DE112015003818T5

DE112015003818T5 - Ejektor und Ejektorkältekreislauf

Info

Publication number: DE112015003818T5
Application number: DE112015003818.3T
Authority: DE
Inventors: Ryu Fukushima; Yoshiyuki Yokoyama; Haruyuki Nishijima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2017-05-04
Also published as: WO2016027407A1; JP6350108B2; CN106662367A; US20170211850A1; JP2016044852A; CN106662367B; US10378795B2

Abstract

Ein Ejektorkältekreislauf umfasst einen Umleitungsdurchgang (39), der ein Kältemittel auf eine Auslassseite eines Verdampfers (14), das von einer Kältemittelansaugöffnung (31b) eines Ejektors (13) zu einer Ansaugöffnungsseite eines Kompressors (11) gesaugt wird, während es einen Diffusordurchgang (13c) des Ejektors (13) umgeht. Ein Differenzdruckregelungsventil (40) ist als eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung angeordnet, die einen Umleitungsdurchsatz Gb des durch den Umleitungsdurchgang (39) zirkulierenden Kältemittels einstellt. Ein vergrößerter Abschnitt (39a) zum allmählichen Vergrößern der Durchgangsfläche ist an einem strömungsabwärtigsten Teil der Kältemittelströmung in dem Umleitungsdurchgang (39) ausgebildet. Während eines Niederlastbetriebs erhöht das Differenzdruckregelungsventil (40) den Umleitungsdurchsatz Gb, wodurch zugelassen wird, dass das Kältemittel unter Nutzung der Saugwirkung des Kompressors (11) in den Verdampfer (14) strömt, der mit der strömungsaufwärtigen Seite einer Kältemittelansaugöffnung (31c) verbunden ist.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-168277 , eingereicht am 21. August 2014, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Ejektor, der als eine Fluiddekompressionsvorrichtung arbeitet, und einen Ejektorkältekreislauf, der den Ejektor umfasst.
Hintergrundtechnik
Herkömmlicherweise offenbart zum Beispiel das Patentdokument 1 einen Ejektorkältekreislauf, der eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung ist, die einen Ejektor als eine Kältemitteldekompressionsvorrichtung umfasst.
In dem in dem Patentdokument 1 offenbarten Ejektorkältekreislauf wird ein Kältemittel auf der strömungsabwärtigen Seite eines Verdampfers durch die Saugwirkung eines Hochgeschwindigkeitseinspritzkältemittels, das von einer Düse des Ejektors eingespritzt wird, in eine Kältemittelansaugöffnung eines Ejektors gesaugt. Der Druck eines gemischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel wird von einem Diffusor (Druckerhöhungsabschnitt) des Ejektors erhöht. Ferner wird das Kältemittel, dessen Druck von dem Diffusor erhöht wurde, in einen Kompressor gesaugt, wobei der Ansaugkältemitteldruck in dem Kompressor höher als der Kältemittelverdampfungsdruck in dem Verdampfer gemacht wird.
Daher kann der in dem Patentdokument 1 offenbarte Ejektorkältekreislauf den Leistungsverbrauch in dem Kompressor verringern, wodurch ein Leistungskoeffizient des Kreislaufs (COP) im Vergleich zu einer normalen Kältekreislaufvorrichtung, in der der Kältemittelverdampfungsdruck in einem Verdampfer im Wesentlichen gleich dem Ansaugkältemitteldruck in einem Kompressor ist, verbessert wird.
Dokument der verwandten Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H 05-149652

Zusammenfassung der Erfindung
Es wird angenommen, dass der Durchsatz des Kältemittels (Antriebsströmung), das in die Düse des Ejektors strömt, in dem Ejektorkältekreislauf des Patentdokuments 1 während eines Niederlastbetriebs verringert wird, um eine Wärmelast auf dem Kreislauf und ähnliches zu verringern. in diesem Fall würde eine Verringerung der Ansaugkapazität zum Ansaugen des Kältemittels von der Kältemittelansaugöffnung auf der verdampferströmungsabwärtigen Seite größer als die Abnahme in dem Durchsatz der Antriebsströmung.
Aus diesem Grund ist die Ansaugkapazität des Ejektors in dem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Ejektorkältekreislauf während des Niederlastbetriebs erheblich verringert und dadurch kann es in manchen Fällen schwierig sein, dass eine ausreichende Menge an Kältemittel in den Verdampfer strömt. Somit könnte während des Niederlastbetriebs das Fluid, das gekühlt werden soll, nicht fähig sein, von dem Verdampfer ausreichend gekühlt zu werden.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der vorangehenden Punkte gemacht, und es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Ejektorkältekreislauf bereitzustellen, der fähig ist, das Fluid, das von dem Verdampfer gekühlt werden soll, ungeachtet von Schwankungen in der Last des Kreislaufs ausreichend zu kühlen.
Außerdem ist es eine zweite Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Ejektor bereitzustellen, der leicht eine Kältekreislaufvorrichtung aufbauen kann, die fähig ist, das Fluid, das gekühlt werden soll, ungeachtet von Lastschwankungen auf dem Kreislauf ausreichend zu kühlen.
Ein Ejektorkältekreislauf gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und abgibt; einen Strahler, der Wärme von dem Kältemittel, das von dem Kompressor abgegeben wird, abführt; einen Ejektor, der ein Kältemittel durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, das mit einer hohen Geschwindigkeit von einem Düsenabschnitt eingespritzt wird, welcher das aus dem Strahler strömende Kältemittel dekomprimiert, von einer Kältemittelansaugöffnung ansaugt und einen Druckerhöhungsabschnitt hat, der den Druck eines Mischkältemittels des Einspritzkältemittels und des von der Kältemittelansaugöffnung angesaugten Ansaugkältemittels erhöht; eine Dekompressionsvorrichtung, die das Kältemittel auf der strömungsabwärtigen Seite des Strahlers dekomprimiert; einen Verdampfer, der das Niederdruckkältemittel, das von der Dekompressionsvorrichtung dekomprimiert wird, verdampft und bewirkt, dass das verdampfte Kältemittel in Richtung der Kältemittelansaugöffnung ausströmt; einen Umleitungsdurchgang, der das aus dem Verdampfer strömende Kältemittel zu einer Ansaugöffnungsseite des Kompressors leitet, während es den Ejektor umgeht; und eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung, die einen Umleitungsdurchsatz des durch den Umleitungsdurchgang zirkulierenden Kältemittels einstellt. Außerdem ist der Umleitungsdurchgang mit einem vergrößerten Abschnitt versehen, der eine Durchgangsschnittfläche hat, die in Richtung einer Kältemittelströmungsrichtung in dem Umleitungsdurchgang allmählich vergrößert ist.
In dem Ejektorkältekreislauf kann der Umleitungsdurchgang mit einem vergrößerten Abschnitt versehen sein, der eine Durchgangsschnittfläche hat, die in Richtung einer Kältemittelströmungsrichtung allmählich vergrößert ist.
Mit dieser Anordnung lässt es die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung in dem Niederlastbetrieb, in dem eine Wärmelast auf dem Kreislauf verringert ist, zu, dass das Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang zirkuliert, so dass der Kompressor das aus dem Verdampfer strömende Kältemittel über den Umleitungsdurchgang ansaugen kann.
Somit kann während des Niederlastbetriebs unter Verwendung der Saugwirkung des Kompressors die passende Menge des Kältemittels in den Verdampfer strömen, auch wenn eine Ansaugkapazität des Ejektors verringert ist. Folglich kann das Fluid, das gekühlt werden soll, von dem Verdampfer ausreichend gekühlt werden.
Außerdem erhöht die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung den Umleitungsdurchsatz des Kältemittels, um den Durchsatz des Ansaugkältemittels, das von der Kältemittelansaugöffnung gesaugt wird, zu verringern, wodurch es möglich gemacht wird, die Verringerung in dem Druckerhöhungsbetrag an einem Druckerhöhungsabschnitt zu unterdrücken. Außerdem kann der vergrößerte Abschnitt eine Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in eine Druckenergie umwandeln, wobei der Druck des Kältemittels erhöht wird.
Das Kältemittel, das aus dem Druckerhöhungsabschnitt des Ejektors strömt, wird mit dem Kältemittel, das aus dem Umleitungsdurchgang strömt, vereinigt und das vereinigte Kältemittel wird in den Kompressor gesaugt. Somit kann in dem Niederlastbetrieb auch die Verringerung in dem Leistungskoeffizienten des Kreislaufs unterdrückt werden.
Folglich kann der Ejektorkältekreislauf bereitgestellt werden, der das Fluid, das gekühlt werden soll, durch den Verdampfer ungeachtet von Lastschwankungen auf dem Kreislauf ausreichend kühlt.
Gemäß einem Ejektor, der in einer Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung verwendet werden soll, umfasst dieser:
einen Körper, der einen Dekompressionsraum umfasst, der geeignet ist, um ein Kältemittel zu dekomprimieren, das von außerhalb des Körpers einströmt, einen Ansaugdurchgang, der mit einer strömungsabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung des Dekompressionsraums in Verbindung steht und geeignet ist, ein Kältemittel, das von außerhalb des Körpers angesaugt wird, zu zirkulieren, und einen Druckerhöhungsraum, der das von dem Dekompressionsraum eingespritzte Einspritzkältemittel mit dem von dem Ansaugdurchgang angesaugten Ansaugkältemittel vermischt; und
ein Durchgangsausbildungselement, von dem wenigstens ein Teil innerhalb des Dekompressionsraums und des Druckerhöhungsraums angeordnet ist, wobei das Durchgangsausbildungselement in einer konischen Form mit einer Schnittfläche, die weiter weg von dem Dekompressionsraum vergrößert ist, ausgebildet ist.
Ein Kältemitteldurchgang, der zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Teils, der den Dekompressionsraum bildet, und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements in dem Körper definiert ist, ist ein Düsendurchgang, der als eine Düse dient, die das aus dem Wirbelraum strömende Kältemittel dekomprimiert und einspritzt. Außerdem ist ein Kältemitteldurchgang, der zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Teils, der den Druckerhöhungsraum bildet, und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements in dem Körper definiert ist, ein Diffusordurchgang, der als ein Druckerhöhungsabschnitt dient, der das Einspritzkältemittel mit dem Ansaugkältemittel vermischt und den Druck des vermischten Kältemittels erhöht.
Der Körper umfasst einen Umleitungsdurchgang, der das Kältemittel auf einer Seite des Ansaugdurchgangs zu einer strömungsabwärtigen Seite des Diffusordurchgangs leitet, während der Diffusordurchgang umgangen wird, und der Umleitungsdurchgang umfasst einen vergrößerten Abschnitt, der eine Durchgangsschnittfläche hat, die in Richtung einer Kältemittelströmungsrichtung in dem Umleitungsdurchgang allmählich vergrößert ist. Außerdem umfasst der Umleitungsdurchgang eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung, die einen Umleitungsdurchsatz des Kältemittels, das durch den Umleitungsdurchgang zirkuliert, einstellt.
Somit ist die Ansaugöffnungsseite des Kompressors mit der strömungsabwärtigen Seite des Diffusordurchgangs verbunden, und die Kältemittelauslassseite des Verdampfers ist mit der strömungsaufwärtigen Seite des Ansaugdurchgangs verbunden, und dadurch kann leicht die Kältekreislaufvorrichtung mit dem Kreislaufaufbau gebildet werden.
In der Kältemittelkreislaufvorrichtung lässt es die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung während des Niederlastbetriebs zu, dass das Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang zirkuliert, so dass der Kompressor das aus dem Verdampfer strömende Kältemittel über den Umleitungsdurchgang ansaugen kann. Somit kann während des Niederlastbetriebs eine passende Menge des Kältemittels unter Nutzung der Saugwirkung des Kompressors in den Verdampfer strömen. Folglich kann das Fluid, das gekühlt werden soll, durch den Verdampfer ausreichend gekühlt werden.
Außerdem erhöht die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung den Umleitungsdurchsatz, um den Durchsatz des Kältemittels, das über den Ansaugdurchgang in den Diffusordurchgang strömt, zu verringern, wodurch es möglich gemacht wird, die Verringerung des Druckerhöhungsbetrags durch den Diffusordurchgang zu unterdrücken. Außerdem kann der vergrößerte Abschnitt eine Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in eine Druckenergie umwandeln, wodurch der Druck des Kältemittels erhöht wird.
Somit wird das aus dem Diffusordurchgang strömende Kältemittel mit dem aus dem Umleitungsdurchgang strömenden Kältemittel vereinigt und das vereinigte Kältemittel wird in den Kompressor gesaugt, so dass die Verringerung des Leistungskoeffizienten des Kreislaufs in dem Niederlastbetrieb ebenfalls unterdrückt werden kann. Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung leicht aufgebaut werden, so dass das Fluid, das gekühlt werden soll, ungeachtet von Lastschwankungen auf dem Kreislauf leicht gekühlt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Ejektorkältekreislaufs in einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine Querschnittansicht in der Axialrichtung eines Ejektors in der ersten Ausführungsform;
3 ist eine schematische Querschnittansicht zur Erklärung der Funktion jedes Kältemitteldurchgangs in dem Ejektor der ersten Ausführungsform;
4 ist eine schematische vergrößerte Querschnittansicht eines in 2 gezeigten Teils IV;
5 ist ein Diagramm, das Änderungen in dem Umleitungsdurchsatz in Bezug auf Änderungen in der Druckdifferenz an einem Differenzdruckregelungsventil in der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist ein Mollier-Diagramm, das die Zustände des Kältemittels während eines Normalbetriebs des Ejektorkältekreislaufs in der ersten Ausführungsform zeigt;
7 ist ein Mollier-Diagramm, das die Zustände des Kältemittels während eines Niederlastbetriebs des Ejektorkältekreislaufs in der ersten Ausführungsform zeigt;
8 ist eine schematische vergrößerte Querschnittansicht eines Durchsatzeinstellventils in einer zweiten Ausführungsform;
9 ist ein Diagramm, das Änderungen in dem Durchsatz in Bezug auf Änderungen in dem Überhitzungsgrad des Durchsatzeinstellventils in der zweiten Ausführungsform zeigt;
10 ist eine schematische vergrößerte Querschnittansicht eines Durchsatzeinstellventils in einer dritten Ausführungsform;
11 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Ejektorkältekreislaufs in einer vierten Ausführungsform;
12 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Ejektorkältekreislaufs in einer fünften Ausführungsform;
13 ist ein Mollier-Diagramm, das die Zustände des Kältemittels während eines Normalbetriebs des Ejektorkältekreislaufs in der fünften Ausführungsform zeigt; und
14 ist ein Mollier-Diagramm, das die Zustände des Kältemittels während eines Niederlastbetriebs des Ejektorkältekreislaufs in der fünften Ausführungsform zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. Wie in dem Gesamtaufbaudiagramm von 1 gezeigt, wird ein Ejektorkältekreislauf 10 in dieser Ausführungsform auf eine Fahrzeugklimaanlage angewendet und dient dazu, Lüftungsluft zu kühlen, die in ein Fahrzeuginneres als ein Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll. Somit ist ein Fluid, das von dem Ejektorkältekreislauf 10 gekühlt werden soll, Lüftungsluft.
Der Ejektorkältekreislauf 10 bildet in dieser Ausführungsform unter Verwendung eines Kältemittels auf Basis eines teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffs (HFC) (z. B. R134a) als das Kältemittel einen unterkritischen Kältekreislauf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Offensichtlich kann ein Kältemittel auf Basis von Hydrofluoroolefin (HFO) (z. B. R1234yf) oder ähnliches ebenfalls als das Kältemittel verwendet werden. Ferner wird Kältemaschinenöl zum Schmieren eines Kompressors 11 in das Kältemittel gemischt, und ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreislauf.
In dem Ejektorkältekreislauf 10 saugt der Kompressor 11 das Kältemittel an und erhöht seinen Druck, so dass es zu einem Hochdruckkältemittel wird und gibt das Kältemittel dann unter erhöhtem Druck ab. Insbesondere ist der Kompressor 11 in dieser Ausführungsform ein elektrischer Kompressor, der einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung und ein Elektromotor zum Antreiben des Kompressionsmechanismus in einem Gehäuse aufnimmt.
Beispiele für den Kompressionsmechanismus, der für die Verwendung geeignet ist, können verschiedene Arten von Kompressionsmechanismen, wie etwa einen Spiralkompressionsniechanismus und einen Flügelzellenkompressionsmechanismus, umfassen. Der Betrieb des Elektromotors (die Drehzahl) wird von einem Steuersignal gesteuert, das von einer Steuerung 50 ausgegeben wird, die später beschrieben werden soll. Der Elektromotor kann entweder einen Wechselstrommotor oder einen Gleichstrommotor verwenden.
Eine Abgabeöffnung des Kompressors 11 ist mit einer Kältemitteleinlassseite eines Kondensationsabschnitts 12a eines Strahlers 12 verbunden. Der Strahler 12 ist ein Wärmeabführungswärmetauscher, der ein Hochdruckkältemittel durch Austauschen von Wärme zwischen dem von dem Kompressor 11 abgegebenen Hochdruckkältemittel und einer Fahrzeugaußenluft (Außenluft), die von einem Kühlventilator 12d geblasen wird, kühlt, um dadurch Wärme von dem Hochdruckkältemittel abzuführen.
Insbesondere ist der Strahler 12 als ein sogenannter Unterkühlungskondensator aufgebaut, der den Kondensationsabschnitt 12a, einen Sammler 12b und einen Unterkühlungsabschnitt 12c umfasst. Der Kondensationsabschnitt 12a tauscht Wärme zwischen dem gasphasigen Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird, und der Außenluft, die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, aus, um Wärme von dem gasphasigen Hochdruckkältemittel abzuführen, wodurch das Kältemittel kondensiert wird. Der Sammler 12b scheidet das aus dem Kondensationsabschnitt 12a ausströmende Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel ab, um überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel darin zu lagern. Der Unterkühlungsabschnitt 12c unterkühlt das flüssigphasige Kältemittel durch Austauschen von Wärme zwischen dem flüssigphasigen Kältemittel, das aus dem Sammler 12b strömt, und der Außenluft, die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird.
Der Kühlventilator 12d ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (Blasluftvolumen) von einer Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuerung 50 ausgegeben wird. Eine Kältemittelauslassseite des Unterkühlungsabschnitts 12c in dem Strahler 12 ist mit einer Kältemittelzuströmungsöffnung 31a eines Ejektors 13 verbunden.
Der Ejektor 13 arbeitet als eine Kältemitteldekompressionsvorrichtung, die das flüssigphasige Hochdruckkältemittel in dem unterkühlten Zustand, das aus dem Strahler 12 strömt, dekomprimiert, wobei zugelassen wird, dass das dekomprimierte Kältemittel in Richtung der strömungsabwärtigen Seite strömt. Gleichzeitig arbeitet der Ejektor 13 als ein Kältemittelzirkulationsabschnitt (Kältemitteltransportabschnitt), der das Kältemittel, das aus einem später zu beschreibenden Verdampfer 14 strömt, durch eine Saugwirkung der Kältemittelströmung, die mit einer hohen Geschwindigkeit eingespritzt wird, ansaugt (transportiert), wodurch das Kältemittel zirkuliert wird. Außerdem arbeitet der Ejektor 13 in dieser Ausführungsform auch als ein Gas-Flüssigkeitsabscheider, der das dekomprimierte Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel abscheidet.
Nun wird die spezifische Struktur des Ejektors 13 unter Bezug auf 2 bis 5 beschrieben. Beachten Sie, dass die Auf und Abpfeile in 2 die jeweiligen Auf- und Abrichtungen anzeigen, wenn der Ejektorkältekreislauf 10 auf der Fahrzeugklimaanlage montiert ist. 3 ist eine schematische Querschnittansicht zur Erklärung der Funktion jedes Kältemitteldurchgangs in dem Ejektor 13. In 3 sind Teile mit den gleichen Funktionen wie den in 2 Gezeigten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der Ejektor 13 in dieser Ausführungsform einen Körper 30, der durch eine Kombination mehrerer Komponenten ausgebildet ist. Insbesondere hat der Körper 30 ein prismaförmiges oder zylindrisches Gehäuse 31, das aus Metall oder Harz hergestellt ist und eine Außenschale des Ejektors 13 bildet. Außerdem sind innerhalb des Gehäusekörpers 31 ein Düsenkörper 32, ein Mittelkörper 33 und ein unterer Körper 34 befestigt.
Der Gehäusekörper 31 ist mit der Kältemittelzuströmungsöffnung 31a, einer Kältemittelmittelansaugöffnung 31b, einer Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel und einer Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel versehen. Die Kältemittelzuströmungsöffnung 31a lässt zu, dass das Kältemittel, das den Strahler 12 verlässt, in sie strömt. Die Kältemittelansaugöffnung 31b saugt das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel an. Die Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel lässt zu, dass das flüssigphasige Kältemittel, das durch die Abscheidung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f, der in dem Körper 30 ausgebildet ist, zu der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 ausströmt. Die Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel lässt zu, dass das gasphasige Kältemittel, das durch die Abscheidung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f erhalten wird, zu der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 ausströmt.
Außerdem ist in dieser Ausführungsform eine Mündung 30i in einem Kältemitteldurchgang für flüssigphasiges Kältemittel angeordnet, der den Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f mit der Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel verbindet. Die Mündung 30i dient als eine Dekompressionsvorrichtung, die das in den Verdampfer 14 strömende Kältemittel dekomprimiert.
Der Düsenkörper 32 ist aus einem im Wesentlichen konischen Metallelement ausgebildet, das in der Kältemittelströmungsrichtung konisch zuläuft. Der Düsenkörper 32 ist durch beliebige Mittel, wie etwa Presspassen, an dem inneren des Gehäusekörpers 31 befestigt, so dass die Axialrichtung des Düsenkörpers in der Vertikalrichtung (in der in 2 gezeigten Oben-Untenrichtung) ausgerichtet ist. Ein Wirbelraum 30a zum Verwirbeln des Kältemittels, das von der Kältemittelzuströmungsöffnung 31a in ihn strömt, ist zwischen der Oberseite des Düsenkörpers 32 und dem Gehäusekörper 31 ausgebildet.
Der Wirbelraum 30a ist in einer Rotationsform ausgebildet, während seine Mittelachse, die durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie in 2 angezeigt ist, sich in der Vertikalrichtung erstreckt. Beachten Sie, dass die Rotationsform eine dreidimensionale Form ist, die ausgebildet wird, indem eine ebene Figur um eine gerade Linie (Mittelachse), die sich auf der gleichen Ebene befindet, gedreht wird. Insbesondere ist der Wirbelraum 30a in dieser Ausführungsform in der im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Offensichtlich kann der Wirbelraum in der konischen Form, der Form einer Kombination eines Kegelstumpfs und eines Zylinders oder ähnlichem ausgebildet werden.
Ein Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e, der die Kältemittelzuströmungsöffnung 31a mit dem Wirbelraum 30a verbindet, erstreckt sich aus der Mittelachsenrichtung des Wirbelraums 30a gesehen in der Tangentialrichtung einer Innenwandoberfläche des Wirbelraums. Somit strömt das Kältemittel, das aus dem Kältemittelzuströmungsdurchgang 31e in den Wirbelraum 30a strömt, entlang einer Innenwandoberfläche des Wirbelraums 30a und wirbelt dann um die Mittelachse des Wirbelraums 30a.
Hier wirkt eine Zentrifugalkraft auf das Kältemittel, das in dem Wirbelraum 30a wirbelt, wodurch der Kältemitteldruck auf der Seite der Mittelachse des Wirbelraums 30a niedriger als der Kältemitteldruck auf seiner Umfangsseite wird. Somit wird in dieser Ausführungsform der Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 30a während des Normalbetriebs des Ejektorkältekreislaufs 10 auf einen Druck, bei dem das Kältemittel ein gesättigtes flüssigphasiges Kältemittel wird, oder einen Druck verringert, bei dem das Kältemittel dekomprimiert und gesiedet wird (was Kavitation erzeugt).
Die Einstellung des Kältemitteldrucks auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 30a kann auf diese Weise erreicht werden, indem die Wirbelströmungsgeschwindigkeit des in dem Wirbelraum 30a wirbelnden Kältemittels eingestellt wird. Außerdem kann die Einstellung der Wirbelströmungsgeschwindigkeit zum Beispiel durch Enstellen des Flächenverhältnisses einer Durchgangsquerschnittsfläche des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 31e zu einer Querschnittsfläche in der Axialrichtung des Wirbelraums 30a durchgeführt werden. Beachten Sie, dass die Wirbelströmungsgeschwindigkeit in dieser Ausführungsform eine Strömungsgeschwindigkeit in der Wirbelrichtung des Kältemittels bedeutet, das sich in der Nachbarschaft des äußersten Umfangsteils des Wirbelraums 30a befindet.
Innerhalb des Düsenkörpers 32 ist ein Dekompressionsraum 30b ausgebildet, um das aus dem Wirbelraum 30a strömende Kältemittel zu dekomprimieren und zuzulassen, dass des dekomprimierte Kältemittel in Richtung der strömungsabwärtigen Seite ausströmt. Der Dekompressionsraum 30b ist in einer Rotationsform ausgebildet, die durch eine Kombination eines zylindrischen Raums und eines kegelstumpfförmigen Raums, der sich von der Unterseite des zylindrischen Raums fortsetzt und sich in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung allmählich ausdehnt, ausgebildet wird. Die Mittelachse des Dekompressionsraums 30b ist in Bezug auf die Mittelachse des Wirbelraums 30a koaxial angeordnet.
Außerdem sind ein Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche und ein Durchgangsausbildungselement 35 in dem Dekompressionsraum 30b angeordnet. Der Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche ist derart ausgebildet, dass er die minimale Kältemitteldurchgangsfläche in dem Dekompressionsraum 30b hat. Das Durchgangsausbildungselement 35 ist ausgebildet, um eine Durchgangsfläche des Abschnitts 30m mit minimaler Durchgangsfläche zu ändern.
Das Durchgangsausbildungselement 35 ist in einer im Wesentlichen konischen Form ausgebildet, die sich in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung ausdehnt. Die Mittelachse des Durchgangsausausbildungselements 35 ist in Bezug auf die Mittelachse des Dekompressionsraums 30b koaxial angeordnet. Das heißt, das Durchgangsausbildungselement 35 ist in einer derartigen konischen Form ausgebildet, die ihre Querschnittsfläche vergrößert, wenn sie weiter von dem Dekompressionsraum 30b weg ist.
Wie in 3 dargestellt, ist ein Kältemitteldurchgang zwischen der Innenumfangsoberfläche eines Teils, der den Dekompressionsraum 30b des Düsenkörpers 32 bildet, und der Außenumfangsoberfläche auf der Oberseite des Durchgangsausbildungselements 35 ausgebildet; der Kältemitteldurchgang umfasst einen konvergenten Abschnitt 131 und einen divergenten Abschnitt 132. Der konvergente Abschnitt 131 ist relativ zu dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche auf der strömungsaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung ausgebildet. Der konvergente Abschnitt 131 ist ein Kältemitteldurchgang, dessen Kältemitteldurchgangsfläche allmählich bis zu dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche verringert ist. Der divergente Abschnitt 132 ist relativ zu dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche auf der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung ausgebildet. Die Kältemitteldurchgangsfläche des divergenten Abschnitts 132 ist allmählich vergrößert.
In dem divergenten Abschnitt 132 sind der Dekompressionsraum 30b und das Durchgangsausbildungselement 35 einander aus der Radialrichtung gesehen überlagert (oder überlappen), so dass die Form des Schnitts des Kältemitteldurchgangs entlang einer Richtung vertikal zu der Axialrichtung genommen in einer ringförmigen Form (eine Kreisringform, die erhalten wird, indem eine Kreisform mit kleinem Durchmesser von einer Kreisform entfernt wird, die dazu koaxial ist) ausgebildet ist. Außerdem ist die Kältemitteldurchgangsfläche in dem divergenten Abschnitt 132 in Richtung der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung allmählich vergrößert.
In dieser Ausführungsform wird durch die Ausbildung des Durchgangs auf diese Weise der Kältemitteldurchgang, der zwischen der Innenumfangsoberfläche des Dekompressionsraums 30b und der Außenumfangsoberfläche auf der Spitzenseite des Durchgangsausbildungselements 35 ausgebildet ist, ein Düsendurchgang 13a, der als eine Laval-Düse arbeitet. Der Düsendurchgang 13a dekomprimiert das Kältemittel und erhöht gleichzeitig die Strömungsgeschwindigkeit auf eine Überschallgeschwindigkeit, um das Kältemittel daraus einzuspritzen.
Wie in 2 dargestellt, ist der Mittelkörper 33 mit einem Durchgangsloch versehen, des von der Vorder- zur Rückseite durch die Mitte des Mittelkörpers (von seiner Ober- zur Unterseite) geht. Außerdem ist der Mittelkörper 33 aus einem metallscheibenförmigen Element ausgebildet, das eine Antriebsvorrichtung 37 zum Verschieben des Durchgangsausbildungselements 35 in einem Außenumfang des Durchgangslochs aufnimmt. Beachten Sie, dass die Mittelachse des Durchgangslochs in dem Mittelkörper 33 in Bezug auf die Mittelachsen des Wirbelraums 30a und des Dekompressionsraums 30b koaxial angeordnet ist. Der Mittelkörper 33 ist innerhalb des Gehäusekörpers 31 positioniert und mittels beliebiger Mittel, wie etwa Presspassen, an der Unterseite des Düsenkörpers 32 befestigt.
Außerdem ist ein Zuströmungsraum 30c zum Halten des Kältemittels, des von der Kältemittelansaugöffnung 31b in ihn strömt, zwischen einer oberen Oberfläche des Mittelkörpers 33 und einer Innenwandoberfläche des dazu entgegengesetzten Gehäusekörpers 31 ausgebildet. De in dieser Ausführungsform das konische Spitzenende auf der Unterseite des Düsenkörpers 30c in dem Durchgangsloch des Mittelkörpers 33 positioniert ist, ist der Zuströmungsraum 30c derart ausgebildet, dass es aus der Richtung der Mittelachsen des Wirbelraums 30a und des Dekompressionsraums 30b gesehen einen ringförmigen Querschnitt hat.
Ein Ansaugkältemittelzuströmungsdurchgang 30h, der die Kältemittelansaugöffnung 31b mit dem Zuströmungsdurchgang 30c verbindet, erstreckt sich wünschenswerterweise aus der Mittelachsenrichtung des Zuströmungsraums 30c gesehen in der Tangentialrichtung einer Innenumfangswandoberfläche des Zuströmungsraums 30c. Der Grund dafür ist, dass zugelassen wird, dass das Kältemittel, das aus der Kältemittelansaugöffnung 31b über den Ansaugkältemittelzuströmungsdurchgang 30h in den Zuströmungsraum 30c strömt, wirbelt, was die Wirbelströmung des Kältemittels, das aus dem Diffusordurchgang 13c, der später beschrieben werden soll, strömt, fördern kann.
In dem Durchgangsloch des Mittelkörpers 33 wird eine Kältemitteldurchgangsfläche in einer derartigen Weise allmählich in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung verringert, dass sie der Außenumfangsform des konischen Spitzenendes des Düsenkörpers 32 in einem Bereich, wo die Unterseite des Düsenkörpers 32 eingesetzt ist, das heißt, in einem Bereich, in dem der Mittelkörper 33 dem Düsenkörper 32 aus der Radiusrichtung senkrecht zu der Axiallinie gesehen überlagert ist, entspricht.
Auf diese Weise wird ein Ansaugdurchgang 30d zwischen der Innenumfangsoberfläche des Durchgangslochs und der Außenumfangsoberfläche der Unterseite des Düsenkörpers 32 gebildet. Der Ansaugdurchgang 30d dient dazu, den Zuströmungsraum 30c mit der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung in dem Dekompressionsraum 30b in Verbindung zu bringen. Das heißt, in dieser Ausführungsform bilden der Zuströmungsraum 30c und der Ansaugdurchgang 30d einen Ansaugdurchgang 13b, der zulässt, dass das Ansaugkältemittel von der Außenumfangsseite der Mittelachse in Richtung der Innenumfangsseite strömt. Der Schnitt des Ansaugdurchgangs 13b vertikal zu der Mittelachse ist in einer ringförmigen Form ausgebildet.
Der Druckerhöhungsraum 30e ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung des Ansaugdurchgangs 30d in dem Durchgangsloch des Mittelkörpers 33 ausgebildet. Der Druckerhöhungsraum 30e ist im Wesentlichen in der Kegelstumpfform ausgebildet, die sich allmählich in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung ausdehnt. Der Druckerhöhungsraum 30e ist ein Raum, der ein Einspritzkältemittel, das von dem vorstehend erwähnten Düsendurchgang 13a eingespritzt wird, mit dem Ansaugkältemittel, das von dem Ansaugdurchgang 30d angesaugt wird, vermischt. Die Mittelachse des Druckerhöhungsraums 30e ist in Bezug auf die Mittelachsen des Wirbelraums 30a und des Dekompressionsraums 30b koaxial angeordnet.
Innerhalb des Druckerhöhungsraums 30e ist die Unterseite des Durchgangsausbildungselements 35 angeordnet. Außerdem ist ein Kältemitteldurchgang zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Teils, der den Druckerhöhungsraum 30e des Mittelkörpers 33 bildet, und einer Außenumfangsoberfläche der Unterseite des Durchgangsausbildungselements 35 ausgebildet; der Kältemitteldurchgang ist derart ausgebildet, dass seine Kältemitteldurchgangsfläche in Richtung der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung vergrößert wird. Somit kann der Kältemitteldurchgang die Geschwindigkeitsenergie eines gemischten Kältemittels des Einspritzkältemittels und des Ansaugkältemittels in dessen Druckenergie umwandeln.
Auf diese Weise baut, wie in 3 dargestellt, ein Kältemitteldurchgang, der zwischen der Innenumfangsoberfläche des Mittelkörpers 33, der den Druckerhöhungsraum 30e bildet, und der Außenumfangsoberfläche auf der Unterseite des Durchgangsausbildungselements 35 ausgebildet ist, einen Diffusordurchgang 13c auf, der als ein Diffusor (Druckerhöhungsabschnitt) zum Mischen und Druckerhöhen des Einspritzkältemittels und des Ansaugkältemittels dient. Die Schnittform des Diffusordurchgangs 13c in der Richtung vertikal zu der Mittelachse ist auch eine ringförmige Form.
Als nächstes wird eine Beschreibung der Antriebsvorrichtung 37 gegeben, die in dem Mittelkörper 33 angeordnet ist und geeignet ist, das Durchgangsausbildungselement 35 zu verschieben. Die Antriebsvorrichtung 37 ist derart aufgebaut, dass sie eine kreisförmige dünne scheibenförmige Membran 37a hat, die als ein auf Druck reagierendes Element dient. Insbesondere ist die Membran 37a, wie in 2 dargestellt, durch beliebige Mittel, wie etwa Schweißen, befestigt, um den zylindrischen Raum, der auf der Außenumfangsseite des Mittelkörpers 33 gebildet wird, in zwei, nämlich obere und untere Räume, zu teilen.
Der Obere (auf der Seite des Zuströmungsraums 30c) der zwei Räume, die von der Membran 37a unterteilt werden, baut einen Dichtungsraum 37b auf, der ein wärmeempfindliches Medium darin eingeschlossen hat, das seinen Druck in Abhängigkeit von der Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 (insbesondere des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels) ändert. In dem Dichtungsraum 37b ist das wärmeempfindliche Medium mit im Wesentlichen der gleichen Zusammensetzung wie der des Kältemittels, das durch den Ejektorkältekreislauf 10 strömt, eingeschlossen, so dass es eine vorgegebene Dichte hat. Auf diese Weise ist das wärmeempfindliche Medium in dieser Ausführungsform ein Medium mit R134a als eine Hauptkomponente.
Andererseits baut der Untere der zwei Räume, die von der Membran 37a unterteilt werden, einen Einleitungsraum 37c auf, der das Kältemittel auf der Auslassseite des Verdampfers 14 über einen (nicht gezeigten) Verbindungsweg in ihn einleitet. Auf diese Weise wird Wärme des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 über die Membran 37a und ein Deckelelement 37d zum Trennen des Zuströmungsraums 30c von dem Dichtungsraum 37b an das wärmeempfindliche Medium, das in dem Dichtungsraum 37b eingeschlossen ist, übertragen.
Außerdem wird die Membran 37a in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem Innendruck des Dichtungsraums 37b und dem Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14, das in den Einleitungsraum 37c strömt, verschoben. Aus diesem Grund wird die Membran 37a vorzugsweise aus einem Material mit angemessener Elastizität und hervorragender Wärmeleitfähigkeit und Zähigkeit ausgebildet. Die Membran 37a wird vorzugsweise aus einer dünnen Metallplatte ausgebildet, die z. B. aus nichtrostendem Stahl (SUS304) oder ähnlichem hergestellt ist.
Das obere Ende einer zylindrischen Betätigungsstange 37e ist durch beliebige Mittel, wie etwa Schweißen, mit dem Mittelabschnitt der Membran 37a verbunden, während das untere Ende der Betätigungsstange 37e an dem Außenumfang des untersten Teil (unterer Teil) des Durchgangsausbildungselements 35 befestigt ist. Auf diese Weise werden die Membran 37a und das Durchgangsausbildungselement 35 miteinander gekoppelt, und das Durchgangsausbildungselement 35 wird zusammen mit der Verschiebung der Membran 37a verschoben, so dass die Kältemitteldurchgangsfläche an dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche des Düsendurchgangs 13a eingestellt wird.
Insbesondere wenn einmal die Temperatur (der Überhitzungsgrad) des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 erhöht ist, wird ein Sättigungsdruck des wärmeempfindlichen Mediums, das in dem Dichtungsraum 37b eingeschlossen ist, erhöht, was zu einer Zunahme der Druckdifferenz führt, die erhalten wird, indem der Druck des Einleitungsraums 37c von dem Innendruck des Dichtungsraums 37b subtrahiert wird. Auf diese Weise verschiebt die Membran 37a das Durchgangsausbildungselement 35 in die Richtung, die die Kältemitteldurchgangsfläche an dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche vergrößert (in der Vertikalrichtung abwärts).
Wenn andererseits die Temperatur (der Überhitzungsgrad) des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 verringert wird, wird ein Sättigungsdruck des wärmeempfindlichen Mediums, das in dem Dichtungsraum 37b eingeschlossen ist, verringert, was zu einer Verringerung der Druckdifferenz führt, die erhalten wird, indem der Druck des Einleitungsraums 37c von dem Innendruck des Dichtungsraums 37b subtrahiert wird. Auf diese Weise verschiebt die Membran 37a das Durchgangsausbildungselement 35 in die Richtung, die die Kältemitteldurchgangsfläche an dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche verringert (in der Vertikalrichtung aufwärts).
Auf diese Weise verschiebt die Membran 37a das Durchgangsausbildungselement 35 in Abhängigkeit von dem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14. Somit wird die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts 30m mit minimaler Durchgangsfläche derart eingestellt, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 sich einem vorgegebenen Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert. Beachten Sie, dass eine Lücke zwischen der Betätigungsstange 37e und dem Mittelkörper 33 mit einem Dichtungselement, wie etwa einem (nicht gezeigten) O-Ring, abgedichtet ist. Wenn die Betätigungsstange 37e verschoben wird, leckt das Kältemittel nicht aus der Lücke.
Die untere Oberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 nimmt eine Last einer Spiralfeder 38 auf, die an dem unteren Körper 34 befestigt ist. Die Spiralfeder 38 wendet die Last auf das Durchgangsausbildungselement 35 an, um das Durchgangsausbildungselement 35 zu drängen, die Kältemitteldurchgangsfläche an dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche zu verringern. Die Einstellung einer derartigen Last kann einen Zielreferenzüberhitzungsgrad KSH durch Ändern eines Ventilöffnungsdrucks des Durchgangsausbildungselements 35 ändern.
In dieser Ausführungsform sind in dem Umfang des Mittelkörpers 33 mehrere (insbesondere zwei) zylindrische Räume bereitgestellt, und die kreisförmigen dünnen plattenförmigen Membranen 37a sind im Inneren jeweiliger Räume befestigt, um dadurch die zwei Antriebsvorrichtungen 37 zu bilden. Jedoch ist die Anzahl der Antriebsvorrichtungen 37 nicht darauf beschränkt. Beachten Sie, dass die Antriebsvorrichtungen 37, wenn sie an mehreren Stellen bereitgestellt werden, wünschenswerterweise in einem gleich großen Winkelabstand in Bezug auf ihre jeweiligen Mittelachsen angeordnet werden.
Dann wird der untere Körper 34 aus einem zylindrischen Metallelement ausgebildet und durch Mittel, wie etwa Verschrauben, am Inneren des Gehäusekörpers 31 befestigt, um die untere Oberfläche des Gehäusekörpers 31 zu schließen. Zwischen der Oberseite des unteren Körpers 34 und dem Mittelkörper 33 ist der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f ausgebildet, um das Kältemittel, das aus dem Diffusordurchgang 13c strömt, der in dem Druckerhöhungsraum 30e ausgebildet ist, in gasförmige und flüssige Phasen abzuscheiden.
Der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f ist als ein Raum mit einer im Wesentlichen zylindrischen Rotationsform ausgebildet. Die Mittelachse des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f ist in Bezug auf die Mittelachsen des Wirbelraums 30a, des Dekompressionsraums 30b, des Druckerhöhungsraums 30e und ähnlicher koaxial angeordnet. Außerdem hat das Kältemittel, das aus dem Diffusordurchgang 13c in den Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f ausströmt, eine Geschwindigkeitskomponente in einer Wirbelrichtung um die Mittelachse. Auf diese Weise wird das Kältemittel in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f durch die Zentrifugalkraft in gas- und flüssigphasige Kältemittel abgeschieden.
Außerdem wird das Innenvolumen des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f auf ein Volumen festgelegt, das im Wesentlichen kein überschüssiges Kältemittel halten kann, selbst wenn der Durchsatz des Kältemittels, das durch den Kreislauf zirkuliert, sich aufgrund von Lastschwankungen auf dem Kreislauf ändert.
Der untere Körper 34 hat auf seinem Mittelteil eine zylindrische Rohrleitung 34a, die in Bezug auf den Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f koaxial angeordnet ist und sich nach oben erstreckt. Das flüssigphasige Kältemittel, das durch die Abscheidung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f erhalten wird, wird vorübergehend auf der Außenumfangsseite der Rohrleitung 34a gehalten und strömt dann aus der Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel. Innerhalb der Rohrleitung 34a ist ein Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel ausgebildet, um das gasphasige Kältemittel, das durch die Abscheidung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f erhalten wird, zu der Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel des Gehäusekörpers 31 zu leiten.
Die vorstehend erwähnte Spiralfeder 38 ist an dem oberen Ende der Rohrleitung 34 befestigt. Beachten Sie, dass die Spiralfeder 38 auch als ein Schwingungspufferelement dient, das die Schwingung des Durchgangsausbildungselements 35 aufgrund von Druckpulsierungen, die beim Dekomprimieren des Kältemittels bewirkt werden, dämpft. Ein Ölrückführungsloch 34c ist auf der Bodenoberfläche des unteren Körpers 34 ausgebildet. Das Ölrückführungsloch 34c dient dazu, Kältemaschinenöl in dem flüssigphasigen Kältemittel über den Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel ins Innere des Kompressors 11 zurück zu führen.
Der Gehäusekörper 31 ist in dieser Ausführungsform mit einem Umleitungsdurchgang 39 versehen, der das in den Zuströmungsraum 30c strömende Kältemittel zu dem Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel leitet, während es den Ansaugdurchgang 30d, den Diffusordurchgang 13c und den Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f umgeht. Ein vergrößerter Abschnitt 39a ist auf der strömungsabwärtigsten Seite der Kältemittelströmung des Umleitungsdurchgangs 39 ausgebildet, um seine Durchgangsquerschnittsfläche in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung allmählich zu vergrößern.
In dem Umleitungsdurchgang 39 ist ein Differenzdruckregelungsventil 40 als eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung angeordnet, die den Durchsatz (Umleitungsdurchsatz) Gb des Kältemittels, das durch den Umleitungsdurchgang 39 zirkuliert, einstellt. Die detaillierte Struktur des Differenzdruckregelungsventils 40 wird unter Bezug auf 4 beschrieben. 4 stellt den Zustand dar, in dem des Differenzdruckregelungsventil 40 den Umleitungsdurchgang 39 öffnet, so dass das Kältemittel auf der Auslassseite des Verdampfers 14, das in den Ansaugdurchgang 13b des Ejektors 13 gesaugt wird, durch den Umleitungsdurchgang 39 zirkulieren kann.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das Differenzdruckregelungsventil 40 ein Kugelventil 40a, ein Blech 40b und eine Spiralfeder 40c.
Das Kugelventil 40a ist ein kugelförmig ausgebildeter Ventilkörper. Das Kugelventil 40a wird in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz (P2 – P1), die durch Subtrahieren eines Drucks P1 des Kältemittels auf der Einlassseite des Umleitungsdurchgangs 39 von einem Druck P2 des Kältemittels auf der Auslassseite des Umleitungsdurchgangs 39 erhalten wird, verschoben.
Hier ist der Druck P2 ein Druck des Kältemittels, das über einen Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel in den Kompressor 11 gesaugt wird. Der Druck P1 ist ein Druck des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 und dann in den Zuströmungsraum 30c strömt. Somit entspricht die Druckdifferenz (P2 – P1) einem Druckerhöhungsbetrag des Kältemittels in dem Diffusordurchgang 13c.
Das Blech 40b ist ein scheibenförmiges Element mit einem in seiner Mitte ausgebildeten Durchgangsloch 40d, das vollständig durch das Blech geht. Das Durchgangsloch 40d baut den Kältemitteldurchgang für den Umleitungsdurchgang 39 auf. Der Außenumfang des Blechs 40b ist durch beliebige Mittel, wie etwa Presspassen, im Inneren des Umleitungsdurchgangs 39 befestigt. Wenn die Druckdifferenz (P2 – P1) größer oder gleich einer vorgegebenen Referenzdruckdifferenz ΔKP ist, liegt das Kugelventil 40a an dem Blech 40b an, um das Durchgangsloch in dem Blech 40b zu schließen.
Auf diese Weise wird der Umleitungsdurchgang 39 geschlossen. Das heißt, wie in 5 gezeigt, kann des Differenzdruckregelungsventil 40 in dieser Ausführungsform den Umleitungsdurchsatz (d. h. die Kältemitteldurchgangsfläche des Differenzdruckregelungsventils 40) mit abnehmender Druckdifferenz (P2 – P1) erhöhen, wenn die Druckdifferenz (P2 – P1) niedriger als die Referenzdruckdifferenz ΔKP ist.
Die Spiralfeder 40c ist an dem Blech 40b befestigt und wendet eine Last auf das Kugelventil 40a an, die das Kugelventil weiter weg von dem Blech 40b drückt. Auf diese Weise wird die von der Spiralfeder 40c angewendete Last eingestellt, um den Ventilöffnungsdruck des Kugelventils 40a zu ändern, wodurch es möglich gemacht wird, die Referenzdruckdifferenz ΔKP zu ändern.
In dieser Ausführungsform wird die Referenzdruckdifferenz ΔKP während des Normalbetriebs des Ejektorkältekreislaufs 10 kleiner als der Druckerhöhungsbetrag des Kältemittels in dem Diffusordurchgang 13c festgelegt. Hier wird der Druckerhöhungsbetrag des Kältemittels in dem Diffusordurchgang 13c im Wesentlichen gleich der Druckdifferenz (P2 – P1), die erhalten wird, indem der Druck P1 des Kältemittels auf der Einlassseite des Umleitungsdurchgangs 39 von dem Druck P2 des Kältemittels auf der Auslassseite des Umleitungsdurchgangs 39 subtrahiert wird. Auf diese Weise schließt das Differenzdruckregelungsventil 40 in dem Normalbetrieb den Umleitungsdurchgang 39.
Zur Deutlichkeit stellen 2 und 4 dar, dass ein innerer Strömungsweg des Differenzdruckregelungsventils 40 als die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung direkt in dem Gehäusekörper 31 angeordnet ist. Jedoch kann die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung in der Praxis nicht innerhalb des Gehäusekörpers 31 angeordnet sein, wenn der innere Strömungsweg eine komplizierte Struktur hat.
In einem derartigen Fall kann zum Beispiel eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung, die getrennt von dem Gehäusekörper 31 ausgebildet ist, in ein in dem Gehäusekörper 31 ausgebildetes Einsatzloch eingesetzt werden und dadurch in dem Gehäusekörper 31 verschoben werden. Der Gehäusekörper 31 kann durch mehrere unterteilte Elemente aufgebaut werden, und die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung kann innerhalb des Gehäusekörpers 31 angeordnet werden.
Ein Einlass des Umleitungsdurchgangs 39 ist in dieser Ausführungsform an dem äußersten Umfang des Zuströmungsraums 30c geöffnet. Somit wird die Wärme (Temperatur) des Kältemittels auf der stromungsaufwärtigen Seite des Umleitungsdurchgangs 39 von dem Kältemittel, das in den Zuströmungsraum 30 strömt, auf das wärmeempfindliche Medium übertragen, das in dem Dichtungsraum 37b der vorstehend erwähnten Antriebsvorrichtung 37 eingeschlossen ist.
Das heißt, die Antriebsvorrichtung 37 in dieser Ausführungsform verschiebt das Durchgangsausbildungselement 35 derart, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 sich gemäß der Temperatur und dem Druck des Kältemittels, das durch den Ansaugdurchgang 13b zirkuliert und auf der strömungsaufwärtigen Seite des Umleitungsdurchgangs 39 positioniert ist, dem Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert.
Mit anderen Worten verschiebt die Antriebsvorrichtung 37 in dieser Ausführungsform das Durchgangsausbildungselement 35 derart, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in den Ansaugdurchgang 13b strömt, sich gemäß der Temperatur und dem Druck des Kältemittels, das durch den Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Kältemittelansaugöffnung 31b (d. h. dem Einlass des Ansaugdurchgangs 13b) zu der Einlassseite des Umleitungsdurchgangs 39 führt, dem Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert.
Wie in 1 dargestellt, ist die Ausströmungsöffnung 31c für flüssigphasiges Kältemittel des Ejektors 13 mit der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 verbunden. Der Verdampfer 14 ist ein Wärmeaufnahmewärmetauscher, der Wärme zwischen dem von dem Ejektor 13 dekomprimierten Niederdruckkältemittel und der Lüftungsluft, die von einem Gebläseventilator 14a in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, austauscht, wodurch das Niederdruckkältemittel verdampft wird, um die Wärmeaufnahmewirkung zu zeigen.
Der Gebläseventilator 14a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (Blasluftvolumen) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuerung 50 ausgegeben wird. Eine Auslassseite des Verdampfers 14 ist mit der Kältemittelansaugöffnung 31b des Ejektors 13 verbunden. Die Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel des Ejektors 13 ist mit der Ansaugseite des Kompressors 11 verbunden.
Die (nicht gezeigte) Steuerung 50 ist durch einen bekannten Mikrocomputer einschließlich der CPU, ROM und RAM und peripherer Schaltungen aufgebaut. Die Steuerung 50 führt basierend auf in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen durch, um die Betriebe verschiedener vorstehend beschriebener elektrischer Aktuatoren 11, 12d und 14a und ähnlicher zu steuern.
Eine Gruppe von Sensoren zur Klimatisierung ist mit der Steuerung 50 verbunden und konstruiert, um Erfassungssignale davon in die Steuerung einzugeben. Die Gruppe von Sensoren umfasst einen Innenlufttemperatursensor, einen Außenlufttemperatursensor, einen Sonnenstrahlungssensor, einen Verdampfertemperatursensor, einen auslassseitigen Temperatursensor und einen auslassseitigen Drucksensor. Der Innenlufttemperatursensor erfasst eine Fahrzeuginnentemperatur. Der Außenlufttemperatursensor erfasst eine Außenlufttemperatur. Der Sonnenstrahlungssensor erfasst eine Sonnenstrahlungsmenge, die auf das Fahrzeuginnere aufgebracht wird. Der Verdampfertemperatursensor erfasst die Blaslufttemperatur (Verdampfertemperatur) von dem Verdampfer 14. Der auslassseitige Temperatursensor erfasst die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Strahlers 12. Der auslassseitige Drucksensor erfasst den Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des Strahlers 12.
Die Eingangsseite der Steuerung 50 ist mit einem (nicht gezeigten) Bedienfeld verbunden, das in der Nähe des Armaturenbretts auf der Vorderseite eines Fahrzeugraums angeordnet ist. Bediensignale von verschiedenen Bedienschaltern, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, werden in die Steuerung 50 eingegeben. Insbesondere umfassen verschiedene Bedienschalter, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, einen Klimatisierungsbedienschalter zum Anfordern der Klimatisierung des Fahrzeuginneren und einen Fahrzeuginnentemperaturfestlegungsschalter zum Festlegen der Temperatur des Fahrzeuginneren.
Die Steuerung 50 hat in dieser Ausführungsform Steuereinheiten zum Steuern der Betriebe verschiedener Steuerzielvorrichtungen, die mit ihrer Ausgangsseite verbunden sind, eingebaut. In der Steuerung 50 dient eine Struktur (Hardware und Software), die geeignet ist, den Betrieb jeder Steuerzielvorrichtung zu steuern, als ein Steuermittel für die entsprechende Steuerzielvorrichtung. Zum Beispiel baut in dieser Ausführungsform die Struktur zur Steuerung des Betriebs eines Elektromotors für den Kompressor 11 eine Abgabekapazitätssteuereinrichtung auf.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform mit der vorstehend erwähnten Struktur beschrieben. Am Anfang wird der Normalbetrieb unter Bezug auf ein in 6 gezeigtes Mollier-Diagramm beschrieben. Das Mollier-Diagramm in 6 und 7 zeigt jeweils Drücke, die P0, P1 und P2 in 3 entsprechen, auf seiner Vertikalachse an.
Wenn der Bedienschalter auf dem Bedienfeld eingeschaltet wird (in den EIN-Zustand), betätigt die Steuerung 50 zuerst den Elektromotor des Kompressors 11, den Kühlventilator 12d, den Gebläseventilator 14a und ähnliche. Auf diese Weise saugt der Kompressor 11 das Kältemittel an, komprimiert es und gibt es ab.
Das Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird (an dem Punkt a6 in 6), strömt in den Kondensationsabschnitt 12a des Strahlers 12 und tauscht Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, wodurch Wärme davon abgeführt wird, so dass es kondensiert wird. Das von dem Kondensationsabschnitt 12a kondensierte Kältemittel wird von dem Sammler 12b in gas- und flüssigphasige Kältemittel abgeschieden. Das flüssigphasige Kältemittel der gasförmigen und flüssigphasigen Kältemittel, die von dem Sammler 12b abgeschieden werden, tauscht in dem Unterkühlungsabschnitt 12c Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Kühlventilator 12d geblasen wird, und führt ferner Wärme davon ab, um in ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel umgewandelt zu werden (wie von dem Punkt a6 zu dem Punkt b6 in 6 angezeigt).
Das unterkühlte flüssigphasige Kältemittel, das aus dem Unterkühlungsabschnitt 12c des Strahlers 12 strömt, strömt in den Wirbelraum 30a des Ejektors 13 und wird ferner isentrop dekomprimiert und von dem Düsenabschnitt 13a, der zwischen der Innenumfangsoberfläche des Dekompressionsraums 30b und der Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements 35 ausgebildet ist, eingespritzt (wie von dem Punkt b6 zu dem Punkt c6 in 6 angezeigt). Zu dieser Zeit wird die Kältemitteldurchgangsfläche des Abschnitts 30m mit minimaler Durchgangsfläche in dem Dekompressionsraum 30b derart eingestellt, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 sich dem Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert.
Das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel (an dem Punkt i6 in 6) wird durch die Saugwirkung des von dem Düsendurchgang 13a eingespritzten Einspritzkältemittels von der Kältemittelansaugöffnung 31b in den Ejektor 13 gesaugt. Das von dem Düsendurchgang 13a eingespritzte Einspritzkältemittel und das über den Ansaugdurchgang 13b angesaugte Ansaugkältemittel strömen in den Diffusordurchgang 13c und werden dort vereinigt (wie von dem Punkt c6 zu dem Punkt d6 und von dem Punkt j6 zu dem Punkt d6 in 6 angezeigt).
Zu dieser Zeit schließt das Differenzdruckregelungsventil 40 während des Normalbetriebs den Umleitungsdurchgang 39, wodurch die gesamte Strömung des Ansaugkältemittels, das von der Kältemittelansaugöffnung 31b in den Ansaugdurchgang 13b gesaugt wird, in den Diffusordurchgang 13c strömt, um mit dem Einspritzkältemittel vereinigt zu werden.
Hier ist der Ansaugdurchgang 30d derart ausgebildet, dass seine Kältemitteldurchgangsfläche allmählich verringert wird. Somit erhöht das Ansaugkältemittel, das den Ansaugdurchgang 30d durchläuft, allmählich seine Strömungsgeschwindigkeit, während sein Druck verringert wird (wie von dem Punkt i6 zu dem Punkt j6 in 6 angezeigt). Somit wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Ansaugkältemittel und dem Einspritzkältemittel verringert, was den Energieverlust (Mischverlust) verringern kann, der andernfalls bewirkt würde, wenn das Ansaugkältemittel und das Einspritzkältemittel in dem Diffusordurchgang 13c vermischt werden.
In dem Diffusordurchgang 13c wird die kinetische Energie des Kältemittels in seine Druckenergie umgewandelt, indem die Kältemitteldurchgangsfläche vergrößert wird. Während das Einspritzkältemittel und das Ansaugkältemittel somit miteinander vermischt werden, wird der Druck des vermischten Kältemittel erhöht (wie von dem Punkt d6 zu dem Punkt e6 in 6 angezeigt).
Das aus dem Diffusordurchgang 13c ausströmende Kältemittel wird durch den Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f in gas- und flüssigphasige Kältemittel abgeschieden (wie von dem Punkt e6 zu dem Punkt f6 und von dem Punkt e6 zu dem Punkt g6 in 6 angezeigt). Das durch die Abscheidung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f erhaltene flüssigphasige Kältemittel wird durch die Mündung 30i dekomprimiert (wie von dem Punkt g6 zu dem Punkt h6 in 6 angezeigt) und strömt dann in den Verdampfer 14.
Das in den Verdampfer 14 strömende Kältemittel nimmt Wärme aus der von dem Gebläseventilator 14a geblasenen Lüftungsluft auf, um sich selbst zu verdampfen (wie von dem Punkt h6 zu dem Punkt i6 in 6 angezeigt). Auf diese Weise wird die Lüftungsluft gekühlt. Andererseits strömt das in der Abscheidung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f erhaltene gasphasige Kältemittel aus der Ausströmungsöffnung 31d für gasphasiges Kältemittel und wird in den Kompressor 11 gesaugt und erneut von diesem komprimiert (wie von dem Punkt k6 zu dem Punkt a6 in 6 angezeigt).
Der Grund, warum der Punkt f6 sich von dem Punkt k6 in 6 unterscheidet, ist, dass das in den Kompressor 11 gesaugte Kältemittel einen Ansaugdruckverlust an dem Kompressor 11 bewirkt. Somit fällt der Punkt f6 in einem idealen Kreislauf wünschenswerterweise mit dem Punkt k6 zusammen. Das Gleiche gilt für andere Mollier-Diagramme.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Lüftungsluft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, in dem Normalbetrieb gekühlt werden. Außerdem saugt der Ejektorkältekreislauf 10 das Kältemittel, dessen Druck durch den Diffusordurchgang 13 erhöht wurde, in den Kompressor 11 und kann somit die Antriebsleistung für den Kompressor 11 verringern, wodurch der Leistungskoeffizient (COP) des Kreislaufs verbessert wird.
Der Ejektor 13 in dieser Ausführungsform verwirbelt das flüssigphasige Kältemittel in dem Wirbelraum 30a, wodurch der Kältemitteldruck auf der Wirbelmittelseite des Wirbelraums 30a auf einen Druck verringert wird, bei dem das Kältemittel ein gesättigtes flüssigphasiges Kältemittel wird, oder einen Druck, bei dem das Kältemittel dekomprimiert und gesiedet wird (was Kavitation erzeugt). Auf diese Weise ist das gasphasige Kältemittel in der Umfangsrichtung der Wirbelmittelachse weiter auf der Innenseite als der Außenseite innerhalb des Wirbelraums 30 vorhanden, was einen zweiphasigen getrennten Zustand aus einer einzelnen Gasphase in der Nachbarschaft der Wirbelmittellinie des Wirbelraums 30a und eine einzelne flüssige Phase um die Gasphase herum erzeugen kann.
Das auf diese Weise in die zwei Phasen abgeschiedene Kältemittel strömt in den Düsendurchgang 13a. Somit wird in dem konvergenten Abschnitt 131 des Düsendurchgangs 13a das Sieden des Kältemittels aufgrund von Wandsieden, das bewirkt wird, wenn das Kältemittel von der Außenumfangwandoberfläche des ringförmigen Kältemitteldurchgangs entfernt wird, ebenso wie das Grenzflächensieden durch Kernsieden, das durch die Kavitation des Kältemittels auf der Mittelachsenseite des ringförmigen Kältemitteldurchgangs bewirkt wird, gefördert. Auf diese Weise ist das Kältemittel, das in den Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche des Düsenabschnitts 13a strömt, ein gasförmig-flüssiger Mischzustand, in dem eine Gasphase und eine flüssige Phase homogen vermischt sind.
Dann wird die Strömung des Kältemittels in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand in der Nachbarschaft des Abschnitts 30m mit minimaler Durchgangsfläche blockiert (was eine Drosselung bewirkt). Diese Drosselung beschleunigt das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand, das die Schallgeschwindigkeit erreicht hat, an dem divergenten Abschnitt 132, wobei auf diese Weise das beschleunigte Kältemittel eingespritzt wird. Auf diese Weise fördern sowohl das Wandsieden als auch das Grenzflächensieden das Sieden des Kältemittels, so dass das Kältemittel in dem gasförmig-flüssigen Mischzustand wirksam beschleunigt werden kann, bis es die Schallgeschwindigkeit erreicht, was es möglich macht, den Energieumwandlungswirkungsgrad in dem Düsendurchgang 13a zu verbessern.
Der Ejektor 13 in dieser Ausführungsform verwendet das Durchgangsausbildungselement 35 in einer konischen Form, dessen Schnittfläche vergrößert ist, wenn sie weiter von dem Dekompressionsraum 30b weg ist. Somit kann der Diffusordurchgang 13c derart geformt sein, dass er sich entlang des Außenumfangs des Durchgangsausbildungselements 35 ausdehnt, wenn er weiter von dem Dekompressionsraum 30b weg ist. Folglich kann die Abmessung in der Axialrichtung des gesamten Ejektors 13 verkürzt werden.
In dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform ist der Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f in dem Körper 30 ausgebildet, so dass das Volumen des Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraums 30f im Vergleich dazu, wenn ein Gas-Flüssigkeitsabscheider mit der gleichen Funktion getrennt von dem Ejektor 13 bereitgestellt ist, klein gemacht werden kann.
Insbesondere wenn der Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform im frühen Frühling oder späten Herbst bei einer relativ niedrigen Temperatur der Außenluft zum Kühlen oder im Winter zum Entfeuchten und Heizen verwendet wird, wird die Wärmelast auf dem Kreislauf niedriger als die in dem vorstehend erwähnten Normalbetrieb. Während derartiger Betriebe (auf die hier nachstehend als ein Niederlastbetrieb Bezug genommen wird) verringert eine Abgabekapazitätssteuereinrichtung der Steuerung 50 die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11.
Somit wird der Durchsatz des Zirkulationskältemittels, das durch den Kreislauf zirkuliert, während des Niederlastbetriebs verringert, und dadurch wird der Durchsatz des Kältemittels (Antriebsströmung), die in den Düsendurchgang 13a des Ejektors 13 strömt, ebenfalls verringert. Zusammen mit der Verringerung in dem Durchsatz der Antriebsströmung könnte die Ansaugkapazität zum Ansaugen des Kältemittels an dem Auslass des Verdampfers 14 von der Kältemittelansaugöffnung 31b des Ejektors 13 verringert werden.
Somit kann während des Niederlastbetriebs nicht die passende Menge des Kältemittels in den Verdampfer 14 strömen, der es nicht schaffen könnte, die Lüftungsluft ausreichend zu kühlen.
Um dies zu behandeln, ist in dem Ejektor 13 dieser Ausführungsform der Umleitungsdurchgang 39 in dem Körper 30 (insbesondere dem Gehäusekörper 31) ausgebildet, und ferner ist in dem Umleitungsdurchgang 39 das Differenzdruckregelungsventil 40 als eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung angeordnet. Somit kann sogar während des Niederlastbetriebs die passende Kältemittelmenge in den Verdampfer 14 strömen.
Diese Tatsache wird nachstehend unter Bezug auf ein in 7 gezeigtes Mollier-Diagramm beschrieben. Beachten Sie, dass im Vergleich zu dem Mollier-Diagramm von 6 jeweilige Bezugszeichen, die die Zustände des Kältemittels in dem Mollier-Diagramm von 7 anzeigen, den gleichen Buchstaben verwenden, um den Zustand des Kältemittels in der äquivalenten Position des Kreislaufaufbaus zu zeigen, aber in der Verwendung nur Indizes (Zahlen) ändern, die dem gleichen Buchstaben hinzugefügt werden. Das Gleiche gilt für das folgende Mollier-Diagramm.
Auch in dem Niederlastbetrieb wie in dem Normalbetrieb gibt das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel (wie durch einen Punkt a7 in 7 angezeigt) in dem Strahler 12 Wärme davon ab, bis das Kältemittel ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel wird (wie von einem Punkt a7 zu einem Punkt b7 in 7 angezeigt). Während des Niederlastbetriebs verringert die Steuerung 50, wie vorstehend erwähnt, die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11, wobei der Druck P0 des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels niedriger als der während des Normalbetriebs wird.
Das aus dem Strahler 12 strömende unterkühlte flüssigphasige Kältemittel wird wie in dem Normalbetrieb in dem Düsendurchgang 13a des Ejektors 13 isentrop dekomprimiert und davon eingespritzt (wie von dem Punkt b7 zu dem Punkt c7 in 7 angezeigt). Somit wird das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel (wie bei dem Punkt i7 in 7 angezeigt) von der Kältemittelansaugöffnung 31b angesaugt.
Dann strömen das von dem Düsendurchgang 13a eingespritzte Einspritzkältemittel und ein Teil des von der Kältemittelansaugöffnung 31b angesaugten Ansaugkältemittels über den Zuströmungsraum 30c und den Ansaugdurchgang 30d in den Diffusordurchgang 13c.
In dem Niederlastbetrieb wird der Durchsatz der Antriebsströmung im Vergleich zu dem Normalbetrieb verringert. Auf diese Weise wird die kinetische Energie des Kältemittels, des in dem Diffusordurchgang 13c in die Druckenergie umgewandelt werden soll, ebenfalls verringert. Aufgrund dessen wird während des Niederlastbetriebs der Druckerhöhungsbetrag des Kältemittels in dem Diffusordurchgang 13c verringert, wodurch die Druckdifferenz (P2 – P1) niedriger als die Referenzdruckdifferenz ΔKB wird. Folglich öffnet das Differenzdruckregelungsventil 40 den Umleitungsdurchgang 39.
Somit strömt in dem Niederlastbetrieb ein Teil des von der Kältemittelansaugöffnung 31b angesaugten Kältemittels in die Seite des Diffusordurchgangs 13c, während das verbleibende Kältemittel in die Seite des Umleitungsdurchgangs 39 strömt.
Das Kältemittel, das in den Diffusordurchgang 13c strömt, das Teil des von der Kältemittelansaugöffnung 31b gesaugten Kältemittels ist, wird wie in dem Normalbetrieb in dem Diffusordurchgang 13c mit dem Einspritzkältemittel vermischt, und dann wird der Druck der Mischung erhöht (wie von dem Punkt c7 zu dem Punkt d7 und dann dem Punkt e7 und von dem Punkt i7 zu dem Punkt j7 und dann dem Punkt e7 von 7 angezeigt). Der folgende Betrieb wird für das Kältemittel, dessen Druck in dem Diffusordurchgang 13c erhöht wird, auf die gleiche Weise wie in dem Normalbetrieb durchgeführt.
Andererseits wird der Druck des Kältemittels, das in den Umleitungsdurchgang 39 strömt, das der andere Teil des von der Kältemittelansaugöffnung 31b angesaugten Kältemittels ist, erhöht, indem die kinetische Energie des Kältemittels in seine Druckenergie umgewandelt wird, wenn es den vergrößerten Abschnitt 39a durchläuft (wie von dem Punkt j7 zu dem Punkt j'7 in 7 angezeigt). Das aus dem Umleitungsdurchgang 39 in den Ausströmungsdurchgang 34b für gasphasiges Kältemittel strömende Kältemittel wird mit dem gasphasigen Kältemittel, das durch die Abscheidung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f erhalten wird, vereinigt und in den Kompressor 11 gesaugt und von ihm erneut komprimiert (wie von dem Punkt k7 zu dem Punkt a7 in 7 angezeigt).
Wie vorstehend erwähnt, lässt das Differenzdruckregelungsventil 40, das als die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung dient, in dem Niederlastbetrieb zu, dass das Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang 39 zirkuliert, so dass der Kompressor 11 das Kältemittel auf der Auslassseite des Verdampfers 14 über den Umleitungsdurchgang 39 ansaugen kann. Somit kann während des Niederlastbetriebs unter Nutzung der Saugwirkung des Kompressors 11 die passende Menge des Kältemittels in den Verdampfer 14 strömen. Folglich kann die Lüftungsluft von dem Verdampfer 14 ausreichend gekühlt werden.
Außerdem erhöht das Differenzdruckregelungsventil 40 einen Umleitungsdurchsatz Gb, um den Durchsatz des Kältemittels, das aus dem Zuströmungsraum 30c in den Diffusordurchgang 13c strömt, zu verringern, wobei auf diese Weise die Verringerung in dem Druckerhöhungsbetrag an dem Diffusordurchgang 13c unterdrückt wird (entspricht der Differenz zwischen P2 und P1, wie in 7 gezeigt). Außerdem kann der vergrößerte Abschnitt 39a die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels, das durch den Umleitungsdurchgang 39 geht, in dessen Druckenergie umwandeln, wodurch der Druck des Kältemittels erhöht wird.
Auf diese Weise wird das gasphasige Kältemittel, das aus dem Diffusordurchgang 13c strömt und durch die Abscheidung in dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f erhalten wird, mit dem Kältemittel, das aus dem vergrößerten Abschnitt 39a des Umleitungsdurchgangs 39 strömt, zu einer Mischung vereinigt, die dann in den Kompressor 11 gesaugt wird, so dass die Verringerung in dem COP auch in dem Niederlastbetrieb unterdrückt werden kann.
Das heißt, der Ejektorkältekreislauf 10 kann in dieser Ausführungsform die Lüftungsluft ausreichend kühlen, obwohl der Durchsatz der Antriebsströmung in dem Ejektor 13 während des Niederlastbetriebs verringert ist. Der Ejektor 13 kann in dieser Ausführungsform leicht den Ejektorkältekreislauf 10 aufbauen, der fähig ist, die Lüftungsluft selbst in dem Niederlastbetrieb ausreichend zu kühlen.
Außerdem ist das Differenzdruckregelungsventil 40 in dieser Ausführungsform aufgebaut, um den Umleitungsströmungsweg Gb mit abnehmender Druckdifferenz (P2 – P1) zu erhöhen. Auf diese Weise kann der Umleitungsdurchsatz Gb abhängig von dem Durchsatz der Antriebsströmung in dem Niederlastbetrieb eingestellt werden, wodurch der Durchsatz des in den Verdampfer 14 strömenden Kältemittels geeignet eingestellt werden kann.
Der Ejektor 13 umfasst in dieser Ausführungsform die Antriebsvorrichtung 37, so dass das Durchgangsausbildungselement 35 abhängig von Schwankungen in der Last auf dem Ejektorkältekreislauf 10 verschoben werden kann, um die Kältemitteldurchgangsfläche des Düsendurchgangs 13a (Durchgangsquerschnittsfläche in dem Abschnitt 30m mit minimaler Durchgangsfläche) einzustellen. Somit kann der Ejektor 13 gemäß Schwankungen in der Last auf dem Ejektorkältekreislauf 10 geeignet betrieben werden.
Außerdem verschiebt die Antriebsvorrichtung 37 in dieser Ausführungsform das Durchgangsausbildungselement 35 derart, dass der Überhitzungsgrad des in den Ansaugdurchgang 13b strömenden Kältemittels sich gemäß der Temperatur und dem Druck des Kältemittels, das durch den Ansaugdurchgang 13b strömt und auf der strömungsaufwärtigen Seite des Umleitungsdurchgangs 39 positioniert ist, dem Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert. Daher kann der Ejektor 13 geeignet betrieben werden, so dass der Überhitzungsgrad des in den Ansaugdurchgang 13b strömenden Kältemittels sich ungeachtet des Öffnungsgrads des Differenzdruckregelungsventils 40 dem Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert.
Außerdem ist die Antriebsvorrichtung 37 in dieser Ausführungsform aus den mechanischen Mechanismen einschließlich des Dichtungsraums 37b und der Membran 37a aufgebaut, so dass der Ejektor 13 ohne die Notwendigkeit einer komplizierten Steuerung gemäß Schwankungen in der Last auf dem Kreislauf geeignet betrieben werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
Diese Ausführungsform wird ein Beispiel beschreiben, in dem die Struktur der Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung im Vergleich zu der der ersten Ausführungsform geändert ist. Insbesondere wird in dieser Ausführungsform ein in 8 gezeigtes elektrisches Durchsatzeinstellventil 41 als die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung verwendet. 8 ist eine schematische vergrößerte Querschnittansicht des elektrischen Durchsatzeinstellventils 41, das 4 entspricht, das in der ersten Ausführungsform erklärt wurde. Insbesondere stellt 8 einen Zustand dar, in dem das Durchsatzeinstellventil 41 den Umleitungsdurchgang 39 öffnet.
Das Durchsatzeinstellventil 41 umfasst in dieser Ausführungsform einen Anker 41a, eine Abdeckung 41b, eine Spule 41c und eine Spiralfeder 41d.
Der Anker 41a ist aus einem im Wesentlichen zylindrischen magnetischen Material ausgebildet. Der Anker 41a wird abhängig von einer elektromagnetischen Kraft, die von der Spule 41c erzeugt wird, verschoben, um einen Öffnungsgrad eines Kältemitteldurchgangslochs 39b, das in dem Umleitungsdurchgang 39 ausgebildet ist, zu ändern. Insbesondere wird der Anker 41a verschoben, um den Öffnungsgrad des Kältemitteldurchgangslochs 39b mit einer zunehmenden elektromagnetischen Kraft, die von der Spule 41c erzeugt wird, zu vergrößern.
Die Abdeckung 41b ist mit einer zylindrischen Form mit Boden ausgebildet und nimmt den Anker 41a darin auf. Die Abdeckung 41b ist im Wesentlichen aus dem gleichen magnetischen Material wie dem des Ankers 41a aufgebaut, um einen Magnetkreis für die von der Spule 41c erzeugte elektromagentische Kraft aufzubauen. Die Spule 41c ist ein Elektromagnet, der die elektromagnetische Kraft erzeugt, indem sie mit Leistung von der Steuerung 50 versorgt wird. Die Spule 41c ist auf der Außenumfangsseite der Abdeckung 41b angeordnet.
Die Spiralfeder 41d ist auf der inneren Unterseite der Abdeckung 41b befestigt. Die Spiralfeder 41d wendet eine Last auf den Anker 41a an, die den Anker 41a drückt, um gegen einen Öffnungsrand des Kältemitteldurchgangslochs 39b anzuliegen (um das Kältemitteldurchgangsloch 39b zu schließen). Somit schließt das Kältemitteldurchsatzeinstellventil 41 in dieser Ausführungsform den Umleitungsdurchgang 39, wenn keine Leistung an die Spule 41c angelegt wird.
Wie in 8 gezeigt, ist die Eingangsseite der Steuerung 50 in dieser Ausführungsform mit einem auslassseitigen Temperatursensor 51 und einem auslassseitigen Drucksensor 52 verbunden. Der auslassseitige Temperatursensor 51 dient als auslassseitige Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Kältemittels auf Auslassseite des Verdampfers 14. Der auslassseitige Drucksensor 52 dient als auslassseitige Druckerfassungseinrichtung zum Erfassen des Drucks des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14.
In dieser Ausführungsform baut eine Struktur (Hardware und Software) der Steuerung 50, die den Betrieb des elektrischen Durchsatzeinstellventils 41 steuert, eine Umleitungsdurchsatzsteuereinrichtung 50a auf. Die Strukturen anderer Komponenten in dem Ejektor 13 und dem Ejektorkältekreislauf 10 sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform mit der vorstehend erwähnten Struktur beschrieben. In dieser Ausführungsform berechnet die Steuerung 50 den Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 basierend auf einer von dem auslassseitigen Temperatursensor 51 erfassten Temperatur und einem von dem auslassseitigen Drucksensor 52 erfassten Druck.
Wenn der berechnete Überhitzungsgrad, wie in 9 gezeigt, größer oder gleich einem vorgegebenen Umleitungsreferenzüberhitzungsgrad KSHb ist, wird der Umleitungsdurchsatz Gb (d. h. die Kältemitteldurchgangsfläche des Durchsatzeinstellventils 41) mit zunehmendem Überhitzungsgrad erhöht. In dieser Ausführungsform wird der Umleitungsreferenzüberhitzungsgrad KSHb höher als der in der ersten Ausführungsform beschriebene Referenzüberhitzungsgrad KSH festgelegt. Die Betriebe anderer Komponenten dieser Ausführungsform sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
In dem Normalbetrieb verschiebt die Antriebsvorrichtung 37 das Durchgangsausbildungselement 35, um den Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 dazu zu bringen, sich dem Referenzüberhitzungsgrad KSH zu nähern. Aufgrund dessen wird während des Normalbetriebs der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 niemals größer oder gleich dem Umleitungsreferenzüberhitzungsgrad KSHb. In dem Normalbetrieb schließt das Durchsatzeinstellventil 41 den Umleitungsdurchgang 39. Somit arbeitet der Ejektorkältekreislauf während des Normalbetriebs wie in der ersten Ausführungsform und kann somit die gleichen Ergebnisse wie die in der ersten Ausführungsform erhalten.
Während des Niederlastbetriebs wird der Durchsatz der Antriebsströmung in dem Ejektor 13 verringert, und der Durchsatz des in den Verdampfer 14 strömenden Kältemittels wird ebenfalls verringert, so dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 dazu neigt, zuzunehmen. Somit überschreitet der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14, selbst wenn das Durchgangsausbildungselement 35 verschoben wird, um die Durchgangsschnittfläche des Abschnitts 30m mit minimaler Durchgangsfläche in dem Düsendurchgang 13a zu maximieren, den Referenzüberhitzungsgrad KSH, um der Umleitungsreferenzüberhitzungsgrad KSHb oder mehr zu werden.
Wenn der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 während des Niederlastbetriebs, wie in 9 gezeigt, größer oder gleich dem Umleitungsreferenzüberhitzungsgrad KSHb ist, lässt das Durchsatzeinstellventil 41 zu, dass das Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang 39 zirkuliert. Somit arbeitet der Ejektorkältekreislauf selbst während des Niederlastbetriebs auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform und kann somit die Verringerung in dem COP unterdrücken, während die Lüftungsluft in dem Verdampfer 14 ausreichend gekühlt wird.
Außerdem steuert die Steuerung 50 in dieser Ausführungsform den Betrieb des Durchsatzeinstellventils 41 in einer derartigen Weise, dass der Umleitungsdurchsatz Gb mit zunehmendem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 erhöht wird. Auf diese Weise kann der Umleitungsströmungsdurchsatz Gb in dem Niederlastbetrieb abhängig von dem Durchsatz der Antriebsströmung eingestellt werden, so dass der Durchsatz des in den Verdampfer 14 strömenden Kältemittels geeignet eingestellt werden kann.
(Dritte Ausführungsform)
Diese Ausführungsform wird ein Beispiel beschreiben, in dem die Struktur der Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung im Vergleich zu der in der ersten Ausführungsform verändert ist. Insbesondere ist in dieser Ausführungsform die verwendete Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung ein in 10 gezeigtes wärmeempfindliches Durchsatzeinstellventil 42. 10 ist eine schematische vergrößerte Querschnittansicht des wärmeempfindlichen Durchsatzeinstellventils 42, das 4 entspricht, das in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. Insbesondere stellt 10 einen Zustand dar, in dem das Durchsatzeinstellventil 42 den Umleitungsdurchgang 39 öffnet.
Das Durchsatzeinstellventil 42 umfasst in dieser Ausführungsform ein Element 42a, eine Membran 42b, eine Betätigungsstange 43c, ein Kugelventil 42f und eine Spiralfeder 42g.
Das Element 42a und die Membran 42b bilden die zu der der Antriebsvorrichtung 37 ähnliche Struktur. Insbesondere ist das Element 42a aus einem schalenförmigen Metallelement ausgebildet, das einen rotationsförmigen Raum darin bildet. Die Membran 42b ist aus einer kreisförmigen nichtrostenden dünnen Metallplatte (hergestellt aus SUS304) ausgebildet. Die Membran 42b unterteilt den im Inneren des Elements 42a ausgebildeten Raum in einen Dichtungsraum 42c und einen Einleitungsraum 42d.
Ein wärmeempfindliches Medium ist in dem Dichtungsraum 42c auf die gleiche Weise wie in dem Dichtungsraum 37b der Antriebsvorrichtung 37 eingeschlossen. Das Kältemittel, des durch den Umleitungsdurchgang 39 zirkuliert (das heißt, das Kältemittel auf der Auslassseite des Verdampfers 14) strömt in den Einleitungsraum 42d. Folglich wird die Wärme des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 über die Membran 42b auf das wärmeempfindliche Medium übertragen, das in dem Dichtungsraum 42c eingeschlossen ist.
Die Mitte der Membran 42b ist mit einem Ende der zylindrischen Betätigungsstange 42e gekoppelt, während das andere Ende der Betätigungsstange 43c mit dem Kugelventil 42f gekoppelt ist. Somit wird mit der Verschiebung der Membran 42b das Kugelventil 42f verschoben, wodurch die Kältemitteldurchgangsfläche in dem Umleitungsdurchgang 39 eingestellt wird.
Insbesondere, wenn einmal der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 erhöht wird, wird ein Sättigungsdruck des in dem Dichtungsraum 42c eingeschlossenen wärmeempfindlichen Mediums erhöht, was zu einer Zunahme der Druckdifferenz führt, die erhalten wird, indem der Druck des Einleitungsraums 42d von dem Innendruck des Dichtungsraums 42c subtrahiert wird. Somit verschiebt die Membran 42b das Kugelventil 42f in der Richtung, die die Kältemitteldurchgangsfläche in dem Umleitungsdurchgang 39 vergrößert.
Wenn andererseits einmal der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 verringert ist, wird ein Sättigungsdruck des in dem Dichtungsraum 42c eingeschlossenen wärmeempfindlichen Mediums verringert, was zu einer Abnahme der Druckdifferenz führt, die erhalten wird, indem der Druck des Einleitungsraums 42d von dem Innendruck des Dichtungsraums 42c subtrahiert wird. Somit verschiebt die Membran 42b das Kugelventil 42f in die Richtung, die die Kältemitteldurchgangsfläche in dem Umleitungsdurchgang 39 verringert.
Das heißt, das wärmeempfindliche Durchsatzeinstellventil 42 kann in dieser Ausführungsform den Umleitungsdurchsatz Gb (d. h. die Kältemitteldurchgangsfläche des Durchsatzeiristellventils 41) mit zunehmendem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 erhöhen. Die Spiralfeder 42g wendet eine Last auf das Kugelventil 42f an, die das Kugelventil 42f drängt, die Kältemitteldurchgangsfläche in dem Umleitungsdurchgang 39 zu verringern. Die Spiralfeder 42g kann die Last einstellen, um dadurch den Ventilöffnungsdruck des Kugelventils 42f zu ändern.
in dieser Ausführungsform wird die Last der Spiralfeder 42g in einer derartigen Weise festgelegt, dass der Umleitungsdurchsatz Gb mit zunehmendem Überhitzungsgrad erhöht wird, wenn der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 größer oder gleich dem Umleitungsreferenzüberhitzungsgrad KSHb ist. Das wärmeempfindliche Durchsatzeinstellventil 42 ist in dieser Ausführungsform ganz genau wie das elektrische Durchsatzeinstellventil 41 der zweiten Ausführungsform (d. h. wie in 9 dargestellt) geeignet, den Umleitungsdurchsatz Gb mit zunehmendem Überhitzungsgrad zu erhöhen.
Die Strukturen anderer Komponenten in dem Ejektor 13 und dem Ejektorkältekreislauf 10 sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Somit arbeitet der Ejektorkältekreislauf 10 in dieser Ausführungsform entweder während des Normalbetriebs oder des Niederlastbetriebs auf die gleiche Weise wie in der zweiten Ausführungsform und kann somit die gleichen Ergebnisse wie die in der zweiten Ausführungsform erhalten.
Außerdem baut diese Ausführungsform das Durchsatzeinstellventil 42 unter Verwendung des mechanischen Mechanismus auf, so dass der Umleitungsdurchsatz Gb in dem Niederlastbetrieb, ohne eine komplizierte Steuerung zu benötigen, abhängig von dem Durchsatz der Antriebsströmung eingestellt werden kann, wodurch der Durchsatz des in den Verdampfer 14 strömenden Kältemittels geeignet eingestellt werden kann.
(Vierte Ausführungsform)
Wie in dem Gesamtaufbaudiagramm von 11 dargestellt, wird diese Ausführungsform einen Ejektorkältekreislauf 10a beschreiben, der einen Ejektor 15 umfasst, ohne einen Umleitungsdurchgang in einem Körper zu haben.
Insbesondere umfasst der Ejektor 15 in dieser Ausführungsform einen Düsenabschnitt 15a und einen Körperabschnitt 15b. Der Düsenabschnitt 15a ist aus Metall (z. B. einer nichtrostenden Legierung) und ähnlichem mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form, die in Richtung der Strömungsrichtung des Kältemittels allmählich konisch zuläuft, ausgebildet. Der Düsenabschnitt 15a dekomprimiert und expandiert das Kältemittel in einem darin ausgebildeten Kältemitteldurchgang (Drosseldurchgang) isentrop.
Die Ausführungsform verwendet den Düsenabschnitt 15a, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels, das von einer Kältemitteleinspritzöffnung eingespritzt wird, derart festgelegt wird, dass sie während des Normalbetriebs des Ejektorkältekreislaufs 10 größer oder gleich der Schallgeschwindigkeit ist. Ein derartiger Düsenabschnitt 15a kann in der Verwendung entweder eine Lavaldüse oder eine konvergente Düse sein.
Der Körperabschnitt 15b ist aus Metall (z. B. Aluminium) oder Harz mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Körperabschnitt 15b dient als ein Befestigungselement und befestigt den Düsenabschnitt 15a darin, während er eine Außenschale des Ejektors 15 bildet. Insbesondere ist der Düsenabschnitt 15a in das innere eines Endes in der Längsrichtung des Körperabschnitts eingepasst. Auf diese Weise leckt kein Kältemittel aus einem befestigten Abschnitt (pressgepassten Abschnitt) zwischen dem Düsenabschnitt 15a und dem Körperabschnitt 15b.
Ein Teil der Außenumfangsoberfläche des Körperabschnitts 15b, der dem Außenumfang des Düsenabschnitts 15a entspricht, ist mit einer Kältemittelansaugöffnung 15c versehen, die vollständig durch den Teil geht und mit der Kältemitteleinspritzöffnung des Düsenabschnitts 15a in Verbindung steht. Die Kältemittelansaugöffnung 15c ist ein Durchgangsloch zum Ansaugen des Kältemittels, das, wie später beschrieben, durch die Saugwirkung des von dem Düsenabschnitt 15a eingespritzten Einspritzkältemittels aus dem Verdampfer 14 in den Ejektor 15 strömt.
Das Innere des Körperabschnitts 15b ist mit einem Ansaugdurchgang und einem Diffusor 15d versehen. Der Ansaugdurchgang leitet das von der Kältemittelansaugöffnung 15c gesaugte Ansaugkältemittel zu der Kältemitteleinspritzöffnungsseite des Düsenabschnitts 15a. Der Diffusor 15d dient als ein Druckerhöhungsabschnitt zum Vermischen des Einspritzkältemittels mit dem Ansaugkältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 15c über den Ansaugdurchgang in den Ejektor 15 strömt, um den Druck der Mischung zu erhöhen.
Der Diffusor 15d ist derart angeordnet, dass er kontinuierlich zu einem Auslass des Ansaugdurchgangs führt, und ist durch einen Raum ausgebildet, der seine Kältemitteldurchgangsfläche allmählich vergrößert. Somit hat der Diffusor 15d eine Funktion zum Mischen des Einspritzkältemittels und des Ansaugkältemittels, um die Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels zu verlangsamen, wodurch der Druck des vermischten Kältemittels des Einspritzkältemittels und des Ansaugkältemittels erhöht wird, das heißt, eine Funktion zum Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des vermischten Kältemittels in dessen Druckenergie.
In dem Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform ist die Einlassseite des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 16 mit der Auslassseite des Diffusors 15d in dem Ejektor 15 verbunden. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 16 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider, der das aus dem Diffusor 15d strömende Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel abscheidet. Das heißt, der Gas-Flüssigkeitsabscheider 16 entspricht dem Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum 30f des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Ejektors 13.
Außerdem verwendet diese Ausführungsform den Gas-Flüssigkeitsabscheider 16, der eine relativ kleine Kapazität hat, um zuzulassen, dass das flüssigphasige Kältemittel, das durch die Abscheidung erhalten wird, fast ohne Lagerung des flüssigphasigen Kältemittels aus der Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel strömt. Es ist offensichtlich, dass der verwendete Gas-Flüssigkeitsabscheider einer sein kann, der eine Funktion einer Flüssigkeitslagerungseinrichtung zum Lagern eines überschüssigen flüssigphasigen Kältemittels in dem Kreislauf hat.
Die Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 16 ist mit der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 verbunden. Die Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 16 ist über eine feste Drossel 17 mit der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 verbunden. Die feste Drossel 17 entspricht der Mündung 30i des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Ejektors 13.
Spezifische Beispiele der festen Drossel 17 können eine Mündung und ein Kapillarrohr umfassen. Die Seite der Kältemittelansaugöffnung 15c des Ejektors 15 ist mit der Kältemittelauslassseite des Verdampfers 14 verbunden.
In dieser Ausführungsform ist ein Umleitungsdurchgang 18 bereitgestellt, um einen Kältemitteldurchgang, der von der Kältemittelauslassseite des Verdampfers 14 zu der Kältemittelansaugöffnung 15c führt, mit einem Kältemitteldurchgang zu verbinden, der von der Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 16 zu der Ansaugöffnung des Kompressors 11 führt. Der Umleitungsdurchgang 18 ist ein Kältemitteldurchgang, der das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel unter Umgehung des Ejektors 15 zu der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 leitet.
Ein vergrößerter Abschnitt 18a, dessen Durchgangsquerschnittfläche in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung allmählich vergrößert ist, ist auf der strömungsabwärtigsten Seite des Umleitungsdurchgangs 18 ausgebildet. Der Umleitungsdurchgang 18 und der vergrößerte Abschnitt 18a entsprechen jeweils dem Umleitungsdurchgang 39 und dem vergrößerten Abschnitt 39a, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind. In dem Umleitungsdurchgang 18 ist das Differenzdruckregelungsventil 40, das im Wesentlichen das Gleiche wie das in der ersten Ausführungsform ist, als eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung angeordnet, die den Durchsatz (Umleitungsdurchsatz) Gb des durch den Umleitungsdurchgang 18 zirkulierenden Kältemittels einstellt.
In dieser Ausführungsform ist ein Wärmeexpansionsventil 19 auf der strömungsaufwärtigen Seite des Düsenabschnitts 15a in dem Ejektor 15 angeordnet, um den Durchsatz des in den Düsenabschnitt 15a strömenden Kältemittels einzustellen.
Das Wärmeexpansionsventil 19 ist auf der strömungsabwärtigen Seite des Verdampfers 14 angeordnet und hat einen wärmeempfindlichen Abschnitt 19a, der den Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 auf der Basis der Temperatur und des Drucks des Kältemittels auf der strömungsaufwärtigen Seite des Umleitungsdurchgangs 18 erfasst. Ein derartiges Wärmeexpansionsventil 19 ist eine Antriebsdurchsatzeinstellvorrichtung, die die Kältemitteldurchgangsfläche durch einen mechanischen Mechanismus einstellt, so dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 sich dem Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert.
Mit anderen Worten ist das Wärmeexpansionsventil 19 eine Antriebsdurchsatzeinstellvorrichtung, die den Durchsatz des Kältemittels (Durchsatz der Antriebsströmung), das in den Düsenabschnitt 15a strömt, basierend auf der Temperatur und dem Druck des Kältemittels, das durch den Kältemitteldurchgang strömt, der von der Kältemittelauslassseite des Verdampfers 14 zu der Einlassseite des Umleitungsdurchgangs 18 strömt, einstellt, so dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 sich dem Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert.
Die Strukturen anderer Komponenten in dem Ejektorkältekreislauf 10a sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Das heißt, der Ejektorkältekreislauf 10a kann in dieser Ausführungsform die Kreislaufstruktur erreichen, die im Wesentlichen die Gleiche wie die des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Ejektorkältekreislaufs 10 ist.
Wenn der Ejektorkältekreislauf 10a in dieser Ausführungsform betrieben wird, strömt das Kältemittel somit auf die Weise, die durch die in 11 gezeigten durchgezogenen Pfeile angezeigt wird, auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform und kann die gleichen Ergebnisse wie die in der ersten Ausführungsform erhalten. Ferner strömt das Kältemittel während des Niederlastbetriebs neben dem durchgezogenen Pfeil in 11, wie durch den gestrichelten Pfeil angezeigt, was die Lüftungsluft in dem Verdampfer 14 ausreichend kühlen kann, während die Verringerung in dem COP wie in der ersten Ausführungsform unterdrückt wird.
(Fünfte Ausführungsform)
Wie in dem Gesamtaufbaudiagramm von 12 dargestellt, wird diese Ausführungsform einen Ejektorkältekreislauf 10b beschreiben, in dem der Kreislaufaufbau gegenüber dem der vierten Ausführungsform geändert ist.
Insbesondere ist in dem Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform die Kältemittelzuströmungsseite eines Verzweigungsabschnitts 20 mit einer Auslassseite des Strahlers 12 verbunden. Der Verzweigungsabschnitt 20 hat eine Dreiwegeverbindungsstruktur, die die Strömung eines unterkühlten flüssigphasigen Kältemittels, das aus dem Strahler 12 strömt, verzweigt. Eine der Kältemittelausströmungsöffnungen des Verzweigungsabschnitts 20 ist über das Wärmeexpansionsventil 19 mit der Seite der Kältemittelansaugöffnung 15c des Ejektors 15 verbunden. Die andere Kältemittelausströmungsöffnung des Verzweigungsabschnitts 20 ist über die feste Drossel 17 mit der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 verbunden.
In dieser Ausführungsform ist eine Kältemitteleinlassseite eines zweiten Verdampfers 21 mit einer Auslassseite des Diffusors 15d des Ejektors 15 verbunden. Der zweite Verdampfer 21 hat im Wesentlichen die gleiche grundlegende Struktur wie der Verdampfer 14. Der zweite Verdampfer 21 ist ein Wärmeaufnahmewärmetauscher, der Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, das aus dem Diffusor 15d des Ejektors 15 strömt, und der Lüftungsluft, die von einem Gebläseventilator 21a in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, austauscht, wodurch das Niederdruckkältemittel verdampft wird, um die Wärmeaufnahmewirkung zu zeigen.
Insbesondere ist die Fahrzeugklimaanlage in dieser Ausführungsform als eine sogenannte duale Klimaanlage aufgebaut, die konstruiert ist, um Lüftungsluft, die in Richtung des Vordersitzes des Fahrzeugs geblasen werden soll, mittels des Verdampfers 14 zu kühlen, und Lüftungsluft, die in Richtung des Rücksitzes des Fahrzeugs geblasen werden soll, mittels des zweiten Verdampfers 21 zu kühlen. Beachten Sie, dass in der nachstehenden Beschreibung für die Deutlichkeit der Beschreibung auf den Verdampfer 14 hier nachstehend als ein erster Verdampfer 14 Bezug genommen wird.
Die Kältemittelauslassseite des zweiten Verdampfers 21 ist mit der Kältemittelansaugöffnungsseite des Kompressors 11 verbunden. Die Strukturen anderer Komponenten in dem Ejektorkältekreislauf 10b sind die Gleichen wie die in der vierten Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform mit der vorstehend erwähnten Struktur beschrieben. Zuerst wird der Normalbetrieb unter Bezug auf ein in 13 gezeigtes Mollier-Diagramm beschrieben. Während des Normalbetriebs wie dem vorstehend erwähnten Betrieb schließt das Differenzdruckregelungsventil 40 den Umleitungsdurchgang 18, was zulässt, dass das Kältemittel, wie durch den durchgezogenen Pfeil in 12 angezeigt, strömt.
Das heißt, während des Normalbetriebs führt das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel (wie durch den Punkt a13 in 13 angezeigt) Wärme in dem Strahler 12 ab, bis das Kältemittel ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel wird (d. h. ein unterkühltes flüssgphasiges Kältemittel, wie von dem Punkt a13 zu dem Punkt b13 in 13 angezeigt). Ferner wird die Strömung des Kältemittels von dem Strahler 12 durch den Verzweigungsabschnitt 20 verzweigt.
Ein Zweigkältemittel strömt in das Wärmeexpansionsventil 19, um isentrop dekomprimiert zu werden (wie von dem Punkt b13 zu dem Punkt b'13 in 13 angezeigt). Zu dieser Zeit wird ein Drosselöffnungsgrad des Wärmeexpansionsventils 19 derart eingestellt, dass der Überhitzungsgrad auf der Auslassseite des ersten Verdampfers 14 sich dem Referenzüberhitzungsgrad KSH nähert. Das aus dem Wärmeexpansionsventil 19 strömende Kältemittel strömt in den Düsenabschnitt 15a des Ejektors 15 und wird dann isentrop dekomprimiert und von diesem eingespritzt (wie von dem Punkt b'13 zu dem Punkt c13 in 13) angezeigt.
Das aus dem ersten Verdampfer 14 strömende Kältemittel (an dem Punkt i13 in 13) wird durch die Saugwirkung des von dem Düsenabschnitt 15a eingespritzten Einspritzkältemittels von der Kältemittelansaugöffnung 15c in den Ejektor 15 gesaugt. Das von dem Düsenabschnitt 15a eingespritzte Einspritzkältemittel und das von der Kältemittelansaugöffnung 15c angesaugte Kältemittel werden miteinander vereinigt und ihr Druck wird in dem Diffusor 15d erhöht (wie von dem Punkt c13 zu dem Punkt d13 und dann dem Punkt e13 und von dem Punkt i13 zu dem Punkt d13 und dann dem Punkt e13 in 13 angezeigt).
Das aus dem Diffusor 15d strömende Kältemittel strömt in den zweiten Verdampfer 21. Das in den zweiten Verdampfer 21 strömende Kältemittel nimmt Wärme aus der von dem Gebläseventilator 21a geblasenen Lüftungsluft auf, um sich selbst zu verdampfen (wie von dem Punkt e13 zu dem Punkt f13 in 13 angezeigt). Auf diese Weise wird die Lüftungsluft, die zu dem Rücksitz geblasen werden soll, gekühlt. Das aus dem zweiten Verdampfer 21 strömende Kältemittel wird in den Kompressor 11 eingesaugt und erneut komprimiert (wie von dem Punkt k13 zu dem Punkt a13 angezeigt, wie in 13 gezeigt).
Das andere Kältemittel, das durch Verzweigen durch den Verzweigungsabschnitt 20 erhalten wird, wird von der festen Drossel 17 dekomprimiert (wie von dem Punkt b13 zu dem Punkt h13 in 13 angezeigt) und strömt dann in den ersten Verdampfer 14. Das in den ersten Verdampfer 14 strömende Kältemittel nimmt aus der von dem Gebläseventilator 14a geblasenen Lüftungsluft Wärme auf, um sich selbst zu verdampfen (wie von dem Punkt h13 zu dem Punkt i13 in 13 angezeigt). Auf diese Weise wird die Lüftungsluft, die zu dem Vordersitz des Fahrzeugs geblasen werden soll, gekühlt. Das aus dem ersten Verdampfer 14 strömende Kältemittel wird, wie vorstehend beschrieben, von der Kältemittelansaugöffnung 15c angesaugt.
Wie vorstehend erwähnt, kann der Ejektorkältekreislauf 10b während des Normalbetriebs die Kühlung der Lüftungsluft, die in Richtung des Vordersitzes des Fahrzeugs geblasen werden soll, und der Lüftungsluft, die in Richtung des Rücksitzes des Fahrzeugs geblasen werden soll, durchführen. Zu dieser Zeit kann der Kältemittelverdampfungsdruck in dem ersten Verdampfer durch die Druckerhöhungswirkung des Ejektors 15 niedriger als der in dem zweiten Verdampfer sein. Daher kann die Lüftungsluft, die in Richtung des Vordersitzes des Fahrzeugs, das mit einem Fahrersitz ausgestattet ist, geblasen werden soll, wirksam gekühlt werden.
Außerdem ist in dem Ejektorkältekreislauf 10b die Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 mit der strömungsabwärtigen Seite des Diffusors 15d verbunden, was den Leistungskoeffizienten (COP) des Kreislaufs wie in der ersten Ausführungsform verbessern kann.
Als nächstes wird der Niederlastbetrieb unter Bezug auf ein in 14 gezeigtes Mollier-Diagramm beschrieben. Während des Niederlastbetriebs öffnet das Differenzdruckregelungsventil 40 wie in der vorstehend erwähnten Ausführungsform den Umleitungsdurchgang 18, was zulässt, dass das Kältemittel neben dem durchgezogenen Pfeil in 12 wie durch den gestrichelten Pfeil angezeigt strömt.
Das heißt, auch während des Niederlastbetriebs führt das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel (wie durch den Punkt a14 in 14 angezeigt) wie in dem Normalbetrieb in dem Strahler 12 Wärme davon ab, bis das Kältemittel ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel wird (wie von dem Punkt a14 zu dem Punkt b14 in 14 angezeigt).
Zu dieser Zeit wird der Druck P0 des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels in dem Niederlastbetrieb wie in der ersten Ausführungsform niedriger als in dem Normalbetrieb.
Ferner wird die Strömung des unterkühlten flüssigphasigen Kältemittels von dem Strahler 12 durch den Verzweigungsabschnitt 20 verzweigt. Wie in dem Normalbetrieb strömt eines der Kältemittel, das durch Verzweigen durch den Verzweigungsabschnitt erhalten wird, über das Wärmeexpansionsventil 19 in den Düsenabschnitt 15a des Ejektors 15 und wird dann isentrop dekomprimiert und davon eingespritzt (wie von dem Punkt b14 zu dem Punkt b'14 und dann c14 in 14 angezeigt). Somit wird ein Teil des aus dem ersten Verdampfer 14 strömenden Kältemittels (wie durch den Punkt i14 in 14 angezeigt) von der Kältemittelansaugöffnung 15c angesaugt.
In dem Niederlastbetrieb wird der Durchsatz der Antriebsströmung im Vergleich zu dem Normalbetrieb verringert. Somit wird die kinetische Energie des Kältemittels, die in dem Diffusor 15d in die Druckenergie umgewandelt werden soll, ebenfalls verringert. Aufgrund dessen wird während des Niederlastbetriebs der Druckerhöhungsbetrag des Kältemittels in dem Diffusor 15d verringert, wodurch die Druckdifferenz (P2 – P1) niedriger als die Referenzdruckdifferenz ΔKP wird. Folglich öffnet das Differenzdruckregelungsventil 40 den Umleitungsdurchgang 18.
Somit wird in dem Niederlastbetrieb ein Teil des aus dem ersten Verdampfer 14 strömenden Kältemittels von der Kältemittelansaugöffnung 15c angesaugt, während das verbleibende Kältemittel in den Umleitungsdurchgang 18 strömt.
Das Ansaugkältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 15c angesaugt wird, wird wie in dem Normalbetrieb in dem Diffusor 15d mit dem Einspritzkältemittel vermischt, und dann wird der Druck der Mischung erhöht (wie von dem Punkt c14 zu dem Punkt d14 und dann dem Punkt e14 und von dem Punkt i14 zu dem Punkt d14 und dann dem Punkt e14 in 14 angezeigt). Danach strömt das Kältemittel, dessen Druck in dem Diffuser 15d erhöht wurde, auf die gleiche Weise wie in dem Normbalbetrieb.
Andererseits wird der Druck des Kältemittels, das in den Umleitungsdurchgang 18 strömt, das ein Teil des aus dem ersten Verdampfer 14 strömenden Kältemittels ist, erhöht, wen es den ausgedehnten Abschnitt 18a durchläuft (wie von dem Punkt i14 zu dem Punkt j'14 in 14 angezeigt). Das aus dem Umleitungsdurchgang 18 strömende Kältemittel wird mit dem aus dem zweiten Verdampfer 21 strömenden Kältemittel vereinigt und in den Kompressor 11 eingesaugt und erneut komprimiert (wie von dem Punkt k14 zu dem Punkt a14 angezeigt, wie in 14 gezeigt).
Wie vorstehend erwähnt, lässt das Differenzdruckregelungsventil 40, das als die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung dient, in dem Niederlastbetrieb zu, dass das Kältemittel durch den Umleitungsdurchgang 18 zirkuliert, so dass der Kompressor 11 das Kältemittel auf der Auslassseite des Verdampfers 14 über den Umleitungsdurchgang 18 ansaugen kann. Somit kann während des Niederlastbetriebs unter Nutzung einer Druckspeisungswirkung und einer Ansaugwirkung des Kompressors 11 die passende Menge des Kältemittels in den Verdampfer 14 strömen. Folglich kann die Lüftungsluft von dem Verdampfer 14 ausreichend gekühlt werden.
Außerdem erhöht das Differenzdruckregelungsventil 40 einen Umleitungsdurchsatz Gb, um den Durchsatz des Kältemittels, das von der Kältemittelansaugöffnung 15c zu dem Diffusor 15d strömt, zu verringern, womit es möglich gemacht wird, die Verringerung in dem Druckerhöhungsbetrag in dem Diffusor 15d zu unterdrücken (entspricht der Differenz zwischen P2 und P1, wie in 14 gezeigt). Außerdem kann der vergrößerte Abschnitt 39a die Geschwindigkeitsenergie des durch den Umleitungsdurchgang 18 zirkulierenden Kältemittels in die Druckenergie umwandeln, wodurch der Druck des Kältemittels erhöht wird.
Daher kann die Verringerung in dem COP in dem Niederlastbetrieb wie in der ersten Ausführungsform ebenfalls unterdrückt werden. Das heißt, der Ejektorkältekreislauf 10b kann in dieser Ausführungsform die Lüftungsluft ausreichend kühlen, auch wenn der Durchsatz der Antriebsströmung in dem Ejektor 15 während des Niederlastbetriebs verringert ist.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt, und es können auf die folgende Weise vielfältige Modifikationen und Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

(1) Die Komponenten, die die Ejektorkältekreisläufe 10, 10a und 10b bilden, sind nicht auf die in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen Offenbarten beschränkt.

Während der Kompressor 11 in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen zum Beispiel einen elektrischen Kompressor verwendet, kann der verwendete Kompressor 11 ein verbrennungsmotorbetriebener Kompressor sein, der durch eine Antriebsdrehkraft angetrieben wird, die von dem Fahrzeugfahrverbrennungsmotor über eine Riemenscheibe, einen Riemen, etc. übertragen wird. Außerdem kann der verbrennungsmotorbetriebene Kompressor in der Verwendung ein Kompressor mit variabler Verdrängung, der die Kältemittelabgabekapazität durch Ändern seiner Abgabekapazität einsteht, oder ein Kompressor mit fester Verdrängung sein, der die Kältemittelabgabekapazität durch Ändern seiner Betriebsquote des Kompressors durch die Verbindung/Trennung einer elektromagnetischen Kupplung einstellt.
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen verwendet der Strahler 12 beispielhaft einen Unterkühlungswärmetauscher. Alternativ kann ein Standardstrahler verwendet werden, der nur aus dem Kondensationsabschnitt 12a aufgebaut ist. Außerdem kann einhergehend mit dem Standardstrahler ein Vorratsbehälter (Sammler) verwendet werden. Der Sammler scheidet das Kältemittel, das seine Wärme in dem Strahler abführt, in gas- und flüssigphasige Kältemittel ab und lagert ein überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel.
Die vorstehend erwähnten ersten bis dritten Ausführungsformen verwenden als die Antriebsvorrichtung 37 zum Verschieben des Durchgangsausbildungselements 35 beispielhaft den Ejektor 13, der den Dichtungsraum 37b, in dem das wärmeempfindliche Medium eingeschlossen ist, dessen Druck gemäß der Temperaturänderung änderbar ist, ebenso wie die Membran 37a umfasst, die gemäß dem Druck des wärmeempfindlichen Mediums in dem Dichtungsraum 37b verschoben wird. Jedoch ist die Antriebsvorrichtung nicht darauf beschränkt.
Zum Beispiel kann das verwendete wärmeempfindliche Medium ein Thermowachs sein, dessen Volumen abhängig von der Temperatur änderbar ist. Die verwendete Antriebsvorrichtung kann eine sein, die ein elastisches Element hat, das aus einer Legierung mit Formgedächtnis hergestellt ist. Alternativ kann eine verwendete Antriebsvorrichtung eine sein, die einen elektrischen Mechanismus, wie etwa einen Elektromotor oder einen Elektromagneten verwendet, um das Durchgangsausbildungselement 35 zu verschieben.
In den Ejektoren 15 der vorstehend erwähnten vierten und fünften Ausführungsformen ist kein Wirbelraum ausgebildet, um eine Wirbelströmung zu bilden, die in den Düsenabschnitt 15a strömt. Jedoch kann in den vierten und fünften Ausführungsformen ein Wirbelraumausbildungselement bereitgestellt werden, um den gleichen Wirbelraum wie den des Ejektors 13 in jeder der ersten bis dritten Ausführungsformen zu bilden.
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen kann das Kältemittel zum Beispiel R134a oder R1234yf verwenden, aber das Kältemittel ist nicht darauf beschränkt. Beispiele für das verwendete Kältemittel können R600a, R410A, R404A, R32, R1234yfxf und R407C umfassen. Alternativ kann ein Mischkältemittel, das aus einer Mischung mehrerer Kältemittelarten zusammengesetzt ist, verwendet werden.

(2) Die vorstehend erwähnten vierten und fünften Ausführungsformen verwenden beispielhaft das Wärmeexpansionsventil 19 als den Antriebsdurchsatz-Einstellabschnitt. Jedoch ist der Antriebsdurchsatz-Einstellabschnitt nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Düsenabschnitt 15a des Ejektors 15 als ein variabler Düsenabschnitt aufgebaut sein, dessen Kältemitteldurchgangsfläche änderbar ist, und ein Antriebsdurchsatz-Einstellabschnitt kann durch ein Nadelventil, das seine Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts 15a ändert, und einen elektrischen Aktuator oder ähnliches, der/das das Nadelventil verschiebt, aufgebaut sein.
(3) Wenngleich in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen der Ejektorkältekreislauf 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielhaft auf die Fahrzeugklimaanlage angewendet wird, ist die Anwendung des Ejektorkältekreislaufs 10 nicht darauf beschränkt. Beispiele für die Anwendungen des Ejektorkältekreislaufs können eine ortsfeste Klimaanlage, einen Kältespeicher und eine Verkaufsautomaten-Kühl-Heizvorrichtung umfassen.

In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen verwendet der Ejektorkältekreislauf 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung den Strahler 12 als einen Außenwärmetauscher zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel und der Außenluft und den Verdampfer 14 (zweiten Verdampfer 20) als einen nutzerseitigen Wärmetauscher zum Kühlen der Lüftungsluft. Im Gegensatz dazu kann ein Wärmepumpenkreislauf aufgebaut werden, in dem der Verdampfer 14 (der zweite Verdampfer 20) als der Außenwärmetauscher zum Aufnehmen von Wärme von einer Wärmequelle, wie etwa der Außenluft, verwendet wird und der Strahler 12 als ein Innenwärmetauscher zum Heizen eines Fluids, das geheizt werden soll, wie etwa Luft oder Wasser, verwendet wird.

(4) Die Teile und Vorrichtungen, die in den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen offenbart sind, können innerhalb des Machbarkeitsbereichs soweit erforderlich kombiniert werden. Zum Beispiel kann die in der vierten oder fünften Ausführungsform offenbarte Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung, die auf den Ejektorkältekreislauf 10a oder 10b angewendet wird, anstelle des Differenzdruckregelungsventils 40 das Durchsatzeinstellventil 41 oder 42 verwenden, das in der zweiten oder dritten Ausführungsform beschrieben wird.

Claims

Ejektorkältekreislauf, der umfasst: einen Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und abgibt; einen Strahler (12), der Wärme von dem Kältemittel, das von dem Kompressor (11) abgegeben wird, abführt; einen Ejektor (15), der ein Kältemittel durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, das mit einer hohen Geschwindigkeit von einem Düsenabschnitt (15a) eingespritzt wird, welcher das aus dem Strahler (12) strömende Kältemittel dekomprimiert, von einer Kältemittelansaugöffnung (15c) ansaugt und einen Druckerhöhungsabschnitt (15d) hat, der den Druck eines Mischkältemittels des Einspritzkältemittels und des von der Kältemittelansaugöffnung (15c) angesaugten Ansaugkältemittels erhöht; eine Dekompressionsvorrichtung (17), die das Kältemittel auf der strömungsabwärtigen Seite des Strahlers (12) dekomprimiert; einen Verdampfer (14), der das Niederdruckkältemittel, das von der Dekompressionsvorrichtung (17) dekomprimiert wird, verdampft und bewirkt, dass das verdampfte Kältemittel in Richtung der Kältemittelansaugöffnung (15c) ausströmt; einen Umleitungsdurchgang (18), der das aus dem Verdampfer (14) strömende Kältemittel zu einer Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) leitet, während es den Ejektor (15) umgeht; und eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung (40, 41, 42), die einen Umleitungsdurchsatz (Gb) des durch den Umleitungsdurchgang (18) zirkulierenden Kältemittels einstellt, wobei der Umleitungsdurchgang (18) mit einem vergrößerten Abschnitt (18a) versehen ist, der eine Durchgangsschnittfläche hat, die in Richtung einer Kältemittelströmungsrichtung in dem Umleitungsdurchgang (18) allmählich vergrößert ist.
Ejektorkältekreislauf gemäß Anspruch 1, der ferner umfasst: einen Gas-Flüssigkeitsabscheider (16), der das aus dem Ejektor (15) strömende Kältemittel in gasphasiges Kältemittel und flüssigphasiges Kältemittel abscheidet, wobei die Dekompressionsvorrichtung (17) dazu dient, das flüssighasige Kältemittel, das durch den Gas-Flüssigkeitsabscheider (16) von dem gasphasigen Kältemittel abgeschieden wird, zu dekomprimieren.
Ejektorkältekreislauf gemäß Anspruch 1, der ferner umfasst: einen Verzweigungsabschnitt (20), der eine Strömung des aus dem Strahler (12) strömenden Kältemittels verzweigt, wobei eine der Kältemittelausströmungsöffnungen des Verzweigungsabschnitts (20) mit einer Einlassseite des Düsenabschnitts (15a) verbunden ist, und eine andere der Kältemittelausströmungsöffnungen des Verzweigungsabschnitts (20) mit einer Einlassseite der Dekompressionsvorrichtung (17) verbunden ist.
Ejektorkältekreislauf gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung (40) den Umleitungsdurchsatz (Gb) gemäß einer Verringerung einer Druckdifferenz (P2 – P1) erhöht, die erhalten wird, Indem ein Druck (P1) des Kältemittels auf einer Einlassseite des Umleitungsdurchgangs (18) von einem Druck (P2) auf einer Auslassseite des Umleitungsdurchgangs (18) subtrahiert wird.
Ejektorkältekreislauf gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung (41, 42) den Umleitungsdurchsatz (Gb) gemäß einer Zunahme eines Überhitzungsgrads des Kältemittels auf einer Auslassseite des Verdampfers (14) erhöht.
Ejektorkältekreislauf gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, der ferner umfasst: eine Antriebsdurchsatzeinstellvorrichtung (19), die einen Durchsatz des in den Düsenabschnitt (15a) strömenden Kältemittels einstellt, wobei die Antriebsdurchsatzeinstellvorrichtung (19) den Durchsatz des Kältemittels, das in den Düsenabschnitt (15a) strömt, auf der Basis einer Temperatur und eines Drucks des Kältemittels, das durch einen Kältemitteldurchgang zirkuliert, der von einer Kältemittelauslassseite des Verdampfers (14) zu einer Einlassseite des Umleitungsdurchgangs (18) führt, einstellt, so dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers (14) sich einem vorgegebenen Referenzüberhitzungsgrad (KSH) nähert.
Ejektor, der in einer Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung (10) verwendet werden soll, wobei der Ejektor umfasst: einen Körper (10), der einen Dekompressionsraum (30b) umfasst, der geeignet ist, um ein Kältemittel zu dekomprimieren, das von außerhalb des Körpers einströmt, einen Ansaugdurchgang (13b), der mit einer strömungsabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung des Dekompressionsraums (30b) in Verbindung steht und geeignet ist, ein Kältemittel, das von außerhalb des Körpers angesaugt wird, zu zirkulieren, und einen Druckerhöhungsraum (30e), der das von dem Dekompressionsraum (30b) eingespritzte Einspritzkältemittel mit dem von dem Ansaugdurchgang (13b) angesaugten Ansaugkältemittel vermischt, und ein Durchgangsausbildungselement (35), von dem wenigstens ein Teil innerhalb des Dekompressionsraums (30b) und des Druckerhöhungsraums (30e) angeordnet ist, wobei das Durchgangsausbildungselement in einer konischen Form mit einer Schnittfläche, die weiter weg von dem Dekompressionsraum (30b) vergrößert ist, ausgebildet ist, wobei ein Kältemitteldurchgang, der zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Teils, der den Dekompressionsraum (30b) bildet, und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements (35) in dem Körper (10) definiert ist, ein Düsendurchgang (13a) ist, der als eine Düse dient, die das aus dem Wirbelraum (30a) strömende Kältemittel dekomprimiert und einspritzt, ein Kältemitteldurchgang, der zwischen einer Innenumfangsoberfläche eines Teils, der den Druckerhöhungsraum (30e) bildet, und einer Außenumfangsoberfläche des Durchgangsausbildungselements (35) in dem Körper (10) definiert ist, ein Diffusordurchgang (13c) ist, der als ein Druckerhöhungsabschnitt dient, der das Einspritzkältemittel mit dem Ansaugkältemittel vermischt und den Druck des vermischten Kältemittels erhöht, der Körper (10) einen Umleitungsdurchgang (39) umfasst, der das Kältemittel auf einer Seite des Ansaugdurchgangs (13b) zu einer strömungsabwärtigen Seite des Diffusordurchgangs (13c) leitet, während der Diffusordurchgang (13c) umgangen wird, und der Umleitungsdurchgang (39) einen vergrößerten Abschnitt (39a) umfasst, der eine Durchgangsschnittfläche hat, die in Richtung einer Kältemittelströmungsrichtung in dem Umleitungsdurchgang (39) allmählich vergrößert ist, und der Umleitungsdurchgang (39) ferner eine Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung (40, 41, 42) umfasst, die einen Umleitungsdurchsatz (Gb) des Kältemittels, das durch den Umleitungsdurchgang (39) zirkuliert, einstellt.
Ejektor gemäß Anspruch 7, wobei die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung (40) den Umleitungsdurchsatz (Gb) gemäß einer Verringerung einer Druckdifferenz (P2 – P1) erhöht, die erhalten wird, indem ein Druck (P1) des Kältemittels auf einer Einlassseite des Umleitungsdurchgangs (39) von einem Druck (P2) des Kältemittels auf einer Auslassseite des Umleitungsdurchgangs (39) subtrahiert wird.
Ejektor gemäß Anspruch 7, wobei die Umleitungsdurchsatz-Einstellvorrichtung (41, 42) den Umleitungsdurchsatz (Gb) gemäß einem zunehmenden Überhitzungsgrad des Kältemittels auf einer Auslassseite des Verdampfers (14) erhöht.
Ejektor gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 9, der ferner eine Antriebsvorrichtung (37) umfasst, die Kältemitteldurchgangsflächen des Düsendurchgangs (13a) und des Diffusordurchgangs (13c) durch Verschieben des Durchgangsausbildungselements (35) ändert.
Ejektor gemäß Anspruch 10, wobei die Antriebsvorrichtung (37) das Durchgangsausbildungselement (35) basierend auf einer Temperatur und einem Druck des Kältemittels, das durch einen Kältemitteldurchang zirkuliert, der von einer Einlassseite des Ansaugdurchgangs (13b) zu einer Einlassseite des Umleitungsdurchgangs (39) führt, verschiebt, so dass ein Überhitzungsgrad des in den Ansaugdurchgang (13b) strömenden Kältemittels sich einem vorgegebenen Referenzüberhitzungsgrad (KSH) nähert.
Ejektor gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Körper (10) einen Wirbelraum (30a) umfasst, der das Kältemittel, das von außen einströmt, um in Richtung des Dekompressionsraums (30b) auszuströmen, verwirbelt.
Ejektor gemäß Anspruch 12, wobei das in den Wirbelraum (30a) strömende Kältemittel ein flüssigphasiges Kältemittel ist.
Ejektor gemäß irgendeinem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der Körper (10) einen Gas-Flüssigkeitsabscheidungsraum (30f) umfasst, der das aus dem Druckerhöhungsraum (30e) strömende Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel abscheidet.