DE112014003680B4

DE112014003680B4 - Ejektor

Info

Publication number: DE112014003680B4
Application number: DE112014003680.3T
Authority: DE
Inventors: Ryota Nakashima; Etsuhisa Yamada; Haruyuki Nishijima; Yoshiaki Takano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2023-01-19
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: US20160169566A1; CN105492778B; JP6003844B2; CN105492778A; JP2015034672A; US9816738B2; WO2015019564A1; DE112014003680T5

Abstract

Ejektor, der auf eine Einrichtung (10) für einen Kühlkreislauf mit Dampfkompression angewendet wird, wobei der Ejektor aufweist:einen Körper (30), der einen Verwirbelungsraum (30a), der ein Kältemittel verwirbelt, das von einer Einlassöffnung (31a) für das Kältemittel herein geströmt ist, einen Druckverminderungsraum (30b), der das Kältemittel entspannt, das von dem Verwirbelungsraum (30a) heraus geströmt ist, einen Ansaug-Durchlass (13b), der mit einer stromabwärts gelegenen Seite des Druckverminderungsraums (30b) in einem Kältemittelstrom in Verbindung steht und der das Kältemittel von außen ansaugt, sowie einen Raum (30e) für eine Beaufschlagung mit Druck aufweist, wobei das Kältemittel, das von dem Druckverminderungsraum (30b) versprüht wird, und das Kältemittel, das von dem Ansaug-Durchlass (13b) angesaugt wird, in den Raum (30e) für eine Beaufschlagung mit Druck hinein strömen, undein einen Durchlass bildendes Element (35), wobei zumindest ein Abschnitt des einen Durchlass bildenden Elements (35) im Inneren des Druckverminderungsraums (30b) und des Raums (30e) für eine Beaufschlagung mit Druck angeordnet ist, wobei das einen Durchlass bildende Element (35) eine kegelförmige Gestalt aufweist, bei der sich eine Schnittfläche desselben in einer Richtung weg von dem Druckverminderungsraum (30b) graduell verbreitert, wobei ein Kältemittel-Durchlass, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Körpers (30), der den Druckverminderungsraum (30b) definiert, und einer äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements (35) ausgebildet ist, ein Düsen-Durchlass (13a) ist, der das Kältemittel, das aus dem Verwirbelungsraum (30a) heraus geströmt ist, entspannt und versprüht, ein Kältemittel-Durchlass, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Körpers (30), der den Raum (30e) für eine Beaufschlagung mit Druck definiert, und der äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements (35) ausgebildet ist, ein Diffusor-Durchlass (13c) ist, der kinetische Energie eines gemischten Kältemittels aus dem versprühten Kältemittel und dem angesaugten Kältemittel in Druckenergie umwandelt,der Verwirbelungsraum (30a) in der Form eines Rotationskörpers ausgebildet ist, der symmetrisch bezüglich einer Mittelachse ist,die Mittelachse des Verwirbelungsraums (30a) und eine Mittelachse des einen Durchlass bildenden Elements (35) koaxial angeordnet sind,eine Mehrzahl von Führungsdurchlässen (35a), durch die das Kältemittel von der Einlassöffnung (31a) für das Kältemittel in den Verwirbelungsraum (30a) eingeleitet wird, in dem Körper (30) ausgebildet ist unddie Kältemittel, die von der Mehrzahl von Führungsdurchlässen (36a) in den Verwirbelungsraum (30a) hinein strömen, bei Betrachtung entlang einer axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements (35) Geschwindigkeitskomponenten in Richtungen aufweisen, in welche die Kältemittel entlang eines äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums (30a) strömen, wobei sich die Richtungen der Geschwindigkeitskomponenten voneinander unterscheiden.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Ejektor, der ein Fluid entspannt und ein Fluid durch die Saugkraft eines versprühten Fluides ansaugt, das mit einer hohen Geschwindigkeit versprüht wird.
Im Stand der Technik ist ein Ejektor als eine Druckverminderungseinrichtung bekannt geworden, die auf eine Einrichtung für einen Kühlkreislauf mit Dampfkompression angewendet wird. Bei dieser Art von Ejektor ist ein Düsen-Abschnitt bereitgestellt, der ein Kältemittel entspannt, ein Gasphasen-Kältemittel, das aus einem Verdampfer heraus geströmt ist, wird durch die Saugwirkung eines Kältemittels angesaugt, das aus dem Düsen-Abschnitt versprüht wird, und das versprühte Kältemittel und das angesaugte Kältemittel werden so gemischt, dass sie durch ein Teilstück für eine Erhöhung des Drucks (Diffusor-Abschnitt) mit Druck beaufschlagt werden.
Dementsprechend kann der Stromverbrauch eines Kompressors in einer Einrichtung für einen Kühlkreislauf (im Folgenden als ein Kühlkreislauf vom Ejektor-Typ bezeichnet), die einen Ejektor als eine Druckverminderungseinrichtung beinhaltet, bei Verwenden der Wirkung eines Drucks eines Kältemittels in dem Teilstück eines Ejektors für eine Erhöhung des Drucks verringert werden, und eine Leistungsziffer (COP) eines Kreislaufs kann in einem größeren Ausmaß als bei einer üblichen Einrichtung für einen Kühlkreislauf, die ein Expansionsventil oder dergleichen als eine Druckverminderungseinrichtung beinhaltet, weiter verbessert werden.
In der JP 3 331 604 B2 ist ein Ejektor, der einen Düsen-Abschnitt beinhaltet, der ein Kältemittel in zwei Stufen entspannt, als ein Ejektor offenbart, der auf einen Kühlkreislauf vom Ejektor-Typ angewendet wird. Spezifischer wird in dem Ejektor der JP 3 331 604 B2 ein Kältemittel in einem Flüssigphasenzustand mit einem hohen Druck durch eine erste Düse entspannt, bis das Kältemittel einen Zustand mit den zwei Phasen gasförmig und flüssig erreicht, und das Kältemittel in dem Zustand mit den zwei Phasen gasförmig und flüssig in eine zweite Düse hinein strömt.
Dementsprechend wird bei dem Ejektor der JP 3 331 604 B2 ein Sieden eines Kältemittels in der zweiten Düse unterstützt, die Düsen-Effizienz des gesamten Düsen-Abschnitts wird verbessert, und die COP in dem gesamten Kühlkreislauf vom Ejektor-Typ wird weiter verbessert.
Bei einem üblichen Ejektor ist ein Diffusor-Abschnitt (Teilstück für eine Erhöhung des Drucks) koaxial auf einer Verlängerungslinie in einer axialen Richtung eines Düsen-Abschnitts angeordnet. Die JP 2003 - 014 318 A offenbart, dass die Effizienz des Ejektors verbessert werden kann, indem der Verbreiterungswinkel des Diffusor-Abschnitts, der wie vorstehend beschrieben angeordnet ist, ziemlich verkleinert wird.
Die Düsen-Effizienz bedeutet die Effizienz einer Energieumwandlung, wenn die Druckenergie eines Kältemittels in einem Düsen-Abschnitt in kinetische Energie umgewandelt wird, und die Effizienz des Ejektors bedeutet die Effizienz einer Energieumwandlung in dem gesamten Ejektor.
Bei dem Ejektor der JP 3 331 604 B2 nimmt zum Beispiel eine thermische Last des Kühlkreislauf
vom Ejektor-Typ ab, und wenn ein Druckunterschied (ein Unterschied zwischen einem hohen Druck und einem niedrigen Druck) zwischen dem Druck eines Kältemittels auf der Seite des Kreislaufs mit einem hohen Druck und dem Druck eines Kältemittels auf der Seite des Kreislaufs mit einem niedrigen Druck abnimmt, wird in der ersten Düse eine Druckverminderung entsprechend dem Unterschied zwischen dem hohen Druck und dem niedrigen Druck erzeugt, und dadurch wird die Möglichkeit verursacht, dass das meiste des Kältemittels in der zweiten Düse möglicherweise nicht entspannt wird.
Da in diesem Fall ein Kältemittel mit den zwei Phasen gasförmig und flüssig in die zweite Düse strömt, können Effekte hinsichtlich einer Verbesserung der Düsen-Effizienz nicht erzielt werden, und das Kältemittel wird in dem Diffusor-Abschnitt möglicherweise nicht ausreichend mit Druck beaufschlagt.
Indessen kann in Betracht gezogen werden, dass ein Kältemittel in dem Diffusor-Abschnitt selbst bei einer geringen Last des Kühlkreislaufs vom Ejektor-Typ ausreichend mit Druck beaufschlagt wird, indem der in der JP 2003 - 014 318 A offenbarte Diffusor-Abschnitt mit einem relativ kleinen Verbreiterungswinkel auf den Ejektor der JP 3 331 604 B2 angewendet wird und die Effizienz des Ejektors verbessert wird.
Wenn jedoch der Diffusor-Abschnitt angewendet wird, nimmt die Länge in der axialen Richtung des Düsen-Abschnitts in dem gesamten Ejektor zu, und dadurch wird die Möglichkeit verursacht, dass ein Volumen des Ejektors während einer üblichen Last des Kühlkreislaufs vom Ejektor-Typ möglicherweise unnötigerweise zunimmt.
Die vorliegende Offenbarung wird unter Beachtung der vorstehend beschriebenen Probleme vorgenommen, und eine Aufgabe derselben besteht darin, die Düsen-Effizienz in einem Ejektor ausreichend zu verbessern, der ein Kältemittel entspannt, das in einem Verwirbelungsraum verwirbelt wird.
Die obige Aufgabe wird durch einen Ejektor gelöst,
der auf eine Einrichtung für einen Kühlkreislauf mit Dampfkompression angewendet wird, wobei der Ejektor aufweist:

einen Körper, der einen Verwirbelungsraum, der ein Kältemittel verwirbelt, das von einer Einlassöffnung für das Kältemittel herein geströmt ist, einen Druckverminderungsraum, der das Kältemittel entspannt, das aus dem Verwirbelungsraum heraus geströmt ist, einen Ansaug-Durchlass, der mit einer stromabwärts gelegenen Seite des Druckverminderungsraums in einem Kältemittelstrom in Verbindung steht und der das Kältemittel von außen ansaugt, sowie einen Raum für eine Beaufschlagung mit Druck aufweist, wobei das Kältemittel, das von dem Druckverminderungsraum versprüht wird, und das Kältemittel, das von dem Ansaug-Durchlass angesaugt wird, in den Raum für eine Beaufschlagung mit Druck hinein strömen; und ein einen Durchlass bildendes Element, wobei zumindest ein Abschnitt des einen Durchlass bildenden Elements im Inneren des Druckverminderungsraums und des Raums für eine Beaufschlagung mit Druck angeordnet ist, wobei das einen Durchlass bildende Element eine kegelförmige Gestalt aufweist, in der sich eine Schnittfläche desselben in einer Richtung weg von dem Druckverminderungsraum graduell verbreitert, wobei
ein Durchlass für das Kältemittel, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Körpers, der den Druckverminderungsraum definiert, und einer äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements ausgebildet ist, ein Düsen-Durchlass ist, der das Kältemittel entspannt und versprüht, das aus dem Verwirbelungsraum heraus geströmt ist, ein Durchlass für das Kältemittel, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Körpers, der den Raum für eine Beaufschlagung mit Druck definiert, und der äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements ausgebildet ist, ein Diffusor-Durchlass ist, der kinetische Energie eines gemischten Kältemittels aus dem versprühten Kältemittel und dem angesaugten Kältemittel in Druckenergie umwandelt,
der Verwirbelungsraum in der Gestalt eines Rotationskörpers ausgebildet ist, der symmetrisch bezüglich einer Mittelachse ist, wobei die Mittelachse des Verwirbelungsraums und eine Mittelachse des einen Durchlass bildenden Elements koaxial angeordnet sind, eine Mehrzahl von Führungsdurchlässen, durch die das Kältemittel von der Einlassöffnung für das Kältemittel in den Verwirbelungsraum eingeleitet wird, die in dem Körper ausgebildet ist, und
die Kältemittel, die von der Mehrzahl von Führungsdurchlässen in den Verwirbelungsraum hinein strömen, bei einer Betrachtung entlang einer axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements Geschwindigkeitskomponenten in Richtungen aufweisen, in welche die Kältemittel entlang eines äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums strömen, wobei sich die Richtungen der Geschwindigkeitskomponenten voneinander unterscheiden.

Da demgemäß die Kältemittel, die von der Mehrzahl von Führungsdurchlässen in den Verwirbelungsraum hinein strömen, bei Betrachtung entlang der axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements Geschwindigkeitskomponenten in die Richtungen aufweisen, in welche die Kältemittel entlang des äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums strömen, können die Kältemittel, die in den Verwirbelungsraum hinein strömen, in dem Verwirbelungsraum verwirbelt werden.
Da die Kältemittel, die von der Mehrzahl von Führungsdurchlässen in den Verwirbelungsraum hinein strömen, bei Betrachtung entlang der axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements die Geschwindigkeitskomponenten in Richtungen aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, können Geschwindigkeitskomponenten in Richtungen, die bewirken würden, dass Verwirbelungszentren von Kältemitteln, die in dem Verwirbelungsraum herum wirbeln, von der Mittelachse des Verwirbelungsraums abweichen, unter Geschwindigkeitskomponenten jedes Kältemittels, das in den Verwirbelungsraum hinein strömt, einander aufheben.
Dementsprechend ist es möglich, eine große Abweichung zwischen den Verwirbelungszentren der Kältemittel, die in dem Verwirbelungsraum herum wirbeln, und der Mittelachse des Verwirbelungsraums zu unterbinden, und Kältemittel in einem Zustand der Zwei-Phasen-Trennung, in dem Flüssigphasen-Kältemittel ungleichmäßig auf einer äu-ßeren Umfangsseite verteilt sind und Gasphasen-Kältemittel ungleichmäßig auf einer inneren Umfangsseite verteilt sind, können in die Düsen-Durchlässe hinein strömen, die auf der äußeren Umfangsseite des einen Durchlass bildenden Elements ausgebildet sind.
Im Ergebnis kann ein Sieden der Kältemittel in dem Zustand der Zwei-Phasen-Trennung in den Düsen-Durchlässen unterstützt werden, und die Effizienz der Energieumwandlung (die der Düsen-Effizienz entspricht), wenn Druckenergie von Kältemitteln in den Düsen-Durchlässen in kinetische Energie umgewandelt wird, kann verbessert werden. Das heißt, erfindungsgemäß kann die Düsen-Effizienz in dem Ejektor, der die Kältemittel entspannt, die in dem Verwirbelungsraum herum wirbeln, ausreichend verbessert werden.
Eine weiter vorteilhafte Ausführungsfonn besteht darin, dass Kältemittel-Auslassöffnungen der Mehrzahl von Führungsdurchlässen zu dem Verwirbelungsraum bei Betrachtung entlang der axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements in Intervallen mit gleichen Winkeln um die Mittelachse des Verwirbelungsraums herum positioniert sind.
Dementsprechend ist das einen Durchlass bildende Element nicht streng auf nur die Form beschränkt, bei der sich die Schnittfläche in einer Richtung weg von dem Druckverminderungsraum graduell verbreitert. Da das einen Durchlass bildende Element eine Form aufweist, bei der sich eine Schnittfläche von zumindest einem Abschnitt des einen Durchlass bildenden Elements in der Richtung weg von dem Druckverminderungsraum graduell verbreitert, kann das einen Durchlass bildende Element eine Form aufweisen, bei der sich der Diffusor-Durchlass in Richtung zu dem Außenraum hin in einer Richtung weg von dem Druckverminderungsraum verbreitert.
„Das einen Durchlass bildende Element ist in einer kegelförmigen Gestalt ausgebildet“ ist nicht darauf beschränkt, dass das einen Durchlass bildende Element in einer vollständigen kegelförmigen Gestalt ausgebildet ist und beinhaltet eine Form, die einem Kegel ähnlich ist, oder eine Form, bei der ein Abschnitt in einer kegelförmigen Gestalt ausgebildet ist. Noch genauer ist eine Schnittform in einer axialen Richtung nicht auf ein gleichschenkliges Dreieck beschränkt und kann eine Gestalt, die zwei Seiten mit einer Beschaffenheit aufweist, bei der ein Scheitelpunkt zwischen zwei Seiten eingefügt ist, die in Richtung zu der inneren Umfangsseite hin konvex sind, eine Gestalt, die zwei Seiten mit einer Beschaffenheit aufweist, bei der ein Scheitelpunkt zwischen zwei Seiten eingefügt ist, die in Richtung zu der äußeren Umfangsseite hin konvex sind, eine Gestalt, bei der die Schnittform in einer halbkreisförmigen Gestalt ausgebildet ist, oder dergleichen beinhalten.
„Intervalle mit gleichen Winkeln“ bedeutet nicht nur die Beschaffenheit, bei der Ausström-Öffnungen in Intervallen mit genau gleichen Winkeln angeordnet sind, und kann eine Beschaffenheit beinhalten, bei der die Ausström-Öffnungen in Bezug auf gleiche Winkel innerhalb eines Bereichs etwas abweichen, in dem eine starke Abweichung zwischen den Verwirbelungszentren von Kältemitteln, die in dem Verwirbelungsraum herum wirbeln, und der Mittelachse des Verwirbelungsraums begrenzt werden kann.

1 ist eine Gesamtansicht des Aufbaus eines Kühlkreislaufs vom Ejektor-Typ einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine axiale Querschnittsansicht eines Ejektors der ersten Ausführungsform;
3 ist eine Querschnittsansicht entlang III-III von 2;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Funktion jedes Kältemittel-Durchlasses des Ejektors der ersten Ausführungsform;
5 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Zustand eines Kältemittels in dem Kühlkreislauf vom Ejektor-Typ der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist eine axiale Querschnittsansicht eines Ejektors einer zweiten Ausführungsform;
7 ist eine Querschnittsansicht entlang VII-VII von 6;
8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Führungsdurchlass eines Ejektors einer weiteren Ausführungsform zeigt;
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen weiteren Führungsdurchlass eines Ejektors noch einer weiteren Ausführungsform zeigt;
10 ist eine Querschnittsansicht, die einen Verteilungsraum und einen Führungsdurchlass eines Ejektors noch einer weiteren Ausführungsform zeigt;
11 ist eine Quersclmittsansicht, die einen weiteren Führungsdurchlass eines Ejektors noch einer weiteren Ausführungsform zeigt;
12 ist eine Querschnittsansicht, die einen weiteren Verteilungsraum und einen weiteren Führungsdurchlass eines Ejektors noch einer weiteren Ausführungsform zeigt;
13 ist eine Querschnittsansicht, die einen weiteren Führungsdurchlass eines Ejektors noch einer weiteren Ausführungsform zeigt.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Aspekte beschrieben, um der vorliegenden Erfindung eine konkrete Form zu geben. Bei jedem Aspekt werden Abschnitten, die Inhalten entsprechen, die in einem vorhergehenden Aspekt beschrieben wurden, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und sich überschneidende Erläuterungen können weggelassen werden. Wenn ein Abschnitt in einer Konfiguration bei jedem Aspekt beschrieben ist, können andere Aspekte, die zuvor beschrieben wurden, auf andere Abschnitte der Konfiguration angewendet werden. Es sind nicht nur Abschnitte kombinierbar, die spezifisch so dargelegt sind, dass sie in jeder Ausführungsform zu kombinieren sind, sondern Ausführungsformen sind auch teilweise miteinander kombinierbar, auch wenn eine Kombination nicht dargelegt ist, solange speziell in Bezug auf die Kombination kein nachteiliger Effekt erzeugt wird.
Als erstes schlagen die Erfinder in der Japanischen Patentanmeldung JP 2012 - 184 950 A (im Folgenden als das Beispiel einer früheren Anmeldung bezeichnet) Folgendes vor: einen Ejektor, der auf einen Kühlkreislauf vom Ejektor-Typ angewendet wird, der Folgendes aufweist:

einen Körper, in dem ein Verwirbelungsraum, durch den ein Kältemittel verwirbelt wird, das aus einem Radiator heraus geströmt ist, ein Druckverminderungsraum, durch den ein Kältemittel entspannt wird, das aus dem Verwirbelungsraum heraus geströmt ist, ein Ansaug-Durchlass, der mit einer stromabwärts gelegenen Seite des Druckverminderungsraums in einem Kältemittelstrom in Verbindung steht und durch den ein Kältemittel angesaugt wird, das aus einem Verdampfer heraus geströmt ist, sowie ein Raum für eine Beaufschlagung mit Druck bereitgestellt sind, in dem ein Kältemittel, das von dem Druckverminderungsraum versprüht wird, und ein Kältemittel, das von dem Ansaug-Durchlass angesaugt wird, miteinander gemischt und mit Druck beaufschlagt werden, und
ein einen Durchlass bildendes Element, das zumindest einen Abschnitt beinhaltet, der im Inneren des Druckverminderungsraums und des Raums für eine Beaufschlagung mit Druck angeordnet ist, und in einer kegelförmigen Gestalt ausgebildet ist, bei der sich eine Schnittfläche in einer Richtung weg von dem Druckverminderungsraum graduell verbreitert,
in dem ein Kältemittel-Durchlass, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Körpers, der den Druckverminderungsraum bildet, und einer äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements bereitgestellt ist, einen Düsen-Durchlass bildet, der als eine Düse fungiert, durch die das Kältemittel, das aus dem Verwirbelungsraum heraus geströmt ist, entspannt und versprüht wird, und ein Kältemittel-Durchlass, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Körpers, der den Raum für eine Beaufschlagung mit Druck bildet, und der äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements bereitgestellt ist, einen Diffusor-Durchlass bildet, der als ein Diffusor fungiert, der ein gemischtes Kältemittel aus dem versprühten Kältemittel und dem angesaugten Kältemittel mit Druck beaufschlagt.

Da bei dem Ejektor dieses Beispiels einer früheren Anmeldung ein Kältemittel in dem Verwirbelungsraum verwirbelt wird, kann der Druck des Kältemittels auf der Seite des Zentrums der Verwirbelung in dem Verwirbelungsraum auf einen Druck, bei dem das Kältemittel zu einem gesättigten Flüssigphasen-Kältemittel wird, oder auf einen Druck verringert werden, bei dem das Kältemittel entspannt und gesiedet wird (Erzeugung von Kavitation). Dementsprechend existieren mehr Gasphasen-Kältemittel auf der inneren Umfangsseite in einem größeren Ausmaß als auf der äußeren Umfangsseite der Verwirbelungs-Mittelachse, und es kann ein Zustand einer Zwei-Phasen-Trennung erhalten werden, bei dem ein Kältemittel mit einer einzelnen Gas-Phase in der Nähe einer Verwirbelungs-Mittellinie in dem Verwirbelungsraum existiert und ein Kältemittel mit einer einzelnen Flüssigkeits-Phase um die Verwirbelungs-Mittellinie herum existiert.
Da das Kältemittel, das sich in einem Zustand einer Zwei-Phasen-Trennung befindet, in den Düsen-Durchlass hinein strömt und ein Sieden des Kältemittels durch ein Sieden an einer Wandoberfläche und ein Sieden an einer Grenzfläche unterstützt wird, wird in der Nähe des Abschnitts des Düsen-Durchlasses mit einer minimalen Strömungspfadfläche ein Mischzustand von Gas und Flüssigkeit erhalten, in dem ein Gas und eine Flüssigkeit homogen miteinander gemischt sind. Das Kältemittel in einem Mischzustand von Gas und Flüssigkeit ist in der Nähe des Abschnitts des Düsen-Durchlasses mit einer minimalen Strömungspfadfläche abgedichtet (gedrosselt), und eine Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in einem Mischzustand von Gas und Flüssigkeit wird erhöht, bis die Strömungsgeschwindigkeit eine Zwei-Phasen-Schallgeschwindigkeit wird.
Auf diese Weise wird das Kältemittel, das auf die Zwei-Phasen-Schallgeschwindigkeit beschleunigt wurde, ein idealer Zwei-Phasen-Sprühstrom, der homogen gemischt ist, von dem Abschnitt des Düsen-Durchlasses mit einer minimalen Strömungspfadfläche bis zu der stromabwärts gelegenen Seite, und die Strömungsgeschwindigkeit kann weiter zunehmen. Im Ergebnis kann eine Abnahme der Effizienz der Energieumwandlung (die der Düsen-Effizienz entspricht) bei einer Umwandlung der Druckenergie des Kältemittels in kinetische Energie in dem Düsen-Durchlass begrenzt werden.
Bei dem Ejektor des Beispiels der früheren Anmeldung wird das Element, das in einer kegelförmigen Gestalt ausgebildet ist, als das einen Durchlass bildende Element eingesetzt, und die Gestalt des Diffusor-Durchlasses ist so ausgebildet, dass er sich entlang des äußeren Umfangs des einen Durchlass bildenden Elements gemäß einem Abstand von dem Druckverminderungsraum verbreitert. Dementsprechend ist eine Vergrößerung von Abmessungen in der axialen Richtung des Diffusor-Durchlasses begrenzt, und eine Zunahme des Volumens des gesamten Ejektors kann begrenzt werden.
Auch wenn eine Variation bei der Last des Kühlkreislaufs vom Ejektor-Typ ohne Zunahme eines Volumens auftritt, kann daher gemäß dem Ejektor des Beispiels der früheren Anmeldung eine Abnahme der Effizienz der Energieumwandlung (die der Düsen-Effizienz entspricht) in dem Düsen-Durchlass begrenzt werden,
Um indessen die Effizienz der Energieumwandlung des Ejektors weiter zu verbessern, haben die Erfinder den Ejektor des Beispiels der früheren Anmeldung nochmals überdacht. Im Ergebnis ist bei dem Ejektor des Beispiels der früheren Anmeldung eine Abnahme der Effizienz der Energieumwandlung in dem Düsen-Durchlass begrenzt. Die Effizienz der Energieumwandlung kann jedoch geringer als ein beschriebener Wert sein.
Die Erfinder haben nach der Ursache gesucht, und im Ergebnis weichen das Verwirbelungszentrum des Kältemittels, das in dem Verwirbelungsraum herum wirbelt, und die Mittelachse des Verwirbelungsraums bei dem Ejektor des Beispiels der früheren Anmeldung voneinander ab, auch wenn die Mittelachse des Verwirbelungsraums, der in einer Form eines rotierenden Körpers ausgebildet ist, und die Mittelachse des einen Durchlass bildenden Elements koaxial angeordnet sind, da das Kältemittel von einer Richtung in den Verwirbelungsraum hinein strömt, und die Erfinder erkannten, dass die Abweichung die Ursache war.
Der Grund liegt darin, dass ein Kältemittel in einem Zustand einer Zwei-Phasen-Trennung, bei der ein Flüssigphasen-Kältemittel ungleichmäßig auf der äußeren Umfangsseite verteilt ist und ein Gasphasen-Kältemittel ungleichmäßig auf der inneren Umfangsseite verteilt ist, nicht in der Lage ist, in den Düsen-Durchlass hinein zu strömen, wenn das Verwirbelungszentrum des Kältemittels, das in dem Verwirbelungsraum herum wirbelt, und die Mittelachse des Verwirbelungsraums voneinander abweichen. Dementsprechend kann ein Sieden des Kältemittels in dem Zustand der Zwei-Phasen-Trennung in dem Düsen-Durchlass nicht unterstützt werden.
Unter Beachtung der vorstehend beschriebenen Probleme bestehen Aufgaben der folgenden Ausführungsformen darin, die Düsen-Effizienz in einem Ejektor ausreichend zu verbessern, der ein Kältemittel entspannt, das in einem Verwirbelungsraum herum wirbelt.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wird ein Ejektor 13 dieser Ausführungsform auf eine Einrichtung für einen Kühlkreislauf mit Dampfkompression angewendet, die einen Ejektor als eine Druckverminderungseinrichtung für ein Kältemittel beinhaltet, das heißt, für einen Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ. Der Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ wird auf eine Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet und weist eine Funktion auf, die Gebläseluft abkühlt, die in das Innere eines Fahrzeugs geblasen wird, das ein zu klimatisierender Raum ist.
Bei dem Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ wird ein Kältemittel auf der Basis von HFC (noch genauer R134a) als ein Kältemittel sowie ein subkritischer Kühlkreislauf eingesetzt, bei dem ein Druck des Kältemittels auf der Seite mit hohem Druck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Selbstverständlich kann ein Kältemittel auf der Basis von HFO (noch genauer R1234yf) oder dergleichen als ein Kältemittel eingesetzt werden. Ein Kältemaschinenöl zum Schmieren eines Kompressors 11 ist mit dem Kältemittel gemischt, und ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreislauf.
In dem Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ saugt der Kompressor 11 das Kältemittel an, beaufschlagt es mit Druck, bis das Kältemittel zu einem Kältemittel mit einem hohen Druck wird, und lässt das mit Druck beaufschlagte Kältemittel ab. Noch genauer ist der Kompressor 11 dieser Ausführungsform ein elektrischer Kompressor, der so konfiguriert ist, dass er einen Kompressionsmechanismus 11a vom Typ mit einer festgelegten Kapazität und einen Elektromotor 11b zum Antreiben des Kompressionsmechanismus 11a in einem einzigen Gehäuse aufnimmt.
Als Kompressionsmechanismus 11a sind verschiedene Kompressionsmechanismen einsetzbar, wie beispielsweise ein spiralartiger Kompressionsmechanismus oder ein flügelartiger Kompressionsmechanismus. Da der Elektromotor 11b einen Betrieb (oder eine Rotationsgeschwindigkeit) des Elektromotors gemäß Steuersignalen steuert, die von einer Steuereinrichtung abgegeben werden, die nachstehend beschrieben ist, kann jeglicher Motor von einem Wechselstrommotor und einem Gleichstrommotor eingesetzt werden.
Der Kompressor 11 kann ein Kompressor vom Typ mit einem Motorantrieb sein, der mittels einer Rolationsantriebskraft angetrieben wird, die über eine Riemenscheibe, einen Riemen oder dergleichen von einem Motor zum Fahren eines Fahrzeugs angetrieben wird. Als diese Art von Kompressor vom Typ mit einem Motorantrieb sind ein Kompressor vom Typ mit einer variablen Kapazität, der in der Lage ist, eine Kapazität für ein Auslassen eines Kältemittels durch Variation einer Auslasskapazität einzustellen, oder ein Kompressor vom Typ mit einer festgelegten Kapazität einsetzbar, der eine Betriebsgeschwindigkeit eines Kompressors mittels Verbinden und Abkuppeln einer elektromagnetischen Kupplung ändert und eine Kapazität für ein Auslassen eines Kältemittels einstellt.
Eine Kältemittel-Einlassseite eines Kondensators 12a eines Radiators 12 ist mit einer Auslassöffnung des Kompressors 11 verbunden. Der Radiator 12 ist ein Strahlungs-Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel mit einem hohen Druck, das von dem Kompressor 11 abgelassen wird, und der Außenluft eines Fahrzeugs (Außenluft) durchführt, die von einem Kühlgebläse 12d heraus geblasen wird, und ein Kältemittel mit einem hohen Druck abkühlt, um so das Kältemittel ausströmen zu lassen.
Spezifischer ist der Radiator 12 ein sogenannter Unterkühlungs-Kondensator, der den Kondensator 12a, einen Empfängerabschnitt 12b sowie einen Unterkühlungsabschnitt 12c beinhaltet. Der Kondensator 12a führt den Wärmeaustausch zwischen einem Gasphasen-Kältemittel mit einem hohen Druck, das von dem Kompressor 11 abgelassen wird, und der Außenluft durch, die von dem Kühlgebläse 12d heraus geblasen wird, und lässt das Gasphasen-Kältemittel mit einem hohen Druck ausströmen, um so das Kältemittel zu kondensieren. Der Empfängerabschnitt 12b trennt Gas und Flüssigkeit eines Kältemittels, das aus dem Kondensator 12a heraus geströmt ist, und akkumuliert überschüssige Flüssigphasen-Kältemittel. Der Unterkühlungsabschnitt 12c führt einen Wärmeaustausch zwischen einem Flüssigphasen-Kältemittel, das aus dem Empfängerabschnitt 12b heraus geströmt ist, und der Außenluft durch, die von dem Kühlgebläse 12d heraus geblasen wird, und unterkühlt das Flüssigphasen-Kältemittel.
Das Kühlgebläse 12d ist ein elektrisches Gebläse, in dem eine Anzahl von Rotationen (Menge an Gebläseluft) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuereinrichtung abgegeben wird. Eine Kältemittel-Einlassöffnung 31a eines Ejektors 13 ist mit einer Kältemittel-Auslassseite des Unterkühlungsabschnitts 12c des Radiators 12 verbunden.
Der Ejektor 13 weist eine Funktion einer Druckverminderungseinrichtung für ein Kältemittel auf, die ein Flüssigphasen-Kältemittel mit einem hohen Druck entspannt, das sich in einem Unterkühlungszustand befindet und aus dem Radiator 12 heraus geströmt ist, und es dem Kältemittel ermöglicht, zu der stromabwärts gelegenen Seite zu strömen. Der Ejektor 13 weist eine Funktion einer Einrichtung für einen Kältemittel-Kreislauf (Kältemittel-Transporteinrichtung) auf, die ein Kältemittel, das aus einem nachstehend beschriebenen Verdampfer 14 heraus geströmt ist, mittels einer Saugwirkung eines Kältemittelstroms, der mit einer hohen Geschwindigkeit versprüht wird, ansaugt (transportiert) und zirkulieren lässt. Der Ejektor 13 dieser AusfÜhrungsform weist eine Funktion einer Einrichtung für eine Trennung von Gas und Flüssigkeit auf, die Gas und Flüssigkeit des entspannten Kältemittels trennt.
Eine spezifische Konfiguration des Ejektors 13 wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben. Pfeile, die durch obere und untere in 2 gezeigt sind, weisen auf eine obere Richtung und eine untere Richtung in einem Zustand hin, in dem der Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug montiert ist. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Funktion jedes Kältemittel-Durchlasses des Ejektors 13, und in 4 sind Abschnitten, welche die gleichen Funktionen wie jene von 2 aufweisen, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet.
Als erstes beinhaltet der Ejektor 13 dieser Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, einen Körper 30, der mittels Kombinieren mehrerer Bestandteilselemente konfiguriert wird. Spezifischer beinhaltet der Körper 30 als ein Bestandteilselement einen Gehäusekörper 31, der in einer viereckigen Säulenform oder in der Form einer Stütze ausgebildet ist, die aus Metall, einem Harz oder dergleichen konfiguriert ist, und eine Hülle des Ejektors 13 bildet. Ein Düsen-Körper 32, ein mittlerer Körper 33, ein unterer Körper 34, eine obere Abdeckung 36 oder dergleichen sind an dem Gehäusekörper 31 befestigt.
Eine Einlassöffnung 31a für das Kältemittel, eine Ansaugöffnung 31b für das Kältemittel, eine Auslassöffnung 31c für das Flüssigphasen-Kältemittel, eine Auslassöffnung 31d für das Gasphasen-Kältemittel oder dergleichen sind in dem Gehäusekörper 31 bereitgestellt. Das Kältemittel, das aus dem Radiator 12 heraus geströmt ist, strömt durch die Einlassöffnung 31a für das Kältemittel in den Ejektor 13 hinein. Das Kältemittel, das aus dem Verdampfer 14 heraus geströmt ist, wird durch die Ansaugöffnung 31b für das Kältemittel angesaugt. Ein Flüssigphasen-Kältemittel, das in einem Trennraum 301' für Gas und Flüssigkeit getrennt wird, der im Inneren des Körpers 30 bereitgestellt ist, strömt durch die Auslassöffnung 31e für das Flüssigphasen-Kältemittel zu einer Einlassseite des Verdampfers 14 für das Kältemittel. Ein Gasphasen-Kältemittel, das in dem Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit getrennt wird, strömt durch die Auslassöffnung 31d für das Gasphasen-Kältemittel zu einer Ansaugungsseite des Kompressors 11.
Ein Befestigungsloch 31e auf der Seite der oberen Oberfläche, in dem die obere Abdeckung 36 eingesetzt und befestigt ist, ist an einer oberen Oberfläche des Gehäusekörpers 31 bereitgestellt. Ein Befestigungsloch 31f auf der Seite der unteren Oberfläche, in dem der untere Körper 34 eingesetzt und befestigt ist, ist auf einer unteren Oberfläche des Gehäusekörpers 31 bereitgestellt.
Die obere Abdeckung 36 ist ein zylindrisches Element mit einem Boden, der aus Metall, einem Harz oder dergleichen gebildet ist. Eine äußere Umfangsoberfläche der oberen Abdeckung 36 ist mittels Presspassung, einer Schraube oder dergleichen in dem Befestigungsloch 31e auf der Seite der oberen Oberfläche befestigt, das in dem Gehäusekörper 31 bereitgestellt ist. Der nachstehend beschriebene Düsen-Körper 32, der aus einem Metallelement oder dergleichen gebildet ist, das sich in einer Strömungsrichtung des Kältemittels verjüngt und in einer annähernd kegelförmigen Gestalt ausgebildet ist, ist mittels Presspassung oder dergleichen an einer unteren Seite der oberen Abdeckung 36 befestigt.
In einem inneren Abschnitt der oberen Abdeckung 36 ist an einer oberen Seite des Düsen-Körpers 32 ein Verwirbelungsraum 30a angeordnet, durch den das Kältemittel verwirbelt wird, das von der Einlassöffnung 31a für das Kältemittel herein geströmt ist. Der Verwirbelungsraum 30a ist in einer Form eines rotierenden Körpers gebildet, und eine Mittelachse, die in den 2 und 4 durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, erstreckt sich in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung (in einer vertikalen Richtung).
Die Form eines rotierenden Körpers wird gebildet, wenn eine ebene Figur um eine gerade Linie (Mittelachse) herum auf der gleichen Ebene rotiert, und eine kubische Form, die symmetrisch bezüglich der Mittelachse ist. Spezifischer weist der Verwirbelungsraum 30a dieser Ausführungsform eine annähernd säulenförmige Gestalt auf. Der Verwirbelungsraum 30a kann in einer Gestalt oder dergleichen ausgebildet sein, in der ein Kegel, ein Kegelstumpf oder eine Säule miteinander kombiniert sind.
Ein Nutenabschnitt mit einer rechteckigen Schnittform, der in Richtung zu einer inneren Umfangsseite hin vertieft ist, ist auf einer rohrförmigen seitlichen Oberfläche der oberen Abdeckung 36 bereitgestellt. Spezifischer ist der Nutenabschnitt bei Betrachtung entlang einer axialen Richtung der oberen Abdeckung 36 ringförmig über dem gesamten äußeren Umfang der oberen Abdeckung 36 bereitgestellt. Wenn die obere Abdeckung 36 an dem Gehäusekörper 31 befestigt ist, wird dementsprechend ein ringförmiger Raum aus dem Nutenabschnitt und einer inneren Umfangsoberfläche des Gehäusekörpers 31 gebildet, wie in einer Querschnittsansicht von 3 gezeigt.
In dieser Ausführungsform bildet der ringförmige Raum einen Verteilungsraum 30g, und ein Kältemittel-Einström-Durchlass 31g, durch den die Einlassöffnung 31a für das Kältemittel und der Verteilungsraum 30g miteinander in Verbindung stehen, ist in dem Gehäusekörper 31 bereitgestellt. In der oberen Abdeckung 36 sind mehrere (in dieser Ausführungsform zwei) Führungsdurchlässe 36a bereitgestellt, durch die der Verteilungsraum 30g und der Verwirbelungsraum 30a miteinander in Verbindung stehen.
Noch genauer erstreckt sich der Einström-Durchlass 31g für das Kältemittel bei Betrachtung entlang der Richtung einer Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a in einer tangentialen Richtung einer inneren Umfangswandoberfläche eines Abschnitts des Gehäusekörpers 31, der den Verteilungsraum 30g bildet. Dementsprechend strömt das Kältemittel, das von dem Einström-Durchlass 31g für das Kältemittel in den Verteilungsraum 30g hinein geströmt ist, entlang einer inneren Umfangswandoberfläche eines Abschnitts des Körpers 30, der den Verteilungsraum 30g bildet, wie in 3 durch eine dicke durchgezogene Linie gezeigt, und wirbelt in dem Verwirbelungsraum 30a herum.
In dieser Ausführungsform wirbelt das Kältemittel, das in den Verteilungsraum 30g hinein geströmt ist, auf diese Weise um die Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a herum, und ein Zustand des Kältemittels in dem Verteilungsraum 30g ist homogenisiert. Dass der Zustand des Kältemittels homogenisiert ist, bedeutet, dass Drucke des Kältemittels in dem Verteilungsraum 30g an jeglicher Position einander gleich sind, und die Zustände des Kältemittels in dem Verteilungsraum 30g an jeglicher Position einander gleich sind.
Da das Kältemittel, das aus dem Radiator 12 als einem Unterkühlungs-Kondensator heraus geströmt ist, in die Einlassöffnung 31a für das Kältemittel hinein strömt, wie vorstehend beschrieben, ist der Zustand des Kältemittels in dem Verteilungsraum 30g in dieser Ausführungsform im Wesentlichen ein unterkühlter Flüssigphasen-Zustand.
Selbst wenn jedoch aus bestimmten Gründen in dem Verteilungsraum 30g Luftblasen mit dem Kältemittel gemischt sind, da das Kältemittel in dem Verteilungsraum 30g verwirbelt wird, können Gas-Flüssigphasen-Verhältnisse des Kältemittels in dem Verteilungsraum 30g einander gleich sein.
Das heißt, der Verleilungsraum 30g dieser Ausführungsform weist eine Funktion auf, die bewirkt, dass das Kältemittel in einem einander ähnlichen Zustand von dem Verteilungsraum 30 in die mehreren Führungsdurchlässe 36a hinein verteilt wird. Wenn der Zustand des Kältemittels in dem Verteilungsraum 30g homogenisiert werden kann, ist es selbstverständlich nicht notwendig, das Kältemittel in dem Verteilungsraum 30g um die Achse herum zu verwirbeln.
Bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a erstrecken sich sämtliche der mehreren (in dieser Ausführungsform zwei) Führungsdurchlässe 36a in tangentialen Richtungen von inneren Umfangswandoberllächen der Abschnitte der oberen Abdeckung 36 und des Düsen-Körpers 32, die beide den Verwirbelungsraum 30a bilden. Wie mit dicken durchgezogenen Linien in 3 gezeigt, strömt dementsprechend das Kältemittel, das von dem Einström-Durchlass 31g für das Kältemittel in den Verwirbelungsraum 30a hinein geströmt ist, entlang einer inneren Umfangswandoberfläche eines Abschnitts des Körpers 30, der den Verwirbelungsraum 30a bildet, und wird in dem Verwirbelungsraum 30a verwirbelt.
Mit anderen Worten, das Kältemittel, das von jedem Führungsdurchlass 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömt, weist bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a eine Geschwindigkeitskomponente in einer Richtung auf, in der das Kältemittel entlang eines äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums 30a strömt.
Bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a sind Auslässe für das Kältemittel (Auslassöffnungen für das Kältemittel) der Führungsdurchlässe 36a auf Seiten des Verwirbelungsraums 30a in Intervallen mit gleichen Winkeln (einem Intervall von 180° in dieser Ausführungsform) zueinander um die Mittelachse herum geöffnet. Dementsprechend weisen die Kältemittel, die von den mehreren Führungsdurchlässen 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömen, die Geschwindigkeitskomponenten in den Richtungen auf, in denen die Kältemittel entlang des äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums 30a strömen, und die Geschwindigkeitskomponenten unterscheiden sich auch hinsichtlich der Richtungen voneinander. Mit anderen Worten, Einström-Richtungen der Kältemittel unterscheiden sich voneinander (sind in dieser Ausführungsform entgegengesetzt zueinander) in der Richtung entlang des äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums 30a, wenn die Kältemittel von den Führungsdurchlässen 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömen.
Bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a ist es nicht notwendig, die mehreren Führungsdurchlässe 36a so zu bilden, dass sie mit der Tangentialrichtung des Verwirbelungsraums 30a vollständig übereinstimmen. Solange die Kältemittel, die von den Führungsdurchlässen 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömen, Geschwindigkeitskomponenten in Richtungen aufweisen, in welche die Kältemittel entlang des äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums 30a strömen, können die mehreren Führungsdurchlässe 36a so bereitgestellt sein, dass sie Geschwindigkeitskomponenten (zum Beispiel eine Komponente in axialer Richtung des Verwirbelungsraums 30a) in eine andere Richtung als die tangentiale Richtung aufweisen.
Da auf ein Kältemittel, das in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt, eine Zentrifugalkraft wirkt, ist der Druck eines Kältemittels auf der Seite der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a geringer als der Druck eines Kältemittels auf der Seite des äußeren Umfangs. Dementsprechend ist der Druck des Kältemittels auf der Seite der Mittelachse in dem Verwirbelungsraum 30a in dieser Ausführungsform zum Zeitpunkt eines normalen Betriebs des Kühlkreislaufs 10 vom Ejektor-Typ auf einen Druck, bei dem das Kältemittel zu einem gesättigten Flüssigphasen-Kältemittel wird, oder auf einen Druck verringert, bei dem das Kältemittel entspannt und gesiedet wird (Erzeugung von Kavitation).
Diese Einstellung des Kältemittel-Drucks auf der Seite der Mittelachse in dem Verwirbelungsraum 30a kann realisiert werden, indem eine Verwirbelungsströmungsgeschwindigkeit eines Kältemittels eingestellt wird, das in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt. Eine Einstellung der Verwirbelungsgeschwindigkeit kann zum Beispiel durchgeführt werden, indem ein Flächenverhältnis zwischen einer Gesamtheit von Durchlass-Schnittflächen der mehreren Führungsdurchlässe 36a und einer Schnittfläche senkrecht zu der axialen Richtung des Verwirbelungsraums 30a eingestellt wird. Die Verwirbelungsgeschwindigkeit dieser Ausführungsform bedeutet eine Strömungsgeschwindigkeit in einer Verwirbelungsrichtung eines Kältemittels in der Nähe des äußersten Umfangsabschnitts des Verwirbelungsraums 30a.
Im Inneren des Düsen-Körpers 32 ist ein Druckverminderungsraum 30b bereitgestellt, durch den das Kältemittel, das aus dem Verwirbelungsraum 30a heraus geströmt ist, entspannt wird und zu der stromabwärts gelegenen Seite strömt. Der Druckverminderungsraum 30b ist in der Form eines rotierenden Körpers gebildet, in dem ein säulenförmiger Raum und ein Raum in der Form eines Kegelstumpfes miteinander kombiniert sind, der sich in einer Strömungsrichtung des Kältemittels kontinuierlich von der unteren Seite des säulenförmigen Raums aus graduell verbreitert, und eine Mittelachse des Druckverminderungsraums 30b ist koaxial zu der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a angeordnet.
In dem Druckverminderungsraum 30b ist ein Abschnitt 30m mit minimaler Durchlassfläche bereitgestellt, in dem eine Durchlassfläche für das Kältemittel in dem Druckverminderungsraum 30b am meisten reduziert ist, und es ist ein einen Durchlass bildendes Element 35 angeordnet, das eine Durchlassfläche des Abschnitts 30m mit minimaler Durchlassfläche ändert. Das einen Durchlass bildende Element 35 ist in einer annähernd kegelförmigen Gestalt ausgebildet, die sich in Richtung zu einer stromabwärts gelegenen Seite des Kältemittelstroms hin graduell verbreitert, und eine Mittelachse des einen Durchlass bildenden Elements 35 ist koaxial zu der Mitte des Druckverminderungsraums 30b angeordnet. Mit anderen Worten, das einen Durchlass bildende Element 35 ist in einer kegelförmigen Gestalt ausgebildet, bei der sich die Schnittfläche in einer Richtung weg von dem Druckverminderungsraum 30b verbreitert.
Wie in 4 gezeigt, sind ein sich verjüngender Abschnitt 131 und ein Abschnitt 132 mit verbreitertem Ende als ein Durchlass für das Kältemittel bereitgestellt, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Düsen-Körpers 32, der den Druckverminderungsraum 30b bildet, und einer äußeren Umfangsoberfläche einer oberen Seite des einen Durchlass bildenden Elements 35 bereitgestellt ist. Der sich verjüngende Abschnitt 131 ist auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Abschnitts 30m mit minimaler Durchlassfläche in dem Kältemittelstrom bereitgestellt, und eine Kältemittel-Durchlassfläche des sich verjüngenden Abschnitts 131 ist bis zu dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchlass fläche graduell reduziert. Der Abschnitt 132 mit verbreitertem Ende ist auf der stromabwärts gelegenen Seite des Abschnitts 30m mit minimaler Durchlassfläche in dem Kältemittelstrom angeordnet, und eine Kältemittel-Durchlassfläche des Abschnitts 132 mit verbreitertem Ende nimmt graduell zu.
Da der Druckverminderungsraum 30b und das einen Durchlass bildende Element 35 bei Betrachtung entlang einer radialen Richtung miteinander überlappen, ist eine Schnittform eines Durchlasses für das Kältemittel senkrecht zu einer axialen Richtung auf der stromabwärts gelegenen Seite des sich verjüngenden Abschnitts 131 und des Abschnitts 132 mit verbreitertem Ende in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet (einem Doughnut-Gebilde, bei dem ein kleineres kreisförmiges Gebilde, das koaxial zu einem größeren kreisförmigen Gebildet angeordnet ist, aus dem größeren kreisförmigen Gebilde ausgeschnitten ist).
In dieser Ausführungsform sind die innere Umfangsoberfläche des Abschnitts des Düsen-Körpers 32, der den Druckverminderungsraum 30b bildet, und die äußere Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements 35 derart angeordnet, dass sich eine Kältemittel-Durchlassfläche des Abschnitts 132 mit verbreitertem Ende in Richtung zu der stromabwärts gelegenen Seite des Kältemittelstroms graduell verbreitert.
In dieser Ausführungsform ist ein Durchlass für ein Kältemittel, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des Druckverminderungsraums 30b und der äußeren Umfangsoberfläche der Seite des Scheitelpunkts des einen Durchlass bildenden Elements 35 mit der vorstehend beschriebenen Durchlassform bereitgestellt ist, ein Düsen-Durchlass 13a, der als eine Düse fungiert. In dem Düsen-Durchlass 13a wird das Kältemittel entspannt und wird in einem Zustand versprüht, in dem eine Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in einem Zustand mit den zwei Phasen gasförmig und flüssig so zunimmt, dass sie höher als eine Zwei-Phasen-Schallgeschwindigkeit ist.
In dieser Ausführungsform ist der Durchlass für das Kältemittel, der zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Druckverminderungsraums 30b und der äußeren Umfangsoberfläche auf der Seite des Scheitelpunkts des einen Durchlass bildenden Elements 35 bereitgestellt ist, wie in 4 gezeigt, ein Durchlass für das Kältemittel, der so bereitgestellt ist, dass er einen Bereich beinhaltet, innerhalb dessen eine Linie, die sich in einer lotrechten Richtung von der äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements 35 erstreckt, einen Abschnitt des Düsen-Körpers 32 kreuzt, der den Druckverminderungsraum 30b bildet.
Da das Kältemittel, das in den Düsen-Durchlass 13a hinein strömt, in dem Verwirbelungsraum 30a verwirbelt wird, weisen ein Kältemittel, das durch den Düsen-Durchlass 13a strömt, und ein Kältemittel, das von dem Düsen-Durchlass 13a versprüht wird, Geschwindigkeitskomponenten der Kältemittel auf, die in der gleichen Richtung wie der Verwirbelungsrichtung des Kältemittels herum wirbeln, das in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt.
Wie in 2 gezeigt, ist in dem mittleren Körper 33 ein Dürchgangsloch bereitgestellt, das die vorderseitige Oberfläche und die rückseitige Oberfläche in einem mittleren Abschnitt des mittleren Körpers 33 durchdringt und eine Form eines rotierenden Körpers aufweist, und der mittlere Körper 33 ist in einem scheibenförmigen Element aus Metall ausgebildet, das einen Führungsabschnitt 37 aufnimmt, der das einen Durchlass bildende Element 35 auf der äußeren Umfangsseite des Durchgangslochs verschiebt. Eine Mittelachse des Durchgangslochs des mittleren Körpers 33 ist koaxial zu den Mittelachsen des Verwirbelungsraums 30a und des Druckverminderungsraums 30b angeordnet. Der mittlere Körper 33 ist mittels Presspassung oder dergleichen an der unteren Seite des Düsen-Körpers 32 in dem inneren Abschnitt des Gehäusekörpers 31 befestigt.
Ein Einström-Raum 30c, in dem ein Kältemittel bleibt, das von der Ansaugöffnung 31b für das Kältemittel herein geströmt ist, ist zwischen einer oberen Oberfläche des mittleren Körpers 33 und einer inneren Wandoberfläche des Gehäusekörpers 31 bereitgestellt, die der oberen Oberfläche gegenüber liegt. Da ein Abschnitt 32a mit sich verjüngender Spitze der unteren Seite des Düsen-Körpers 32 in dieser Ausführungsform im Inneren des Durchgangslochs des mittleren Körpers 33 positioniert ist, ist der Einström-Raum 30c bei Betrachtung entlang der Richtungen der Mittelachsen des Verwirbelungsraums 30a und des Druckverminderungsraums 30b in einem ringförmigen Bereich ausgebildet.
Bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Einström-Raums 30c erstreckt sich ein Einström-Durchlass für ein angesaugtes Kältemittel, mit dem die Ansaugöffnung 31b für das Kältemittel und der Einström-Raum 30c verbunden sind, in einer tangentialen Richtung einer inneren Umfangswandoberfläche des Einström-Raums 30c. Dementsprechend wirbelt das Kältemittel, das von der Ansaugöffnung 31b für das Kältemittel über den Einström-Durchlass für das angesaugte Kältemittel in den Einström-Raum 30c hinein geströmt ist, in dieser Ausführungsform in der gleichen Richtung wie der Richtung herum, in der das Kältemittel in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt.
In einem Bereich, in dem die untere Seite des Düsen-Körpers 32 in das Durchgangsloch des mittleren Körpers 33 eingesetzt ist, das heißt, in einem Bereich, in dem der mittlere Körper 33 und der Düsen-Körper 32 bei Betrachtung entlang einer radialen Richtung senkrecht zu einer Achsenlinie miteinander überlappen, ist die Durchlassfläche für das Kältemittel in Richtung zu der Strömungsrichtung des Kältemittels graduell so reduziert, dass sie mit der äußeren Umfangs form des Abschnitts 32a mit sich verjüngender Spitze des Düsen-Köpers 32 übereinstimmt.
Dementsprechend ist ein Ansaug-Durchlass 30d, durch den der Einström-Raum 30c und die stromabwärts gelegene Seite des Druckverminderungsraums 30b in dem Kältemittelstrom miteinander in Verbindung stehen, zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Durchgangslochs und der äußeren Umfangsoberfläche des Abschnitts 32a mit sich verjüngender Spitze auf der unteren Seite des Düsen-Körpers 32 bereitgestellt. Das heißt, in dieser Ausführungsform wird ein Ansaug-Durchlass 13b, der ein Kältemittel von außen ansaugt, von dem Einström-Durchlass für das angesaugte Kältemittel, der die Ansaugöffnung 31b für das Kältemittel und den Einström-Raum 30c verbindet, dem Einström-Raum 30c und dem Ansaug-Durchlass 30d gebildet.
Ein Bereich senkrecht zu einer Mittelachse des Ansaug-Durchlasses 30d ist ebenfalls in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet, und ein Kältemittel, das durch den Ansaug-Durchlass 30d strömt, weist ebenfalls eine Geschwindigkeitskomponente des Kältemittels auf, das in der gleichen Richtung wie der Verwirbelungsrichtung des Kältemittels herum wirbelt, das in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt. Ein Kältemittel-Auslass (noch genauer ein Kältemittel-Auslass des Ansaug-Durchlasses 30d) des Ansaug-Durchlasses 13b ist zu einer äußeren Umfangsseite eines Kältemittel-Auslasses (Sprüh-Öffnung für das Kältemittel) des Düsen-Durchlasses 13a hin ringförmig geöffnet.
Auf der stromabwärts gelegenen Seite des Ansaug-Durchlasses 30d in dem Kältemittelstrom in dem Durchgangsloch des mittleren Körpers 33 ist ein Raum 30e für eine Beaufschlagung mit Druck bereitgestellt, der in einer annähernd kegelstumpfförmigen Gestalt ausgebildet ist, die sich in Richtung zu der Strömungsrichtung des Kältemittels graduell verbreitert. Der Raum 30e für eine Beaufschlagung mit Druck ist ein Raum, in den ein Kältemittel, das von dem Druckverminderungsraum 30b (noch genauer von dem Düsen-Durchlass 13a) versprüht wird, und ein Kältemittel hinein strömen, das von dem Ansaug-Durchlass 13b angesaugt wird.
Ein unterer Abschnitt des vorstehend beschriebenen, einen Durchlass bildenden Elements 35 ist im Inneren des Raums 30e für eine Beaufschlagung mit Druck angeordnet. Da ein Verbreiterungswinkel einer kegelförmigen seitlichen Oberfläche des einen Durchlass bildenden Elements 35 in dem Raum 30e für eine Beaufschlagung mit Druck kleiner als ein Verbreiterungswinkel des kegelstumpfförmigen Raums des Raums 30e für eine Beaufschlagung mit Druck ist, nimmt eine Kältemittel-Durchlassfläche des Durchlasses für das Kältemittel in Richtung zu der stromabwärts gelegenen Seite in dem Kältemittelstrom graduell zu.
Da die Durchlassfläche für das Kältemittel zunimmt, wie in 4 gezeigt, ist ein Durchlass für das Kältemittel, der zwischen der inneren Umfangsoberfläche des mittleren Körpers 33, der den Raum 30e für eine Beaufschlagung mit Druck bildet, und der äußeren Umfangsoberfläche auf der unteren Seite des einen Durchlass bildenden Elements 35 bereitgestellt ist, auf diese Weise in dieser Ausführungsform ein Diffusor-Durchlass 13c, der als ein Diffusor fungiert. In dem Diffusor-Durchlass 13c wird kinetische Energie eines gemischten Kältemittels aus dem versprühten Kältemittel und dem angesaugten Kältemittel in Druckenergie umgewandelt.
Eine Schnittform senkrecht zu einer axialen Richtung des Diffusor-Durchlasses 13c ist ebenfalls in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet, und ein Kältemittel, das durch den Diffusor-Durchlass 13c strömt, weist aufgrund der Geschwindigkeitskomponente in der Verwirbelungsrichtung des von dem Düsen-Durchlass 13a versprühten Kältemittels und der Geschwindigkeitskomponente in der Verwirbelungsrichtung des von dem Ansaug-Durchlass 13b angesaugten Kältemittels ebenfalls eine Geschwindigkeitskomponente des Kältemittels auf, das in der gleichen Richtung wie der Verwirbelungsrichtung des Kältemittels herum wirbelt, das in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt.
Als nächstes wird ein Führungsabschnitt 37 beschrieben, der im Inneren des mittleren Körpers 33 angeordnet ist und das einen Durchlass bildende Element 35 verschiebt. Der Führungsabschnitt 37 ist so konfiguriert, dass er eine dünne scheibenförmige Membran 37a beinhaltet, die als ein auf Druck ansprechendes Element dient. Spezifischer ist die Membran 37a, wie in 2 gezeigt, mittels Schweißen oder dergleichen so befestigt, dass sie einen säulenförmigen Raum, der auf der äußeren Umfangsseite des mittleren Körpers 33 bereitgestellt ist, in zwei Räume unterteilt, einen oberen und einen unteren.
Der obere (Seite des Einström-Raums 30c) Raum von zwei Räumen, die durch die Membran 37a abgeteilt sind, konfiguriert einen abgedichteten Raum 37b, in dem ein temperaturempfindliches Medium abgedichtet ist, in dem ein Druck gemäß einer Temperatur eines Kältemittels geändert wird, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt. Ein temperaturempfindliches Medium mit der gleichen Zusammensetzung wie jener des Kältemittels, das durch den Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ zirkuliert, ist in dem abgedichteten Raum 37b mit einer vorgegebenen Dichte abgedichtet. Dementsprechend wird das temperaturempfindliche Medium in dieser Ausführungsform R134a.
Indessen konfiguriert der untere Raum von zwei Räumen, die durch die Membran 37a abgeteilt sind, einen Einleitungsraum 37c, in den das Kältemittel, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt, über einen Verbindungsdurchlass (nicht gezeigt) eingeleitet wird. Dementsprechend wird eine Temperatur des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt, auf das temperaturempfindliche Medium übertragen, das über ein Abdeckelement 37d, das zwischen dem Einström-Raum 30c und dem abgedichteten Raum 37b eingefügt ist, die Membran 37a oder dergleichen in dem abgedichteten Raum 37b abgedichtet ist.
Wie in den 2 und 4 deutlich gezeigt, ist der Ansaug-Durchlass 13b auf der oberen Seite des mittleren Körpers 33 dieser Ausführungsform angeordnet, und der Diffusor-Durchlass 13c ist auf der unteren Seite des mittleren Körpers 33 angeordnet. Dementsprechend ist zumindest ein Abschnitt des Führungsabschnitts 37 bei Betrachtung entlang einer radialen Richtung der Mittelachse an einer Position angeordnet, die vertikal zwischen dem Ansaug-Durchlass 13b und dem Diffusor-Durchlass 13c eingefügt ist.
Spezifischer ist der abgedichtete Raum 37b des Führungsabschnitts 37 bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a, des einen Durchlass bildenden Elements 35 oder dergleichen an einer Position angeordnet, die von dem Ansaug-Durchlass 13b und dem Diffusor-Durchlass 13c in einer Position umgeben ist, an welcher der Ansaug-Durchlass 13b und der Diffusor-Durchlass 1 3c miteinander überlappen. Dementsprechend wird die Temperatur des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt, auf den abgedichteten Raum 37b übertragen, und ein innerer Druck in dem abgedichteten Raum 37b wird zu einem Druck, welcher der Temperatur des Kältemittels entspricht, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt.
Die Membran 37a wird gemäß einem Differenzdruck zwischen dem inneren Druck in dem abgedichteten Raum 37b und dem Druck des Kältemittels deformiert, das in den Einleitungsraum 37c hinein strömt und aus dem Verdampfer 14 heraus strömt, Dementsprechend ist die Membran 37a vorzugsweise aus einem widerstandsfähigen Material gebildet, das eine ausreichende Elastizität und ein verbessertes thermisches Leitvermögen aufweist, und die Membran 37a ist zum Beispiel vorzugsweise aus einer dünnen Platte aus Metall gebildet, wie zum Beispiel Edelstahl (SUS304).
Eine obere Endseite eines säulenförmigen Betätigungsstabs 37e ist unter Verwendung von Schweißen oder dergleichen mit einem mittleren Abschnitt der Membran 37a verbunden, und eine äußere Umfangsseite der untersten Seite (des unteren Abschnitts) des einen Durchlass bildenden Elements 35 ist an einer unteren Endseite des Betätigungsstabs 37e befestigt. Dementsprechend sind die Membran 37a und das einen Durchlass bildende Element 35 miteinander verbunden, das einen Durchlass bildende Element 35 wird gemäß einer Verschiebung der Membran 37a verschoben, und die Durchlassfläche für das Kältemittel (eine Durchlass-Schnittfläche in dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchlassfläche) des Düsen-Durchlasses 13a wird eingestellt.
Noch genauer nimmt ein gesättigter Druck des temperaturempfindlichen Mediums zu, das in dem abgedichteten Raum 37b abgedichtet ist, und ein Differenzdruck nimmt zu, der durch Subtrahieren des Drucks des Einleitungsraums 37c von dem inneren Druck des abgedichteten Raums 37b erhalten wird, wenn die Temperatur (der Grad an Überhitzung) des Kältemittels zunimmt, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt. Dementsprechend verschiebt die Membran 37a das einen Durchlass bildende Element 35 in einer Richtung (zu einer unteren Seite in einer vertikalen Richtung), in der eine Durchlass-Schnittfläche des Abschnitts 30m mit minimaler Durchlassfläche zunimmt.
Wenn indessen die Temperatur (der Grad an Überhitzung) des Kältemittels abnimmt, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt, nimmt ein gesättigter Druck des temperaturempfindlichen Mediums ab, das in dem abgedichteten Raum 37b abgedichtet ist, und ein Differenzdruck nimmt ab, der durch Subtrahieren des Drucks des Einleitungsraums 37c von dem inneren Druck des abgedichteten Raums 37b erhalten wird. Dementsprechend verschiebt die Membran 37a das einen Durchlass bildende Element 35 in einer Richtung (zu einer oberen Seite in einer vertikalen Richtung), in der eine Durchlass-Schnittfläche des Abschnitts 30m mit minimaler Durchlassfläche abnimmt.
Auf diese Weise verschiebt die Membran 37a das einen Durchlass bildende Element 35 in der vertikalen Richtung gemäß einem Grad an Überhitzung des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt, und die Durchlass-Schnittfläche des Abschnitts 30m mit minimaler Durchlassfläche kann derart eingestellt werden, dass sich der Grad an Überhitzung des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 heraus strömt, an einen vorgegebenen Wert annähert. Ein Zwischenraum zwischen dem Betätigungsstab 37e und dem mittleren Körper 33 wird durch ein Abdichtungselement abgedichtet, wie beispielsweise einen O-Ring (nicht gezeigt), und ein Kältemittel entweicht auch dann nicht aus dem Zwischenraum, wenn der Betätigungsstab 37e verschoben wird.
Eine untere Oberfläche des einen Durchlass bildenden Elements 35 nimmt eine Last einer Spiralfeder 40 auf, die an einem unteren Körper 34 befestigt ist. Die Spiralfeder 40 wendet eine Last an, die das einen Durchlass bildende Element 35 in Richtung zu einer Seite hin vorspannt (der oberen Seite in 2), in der die Durchlass-Schnittfläche in dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchlassfläche reduziert ist. Durch Einstellen der Last wird der Ventilöffnungsdruck des einen Durchlass bildenden Elements 35 geändert, und eine Sollvorgabe für den Grad an Überhitzung kann geändert werden.
In dieser Ausführungsform sind mehrere (noch genauer zwei) säulenförmige Räume auf der äußeren Umfangsseite des mittleren Körpers 33 bereitgestellt, jede dünne scheibenförmige Membran 37a ist an jedem der inneren Abschnitte der Räume befestigt, und es sind zwei Fülirungsabschnitte 37 konfiguriert. Die Anzahl der Führungsabschnitte 37 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn die Führungsabschnitte 37 an mehreren Stellen bereitgestellt sind, sind die Führungsabschnitte vorzugsweise in Intervallen mit gleichen Winkeln auf den Mittelachsen angeordnet.
Eine Membran, die aus einer ringförmigen dünnen Platte gebildet ist, ist an einem Raum befestigt, der bei Betrachtung entlang einer axialen Richtung ringförmig ausgebildet ist, und die Membran und das einen Durchlass bildende Element 35 sind durch mehrere Betätigungsstäbe miteinander verbunden.
Als nächstes ist der untere Körper 34 aus einem säulenförmigen Element aus Metall oder dergleichen gebildet und ist in dem Befestigungsloch 31f auf der Seite der unteren Oberfläche befestigt, das auf einer unteren Oberfläche des Gehäusekörpers 31 bereitgestellt ist, wobei Presspassung, Schrauben oder dergleichen verwendet wird. Der Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit, in dem Gas und Flüssigkeit des Kältemittels getrennt werden, das aus dem Diffusor-Durchlass 13c geströmt ist, ist zwischen einer Seite der oberen Oberfläche des unteren Körpers 34 und einer Seite der unteren Oberfläche des mittleren Körpers 33 in einem Innenraum des Gehäusekörpers 31 bereitgestellt.
Der Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit ist in einem Raum ausgebildet, der eine Form eines annähernd säulenförmigen rotierenden Körpers aufweist, und eine Mittelachse des Trennraums 30f für Gas und Flüssigkeit ist außerdem koaxial zu der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a, des Druckverminderungsraums 30b, des einen Durchlass bildenden Elements 35 oder dergleichen angeordnet.
Wie vorstehend beschrieben, weist das Kältemittel, das aus dem Diffusor-Durchlass 13c heraus strömt und in den Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit hinein strömt, die Geschwindigkeitskomponente des Kältemittels auf, das in der gleichen Richtung wie der Verwirbelungsrichtung des Kältemittels herum wirbelt, das in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt. Dementsprechend werden das Gas und die Flüssigkeit des Kältemittels in dem Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit durch die Wirkung einer Zentrifugalkraft getrennt.
Ein zylindrisches Rohr 34a, das koaxial zu der Mittelachse des Trennraums 30f für Gas und Flüssigkeit angeordnet ist und sich nach oben erstreckt, ist in einem mittleren Abschnitt des unteren Körpers 34 bereitgestellt. Ein Flüssigphasen-Kältemittel, das in dem Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit getrennt wird, wird temporär in einer äußeren Umfangsseite des Rohrs 34a aufgenommen. Ein Ausström-Durchlass 34b für das Gasphasen-Kältemittel, durch den ein Gasphasen-Kältemittel, das in dem Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit getrennt wird, in die Auslassöffnung 31d für das Gasphasen-Kältemittel eingeleitet wird, ist im Inneren des Rohrs 34a bereitgestellt.
Die vorstehend beschriebene Spiralfeder 40 ist an einem oberen Ende des Rohrs 34a befestigt. Die Spiralfeder 40 weist eine Funktion eines eine Vibration puffernden Elements atif, das Vibrationen des einen Durchlass bildenden Elements 34 dämpft, die aufgrund eines Pulsierens des Drucks erzeugt werden, wenn ein Kältemittel entspannt wird. Ein Öl-Rücklaufloch 34c, durch das ein Kältemaschinenöl über den Ausström-Durchlass 34b für das Gasphasen-Kältemittel in den Kompressor 11 zurückgeführt wird, ist an einem Basisabscltnitt (einem untersten Abschnitt ) des Rohrs 34 bereitgestellt.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Einlassseite des Verdampfers 14 mit der Auslassöffnung 31c des Ejektors 13 für das Flüssigphasen-Kältemittel verbunden. Der Verdampfer 14 ist ein Wärmeabsorptions-Wärmetauscher, der ein Kältemittel mit einem niedrigen Druck verdampft, indem er einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel mit einem niedrigen Druck, das durch den Ejektor 13 entspannt wird, und einer Gebläseluft durchführt, die von einem Ventilatorgebläse 14a in das Innere eines Fahrzeugs geblasen wird, und von einem Wärmeabsorptions-Effekt Gebrauch macht.
Das Ventilatorgebläse 14a ist ein elektrisches Gebläse, bei dem eine Anzahl von Rotationen (Menge an Gebläseluft) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuereinrichtung abgegeben wird. Die Kältemittel-Ansaugöffnung 31b des Ejektors 13 ist mit einer Auslassseite des Verdampfers 14 verbunden. Eine Ansaugungsseite des Kompressors 11 ist mit der Auslassöffnung 31d des Ejektors 13 für das Gasphasen-Kältemittel verbunden.
Als nächstes ist die Steuereinrichtung (nicht gezeigt) aus einem allgemein bekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM oder dergleichen beinhaltet, und peripheren Schaltkreisen desselben konfiguriert. Die Steuereinrichtung führt auf der Basis von Steuerprogrammen, die in dem ROM gespeichert sind, verschiedene Berechnungen und verschiedene Verfahrensabläufe durch und steuert Funktionen verschiedener elektrischer Antriebe 11b, 12d und 14a.
Eine Sensorgruppe für die Steuerung der Klimaanlage, die einen Sensor für die Temperatur der Innenluft, der eine Temperatur im Inneren des Fahrzeugs detektiert, einen Sensor für die Temperatur der Außenluft, der eine Temperatur der Außenluft detektiert, einen Solarsensor, der ein Maß an Sonnenstrahlung des Innenraums eines Fahrzeugs detektiert, einen Sensor für die Temperatur des Verdampfers, der eine Temperatur von heraus geblasener Luft (Verdampfertemperatur) des Verdampfers 14 detektiert, einen Sensor für die Temperatur an der Auslassseite, der eine Temperatur eines Kältemittels an der Auslassseite des Radiators 12 detektiert, einen Sensor für den Druck an der Auslassseite, der einen Druck eines Kältemittels an der Auslassseite des Radiators 12 detektiert, oder dergleichen beinhaltet, ist mit der Steuereinrichtung verbunden, und ennittelte Werte der Sensorgruppe werden in die Steuereinrichtung eingegeben.
Ein Bedienfeld (nicht gezeigt), das in der Nähe eines Armaturenbretts angeordnet ist, das am vorderen Abschnitt im Inneren des Fahrzeugs positioniert ist, ist mit einer Eingangsseite der Steuereinrichtung verbunden, und Betriebssignale von verschiedenen Betriebsartenschaltern, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, werden in die Steuereinrichtung eingegeben. Als verschiedene Betriebsartenschalter, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, sind ein Schalter zum Betrieb der Klimaanlage, der eine Klimatisierung des Inneren eines Fahrzeugs durchführt, ein Schalter zum Festlegen einer Temperatur im Inneren des Fahrzeugs, der eine Temperatur im Inneren des Falirzeugs festlegt, oder dergleichen bereitgestellt.
Bei Steuereinrichtungen dieser Ausführungsform sind Steuereinrichtungen, die Operationen verschiedener Steuerzieleinrichtungen steuern, die mit der Ausgabeseite verbunden sind, integral konfiguriert. Bei den Steuereinrichtungen konfigurieren jedoch Konfigurationen (Software und Hardware), die den Betrieb von jeder Steuerzieleinrichtung steuern, die Steuereinrichtung von jeder Steuerzieleinrichtung. Bei dieser Ausführungsform konfiguriert die Konfiguration (Hardware und Software), die einen Betrieb des Elektromotors 11b des Kompressors 11 steuert, zum Beispiel eine Steuereinrichtung für die Auslassfähigkeit.
Eine Betriebsweise dieser Ausführungsform in der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird unter Bezugnahme auf ein Mollier-Diagramm von 5 beschrieben. Eine vertikale Achse des Mollier-Diagramms zeigt Drucke an, die P0, P1 und P2 von 3 entsprechen. Wenn als erstes ein Betriebsartenschalter eines Bedienfeldes eingeschaltet wird, betreibt die Steuereinrichtung den Elektromotor 11b des Kompressors 11, das Kühlgebläse 12d; das Ventilatorgebläse 14a oder dergleichen. Dementsprechend saugt der Kompressor 11 ein Kältemittel an, komprimiert es und lässt es ab.
Ein Gasphasen-Kältemittel (Punkt a5 in 5), das aus dem Kompressor 11 abgelassen wird und das sich in einem Zustand mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck befindet, strömt in den Kondensator 12a des Radiators 12 hinein, das Kältemittel führt einen Wärmeaustausch mit Gebläseluft (Außenluft) durch, die aus dem Kühlgebläse 12 heraus geblasen wird, um es so ausströmen zu lassen, und das Kältemittel wird kondensiert. Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, die der Kondensator 12a ausströmen lässt, werden von dem Empfängerabschnitt 12b getrennt. Ein Flüssigphasen-Kältemittel, das einer Trennung von Gas und Flüssigkeit durch den Empfangerabschnitt 12b unterzogen wurde, führt mittels des Unterkühlungs-Abschnitts 12c einen Wärmeaustausch mit Gebläseluft durch, die aus dem Kühlgebläse 12d heraus geblasen wird, und wird zu einem unterkühlten Flüssigphasen-Kältemittel, das weiter ausströmt (Punkt a5 → Punkt b5 in 5).
Das unterkühlte Flüssigphasen-Kältemittel, das aus dem Unterkühlungsabschnitt 12c des Radiators 12 heraus geströmt ist, wird entspannt und wird in Iso-Entropie in dem Düsen-Durchlass 13a versprüht, der zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Druckverminderungsraums 30b des Ejektors 13 und der äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements 35 bereitgestellt ist (Punkt b5 →Punkt c5 in 5). In diesem Fall ist die Durchlassfläche für das Kältemittel in dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchlassfläche des Druckverminderungsraums 30b derart eingestellt, dass sich ein Grad an Überhitzung eines Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 an einen vorgegebenen Wert annähert.
Das Kältemittel, das aus dem Verdampfer 14 heraus geströmt ist, wird über die Ansaugöffnung 31b für das Kältemittel und den Ansaug-Durchlass 13b (spezifischer den Einström-Raum 30c und den Ansaug-Durchlass 30d) durch die Saugwirkung des Kältemittels angesaugt, das von dem Düsen-Durchlass 13a versprüht wird. Das Kältemittel, das von dem Düsen-Durchlass 13a versprüht wird, und das Kältemittel, das über den Ansaug-Durchlass 13b oder dergleichen angesaugt wird, strömen in einen Misch-Durchlass 13d und werden miteinander gemischt (Punkt c5 →Punkt d5 und Punkt h5 → Punkt d5 in 5).
Das Kältemittel, das durch den Misch-Durchlass 13d gemischt wird, strömt in den Diffusor-Durchlass 13c hinein, In dem Diffusor-Durchlass 13c wird kinetische Energie des Kältemittels durch eine Zunahme einer Durchlassfläche für das Kältemittel in Druckenergie umgewandelt. Dementsprechend nimmt ein Druck des gemischten Kältemittels zu, während das versprühte Kältemittel und das angesaugte Kältemittel miteinander gemischt werden (Punkt d5 → Punkt e5 in 5). Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das aus dem Diffusor-Durchlass 13c heraus geströmt ist, werden durch den Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit getrennt (Punkt e5 → Punkt f5 und Punkt e5 → Punkt g5 in 50.
Ein Flüssigphasen-Kältemittel, das in dem Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit getrennt wird, strömt aus der Auslassöffnung 31c für das Flüssigphasen-Kältemittel heraus und strömt in den Verdampfer 14 hinein. Das Kältemittel, das in den Verdampfer 14 hinein geströmt ist, absorbiert Wärme von der Gebläseluft, die von dem Ventilatorgebläse 14a heraus geblasen wird, wird verdampft und kühlt die Gebläseluft ab (Punkt g5 → Punkt h5 in 5). Währenddessen strömt das Gasphasen-Kältemittel, das in dem Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit getrennt wird, aus der Auslassöffnung 31d für das Gasphasen-Kältemittel heraus, tritt in den Kompressor 11 ein und wird erneut komprimiert (Punkt f5 →Punkt a5 in 5).
Der Kühlkreislauf 10 vom Injektor-Typ dieser Ausführungsform wird betrieben, wie vorstehend beschrieben, und ist in der Lage, Gebläseluft abzukühlen, die in das Innere eines Fahrzeugs geblasen wird. Da ein durch den Diffusor-Durchlass 13 mit Druck beaufschlagtes Kältemittel in den Kompressor 11 eintritt, nimmt eine Antriebsleistung des Kompressors 11 in dem Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ ab und eine Leistungsziffer (COP) eines Kreislaufs kann verbessert werden.
Da ein Kältemittel in dem Verwirbelungsraum 30a verwirbelt wird, kann ein Druck des Kältemittels auf das Zentrum der Verwirbelungsseite in dem Verwirbelungsraum 30a gemäß dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform auf einen Druck, bei dem das Kältemittel zu einem gesättigten Flüssigphasen-Kältemittel wird, oder auf einen Druck verringert werden, bei dem das Kältemittel entspannt und gesiedet wird (Erzeugung von Kavitation). Dementsprechend existieren mein- Gasphasen-Kältemittel auf der inneren Umfangsseite als aufder äußeren Umfangsseite der Verwirbelungs-Mittelachse, und ein Zustand einer Zwei-Phasen-Trennung kann erreicht werden, in dem ein Kältemittel mit einer einzelnen Gas-Phase in der Nähe einer Verwirbelungs-Mittellinie in dem Verwirbelungsraum 30a existiert und ein Kältemittel mit einer einzelnen Flüssigkeits-Phase um die Verwirbelungs-Mittellinie herum existiert.
Das Kältemittel, das sich in dem Zustand einer Zwei-Phaseh-Trennung befand, wie vorstehend beschrieben, strömt in den Düsen-Durchlass 13a hinein, und in dem sich verjüngenden Abschnitt 131 des Düsen-Durchlasses 13a wird aufgrund eines Siedens an einer Wandoberfläche, das erzeugt wird, wenn das Kältemittel von der Wandoberfläche der äußeren Umfangsseite des ringförmigen Kältemittel-Durchlasses getrennt wird, eines Siedens an einer Grenzfläche von siedenden Kernen, die durch Kavitation des Kältemittels auf der Seite der Mittelachse des ringförmigen Kältemittel-Durchlasses erzeugt werden, oder dergleichen ein Sieden des Kältemittels unterstützt. Dementsprechend nähert sich das Kältemittel, das in den Abschnitt 30m mit minimaler Durchlassfläche des Düsen-Durchlasses 13a hinein strömt, an einen Misch-Zustand von Gas und Flüssigkeit an, in dem Gas und Flüssigkeit homogen miteinander gemischt sind.
In einem Strom eines Kältemittels, das sich in der Nähe des Abschnitts 30m mit minimaler Durchlass fläche in dem Misch-Zustand von Gas und Flüssigkeit befand, wird eine Abdichtung (Drosselung) erzeugt, und das Kältemittel in dem Misch-Zustand von Gas und Flüssigkeit, das aufgrund der Drosselung die Schallgeschwindigkeit erreicht, wird durch den Abschnitt 132 mit verbreitertem Ende beschleunigt und wird versprüht. Da das Kältemittel in dem Misch-Zustand von Gas und Flüssigkeit aufgrund einer Unterstützung des Siedens, wie beispielsweise sowohl des Siedens an einer Wandoberfläche als auch des Siedens an einer Grenzfläche, effizient beschleunigt werden kann, bis eine Geschwindigkeit des Kältemittels die Schallgeschwindigkeit erreicht, kann auf diese Weise die Effizienz der Energieumwandlung (die der Düsen-Effizienz im Stand der Technik entspricht) in dem Düsen-Durchlass 13a verbessert werden.
In diesem Fall weisen die Kältemittel, die von den mehreren Führungsdurchlässen 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömen, in dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform bei Betrachtung entlang der axialen Richtung des Verwirbelungsraums 30a (das heißt, der axialen:Richtung des einen Durchlass bildenden Elements 35) die Geschwindigkeitskomponenten in den Richtungen auf, in denen die Kältemittel entlang des äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums 30a strömen, und die Geschwindigkeitskomponenten unterscheiden sich außerdem hinsichtlich der Richtungen voneinander.
Dementsprechend können Geschwindigkeitskomponenten in Richtungen, die bewirken, dass Verwirbelungszentren der Kältemittel, die in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbeln, von der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a abweichen, unter Geschwindigkeitskomponenten der Kältemittel, die von den Führungsdurchlässen 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömen, einander auslöschen. Es ist möglich, das Entstehen einer großen Abweichung zwischen den Verwirbelungszentren der Kältemittel, die in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbeln, und der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a zu unterbinden.
Da die Auslassöffnungen für das Kältemittel der mehreren Führungsdurchlässe 36a bei Betrachtung entlang der axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements 35 in dieser Ausführungsform in Intervallen mit gleichen Winkeln um die Achse des einen Durchlass bildenden Elements 35 herum zueinander geöffnet sind, kann das Entstehen einer großen Abweichung zwischen den Verwirbelungszentren der Kältemittel, die in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbeln, und der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a in dieser Ausführungsform zuverlässig unterbunden werden.
Dementsprechend können Kältemittel, die sich in einem Zustand einer Zwei-Phasen-Trennung befinden, in dem Flüssigphasen-Kältemittel ungleichmäßig auf der äußeren Umfangsseite verteilt sind und Gasphasen-Kältemittel ungleichmäßig auf der inneren Umfangsseite verteilt sind, in die Düsen-Durchlässe 13a hinein strömen, die auf der äu-ßeren Umfangsseite des einen Durchlass bildenden Elements 35 bereitgestellt sind. Im Ergebnis kann ein Sieden der Kältemittel in dem Zustand der Zwei-Phasen-Trennung in den Düsen-Durchlässen 13a unterstützt werden, und die Effizienz der Energieumwandlung (die der Düsen-Effizienz im Stand der Technik entspricht), wenn Druckenergie von Kältemitteln in kinetische Energie in den Düsen-Durchlässen umgewandelt wird, kann verbessert werden.
Die Auslassöffnungen für das Kältemittel der mehreren Führungsdurchlässe 36a sind nicht notwendigerweise strikt in Intervallen mit gleichen Winkeln angeordnet und können innerhalb eines Bereichs angeordnet sein, in dem eine große Abweichung zwischen dem Verwirbelungszentrum des Kältemittels, das in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt, und der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a begrenzt werden kann.
Da der Verteilungsraum 30g bereitgestellt ist, können Zustände der Kältemittel in dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform in einem einander ähnlichen Zustand in die Führungs-Durchlässe 36a verteilt werden. Dementsprechend werden die Zustände der Kältemittel, die von den Führungs-Durchlässen 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömen, hinsichtlich des Zustands ähnlich zueinander, und das Entstehen der großen Abweichung zwischen dem Verwirbelungszentrum des Kältemittels, das in dem Verwirbelungsraum 30a herum wirbelt, und der Mittelachse des Verwirbelungsraum 30a kann weiter effektiv unterbunden werden.
Da der Verteilungsraum 30g ein Nutenabschnitt ist, der auf der rohrförmigen seitlichen Oberfläche der oberen Abdeckung 36 ausgebildet ist, kann der Verteilungsraum 30g in dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform leicht gebildet werden.
Da der Verteilungsraum 30g radial von dem Verwirbelungsraum 30a nach außen ringförmig ausgebildet ist, können zum Beispiel der Einström-Durchlass 31 g für das Kältemittel und der Verteilungsraum 30g mit Sicherheit miteinander in Verbindung stehen, wenn die obere Abdeckung 36 in dem Befestigungsloch 31e auf der Seite der oberen Oberfläche des Gehäusekörpers 31 befestigt ist, selbst in einem Fall, in dem eine Anbringungsposition der oberen Abdeckung 36 in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Mittelachse abweicht.
Da der Führungsabschnitt 37 bereitgestellt ist, wird das einen Durchlass bildende Element 35 gemäß dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform entsprechend einer Lastvariation des Kühlkreislaufs 10 vom Ejektor-Typ verschoben, und Kältemittel-Durchlassllächen des Düsen-Durchlasses 13a und des Diffusor-Durchlasses 13c können eingestellt werden. Dementsprechend kann der Ej ektor 13 gemäß der Lastvariation des Kühlkreislaufs 10 vom Ejektor-Typ adäquat betrieben werden.
Da der Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit, in dem Gas und Flüssigkeit des Kältemittels voneinander getrennt werden, das von dem Diffusor-Durchlass 13c heraus geströmt ist, in dem Körper 30 des Ejektors 13 dieser Ausführungsform bereitgestellt ist, kann eine Kapazität des Trennraums 30f für Gas und Flüssigkeit anders als bei einem Fall, bei dem eine Trenn-Einrichtung für Gas und Flüssigkeit zusätzlich zu dem Ejektor 13 bereitgestellt ist, effektiv verringert werden.
Das heißt, in dem Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit dieser Ausführungsform ist ein Raum zum Erzeugen eines Verwirbelungsstroms eines Kältemittels in dem Trennraum 30f für Gas und Flüssigkeit nicht erforderlich, da das Kältemittel, das aus dem Diffusor-Durchlass 13c heraus strömt, der in einem ringförmigen Bereich ausgebildet ist, vorab Geschwindigkeitskomponenten in der Verwirbelungsrichtung aufweist. Dementsprechend kann eine Kapazität des Trennraums 30f für Gas und Flüssigkeit anders als bei einem Fall, bei dem die Trenn-Einrichtung für Gas und Flüssigkeit zusätzlich zu dem Ejektor 13 bereitgestellt ist, effektiv verringert werden.
Wie in 6 gezeigt, wird in dieser Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem Konfigurationen des Verteilungsraums 30g und des Führungsdurchlasses 36a des Ejektors 13 in Bezug auf die erste Ausführungsform verändert sind. Noch genauer ist in dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform eine scheibenförmige Abdeckplatte 36b mittels Presspassung oder dergleichen an der oberen Oberfläche des Gehäusekörpers 31 befestigt.
Wie in den 6 und 7 gezeigt, sind mehrere Nutenabschnitte, die nach unten vertieft sind, auf einem Abschnitt einer oberen Oberfläche des Gehäusekörpers 31 bereitgestellt, an der die Abdeckplatte 36b befestigt ist. Die Abdeckplatte 36b ist mittels Presspassung an der oberen Oberfläche des Gehäusekörpers 31 befestigt, die Nutenabschnitte sind abgetrennt, und der Verteilungsraum 30g und die mehreren Führungsdurchlässe 36a, die ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform sind, sind bereitgestellt.
Der Düsen-Körper 32 ist an der unteren Seite des Gehäusekörpers 31 im Inneren des Gehäusekörpers 31 mittels Presspassung oder dergleichen befestigt. Andere Konfigurationen sind ähnlich wie jene der ersten Ausführungsform. Dementsprechend können Effekte ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform erzielt werden, selbst wenn der Verteilungsraum 30g und der Führungsdurchlass 36a wie der Ejektor 13 dieser Ausführungsform konfiguriert sind.
Da die Führungsdurchlässe 36a in dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform von den Nutenabschnitten gebildet sind, die auf der oberen Oberfläche des Gehäusekörpers 31 ausgebildet sind, kann eine Tiefen-Abmessung (eine Breiten-Abmessung in einer vertikalen Richtung von 6) in einer axialen Richtung der Kältemittel-Auslassöffnung des Führungsdurchlasses 36a leicht eingestellt werden. Dementsprechend strömt ein Kältemittel von dem Führungsdurchlass 36a über einen breiteren Breitenbereich in der axialen Richtung in den Verwirbelungsraum 30a hinein, indem eine Breiten-Abmessung in der axialen Richtung der Kältemittel-Auslassöffhung des Führungsdurchlasses 36 vergrößert wird, und ein Verwirbelungsstrom eines Kältemittels in dem Verwirbelungsraum 30a kann unterstützt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und innerhalb eines Umfangs, der nicht von der Kemaussage der vorliegenden Erfindung abweicht, können verschiedene Modifikationen auf die vorliegende Erfindung angewendet werden, wie folgt. (1) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Beispiel beschrieben, bei dem zwei Führungsdurchlässe 36a bereitgestellt sind und die Kältemittel-Auslässe der Führungsdurchlässe 36a, die auf der Seite des Verwirbelungsraums 30a bereitgestellt sind, bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a in Intervallen von 180° geöffnet sind. Die Anzahl und die Anordnung der Führungsdurchlässe 36a sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Wie zum Beispiel in 8 gezeigt, kann die Anzahl der mehreren Führungsdurchlässe 36a auf drei festgelegt werden, und die Kältemittel-Auslässe der Führungsdurchlässe 36a, die auf der Seite des Verwirbelungsraums 30a bereitgestellt sind, können bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a in Intervallen von 120° geöffnet sein. In diesem Fall unterscheiden sich Einström-Richtungen von Kältemitteln, die von den Führungsdurchlässen 26a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömen, um 120° voneinander. Wie in 9 gezeigt, kann die Anzahl der Führungsdurchlässe 36a auf vier festgelegt werden, und die Kältemittel-Auslässe der Führungsdurchlässe 36a, die auf der Seite des Verwirbelungsraums 30a bereitgestellt sind, können bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a in Intervallen von 90° geöffnet sein. In diesem Fall unterscheiden sich Einström-Richtungen von Kältemitteln, die von den Führungsdurchlässen 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein strömen, um 90° voneinander.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Beispiel beschrieben, bei dem die Nutenabschnitte über dem gesamten Umfang der rohrförmigen seitlichen Oberfläche der oberen Abdeckung 36 bereitgestellt sind. Solange ein Zustand eines Kältemittels in dem Verteilungsraum 30g jedoch homogenisiert sein kann, wie in 10 gezeigt, können Nutenabschnitte, die in einem Abschnitt der rohrförmigen seitlichen Oberfläche der oberen Abdeckung 36 bereitgestellt sind, den Verteilungsraum 30g bilden.
Die Form des Einström-Durchlasses 31g für das Kältemittel ist nicht auf die Form beschränkt, bei der sich der Einström-Durchlass 31g für das Kältemittel in der tangentialen Richtung des äußeren Umfangs des Verteilungsraums 30g erstreckt. Die 8 bis 10 sind Zeichnungen, die 3 der ersten Ausführungsform entsprechen.
(2) Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform ist das Beispiel beschrieben, bei dem der Verteilungsraum 30g und der Führungsdurchlass 36a mit den gleichen Formen wie jenen der ersten Ausführungsform bereitgestellt sind. Der Nutenabschnitt, der den Verteilungsraum 30g und den Führungsdurchlass 36a in der zweiten Ausführungsform bildet, kann jedoch durch Fräsen der oberen Oberfläche des Gehäusekörpers 31 oder dergleichen gebildet werden. Daher kann eine Freiheit des Entwurfs hinsichtlich der Formen des Verteilungsraums 30g und des Führungsdurchlasses 36a gemäß der Konfiguration der zweiten Ausführungsform verbessert sein.
Dementsprechend kann der Führungsdurchlass 36a bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittelachse des Verwirbelungsraums 30a zum Beispiel so bereitgestellt sein, das er gebogen ist. Noch genauer kann der Führungsdurchlass 36a, solange das Kältemittel, das von dem Führungsdurchlass 36a in den Verwirbelungsraum 30a hinein geströmt ist, entlang des äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums 30a strömen kann, wie in 11 gezeigt, so bereitgestellt sein, dass er von der äußeren Umfangsseite des Verwirbelungsraums 30a in Richtung zu einer Tangente des äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums 30a hin gebogen ist.
Wie in 12 gezeigt, ist der Verteilungsraum 30g in einer kreisförmigen Schnittform oder einer rechteckigen Schnittform ausgebildet, und der Verteilungsraum 30g kann als ein Verzweigungsteilstück für ein Verzweigen eines Stroms eines Kältemittels fungieren, der von der Einlassöffnung 31a für das Kältemittel hinein geströmt ist, und kann den Strom des Kältemittels von dem Verteilungsraum 30g zu dem Führungsdurchlass 36a aufteilen. Das heißt, das Verzweigungsteilstück für das Verzweigen des Stroms des Kältemittels, das von der Einlassöffnung 31a für das Kältemittel in die Führungsdurchlässe 36a hinein geströmt ist, kann in dem Körper 30 bereitgestellt sein.
Wie in 13 gezeigt, ist der Verteilungsraum 30g entfernt, und das Kältemittel, das von der Einlassöffnung 31a für das Kältemittel herein geströmt ist, kann direkt in den Führungsdurchlass 36a hinein strömen. In diesem Fall ist das Kältemittel vorzugsweise homogenisiert, das in den Führungsdurchlass 36a hinein strömt, selbst wenn der Vertei-Jungsraum 30g entfernt ist. Die 11 bis 13 sind Zeichnungen, die 7 der zweiten Ausführungsform entsprechen.
(3) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beinhaltet der Führungsabschnitt 37, der das einen Durchlass bildende Element 35 verschiebt, den abgedichteten Raum 37b, in dem das temperaturempfindliche Medium abgedichtet ist, in dem ein Druck gemäß einer Temperatur geändert wird, und die Membran 37a, die gemäß einem Druck des temperaturempfindlichen Mediums in dem abgedichteten Raum 37b verschoben wird. Der Führungsabschnitt ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Das temperaturempfindliche Medium kann zum Beispiel ein Thermo-Wachs einsetzen, bei dem ein Volumen gemäß einer Temperatur geändert wird, der Führungsabschnitt kann eine Konfiguration einsetzen, die ein elastisches Element aufweist, das aus einer Legierung mit Formgedächtnis gebildet ist, und der Führungsabschnitt kann eine Konfiguration einsetzen, die das einen Durchlass bildende Element 35 durch einen elektrischen Mechanismus verschiebt, wie beispielsweise einen Elektromotor oder einen Elektromagneten;
(4) bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Auslassöffnung 31c des Ejektors 13 für das Flüssigphasen-Kältemittel nicht im Detail beschrieben. Es kann jedoch eine Druckverminderungs-Einrichtung (zum Beispiel ein an einer Seite befestigtes Drosselventil, das eine Öffnung oder ein Kapillarrohr beinhaltet), die ein Kältemittel entspannt, in der Auslassöffnung 31c für das Flüssigphasen-Kältemittel angeordnet sein.
(5) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Beispiel beschrieben, bei dem der Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ, der den Ejektor 13 der vorliegenden Erfindung beinhaltet, auf eine Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet wird. Die Anwendung des Kühlkreislaufs 10 vom Ejektor-Typ, der den Ejektor 13 der vorliegenden Erfindung beinhaltet, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Kühlkreislauf 10 vom Ejektor-Typ kann zum Beispiel auf eine stationäre Klimaanlage, ein kryogenes Vorratslager, eine automatische Kühlung eines Warenautomaten, eine Erwärmungs-Einrichtung oder dergleichen angewendet werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Radiator 12 für einen Wärmetauscher auf der Außenseite verwendet, durch den ein Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel und Außenluft durchgeführt wird, und der Verdampfer 14 wird für einen Wärmetauscher auf der Seite der Nutzung verwendet, der Gebläseluft kühlt. Auf der anderen Seite kann der Ejektor 13 der vorliegenden Erfindung auf einen Wärmepumpen-Kreislauf angewendet werden, bei dem der Verdampfer 14 aus einem Wärmetauscher auf der Außenseite konfiguriert ist, der Wärme von einer Wärmequelle absorbiert, wie beispielsweise Außenluft, und der Radiator 12 ist aus einem Wärmetauscher auf der Innenseite konfiguriert, der ein zu erwärmendes Fluid erwärmt, wie beispielweise Luft oder Wasser.
(6) Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Beispiel beschrieben, bei dem ein Wärmetauscher vom Unterkühlungs-Typ als der Radiator 12 eingesetzt wird. Es kann jedoch ein üblicher Radiator eingesetzt werden, der lediglich den Kondensator 12a beinhaltet. Bei den vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsformen ist das Beispiel beschrieben, bei dem Bestandteilselemente, wie beispielsweise der Körper 30 des Ejektors 13 oder das einen Durchlass bildende Element 35, aus Metall gebildet sind. Solange jedoch Funktionen von Bestandteilselementen ausgeübt werden können, sind die Materialien nicht beschränkt. Dementsprechend können die Bestandteilselemente aus einem Harz gebildet sein.

Claims

Ejektor, der auf eine Einrichtung (10) für einen Kühlkreislauf mit Dampfkompression angewendet wird, wobei der Ejektor aufweist: einen Körper (30), der einen Verwirbelungsraum (30a), der ein Kältemittel verwirbelt, das von einer Einlassöffnung (31a) für das Kältemittel herein geströmt ist, einen Druckverminderungsraum (30b), der das Kältemittel entspannt, das von dem Verwirbelungsraum (30a) heraus geströmt ist, einen Ansaug-Durchlass (13b), der mit einer stromabwärts gelegenen Seite des Druckverminderungsraums (30b) in einem Kältemittelstrom in Verbindung steht und der das Kältemittel von außen ansaugt, sowie einen Raum (30e) für eine Beaufschlagung mit Druck aufweist, wobei das Kältemittel, das von dem Druckverminderungsraum (30b) versprüht wird, und das Kältemittel, das von dem Ansaug-Durchlass (13b) angesaugt wird, in den Raum (30e) für eine Beaufschlagung mit Druck hinein strömen, und ein einen Durchlass bildendes Element (35), wobei zumindest ein Abschnitt des einen Durchlass bildenden Elements (35) im Inneren des Druckverminderungsraums (30b) und des Raums (30e) für eine Beaufschlagung mit Druck angeordnet ist, wobei das einen Durchlass bildende Element (35) eine kegelförmige Gestalt aufweist, bei der sich eine Schnittfläche desselben in einer Richtung weg von dem Druckverminderungsraum (30b) graduell verbreitert, wobei ein Kältemittel-Durchlass, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Körpers (30), der den Druckverminderungsraum (30b) definiert, und einer äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements (35) ausgebildet ist, ein Düsen-Durchlass (13a) ist, der das Kältemittel, das aus dem Verwirbelungsraum (30a) heraus geströmt ist, entspannt und versprüht, ein Kältemittel-Durchlass, der zwischen einer inneren Umfangsoberfläche eines Abschnitts des Körpers (30), der den Raum (30e) für eine Beaufschlagung mit Druck definiert, und der äußeren Umfangsoberfläche des einen Durchlass bildenden Elements (35) ausgebildet ist, ein Diffusor-Durchlass (13c) ist, der kinetische Energie eines gemischten Kältemittels aus dem versprühten Kältemittel und dem angesaugten Kältemittel in Druckenergie umwandelt, der Verwirbelungsraum (30a) in der Form eines Rotationskörpers ausgebildet ist, der symmetrisch bezüglich einer Mittelachse ist, die Mittelachse des Verwirbelungsraums (30a) und eine Mittelachse des einen Durchlass bildenden Elements (35) koaxial angeordnet sind, eine Mehrzahl von Führungsdurchlässen (35a), durch die das Kältemittel von der Einlassöffnung (31a) für das Kältemittel in den Verwirbelungsraum (30a) eingeleitet wird, in dem Körper (30) ausgebildet ist und die Kältemittel, die von der Mehrzahl von Führungsdurchlässen (36a) in den Verwirbelungsraum (30a) hinein strömen, bei Betrachtung entlang einer axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements (35) Geschwindigkeitskomponenten in Richtungen aufweisen, in welche die Kältemittel entlang eines äußeren Umfangs des Verwirbelungsraums (30a) strömen, wobei sich die Richtungen der Geschwindigkeitskomponenten voneinander unterscheiden.
Ejektor nach Anspruch 1, wobei Kältemittel-Auslassöffnungen der Mehrzahl von Führungsdurchlässen (36a) zu dem Verwirbelungsraum (30a) bei Betrachtung entlang der axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements (35) in Intervallen mit gleichen Winkeln um die Mittelachse des Verwirbelungsraums (30a) herum positioniert sind.
Ejektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verteilungsraum (30g), der das Kältemittel verteilt, das von der Einlassöffnung (31a) für das Kältemittel in die Mehrzahl von Führungsdurchlässen (36a) hinein geströmt ist, in dem Körper (30) ausgebildet ist und der Verteilungsraum (30g) ein Raum ist, der bewirkt, dass das Kältemittel von dem Verteilungsraum (30g) in jeweilige von der Mehrzahl von Führungsdurchlässen (36a) in einem einander ähnlichen Zustand verteilt wird.
Ejektor nach Anspruch 3, wobei der Verteilungsraum (30g) bei Betrachtung entlang der axialen Richtung des einen Durchlass bildenden Elements (35) ringförmig ausgebildet ist und von dem Verwirbelungsraum (30a) radial nach außen positioniert ist.
Ejektor nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein zylindrisches Element (36) als der Körper (30) angeordnet ist, wobei das zylindrische Element (36) darin zumindest einen Abschnitt des Verwirbelungsraums (30a) definiert, und der Verteilungsraum (30g) ein Nutenabschnitt ist, der auf einer rohrförmigen seitlichen Oberfläche des zylindrischen Elements (36) ausgebildet ist.