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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-059091 , eingereicht am 23. März 2015, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Ejektorkältekreislauf, der einen Ejektor aufweist.
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HINTERGRUND DER TECHNIK
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Ein Ejektorkältekreislauf ist als eine Dampfkompression-Kältekreislaufvorrichtung bekannt, die einen Ejektor aufweist, der als ein Kältemitteldekompressor dient.
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Ein Ejektor, der in einem derartigen Ejektorkältekreislauf angeordnet ist, weist eine Düse, die einen Kältemitteldurchgang (d. h. einen Düsendurchgang) darin definiert, eine Kältemittelsaugöffnung und ein Druckerhöhungsteil (d. h. einen Diffusordurchgang) auf. Ein Einspritzkältemittel wird von dem Kältemitteldurchgang mit einer hohen Geschwindigkeit eingespritzt. Die Kältemittelsaugöffnung zieht das Kältemittel, das von einem Verdampfer strömt, unter Verwendung der Saugleistung des Einspritzkältemittels als ein Saugkältemittel. Der Diffusordurchgang erhöht einen Druck des gemischten Kältemittels des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels. Das Kältemittel, dessen Druck in dem Diffusordurchgang erhöht wird, strömt zu einer Saugseite eines Kompressors.
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Als Ergebnis kann ein Druck des in den Kompressor gezogenen Kältemittels gemäß dem Ejektorkältekreislauf im Vergleich mit einem normalen Kältekreislauf hoch sein, in dem ein Verdampfungsdruck eines Kältemittels in dem Verdampfer im Wesentlichen gleich einem Druck des in den Kompressor gezogenen Kältemittels ist. Daher kann gemäß dem Ejektorkältekreislauf der Leistungsverbrauch des Kompressors verringert werden, um dadurch einen Leistungskoeffizienten (COP) des Ejektorkältekreislaufs im Vergleich mit dem normalen Kältekreislauf zu verbessern.
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Die Patentliteratur 1 offenbart einen Ejektor, der ferner ein Wirbel-verursachendes Teil (d. h. einen Wirbelraum) aufweist, welches das Kältemittel veranlasst, vor dem Strömen in den Düsendurchgang zu wirbeln. Der in der Patentliteratur 1 offenbarte Ejektor veranlasst ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel, in dem Wirbelraum zu wirbeln, so dass das Kältemittel, das um eine Wirbelmitte wirbelt, Dekompressions-gesiedet wird, wodurch das zweiphasige Kältemittel in den Düsendurchgang strömt. Das zweiphasige Kältemittel bedeutet in diesem Fall ein Kältemittel, das ein gasphasiges Kältemittel, das auf einer Außenseite in dem Wirbelraum wirbelt, und ein flüssigphasiges Kältemittel, das auf einer Innenseite konzentriert wird und um die Wirbelmitte wirbelt, aufweist.
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Es ist ein Ziel des in Patentliteratur 1 offenbarten Ejektors, ein Sieden des Kältemittels in dem Düsendurchgang zu erleichtern und dadurch den Energieumwandlungswirkungsgrad in einer Umwandlung von Druckenergie des Kältemittels in kinetische Energie in dem Düsendurchgang zu verbessern. Außerdem ist es ein weiteres Ziel des Ejektors, einen Druckerhöhungsgrad des Kältemittels in dem Diffusordurchgang durch Verbessern des Energieumwandlungswirkungsgrads zu erhöhen und dadurch zusätzlich den COP des Ejektorkältekreislauf zu verbessern.
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LITERATUR DES STANDES DER TECHNIK
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PATENTLITERATUR
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- Patentliteratur 1: JP 2013-177879 A
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß dem in der Patentliteratur 1 offenbarten Ejektorkältekreislauf wird Kältemittelöl zum Schmieren des Kompressors in das Kältemittel gemischt. Im Allgemeinen ist diese Art von Kältemittelöl mit einem flüssigphasigen Kältemittel kompatibel.
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Die vorliegende Offenbarung widmet sich den oben beschriebenen Problemen und es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen Ejektorkältekreislauf bereitzustellen, in dem mit Kältemittelöl gemischtes Kältemittel zirkuliert und der einen Leistungskoeffizienten (COP) ausreichend verbessern kann.
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Ein Ejektorkältekreislauf gemäß der vorliegenden Offenbarung weist einen Kompressor, einen Radiator bzw. Kühler, einen Ejektor, einen Wirbelströmungsgenerator, einen Verdampfer und eine Öltrennvorrichtung auf.
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Der Kompressor komprimiert ein mit Kältemittelöl gemischtes Kältemittel und gibt das Kältemittel ab. Der Radiator veranlasst ein durch den Kompressor abgegebenes Hochdruckkältemittel Wärme abzustrahlen, um ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel zu sein. Der Ejektor weist eine Düse und einen Körper auf. Die Düse dekomprimiert das von dem Radiator strömende Kältemittel und spritzt das Kältemittel als ein Einspritzkältemittel mit einer hohen Geschwindigkeit ein. Der Körper weist eine Kältemittelsaugöffnung und ein Druckerhöhungsteil auf. Die Kältemittelsaugöffnung zieht das Kältemittel als ein Saugkältemittel unter Verwendung der Saugleistung des Einspritzkältemittels. Das Druckerhöhungsteil mischt das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel und erhöht einen Druck einer Mischung des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels. Der Wirbelströmungsgenerator veranlasst das von dem Radiator strömende Kältemittel um eine Mittelachse der Düse zu wirbeln und in die Düse zu strömen. Der Verdampfer verdampft das Kältemittel und leitet das Kältemittel in die Kältemittelsaugöffnung. Die Öltrennvorrichtung trennt das Kältemittelöl von dem durch den Kompressor komprimierten Hochdruckkältemittel und leitet das Kältemittelöl, um zu einer Saugseite des Kompressors zu strömen.
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Demgemäß kann das Kältemittel, das um eine Wirbelmitte konzentriert ist, in dem Wirbelströmungsgenerator Dekompressions-gesiedet werden. Das gasphasige Kältemittel wird erzeugt, während das Kältemittel Dekompressions-gesiedet wird, und wird als ein Kern zugeführt, der ein Sieden in dem Kältemittel veranlasst, das in einen in der Düse definierten Kältemitteldurchgang strömt. Als Ergebnis wird ein Sieden des in den Kältemitteldurchgang in der Düse strömenden Kältemittels gefördert und dadurch kann ein Energieumwandlungswirkungsgrad in einer Umwandlung der Druckenergie des Kältemittels in kinetische Energie, die in der Düse durchgeführt wird, verbessert werden.
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Außerdem kann die Öltrennvorrichtung das Kältemittelöl von dem Kältemittel trennen, das in den Wirbelströmungsgenerator strömt. Demgemäß kann eine Abnahme eines Dampfdrucks des in den Wirbelströmungsgenerator strömenden Kältemittels unterdrückt werden und dadurch kann der Energieumwandlungswirkungsgrad in dem in der Düse definierten Kältemitteldurchgang ausreichend verbessert werden.
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Als Ergebnis kann der Leistungskoeffizienten (COP) des Ejektorkältekreislaufs, in dem das mit dem Kältemittelöl gemischte Kältemittel zirkuliert, ausreichend verbessert werden.
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Hier ist gemäß der vorliegenden Offenbarung ”das durch den Kompressor komprimierte Hochdruckkältemittel” nicht auf das Kältemittel beschränkt, das durch den Kompressor abgegeben wird, und umfasst das Hochdruckkältemittel innerhalb des Kompressors. Das durch den Kompressor abgegebene Kältemittel ist beispielsweise ein Kältemittel in einem Kältemitteldurchgang, der sich von einer Abgabeöffnung des Kompressors zu einem Einlass des Wirbelströmungsgenerators erstreckt.
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Außerdem ist ”eine Saugseite des Kompressors” nicht auf einen Kältemitteldurchgang beschränkt, in dem das in den Kompressor zu ziehende Kältemittel strömt, und umfasst einen Kältemitteldurchgang, in dem ein Niederdruckkältemittel in den Kompressor strömt, bevor es dekomprimiert wird. Der Kältemitteldurchgang, in dem das Kältemittel strömt, um in den Kompressor gezogen zu werden, ist beispielsweise ein Kältemitteldurchgang, der sich von einem Auslass des Druckerhöhungsteils zu einer Saugöffnung des Kompressors erstreckt.
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KURZE BESCHREIBUNG VON ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher werden, die mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird.
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1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Ejektorkältekreislaufs gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
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2 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Zustand des Kältemittels in dem Ejektorkältekreislauf gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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3 ist eine graphische Darstellung, die eine Variation einer Kältemittelverdampfungstemperatur in einem in dem Ejektorkältekreislauf angeordneten Verdampfer gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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4 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Ejektorkältekreislaufs gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier nachstehend mit Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann einem Teil, das einem Teil in einer vorhergehenden Ausführungsform entspricht oder diesem äquivalent ist, das gleiche Bezugszeichen zugewiesen werden und eine redundante Beschreibung des Teils kann weggelassen werden. Wenn lediglich ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben ist, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Die Teile können kombiniert werden, selbst wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, selbst wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass es keinen Schaden in der Kombination gibt.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine erste Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. 1 veranschaulicht eine Gesamtkonfiguration eines Ejektorkältekreislaufs 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Ejektorkältekreislauf 10 ist in einer Fahrzeugklimaanlage angeordnet und kühlt Luft, die in ein Fahrzeugabteil (d. h. einen Innenraum) als ein Klimatisierungszielraum zugeführt wird. Das heißt, ein Kühlzielfluid, das durch den Ejektorkältekreislauf 10 gekühlt wird, ist die Luft, die in das Fahrzeugabteil zugeführt wird.
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Der Ejektorkältekreislauf 10 verwendet ein Kältemittel der HFC-Reihe (im Einzelnen R134a) als Kältemittel und konfiguriert einen unterkritischen Kältekreislauf, in dem ein Kältemitteldruck auf einer Hochdruckseite einen kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet. Das Kältemittel wird mit Kältemittelöl gemischt, um einen Kompressor 11 zu schmieren. Das Kältemittelöl ist mit einem flüssigphasigen Kältemittel kompatibel.
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Der Kompressor 11, der in dem Ejektorkältekreislauf 10 angeordnet ist, zieht das Kältemittel, komprimiert das Kältemittel, um ein Hochdruckkältemittel zu sein, und gibt das Hochdruckkältemittel ab. Der Kompressor 11 ist innerhalb einer Maschinenkammer mit einer Brennkraftmaschine (d. h. einer Maschine) (nicht gezeigt) lokalisiert, die eine Antriebskraft ausgibt, die ein Fahrzeug bewegt. Der Kompressor 11 wird durch eine Drehantriebskraft angetrieben, die durch die Maschine erzeugt und durch eine Riemenscheibe, einen Riemen usw. (nicht gezeigt) übertragen wird.
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Im Einzelnen ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Kompressor 11 ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Kapazität, der imstande ist, eine Kältemittelabgabekapazität durch Ändern einer Abgabemenge einzustellen. Der Kompressor 11 weist ein Abgabekapazitätssteuerventil (nicht gezeigt) auf, das die Abgabemenge ändert. Das Abgabekapazitätssteuerventil wird basierend auf einem Steuerstrom betrieben, das von einem Klimatisierungscontroller 50 ausgegeben wird, der später beschrieben wird.
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Der Kompressor 11 weist eine Abgabeöffnung auf, die mit einer Einlassseite einer Öltrennvorrichtung 15 verbunden ist. Die Öltrennvorrichtung 15 trennt das Kältemittelöl von dem durch den Kompressor 11 abgegebenen Hochdruckkältemittel. Genauer gesagt trennt die Öltrennvorrichtung 15 das Kältemittelöl von dem in dem Kompressor 11 komprimierten Hochdruckkältemittel und führt das Kältemittelöl zu einer Saugseite des Kompressors 11.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Öltrennvorrichtung 15 eine Trennvorrichtung vom Zentrifugaltrennungstyp, der das Kältemittelöl von einem gasphasigen Kältemittel unter Verwendung einer Zentrifugalkraft trennt. Im Einzelnen weist die Öltrennvorrichtung 15 einen röhrenförmigen Abschnitt auf, der sich in einer vertikalen Richtung erstreckt und darin einen säulenförmigen Raum definiert. Der säulenförmige Raum veranlasst das durch den Kompressor 11 abgegebene Kältemittel darin zu wirbeln, wodurch das Kältemittelöl von dem gasphasigen Kältemittel getrennt wird.
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Die Öltrennvorrichtung 15 weist ein oberes Teil auf, das mit einem gasphasigen Kältemittelauslass versehen ist. Das gasphasige Kältemittel, von dem das Kältemittelöl getrennt ist, strömt aus dem gasphasigen Kältemittelauslass. Der gasphasige Kältemittelauslass verbindet sich mit einer Kältemitteleinlassseite eines kondensierenden Abschnitts 12a eines Radiators 12.
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Die Öltrennvorrichtung 15 weist ferner ein unteres Teil auf, das mit einem Ölspeicherteil und einem Kältemittelölauslass versehen ist. Das Ölspeicherteil speichert das Kältemittelöl, das von dem gasphasigen Kältemittel getrennt wird. Das in dem Ölspeicherteil gespeicherte Kältemittelöl strömt aus dem Kältemittelölauslass. Der Kältemittelölauslass verbindet sich mit der Saugseite des Kompressor 11 durch ein Kapillarrohr 15a, das als eine Festdrossel dient.
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Der Radiator 12 ist ein Wärmestrahlungswärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen dem durch den Kompressor 11 abgegebenen Hochdruckkältemittel und Luft (d. h. Außenluft) durchführt, die von einer Außenseite des Fahrzeugabteils durch einen Kühlventilator 12d zugeführt wird, um dadurch das Hochdruckkältemittel zu kühlen, indem das Hochdruckkältemittel veranlasst wird, Wärme abzustrahlen.
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Genauer gesagt ist der Radiator 12 ein sogenannter unterkühlender Kondensator, der den kondensierenden Abschnitt 12a, einen Empfänger 12b und einen unterkühlenden Abschnitt 12c aufweist. Der kondensierende Abschnitt 12a führt einen Wärmetausch zwischen einem durch den Kompressor 11 abgegebenen gasphasigen Hochdruckkältemittel und der durch den Kühlventilator 12d zugeführten Luft durch, um dadurch das gasphasige Hochdruckkältemittel zu kondensieren, was das gasphasige Hochdruckkältemittel veranlasst, Wärme abzustrahlen. Der Empfänger 12b trennt das Kältemittel, das aus dem kondensierenden Abschnitt 12a strömt, in gasphasiges Kältemittel und flüssigphasiges Kältemittel und speichert ein überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel. Der unterkühlende Abschnitt 12c führt einen Wärmetausch zwischen dem aus dem Empfänger 12b strömenden flüssigphasigen Kältemittel und der durch den Kühlventilator 12d zugeführten Außenluft durch, um dadurch das flüssigphasige Kältemittel zu unterkühlen.
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Der Kühlventilator 12d ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (d. h. zu blasendes Luftvolumen) basierend auf einer von dem Klimatisierungscontroller 50 ausgegebenen Steuerspannung gesteuert wird.
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Eine Kältemittelauslassseite des unterkühlenden Abschnitts 12c des Radiator 12 verbindet sich mit einem Kältemitteleinlass 31a eines Ejektors 13. Der Ejektor 13 dient als ein Kältemitteldekompressor, der ein von dem Radiator 12 in einen unterkühlten Zustand strömendes flüssigphasiges Hochdruckkältemittel dekomprimiert und das flüssigphasige Hochdruckkältemittel zu einer stromabwärtigen Seite des Ejektors 13 führt. Der Ejektor 13 dient ebenfalls als eine Kältemittelzirkulationsvorrichtung (d. h. ein Kältemitteltransitelement), der das Kältemittel auf eine Art und Weise zirkuliert, dass das Kältemittel, das aus einem später beschriebenen Verdampfer 14 strömt, in den Ejektor unter Verwendung von Saugleistung des Kältemittels (d. h. einer Kältemittelströmung) gezogen (d. h. transportiert) wird, das mit einer hohen Geschwindigkeit eingespritzt wird.
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Der Ejektor 13 dient ferner als eine Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung, die das Kältemittel, nachdem es dekomprimiert ist, in gasphasiges Kältemittel und flüssigphasiges Kältemittel trennt. Das heißt, der Ejektor 13 der vorliegenden Ausführungsform ist als ein Ejektor (d. h. ein Ejektormodul) konfiguriert, das eine Gas-Flüssigkeits-Trennfunktion aufweist.
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Hier geben Pfeile, die auf und ab in 1 angeben, eine Oben-Richtung und eine Unten-Richtung unter einer Bedingung an, dass der der Ejektor 13 in dem Fahrzeug angeordnet ist. Demgemäß sind eine Oben-Richtung und eine Unten-Richtung unter einer Bedingung, dass Vorrichtungen, die den Ejektorkältekreislauf konfigurieren, in dem Fahrzeug angeordnet sind, nicht auf die Oben-Richtung und die Unten-Richtung, die in 1 gezeigt sind, beschränkt sind. 1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des Ejektors 13, die entlang einer Linie parallel zu einer axialen Richtung des Ejektors 13 genommen ist.
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Wie in 1 gezeigt, weist der Ejektor 13 der vorliegenden Ausführungsform einen Körper 30 auf, der durch Zusammenbauelemente konfiguriert ist. Der Körper 30 ist aus Metall oder Harz hergestellt und weist eine prismatische Form oder eine zylindrische Form auf. Der Körper 30 wird mit Kältemitteleinlässen, Kältemittelauslässen und Kammern bereitgestellt.
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Die Kältemitteleinlässe und die Kältemittelauslässe, die in dem Körper 30 bereitgestellt werden, umfassen den Kältemitteleinlass 31a, eine Kältemittelsaugöffnung 31b, einen flüssigphasigen Kältemittelauslass 31c und einen gasphasigen Kältemittelauslass 31d. Der Kältemitteleinlass 31a leitet bzw. führt das aus dem Radiator 12 strömende Kältemittel in den Körper 30. Die Kältemittelsaugöffnung 31b zieht das von dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel. Der flüssigphasige Kältemittelauslass 31c leitet bzw. führt das flüssigphasige Kältemittel, das in einem innerhalb des Körpers 30 definierten Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f getrennt wird, um in eine Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 zu strömen. Der gasphasige Kältemittelauslass 31d führt das gasphasige Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f getrennt wird, um in die Saugseite des Kompressors 11 zu strömen.
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Die in dem Körper 30 definierten Kammern umfassen einen Wirbelraum 30a, einen Dekompressionsraum 30b, einen Druckerhöhungsraum 30e und den Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f. Der Wirbelraum 30a veranlasst das von dem Kältemitteleinlass 31a strömende Kältemittel zu wirbeln. Der Dekompressionsraum 30b dekomprimiert das aus dem Wirbelraum 30a strömende Kältemittel. Der Druckerhöhungsraum 30e erhöht einen Druck des aus dem Dekompressionsraum 30b strömenden Kältemittels. Der Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f trennt das aus dem Druckerhöhungsraum 30e strömende Kältemittel in das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel.
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Der Wirbelraum 30a und der Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f weisen im Wesentlichen säulenförmige Formen wie ein Rotationskörper auf. Der Dekompressionsraum 30b und der Druckerhöhungsraum 30e weisen im Wesentlichen wie ein Rotationskörper Kegelstumpfformen auf, deren Schnittflächen jeweils von einer Seite benachbart zu dem Wirbelraum 30a zu einer Seite benachbart zu dem Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f zunehmen. Die Räume sind koaxial miteinander angeordnet. Hier ist der Rotationskörper eine räumliche Figur, die durch Drehen einer Ebene um eine gerade Linie (d. h. der Mittellachse) erhalten wird, die auf der gleichen Ebene liegt.
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Eine Düse 32 ist in dem Körper 30 durch ein Verfahren, wie beispielsweise Presspassung, befestigt. Die Düse 32 ist ein röhrenförmiges Element, das aus Metall (z. B. eine rostfreie Legierung) hergestellt ist, und weist im Wesentlichen eine Kegelform auf, die sich in Richtung einer stromabwärtigen Seite in einer Strömungsrichtung des Kältemittels verengt. Der Wirbelraum 30a ist oberhalb der Düse 32 lokalisiert und der Dekompressionsraum 30b ist innerhalb der Düse 32 lokalisiert.
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Ein Kältemitteleinlassdurchgang 31e verbindet den Kältemitteleinlass 31a und den Wirbelraum 30a miteinander. Der Kältemitteleinlassdurchgang 31e erstreckt sich in einer tangentialen Richtung einer Innenwandoberfläche des Wirbelraums 30a bei Betrachtung in einer Richtung, in der sich die Mittelachse des Wirbelraum 30a erstreckt. Demgemäß strömt das in den Wirbelraum 30a des Kältemitteleinlassdurchgangs 31e strömende Kältemittel entlang der Innenwandoberfläche des Wirbelraums 30a und wirbelt dadurch um die Mittelachse des Wirbelraums 30a.
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Hier wird, da die Zentrifugalkraft eine Wirkung auf das Kältemittel aufweist, das in dem Wirbelraum 30a wirbelt, ein Druck des Kältemittels benachbart zu der Mittelachse niedriger als ein Druck des Kältemittels auf einer Außenseite in dem Wirbelraum 30a. Dann werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform Abmessungen des Wirbelraums 30a usw. eingestellt, so dass der Druck des Kältemittels benachbart zu der Mittelachse in dem Wirbelraum 30a auf einen festgelegten Druck abnimmt, bei dem das Kältemittel benachbart zu der Mittelachse ein gesättigtes flüssigphasiges Kältemittel wird, oder bei dem das Kältemittel (d. h. bei dem Kavitation auftritt) in einem Normalbetrieb des Ejektorkältekreislaufs 10 Dekompressions-gesiedet wird.
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Eine derartige Einstellung des Drucks des Kältemittels benachbart zu der Mittelachse in dem Wirbelraum 30a kann durch Einstellen einer Wirbelgeschwindigkeit des in dem Wirbelraum 30a wirbelnden Kältemittels durchgeführt werden. Außerdem kann die Wirbelgeschwindigkeit beispielsweise durch Einstellen der Abmessungen eingestellt werden, um ein erforderliches Verhältnis zwischen einer Durchgangsschnittfläche des Kältemitteleinlassdurchgangs und einer Schnittfläche des Wirbelraum 30a zu erhalten, die entlang einer Linie senkrecht zu der Mittelachse genommen ist. Die Wirbelgeschwindigkeit ist eine Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in einer Wirbelrichtung an einem äußersten Teil des Wirbelraums 30a in einer radialen Richtung.
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Demgemäß definieren Teile des Körpers 30 und die Düse 32 den Wirbelraum 30a und der Wirbelraum 30a konfiguriert einen Wirbelströmungsgenerator. Der Wirbelströmungsgenerator veranlasst, dass das von dem Radiator 12 strömende Kältemittel in dem Wirbelraum 30a wirbelt und in einen in der Düse 32 definierten Kältemitteldurchgang strömt. Der in der Düse 32 definierte Kältemitteldurchgang ist ein Düsendurchgang 13a, der später beschrieben wird. Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Ejektor 13 und der Wirbelströmungsgenerator einstückig miteinander bereitgestellt werden.
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Der Körper 30 definiert darin einen Saugdurchgang 13b. Der Saugdurchgang 13b führt das durch die Kältemittelsaugöffnung 31b gezogene Kältemittel, um in eine Fläche zu strömen, die auf einer stromabwärtigen Seite des Dekompressionsraums 30b und einer stromaufwärtigen Seite des Druckerhöhungsraums 30e in der Strömungsrichtung des Kältemittels lokalisiert ist.
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Ein aus Harz hergestelltes Durchgang definierendes Element 35 ist in dem Dekompressionsraum 30b und dem Druckerhöhungsraum 30e lokalisiert. Das Durchgang definierende Element 35 weist im Wesentlichen eine Kegelform auf, die sich nach außen aufweitet, während sie von dem Dekompressionsraum 30b getrennt wird. Das Durchgang definierende Element 35 ist ebenfalls koaxial mit den Räumen lokalisiert, die den Dekompressionsraum 30b umfassen.
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Ein Kältemitteldurchgang ist zwischen einer Innenoberfläche eines Teils des Körpers 30, das den Dekompressionsraum 30b und den Druckerhöhungsraum 30e definiert, und einer Seitenoberfläche (d. h. einer Seitenoberfläche der Kegelform) des Durchgang definierenden Elements 35 in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung. Der Kältemitteldurchgang weist eine ringförmige Form im Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung auf. Die ringförmige Form ist beispielsweise eine Doughnut-Form, die durch einen Kreis definiert ist, der einen kleineren Kreis ausschließt, der koaxial mit dem Kreis angeordnet ist. Das heißt, der Kältemitteldurchgang wird durch die Innenoberfläche des Körpers 30 und der Seitenoberfläche des Durchgang definierenden Elements 35 definiert und weist die ringförmige Form (d. h. die Doughnut-Form) in dem Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung auf.
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Der Kältemitteldurchgang weist einen Kältemittelpfad auf, der zwischen einem Teil der Düse 32, das den Dekompressionsraum 30b bildet, und einem Teil der Seitenoberfläche des Durchgang definierenden Elements 35 auf einer Seite benachbart zu einer Spitze des Durchgang definierenden Elements 35 definiert ist. Der Kältemittelpfad weist eine Form auf, deren Durchgangsschnittfläche in Richtung einer stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kältemittels abnimmt. Gemäß der Form stellt der Kältemittelpfad den Düsendurchgang 13a bereit, der als eine Düse dient, die einen Druck des Kältemittels isentrop verringert und das Kältemittel einspritzt.
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Genauer gesagt weist der Düsendurchgang 13a der vorliegenden Ausführungsform die Form auf, in der die Durchgangsschnittfläche von einem Einlass des Düsendurchgangs 13a in Richtung eines minimalen Schnittflächenteils (d. h. einem minimalen Durchgangsschnittflächenteil) allmählich abnimmt und die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils in Richtung eines Auslasses des Düsendurchgangs 13a allmählich zunimmt. Das heißt, die Durchgangsschnittfläche (d. h. eine Kältemitteldurchgangsschnittfläche) des Düsendurchgangs 13a verändert sich auf ähnliche Weise zu der Laval-Düse gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Der Kältemitteldurchgang weist ferner einen Kältemittelpfad auf, der zwischen einem Teil des Körpers 30, der den Druckerhöhungsraum 30e definiert, und der Seitenoberfläche des Durchgang definierenden Elements 35 definiert ist. Der Kältemittelpfad weist eine Form auf, dessen Durchgangsschnittfläche allmählich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kältemittels zunimmt. Gemäß der Form stellt der Kältemittelpfad einen Diffusordurchgang 13c bereit, der als ein Diffusor (d. h. ein Druckerhöhungsteil) dient, der ein Einspritzkältemittel, das durch den Düsendurchgang 13a gespritzt wird, und ein Saugkältemittel, das durch die Kältemittelsaugöffnung 31b gezogen wird, mischt und einen Druck einer Mischung des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels erhöht.
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Ein Element 37 ist in dem Körper 30 als ein Antriebsteil (d. h. ein Antriebsmechanismus) angeordnet, das die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils des Düsendurchgangs 13a durch Bewegen des Durchgang definierenden Element 35 ändert. Genauer gesagt weist das Element 37 eine Blende 37a auf, die sich basierend auf einer Temperatur und einem Druck des durch den Saugdurchgang 13b strömenden Kältemittels (d. h. dem aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittel) bewegt.
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Die Blende 37a bewegt sich in einer Richtung (d. h. abwärts in der vertikalen Richtung), in der die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils des Düsendurchgangs 13a zunimmt, während die Temperatur (d. h. ein Überhitzungsgrad) des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels ansteigt. Die Blende 37a bewegt sich in einer Richtung (d. h. aufwärts in der vertikalen Richtung), in der die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils des Düsendurchgangs 13a abnimmt, während die Temperatur (d. h. der Überhitzungsgrad) des aus dem Verdampfers 14 strömenden Kältemittels fällt. Die Bewegung der Blende 37a wird zu dem Durchgang definierenden Element 35 durch einen Betätigungsstab 37b übertragen.
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Das Durchgang definierende Element 35 empfängt eine Last von einer Schraubenfeder 40, die als ein elastisches Element dient. Die Schraubenfeder 40 legt die Last an das Durchgang definierende Element 35 an, um das Durchgang definierende Element 35 in einer Richtung vorzuspannen, in der die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils des Düsendurchgangs 13a abnimmt.
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Demgemäß bewegt sich das Durchgang definierende Element 35, so dass eine einlassseitige Last, eine auslassseitige Last, eine Elementlast und eine Last der Seite eines elastischen Elements ausgeglichen sind. Die einlassseitige Last wird an das Durchgang definierende Element 35 durch einen Druck eines Hochdruckkältemittels angelegt, das auf einer Seite benachbart zu dem Wirbelraum 30a strömt (d. h. das Kältemittel, das auf einer Seite benachbart zu einem Einlass des Düsendurchgangs 13a strömt). Die auslassseitige Last wird an das Durchgang definierende Element 35 durch einen Druck eines Niederdruckkältemittels angelegt, das auf einer Seite benachbart zu dem Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f strömt (d. h. das Kältemittel, das auf einer Seite benachbart zu einem Auslass des Diffusordurchgangs 13c strömt). Die Elementlast wird an das Durchgang definierende Element 35 von dem Element 37 durch den Betätigungsstab 37b angelegt. Das Last der Seite des elastischen Elements wird an das Durchgang definierende Element 35 von der Schraubenfeder 40 angelegt.
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Das heißt, das Durchgang definierende Element 35 bewegt sich, um die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils des Düsendurchgangs 13a zu erhöhen, während die Temperatur (d. h. der Überhitzungsgrad) des aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittels 14 ansteigt. Andererseits bewegt sich das Durchgang definierende Element 35, um die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils des Düsendurchgangs 13a zu verringern, während die Temperatur (d. h. der Überhitzungsgrad) des aus dem Verdampfer strömenden Kältemittels 14 fällt.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils des Düsendurchgangs 13a eingestellt, so dass ein Überhitzungsgrad SH des Kältemittels, das auf einer Seite benachbart zu dem Verdampfer 14 strömt, gesteuert wird, um sich einem vorbestimmten Bezugsüberhitzungsgrad KSH auf eine Art und Weise anzunähern, dass sich das Durchgang definierende Element 35 abhängig von dem Überhitzungsgrad des aus dem Verdampfer 14 strömenden Kältemittels bewegt, wie oben beschrieben.
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Der Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f ist unterhalb des Durchgang definierenden Elements 35 lokalisiert. Der Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f konfiguriert eine zentrifugale Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung, die das aus dem Diffusordurchgang 13c strömende Kältemittel veranlasst, um die Mittelachse zu wirbeln, und trennt das Kältemittel in das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel unter Verwendung der Zentrifugalkraft.
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Der Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f weist eine Kapazität auf, die ein überschüssiges Kältemittel nicht wesentlich speichern kann, selbst wenn ein Volumen des in dem Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittels geändert wird, wenn eine Laständerung in dem Kältekreislauf aufritt. Der Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f und der flüssigphasige Kältemittelauslass 31c sind miteinander durch einen flüssigphasigen Kältemitteldurchgang verbunden. Eine Drosselstelle 31i ist in dem flüssigphasigen Kältemitteldurchgang lokalisiert und dient als ein Dekompressor, der das in den Verdampfer 14 strömende Kältemittel dekomprimiert.
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Der flüssigphasige Kältemittelauslass 31c des Ejektors 13 verbindet sich mit der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14. Der Verdampfer 14 ist ein Wärmeabsorbierender Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen dem durch den Ejektor 13 dekomprimierten Niederdruckkältemittel und der Luft durchführt, die durch einen Gebläseventilator 14a zugeführt und in das Fahrzeugabteil geblasen wird, so dass das Niederdruckkältemittel veranlasst wird, Wärme zu absorbieren, indem es verdampft wird. Der Gebläseventilator 14a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (d. h. ein Volumen der zu blasenden Luft) basierend auf einer von dem Klimatisierungscontroller 50 ausgegebenen Steuerspannung gesteuert wird.
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Der Verdampfer 14 weist einen Kältemittelauslass auf, der sich mit der Kältemittelsaugöffnung 31b des Ejektors 13 verbindet. Der gasphasige Kältemittelauslass 31d des Ejektors 13 verbindet sich mit der Saugseite des Kompressors 11.
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Wie oben beschrieben, kehrt das durch die Öltrennvorrichtung 15 getrennte Kältemittelöl in die Saugseite des Kompressors 11 durch das Kapillarrohr 15a zurück. Im Einzelnen kehrt das Kältemittelöl durch das Kapillarrohr 15a in einen Kältemitteldurchgang zurück, der sich von dem gasphasigen Kältemittelauslass 31d des Ejektors 13 zu der Saugöffnung des Kompressors 11 erstreckt.
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Das heißt, die Öltrennvorrichtung 15 ist angeordnet, um eine Konzentration des Kältemittelöls in einem unterkühlten flüssigphasigen Kältemittel zu verringern, das in den Wirbelraum 30a des Ejektors 13 strömt. Mit anderen Worten ist die Öltrennvorrichtung stromaufwärts von dem Wirbelströmungsgenerator in der Strömungsrichtung des Kältemittels lokalisiert und ist angeordnet, um eine Konzentration des Kältemittelöls in dem flüssigphasigen Kältemittel zu verringern, das in den Wirbelströmungsgenerator strömt.
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Eine schematische Konfiguration eines elektrischen Controllers der vorliegenden Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. Der Klimatisierungscontroller 50 wird durch einen bekannten Mikrocomputer konfiguriert, der CPU, ROM, RAM usw. und periphere Schaltungen aufweist. Der Klimatisierungscontroller 50 führt Berechnungen und eine Verarbeitung basierend auf im ROM gespeicherten Steuerprogrammen durch und steuert Operationen von elektrischen Aktuatoren usw., die den Kompressor 11, den Kühlventilator 12d, den Gebläseventilator 14a usw. betreiben.
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Der Klimatisierungscontroller 50 ist mit verschiedenen Sensoren, wie beispielsweise einem Innentemperatursensor, einem Außentemperatursensor, einem Sonneneinstrahlungssensor, einem Verdampfertemperatursensor und einem Kältemittelabgabedrucksensor verbunden. Von den verschiedenen Sensoren erfasste Erfassungswerte werden in den Klimatisierungscontroller 50 eingegeben. Der Innentemperatursensor erfasst eine Temperatur (d. h. Innentemperatur) Tr innerhalb des Fahrzeugabteils. Der Außentemperatursensor erfasst eine Außentemperatur Tam. Der Sonneneinstrahlungssensor erfasst eine in das Fahrzeugabteil gestrahlte Sonneneinstrahlungsmenge As. Der Verdampfertemperatursensor erfasst eine Kältemittelverdampfungstemperatur (d. h. eine Verdampfertemperatur) Te in dem Verdampfer 14. Der Kältemittelabgabedrucksensor erfasst einen Druck (d. h. einen Kältemittelabgabedruck) Pd des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erfasst der Verdampfertemperatursensor eine Temperatur einer Wärmetauscherlamelle des Verdampfers 14. Der Verdampfertemperatursensor kann jedoch ein Temperatursensor sein, der eine Temperatur an anderen Teilen des Verdampfers 14 erfasst. Alternativ kann der Verdampfertemperatursensor ein Temperatursensor sein, der eine Temperatur des durch den Verdampfer 14 strömenden Kältemittels oder eine Temperatur des Kältemittels einer Auslassseite des Verdampfers 14 erfasst.
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Die Eingangsseite des Klimatisierungscontroller 50 verbindet sich mit einer Bedienungstafel (nicht gezeigt), die benachbart zu einem Instrumentenbrett angeordnet ist, das in einer Vorderfläche des Fahrzeugabteils lokalisiert ist. Die Bedienungstafel wird mit verschiedenen Betriebsschaltern bereitgestellt und Betriebssignale der Betriebsschalter werden in den Klimatisierungscontroller 50 eingegeben. Die in der Bedienungstafel bereitgestellten Betriebsschalter umfassen einen Klimatisierungsbetriebsschalter, um die Fahrzeugklimaanlage aufzufordern, eine Klimatisierung für das Fahrzeugabteil zu betreiben, und einen Innentemperatureinstellschalter, der eine Fahrzeugabteilinnenraumtemperatur Tset in dem Fahrzeugabteil einstellt.
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Der Klimatisierungscontroller 50 der vorliegenden Ausführungsform ist einstückig mit Steuerabschnitten konfiguriert, die Operationen von verschiedenen Steuerzielvorrichtungen steuern, die mit einer Ausgangsseite des Klimatisierungscontrollers 50 verbunden sind. Der Klimatisierungscontroller 50 weist eine Konfiguration (Hardware und Software) auf, welche die Operationen der Steuerzielvorrichtungen steuert, und die Konfiguration konfiguriert die Steuerabschnitte für die Steuerzielvorrichtungen.
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Beispielsweise konfiguriert gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration, die eine Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 steuert, einen Abgabekapazitätscontroller 50a durch Steuern eines Betriebs des Abgabekapazitätsteuerventils des Kompressors 11. Der Abgabekapazitätscontroller 50a kann durch einen Controller konfiguriert sein, der getrennt von dem Klimatisierungscontroller 50 bereitgestellt wird.
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Ein Betrieb der vorliegenden Ausführungsform mit der oben beschriebenen Konfiguration wird nachstehend beschrieben. Gemäß der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Ausführungsform führt der Klimatisierungscontroller 50 ein Klimatisierungsprogramm durch, das in dem Klimatisierungscontroller 50 im Voraus gespeichert ist, wenn ein Klimatisierungsbetriebsschalter, der in der Bedienungstafel bereitgestellt wird, betätigt wird (AN).
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In dem Klimatisierungsbetriebsschalter werden die Erfassungssignale der verschiedenen Sensoren zum Durchfahren der Klimatisierung und die Betriebssignale von der Bedienungstafel gelesen. Eine Zielblastemperatur TAO, die ein Zieltemperatur der Luft ist, die in das Fahrzeugabteil zu blasen ist, wird basierend auf den Erfassungssignalen und den Betriebssignalen berechnet.
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Die Zielblastemperatur TAO wird unter Verwendung der folgenden Formel F1 berechnet. TAO = Kset × Tset – Kr × Tr – Kam × Tam – Ks × As + C (F1)
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Tset stellt die Fahrzeugabteilinnenraumtemperatur dar, die durch einen Temperatureinstellschalter eingestellt ist. Tr stellt die durch den Innentemperatursensor erfasste Innentemperatur dar. Tam stellt die durch den Außentemperatursensor erfasste Außentemperatur dar. As stellt die durch den Sonneneinstrahlungssensor erfasste Sonneneinstrahlungsmenge dar. Kset, Kr, Kam und KS sind Steuerverstärkungen und C ist eine Konstante für eine Korrektur.
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Das Klimatisierungsprogramm bestimmt Betriebszustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, die mit der Ausgangsseite des Klimatisierungscontrollers 50 verbunden sind, basierend auf der Zielblastemperatur TAO und der Erfassungssignale der verschiedenen Sensoren. Mit anderen Worten bestimmt das Klimatisierungsprogramm Steuersignale, Steuerspannungen, Steuerströme und Steuerimpulse, die an die Steuerzielvorrichtungen ausgegeben werden.
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Beispielsweise wird die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors, d. h. ein Steuerstrom, der an das Abgabekapazitätsteuerventil des Kompressors 11 abgegeben wird, wie folgt bestimmt. Eine Zielverdampfungstemperatur TEO, bei dem das Kältemittel in dem Verdampfer 14 verdampft, wird zuerst unter Verwendung der Zielblastemperatur TAO und mit Bezugnahme auf ein Steuerkennfeld bestimmt, das in einer Steuerschaltung des Klimatisierungscontrollers 50 im Voraus gespeichert ist.
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Der Steuerstrom, der von dem Kompressor 11 an das Abgabekapazitätsteuerventil ausgegeben wird, wird basierend auf einer Abweichung (TEO – Te) zwischen der von dem Verdampfertemperatursensor erfassten Kältemittelverdampfungstemperatur Te und der Zielverdampfungstemperatur TEO bestimmt, so dass sich die Kältemittelverdampfungstemperatur Te der Zielverdampfungstemperatur TEO durch eine Rückkopplungssteuerung annähert.
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Genauer gesagt steuert gemäß dem Klimatisierungsprogramm der vorliegenden Ausführungsform der Abgabekapazitätscontroller 50a ein Abgabevolumen (d. h. die Kältemittelabgabekapazität) des Kompressors 11, um ein Volumen des in dem Kältekreislauf zirkulierenden Kältemittels zu erhöhen, während sich ein Temperaturunterschied zwischen der Zielverdampfungstemperatur TEO und der Kältemittelverdampfungstemperatur Te erhöht, d. h. während sich eine thermische Last in dem Ejektorkältekreislauf 10 erhöht.
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Hinsichtlich einer Blaskapazität des Gebläseventilators 14a, d. h. einer an den Gebläseventilator 14a ausgegebenen Steuerspannung, wird die Steuerspannung basierend auf der Zielblastemperatur TAO bestimmt und auf ein Steuerkennfeld Bezug genommen, das in der Steuerschaltung des Klimatisierungscontrollers 50 im Voraus gespeichert ist.
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Genauer gesagt wird die Steuerspannung unter Verwendung des Steuerkennfelds bestimmt, so dass die Buskapazität des Gebläseventilators 14a im Wesentlichen ein Maximalwert wird, wenn die Zielblastemperatur TAO innerhalb eines extrem niedrigen Temperaturbereichs oder eines extrem hohen Temperaturbereichs ist. Außerdem wird die Steuerspannung bestimmt, die Blaskapazität des Gebläseventilators 14a von dem im Wesentlichen Maximalwert allmählich zu verringern, während sich die Zielblastemperatur TAO von dem extrem niedrigen Temperaturbereich oder dem extrem hohen Temperaturbereich in einen Zwischentemperaturbereich verändert.
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Der Klimatisierungscontroller 50 gibt die bestimmten Steuersignale usw. an die Steuerzielvorrichtungen aus. Anschließend wird eine Steuerroutine zum Lesen der Erfassungssignale und der Betriebssignale, Berechnen der Zielblastemperatur TAO, Bestimmen der Betriebszustände der Steuerzielvorrichtungen und Ausgeben der Steuersignale wiederholt in jedem Steuerzyklus durchgeführt, bis ein Stopp des Betriebs der Fahrzeugklimaanlage angefordert wird.
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Demgemäß zirkuliert das Kältemittel, wie durch dicke durchgezogene Pfeile in 1 gezeigt, in dem Ejektorkältekreislauf 10 in einem Normalbetriebszustand. Ein Zustand des Kältemittels verändert sich, wie in einem in 2 gezeigten Mollier-Diagramm.
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Genauer gesagt strömt ein Hochtemperatur- Hochdruckkältemittel (an einem Punkt a in 2), das durch den Kompressor 11 abgegeben wird, in den kondensierenden Abschnitt 12a des Radiators 12 und tauscht Wärme mit der durch den Kühlventilator 12d geblasenen Außenluft, um dadurch Wärme abzustrahlen und kondensiert zu werden. Das in dem kondensierenden Abschnitt 12a kondensierte Kältemittel wird in das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel in dem Empfänger 12b getrennt. Das in dem Empfänger 12b getrennte flüssigphasige Kältemittel tauscht Wärme mit der Außenluft, die durch den Kühlventilator 12d geblasen wird, in dem unterkühlenden Abschnitt 12c aus und strahlt dadurch weiter Wärme ab und wird ein unterkühltes flüssigphasiges Kältemittel (vom Punkt a zu einem Punkt b in 2).
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Das unterkühlte flüssigphasige Kältemittel, das aus dem unterkühlenden Abschnitt 12c des Radiators 12 strömt, wird isentrop in dem Düsendurchgang 13a des Ejektors 13 dekomprimiert und von dem Düsendurchgang 13a (vom Punkt b zu einem Punkt c in 2) eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt bewegt das Element 37 des Ejektors 13 das Durchgang definierende Element 35, so dass sich der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 (an einem Punkt h in 2) dem vorbestimmten Bezugsüberhitzungsgrad KSH annähert.
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Das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel (am Punkt h in 2) wird als ein Saugkältemittel von der Kältemittelsaugöffnung 31b aufgrund von Saugleistung eines von dem Düsendurchgang 13a eingespritzten Einspritzkältemittels gezogen. Das von dem Düsendurchgang 13a eingespritzte Einspritzkältemittel und das von der Kältemittelsaugöffnung 31b gezogene Saugkältemittel werden gemischt und das gemischte Kältemittel strömt in den Diffusordurchgang 13c (vom Punkt c zu einem Punkt d, von einem Punkt h2 zu dem Punkt d, in 2).
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Der Saugdurchgang 13b der vorliegenden Ausführungsform weist eine Form auf, deren Durchgangsschnittfläche in Richtung einer stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kältemittels allmählich abnimmt. Demgemäß nimmt eine Strömungsgeschwindigkeit des durch den Saugdurchgang 13b laufenden Saugkältemittels zu, während ein Druck des Saugkältemittels fällt (vom Punkt h zum Punkt h2 in 2). Als Ergebnis nimmt ein Strömungsgeschwindigkeitsunterschied zwischen dem Saugkältemittel und dem Einspritzkältemittel ab und dadurch wird ein Energieverlust (d. h. ein Mischverlust) verringert, der verursacht wird, wenn das Saugkältemittel und das Einspritzkältemittel in dem Diffusordurchgang 13c gemischt werden.
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Da die Durchgangsschnittfläche (d. h. die Kältemitteldurchgangsschnittfläche) des Diffusordurchgangs 13c zunimmt, wird die kinetische Energie des Kältemittels in Druckenergie umgewandelt. Demgemäß nimmt ein Druck des gemischten Kältemittels zu, während das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel gemischt werden (vom Punkt d zu einem Punkt e in 2). Das von dem Diffusordurchgang 13c ausströmende Kältemittel wird in das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel in dem Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f getrennt (vom Punkt e zu einem Punkt f, vom Punkt e zu einem Punkt g in 2).
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Das in dem Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f getrennte flüssigphasige Kältemittel wird in der Drosselstelle 31i des Ejektors 13 dekomprimiert (vom Punkt g zu einem Punkt g2 in 2) und strömt aus dem flüssigphasigen Kältemittelauslass 31c. Das aus dem flüssigphasigen Kältemittelauslass 31c strömende flüssigphasige Kältemittel strömt in den Verdampfer 14 und verdampft durch Absorbieren von Wärme von der durch den Gebläseventilator 14a geblasenen Luft (vom Punkt g2 zu dem Punkt h in 2). Als Ergebnis wird die Luft gekühlt.
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Andererseits wird das in dem Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f getrennte gasphasige Kältemittel in den Kompressor 11 gezogen und erneut komprimiert (vom Punkt f zu dem Punkt a in 2).
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Der Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform arbeitet, wie oben beschrieben, und ist dadurch imstande, die in das Fahrzeugabteil zu blasende Luft zu kühlen.
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Gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform wird das Kältemittel in den Kompressor 11 gezogen, nachdem ein Druck des Kältemittels in dem Diffusordurchgang 13c des Ejektors 13 erhöht wird. Als Ergebnis wird der kinetische Verbrauch des Kompressors 11 verringert und dadurch kann der Leistungskoeffizient (COP) des Ejektorkältekreislaufs 10 im Vergleich mit einem normalen Kältekreislauf verbessert werden, in dem ein Kältemittelverdampfungsdruck in dem Verdampfer im Wesentlichen gleich einem Druck des in den Kompressor gezogenen Kältemittels ist.
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Außerdem kann der Ejektor 13 der vorliegenden Ausführungsform das Durchgang definierende Element 35 durch eine Wirkung des Elements 37 bewegen. Demgemäß kann die Durchgangsschnittfläche des minimalen Schnittflächenteils des Düsendurchgangs 13a abhängig von einer Änderung der Last in dem Ejektorkältekreislauf 10 eingestellt werden. Das heißt, der Ejektor 13 kann abhängig von der Änderung der Last in dem Ejektorkältekreislauf 10 passend betrieben werden.
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Gemäß dem Ejektor 13 der vorliegenden Ausführungsform wirbelt das Kältemittel in dem Wirbelraum 30a, der als der Wirbelströmungsgenerator dient, so dass ein Druck des Kältemittels, das an einem Ort benachbart der Wirbelmitte in dem Wirbelraum 30a wirbelt, auf einen Druck fällt, bei dem das Kältemittel das gesättigte flüssigphasige Kältemittel wird, oder bei dem das Kältemittel Dekompressions-gesiedet wird (d. h. bei dem Kavitation auftritt).
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Als Ergebnis wird ein Zustand verursacht, in dem das gasphasige Kältemittel (d. h. eine Gassäule) in einer säulenförmigen Form auf einer Innenseite benachbart der Wirbelmitte vorliegt, so dass ein getrennter Gas-Flüssigkeitszustand, in dem das gasphasige Kältemittel benachbart zu der Wirbelmitte wirbelt und das flüssigphasige Kältemittel um das gasphasige Kältemittel wirbelt, in dem Wirbelraum 30a verursacht wird.
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Das Kältemittel, das in das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel in dem Wirbelraum 30a getrennt wurde und in dem getrennten Gas-Flüssigkeits-Zustand ist, strömt in den Düsendurchgang 13a. Als Ergebnis wird ein Sieden des Kältemittels in dem Düsendurchgang 13a durch ein Sieden des Kältemittels an einer Wandoberfläche, das auftritt, wenn sich das Kältemittel von einer Außenwandoberfläche des die ringförmige Form aufweisenden Kältemitteldurchgangs trennt, und durch ein Grenzflächensieden des Kältemittels, das an einem Ort benachbart zu einer Mittelachse des die ringförmige Form aufweisenden Kältemitteldurchgangs aufgrund eines durch die Kavitation verursachten Siedekerns gefördert.
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Demgemäß ist das Kältemittel, das in den minimalen Schnittflächenteil des Düsendurchgangs 13a strömt, ein gemischter Gas-Flüssigkeits-Zustand, in dem das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel homogen gemischt sind. Dann tritt eine Okklusion (d. h. Verstopfung) in einer Strömung des Kältemittels in dem gemischten Gas-Flüssigkeits-Zustand um das minimale Schnittflächenteil auf. Eine Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem gemischten Gas-Flüssigkeits-Zustand nimmt auf eine Schallgeschwindigkeit zu, wird in einem glockenförmigen Teil beschleunigt und eingespritzt.
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Wie oben beschrieben, kann die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels im gemischten Gas-Flüssigkeits-Zustand wirksam beschleunigt werden, um höher als oder gleich der Schallgeschwindigkeit auf eine Art und Weise zu sein, dass das Sieden sowohl durch das Sieden des Kältemittels an der Wandoberfläche als auch das Grenzflächensieden gefördert wird. Als Ergebnis kann der Energieumwandlungswirkungsgrad in dem Düsendurchgang 13a verbessert werden. Daher wird ein Erhöhungsbereich in einem Kältemitteldruck in dem Diffusordurchgang 13c durch Verbessern des Energieumwandlungswirkungsgrads erhöht und dadurch kann der COP im Ejektorkältekreislauf 10 weiter verbessert werden.
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Gemäß dem Raoultschen Gesetz wird jedoch ein Dampfdruck des flüssigphasigen Kältemittels (d. h. eines Lösungsmittels), das mit dem Kältemittelöl (d. h. einem nichtflüchtigen gelöstem Stoff) gemischt ist, niedriger als ein Dampfdruck des flüssigphasigen Kältemittels, das kein Kältemittelöl umfasst. Das heißt, dass ein Sättigungsdruck, bei dem das flüssigphasige Kältemittel, welches das Kältemittelöl umfasst, zu sieden beginnt, niedriger als ein Sättigungsdruck ist, bei dem das flüssigphasige Kältemittel, das kein Kältemittelöl umfasst, zu sieden beginnt.
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Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung prüften ausführlich und fanden, dass das flüssigphasige Kältemittel in dem Wirbelraum 30a nicht Dekompressions-gesiedet werden kann, wenn das flüssigphasige Kältemittel das Kältemittelöl wie das des Ejektorkältekreislaufs 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst. Als Ergebnis kann das Sieden des durch den Düsendurchgang 13a laufenden Kältemittels nicht ausreichend gefördert werden. Andererseits wird herausgefunden, dass eine Druckenergie des Kältemittels, das zum Beschleunigen der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels nutzbar ist, verringert wird, um höher als oder gleich der Schallgeschwindigkeit in dem Düsendurchgang 13a zu sein, wenn ein Druck des Kältemittels im Wirbelraum 30a verringert wird, um das Sieden des durch den Düsendurchgang 13a laufenden Kältemittels ausreichend zu fördern.
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Das heißt, dass der Sättigungsdruck, bei dem das flüssigphasige Kältemittel zu sieden beginnt, verringert wird, d. h. eine Dampfdruckdepression tritt aufgrund des Raoultschen Gesetzes auf, wenn das Kältemittel das Kältemittelöl wie das des Ejektorkältekreislaufs 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst.
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Der Energieumwandlungswirkungsgrad in dem Düsendurchgang 13a kann nicht ausreichend verbessert werden, wenn die Dampfdruckdepression des flüssigphasigen Kältemittels auftritt, und dadurch kann der COP des Ejektorkältekreislaufs 10 nicht imstande sein, ausreichend verbessert zu werden.
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Dann weist der Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform die Öltrennvorrichtung 15 auf. Als Ergebnis kann das Kältemittelöl von dem Kältemittel entfernt werden, bevor das Kältemittel in den Wirbelraum 30a des Ejektors 13 strömt. Mit anderen Worten kann eine Konzentration des Kältemittelöls in dem unterkühlten flüssigphasigen Kältemittel, das in den Wirbelraum 30a des Ejektors 13 strömt, verringert werden.
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Demgemäß kann die Dampfdruckdepression des in den Wirbelraum 30a strömenden Kältemittels unterdrückt werden, um dadurch den Energieumwandlungswirkungsgrad in dem Düsendurchgang 13a ausreichend zu verbessern. Daher kann gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform, der COP ausreichend verbessert werden, selbst wenn das Kältemittel das Kältemittelöl umfasst.
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Außerdem steuert gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform der Abgabekapazitätscontroller 50a des Klimatisierungscontrollers 50 die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11, so dass sich die Kältemittelverdampfungstemperatur Te in dem Verdampfer 14 der Zielverdampfungstemperatur TEO annähert. Demgemäß kann sich, wie in 3 gezeigt, die Kältemittelverdampfungstemperatur Te der Zielverdampfungstemperatur TEO prompt annähern.
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Eine durchgezogene Linie in 3 zeigt eine Variation der Kältemittelverdampfungstemperatur Te, wenn ein Betrieb des Ejektorkältekreislaufs 10 gestartet wird. Eine gestrichelte Linie in 3 zeigt eine Variation der Kältemittelverdampfungstemperatur Te, wenn ein Betrieb einer normalen Kältekreislaufvorrichtung gestartet wird. Die normale Kältekreislaufvorrichtung arbeitet auf eine derartige Weise, dass ein Kompressor, ein Radiator, ein Expansionsventil und ein Verdampfer im Kreis verbunden sind, und dass ein Kältemittelverdampfungsdruck in dem Verdampfer im Wesentlichen gleich einem Druck des Kältemittels ist, das in den Kompressor gezogen wird. Die normale Kältekreislaufvorrichtung weist ebenfalls eine Öltrennvorrichtung auf, die eine ähnliche Konfiguration zu der Öltrennvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform aufweist.
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Wie in 3 gezeigt, weist der Ejektorkältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform die Öltrennvorrichtung 15 auf, um dadurch imstande zu sein, den Energieumwandlungswirkungsgrad in dem Düsendurchgang 13a sogar sofort nach dem Starten des Betriebs des Ejektorkältekreislaufs 10 prompt zu verbessern. Demgemäß kann die Kältemittelverdampfungstemperatur Te in dem Verdampfer 14 prompt vermindert werden. Als Ergebnis kann die Abweichung (TEO – Te) zwischen der Zielverdampfungstemperatur TEO und der Kältemittelverdampfungstemperatur Te prompt vermindert werden und dadurch kann der kinetische Verbrauch des Kompressors 11 weiter verringert werden.
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Der Ejektor 13 der vorliegenden Ausführungsform wird einstückig mit der Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung auf eine Art und Weise bereitgestellt, dass der Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f in dem Körper 30 definiert wird. Demgemäß kann eine Größe des Ejektorkältekreislauf 10 als Ganzes verringert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, die eine Gesamtkonfiguration veranschaulicht, weist ein Ejektorkältekreislauf 10a einen Ejektor 20 und eine Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 auf, die getrennt voneinander bereitgestellt werden. Ein Teil, das einer in der ersten Ausführungsform beschriebenen Angelegenheit entspricht oder dieser äquivalent ist, wird das gleiche Bezugszeichen in 4 zugewiesen.
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Genauer gesagt weist der Ejektor 20 der vorliegenden Ausführungsform eine Düse 20a auf, die als Laval-Düse konfiguriert ist, in der eine Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels, das von einer Kältemitteleinspritzöffnung eingespritzt wird, höher als oder gleich der Schallgeschwindigkeit in einem Normalbetrieb des Ejektorkältekreislaufs 10a wird. Die Düse 20a kann eine sich verjüngende Düse sein, deren Durchgangsschnittfläche (d. h. die Kältemitteldurchgangsschnittfläche) allmählich abnimmt.
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Ein röhrenförmiger Abschnitt 20c wird in einer stromaufwärtigen Seite der Düse 20a in der Strömungsrichtung des Kältemittels bereitgestellt. Der röhrenförmige Abschnitt 20c erstreckt sich koaxial mit der Düse 20a in einer axialen Richtung der Düse 20a. Der röhrenförmige Abschnitt 20c definiert darin einen Wirbelraum 20d. Der Wirbelraum 20d veranlasst das in die Düse 20a strömende Kältemittel darin zu wirbeln. Der Wirbelraum 20d erstreckt sich koaxial mit der Düse 20a in der axialen Richtung und weist eine im Wesentlichen säulenförmige Form auf.
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Ein Kältemitteleinströmdurchgang, der das Kältemittel führt, um in den Wirbelraum 20d von einer Außenseite des Ejektors 20 zu strömen, erstreckt sich in einer normalen Richtung einer Innenwandoberfläche des Wirbelraums 20d bei Betrachtung in einer Mittelachsenrichtung des Wirbelraums 20d. Demgemäß strömt das unterkühlte flüssigphasige Kältemittel, das aus dem unterkühlenden Abschnitt 12c des Radiators 12 und in den Wirbelraum 20d strömt, entlang der Innenwandoberfläche des Wirbelraums 20d auf ähnliche Weise zu der ersten Ausführungsform und wirbelt um die Mittelachse des Wirbelraums 20d.
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Das heißt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform der röhrenförmige Abschnitt 20c und der Wirbelraum 20d den Wirbelströmungsgenerator konfigurieren, der das in die Düse 20a strömende unterkühlte flüssigphasige Kältemittel veranlasst, um eine Achse der Düse 20a zu wirbeln. Mit anderen Worten sind der Ejektor 20 (im Einzelnen die Düse 20a) und der Wirbelströmungsgenerator einstückig miteinander konfiguriert.
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Ein Körper 20b stellt einen Außenraum des Ejektors 20 bereit. Der Körper 20b ist aus Metall (z. B. Aluminium) oder Harz hergestellt und weist eine im Wesentlichen röhrenförmige Form auf. Der Körper 20b dient als ein Befestigungselement, in dem die Düse 20a lokalisiert und befestigt ist. Genauer gesagt ist die Düse 20a in dem Körper 20b auf einer Seite in einer longitudinalen Richtung des Körpers 20b untergebracht und durch Presspassung befestigt. Demgemäß ein Leck des Kältemittels von einem Befestigungsteil (d. h. ein Pressungsteil), in dem die Düse 20a an dem Körper 20b befestigt ist.
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Der Körper 20b weist eine Kältemittelsaugöffnung 20e auf, die auf einer Außenoberfläche an einem Ort offen ist, welcher der Düse 20a auf einer Außenseite der Düse 20a entspricht. Die Kältemittelsaugöffnung 20e läuft durch den Körper 20b, um eine Innenseite und eine Außenseite des Körpers 20b zu verbinden, und kommuniziert mit der Kältemitteleinspritzöffnung der Düse 20a. Die Kältemittelsaugöffnung 20e ist ein Durchgangsloch, welches das aus dem Verdampfers 14 strömende Kältemittel von einer Außenseite zu einer Innenseite des Ejektors 20 durch eine Saugleistung eines von der Düse 20a eingespritzten Einspritzkältemittels zieht.
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Der Körper 20b definiert einen Saugdurchgang und ein Diffusorteil 20f darin. Der Saugdurchgang führt ein von der Kältemittelsaugöffnung 20e gezogenes Saugkältemittel, um in die Kältemitteleinspritzöffnung der Düse 20a zu strömen. Das Diffusorteil 20f ist das Druckerhöhungsteil, welches das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel mischt, das von der Kältemittelsaugöffnung 20e in den Ejektor 20 strömt, und erhöht einen Druck einer Mischung des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels.
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Das Diffusorteil 20f ist angeordnet, um einen Auslass des Saugdurchgangs zu verbinden, und ist ein Raum dessen Durchgangsschnittfläche (d. h. die Kältemitteldurchgangsschnittfläche) allmählich zunimmt. Demgemäß erhöht das Diffusorteil 20f einen Druck des gemischten Kältemittels des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels durch Verringern einer Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels, während das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel gemischt werden. Das heißt, das Diffusorteil 20f wandelt Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittels in Druckenergie um.
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Das Diffusorteil 20f weist einen Kältemittelauslass auf, der sich mit einer Kältemitteleinlassseite der Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 verbindet. Die Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 trennt das Kältemittel, das aus dem Diffusorteil 20f des Ejektors 20 strömt, in gasphasiges Kältemittel und flüssigphasiges Kältemittel. Die Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 übt die gleiche Funktion wie der Gas-Flüssigkeits-Trennraum 30f der ersten Ausführungsform aus.
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Außerdem weist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 ein relativ kleines Innenvolumen auf, um das flüssigphasige Kältemittel zu führen, aus einem flüssigphasigen Kältemittelauslass zu strömen, während eine geringe Menge des flüssigphasigen Kältemittels gespeichert wird. Die Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 kann jedoch als ein Flüssigkeitsspeicherabschnitt dienen, der ein überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel in dem Kältekreislauf speichert.
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Die Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 weist einen gasphasigen Kältemittelauslass auf, der sich mit der Saugseite des Kompressors 11 verbindet. Der flüssigphasige Kältemittelauslass der Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 verbindet sich mit der Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 durch eine Festdrossel 22. Die Festdrossel 22 dient auf ähnliche Weise wie die Drosselstelle 31i der ersten Ausführungsform. Die Festdrossel 22 kann eine Drosselstelle, ein Kapillarohr oder dergleichen sein.
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Der Ejektorkältekreislauf 10a der vorliegenden Ausführungsform weist ferner ein Strömungsrateneinstellventil 23 auf, das ein elektrisches Ventil ist und als eine Kältemittelströmungsraten-Einstellvorrichtung dient. Das Strömungsrateneinstellventil 23 ist in einem Kältemitteldurchgang angeordnet, der sich von einem Auslass des unterkühlenden Abschnitts 12c des Radiators 12 zu einem Einlass des Ejektors 20 erstreckt. Das Strömungsrateneinstellventil 23 weist einen Ventilkörper und einen elektrischen Aktuator auf. Der Ventilkörper ist konfiguriert, um die Durchgangsschnittfläche (d. h. die Kältemitteldurchgangsschnittfläche) zu ändern. Der elektrische Aktuator bewegt den Ventilkörper, um die Durchgangschnittfläche zu ändern.
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Die Durchgangsschnittfläche (d. h. die Kältemitteldurchgangsschnittfläche) des Strömungsrateneinstellventils 23 ist ausreichend größer als die Durchgangsschnittfläche des Kältemitteldurchgangs (d. h. eines Drosseldurchgang) der Düse 20a des Ejektors 20. Demgemäß kann das Strömungsrateneinstellventil 23 der vorliegenden Ausführungsform die Strömungsrate des in die Düse 20a strömenden Kältemittels einstellen, während kaum eine Kältemitteldekompressionswirkung aufgewiesen wird. Außerdem wird ein Betrieb des Strömungsrateneinstellventils 23 basierend auf dem von dem Klimatisierungscontroller 50 ausgegebenen Steuersignal gesteuert.
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Die Eingangsseite des Klimatisierungscontrollers 50 der vorliegenden Ausführungsform verbindet sich mit einem Überhitzungsgradsensor 51 als ein Überhitzungsgraddetektor, der ein Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 erfasst. Der Überhitzungsgradsensor 51 ist einer der Sensoren für eine Klimatisierungssteuerung. Genauer gesagt erfasst der Überhitzungsgradsensor 51 der vorliegenden Ausführungsform den Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in den Kältemitteldurchgang strömt, der sich von dem Kältemittelauslass des Verdampfers 14 zu der Kältemittelsaugöffnung 20e des Ejektors 20 erstreckt.
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Der Überhitzungsgraddetektor ist nicht auf den Überhitzungsgradsensor 51 beschränkt und kann ein Verdampferauslassseiten-Temperatursensor sein, der eine Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 erfasst, oder ein Verdampferauslassseitendrucksensor sein, der einen Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 erfasst. Der Klimatisierungscontroller 50 kann den Überhitzungsgrad basierend auf Erfassungswerten berechnen, die durch den Verdampferauslassseiten-Temperatursensor und den Verdampferauslassseiten-Drucksensor erfasst werden.
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Der Klimatisierungscontroller 50 steuert einen Betrieb des Strömungsrateneinstellventils 23, so dass sich ein durch den Überhitzungsgradsensor 51 erfasster Erfassungswert, genauer gesagt der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14, dem Bezugsüberhitzungsgrad KSH annähert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Überhitzungsgrad-Controller 50b durch ein Teil (Hardware und Software) des Klimatisierungscontrollers 50 konfiguriert, der einen Betrieb des Strömungsrateneinstellventils 23 steuert.
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Weitere Konfigurationen und Operationen des Ejektorkältekreislauf 10a sind die gleichen wie jene des Ejektorkältekreislaufs 10 der ersten Ausführungsform. Das heißt, der Ejektorkältekreislauf 10a der vorliegenden Ausführungsform weist im Wesentlichen die gleiche Kreislaufkonfiguration wie der Ejektorkältekreislauf 10 der ersten Ausführungsform auf und arbeitet genauso, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Demgemäß können die gleichen Wirkungen wie die der ersten Ausführungsform mit dem Ejektorkältekreislauf 10a der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden. Das heißt, da der Ejektorkältekreislauf 10a der vorliegenden Ausführungsform die Öltrennvorrichtung 15 aufweist, kann der COP ausreichend verbessert werden, sogar wenn das Kältemittel das Kältemittelöl umfasst, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben.
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(Modifikationen)
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Es sei zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und bestimmt ist, verschiedene Modifikationen innerhalb eines Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung abzudecken, wie hier nachstehend beschrieben. Es sei zu verstehen, dass Strukturen, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind, bevorzugte Strukturen sind und die vorliegende Offenbarung ist nicht daraufbeschränkt, die bevorzugten Strukturen aufzuweisen. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung umfasst alle Modifikationen, die zu Beschreibungen der vorliegenden Offenbarung äquivalent sind oder die innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung unternommen werden.
- (1) Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen dient die zentrifugale Öltrennvorrichtung 15 als die Öltrennvorrichtung. Die Öltrennvorrichtung ist jedoch nicht auf ein derartiges Beispiel beschränkt.
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Beispielsweise kann eine Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung vom Kollisionstyp benutzt werden. Die Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung vom Kollisionstyp verringert eine Strömungsgeschwindigkeit des in dem Kompressor 11 komprimierten Hochdruckkältemittels, indem veranlasst wird, dass das Hochdruckkältemittel mit einer Kollisionsplatte kollidiert, und speichert das Kältemittelöl, das ein größeres spezifisches Gewicht im Vergleich mit dem flüssigphasigen Kältemittel aufweist, indem es dem Kältemittelöl überlassen wird, unter Verwendung einer Schwerkraft nach unten zu fallen. Alternativ kann die Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung ein Oberflächenspannungstyp sein, der zusätzlich zu der Kollisionsplatte ferner eine Haftplatte aufweist, an der das flüssigphasige Kältemittel aufgrund der Oberflächenspannung des flüssigphasigen Kältemittels haftet.
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Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Öltrennvorrichtung 15 getrennt von dem Kompressor 11 oder dem Radiator 12 bereitgestellt. Die Öltrennvorrichtung kann jedoch einstückig mit dem Kompressor 11 oder dem Radiator 12 bereitgestellt werden.
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Beispielsweise kann die Öltrennvorrichtung einstückig mit dem Kompressor 11 auf eine Art und Weise bereitgestellt werden, dass die Öltrennvorrichtung innerhalb eines Gehäuses untergebracht wird, das einen Außenraum des Kompressors 11 bereitstellt. Alternativ kann die Öltrennvorrichtung einstückig mit dem Kompressor 11 auf eine Art und Weise bereitgestellt werden, dass die Öltrennvorrichtung an dem Gehäuse des Kompressors 11 durch eine Halterung oder dergleichen befestigt ist.
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Außerdem kann der Radiator 12 eine Wärmetauscherkonfiguration aufweisen, die einen Behälter und Rohre aufweist. In diesem Fall wird die Öltrennvorrichtung einstückig mit dem Kompressor 11 auf eine Art und Weise bereitgestellt, dass die Öltrennvorrichtung an einem Schutzelement, wie beispielsweise einer Seitenplatte, befestigt ist, die einen Wärmetauschabschnitt oder den Behälter schützt.
- (2) Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform trennt die Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung 21 das aus dem Diffusorteil 20f des Ejektors 20 strömende Kältemittel in das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel. Das flüssigphasige Kältemittel strömt in die Kältemitteleinlassseite des Verdampfers 14 durch ein Dekompressionsteil und das gasphasige Kältemittel strömt in die Saugseite des Kompressors 11. Der Ejektorkältekreislauf der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, die in der zweiten Ausführungsform beschriebene Kreislaufkonfiguration aufzuweisen.
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Beispielsweise kann ein Verzweigungsabschnitt bereitgestellt werden, um eine Strömung des von dem Radiator 12 strömenden Kältemittels zu trennen. In diesem Fall wird die Strömung des Kältemittels in zwei Ströme durch den Verzweigungsabschnitt verzweigt. Einer der beiden Ströme strömt in die Düse 20a des Ejektors 20 und der andere der beiden Ströme strömt in die Kältemittelsaugöffnung 20e des Ejektors durch die Festdrossel (d. h. dem Dekompressionsteil) und den Verdampfer 14.
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Das heißt, dass der Ejektorkältekreislauf den Kompressor, den Radiator, den Verzweigungsabschnitt, den Ejektor, den Wirbelströmungsgenerator, das Dekompressionsteil, den Verdampfer und die Öltrennvorrichtung aufweisen kann.
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Der Kompressor komprimiert das Kältemittel, welches das Kältemittelöl umfasst, um ein Hochdruckkältemittel zu sein, und gibt das Hochdruckkältemittel ab. Der Radiator veranlasst das Hochdruckkältemittel, Wärme abzustrahlen, bis das Hochdruckkältemittel ein supergekühltes flüssigphasiges Kältemittel wird. Der Verzweigungsabschnitt trennt eine Strömung des von dem Radiator strömenden Kältemittels in zwei Ströme. Der Ejektor weist die Düse und den Körper auf. Die Düse dekomprimiert eine der beiden Ströme des Kältemittels, die durch den Verzweigungsabschnitt verzweigt sind, und spritzt das Kältemittel als das Einspritzkältemittel mit hoher Geschwindigkeit ein. Der Körper weist die Kältemittelsaugöffnung und das Druckerhöhungsteil auf. Die Kältemittelsaugöffnung zieht Kältemittel als das Saugkältemittel unter Verwendung der Saugleistung des Einspritzkältemittels. Der Druckerhöhungsteil mischt das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel und erhöht einen Druck einer Mischung des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels. Der Wirbelströmungsgenerator veranlasst das von dem Radiator strömende Kältemittel um die Mittelachse der Düse zu wirbeln und in die Düse zu strömen. Das Dekompressionsteil dekomprimiert den anderen der beiden Ströme des Kältemittels. Der Verdampfer verdampft das Kältemittel, nachdem es in dem Dekompressionsteil dekomprimiert wird, und führt das Kältemittel, um zu der Kältemittelsaugseite zu strömen. Die Öltrennvorrichtung trennt das Kältemittelöl von dem in dem Kompressor komprimierten Hochdruckkältemittel und führt das Kältemittelöl, um zu der Saugseite des Kompressors zu strömen.
- (3) Komponenten, die den Ejektorkältekreislauf 10, 10a konfigurieren, sind nicht auf jene beschränkt, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind.
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Beispielsweise wird der Kompressor 11 durch eine Antriebskraft von der Maschine gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen betrieben. Der Kompressor 11 kann jedoch ein elektrischer Kompressor sein, der einen Kompressionsmechanismus fester Kapazität und einen Elektromotor aufweist, und der betrieben wird, wenn er bestromt wird. Der elektrische Kompressor kann eine Kältemittelabgabekapazität durch Einstellen einer Drehzahl des Elektromotors steuern.
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Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Radiator 12 ein unterkühlender Wärmetauscher, der jedoch ein normaler Radiator sein kann, der lediglich den kondensierenden Abschnitt 12a aufweist. Ferner kann ein Kondensator, der einstückig mit einem Flüssigkeitsspeicher (d. h. einem Empfänger) konfiguriert ist, zusätzlich zu dem normalen Kondensator angeordnet sein. In diesem Fall trennt der Empfänger das Kältemittel, nach Strahlen von Wärme in den normalen Kondensator, in gasphasiges Kältemittel und flüssigphasiges Kältemittel und speichert ein überschüssiges flüssigphasiges Kältemittel.
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Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen kann das Kältemittel R134a, R1234yf usw. sein, wobei es jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt ist. Beispielsweise kann R600a, R410A, R404A, R32, R1234yf, R1234yfxf, R407C usw. als das Kältemittel verwendet werden. Alternativ kann ein gemischtes Kältemittel von einigen der obigen Materialien verwendet werden.
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Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform weist der Ejektor 20 eine Festdüse auf, die das minimale Schnittflächenteil aufweist, dessen Durchgangsschnittfläche fest ist. Der Ejektor 20 kann jedoch eine variable Düse aufweisen, die ein minimales Schnittflächenteil aufweist, dessen Durchgangsschnittfläche variabel ist.
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Wenn die variable Düse verwendet wird, ist ein Ventilkörper in einem Kältemitteldurchgang (d. h. einen Düsendurchgang) in der variablen Düse angeordnet. Der Ventilkörper weist eine Kegelform oder eine Nadelform auf, die von einer Seite benachbart zu dem Diffusorteil in Richtung einer Seite benachbart zu der variablen Düse konisch zuläuft. Die Durchgangsschnittfläche wird durch Bewegen des Ventilkörpers unter Verwendung eines elektrischen Aktuators usw. eingestellt.
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Außerdem kann der Ejektorkältekreislauf 10, 10a ferner einen innenraumwärmetauscher aufweisen, der einen Wärmetausch zwischen dem von dem Radiator 12 strömenden hochdruckseitigen Kältemittel und dem in den Kompressor 11 gezogenen niederdruckseitigen Kältemittel durchführt.
- (4) Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Kältekreislauf vom Ejektortyp 10, 10a der vorliegenden Offenbarung für die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung verwendet, wobei er jedoch nicht darauf beschränkt ist, für die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung verwendet zu werden. Beispielsweise kann der Kältekreislauf vom Ejektortyp 10, 10a für eine stationäre Klimatisierungsvorrichtung vom stationären Typ, eine Kühltemperaturlagerung, eine Kühl- und Heizvorrichtung für einen Verkaufsautomaten usw. verwendet werden.
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Gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10, 10a der oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Kondensator 12 ein Außenraumwärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft durchfahrt, und der Verdampfer 14 ist ein nutzungsseitiger Wärmetauscher, der Luft kühlt. Der Verdampfer 14 kann jedoch ein Außenraumwärmetauscher sein, der Wärme von einer Wärmequelle wie beispielsweise der Außenluft absorbiert, und der Radiator 12 kann ein nutzungsseitiger Wärmetauscher sein, der ein Erwärmungszielfluid, wie beispielsweise die Luft, Wasser usw. erwärmt.
