluid, das von der Fluidansaugöffnung angesaugt wird, verwendet werden.
Der Ansaugdurchgang 532c ist durch einen Raum zwischen einer Außenumfangsseite um eine Spitze einer angeschrägten Form der Düse 531 herum und einer Innenumfangsseite des Körpers 532 ausgebildet. Eine Kältemitteldurchgangsfläche des Ansaugdurchgangs 532c ist in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung allmählich verkleinert. Mit dem vorstehenden Aufbau wird ein Durchsatz des Ansaugkältemittels, das in dem Ansaugdurchgang 532c strömt, allmählich beschleunigt, und ein Energieverlust (Mischverlust) beim Mischen des Ansaugkältemittels mit dem Ausstoßkältemittel wird durch den Diffusorabschnitt 532b verringert.
Der Diffusorabschnitt 532b ist derart angeordnet, dass er mit einer Auslassseite des Ansaugdurchgangs 532c kontinuierlich ist, und derart ausgebildet, dass eine Kältemitteldurchgangsfläche allmählich zunimmt. Der Aufbau führt eine Funktion zum Umwandeln einer Geschwindigkeitsenergie eines gemischten Kältemittels des Ausstoßkältemittels und des Ansaugkältemittels in eine Druckenergie aus, das heißt, wirkt als ein Druckerhöhungsteil, der einen Durchsatz des gemischten Kältemittels verlangsamt und den Druck des vermischten Kältemittels erhöht.
Insbesondere ist eine Wandoberflächenform der Innenumfangswandoberfläche des Körpers 532, der den Diffusorabschnitt 532b bildet, gemäß dieser Ausführungsform, wie in einem Querschnitt entlang der Axialrichtung in 2 dargestellt, durch die Kombination mehrerer Krümmungen definiert. Ein Spreizungsgrad der Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche des Diffusorabschnitts 532b wird allmählich in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung größer und wird danach wieder kleiner, als ein Ergebnis wovon der Druck des Kältemittels isentrop erhöht werden kann.
Wie in 9 dargestellt, ist die Kältemittelauslassseite des Diffusorabschnitts 532b des Ejektors 53 mit einer Kältemitteleinlassöffnung des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 60 verbunden. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 60 ist eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung, die Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das in das Innere des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 60 strömt, voneinander abscheidet.
Eine Auslassöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 60 ist mit der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 verbunden. Die Auslassöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 60 ist mit einer Einlassseite des Kompressors 11 verbunden. Andere Strukturen und Betriebe sind die gleichen wie die der ersten Ausführungsform.
Daher kann in dem Ejektor 53 gemäß dieser Ausführungsform das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum 311 strömende Kältemittel (eine Strömung, die durch gestrichelte Pfeile in 10 angezeigt wird) wie in der ersten Ausführungsform mit der Strömung von der Außenumfangsseite des strömungsabwärtigen Wirbelraums 312 in Richtung der Seite des Teils 531d mit minimaler Durchgangsfläche der Düse 531 der Strömung (Strömung, die durch gestrichelte Pfeile in 10 angezeigt ist) des flüssigphasigen Kältemittels, das in dem strömungsabwärtigen Wirbelrum 312 verweilt und zirkuliert, vereinigt werden. Als ein Ergebnis kann eine Verringerung in dem Düsenwirkungsgrad der Düse 531 wie in der ersten Ausführungsform begrenzt werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern verschiedene Modifikationen können wie folgt daran vorgenommen werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

(1) In den ersten und zweiten Ausführungsformen sind die Beispiele, in denen der strömungsaufwärtige Wirbelraum 301 und der strömungsabwärtige Wirbelraum 302 jeweils durch die Wirbelförderelemente 38 und 39 definiert sind, beschrieben. Jedoch sind der strömungsaufwärtige Wirbelraum 301 und der strömungsabwärtige Wirbelraum 302 nicht auf die vorstehenden Aufbauten beschränkt.

Zum Beispiel ist in dem Ejektor 13 gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen der Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e derart definiert, dass er sich in der Tangentialrichtung der Innenwandoberfläche des Wirbelraums 30a erstreckt, und das gleiche zylindrische Element wie das in der dritten Ausführungsform ist im Inneren des Wirbelraums 30a angeordnet. Der hohle zylindrische Raum, der in dem Bereich definiert ist, wo der Wirbelraum 30a mit dem zylindrischen Element überlappt, kann als der strömungsaufwärtige Wirbelraum 301 definiert werden, und der zylindrische Raum, der in dem Bereich definiert ist, in dem der Wirbelraum 30a nicht mit dem zylindrischen Element überlappt, kann als der strömungsabwärtige Wirbelraum 302 definiert werden.
In dem Ejektor 53 gemäß der dritten Ausführungsform sind die Wirbelforderungselemente 38 und 39 gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen in dem Inneren des zylindrischen Teils 531g angeordnet. Als ein Ergebnis können wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen der strömungsaufwärtige Wirbelraum 311 und der strömungsabwärtige Wirbelraum 312 definiert werden.

(2) In den vorstehenden ersten und zweiten Ausführungsformen wurde die Beschreibung des Beispiels gegeben, in dem die Antriebsvorrichtung 37, die das Durchgangsausbildungselement 35 verschiebt, den abgedichteten Raum 37b, in dem das temperaturempfindliche Medium mit dem Druck, der gemäß einer Änderung in der Temperatur geändert wird, abgedichtet ist, und die Membran 37a, die gemäß dem Druck des temperaturempfindlichen Mediums innerhalb des abgedichteten Raums 37b verschoben wird, umfasst. Jedoch ist die Antriebsvorrichtung nicht auf diesen Aufbau beschränkt.

Zum Beispiel kann ein Thermowachs, das sein Volumen mit der Temperatur ändert, als ein temperaturempfindliche Medium angewendet werden, oder die Antriebsvorrichtung, die aus einem elastischen Element aus einer Legierung mit Formgedächtnis ausgebildet ist, kann als eine Antriebsvorrichtung angewendet werden. Außerdem kann die Antriebsvorrichtung, in der das Durchgangsausbildungselement 35 durch einen Elektromotor verschoben wird, wie in der zweiten Ausführungsform als die Antriebsvorrichtung verwendet werden.

(3) In der vorstehend erwähnten dritten Ausführungsform wird kein Detail der Anordnung des Ejektors 53 beschrieben. In der Anordnung des Ejektors 53 kann die Axialrichtung der Düse 531 wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen parallel zu einer Vertikalrichtung angeordnet sein oder kann parallel zu einer anderen Richtung (zum Beispiel einer Horizontalrichtung) angeordnet sein. Dies liegt daran, dass es unwahrscheinlich ist, dass das Kältemittel, das in dem Wirbelraum 531c wirbelt, durch eine Schwerkraft beeinträchtigt wird weil die Wirbelgeschwindigkeit relativ hoch ist.
(4) In den vorstehenden Ausführungsformen werden die Details der Auslassöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel des Ejektors 13 und der Auslassöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 60 nicht beschrieben. Eine Druckverringerungsvorrichtung (zum Beispiel eine seitenfixierte Öffnung, die aus einer Mündung oder einem Kapillarrohr ausgebildet ist) zur Druckverringerung des Kältemittels kann auf diesen Kältemittelauslasöffnungen angeordnet sein.
(5) In den vorstehenden Ausführungsformen wird das Beispiel, in dem der Ejektorkältekreislauf 10 mit dem Ejektor 13 der vorliegenden Offenbarung auf eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung angewendet wird, beschrieben, aber die Anwendung des Ejektorkältekreislaufs 10 mit dem Ejektor 13 ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Zum Beispiel kann der Ejektorkältekreislauf 10 zum Beispiel auf eine ortsfeste Klimatisierungsvorrichtung, ein Kühllagergebäude, eine Kühl-Heizvorrichtung für einen Verkaufsautomaten, etc. angewendet werden.
(6) In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wurden Beispiele, in denen ein Unterkühlungswärmetauscher als der Wärmestrahler 12 verwendet wird, beschrieben, aber es ist unnötig zu sagen, dass ein normaler Wärmestrahler, der nur aus dem Kondensator 12a ausgebildet ist, als der Wärmestrahler 12 verwendet werden kann. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird das Beispiel, in dem Komponenten, wie etwa der Körper 30 des Ejektors 13, und Komponenten, wie etwa die Düse 531 des Ejektors 53 und des Körpers 532, aus Metall ausgebildet sind, beschrieben. Solange jedoch Funktionen der Komponenten ausgeübt werden können, sind die Materialien nicht beschränkt. Folglich können diese Komponenten aus einem Harz hergestellt sein.

Die vorliegende Offenbarung wurde basierend auf den folgenden Analyseergebnissen gemacht. Erstens haben die gegenwärtigen Erfinder durch Simulationsanalyse eine Strömung des Kältemittels innerhalb des Wirbelraums bestätigt, wenn der Kältemitteldruck auf der Wirbelmittenseite auf einen Druck verringert wird, bei dem der Druck des Kältemittels verringert und es gesiedet wird, indem das Kältemittel für den Kältekreislauf in dem Wirbelraum der Druckverringerungsvorrichtung gewirbelt wird.
11 ist eine Querschnittansicht entlang einer Axialrichtung eines Wirbelraums 70d, das ein Ergebnis der Simulationsanalyse zeigt, in der ein Bereich, in dem das flüssigphasige Kältemittel vorhanden ist, durch Punktschraffur angezeigt ist und Strömungslinien des Kältemittels in diesem Bereich durch jeweilige Pfeile angezeigt sind.
Die durch die jeweiligen Pfeile angezeigten Strömungslinien sind Strömungslinien, die in einem Querschnitt in der Axialrichtung in 11 darstellbar sind, das heißt, Strömungslinien, die durch Geschwindigkeitskomponenten gezeichnet werden können, aus denen eine Geschwindigkeitskomponente in der Wirbelrichtung entfernt ist. Der Wirbelraum 70d ist innerhalb eines Hauptkörpers 70a einer Druckverringerungsvorrichtung 70 definiert und zu einer hohlen Rotationskörperform (detaillierter eine Form, in der ein zylindrischer Raum koaxial mit einem konischen Raum gekoppelt ist) ausgebildet.
Es wird aus 11 bestätigt, dass ein gasphasiges Kältemittel in einer Säulenform auf einer Wirbelmittelseite des Wirbelraums 70d ungleichmäßig verteilt ist. Ein flüssigphasiges Kältemittel um das gasphasige Kältemittel herum (auf das hier nachstehend als „Gassäule” Bezug genommen wird), das in der Säulenform ungleichmäßig verteilt ist, strömt, wie durch die Strömungslinien gestrichelter Pfeile angezeigt, von einer Seite eines Teils 70b mit minimaler Querschnittfläche die eine Endseite entlang der Gassäule in der Axialrichtung (Unterseite in 11) ist, in Richtung der anderen Endseite in der Axialrichtung (Oberseite in 11).
Ferner strömt das Kältemittel, das entlang der Gassäule strömt und die andere Endseite in der Axialrichtung erreicht, von der Außenumfangsseite in Richtung der Seite des Teils 70b mit minimaler Durchgangsfläche. Das Kältemittel, das die Seite des Teils 70b mit minimaler Durchgangsfläche erreicht, strömt von der Seite des Teils 70b mit minimaler Durchgangsfläche entlang der Gassäule in Richtung der anderen Endseite in der Axialrichtung. Mit anderen Worten kann bestätigt werden, dass das flüssigphasige Kältemittel, wie durch gestrichelte Pfeile in 11 angezeigt, um die Gassäule herum verweilt, während es um die Gassäule zirkuliert.
Wie vorstehend beschrieben, verweilt das flüssigphasige Kältemittel um die Gassäule, während es zirkuliert, und das flüssigphasige Kältemittel strömt von der Seite des Teils 70b mit minimalem Querschnitt entlang der Gassäule in Richtung der anderen Endseite in der Axialrichtung. Daher versteht sich, dass ein Drehimpuls der Wirbelströmung des Kältemittels in der Nähe des Teils 70b mit minimaler Durchgangsfläche in einem Gesamtbereich auf der Seite der Wirbelmitte in der Axialrichtung auf das Kältemittel übertragen wird. Ferner versteht sich, dass die Druckverringerung und das Sieden des Kältemittels in dem Gesamtbereich auf der Wirbelmittenseite in der Axialrichtung durch die Übertragung des Drehmoments gefördert werden und die Gassäule über den gesamten Bereich innerhalb des Wirbelraums 70d in der Axialrichtung ausgebildet wird.
Andererseits strömt das Kältemittel, das von einer Kältemitteleinlassöffnung 70c, die mit einer Seitenoberfläche des Hauptkörpers 70a verbunden ist, in den Wirbelraum 70d strömt, wie durch dicke massive Pfeile in 11 angezeigt, entlang der Außenumfangsseite des Kältemittels, das verweilt, während es um die Gassäule herum zirkuliert, in Richtung der Seite des Teils 70b mit minimaler Durchgangsfläche.
Da das in den Wirbelraum 70d strömende Kältemittel in dieser Situation ein Hochdruckkältemittel ist, das aus dem Strahler strömt, ist das Kältemittel, das in den Wirbelraum 70d strömt, selbst wenn das Kältemittel in die Tangentialrichtung des Wirbelraums 70d mit kreisförmigem Querschnitt strömt, anfällig dafür, unter einer Betriebsbedingung, in der ein Druck des Hochdruckkältemittels relativ hoch ist, wie in einem Hochlastbetrieb der Kältekreislaufvorrichtung, in Richtung der Niederdruckseite (das heißt, die Wirbelmittenseite) zu strömen.
Wenn das in den Wirbelraum 70d strömende Kältemittel in Richtung der Wirbelmittenseite strömt, wird eine Strömung des flüssigphasigen Kältemittels, das um die Gassäule herum zirkuliert, wie durch einen dicken massiven Pfeil auf einer rechten Seite in 11 angezeigt, blockiert. Aus diesem Grund ist es unwahrscheinlich, dass der Drehimpuls der Wirbelströmung des Kältemittels in der Nähe des vorstehend beschriebenen Teils 70b mit minimaler Durchgangsfläche in dem Gesamtbereich auf der Wirbelmittenseite in der Axialrichtung auf das Kältemittel übertragen wird, und die Druckverringerung und das Sieden des Kältemittels auf der Wirbelmittenseite können begrenzt werden.
Als ein Ergebnis wird ein Verhältnis des gasphasigen Kältemittels zu dem Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, das in dem Teil mit minimaler Durchgangsfläche strömt, verringert, und der Düsenwirkungsgrad kann verringert werden. Das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand bedeutet nicht nur das Kältemittel in einem gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand, sondern umfasst das Kältemittel in einem Zustand, in dem in einem unterkühlten flüssigphasigen Zustand Luftblasen in das Kältemittel gemischt sind.
Im Gegensatz dazu, ist es wünschenswert, dass das Kältemittel sich mit einer Strömung von der Außenumfangsseite in Richtung der Seite des Teils 70b mit minimaler Durchgangsfläche der Kältemittelströmung des flüssigphasigen Kältemittels, das verweilt und um die Gassäule zirkuliert, vereinigen kann, um zuzulassen, dass das Kältemittel, das aus der Kältemitteleinlassöffnung 70c in den Wirbelraum 70d strömt, in Richtung des Teils 70b mit minimaler Durchgangsfläche strömt, um nicht die Strömung des flüssigphasigen Kältemittels, das um die Gassäule zirkuliert, zu blockieren.

Claims

Ejektor, der umfasst: ein Wirbelraumausbildungselement (531g) mit einem Wirbelraum (531c), in dem ein Fluid verwirbelt wird; eine Düse (531), die den Druck des Fluids, das aus dem Wirbelraum (531c) strömt, verringert und es ausstößt; und einen Körper (532), der eine Fluidansaugöffnung (532a) umfasst, die ein Fluid aufgrund einer Saugtätigkeit des mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßenen Fluids, das von der Düse (531) ausgestoßen wird, ansaugt, und einen Druckerhöhungsteil (532b), der das ausgestoßene Fluid mit dem Ansaugfluid vermischt, das von der Fluidansaugöffnung (532a) angesaugt wird, und einen Druck des vermischten Fluids erhöht, wobei der Wirbelraum (531c) einen strömungsaufwärtigen Wirbelraum (311), in dem das von außerhalb strömende Fluid verwirbelt wird, und einen strömungsabwärtigen Wirbelraum (312), der das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum strömende Fluid in die Düse (531) einleitet, umfasst, wobei das Fluid wirbelnd gehalten wird, der strömungsaufwärtige Wirbelraum (311) und der strömungsabwärtige Wirbelraum (312) jeweilige Rotationskörperformen haben, in denen Mittelachsen koaxial miteinander angeordnet sind, der strömungsaufwärtige Wirbelraum (311) einen Auslassteil (311a) hat, durch den das Fluid zu dem strömungsabwärtigen Wirbelraum (312) ausströmt, und der Auslassteil (311a) in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine ringförmige Form entlang einer Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums (311) hat, der strömungsabwärtige Wirbelraum (312) in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine kreisförmige Form hat.
Ejektor für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung, der umfasst: einen Körper (30) mit einer Kältemitteleinlassöffnung (31a), einem Wirbelraum (30a), in dem ein von der Kältemitteleinlassöffnung (31a) strömendes Kältemittel verwirbelt wird, einem Druckverringerungsraum (30b), in dem der Druck des aus dem Wirbelraum (30a) strömenden Kältemittels verringert wird, einem Ansaugdurchgang (13b), der mit einer strömungsabwärtigen Seite des Druckverringerungsraums (30b) in einer Kältemittelströmung in Verbindung steht und das Kältemittel von außen ansaugt, und einem Druckerhöhungsraum (30e), in dem ein von dem Druckverringerungsraum (30b) ausgestoßenes Ausstoßkältemittel mit einem von dem Ansaugdurchgang (13b) gesaugten Ansaugkältemittel vermischt wird; und ein Durchgangsausbildungsausbildungselement (35), das wenigstens einen im Inneren des Druckverringerungsraums (30b) angeordneten Abschnitt und einen im Inneren des Druckerhöhungsraums (30e) angeordneten Abschnitt umfasst, wobei das Durchgangsausbildungsausbildungselement eine konische Form, deren Querschnittsfläche in eine Richtung weg von dem Druckverringerungsraum (30b) zunimmt, hat, wobei ein Kältemitteldurchgang, der zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Körpers (30), der den Druckverringerungsraum (30b) definiert, und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements (35) bereitgestellt ist, ein Düsendurchgang (13a) ist, der als eine Düse wirkt, die den Druck des aus dem Wirbelraum (30a) strömenden Kältemittels verringert und es ausstößt, ein Kältemitteldurchgang, der zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Körpers (30), der den Druckerhöhungsraum (30e) definiert, und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements (35) bereitgestellt ist, ein Diffusordurchgang (13c) ist, der als ein Diffusor wirkt, der das Ausstoßkältemittel und das Ansaugkältemittel mischt und deren Druck erhöht, der Wirbelraum (30a) einen strömungsaufwärtigen Wirbelraum (301), in dem das von außen strömende Kältemittel verwirbelt wird, und einen strömungsabwärtigen Wirbelraum (302), in dem das aus dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum (301) strömende Kältemittel mit Wirbeln in den Düsendurchgang (13a) eingeleitet wird, umfasst, der strömungsaufwärtige Wirbelraum (301) und der strömungsabwärtige Wirbelraum (302) jeweilige Rotationskörperformen haben, in denen Mittelachsen koaxial miteinander angeordnet sind, der strömungsaufwärtige Wirbelraum (301) einen Auslassteil (38e, 39e) hat, durch den das Kältemittel zu dem strömungsabwärtigen Wirbelraum (302) ausströmt, und der Auslassteil (38e, 39e) in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine ringförmige Form entlang einer Außenumfangsform des strömungsaufwärtigen Wirbelraums (301) hat, und der strömungsabwärtige Wirbelraum (302) in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine kreisförmige Form hat.
Ejektor gemäß Anspruch 1 oder 2, der ferner ein Wirbelförderungselement (38) umfasst, welches das Kältemittel in dem strömungsaufwärtigen Wirbelraum (301) um die Mittelachse herum wirbelt, wobei das Wirbelförderungselement (38) eine Strömungsregulierungsplatte (38c) umfasst und das Kältemittel benachbart zu einer Mittelachse des strömungsaufwärtigen Wirbelraums (301) entlang der Strömungsregulierungsplatte (38c) radial auswärts strömt.
Ejektor gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der strömungsabwärtige Wirbelraum (301, 311) in einer Querschnittoberfläche senkrecht zu der Mittelachse eine ringförmige Form hat, und der strömungsaufwärtige Wirbelraum (301, 311) aufgebaut ist, um zuzulassen, dass das Kältemittel mit einer Geschwindigkeitskomponente in eine Richtung, die um die Mittelachse des strömungsaufwärtigen Wirbelraums (301, 311) wirbelt, in den strömungsaufwärtigen Wirbelraum strömt.