DE112014004349T5

DE112014004349T5 - Ejektorkältekreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE112014004349T5
Application number: DE112014004349.4T
Authority: DE
Inventors: Yoichiro Kawamoto; Etsuhisa Yamada; Haruyuki Nishijima; Yoshiaki Takano; Yoshiyuki Yokoyama
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2016-06-02
Also published as: CN105579788A; CN105579788B; US10029538B2; WO2015040850A1; JP2015061990A; JP6248499B2; US20160200170A1

Abstract

Ein Ejektorkältekreislauf umfasst einen Strahler (12), der Wärme von Kältemittel, das von einem Kompressor (11) abgegeben wird, abstrahlt, einen Ejektor (20), der den Druck des in dem Strahler (12) gekühlten Kältemittels verringert, einen Gas-Flüssigkeitsabscheider (15), der Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das aus einem Diffusorabschnitt (20d) des Ejektors (20) strömt, abscheidet, einen Verdampfer (16), der in einem Kältemitteldurchgang, der den Gas-Flüssigkeitsabscheider (15) und eine Kältemittelansaugöffnung (20c) des Ejektors (20) verbindet, angeordnet ist, und ein Öffnungs-Schließventil (14), das zwischen einem ersten Kältemittelströmungsweg, in dem ein Ausstoßkältemittel, das von einem Düsenabschnitt (20a) des Ejektors (20) ausgestoßen wird, aus dem Diffusorabschnitt (20d) strömt, und einem zweiten Kältemittelströmungsweg, in dem das Ausstoßkältemittel aus der Kältemittelansaugöffnung (20c) strömt, umschaltet. Wenn eine Drehzahl (Nc) des Kompressors (11) kleiner oder gleich einer Standarddrehzahl (KNc) ist, wird der erste Kältemittelströmungsweg auf den zweiten Kältemittelströmungsweg umgeschaltet. Folglich kann ein Zielkühlfluid ungeachtet einer Lastschwankung ausreichend gekühlt werden.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-196310 , eingereicht am 23. September 2013, und hat diese hier per Referenz eingebunden.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Ejektorkältekreislauf mit einem Ejektor als eine Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung.
Hintergrundtechnik
Herkömmlicherweise ist ein Ejektorkältekreislauf, der ein Dampfkältekreislauf mit einem Ejektor ist, als eine Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung bekannt. Zum Beispiel wird in dem Patentdokument 1 ein Ejektorkältekreislauf offenbart, der einen Gas-Flüssigkeitsabscheider umfasst, der Gas und Flüssigkeit eines Kältemittels abscheidet, das aus einem Ejektor strömt. Das flüssigphasige Kältemittel, das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider abgeschieden wird, strömt in einen Verdampfer, während das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider abgeschiedene gasphasige Kältemittel in einen Kompressor gesaugt wird.
Insbesondere wird in dem Ejektorkältekreislauf des Patentdokuments 1 Kältemittel, das strömungsabwärtig von dem Verdampfer strömt, durch eine Saugtätigkeit (Pumptätigkeit) des Hochgeschwindigkeitsausstoßkältemittels, das von einem Düsenabschnitt des Ejektors ausgestoßen wird, durch eine Kältemittelansaugöffnung des Ejektors angesaugt. Mischkältemittel des Ausstoßkältemittels und des Ansaugkältemittels wird in einem Diffusorabschnitt (Druckerhöhungsabschnitt) unter Druck gesetzt und strömt in den Gas-Flüssigkeitsabscheider.
Folglich kann in dem Ejektorkältekreislauf des Patentdokuments 1 ein Kältemitteldruck in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider, der einem Druck von Kältemittel, das in den Kompressor gesaugt wird, erhöht werden, so dass er höher als ein Verdampfungsdruck von Kältemittel in dem Verdampfer wird. Somit kann der Leistungsverbrauch verringert werden, und der Leistungskoeffizient (COP) kann im Vergleich zu einer normalen Kältekreislaufvorrichtung, in der ein Druck von Kältemittel, das in einen Kompressor gesaugt wird, ungefähr gleich einem Verdampfungsdruck von Kältemittel in einem Verdampfer wird, verbessert werden.
In einem Aufbau wie in dem Ejektorkältekreislauf des Patentdokuments 1 wird das Kältemittel auf einer strömungsabwärtigen Seite des Verdampfers durch die Saugtätigkeit des Ausstoßkältemittels, das von dem Düsenabschnitt des Ejektors ausgestoßen wird, angesaugt. Wenn folglich ein Durchsatz des Ausstoßkältemittels verringert wird, ist es wahrscheinlich, dass ein Verringerungsgrad der Ansaugkapazität zum Ansaugen des Kältemittels auf der strömungsabwärtigen Seite des Verdampfers durch die Kältemittelansaugöffnung größer als ein Verringerungsgrad des Durchsatzes in dem Ausstoßkältemittel ist.
Wenn folglich der Durchsatz des Ausstoßkältemittels zum Beispiel in einer Niederlastbetrieb, in dem eine thermische Last des Kreislaufs verringert ist, kann die Saugkapazität des Ejektors stark abnehmen und das Kältemittel kann nicht entsprechend in den Verdampfer strömen. Daher kann ein Kühlzielfluid in dem Niederlastbetrieb in dem Verdampfer nicht ausreichend gekühlt werden.
Dokumente der verwandten Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: JP H5-149652

Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts der vorstehend beschriebenen Punkte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Ejektorkältekreislauf bereitzustellen, der fähig ist, ein Kühlzielfluid ungeachtet einer Lastschwankung ausreichend zu kühlen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Ejektorkältekreislauf einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und abgibt, einen Strahler, der Wärme des von dem Kompressor abgegebenen Kältemittels abstrahlt, und einen Ejektor. Der Ejektor umfasst einen Düsenabschnitt, der den Druck des aus dem Strahler strömenden Kältemittels verringert, eine Kältemittelansaugöffnung, die ein Kältemittel durch eine Saugtätigkeit eines Ausstoßkältemittels, das mit einer hohen Geschwindigkeit von dem Düsenabschnitt ausgestoßen wird, ansaugt, und einen Druckerhöhungsabschnitt, der den Druck eines Mischkältemittels aus dem Ausstoßkältemittel und einem von der Kältemittelansaugöffnung angesaugten Ansaugkältemittel erhöht. Der Ejektorkältekreislauf umfasst ferner eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung, die das aus dem Druckerhöhugsabschnitt strömende Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel abscheidet und bewirkt, dass das gasphasige Kältemittel in Richtung einer Ansaugöffnung des Kompressors ausströmt, einen Verdampfer, der in einem Kältemitteldurchgang angeordnet ist, der eine Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung und die Kältemittelansaugöffnung verbindet, wobei der Verdampfer das durch ihn strömende Kältemittel verdampft, und eine Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung, die einen Weg des in einem Kreislauf zirkulierenden Kältemittels umschaltet. Die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung ist fähig, zwischen einem ersten Kältemittelströmungsweg, in dem das Ausstoßkältemittel aus dem Druckerhöhungsabschnitt strömt, und einem zweiten Kältemittelströmungsweg, in dem das Ausstoßkältemittel aus der Kältemittelansaugöffnung ausströmt, umzuschalten.
Wenn folglich die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung den ersten Kältemittelströmungsweg auswählt, kann ein Ejektorkältekreislauf erhalten werden, in dem das Kältemittel in einer Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor -> der Strahler -> der Düsenabschnitt des Ejektors -> der Druckerhöhungsabschnitt des Ejektors -> die Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung -> der Kompressor, während das Kältemittel in der einer Reihenfolge zirkuliert: die Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung -> der Verdampfer -> die Kältemittelansaugöffnung des Ejektors.
Wenn die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung den zweiten Kältemittelströmungsweg auswählt, kann ein Kältekreislauf erhalten werden, in dem das Kältemittel in einer Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor -> der Strahler -> der Düsenabschnitt des Ejektors -> der Verdampfer -> der Kompressor.
Selbst wenn daher in einem Niederlastbetrieb eine Ansaugleistung des Ejektors stark verringert sein kann, lässt es das Umschalten von dem ersten Kältemittelströmungsweg auf den zweiten Kältemittelströmungsweg zu, dass eine Kältemittelausstoßleistung des Kompressors sicher das Kältemittel, dessen Druck in dem Düsenabschnitt des Ejektors verringert wurde, an den Verdampfer liefert.
Mit anderen Worten kann verhindert werden, dass das Kältemittel während des Niederlastbetriebs nicht an den Verdampfer zugeführt werden kann, und ein Kühlzielfluid kann ungeachtet einer Lastschwankung ausreichend gekühlt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Ejektorkältekreislauf einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und abgibt, einen Strahler, der Wärme des von dem Kompressor abgegebenen Kältemittels abstrahlt, und einen Ejektor. Der Ejektor umfasst einen Düsenabschnitt, der den Druck des aus dem Strahler strömenden Kältemittels verringert, eine Kältemittelansaugöffnung, die ein Kältemittel durch eine Saugtätigkeit eines Ausstoßkältemittels, das mit einer hohen Geschwindigkeit von dem Düsenabschnitt ausgestoßen wird, ansaugt, und einen Druckerhöhungsabschnitt, der den Druck eines Mischkältemittels aus dem Ausstoßkältemittel und einem von der Kältemittelansaugöffnung angesaugten Ansaugkältemittel erhöht. Der Ejektorkältekreislauf umfasst ferner eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung, die das aus dem Druckerhöhungsabschnitt strömende Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel abscheidet und bewirkt, dass das gasphasige Kältemittel in Richtung einer Ansaugöffnung des Kompressors ausströmt, einen Verdampfer, der in einem Kältemitteldurchgang angeordnet ist, der eine Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung und die Kältemittelansaugöffnung verbindet, wobei der Verdampfer das durch ihn strömende Kältemittel verdampft, einen Umleitungsdurchgang, der eine Kältemittelauslassseite des Verdampfers und eine Ansaugöffnungsseite des Kompressors verbindet, und eine Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung, die einen Weg des in einem Kreislauf zirkulierenden Kältemittels umschaltet. Die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung ist fähig, zwischen einem ersten Kältemittelströmungsweg, in dem das aus dem Verdampfer strömende Kältemittel in Richtung der Kältemittelansaugöffnung strömt, und einem zweiten Kältemittelströmungsweg, in dem das aus dem Verdampfer strömende Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang in Richtung der Ansaugöffnungsseite des Kompressors strömt, umzuschalten.
Wenn die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung folglich den ersten Kältemittelströmungsweg auswählt, kann ein Ejektorkältekreislauf erhalten werden, in dem das Kältemittel in einer Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor -> der Strahler -> der Düsenabschnitt des Ejektors -> der Druckerhöhungsabschnitt des Ejektors -> die Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung -> der Kompressor, während das Kältemittel in einer Reihenfolge zirkuliert: die Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung -> der Verdampfer -> die Kältemittelansaugöffnung des Ejektors.
Wenn die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung den zweiten Kältemittelströmungsweg auswählt, kann ein Ejektorkältekreislauf erhalten werden, in dem das Kältemittel in einer Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor -> der Strahler -> der Düsenabschnitt des Ejektors -> der Druckerhöhungsabschnitt des Ejektors -> die Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung -> der Verdampfer -> der Umleitungsdurchgang -> der Kompressor.
Daher kann verhindert werden, dass das Kältemittel während eines Niederlastbetriebs nicht an den Verdampfer zugeführt werden kann, und ein Kühlzielfluid kann ungeachtet einer Lastschwankung ausreichend gekühlt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schemadiagramm, das einen Ejektorkältekreislauf gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist ein Schemadiagramm, das einen Ejektorkältekreislauf gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
3 ist ein Schnittdiagramm, das einen Ejektor in einer Normalbetriebsart gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Schnittdiagramm, das einen Ejektor in einer Niederlastbetriebsart gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein schematisches Schnittdiagramm, das eine Funktion jedes Kältemitteldurchgangs des Ejektors gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Schnittdiagramm, das einen Ejektor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
7 ist ein Schnittdiagramm, das den Ejektor gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Schemadiagramm, das einen Ejektorkältekreislauf gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Ausführungsformen zur Nutzung der Erfindung
Hier nachstehend werden mehrere Ausführungsformen zum Implementieren der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. In den vorliegenden Ausführungsformen kann einem Teil, der einem in einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, die gleiche Bezugszahl zugewiesen werden, und eine redundante Erklärung für den Teil kann weggelassen werden. Wenn in einer Ausführungsform nur ein Teil eines Aufbaus beschrieben wird, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile des Aufbaus angewendet werden. Die Teile können selbst dann kombiniert werden, wenn nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können selbst dann teilweise kombiniert werden, wenn nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt es liegt kein Nachteil in der Kombination.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Ein Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform, der in einem Schemadiagramm von 1 gezeigt ist, wird für eine Fahrzeugklimaanlage verwendet und wirkt, um eine Gebläseluft, die in einen Fahrzeugraum geblasen wird, der ein Klimatisierungszielraum ist, zu kühlen. Der Ejektorkältekreislauf 10 ist fähig, einen Kältemittelströmungsweg zwischen einem Kältemittelströmungsweg (erster Kältemittelströmungsweg) in einer später beschriebenen Normalbetriebsart und einem Kältemittelströmungsweg (zweiter Kältemittelströmungsweg) in einer Niederlastbetriebsart umzuschalten. In 1 ist der erste Kältemittelströmungsweg durch durchgezogene Pfeile gezeigt, während der zweite Kältemittelströmungsweg durch gestrichelte Pfeile gezeigt ist.
In dem Ejektorkältekreislauf 10 wird HFC-Kältemittel (z. B. R134a) als das Kältemittel verwendet. Der Ejektorkältekreislauf 10 ist ein unterkritischer Kältekreislauf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen unterkritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. HFO-Systemkältemittel (z. B. R1234yf) kann als das Kältemittel verwendet werden. Das Kältemittel enthält Kältemaschinenöl für die Schmierung eines Kompressors 11. Ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel in dem Kreislauf.
In dem Ejektorkältekreislauf 10 saugt der Kompressor 11 das Kältemittel ein, erhöht den Druck des Kältemittels, so dass es ein Hochdruckkältemittel ist, und gibt das Hochdruckkältemittel ab. Insbesondere ist der Kompressor 11 der vorliegenden Ausführungsform ein elektrischer Kompressor, der einen Kompressionsmechanismus mit fester Kapazität und einen Elektromotor, der den Kompressionsmechanismus antreibt, umfasst. Der Kompressionsmechanismus und der Elektromotor sind in einem einzelnen Gehäuse untergebracht.
Eine Vielfalt an Kompressionsmechanismen, wie etwa ein Spiralkompressionsmechanismus oder ein Drehschieberkompressionsmechanismus, können als der Kompressionsmechanismus verwendet werden. Ein Betrieb (Drehzahl) des Elektromotors wird von einem Steuersignal gesteuert, das von einer später beschriebenen Klimatisierungssteuerung 21 ausgegeben wird. Ein Wechselstrommotor oder ein Gleichstrommotor kann als der Elektromotor verwendet werden.
Der Kompressor 11 kann zum Beispiel ein verbrennungsmotorbetriebener Kompressor sein, der von einer Drehantriebskraft angetrieben wird, die von einem Fahrzeuglaufverbrennungsmotor über eine Riemenscheibe und einen Riemen angetrieben wird. Als eine derartige Art von verbrennungsmotorbetriebenem Kompressor kann ein Kompressor mit variabler Kapazität, der in der Kältemittelausstoßkapazität gemäß einer Änderung der Ausstoßkapazität einstellbar ist, oder ein Kompressor mit fester Kapazität, der eine Kältemittelausstoßkapazität durch Ändern einer Drehzahl des Kompressors über eine Verbindung oder Trennung einer elektromagnetischen Kupplung ändert, verwendet werden.
Eine Abgabeöffnung des Kompressors 11 ist mit einem Kältemitteleinlass eines Kondensatorabschnitts 12a eines Strahlers 12 verbunden. Der Strahler 12 ist ein Wärmestrahlungswärmetauscher, der bewirkt, dass das Hochdruckkältemittel Wärme abstrahlt und über den Wärmeaustausch zwischen dem von dem Kompressor 11 abgegebenen Hochdruckkältemittel und einer Luft (Außenluft), die von einem Kühlventilator 12d von außerhalb eines Fahrzeugraums geblasen wird, gekühlt wird.
Insbesondere umfasst der Strahler 12 den Kondensatorabschnitt 12a, der bewirkt, dass ein gasphasiges Hochdruckkältemittel Wärme abstrahlt und über einen Wärmeaustausch zwischen dem von dem Kompressor 11 abgegebenem gasphasigen Hochdruckkältemittel und der von dem Kühlventilator 12d geblasenen Außenluft kondensiert wird. Der Strahler 12 umfasst einen Sammlerabschnitt 12b, der einen hochdruckseitigen Gas-Flüssigkeitsabscheider hat, der Gas und Flüssigkeit des aus dem Kondensatorabschnitt 12a strömenden Kältemittels abscheidet und überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel ansammelt. Der Strahler 12 umfasst einen Unterkühlungsabschnitt 12c, der flüssigphasiges Kältemittel über einen Wärmeaustausch zwischen dem aus dem Sammlerabschnitt 12b strömenden Kältemittel und von dem Kühlventilator 12d geblasener Außenluft unterkühlt. Der Strahler 12 ist ein sogenannter Unterkühlungskondensator.
Der Kühlventilator 12d ist ein elektrisches Gebläse, in dem eine Drehzahl (Luftblasmenge) durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimatisierungssteuerung 21 ausgegeben wird.
Ein Kältemittelauslass des Unterkühlungsabschnitts 12c des Strahlers 12 ist mit einer Kältemittelzuströmungsöffnungsseite eines Düsenabschnitts 20a eines Ejektors 20 verbunden. Der Ejektor 20 wirkt als eine Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung, die den Druck des flüssigphasigen Hochdruckkältemittels, das in einem unterkühlten Zustand aus dem Strahler 12 strömt, um strömungsabwärts zu strömen, verringert. Der Ejektor 20 wirkt auch als eine Kältemittelzirkulationsvorrichtung (Kältemittelüberführungsvorrichtung), die ein Kältemittel, das aus einem später beschriebenen Verdampfer 16 strömt, durch eine Ansaugtätigkeit eines Ausstoßkältemittels, das mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird, ansaugt (überführt) und zirkuliert.
Insbesondere umfasst der Ejektor 20 den Düsenabschnitt 20a und einen Körperabschnitt 20b. Der Düsenabschnitt 20a ist aus Metall (z. B. nichtrostender Legierung) mit einer ungefähr kreisförmig-zylindrischen Form, die entlang einer Strömungsrichtung des Kältemittels allmählich konisch zuläuft, hergestellt. Der Düsenabschnitt 20a verringert den Druck des Kältemittels in einem Kältemitteldurchgang (Verengungsdurchgang), der im Inneren des Düsenabschnitts 20a bereitgestellt ist, und expandiert es isentrop.
Der Kältemitteldurchgang, der im Inneren des Düsenabschnitts 20a bereitgestellt ist, umfasst einen Halsteil (Abschnitt mit minimaler Fläche), dessen Durchgangsquerschnittsfläche am stärksten verringert ist, einen konisch zulaufenden Teil, in dem eine Durchgangsquerschnittsfläche von der Kältemittelzuströmungsöffnungsseite zu dem Halsteil allmählich abnimmt, und einen Ausdehnungsteil, in dem die Durchgangsquerschnittsfläche von dem Halsteil zu einer Kältemittelausstoßöffnung, durch die das Kältemittel ausgestoßen wird, allmählich zunimmt. Der Düsenabschnitt 20a der vorliegenden Ausführungsform bildet eine Lavaldüse.
In der vorliegenden Ausführungsform wird als der Düsenabschnitt 20a einer verwendet, in dem eine Strömungsgeschwindigkeit des Ausstoßkältemittels, das von der Kältemittelausstoßöffnung ausgestoßen wird, im Normalbetrieb des Ejektorkältekreislaufs 10 größer oder gleich einer Schallgeschwindigkeit ist. Der Düsenabschnitt 20a kann eine konisch zulaufende Düse umfassen.
Der Körperabschnitt 20b ist aus Metall (z. B. Aluminium) oder Harz mit einer ungefähr kreisförmig-zylindrischen Form ausgebildet. Der Körperabschnitt 20b wirkt als ein Befestigungselement, das den Düsenabschnitt 20a hält und darin fixiert, während er als eine Außenhülle des Ejektors 20 wirkt. Insbesondere wird der Düsenabschnitt 20a durch Presspassen fixiert, so dass er im Inneren eines Endteils des Körperabschnitts 20b in seiner Längsrichtung untergebracht ist. Folglich kann verhindert werden, dass das Kältemittel aus einem festen Teil (pressgepassten Teil) zwischen dem Düsenabschnitt 20a und dem Körperabschnitt 20b ausläuft.
An einer Position auf einer Außenumfangsoberfläche des Körperabschnitts 20b, die sich auf einer radial äußeren Seite des Düsenabschnitts 20a befindet, ist eine Kältemittelansaugöffnung 20c, die von außerhalb nach innerhalb des Körperabschnitts 20b mit der Kältemittelausstoßöffnung des Düsenabschnitts 20a in Verbindung steht, bereitgestellt. Die Kältemittelansaugöffnung 20c ist ein Durchgangsloch, durch welches das Kältemittel, das aus dem später beschriebenen Verdampfer 16 strömt, durch die Saugwirkung des Ausstoßkältemittels, das von dem Düsenabschnitt 20a ausgestoßen wird, in den Ejektor 20 gesaugt wird.
Ferner sind ein Ansaugdurchgang und ein Diffusorabschnitt 20d im Inneren des Körperabschnitts 20b bereitgestellt. Der Ansaugdurchgang leitet ein Ansaugkältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 20c, gesaugt wird, in die Kältemittelausstoßöffnung des Düsenabschnitts 20a ein. Der Diffusorabschnitt 20d ist als ein Beispiel für einen Druckerhöhungsabschnitt bereitgestellt, der das Ausstoßkältemittel und das Ansaugkältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 20c durch den Ansaugdurchgang in den Ejektor 20 geströmt ist, mischt und ihren Druck erhöht.
Der Ansaugdurchgang ist ein Raum zwischen einer Außenumfangsseite eines konisch zulaufenden Endteils des Düsenabschnitts 20a und einer Innenumfangsseite des Körperabschnitts 20b. Eine Durchgangsquerschnittsfläche des Ansaugdurchgangs nimmt entlang der Strömungsrichtung des Kältemittels allmählich ab. Folglich wird eine Strömungsgeschwindigkeit des Ansaugkältemittels, das durch den Ansaugdurchgang strömt, erhöht, und ein Energieverlust (Mischverlust) beim Mischen des Ansaugkältemittels und des Einspritzkältemittels in dem Diffusorabschnitt 20d wird verringert.
Der Diffusorabschnitt 20d ist angeordnet, um mit einem Auslass des Ansaugdurchgangs in Verbindung zu stehen, und ist ein Raum, dessen Durchgangsquerschnittsfläche allmählich zunimmt. Während das Ausstoßkältemittel und das Ansaugkältemittel vermischt werden, verringert der Diffusorabschnitt 20d folglich deren Strömungsgeschwindigkeiten und erhöht einen Druck des Mischkältemittels aus dem Ausstoßkältemittel und dem Ansaugkältemittel. Mit anderen Worten wirkt der Diffusorabschnitt 20d, um eine Geschwindigkeitsenergie des Mischkältemittels in eine Druckenergie umzuwandeln.
Insbesondere hat eine Innenumfangswand des Körperabschnitts 20b, die den Diffusorabschnitt 20d der vorliegenden Erfindung definiert, eine Querschnittsform, die ausgebildet ist, indem mehrere gekrümmte Linien senkrecht zu einer Axialrichtung kombiniert werden. Ein Ausdehnungsgrad des Diffusorabschnitts 20d in der Durchgangsquerschnittsfläche nimmt entlang der Strömungsrichtung des Kältemittels allmählich zu und nimmt dann wieder ab. Daher kann der Druck des Kältemittels in einer isentropen Weise erhöht werden.
Ein Kältemittelauslass des Diffusorabschnitts 20d des Ejektors 20 ist durch ein Öffnungs-Schließventil 14 mit einer Einlassseite eines Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 verbunden.
Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 ist eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung, die Gas und Flüssigkeit des aus dem Diffusorabschnitt 20d des Ejektor 20 strömenden Kältemittels abscheidet. In der vorliegenden Ausführungsform wird als der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 einer verwendet, der ein relativ niedriges Volumen hat, um ein flüssigphasiges Kältemittel aus einer Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel abzugeben, ohne viel von dem abgeschiedenen flüssigphasigen Kältemittel darin anzusammeln. Jedoch kann einer mit einer Funktion als eine Flüssigkeitslagervorrichtung, der ein überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel des Kreislaufs darin ansammelt, als der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 verwendet werden.
Das Öffnungs-Schließventil 14 ist in einem Kältemitteldurchgang angeordnet, der eine Auslassseite des Diffusorabschnitts 20d des Ejektors 20 und eine Einlassseite des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 verbindet. Das Öffnungs-Schließventil 14 ist ein Beispiel für eine Öffnungs-Schließvorrichtung, die den Kältemitteldurchgang öffnet oder schließt. Daher öffnet oder schließt das Öffnungs-Schließventil 10 in dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform den Kältemitteldurchgang, der die Auslassseite des Diffusorabschnitts 20d des Ejektors 20 und die Einlassseite des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 verbindet, wodurch ein Kältemittelströmungsweg für das in dem Kreislauf zirkulierende Kältemittel umgeschaltet wird.
Das Öffnungs-Schließventil 14 der vorliegenden Ausführungsform kann als ein Beispiel für eine Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung verwendet werden. Insbesondere wenn in der vorliegenden Ausführungsform das Öffnungs-Schließventil 14 in der später beschriebenen Normalbetriebsart geöffnet wird, wird der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt, in dem das von dem Düsenabschnitt 20a des Ejektors 20 ausgestoßene Ausstoßkältemittel aus dem Diffusorabschnitt 20d strömt. Wenn das Öffnungs-Schließventil 14 in der Niederlastbetriebsart geschlossen wird, wird der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt, in dem das Ausstoßkältemittel aus der Kältemittelansaugöffnung 20c strömt.
Das Öffnungs-Schließventil 14 der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein elektromagnetisches Ventil, das ohne Energiespeisung offen ist (sogenanntes normalerweise offenes Ventil). Ein Betrieb des Öffnungs-Schließventils 14 wird von einer Steuerspannung gesteuert, die von der Klimatisierungssteuerung 21 ausgegeben wird.
Eine Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 ist mit einer Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 verbunden. Andererseits ist die Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 mit der Kältemittelansaugöffnung 20c des Ejektors 20 verbunden.
Überdies sind eine feste Drossel 15a und der Verdampfer 16 in einem Kältemitteldurchgang angeordnet, der die Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 und die Kältemittelansaugöffnung 20c des Ejektors 20 verbindet. Die feste Drossel 15a und der Verdampfer 16 sind in dem Kältemitteldurchgang in dieser Reihenfolge von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 in Richtung der Kältemittelansaugöffnung 20c des Ejektors 20 angeordnet. Die feste Drossel 15a ist eine Druckverringerungsvorrichtung, die den Druck des Kältemittels verringert und kann zum Beispiel eine Mündung, ein Kapillarrohr oder eine Düse verwenden.
Der Verdampfer 16 ist ein Wärmeaufnahmewärmetauscher, der bewirkt, dass ein darin strömendes Niederdruckkältemittel Wärme mit der Gebläseluft, die von dem Gebläseventilator 16a in Richtung des Fahrzeugraums geblasen wird, austauscht und verdampft und eine Wärmeaufnahmetätigkeit ausübt. Ein Gebläseventilator 16a ist ein elektrisches Gebläse, in dem eine Drehzahl (Luftblasmenge) durch eine Steuerspannung, die von der Klimatisierungssteuerung 21 ausgegeben wird, gesteuert wird.
Als nächstes umfasst die Klimatisierungssteuerung 21 einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und RAM und eine periphere Schaltung. Die Klimatisierungssteuerung 21 führt basierend auf einem in dem ROM gespeicherten Steuerprogramm eine Vielfalt an Berechnungen und Verarbeitungen aus, wodurch zum Beispiel Betriebe der vorstehend beschriebenen verschiedenen elektrischen Aktuatoren 11, 12d, 14 und 16 gesteuert werden.
Die Klimatisierungssteuerung 21 ist mit einer Klimatisierungssteuerungssensorgruppe verbunden, die umfasst: einen Innenluftsensor, der eine Temperatur Tr in dem Fahrzeugraum erfasst, einen Außenlufttemperatursensor, der eine Temperatur Tam der Außenluft erfasst, einen Sonnenstrahlungssensor, der eine Sonnenstrahlungsmenge As in dem Fahrzeugraum erfasst, einen Verdampfertemperatursensor, der eine Temperatur Tefin (insbesondere eine Verdampfertemperatur) von Luft, die aus dem Verdampfer 16 geblasen wird, erfasst, einen auslassseitigen Temperatursensor, der eine Temperatur Td von Kältemittel auf einer Auslassseite des Strahlers 12 erfasst, und einen auslassseitigen Drucksensor, der einen Druck Pd des Kältemittels auf der Auslassseite des Strahlers 12 erfasst. Erfassungswerte der Sensorgruppe werden in die Klimatisierungssteuerung 21 eingegeben.
Ferner ist eine Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 21 mit einem nicht gezeigten Bedienfeld verbunden, das in der Nähe einer Instrumententafel angeordnet ist, die in einem Vorderteil des Fahrzeugraums angeordnet ist. Bediensignale von einer Vielfalt an Bedienschaltern, die in dem Bedienfeld bereitgestellt sind, werden in die Klimatisierungssteuerung 21 eingegeben. Die Vielfalt an Bedienschaltern umfasst einen Klimatisierungsaktivierungsschalter, um die Klimatisierung in dem Fahrzeugraum anzufordern, und einen Fahrzeugraumtemperaturfestlegungsschalter zum Festlegen einer Temperatur in dem Fahrzeugraum.
Die Klimatisierungssteuerung 21 der vorliegenden Ausführungsform hat Steuerabschnitte, die die Vielfalt an gesteuerten Vorrichtungen steuern, die mit der Ausgangsseite der Klimatisierungssteuerung 21 verbunden sind. Abschnitte (Hardware und Software) der Klimatisierungssteuerung 21, die einen Betrieb jeder gesteuerten Vorrichtung steuern, bilden den Steuerabschnitt jeder gesteuerten Vorrichtung. Zum Beispiel bildet in der vorliegenden Ausführungsform ein Abschnitt, der einen Betrieb des Kompressors 11 steuert, einen Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt 21a und ein Abschnitt, der einen Betrieb des Öffnungs-Schließventils 14 steuert, bildet einen Kältemittelströmungswegsteuerabschnitt 21b.
Als nächstes wird ein Betrieb des Ejektorkältekreislaufs 10 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, ist der Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform fähig, zwischen einem Betrieb in der Normalbetriebsart und einem Betrieb in der Niederlastbetriebsart umzuschalten.
Die Normalbetriebsart ist eine Betriebsart, die zu einer Normalzeit durchgeführt wird, wenn der Ejektor 20 fähig ist, eine ausreichende Ansaugleistung zu liefern. Die Niederlastbetriebsart ist eine Betriebsart, die zu einer Niederlastbetriebszeit durchgeführt wird, wenn eine thermische Last des Kreislaufs wahrscheinlich verringert ist, so dass sie niedriger als in dem Normalbetrieb ist. In dem Niederlastbetrieb kann sich ein Durchsatz des Ausstoßkältemittels, das von dem Düsenabschnitt 20a ausgestoßen wird, verringern, und folglich kann sich die Ansaugleistung des Ejektors 20 stark verringern.
Überdies wird das Umschalten zwischen der Normalbetriebsart und der Niederlastbetriebsart durch das Ausführen eines Klimatisierungssteuerprogramms durchgeführt, das im Voraus in einer Speicherschaltung der Klimatisierungssteuerung 21 gespeichert wird. Das Klimatisierungssteuerprogramm wird ausgeführt, wenn der Klimatisierungsaktivierungsschalter des Bedienfelds eingeschaltet wird.
Gemäß einer Steuerroutine des Klimatisierungssteuerprogramms werden Erfassungssignale von der Vielfalt an Klimaanlagenschaltern eingelesen, und eine Zielluftblastemperatur TAO, die eine Zieltemperatur der in den Fahrzeugraum geblasenen Gebläseluft ist, wird basierend auf den eingelesenen Erfassungssignalen und den eingelesenen Bediensignalen berechnet.
Ferner werden Steuerzustände der elektrischen Aktuatoren, wie etwa des Kompressors 11, des Kühlventilators 12d und des Öffnungs-Schließventils 14 basierend auf der berechneten Zielluftblastemperatur TAO und den Erfassungssignalen bestimmt. Steuersignale werden an die Vielfalt an elektrischen Aktuatoren ausgegeben, um die bestimmten Steuerzustände zu realisieren. Bis die Beendigung der Klimatisierung in dem Fahrzeugraum angefordert wird, wird wiederholt die folgende Routine durchgeführt: Einlesen der Erfassungssignale und der Bediensignale -> Berechnung der Zielluftblastemperatur TAO -> Bestimmung eines neuen Steuerzustands -> Ausgabe des Steuersignals.
In Bezug auf die Bestimmung der Steuerzustände der Vielfalt an elektrischen Aktuatoren wird zum Beispiel eine Kältemittelausstoßleistung des Kompressors 11, d. h. eine Drehzahl Nc des Kompressors 11, insbesondere ein Steuersignal, das an einen Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben wird, wie nachstehend bestimmt. Die Kältemittelausstoßleistung des Kompressors 11 kann als ein integrierter Wert eines Abgabedrucks des Kompressors 11 und ein Abgabedurchsatz (Massendurchsatz) des Kompressors 11 definiert werden.
Zuerst wird eine Zielverdampferblastemperatur TEO des Verdampfers 16 basierend auf der Zielluftblastemperatur TAO unter Bezug auf ein Steuerkennfeld bestimmt, das im Voraus in der Speicherschaltung der Klimatisierungssteuerung 21 gespeichert wird. Insbesondere wird die Zielverdampferblastemperatur TEO bestimmt, um mit der Abnahme der Zielluftblastemperatur TAO abzunehmen.
Das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben wird, wird basierend auf einer Abweichung (Tefin – TEO) zwischen der Zielverdampferblastemperatur TEO und der Verdampfertemperatur Tefin, die von dem Verdampfertemperatursensor erfasst wird, durch ein Rückkopplungssteuerverfahren bestimmt, so dass die Verdampfertemperatur Tefin sich der Zielverdampferblastemperatur TEO nähert.
Eine Luftblasleistung des Gebläseventilators 16a (insbesondere wird eine an den Gebläseventilator 16a ausgegebene Steuerspannung) basierend auf der Zielluftblastemperatur TAO unter Bezug auf ein Steuerkennfeld, das im Voraus in der Speicherschaltung der Klimatisierungssteuerung 21 gespeichert wird, bestimmt. Insbesondere wird die an den Elektromotor ausgegebene Steuerspannung auf ein Maximum festgelegt und eine Luftblasmenge wird derart gesteuert, dass sie in einem äußerst niedrigen Temperaturbereich (maximaler Kühlbereich) oder einem äußerst hohen Temperaturbereich (maximaler Heizbereich) der Zielluftblastemperatur TAO nahe an einer maximalen Größe ist. Die Steuerspannung wird gemäß der Annäherung der Zielluftblastemperatur TAO an einen mittleren Temperaturbereich verringert.
Der Öffnungs-Schließzustand des Öffnungs-Schließventils 14 (insbesondere eine Steuerspannung, die an das Öffnungs-Schließventil 14 ausgegeben wird) wird derart bestimmt, dass das Öffnungs-Schließventil 14 als geschlossen bestimmt wird, wenn die wie vorstehend beschrieben bestimmte Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich einer vorgegebenen Standarddrehzahl KNc ist. Wenn in dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform mit anderen Worten die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der vorgegebenen Standarddrehzahl KNc wird, wird der erste Kältemittelströmungsweg auf den zweiten Kältemittelströmungsweg umgeschaltet.
Die Standarddrehzahl KNc wird derart bestimmt, dass, wenn in dem Ejektorkältekreislauf 10 der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, und wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 11 höher als die Standarddrehzahl KNc ist, ein Durchsatz des von dem Düsenabschnitt 20a ausgestoßenen Ausstoßkältemittels nicht abnimmt und das Kältemittel strömungsabwärtig von dem Verdampfer 16 ausreichend durch die Kältemittelansaugöffnung 20c gesaugt werden kann.
Die vorstehend beschriebene Zielluftblastemperatur TAO ist ein Wert, der bestimmt wird, um eine Temperatur in dem Fahrzeugraum auf einer Solltemperatur Tsoll zu halten, die einer Temperatur entspricht, die von einem Insassen gewünscht wird. Folglich nimmt in dem Ejektorkältekreislauf 10, der die Gebläseluft in dem Verdampfer 16 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kühlt, eine thermische Last auf den Kreislauf gemäß einer Abnahme der Zielluftblastemperatur TAO zu.
Außerdem ist die Verdampfertemperatur Tefin eine Temperatur des Verdampfers 16 selbst und somit im Wesentlichen äquivalent zu einer Kältemittelverdampfungstemperatur in dem Verdampfer 16. Ferner verringert sich die Verdampfertemperatur Tefin durch Erhöhen der Drehzahl Nc (Kältemittelabgabeleistung) des Kompressors 11.
Daher bedeutet die Bestimmung durch die Klimatisierungssteuerung 21, so dass die Zielverdampfertemperatur TEO mit der Abnahme der Zielluftblastemperatur TAO abnimmt, eine derartige Bestimmung, dass die Kältemittelausstoßleistung (die Drehzahl Nc des Kompressors 11) des Kompressors 11 mit der Zunahme der thermischen Last des Kreislaufs zunimmt.
Folglich bedeutet das Schließen des Öffnungs-Schließventils 14, wie in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc wird, das Steuern einer Betätigung des Öffnungs-Schließventils 14, so dass der erste Kältemittelströmungsweg (Normalbetriebsart) auf den zweiten Kältemittelströmungsweg (Niederlastbetriebsart) geschaltet wird, wenn die thermische Lest des Kreislaufs kleiner oder gleich einer vorgegebenen Standardlast ist.
Wenn in dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform die thermische Last des Kreislaufs höher als die thermische Standardlast ist und wenn der Ejektor 20 fähig ist, eine ausreichend Ansaugleistung zu liefern, wird der erste Kältemittelströmungsweg (Normalbetriebsart) ausgewählt. Wenn die thermische Last des Kreislaufs kleiner oder gleich der thermischen Standardlast ist, und wenn der Niederlastbetrieb, in dem die Ansaugleistung des Ejektors 20 verringert sein kann, in hohem Maße durchgeführt wird, wird der zweite Kältemittelströmungsweg (Niederlastbetriebsart) ausgewählt.
Als nächstes wird ein Steuerbetrieb jeder Betriebsart beschrieben.
(a) Normalbetriebsart
Die Normalbetriebsart wird durchgeführt, wenn das Öffnungs-Schließventil 14 offen ist und der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird.
In dem Ejektorkältekreislauf 10, der den ersten Kältemittelströmungsweg auswählt, wird, wie durch durchgezogene Pfeile in 1 gezeigt, ein Ejektorkältekreislauf erhalten, in dem das Kältemittel in einer folgenden Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor 11 -> der Strahler 12 -> der Düsenabschnitt 20a des Ejektors 20 -> der Druckerhöhungsabschnitt 20d des Ejektors 20 (-> das Öffnungs-Schließventil 14) -> der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 -> der Kompressor 11, während das Kältemittel in einer Reihenfolge zirkuliert: der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 -> die feste Drossel 15a -> der Verdampfer 16 -> die Kältemittelansaugöffnung 20c des Ejektors 20.
In diesem Kältekreislauf strömt das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel in den Kondensatorabschnitt 12a des Strahlers 12 und tauscht Wärme mit der von dem Kühlventilator 12d geblasenen Außenluft aus, wodurch es Wärme abstrahlt und kondensiert. Das Kältemittel, das in dem Kondensatorabschnitt 12a Wärme abgestrahlt hat, wird von dem Sammlerabschnitt 12b in Gas und Flüssigkeit abgeschieden. Das flüssigphasige Kältemittel tauscht nach der Gas-Flüssigkeitsabscheidung in dem Sammlerabschnitt 12b in dem Unterkühlungsabschnitt 12c Wärme mit der von dem Kühlventilator 12d geblasenen Außenluft aus, wodurch es weiter Wärme abstrahlt, um ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel zu werden.
Das unterkühlte flüssigphasige Kältemittel, das aus dem Unterkühlungsabschnitt 12c des Strahlers 12 strömt, strömt in den Düsenabschnitt 20a des Ejektors 20, so dass sein Druck in einer isentropen Weise verringert wird, und wird ausgestoßen. Ferner ist in der Normalbetriebsart das Öffnungs-Schließventil 14 offen, und die thermische Last des Kreislaufs ist höher als die thermische Standardlast. Folglich bewirkt die Saugtätigkeit des Ausstoßkältemittels, dass ein Kältemittel, das aus dem Verdampfer 16 strömt, durch die Kältemittelansaugöffnung 20c in den Ejektor 20 gesaugt wird.
Das Ansaugkältemittel, das durch die Kältemittelansaugöffnung 20c eingesaugt wird, strömt zusammen mit dem Ausstoßkältemittel in den Diffusorabschnitt 20d des Ejektors. In dem Diffusorabschnitt 20d bewirkt die Ausdehnung der Durchgangsquerschnittsfläche, dass eine kinetische Energie des Kältemittels in eine Druckenergie umgewandelt wird. Folglich werden das Ausstoßkältemittel und das Ansaugkältemittel vermischt, während ein Druck des Mischkältemittels zunimmt. Das aus dem Auslassteil des Diffusorabschnitts 20d strömende Kältemittels strömt in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 15, um in Gas und Flüssigkeit abgeschieden zu werden.
Der Druck des aus der Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 strömenden flüssigphasigen Kältemittels wird in der festen Drossel 15a isentrop verringert und es strömt in den Verdampfer 16. Das in den Verdampfer 16 strömende Kältemittel verdampft durch Aufnehmen von Wärme aus der geblasenen Luft, die von dem Gebläseventilator 16a geblasen wird. Folglich wird die Gebläseluft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, gekühlt. Überdies wird das aus dem Verdampfer 16 strömende Kältemittel durch die Kältemittelansaugöffnung 20c in den Ejektor 20 gesaugt und erneut komprimiert. Andererseits wird das gasphasige Kältemittel, das aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 strömt, in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert.
In der Normalbetriebsart kann über den vorstehend beschriebenen Betrieb die Gebläseluft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, in dem Verdampfer 16 gekühlt werden. Da die thermische Last des Kreislaufs höher als die thermische Standardlast ist, kann verhindert werden, dass die Saugleistung des Ejektors 20 abnimmt, und das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 abgeschiedene Niederdruckkältemittel kann dazu gebracht werden, sicher in den Verdampfer 16 zu strömen.
Außerdem kann des Kältemittel, dessen Druck in dem Diffusorabschnitt 20d des Ejektors 20 erhöht wird, in den Kompressor 11 gesaugt werden. Folglich kann eine Antriebskraft des Kompressors 11 verringert werden, und ein Kreislaufwirkungsgrad (COP) kann daher verbessert werden.
(b) Niederlastbetriebsart
Die Niederbetriebsart wird durchgeführt, wenn des Öffnungs-Schließventil 14 geschlossen ist und der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird.
In dem Ejektorkältekreislauf 10, der den zweiten Kältemittelströmungsweg auswählt, wird, wie durch gestrichelte Pfeile in 1 gezeigt, ein Kältekreislauf erhalten, in dem das Kältemittel in einer Reihenfolge zirkuliert: der Kompressor 11 -> der Strahler 12 -> der Düsenabschnitt 20a des Ejektors 20 -> die Kältemittelansaugöffnung 20c des Ejektors 20 -> der Verdampfer 16 -> die feste Drossel 15a -> der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 -> der Kompressor 11.
In diesem Kältekreislauf wird das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel ähnlich dem Fall, in dem der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, in dem Strahler 12 gekühlt, sein Druck wird in dem Düsenabschnitt 20a des Ejektors 20 verringert und es wird ausgestoßen. Wenn ferner der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, wird das Öffnungs-Schließventil 14 geschlossen. Folglich strömt das Kältemittel aus der Kältemittelansaugöffnung 20c in Richtung des Verdampfers 16 aus, ohne aus dem Diffusorabschnitt 20d auszuströmen.
Das Kältemittel, das in den Verdampfer 16 strömt, nimmt ähnlich dem Fall, in dem der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, Wärme aus der von dem Gebläseventilator 16a geblasenen Gebläseluft auf, um zu verdampfen. Folglich wird die Gebläseluft gekühlt. Überdies strömt des aus dem Verdampfer 16 strömende Kältemittel in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Strömungsrichtung des Falls, in dem der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, und strömt durch die feste Drossel 15a in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 15. Das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 abgeschiedene Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt, um erneut komprimiert zu werden.
In der Niederlastbetriebsart kann die Gebläseluft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, über den vorstehend beschriebenen Betrieb in dem Verdampfer 16 gekühlt werden. Selbst wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc ist, kann das Ausstoßkältemittel, das von dem Düsenabschnitt 20a des Ejektors 20 ausgestoßen wird, dazu gebracht werden, durch die Kältemittelansaugöffnung 13c in den Verdampfer 16 zu strömen. Folglich kann das Niederdruckkältemittel durch die Kältemittelausstoßleistung des Kompressors 11 sicher dazu gebracht werden, in den Verdampfer 16 zu strömen.
Wenn in einem Kreislaufaufbau wie dem Ejektorkältekreislauf 10, der den ersten Kältemittelströmungsweg auswählt, in dem das Kältemittel, das strömungsabwärtig von dem Verdampfer 16 strömt, durch die Saugtätigkeit des Ausstoßkältemittels, das von dem Düsenabschnitt 20a des Ejektors 20 ausgestoßen wird, der Durchsatz des Ausstoßkältemittels verringert wird, ist es wahrscheinlich, dass ein Verringerungsgrad in der Saugleistung des Ejektors 20 zum Ansaugen des Kältemittels auf einer strömungsabwärtigen Seite des Verdampfers 16 durch die Kältemittelansaugöffnung 20c des Ejektors 20 größer als ein Verringerungsgrad des Durchsatzes des Ausstoßkältemittels ist.
Wenn folglich die thermische Last des Kreislaufs abnimmt und wenn der Durchsatz des Ausstoßkältemittels abnimmt, kann die Saugleistung des Ejektors 20 stark verringert werden, und das flüssigphasige Kältemittel, das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider abgeschieden wird, kann nicht fähig sein, durch die feste Drossel 15a in den Verdampfer 16 zu strömen. Wenn daher eine Last des Kreislaufs niedrig ist, kann ein Kühlzielfluid nicht fähig sein, in dem Verdampfer 16 gekühlt zu werden.
Im Gegensatz dazu wird gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform in dem Niederlastbetrieb, in dem der Durchsatz des Ausstoßkältemittels abnehmen kann, der erste Kältemittelströmungsweg (Normalbetriebsart) auf den zweiten Kältemittelströmungsweg (Niederlastbetriebsart) umgeschaltet, und die Kältemittelsaugleistung des Ejektors 20 kann entsprechend möglicherweise stark abnehmen. Daher kann das Kältemittel ungeachtet einer Lastschwankung in dem Kreislauf dazu gebracht werden, in den Verdampfer 16 zu strömen, und die Gebläseluft kann ausreichend gekühlt werden.
Wenn gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform einer der beiden der Strömungswege ausgewählt wird, kann das Kältemittel, dessen Druck in dem Düsenabschnitt 20a des Ejektors 20 verringert wird, dazu gebracht werden, in den Verdampfer 16 zu strömen. Folglich ist es nicht notwendig, eine spezielle Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung hinzuzufügen, die nur verwendet wird, wenn der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird.
Wenn ferner gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc ist, schließt die Klimatisierungssteuerung 21 das Öffnungs-Schließventil 14. Folglich kann in dem Niederlastbetrieb der erste Kältemittelströmungsweg (Normalbetriebsart) sicher auf den zweiten Kältemittelströmungsweg umgeschaltet werden (Niederlastbetriebsart). Selbst in dem Niederlastbetrieb kann daher das Kühlzielfluid sicher gekühlt werden.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform wird das Öffnungs-Schließventil 14, das in dem Kältemitteldurchgang angeordnet ist, der die Auslassseite des Diffusorabschnitts 20d des Ejektors 20 und die Einlassseite des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 verbindet, als ein Beispiel für die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung erklärt. Jedoch ist die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Kältemittelumschaltvorrichtung ein Öffnungs-Schließventil verwenden, das einen Kältemitteldurchgang, der sich von einer Einlassseite eines Diffusorabschnitts 20d zu einer Einlassseite eines Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 erstreckt, verwenden.
In einem Ejektorkältekreislauf 10 gemäß einer vorliegenden Ausführungsform wird, wie in einem Schemadiagramm von 2 gezeigt, ein Ejektor 25, der in einen Gas-Flüssigkeitsabscheider integriert ist, verwendet, während der Ejektor 20, das Öffnungs-Schließventil 14 und der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 im Vergleich zu der ersten Ausführungsform weggelassen werden.
Mit anderen Worten wirkt der Ejektor 25 der vorliegenden Ausführungsform nicht nur als die Kältemitteldruckverringerungsvorrichtung und die Kältemittelzirkulationsvorrichtung (Kältemittelübertragungsvorrichtung), sondern auch als ein Öffnungs-Schließventil (Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung), das den Kältemitteldurchgang, der sich von der Einlassseite des Diffusorabschnitts 20d zu der Einlassseite des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 erstreckt, öffnet oder schließt, und ein Gas-Flüssigkeitsabscheider, der ein Kältemittel mit verringertem Druck in Gas und Flüssigkeit abscheidet. Daher ist der Ejektor 25 der vorliegenden Ausführungsform einer, in dem der Ejektor 20, das Öffnungs-Schließventil 14 und der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15 der ersten Ausführungsform miteinander integriert sind.
In 2 wird einem Teil, der gleich oder äquivalent einem Teil der ersten Ausführungsform ist, das gleiche Bezugszeichen zugewiesen. In 2 sind für die Deutlichkeit der Zeichnungen eine Klimatisierungssteuerung 21 und elektrische Signalleitungen, die die Klimatisierungssteuerung 21 und eine Vielfalt an elektrischen Aktuatoren verbinden, in den Zeichnungen weggelassen. Dies wird auf die folgenden Zeichnungen angewendet. In 2 ist der erste Kältemittelströmungsweg durch durchgezogene Pfeile gezeigt, und der zweite Kältemittelströmungsweg ist durch gestrichelte Pfeile gezeigt.
Ein spezifischer Aufbau des Ejektors 25 wird unter Bezug auf 3 bis 5 beschrieben. Jeder Oben-Unten-Pfeil in 3 und 4 zeigt Oben- und Untenrichtungen in einem Zustand, in dem der Ejektorkältekreislauf 10 in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug installiert ist. 5 ist ein schematisches Schnittdiagramm zur Erklärung jedes Kältemitteldurchgangs in dem Ejektor 25, und einem Teil, der die gleiche Funktion wie in Teil von 3 und 4 erfüllt, wird die gleiche Bezugszahl zugewiesen.
Der Ejektor 25 der vorliegenden Ausführungsform umfasst, wie in 3 und 4 gezeigt, einen Körper 30, in dem mehrere Komponenten kombiniert werden. Insbesondere umfasst der Körper 30 einen Gehäusekörper 31, der aus einem prismatischen oder kreisförmig-zylindrischen Metall oder einem Harz hergestellt ist und als eine Außenschale des Ejektors 25 wirkt. Ein Düsenkörper 32, ein Mittelkörper 33 und ein unterer Körper 34 sind zum Beispiel im Inneren des Gehäusekörpers 31 fixiert.
Der Gehäusekörper 31 umfasst eine Kältemittelzuströmungsöffnung 31a, in die ein aus einem Strahler 12 strömendes Kältemittel strömt, eine Kältemittelansaugöffnung 31b, in die ein aus einem Verdampfer 16 strömendes Kältemittel gesaugt wird, wenn der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, eine Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel, aus der ein flüssigphasiges Kältemittel, das in einem später beschriebenen Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschieden wird, in Richtung des Verdampfers 16 strömt, wenn der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, und eine Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel, aus der ein in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschiedenes gasphasiges Kältemittel in Richtung einer Ansaugöffnung eines Kompressors 11 strömt.
Der Düsenkörper 32 ist zum Beispiel aus einem Metallelement mit einer ungefähr konischen Form ausgebildet, die in einer Kältemittelströmungsrichtung konisch zuläuft. Der Düsenkörper 32 ist durch ein Verfahren, wie etwa Presspassen, im Inneren des Gehäusekörpers 31 fixiert, so dass eine Axialrichtung des Düsenkörpers 32 parallel zu einer Vertikalrichtung (Oben-Untenrichtung in 3 und 4) ist. Zwischen einer Oberseite des Düsenkörpers 32 und dem Gehäusekörper 31 ist ein Wirbelraum 30a bereitgestellt, in dem eine Kältemittelströmung von der Kältemittelzuströmungsöffnung 31a wirbelt.
Der Wirbelraum 30a hat eine Rotationskörperform, und eine Mittelachse des Wirbelraums 30a, die durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie in 3 und 4 gezeigt ist, erstreckt sich in der Vertikalrichtung. Die Form eines Rotationskörpers ist eine massive Form, die durch Drehen einer ebenen Figur um eine einzelne lineare Linie (Mittelachse) gebildet wird. Insbesondere hat der Wirbelraum 30a der vorliegenden Ausführungsform eine ungefähr kreisförmig-zylindrische Form. Alternativ kann der Wirbelraum 30a zum Beispiel eine Form haben, die erhalten wird, indem ein kreisförmiger Kegel oder ein kreisförmiger Kegelstumpf mit einem kreisförmigen Zylinder verbunden wird.
Ferner erstreckt sich ein Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e, der die Kältemittelzuströmungsöffnung 31a und den Wirbelraum 30a verbindet, aus einer Richtung entlang der Mittelachse des Wirbelraums 30a gesehen in eine Richtung einer Tangente an eine Innenwandoberfläche des Wirbelraums 30a. Folglich strömt das Kältemittel, das von dem Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e in den Wirbelraum 30a strömt, entlang der Innenwandoberfläche des Wirbelraums 30a und wirbelt im Inneren des Wirbelraums 30a.
Der Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e ist in der Richtung entlang der Mittelachse des Wirbelraums 30a gesehen nicht notwendigerweise genau in der Richtung der Tangente an den Wirbelraum 30a eingepasst und kann eine Komponente parallel zu einer anderen Richtung (z. B. eine Komponente entlang der Axialrichtung des Wirbelraums 30a) umfassen, solange der Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e eine Komponente parallel zu der Richtung der Tangente des Wirbelraums 30a umfasst.
Da das in dem Wirbelraum 30a wirbelnde Kältemittel einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wird, wird ein Kältemitteldruck auf einer Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 30a niedriger als ein Kältemitteldruck auf einer radial äußeren Seite. Folglich wird in der vorliegenden Ausführungsform in einem Normalbetrieb des Ejektorkältekreislaufs 10 der Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 30a auf einen Druck verringert, bei dem das Kältemittel aufgrund der Druckverringerung siedet (d. h. es wird ein Hohlsog erzeugt).
Eine derartige Einstellung des Kältemitteldrucks auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 30a kann durch das Einstellen einer Wirbelgeschwindigkeit des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 30a wirbelt, erreicht werden. Ferner kann die Einstellung der Wirbelgeschwindigkeit zum Beispiel durch die Einstellung eines Flächenverhältnisses zwischen einer Durchgangsquerschnittsfläche des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e und einer Querschnittsfläche des Wirbelraums 30a senkrecht zu der Axialrichtung durchgeführt werden. Die Wirbelgeschwindigkeit der vorliegenden Ausführungsform bedeutet eine Strömungsgeschwindigkeit in einer Wirbelrichtung des Kältemittels benachbart zu einem äußersten Umfangsteil des Wirbelraums 30a.
Außerdem ist im Inneren des Düsenkörpers 32 ein Druckverringerungsraum 30b bereitgestellt, in dem der Druck des aus dem Wirbelraum 30a strömenden Kältemittels verringert wird und es strömungsabwärtig ausströmt. Der Druckverringerungsraum 30b hat eine Rotationskörperform, in der eine kreisförmige Zylinderform und eine kreisförmige Kegelstumpfform miteinander verbunden sind. Die kreisförmige Kegelstumpfform dehnt sich in einer Strömungsrichtung des Kältemittels von einer Unterseite der kreisförmigen Zylinderform kontinuierlich aus. Eine Mittelachse des Druckverringerungsraums 30b und die Mittelachse des Wirbelraums 30a sind koaxial.
Überdies ist ein Durchgangsausbildungselement 35 im Inneren des Druckverringerungsraums 30b angeordnet. Das Durchgangsausbildungselement 35 stellt einen Teil 30m mit schmalster Fläche mit einer Durchgangsquerschnittsfläche bereit, die in dem Druckverringerungsraum 30b am meisten verkleinert ist, während das Durchgangsausbildungselement 35 die Durchgangsquerschnittsfläche des Teils 30m mit schmalster Fläche ändert. Das Durchgangsausbildungselement 35 hat eine ungefähr kreisförmige kegelförmige Form, die sich entlang einer Richtung in strömungsabwärtiger Richtung in einer Kältemittelströmung allmählich ausdehnt. Die Mittelachse des Durchgangsausbildungselements 35 ist koaxial mit der Mittelachse des Druckverringerungsraums 30b angeordnet. Mit anderen Worten hat das Durchgangsausbildungselement 35 eine kreisförmige Kegelform, in der eine Querschnittfläche mit dem Abstand von dem Druckverringerungsraum 30b abnimmt.
Der Druckverringerungsraum 30b umfasst, wie in 5 gezeigt, einen Verschmälerungsteil 131 und einen Erweiterungsteil 132 zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Düsenkörpers 32 und einer oberen und äußeren Umfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35. Der Verschmälerungsteil 131 ist auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Teils 30m mit schmalster Fläche in der Kältemittelströmung ausgebildet, und eine Durchgangsquerschnittsfläche des Verschmälerungsteils 131 nimmt in Richtung des Teils 30m mit schmalster Fläche allmählich ab. Der Erweiterungsteil 132 ist auf einer strömungsabwärtigen Seite des Teils 30m mit schmalster Fläche in der Kältemittelströmung ausgebildet, und eine Durchgangsquerschnittsfläche des Erweiterungsteils 132 nimmt mit dem Abstand von dem Teil 30m mit schmalster Fläche allmählich zu.
Auf einer strömungsabwärtigen Seite des Verschmälerungsteils 131 und in dem Erweiterungsteil 132 überlappt der Druckverringerungsraum 30b das Durchgangsausbildungselement 35 in einer Radialrichtung, wodurch er eine ringförmige Form (d. h. eine Doughnut-Form, die durch Entfernen einer Kreisform mit einem kleineren Durchmesser, aus einer Kreisform mit einem größeren Durchmesser erhalten wird) auf einer Querschnittsebene senkrecht zu einer Axialrichtung des Kältemitteldurchgangs hat.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die Innenumfangsoberfläche des Düsenkörpers 32, die den Druckverringerungsraum 30b definiert, und die Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 derart ausgebildet, dass die Durchgangsquerschnittsfläche in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung in dem Erweiterungsteil 132 allmählich zunimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird gemäß einer derartigen Durchgangsform, wie in 5 gezeigt, ein Kältemitteldurchgang, der zwischen der Innenumfangsoberfläche, die den Druckverringerungsraum 30b definiert, und der Außenumfangsoberfläche eines Eckteils des Durchgangsausbildungselements 35 ausgebildet wird, als ein Düsendurchgang 13a verwendet, der ähnlich dem Kältemitteldurchgang funktioniert, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben. Außerdem wird in dem Düsendurchgang 13a der Druck des Kältemittels verringert. Eine Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand wird erhöht, so dass sie höher als eine Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit ist, und das Kältemittel wird ausgestoßen.
Der Kältemitteldurchgang zwischen der Innenumfangsoberfläche, die den Druckverringerungsraum 30b definiert, und der Außenumfangsoberfläche des Eckteils des Durchgangsausbildungselements 35 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 5 gezeigt, ein Kältemitteldurchgang, der einen Bereich umfasst, in dem ein Liniensegment, das sich in einer Normalrichtung von der Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 erstreckt, einen Teil des Düsenkörpers 32, der den Druckverringerungsraum 30b definiert, schneidet.
Da das Kältemittel, das in den Düsendurchgang 13a strömt, in dem Wirbelraum 30a wirbelt, haben sowohl das Kältemittel, das durch den Düsendurchgang 13a strömt, als auch das Ausstoßkältemittel, das aus dem Düsendurchgang 13a strömt, eine Geschwindigkeitskomponente in die gleiche Richtung wie eine Wirbelrichtung des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 30a wirbelt.
Als nächstes wird der in 3 und 4 gezeigte Mittelkörper aus einem metallischen kreisförmigen plattenförmigen Element ausgebildet und hat ein Durchgangsloch in einem Mittelteil des Mittelkörpers 33. Das Durchgangsloch erstreckt sich durch den Mittelkörper 33 und hat eine Rotationskörperform. Der Mittelkörper 33 nimmt eine Antriebsvorrichtung 37 auf, die auf einer radial äußeren Seite des Durchgangslochs angeordnet ist und eine Position des Durchgangsausbildungselements 35 ändert. Die Mittelachse des Durchgangslochs des Mittelkörpers 33 ist koaxial mit den Mittelachsen des Wirbelraums 30a und des Druckverringerungsraums 30b positioniert. Der Mittelkörper 33 ist durch ein Verfahren, wie etwa Presspassen, im Inneren des Gehäusekörpers 31 und auf einer Unterseite des Düsenkörpers 32 fixiert.
Ferner ist ein Zuströmungsraum 30c zwischen einer oberen Oberfläche des Mittelkörpers 33 und einer Innenwandoberfläche des Gehäusekörpers 31, die einander gegenüber liegen, bereitgestellt. Das Kältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 31b zuströmt, wird in dem Zuströmungsraum 30c angesammelt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein konisch zulaufender Endteil des Düsenkörpers 32 auf seiner Unterseite im Inneren des Durchgangslochs des Mittelkörpers 33 positioniert. Folglich hat der Zuströmungsraum 30c in der Richtung entlang den Mittelachsen des Wirbelraums 30a und des Druckverringerungsraums 30b gesehen im Querschnitt eine ringförmige Form.
Ein Ansaugkältemittelzuströmungsdurchgang, der die Kältemittelansaugöffnung 31b und den Zuströmungsraum 30c verbindet, erstreckt sich in der Richtung entlang der Mittelachse des Zuströmungsraums 30c gesehen in einer Richtung einer Tangente an eine Innenumfangswandoberfläche des Zuströmungsraums 30c. Folglich wird in der vorliegenden Ausführungsform das Kältemittel, das aus der Kältemittelansaugöffnung 31b durch den Ansaugkältemittelzuströmungsdurchgang in den Zuströmungsraum 30c strömt, dazu gebracht, in die gleiche Richtung wie die des Kältemittels in dem Wirbelraum 30a zu strömen.
Das Durchgangsloch des Mittelkörpers 33 hat einen Teil, in den ein unterer Teil des Düsenkörpers 32 eingesetzt ist, d. h., einen Teil, in dem der Mittelkörper 33 und der Düsenkörpers 32 einander in einer Radialrichtung senkrecht zu der Axiallinie gesehen überlappen. In diesem Teil des Durchgangslochs nimmt eine Durchgangsquerschnittsfläche in der Richtung der Kältemittelströmung allmählich ab, so dass sie einer Außenumfangsform eines konisch zulaufenden Endteils des Düsenkörpers 32 entspricht.
Daher ist ein Ansaugdurchgang 30d zwischen einer Innenumfangsoberfläche, die das Durchgangsloch definiert, und einer Außenumfangsoberfläche des konisch zulaufenden Endteils auf der Unterseite des Düsenkörpers 32 bereitgestellt. Der Zuströmungsraum 30c und eine strömungsabwärtige Seite des Druckverringerungsraums 30b in der Kältemittelströmung stehen durch den Ansaugdurchgang 30d miteinander in Verbindung. Mit anderen Worten stellen gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Ansaugkältemittelzuströmungsdurchgang, der die Kältemittelansaugöffnung 31b und den Zuströmungsraum 30c verbindet, der Zuströmungsraum 30c und der Ansaugdurchgang 30d einen Durchgang 13b zum Ansaugen bereit, der ein Kältemittel von außen ansaugt.
Der Ansaugdurchgang 30d hat im Querschnitt senkrecht zu der Mittelachse eine ringförmige Form, und das Kältemittel, das in dem Ansaugdurchgang 30d strömt, hat eine Geschwindigkeitskomponente in die gleiche Richtung wie eine Wirbelrichtung des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 30a strömt. Ferner hat ein Kältemittelauslass des Durchgangs 13b zum Ansaugen (d. h. insbesondere ein Kältemittelauslass des Ansaugdurchgangs 30d) eine ringförmige Öffnung auf einer radial äußeren Seite des Kältemittelauslasses (Kältemittelausstoßöffnung) des Düsendurchgangs 13a.
Das Durchgangsloch des Mittelkörpers 33 hat einen Druckerhöhungsraum 30e auf einer strömungsabwärtigen Seite des Ansaugdurchgangs 30d in der Kältemittelströmung, und der Druckerhöhungsraum 30e hat eine ungefähr kreisförmige Kegelstumpfform, die sich in der Richtung der Kältemittelströmung allmählich aufweitet. Der Druckerhöhungsraum 30e ist ein Raum, in den das von dem Druckerhöhungsraum 30b (insbesondere dem Düsendurchgang 13a) ausgestoßene Ausstoßkältemittel und das von dem Durchgang 13b zum Ansaugen angesaugte Ansaugkältemittel strömen.
In dem Druckverringerungsraum 30e ist ein unterer Teil des vorstehend beschriebenen Durchgangsausbildungselements 35 positioniert. Überdies ist ein Aufweitungswinkel einer kreisförmigen konischen Seitenoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 im Inneren des Druckerhöhungsraums 30e kleiner als ein Aufweitungswinkel des kreisförmigen kegelstumpfförmigen Raums des Druckerhöhungsraums 30e. Folglich dehnt sich eine Durchgangsquerschnittsfläche des Kältemitteldurchgangs in dem Druckerhöhungsraum 30e in Richtung der strömungsabwärtigen Seite entlang der Kältemittelströmung allmählich aus.
Da sich in der vorliegenden Ausführungsform die Durchgangsquerschnittsfläche, wie in 5 gezeigt, ausdehnt, umfasst der Druckerhöhungsraum 30e einen Diffusordurchgang 13c zwischen der Innenumfangsoberfläche des Mittelkörpers 33 und der Außenumfangsoberfläche des unteren Teils des Durchgangsausbildungselements 35. Der Diffusordurchgang 13c wirkt ähnlich dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Diffusorabschnitt 20d. In dem Diffusordurchgang 13c wird eine kinetische Energie des Mischkältemittels aus dem Ausstoßkältemittel und dem Ansaugkältemittel in eine Druckenergie umgewandelt.
Wie in 3 und 4 gezeigt, hat die kreisförmige konische Seitenoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 einen Nutabschnitt. In dem Nutabschnitt ist ein ringförmiges Element 36a angeordnet. Insbesondere hat der Nutabschnitt eine ringförmige Form, wenn das Durchgangsausbildungselement 35 in der Axialrichtung von einer Oberseite betrachtet wird. Das ringförmige Element 36a hat eine Ringform (kreisförmige zylindrische Form) und ist gleitend beweglich in der Axialrichtung in den Nutabschnitt eingepasst. Eine Mittelachse des ringförmigen Elements 36a ist zum Beispiel koaxial mit den Mittelachsen des Wirbelraums 30a und des Durchgangsausbildungselements 35 positioniert.
Das ringförmige Element 36a ist durch eine Verbindungsstange 36b mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung 36c verbunden. Die Antriebsvorrichtung 36c ist auf einer Unterseite des Ejektors 25 positioniert. Die Antriebsvorrichtung 36c ändert eine Position des ringförmigen Elements 36a in der Axialrichtung. Zum Beispiel kann die Antriebsvorrichtung 36c einen linearen Elektromagneten oder einen Schrittmotor verwenden. Ein Betrieb der Antriebsvorrichtung 36c wird von einer Steuerspannung, die von der Klimatisierungssteuerung 21 ausgegeben wird, gesteuert.
Insbesondere ändert die Antriebsvorrichtung 36c die Position des ringförmigen Elements 36a in der Axialrichtung nach unten, und folglich stehen, wie in 3 gezeigt, eine Einlassseite und eine Auslassseite des Diffusordurchgangs 13c miteinander in Verbindung. Andererseits ändert die Antriebsvorrichtung die Position des ringförmigen Elements 36a in der Axialrichtung nach oben und bringt dadurch einen oberen Endteil des ringförmigen Elements 36a dazu, eine Innenumfangsoberfläche des Mittelkörpers 33, der den Druckerhöhungsraum 30e definiert, zu berühren. Folglich wird der Diffusordurchgang 13c, wie in 4 gezeigt, abgesperrt.
In der vorliegenden Ausführungsform bewirkt die Positionsänderung des ringförmigen Elements 36a durch die Antriebsvorrichtung 36c, dass der Kältemittelströmungsweg umgeschaltet wird. Folglich können das ringförmige Element 36a der vorliegenden Ausführungsform, die Verbindungsstange 36b und die Antriebsvorrichtung 36c als ein Beispiel für die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung verwendet werden.
Wie in 3 gezeigt, bewirkt die Öffnung des Diffusordurchgangs 13c durch das ringförmige Element 36a, dass der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, und das von dem Düsendurchgang 13a ausgestoßene Ausstoßkältemittel strömt aus dem Diffusordurchgang 13c. Wie in 4 gezeigt, bewirkt das Schließen des Diffusordurchgangs 13c durch das ringförmige Element 36a, dass der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, und das Ausstoßkältemittel strömt aus der Kältemittelansaugöffnung 31b.
Wie aus 3 und 5 deutlich wird, liegt eine obere Endoberfläche des ringförmigen Elements 36a selbst dann zu einer Innenseite des Diffusordurchgangs 13c frei, wenn die Antriebsvorrichtung 36c die Position des ringförmigen Elements 36a in der Axialrichtung nach unten geändert hat.
Wenn daher die Antriebsvorrichtung 36c die Position des ringförmigen Elements 36a in der Axialrichtung nach unten geändert hat, kann die obere Endoberfläche des ringförmigen Elements 36a einen Teil der ringförmigen konischen Seitenoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 bilden, ohne irgendeinen Schritt oder ähnliches auf einem Grenzteil zwischen der oberen Endoberfläche des ringförmigen Elements 36a und der kreisförmigen konischen Seitenoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 zu erzeugen.
Als nächstes wird die Antriebsvorrichtung 37, die im Inneren des Mittelkörpers 33 angeordnet ist, um die Position des Durchgangsausbildungselements 35 zu ändern, beschrieben. Die Antriebsvorrichtung 37 umfasst die Membran 37a, die ein auf Druck ansprechendes Element ist und eine kreisförmige Dünnschichtplattenform hat. Wie in 3 gezeigt, trennt die Membran 37a einen kreisförmigen zylinderförmigen Raum auf einer radial äußeren Seite des Mittelkörpers 33 in zwei Räume, die obere und untere Räume sind. Die Membran 37a wird durch ein Verfahren, wie etwa Schweißen, fixiert.
Der obere Raum (benachbart zu dem Zuströmungsraum 30c) der zwei Räume, die durch die Membran 37 getrennt sind, ist ein umschlossener Raum 37b, in dem ein temperaturempfindliches Medium eingeschlossen ist. Das temperaturempfindliche Medium ändert seinen Druck in Abhängigkeit von einer Temperatur des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels. In dem umschlossenen Raum 37b ist das temperaturempfindliche Medium mit der gleichen Zusammensetzung wie das Kältemittel, das in dem Ejektorkältekreislauf 10 zirkuliert, eingeschlossen, so dass es eine vorgegebene Dichte hat. Daher ist das temperaturempfindliche Medium gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Medium, das R134 als eine Hauptkomponente enthält.
Andererseits ist der untere Raum der zwei Räume, die durch die Membran 37a getrennt sind, ein Einführungsraum 37c, in dem das aus dem Verdampfer 16 strömende Kältemittel durch einen nicht gezeigten Verbindungsdurchgang eingeleitet wird. Folglich überträgt sich die Temperatur des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels zum Beispiel durch ein Deckelelement 37d, das den Zuströmungsraum 30c und den umschließenden Raum 37b trennt, und durch die Membran 37a auf das in dem umschließenden Raum 37b eingeschlossene temperaturempfindliche Medium.
Wie aus 3 bis 5 deutlich ist, ist der Durchgang 13b zum Ansaugen auf einer Oberseite des Mittelkörpers 33 positioniert, und der Diffusordurchgang 13c ist auf einer Unterseite des Mittelkörpers 33 positioniert. Daher befindet sich wenigstens ein Teil der Antriebsvorrichtung 37 an einer Position, die in der Radialrichtung in Bezug auf die Mittelachse gesehen in der Oben-Untenrichtung zwischen dem Durchgang 13b zum Ansaugen und dem Diffusordurchgang 13c eingefügt ist.
Insbesondere ist der umschließende Raum 37b der Antriebsvorrichtung 37 an einer Position angeordnet, die den Durchgang 13b zum Ansaugen und den Diffusordurchgang 13c in der Richtung entlang der Mittelachsen des Wirbelraums 30a und des Durchgangsausbildungselements 35 gesehen, überlappt, und der umschließende Raum 37b ist dabei an der Position angeordnet, die von dem Durchgang 13b zum Ansaugen und dem Diffusordurchgang 13c umgeben ist. Folglich überträgt sich die Temperatur des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels auf den umschließenden Raum 37b und ein Innendruck des umschließenden Raums 37b wird ein Druck, der von der Temperatur des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels abhängt.
Die Membran 37a verformt sich abhängig von einer Druckdifferenz zwischen dem Innendruck des umschließenden Raums 37b und dem Druck des aus dem Verdampfer 16 und in den Einleitungsraum 37c strömenden Kältemittels. Folglich hat die Membran 37a vorzugsweise eine ausreichende Elastizität und eine hohe Leitfähigkeit und ist aus einem robusten Material hergestellt. Zum Beispiel wird bevorzugt, dass die Membran 37a zum Beispiel aus einer dünnen Metallplatte, wie etwa rostbeständigem Stahl (SUS304), hergestellt ist.
Eine obere Endseite der Betätigungsstange 37e mit einer kreisförmigen zylindrischen Form ist mit einem Mittelteil der Membran 37a verbunden, während eine untere Endseite der Betätigungsstange 37e an einem Außenumfangsteil eines untersten Teils (Bodenteil) des Durchgangsausbildungselements 35 fixiert ist. Folglich sind die Membran 37a und das Durchgangsausbildungselement 35 miteinander verbunden, und das Durchgangsausbildungselement 35 bewegt sich entsprechend der Bewegung der Membran 37a. Folglich wird eine Durchgangsquerschnittsfläche des Düsendurchgangs 13a (eine Durchgangsquerschnittsfläche in dem Teil 30m mit schmalster Fläche) eingestellt.
Insbesondere, wenn die Temperatur (der Unterkühlungsgrad) des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels zunimmt, nimmt ein Sättigungsdruck des in dem umschließenden Raum 37b eingeschlossenen temperaturempfindlichen Mediums zu. Folglich nimmt eine Druckdifferenz, die durch Subtrahieren eines Drucks des Einleitungsraums 37c von dem Innendruck des umschließenden Raums 37b erhalten wird, zu. Folglich ändert die Membran 37a die Position des Durchgangsausbildungselements 35 in eine Richtung (in der Vertikalrichtung abwärts), um die Durchgangsquerschnittsfläche des Teils 30m mit schmalster Fläche zu vergrößern.
Wenn andererseits die Temperatur (der Unterkühlungsgrad) des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels abnimmt, nimmt der Sättigungsdruck des in dem umschließenden Raum 37b eingeschlossenen temperaturempfindlichen Mediums ab. Folglich nimmt die Druckdifferenz, die durch Subtrahieren des Drucks des Einleitungsraums 37c von dem Innendruck des umschließenden Raums 37b erhalten wird, ab. Entsprechend ändert die Membran 37a die Position des Durchgangsausbildungselements 35 in eine Richtung (in der Vertikalrichtung aufwärts), um die Durchgangsquerschnittsfläche des Teils 30m mit schmalster Fläche zu verringern.
Da die Membran 37a die Position des Durchgangsausbildungselements 35 in der Oben-Untenrichtung in Abhängigkeit von dem Unterkühlungsgrad des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels ändert, kann die Durchgangsquerschnittsfläche an dem Teil 30m mit schmalster Fläche derart eingestellt werden, dass der Unterkühlungsgrad des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels sich einem vorgegebenen Wert nähert. Eine Lücke zwischen der Betätigungsstange 37e und dem Mittelkörper 33 ist durch ein nicht gezeigtes Dichtungselement, wie etwa einen O-Ring, abgedichtet, und es wird, selbst wenn sich die Betätigungsstange 37e bewegt, verhindert, dass das Kältemittel durch die Lücke ausläuft.
Eine untere Oberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 wird der Last einer Spiralfeder 40, die an dem unteren Körper 34 fixiert ist, unterzogen. Die Spiralfeder 40 stellt die Last bereit, um das Durchgangsausbildungselement 35 in eine Richtung (in 3 aufwärts) zu drücken, um die Durchgangsquerschnittsfläche an dem Teil 30m mit schmalster Fläche zu verringern. Die Einstellung der Last ermöglicht, dass ein Ventilöffnungsdruck des Durchgangsausbildungselements 35 geändert wird und ermöglicht auch, dass ein Zielunterkühlungsgrad geändert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere (z. B. zwei) kreisförmige zylindrische Räume auf der radialen Außenseite des Mittelkörpers 33 bereitgestellt, wobei die Membran 37a mit der kreisförmigen Dünnschichtform an einem Inneren jedes Raums fixiert ist und zwei Antriebsvorrichtungen 37 bereitgestellt sind. Jedoch ist die Anzahl der Antriebsvorrichtungen 37 nicht darauf beschränkt. Wenn die Antriebsvorrichtungen 37 an mehreren Positionen bereitgestellt sind, können die Antriebsvorrichtungen 37 in Bezug auf die Mittelachse in regelmäßigen Abständen angeordnet werden.
Alternativ kann die Membran mit einer ringförmig geformten dünnen Platte in einem Raum mit einer in der Axialrichtung betrachtet ringförmigen Form fixiert werden, und die Membran und das Durchgangsausbildungselement 35 können durch mehrere Betätigungsstangen verbunden werden.
Als nächstes wird der untere Körper 34 zum Beispiel aus einem kreisförmigen zylindrischen Metallelement hergestellt und wird durch ein Verfahren, wie etwa Presspassen oder Schrauben, fixiert, um eine Bodenseite des Gehäusekörpers 31 zu schließen. Ein Innenraum des Gehäusekörpers 31 umfasst einen Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f zwischen einer oberen Oberflächenseite des unteren Körpers 34 und einer Bodenoberflächenseite des Mittelkörpers 33, in dem das aus dem Diffusordurchgang 13c strömende Kältemittel in Gas und Flüssigkeit abgeschieden wird.
Folglich hat ein strömungsabwärtigster Teil (Kältemittelausströmungsteil) des Diffusordurchgangs 13c der vorliegenden Ausführungsform eine Öffnung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f. Ferner hat der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f eine Form eines Rotationskörpers wie eine ungefähr kreisförmig zylindrische Form. Der Gas Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f, der als ein Beispiel für eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung verwendet wird, dient als eine Funktion ähnlich der des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wird. Die Mittelachse des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f ist koaxial mit den Mittelachsen des Wirbelraums 30a, des Druckverringerungsraums 30b und des Durchgangsausbildungselements 35 positioniert.
Das aus dem Diffusordurchgang 13c strömende und in den Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f strömende Kältemittel hat eine Geschwindigkeitskomponente in die gleiche Richtung wie eine Wirbelrichtung des in dem Wirbelraum 30a strömenden Kältemittels. Folglich wirkt der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f als eine Zentrifugalabscheidungs-Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung, die Gas und Flüssigkeit des Kältemittels durch die Wirkung der Zentrifugalkraft abscheidet.
Ein Innenvolumen des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f ist derart festgelegt, dass es fast das Gleiche wie ein Innenvolumen des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Gas-Flüssigkeitsabscheiders ist. Folglich strömt in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f das abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel aus der Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel, wobei eine geringe Menge des flüssigphasigen Kältemittels angesammelt wird.
Der untere Körper 34 umfasst eine Rohrleitung 34a in dem Mittelteil, und die Rohrleitung 34a ist koaxial mit dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f angeordnet und erstreckt sich aufwärts. Daher wird das flüssigphasige Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschieden wird, vorübergehend auf einer radialen Außenseite der Rohrleitung 34a angesammelt.
Im Inneren der Rohrleitung 34a ist ein Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel, durch den das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f abgeschiedene gasphasige Kältemittel in die Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel des Gehäusekörpers 31 eingeleitet wird. Die vorstehend beschriebene Verbindungsstange 36b, die das ringförmige Element 36a und die Antriebsvorrichtung 36c verbindet, ist derart angeordnet, dass sie sich durch einen Teil des Ausströmungsdurchgangs 34b für gasphasiges Kältemittel in der Oben-Untenrichtung erstreckt, wodurch das ringförmige Element 36a und die Antriebsvorrichtung 36c verbunden werden.
Ein oberer Endteil der Rohrleitung 34a ist an der vorstehend beschriebenen Spiralfeder 40 fixiert. Die Spiralfeder 40 erfüllt auch eine Funktion als Schwingungsdämpfungselement, das eine Schwingung des Durchgangsausbildungselements 35 aufgrund einer Druckpulsation zur Zeit der Druckverringerung des Kältemittels dämpft. Ein Basisteil (unterster Teil) der Rohrleitung 34a hat ein Ölrückführungsloch 34c, durch welches das in dem flüssigphasigen Kältemittel enthaltene Kältemaschinenöl durch den Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel zu dem Kompressor 11 zurückkehrt.
Die anderen Aufbauten und Betriebe des Ejektorkältekreislaufs 10 sind ähnlich der ersten Ausführungsform. Wie vorstehend beschrieben, erfüllt der Ejektor 25 der vorliegenden Ausführungsform eine Funktion, die einer äquivalent ist, in welcher der Ejektor 20, das Öffnungs-Schließventil 14 und der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, integriert sind. Wenn somit der Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform betätigt wird, können ähnliche Ergebnisse wie die der ersten Ausführungsform erhalten werden.
Insbesondere wenn in dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform die Drehzahl Nc des Kompressors 11 höher als die Standarddrehzahl KNc ist, öffnet das ringförmige Element 36a den Diffusordurchgang 13c, und folglich wird ein erster Kältemittelströmungsweg (Normalbetriebsart) ausgewählt. Wie durch durchgezogene Pfeile in 2 bis 5 gezeigt, kann ein Ejektorkältekreislauf, in dem das Kältemittel ähnlich der Normalbetriebsart der ersten Ausführungsform zirkuliert, erhalten werden.
Wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc ist, schließt das ringförmige Element 36a den Diffusordurchgang 13c, und folglich wird ein zweiter Kältemittelströmungsweg (Niederlastbetriebsart) ausgewählt. Wie durch gestrichelte Pfeile in 2 bis 5 gezeigt, kann ein Ejektorkältekreislauf, in dem Kältemittel ähnlich der Niederlastbetriebsart der ersten Ausführungsform zirkuliert, erhalten werden.
Daher kann das Kältemittel gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform dazu gebracht werden, ungeachtet einer Lastschwankung des Kreislaufs in den Verdampfer 16 zu strömen, und die Gebläseluft kann ausreichend gekühlt werden.
Gemäß dem Ejektor 25 der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht das Wirbeln des Kältemittels in dem Wirbelraum 30a, dass sich ein Kältemitteldruck auf einer Wirbelmittenseite in dem Wirbelraum 30a auf einen Druck des gesättigten flüssigphasigen Kältemittels oder einen Druck, bei dem das Kältemittel aufgrund der Druckverringerung siedet (d. h. es wird ein Hohlsog erzeugt) verringert. Folglich kann eine Menge an gasphasigem Kältemittel dazu gebracht werden, dass sie in Bezug auf die Wirbelmittelachse auf einer Innenumfangsseite größer als auf einer Außenumfangsseite ist. Folglich kann des Kältemittel in dem Wirbelraum 30a in einen Zweiphasen-Abscheidungszustand gebracht werden, in dem das Kältemittel in der Nachbarschaft der Wirbellinie in einem gasförmigen Einphasenzustand ist, während das Kältemittel um das gasphasige Einphasenkältemittel herum in einer flüssigen einzelnen Phase ist.
Das Kältemittel, das in den abgeschiedenen Zweiphasenzustand gekommen ist, strömt in den Düsendurchgang 13a, und das Sieden des Kältemittels wird in dem Verschmälerungsteil 131 des Düsendurchgangs 13a durch Wandoberflächensieden, welches bewirkt wird, wenn das Kältemittel sich von einer Außenumfangswandoberfläche des ringförmigen Kältemitteldurchgangs abscheidet, und Grenzflächensieden aufgrund eines Siedekerns, der durch den Hohlsog des Kältemittels auf einer Mittelachsenseite des ringförmigen Kältemitteldurchgangs erzeugt wird, beschleunigt. Folglich nähert sich das in den Teil 30m mit schmalster Fläche des Düsendurchgangs 13a strömende Kältemittel einem gasförmig-flüssigen Mischzustand, in dem das gasphasige Kältemittel und des flüssigphasige Kältemittel homogen vermischt werden.
Ferner wird die Kältemittelströmung in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand in der Nachbarschaft des Teils 30m mit schmalster Fläche gedrosselt, und das Drosseln bewirkt, dass das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand eine Schallgeschwindigkeit erreicht. Das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand wird in dem Erweiterungsteil 132 beschleunigt und ausgestoßen. Folglich ermöglicht die Siedebeschleunigung sowohl durch das Wandoberflächensieden als auch das Grenzflächensieden, dass das Kältemittel in dem gasförmig flüssigen Mischzustand effizient auf die Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird. Daher kann ein Energieumwandlungswirkungsgrad (entspricht einem Düsenwirkungsgrad) in dem Düsendurchgang 13a verbessert werden.
Überdies ist in dem Körper 30 des Ejektors 25 der vorliegenden Ausführungsform der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f bereitgestellt und scheidet Gas und Flüssigkeit des aus dem Diffusordurchgang 13c strömenden Kältemittels ab. Folglich kann im Vergleich zu einem Fall, in dem neben dem Ejektor 25 eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung bereitgestellt wird, ein Volumen des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f wirksam verringert werden.
Daher hat in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f der vorliegenden Ausführungsform das aus dem Diffusorabschnitt 13c strömende Kältemittel mit der ringförmigen Form in der Querschnittebene bereits eine Geschwindigkeitskomponente in der Wirbelrichtung. Folglich besteht keine Notwendigkeit, einen Raum zum Erzeugen einer Wirbelströmung des Kältemittels in dem Gas-flüssigkeitsabscheidungsraum 30f bereitzustellen. Folglich kann im Vergleich zu einem Fall, in dem neben dem Ejektor 25 eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung bereitgestellt wird, das Volumen des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f wirksam verringert werden.
Da der Ejektor 25 der vorliegenden Ausführungsform die Antriebsvorrichtung 37 umfasst, kann das Durchgangsausbildungselement 35 abhängig von einer Lastschwankung des Ejektorkältekreislaufs 10 bewegt werden, und die Durchgangsquerschnittsflächen des Düsendurchgangs 13a und des Diffusordurchgangs 13c können geändert werden. Daher kann der Ejektor 25 gemäß der Lastschwankung des Ejektorkältekreislaufs 10 geeignet betrieben werden.
(Dritte Ausführungsform)
In einer vorliegenden Ausführungsform wird ein Ejektor 25 mit gegenüber der zweiten Ausführungsform geändertem Aufbau als ein Beispiel beschrieben. Insbesondere umfasst in dem Ejektor 25 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6 und 7 gezeigt, ein Durchgangsausbildungselement 35 einen Nebenventilkörperabschnitt 35a und einen Hauptkörperabschnitt 35b, die voneinander getrennte Elemente sind. Das Durchgangsausbildungselement 35 umfasst ferner eine Spiralfeder 35c zwischen dem Nebenventilkörperabschnitt 35a und dem Hauptkörperabschnitt 35b.
Der Nebenventilkörperabschnitt 35a hat eine ungefähr kreisförmige konische Form und ist auf einer Oberseite des Hauptkörperabschnitts 35b positioniert. Ferner hat der Hauptkörperabschnitt 35b eine ungefähr kreisförmige Kegelstumpfform. Wenn, wie in 6 gezeigt, eine Bodenoberfläche des Nebenventilkörperabschnitts 35a durch die Kompression der Spiralfeder 35c dazu gebracht wird, eine obere Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 35b zu berühren, werden eine Außenumfangsoberfläche des Nebenventilkörperabschnitts 35 und eine Außenumfangsoberfläche des Hauptkörperabschnitts 35b miteinander verbunden, wobei eine glatte zusammenhängende Oberfläche bereitgestellt wird. Daher kann das Durchgangsausbildungselement 35 mit einer ungefähr kreisförmigen Zylinderform ähnlich der der ersten Ausführungsform erhalten werden.
Die Bodenoberfläche des Nebenventilabschnitts 35a ist durch eine Verbindungsstange 36b mit einer Antriebsvorrichtung 36c verbunden. Folglich erfüllt die Antriebsvorrichtung 36c der vorliegenden Ausführungsform eine Funktion zur Änderung einer Position des Nebenventilkörpers 35a in der Axialrichtung.
Wenn die Antriebsvorrichtung 36c, wie in 6 gezeigt, die Position des Nebenventilkörperabschnitts 35a in der Axialrichtung abwärts geändert hat, wird die Spiralfeder 35c zusammengedrückt, und die untere Oberfläche des Nebenventilkörperabschnitts 35a kontaktiert die obere Oberfläche des Hauptkörperabschnitts 35b. Folglich wird der Hauptkörperabschnitt 35b einer Last der Spiralfeder 35c unterzogen, die sich auf einer Oberseite des Hauptkörperabschnitts 35b befindet, so dass der Hauptkörperabschnitt 35b in der Axialrichtung nach unten gedrückt wird. Der Hauptkörperabschnitt 35b wird einer Last einer Spiralfeder 40 ausgesetzt, die sich auf einer Unterseite des Hauptkörperabschnitts 35b befindet, so dass der Hauptkörperabschnitt 35b in der Axialrichtung nach oben gedrückt wird.
In diesem Fall werden in der vorliegenden Ausführungsform Spezifikationen der Spiralfeder 35c und der Spiralfeder 40 derart bestimmt, dass die auf den Hauptkörperabschnitt 35b der Spiralfeder 35c angewendete Last und die von der Spiralfeder 40 auf den Hauptkörperabschnitt 35b angewendete Last einander weitgehend aufheben. Wenn die Antriebsvorrichtung 36c folglich die Position des Nebenventilkörperabschnitts 35a in der Axialrichtung abwärts ändert, werden der Nebenventilkörperabschnitt 35a und der Hauptkörperabschnitt 35b ähnlich dem Durchgangsausbildungselement 35 der zweiten Ausführungsform durch eine Last bewegt, die von der Antriebsvorrichtung 37 bewegt wird.
Wenn folglich in der vorliegenden Ausführungsform die Antriebsvorrichtung 36c die Position des Nebenventilkörperabschnitts 35a in der Axialrichtung abwärts ändert, bewegen sich der Nebenventilkörperabschnitt 35a und der Hauptkörperabschnitt 35b ähnlich dem Durchgangsausbildungselement 35 der zweiten Ausführungsform in einer integrierten Weise, während eine Einlassseite eines Diffusordurchgangs 13c und eine Einlassseite eines Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f miteinander in Verbindung stehen.
Wenn andererseits die Antriebsvorrichtung 36c, wie in 7 gezeigt, die Position des Nebenventilkörperabschnitts 35a in der Axialrichtung aufwärts ändert, wird die Bodenoberfläche des Nebenventilkörperabschnitts 35a von der oberen Oberfläche des Hauptventilkörperabschnitts 35b getrennt. Folglich verringert sich die von der Spiralfeder 35c auf den Hauptkörperabschnitt 35b angewendete Last, und somit bewegt der Hauptkörperabschnitt 35b durch die Last, die von der Spiralfeder 40 angewendet wird, aufwärts und drückt den Hauptkörperabschnitt 35b in der Vertikalrichtung aufwärts.
Folglich berührt ein Außenumfangsteil eines untersten Teils (Bodenteil) des Hauptkörperabschnitts 35b mit ungefähr kreisförmiger Kegelstumpfform eine Bodenoberfläche des Mittelkörpers 33, wodurch eine Auslassseite des Diffusordurchgangs 13c geschlossen wird.
Mit anderen Worten ermöglicht gemäß der vorliegenden Erfindung die Bewegung des Nebenventilkörperabschnitts 35a durch die Antriebsvorrichtung 36c, dass der Kältemittelströmungsweg umgeschaltet wird. Daher werden der Nebenventilkörperabschnitt 35a, der Hauptkörperabschnitt 35b, die Verbindungsstange 36b und die Antriebsvorrichtung 36c der vorliegenden Ausführungsform als ein Beispiel für die vorstehend beschriebene Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung verwendet.
Wie in 6 gezeigt, bewegen sich der Nebenventilkörperabschnitt 35a und der Hauptkörperabschnitt 35b als Einheit, während der Hauptkörperabschnitt 35b den Diffusordurchgang 13c öffnet. Folglich wird ein erster Kältemittelströmungsweg, in dem ein Ausstoßkältemittel, das von einem Düsendurchgang 13a aus dem Diffusordurchgang 13c strömt, ausgewählt. Da, wie in 7 gezeigt, der Hauptkörperabschnitt 35b den Diffusordurchgang 13c schließt, wird ein zweiter Kältemittelströmungsweg, in dem das Ausstoßkältemittel aus der Kältemittelansaugöffnung 31b strömt, ausgewählt.
Die anderen Aufbauten und Betriebe des Ejektorkältekreislaufs 10 sind ähnlich der zweiten Ausführungsform. Daher kann das Kältemittel gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der zweiten Ausführungsform dazu gebracht werden, ungeachtet einer Lastschwankung des Kreislaufs in den Verdampfer 16 zu strömen, und Gebläseluft kann ausreichend gekühlt werden.
(Vierte Ausführungsform)
In einer vorliegenden Ausführungsform wird der Aufbau der Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen als ein Beispiel beschrieben. Insbesondere ist in einem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 8 gezeigt, im Vergleich zu der zweiten Ausführungsform ein Umleitungsdurchgang 17, der eine Kältemittelauslassseite eines Verdampfers 16 und eine Ansaugöffnungsseite eines Kompressors 11 verbindet, hinzugefügt. Ein Öffnungs-Schließventil 14a (Öffnungs-Schließventil), das den Umleitungsdurchgang 17 öffnet oder schließt, wird als ein Beispiel für die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung verwendet. In 8 ist ein Kältemittelströmungsweg durch durchgezogene Pfeile gezeigt, während ein zweiter Kältemittelströmungsweg durch gestrichelte Pfeile gezeigt ist.
Daher sind in einem Ejektor 25 der vorliegenden Ausführungsform das ringförmige Element 36a, die Verbindungsstange 36b, die Antriebsvorrichtung 36c und ähnliche, die ein Beispiel für die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung sind, weggelassen. Ferner umfasst das Öffnungs-Schließventil 14 der vorliegenden Ausführungsform ein elektromagnetisches Ventil 14, das ohne Energiespeisung geschlossen ist (sogenanntes normalerweise geschlossenes Ventil). Ein Betrieb des Öffnungs-Schließventils 14 wird von einer Steuerspannung gesteuert, die von einer Klimatisierungssteuerung 21 ausgegeben wird. Die anderen Aufbauten des Ejektorkältekreislaufs 10 sind ähnlich der zweiten Ausführungsform.
Als nächstes wird ein Betrieb des Ejektorkältekreislaufs 10 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Klimatisierungssteuerung 21 (Kältemittelströmungsweg-Steuerabschnitt 21b) die Steuerspannung bestimmt, die an das Öffnungs-Schließventil 14a ausgegeben wird, und wenn eine Drehzahl Nc des Kompressors 11 keiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc ist, wird bestimmt, dass das Öffnungs-Schließventil 14a geöffnet wird.
Wenn, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, die Drehzahl Nc des Kompressors 11 höher als die Standarddrehzahl KNc ist, ist der Ejektor 25 fähig, das aus dem Verdampfer 16 strömende Kältemittel ausreichend anzusaugen. Folglich ist eine Druckdifferenz, die durch Subtrahieren eines Kältemitteldrucks auf einer Ausgangsseite des Verdampfers 16 (d. h. eines Kältemitteldrucks auf einer Seite der Kältemittelansaugöffnung 31b des Ejektors 25) von einem Kältemitteldruck auf einer Einlassseite des Verdampfers 16 (d. h. einem Kältemitteldruck auf einer Seite einer Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel des Ejektors 25) erhalten wird, ausreichend groß.
Da somit das Öffnungs-Schließventil 14a den Umleitungsdurchgang 17 schließt, kann, wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 11 höher als die Standarddrehzahl KNc ist, der erste Kältemittelströmungsweg (Normalbetriebsart) ausgewählt werden, in dem das aus dem Verdampfer 16 strömende Kältemittel in Richtung der Kältemittelansaugöffnung 31b ausströmt.
Wenn andererseits die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc ist, wird eine Ansaugleistung des Ejektors 25 verringert. Folglich ist die Druckdifferenz, die durch Subtrahieren des Kältemitteldrucks auf der Auslassseite des Verdampfers 16 (d. h. der Kältemitteldruck auf der Seite der Kältemittelansaugöffnung 31b des Ejektors 25) von dem Kältemitteldruck auf der Einlassseite des Verdampfers 16 (d. h. der Kältemitteldruck auf der Seite der Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel 25) erhalten wird, ziemlich klein.
Da das Öffnungs-Schließventil 14a den Umleitungsdurchgang 17 öffnet, wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc ist, kann folglich der zweite Kältemittelströmungsweg (Niederlastbetriebsart), in dem das Kältemittel, das aufgrund eines negativen Ansaugdrucks des Kompressors 11 in Richtung der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 ausströmt, ausgewählt werden. Die anderen Betriebe sind ähnlich der ersten Ausführungsform. Hier nachstehend wird jeder Betrieb beschrieben.
(a) Normale Betriebsart
Die Normalbetriebsart ist eine Betriebsart, die durchgeführt wird, wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 11 höher als die Standarddrehzahl KNc ist, d. h. eine thermische Last Nc des Kreislaufs höher als die thermische Standardlast ist, und wenn der erste Kältemittelströmungsweg durch Schließen des Öffnungs-Schließventils 14a ausgewählt wird.
In dem Ejektorkältekreislauf 10, in dem der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt ist, zirkuliert das Kältemittel, wie durch durchgezogene Pfeile von 8 gezeigt, in einer Reihenfolge: der Kompressor 11 -> ein Strahler 12 -> ein Düsendurchgang des Ejektors 25 -> ein Diffusordurchgang des Ejektors 25 -> ein Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f des Ejektors 25 -> der Kompressor 11, während das Kältemittel in einer Reihenfolge zirkuliert: der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f -> eine feste Drossel 15a -> der Verdampfer 16 -> die Kältemittelansaugöffnung 31b des Ejektors 25.
Daher kann ein Ejektorkältekreislauf ähnlich der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Normalbetriebsart erhalten und ähnlich dazu betrieben werden.
(b) Niederlastbetriebsart
Die Niederlastbetriebsart ist eine Betriebsart, die durchgeführt wird, wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc ist, d. h. die thermische Last des Kreislaufs kleiner oder gleich der thermischen Standardlast ist und wenn der zweite Kältemittelströmungsweg durch Öffnen des Öffnungs-Schließventils 14a ausgewählt wird.
In dem Ejektorkältekreislauf 10, in dem der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, zirkuliert das Kältemittel, wie durch gestrichelte Pfeile in 8 gezeigt, in einer Reihenfolge: der Kompressor 11 -> der Strahler 12 -> der Düsendurchgang des Ejektors 25 -> der Diffusordurchgang des Ejektors 25 -> der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f des Ejektors 25 -> die feste Drossel 15a -> der Verdampfer 16 -> der Umleitungsdurchgang 17 -> der Kompressor 11. Daher kann er ähnlich dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Niederlastbetrieb ähnlich wie in der Normalbetriebsart betrieben werden.
Folglich kann ein Kältemittelkreislauf ähnlich der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Normalbetriebsart ähnlich dazu aufgebaut und betrieben werden.
Daher kann das Kältemittel gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der zweiten Ausführungsform ungeachtet einer Lastschwankung des Kreislaufs dazu gebracht werden, in den Verdampfer 16 zu strömen, und Gebläseluft kann ausreichend gekühlt werden.
In dem Niederlastbetrieb, in dem durch das Öffnungs-Schließventil 14a der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, ist die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc, und der Kältemitteldruck auf der Seite der Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel des Ejektors 25 ist äquivalent zu dem Kältemitteldruck auf der Seite der Kältemittelansaugöffnung 31b des Ejektors 25. Außerdem ist der Kältemitteldruck auf der Seite der Kältemittelansaugöffnung 31b des Ejektors 25 äquivalent zu dem Kältemitteldruck auf der Seite einer Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel des Ejektors 25.
Folglich strömt das gasphasige Kältemittel, das aufgrund eines negativen Ansaugdrucks des Kompressors 11 aus der Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel strömt, in der Niederlastbetriebsart in Richtung der Ansaugöffnung des Kompressors 11. Folglich kann sich ein Durchsatz des aus dem Verdampfer 16 strömenden Kältemittels verringern. Daher kann eine Öffnungs-Schließvorrichtung, die die Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel des Ejektors 25 öffnet oder schließt, bereitgestellt werden, und die gasphasige Kältemittelausströmungsöffnung 31d kann in der Niederlastbetriebsart geschlossen werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann vielfältig modifiziert werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

(1) Wenn in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Drehzahl Nc des Kompressors 11 kleiner oder gleich der Standarddrehzahl KNc ist, wird angenommen, dass die thermische Last des Kreislaufs kleiner oder gleich der thermischen Standardlast ist, und der erste Kältemittelströmungsweg wird auf den zweiten Kältemittelströmungsweg geschaltet. Jedoch ist die Bestimmung der thermischen Last des Kreislaufs nicht auf dieses beschränkt.

Wenn zum Beispiel eine Druckdifferenz, die durch Subtrahieren des Kältemitteldrucks auf einer Seite der Kältemittelansaugöffnung 20c (Kältemittelansaugöffnung 31b) von einem Kältemitteldruck auf einer Auslassseite eines Diffusorabschnitts 20d (Diffusordurchgang 13c) erhalten wird, kleiner oder gleich einer Standarddruckdifferenz ist, kann der erste Kältemittelströmungsweg auf den zweiten Kältemittelströmungsweg umgeschaltet werden.
Wenn alternativ ein Kältemittelausstoßdruck des Kompressors 11 kleiner oder gleich einem Standardausstoßdruck ist, oder wenn eine Kältemittelausstoßtemperatur des Kompressors 11 kleiner oder gleich einer vorgegebenen Standardabgabetemperatur ist, kann der erste Kältemittelströmungsweg auf den zweiten Kältemittelströmungsweg umgeschaltet werden. Wenn außerdem eine Außenlufttemperatur kleiner oder gleich einer vorgegebenen Standardaußenlufttemperatur ist, kann der erste Kältemittelströmungsweg auf den zweiten Kältemittelströmungsweg umgeschaltet werden.

(2) Keine Komponentenvorrichtung des Ejektorkältekreislaufs 10 ist auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

Insbesondere wird in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen das Öffnungs-Schließventil 14, 14a als ein Beispiel für die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung verwendet, aber die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Differenzdrucksteuerventil mit einem mechanischen Mechanismus als die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung verwendet werden. Das Differenzdrucksteuerventil kann sich öffnen, wenn eine Druckdifferenz, die durch Subtrahieren des Kältemitteldrucks auf der Seite der Kältemittelansaugöffnung 20c (Kältemittelansaugöffnung 31b) von dem Kältemitteldruck auf der Auslassseite des Diffusorabschnitts 20d (Diffusordurchgang 13c) erhalten wird, kleiner oder gleich der Standarddruckdifferenz ist.
In dem in der vierten Ausführungsform beschriebenen Ejektorkältekreislauf 10 kann anstelle des Öffnungs-Schließventils 14a in einem Einlassteil des Umleitungsdurchgangs ein Dreiwegeventil verwendet werden. Das Dreiwegeventil schaltet den Kältemittelströmungsweg zwischen einem Weg, durch den das aus dem Verdampfer 16 strömende Kältemittel in die Kältemittelansaugöffnung 31b eingeleitet wird, und einem Weg, durch den das Kältemittel zu der Ansaugöffnung des Kompressors 11 eingeleitet wird, um.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein Beispiel, in dem ein Unterkühlungswärmetauscher als der Strahler 12 verwendet wird, beschrieben, aber ein normaler Strahler, der nur aus dem Kondensatorabschnitt 12a besteht, kann ebenfalls verwendet werden. Ferner kann zusammen mit dem normalen Strahler ein Flüssigkeitssammler verwendet werden. Der Flüssigkeitssammler scheidet Gas und Flüssigkeit des Kältemittels, das in diesem Strahler Wärme abgestrahlt hat, ab, und sammelt flüssigphasiges Kältemittel darin.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem Komponentenelemente, wie etwa der Düsenabschnitt 20a und der Körperabschnitt 20b des Ejektors 20, und Komponentenelemente, wie etwa der Körper 30 und das Durchgangsausbildungselement 35 des Ejektors 25, aus Metall hergestellt sind. Jedoch ist das Material der Komponentenelemente nicht beschränkt, solange eine Funktion jedes Komponentenelements erfüllt werden kann. Daher können diese Komponentenelemente zum Beispiel aus Harz hergestellt werden.
In dem Ejektor 20 der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist kein Wirbelraum bereitgestellt, in dem eine Wirbelströmung in dem Kältemittel, das in den Düsenabschnitt 20a strömt, erzeugt wird. Jedoch kann ähnlich dem Ejektor 25 der zweiten bis vierten Ausführungsformen ein Wirbelraumausbildungselement, das einen derartigen Wirbelraum definiert, bereitgestellt werden.
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem der Ejektor 20 einen festen Düsenabschnitt umfasst, in dem eine Durchgangsquerschnittsfläche eines Teils mit schmalster Fläche nicht geändert wird. Jedoch kann der Ejektor 20 einen variablen Düsenabschnitt umfassen, der fähig ist, die Durchgangsquerschnittsfläche des Teils mit schmalster Fläche zu ändern. Der variable Düsenabschnitt kann zum Beispiel einen verwenden, in dem ein nadelartiger oder kreisförmig konisch geformter Ventilkörper im Inneren eines Durchgangs des variablen Düsenabschnitts positioniert ist, und der Ventilkörper wird von einem elektrischen Aktuator oder ähnlichem bewegt, um die Durchgangsquerschnittsfläche zu regulieren.
In den vorstehend beschriebenen zweiten bis vierten Ausführungsformen wird ein Beispiel beschrieben, in dem der umschlossene Raum 37b, in dem das temperaturempfindlichen Medium, dessen Druck sich gemäß der Temperaturänderung ändert, eingeschlossen ist, und die Membran, 37a, die sich abhängig von einem Druck des temperaturempfindlichen Mediums in dem umschlossenen Raum 37b bewegt, als die Antriebsvorrichtung 37 verwendet werden, die die Position des Durchgangsausbildungselements 35 ändert. Jedoch ist die Antriebsvorrichtung nicht auf dieses beschränkt.
Zum Beispiel kann ein Thermowachs, das sein Volumen durch eine Temperatur ändert, als das temperaturempfindliche Medium verwendet werden, und eines, das ein elastisches Element umfasst, das aus einer Legierung mit Formgedächtnis hergestellt ist, kann als die Antriebsvorrichtung verwendet werden. Ferner kann eine, die die Position des Durchgangsausbildungselements 35 durch einen elektrischen Mechanismus, wie etwa einen Elektromotor oder einen Elektromagneten, ändert, als die Antriebsvorrichtung verwendet werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein Beispiel beschrieben, in dem die feste Drossel 15a zwischen der Kältemittelausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 und dem Verdampfer 16 oder zwischen der Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel des Ejektors 25 und dem Verdampfer 16 angeordnet ist. Jedoch kann die feste Drossel 15a weggelassen werden. Eine Druckverringerungsvorrichtung (z. B. Mündung) kann in der Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 15 oder der Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel des Ejektors 25 angeordnet sein.

(3) In der vierten Ausführungsform wird ähnlich den zweiten und dritten Ausführungsformen ein Beispiel beschrieben, in dem der Ejektor 25 mit integriertem Gas-Flüssigkeitsabscheider verwendet wird. Jedoch kann ähnlich der ersten Ausführungsform der Ejektor 20 und der Gas-Flüssigkeitsabscheider 15, die als getrennte Elemente bereitgestellt werden, verwendet werden.
(4) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein Beispiel beschrieben, in dem der Ejektorkältekreislauf 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung für die Fahrzeugklimaanlage verwendet wird. Jedoch ist die Verwendung des Ejektorkältekreislaufs 10 nicht auf dieses beschränkt. Zum Beispiel kann der Ejektorkältekreislauf 10 für eine ortsfeste Klimaanlage, einen Kühl-Heizlagerbehälter oder eine Kühl-Heizvorrichtung für einen Verkaufsautomaten verwendet werden.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Strahler 12 des Ejektorkältekreislaufs 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung als ein außenseitiger Wärmetauscher verwendet, in dem das Kältemittel und die Außenluft Wärme austauschen, und der Verdampfer 16 wird als ein nutzungsseitiger Wärmetauscher verwendet, der Gebläseluft kühlt. Im Gegensatz dazu kann ein Verdampfer 16 als ein außenseitiger Wärmetauscher verwendet werden, der Wärme von einer Wärmequelle, wie etwa der Außenluft, aufnimmt, und der Strahler 12 kann als ein nutzungsseitiger Wärmetauscher verwendet werden, der ein Heizzielfluid, wie etwa Luft oder Wasser, heizt. Mit anderen Worten kann ein Ejektorkältekreislauf 10 als ein Wärmepumpenkreislauf verwendet werden.

(5) In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird beschrieben, dass R134a oder R1234yf verwendet werden können, aber das Kältemittel ist nicht auf diese beschränkt. Zum Beispiel können R600a, R410A, R404A, R32, R1234yfxf oder R407C verwendet werden. Ferner kann ein gemischtes Kältemittel, das durch Mischen mehrerer Arten aus diesen Kältemitteln erhalten wird, verwendet werden.

Claims

Ejektorkältekreislauf, der umfasst: einen Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und abgibt; einen Strahler (12), der Wärme des von dem Kompressor (11) abgegebenen Kältemittels abstrahlt; und einen Ejektor (20, 25), der einen Düsenabschnitt (20a, 13a), der den Druck des aus dem Strahler (12) strömenden Kältemittels verringert, eine Kältemittelansaugöffnung (20c, 31b), die ein Kältemittel durch eine Saugtätigkeit eines Ausstoßkältemittels, das mit einer hohen Geschwindigkeit von dem Düsenabschnitt ausgestoßen wird, ansaugt, und einen Druckerhöhungsabschnitt (20d, 13c), der den Druck eines Mischkältemittels aus dem Ausstoßkältemittel und einem von der Kältemittelansaugöffnung (20c, 31b) angesaugten Ansaugkältemittel erhöht, umfasst: eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (15, 30f), die das aus dem Druckerhöhungsabschnitt (20d, 13c) strömende Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel abscheidet und bewirkt, dass das gasphasige Kältemittel in Richtung einer Ansaugöffnung des Kompressors (11) ausströmt; einen Verdampfer (16), der in einem Kältemitteldurchgang angeordnet ist, der eine Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (15, 30f) und die Kältemittelansaugöffnung (20c, 31b) verbindet, wobei der Verdampfer das durch ihn strömende Kältemittel verdampft; und eine Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung (14, 35a, 35b, 36a, 36b, 36c) fähig ist, die einen Weg des in einem Kreislauf zirkulierenden Kältemittels umschaltet, wobei die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung (14, 35a, 35b, 36a, 36b, 36c) zwischen einem ersten Kältemittelströmungsweg, in dem das Ausstoßkältemittel aus dem Druckerhöhungsabschnitt (20d, 13c) strömt, und einem zweiten Kältemittelströmungsweg, in dem das Ausstoßkältemittel aus der Kältemittelansaugöffnung (20c, 31b) strömt, auswählt.
Ejektorkältekreislauf gemäß Anspruch 1, wobei die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung (14, 35a, 35b, 36a, 36b, 36c) eine Öffnungs-Schließvorrichtung umfasst, die einen Kältemitteldurchgang, der von einer Einlassseite des Druckerhöhungsabschnitts (20d, 13c) zu einer Einlassseite der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (15, 30f) führt, öffnet oder schließt, die Öffnungs-Schließvorrichtung den Kältemitteldurchgang, der von der Einlassseite des Druckerhöhungsabschnitts (20d, 13c) zu der Einlassseite der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (15, 30f) führt, öffnet, wodurch der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, und die Öffnungs-Schließvorrichtung den Kältemitteldurchgang, der von der Einlassseite des Druckerhöhungsabschnitts (20d, 13c) zu der Einlassseite der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (15, 30f) führt, schließt, wodurch der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird.
Ejektorkältekreislauf, der umfasst: einen Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und abgibt; einen Strahler (12), der Wärme des von dem Kompressor (11) abgegebenen Kältemittels abstrahlt; und einen Ejektor (25), der einen Düsenabschnitt (13a), der den Druck des aus dem Strahler (12) strömenden Kältemittels verringert, eine Kältemittelansaugöffnung (31b), die ein Kältemittel durch eine Saugtätigkeit eines Ausstoßkältemittels, das mit einer hohen Geschwindigkeit von dem Düsenabschnitt ausgestoßen wird, ansaugt, und einen Druckerhöhungsabschnitt (13c), der den Druck eines Mischkältemittels aus dem Ausstoßkältemittel und einem von der Kältemittelansaugöffnung (31b) angesaugten Ansaugkältemittel erhöht, umfasst: eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (30f), die das aus dem Druckerhöhungsabschnitt (13c) strömende Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel abscheidet und bewirkt, dass das gasphasige Kältemittel in Richtung einer Ansaugöffnung des Kompressors (11) ausströmt; einen Verdampfer (16), der in einem Kältemitteldurchgang angeordnet ist, der eine Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (30f) und die Kältemittelansaugöffnung (31b) verbindet, wobei der Verdampfer das durch ihn strömende Kältemittel verdampft; einen Umleitungsdurchgang (17), der eine Kältemittelauslassseite des Verdampfers (16) und eine Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) verbindet; eine Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung (14a), die einen Weg des in einem Kreislauf zirkulierenden Kältemittels umschaltet, wobei die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung (14a) fähig ist, zwischen einem ersten Kältemittelströmungsweg, in dem das aus dem Verdampfer (16) strömende Kältemittel in Richtung der Kältemittelansaugöffnung (31b) strömt, und einem zweiten Kältemittelströmungsweg, in dem das aus dem Verdampfer (16) strömende Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang (17) in Richtung der Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) strömt, umzuschalten.
Ejektorkältekreislauf gemäß Anspruch 3, wobei die Kältemittelströmungsweg-Umschaltvorrichtung (14a) eine Öffnungs-Schließvorrichtung umfasst, die den Umleitungsdurchgang (17) öffnet oder schließt, die Öffnungs-Schließvorrichtung den Umleitungsdurchgang (17) schließt, wodurch der erste Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird, und die Öffnungs-Schließvorrichtung den Umleitungsdurchgang (17) öffnet, wodurch der zweite Kältemittelströmungsweg ausgewählt wird.
Ejektorkältekreislauf gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Ejektor (25) und die Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (30f) miteinander integriert sind, und eine Kältemittelausströmungsöffnung des Druckerhöhungsabschnitts (13c) sich ins Innere der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung (30f) öffnet.
Ejektorkältekreislauf gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, der ferner einen Kältemittelströmungswegsteuerabschnitt (21b) umfasst, der einen Betrieb der Öffnungs-Schließvorrichtung steuert, wobei der Kältemittelströmungswegsteuerabschnitt (21b) die Öffnungs-Schließvorrichtung steuert, um von dem ersten Kältemittelströmungsweg auf den zweiten Kältemittelströmungsweg umzuschalten, wenn eine thermische Last des Kreislaufs kleiner oder gleich einer vorgegebenen thermischen Last ist.
Ejektorkältekreislauf gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Durchgangsquerschnittsfläche des Düsenabschnitts (13a) änderbar ist.