DE112018000534T5

DE112018000534T5 - Ejektor

Info

Publication number: DE112018000534T5
Application number: DE112018000534.8T
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiro Suzuki; Gota Ogata; Yoichiro Kawamoto; Ryu Fukushima
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2019-10-17
Also published as: JP2018119542A; CN110226044A; US20190338790A1; US11549522B2

Abstract

Ein Ejektor hat eine Düse (31), eine Nadel (32) und einen Körper (34). Die Düse mindert einen Druck eines Fluids und gibt das Fluid als ein eingespritztes Fluid von einem Fluideinspritzanschluss (31f) ab. Der Körper hat einen Fluidsauganschluss (34a) und einen Druckerhöhungsabschnitt (34d). Der Fluidsauganschluss saugt als ein Saugfluid ein Fluid von einem Äußeren des Körpers an, indem er eine durch das eingespritzte Fluid erzeugte Saugkraft verwendet. Der Druckerhöhungsabschnitt erhöht einen Druck einer Mischung des eingespritzten Fluids und des Saugfluids. Die Düse hat einen Halsabschnitt (31d) und einen düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt (31e). Der Halsabschnitt verkleinert eine Durchgangsquerschnittsfläche des Fluiddurchgangs, sodass sie in dem Fluiddurchgang an dem Halsabschnitt am kleinsten ist. Der düsenseitige abgeschrägte Abschnitt weitet die Durchgangsquerschnittsfläche des Fluiddurchgangs in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids auf. In einem axialen Querschnitt ist ein Einspritzströmungsspreizwinkel (θ), der auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids zwischen einer Mittelachse (CL) und einer Tangentenlinie einer Einspritzströmungsmittellinie (FCL) an dem Fluideinspritzanschluss ausgebildet ist, 0° oder mehr.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017 - 011964 , eingereicht am 26. Januar 2017, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-238514 , eingereicht am 13. Dezember 2017, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Ejektor, der als ein Einspritzfluid ein Fluid von einer Düse mit hoher Geschwindigkeit abgibt und der ein Fluid unter Verwendung einer durch das eingespritzte Fluid erzeugten Saugkraft ansaugt.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise offenbart Patentliteratur 1 einen Ejektor, in dem ein Fluid von einem Fluidsauganschluss durch eine Saugwirkung eines Hochgeschwindigkeits-Ausstoßfluids angesaugt wird, das von einer Düse ausgestoßen wird, und Druck eines Mischfluid aus einem Ausstoßfluid und einem Saugfluid wird in einem Diffusorabschnitt erhöht, der ein Druckerhöhungsabschnitt ist.
Der Ejektor von Patentliteratur 1 hat eine sogenannte Ringdüse, in der eine Nadel, die sich entlang einer Mittelachse der Düse erstreckt, in einem Fluiddurchgang der Düse angeordnet ist, und ein Vorderende der Düse von einem Kühlmitteleinspritzanschluss der Düse in Richtung einer stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids vorsteht. In der Ringdüse der vorgenannten Art kann das eingespritzte Fluid, das von dem Fluideinspritzanschluss ausgestoßen wird, frei entspannt werden, um eine Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Fluids so zu beschleunigen, dass sie gleich wie oder höher als eine Schallgeschwindigkeit ist.
Gemäß Patentliteratur 1 saugt der Ejektor ein Fluid an und erhöht einen Druck des Fluids mit hoher Effizienz.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2004-270460 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der Ringdüse, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, wird jedoch das eingespritzte Fluid aufgrund des Coanda-Effekts oder dergleichen zu dem Vorderendabschnitt der Nadel angezogen, und das eingespritzte Fluid zerstreut sich kaum nach außen weg von der Mittelachse. Ferner ist bei dem Ejektor von Patentliteratur 1 vorgesehen, dass das Saugfluid, das von dem Fluidsauganschluss angesaugt wird, sich mit dem eingespritzten Fluid, das aus dem Fluideinspritzanschluss herausströmt, von einem Äußeren des Fluideinspritzanschlusses verbindet.
Demgemäß würde sich bei dem Ejektor von Patentliteratur 1 eine Effizienz des Mischens des eingespritzten Fluids und der Mischung des eingespritzten Fluids und des Saugfluids verschlechtern. Als ein Ergebnis würde sich eine Energieumwandlungseffizienz (nachfolgend Ejektoreffizienz) des Ejektors als ein Ganzes verschlechtern. Daher kann der Ejektor das Fluid nicht wirksam ansaugen und kann nicht einen Druck des Fluids ausreichend erhöhen.
In Anbetracht der vorgenannten Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Ejektor bereitzustellen, der eine Strömungsgeschwindigkeit eines eingespritzten Fluids wirksam erhöht und das eingespritzte Fluid und ein Saugfluid wirksam mischt.
Ein Ejektor hat eine Düse, eine Nadel und einen Körper. Die Düse mindert einen Druck eines Fluids in einer flüssigen Phase oder eines Fluids in einer Gas-Flüssigkeits-Doppelphase und gibt als ein eingespritztes Fluid das Fluid in der flüssigen Phase oder das Fluid in der Gas-Flüssigkeits-Doppelphase mit einer hohen Geschwindigkeit von einem Fluideinspritzanschluss ab. Die Nadel ist in einem Fluiddurchgang angeordnet, der in der Düse definiert ist, und erstreckt sich entlang einer Mittelachse der Düse. Der Körper hat einen Fluidsauganschluss und einen Druckerhöhungsabschnitt. Der Fluidsauganschluss saugt als ein Saugfluid ein Fluid von einem Äußeren des Körpers durch Verwendung einer durch das eingespritzte Fluid erzeugten Saugkraft an. Der Druckerhöhungsabschnitt erhöht einen Druck einer Mischung des eingespritzten Fluids und des Saugfluids. Die Nadel hat einen Vorderendabschnitt, der von dem Fluideinspritzanschluss in Richtung einer stromabwärtigen Seite des Fluideinspritzanschlusses entlang einer Strömungsrichtung des Fluids vorsteht. Die Düse hat einen Halsabschnitt und einen düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt. Der Halsabschnitt verkleinert eine Durchgangsquerschnittsfläche des Fluiddurchgangs, sodass sie in dem Fluiddurchgang an dem Halsabschnitt am kleinsten ist. Der düsenseitige abgeschrägte Abschnitt erstreckt sich von dem Halsabschnitt zu dem Fluideinspritzanschluss und erweitert die Durchgangsquerschnittsfläche des Fluiddurchgangs in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids. Die Nadel ist dazu konfiguriert, den Fluiddurchgang zu verschließen. In einem axialen Querschnitt des Ejektors, entlang dem sich die Mittelachse erstreckt, sind Linien, die senkrecht zu der Mittelachse sind, als virtuelle vertikale Linien definiert. Punkte, an denen sich die virtuellen vertikalen Linien mit einer Außenfläche der Nadel überschneiden, sind als nadelseitige Überschneidungspunkte definiert. Punkte, an denen sich die virtuellen vertikalen Linien mit einer Innenfläche des düsenseitigen abgeschrägten Abschnitts überschneiden, sind als düsenseitige Überschneidungspunkte definiert. Mittlere Punkte zwischen den nadelseitigen Überschneidungspunkten und den düsenseitigen Überschneidungspunkten sind als Mittelpunkte auf den virtuellen vertikalen Linien definiert. Eine Linie, die durch die Mittelpunkte hindurchgeht, ist als eine Einspritzströmungsmittellinie definiert. In dem axialen Querschnitt ist ein Einspritzströmungsspreizwinkel, der auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids zwischen der Mittelachse und einer Tangentenlinie der Einspritzströmungsmittellinie an dem Fluideinspritzanschluss ausgebildet ist, 0° oder mehr.
Gemäß der vorgenannten Konfiguration kann das eingespritzte Fluid frei entspannt werden, da der Vorderendabschnitt der Nadel von dem Fluideinspritzanschluss der Düse in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids vorsteht. Das heißt, die Düse dient als eine Ringdüse. Demgemäß kann eine Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Fluids ausreichend erhöht werden, um in einem Überschallgeschwindigkeitszustand zu sein.
Da der Einspritzströmungsspreizwinkel 0° oder mehr ist, kann ferner eine Strömungsrichtung des eingespritzten Fluids auf einfache Weise weg von der Mittelachse verlagert sein. Daher können das Saugfluid und das eingespritzte Fluid mit hoher Effizienz gemischt werden, selbst wenn das Saugfluid von dem Äußeren des Fluideinspritzanschlusses mit dem eingespritzten Fluid zusammengeführt wird.
Mit anderen Worten erhöht der Ejektor die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Fluids ausreichend und mischt das eingespritzte Fluid und das Saugfluid mit hoher Effizienz als ein Ejektor mit einer Ringdüse. Mit anderen Worten kann die Ejektoreffizienz verbessert werden, sodass der Ejektor das Fluid ansaugt und einen Druck des Fluids mit einer größeren Effizienz erhöht.
Wenn der Ejektor so konfiguriert ist, dass er den Fluiddurchgang der Düse verschließt, beeinträchtigt der zuvor beschriebene Coanda-Effekt das eingespritzte Fluid auf einfache Weise, insbesondere wenn ein Volumen des eingespritzten Fluids, das von der Düse abgegeben wird, sehr klein ist. Der Ejektor der vorliegenden Offenbarung kann so konfiguriert sein, dass er den Fluiddurchgang der Düse verschließt. Demgemäß erhöht der Ejektor die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Fluids ausreichend als ein Ejektor mit einer Ringdüse, und mischt das eingespritzte Fluid und das Saugfluid mit hoher Wirksamkeit. Daher wird die Ejektoreffizienz wirksamer verbessert.
Figurenliste
Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlicher, die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt.

1 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild eines Ejektorkältekreislaufs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 ist eine axiale Querschnittsansicht eines Ejektors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
3 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Teils III von 2.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Einspritzströmungsspreizwinkel und einer Ejektoreffizienz zeigt.
5 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild eines Ejektorkältekreislaufs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
6 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Ejektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
7 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Ejektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
8 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Ejektors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.
9 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Ejektors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, wird ein Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einen Ejektorkältekreislauf 10 angewendet, der eine Dampfkompressionskältezyklusvorrichtung mit einem Ejektor ist. Ferner wird der Ejektorkältekreislauf 10 auf eine Fahrzeugklimaanlage angewendet, und kühlt eine Luft, die in einen Fahrzeugraum geblasen wird, der ein zu klimatisierender Raum ist.
Daher ist ein Kühlzielfluid des Ejektorkältekreislaufs 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen wird. Als ein Beispiel kann das Fluid ein Kühlmittel sein, das in dem Ejektorkältekreislauf 10 zirkuliert. Demgemäß gibt der Ejektor 13 das Kühlmittel ab, saugt das Kühlmittel an und erhöht einen Druck des Kühlmittels.
In dem Ejektorkältekreislauf 10 wird ein HFC-basierendes Kühlmittel (genauer R134a) als das Kühlmittel eingesetzt, und ein unterkritischer Kältekreislauf ist konfiguriert, in dem ein hochdruckseitiger Kühlmitteldruck einen kritischen Druck des Kühlmittels nicht überschreitet. Ein Kühlmittelöl zum Schmieren eines Verdichters 11 ist in dem Kühlmittel gemischt, und ein Teil des Kühlmittelöls zirkuliert in dem Zyklus zusammen mit dem Kühlmittel.
Unter den Komponenten des Ejektorkältekreislaufs 10 saugt der Verdichter 11 das Kühlmittel an, erhöht den Druck des Kühlmittels bis das Kühlmittel ein Hochdruckkühlmittel wird, und gibt das Kühlmittel ab. Der Verdichter 11 ist in einem Motorraum zusammen mit einer Kraftmaschine (Brennkraftmaschine) zum Ausgeben einer Antriebskraft für eine Fahrzeugfahrt angeordnet. Ferner ist der Verdichter 11 ein kraftmaschinenangetriebener Verdichter, der durch eine Drehantriebskraft angetrieben wird, die von der Kraftmaschine durch eine Riemenscheibe, einen Riemen oder dergleichen ausgegeben wird.
Genauer gesagt ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Taumelscheibenverdichter mit variabler Kapazität, der dazu konfiguriert ist, in der Lage zu sein, die Kühlmittelabgabekapazität einzustellen, indem er die Abgabekapazität ändert, als der Verdichter 11 eingesetzt. Der Verdichter 11 hat ein Abgabekapazitätssteuerungsventil (nicht gezeigt) zum Ändern der Abgabekapazität. Der Betrieb des Abgabekapazitätssteuerungsventils wird gemäß einem Steuerungsstrom, der von einer später beschriebenen Steuerungsvorrichtung ausgegeben wird, gesteuert.
Eine Kühlmitteleinlassseite eines Kondensatorabschnitts 12a eines Wärmekühlers 12 ist mit einem Abgabeanschluss des Verdichters 11 verbunden. Der Kühler 12 ist ein Strahlungswärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen einem von dem Verdichter 11 abgebebenen Hochdruckkühlmittel und einer Fahrzeugaußenluft (Außenluft), die von einem Kühllüfter 12d geblasen wird, durchführt, um die Wärme von dem Hochdruckkühlmittel abzustrahlen und das Hochdruckkühlmittel zu kühlen. Der Kühler 12 ist auf einer Vorderseite des Fahrzeugs in dem Motorraum angeordnet.
Genauer gesagt ist der Kühler 12 als ein sogenannter Unterkühlungskondensator mit einem Kondensatorabschnitt 12a, einem Aufnahmeabschnitt 12b und einer Unterkühlungseinheit 12c konfiguriert.
Der Kondensatorabschnitt 12a ist eine Kondensationswärmetauscheinheit, die den Wärmeaustausch zwischen dem Hochdruckgasphasenkühlmittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, und der Außenluft, die von dem Kühllüfter 12d geblasen wird, durchführt und das Hochdruckgasphasenkühlmittel kühlt und kondensiert. Der Aufnahmeabschnitt 12b ist ein Kühlmittelbehälter, der ein Gas und eine Flüssigkeit eines Kühlmittels, das aus dem Kondensatorabschnitt 12a geströmt ist, trennt und ein überschüssiges flüssigphasiges Kühlmittel akkumuliert. Die Unterkühlungseinheit 12c ist eine Wärmetauschereinheit, die den Wärmeaustausch zwischen einem flüssigphasigen Kühlmittel, das aus dem Aufnahmeabschnitt 12b geströmt ist, und der Außenluft, die von dem Kühllüfter 12d geblasen wird, durchführt und das flüssigphasige Kühlmittel unterkühlt.
Der Kühllüfter 12d ist ein elektrisches Gebläse, von dem eine Drehgeschwindigkeit (das heißt Menge der geblasenen Luft) gemäß einer Steuerungsspannung gesteuert wird, die von der Steuerungsvorrichtung ausgegeben wird. Ein Kühlmitteleinlass 31a der Düse 31 in dem Ejektor 13 ist mit einer Kühlmittelauslassseite der Unterkühlungseinheit 12c des Kühlers 12 verbunden.
Der Ejektor 13 dient als eine Kühlmitteldruckreduktionsvorrichtung zum Reduzieren des Drucks des Hochdruckflüssigphasigenkühlmittels im unterkühlten Zustand, das aus dem Kühler 12 strömt. Ferner dient der Ejektor 13 als eine Kühlmitteltransportvorrichtung, die das Kühlmittel, das aus einem Verdampfer 16 geströmt ist, der später beschrieben wird, durch die Saugwirkung des eingespritzten Kühlmittels, das mit einer hohen Geschwindigkeit ausgestoßen wird, ansaugt und transportiert.
Die ausführliche Konfiguration des Ejektors 13 wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. Der Ejektor 13 hat eine Düse 31, eine Nadel 32, eine Antriebsvorrichtung 33 und einen Körper 34.
Die Düse 31 mindert auf eine isentrope Weise den Druck des Kühlmittels, das von dem Kühlmitteleinlass 31a in das Innere strömt, und stößt das Kühlmittel als ein Hochgeschwindigkeit-Eingespritztes-Kühlmittel (das heißt, ein eingespritztes Fluid) von einem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f aus, der an dem stromabwärtigsten Abschnitt in der Strömungsrichtung des Kühlmittels angeordnet ist. Der Kühlmitteleinspritzanschluss 31f entspricht einem Fluideinspritzanschluss der vorliegenden Offenbarung. Die Düse 31 ist aus einem im Wesentlichen zylindrischen Metall (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Edelstahllegierung) hergestellt, das in der Strömungsrichtung des Kühlmittels allmählich konisch verläuft. Der Kühlmitteleinlass 31a ist mit einer zylindrischen Seitenfläche der Düse 31 verbunden.
Ein Kühlmitteldurchgang 31b (das heißt ein Fluiddurchgang), der sich entlang einer Mittelachse CL der Düse 31 erstreckt, ist innerhalb der Düse 31 bereitgestellt. Der Kühlmitteldurchgang 31b ist mit einem abgeschrägten Abschnitt 31c, einem Halsabschnitt 31d, einem düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e und dergleichen versehen.
Der abgeschrägte Abschnitt 31c hat eine Kegelstumpfform, die allmählich die Durchgangsquerschnittsfläche des Kühlmitteldurchgangs 31b von dem Kühlmitteleinlass 31a in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels verkleinert. Der Halsabschnitt 31d ist in dem stromabwärtigsten Abschnitt des Abgeschrägten Abschnitts 31c entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels ausgebildet. Der Halsabschnitt 31d verkleinert die Durchgangsquerschnittsfläche des Fluiddurchgangs, sodass sie an dem Halsabschnitt in dem Fluiddurchgang am kleinsten ist. Der düsenseitige abgeschrägte Abschnitt 31e erstreckt sich von dem Halsabschnitt 31d zu dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f, und erhöht allmählich eine Durchgangsquerschnittsfläche des Kühlmitteldurchgangs 31b in Richtung einer stromabwärtigen Seite in einer Strömungsrichtung des Kühlmittels.
In diesem Beispiel ist eine Linie, die in einem axialen Querschnitt mit der Mittelachse CL durch den düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeichnet wird, eine gerade Linie, wie in 3 gezeigt ist. Daher hat ein Raum, der innerhalb den düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e definiert ist, eine Kegelstumpfform. Mit anderen Worten definieren der abgeschrägte Abschnitt 31c und der düsenseitige abgeschrägte Abschnitt 31e einen Raum mit einer Form, bei der oberen Abschnitte des Kegelstumpfs miteinander gekoppelt sind, und der Halsabschnitt 31d ist in einem Kopplungsabschnitt zwischen dem abgeschrägten Abschnitt 31c und dem düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e ausgebildet.
Die Nadel 32 ist innerhalb des Kühlmitteldurchgangs 31b angeordnet. Die Nadel 32 ist aus einem Metall (beispielsweise einer Edelstahllegierung) hergestellt und hat eine im Wesentlichen säulenförmige Form, die sich entlang der Mittelachse CL erstreckt. Die Mittelachse der Nadel 32 ist koaxial mit der Mittelachse CL der Düse 31 angeordnet. Die Nadel 32 ändert die Durchgangsquerschnittsfläche des Kühlmitteldurchgangs 31b, indem sie entlang der Mittelachse CL versetzt wird.
Die Nadel 32 hat einen Antriebswellenabschnitt 32a, den abgeschrägten Abschnitt 32b, den nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt 32c und einen Vorderendabschnitt 32d. Der Antriebswellenabschnitt 32a bildet einen stromaufwärtigen Abschnitt der Nadel 32 in der Strömungsrichtung des Kühlmittels. Der Antriebswellenabschnitt 32a ist in einer Säulenform ausgebildet.
Die Antriebsvorrichtung 33 ist mit einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Antriebswellenabschnitts 32a verbunden.
Die Antriebsvorrichtung 33 ist eine Antriebseinheit, die die Nadel 32 entlang der Mittelachse CL versetzt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein elektrisches Stellglied mit einem Schrittmotor als die Antriebsvorrichtung 33 eingesetzt. Der Betrieb der Antriebsvorrichtung 33 wird gemäß einem Steuerungssignal (Steuerungsimpuls) gesteuert, das von der Steuerungsvorrichtung ausgegeben wird.
Der abgeschrägte Abschnitt 32b ist auf einer stromabwärtigen Seite des Antriebswellenabschnitts 32a entlang einer Strömungsrichtung des Kühlmittels ausgebildet. Der abgeschrägte Abschnitt 32b ist in einer Kegelstumpfform ausgebildet, dessen Querschnittsfläche sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels verringert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Mindestdurchgangsquerschnittsflächenabschnitt des Kühlmitteldurchgangs 31b zwischen dem abgeschrägten Abschnitt 32b der Nadel 32 und dem Halsabschnitt 31d der Düse 31 ausgebildet.
Ferner ist ein maximaler Außendurchmesser der Nadel 32 so ausgebildet, dass er größer ist als ein Innendurchmesser des Halsabschnitts 31d. Daher bewegt die Antriebsvorrichtung 33 die Nadel 32 zu der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels, und der abgeschrägte Abschnitt 32b wird gegen den Halsabschnitt 31d zur Anlage gebracht, wodurch er in der Lage ist, den Kühlmitteldurchgang 31b zu verschließen.
Der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c ist auf der stromabwärtigen Seite des Abgeschrägten Abschnitts 32b in der Strömungsrichtung des Kühlmittels ausgebildet. Der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c ist in einer Kegelstumpfform ausgebildet und hat eine Querschnittsfläche, die sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels erhöht. Mindestens ein Teil des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c ist auf einer Innenseite den düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e während des normalen Betriebs des Ejektorkältekreislaufs 10 positioniert.
In dem axialen Querschnitt ist eine Außenfläche des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c gekrümmt, wie in 3 gezeigt ist. Der Kühlmitteldurchgang 31b hat einen Voreinspritzdurchgang 31g. Der Voreinspritzdurchgang 31g ist zwischen der Außenfläche des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c und der Innenfläche den düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e definiert, wodurch er eine ringförmige Querschnittsform hat. Der Voreinspritzdurchgang 31g hat eine Durchgangsquerschnittsfläche, die sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels erhöht.
Genauer gesagt wird ein Grad der Aufweitung des Voreinspritzdurchgangs 31g von der stromaufwärtigen Seite in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels größer. Demgemäß hat ein stromaufwärtiger Abschnitt des Voreinspritzdurchgangs 31g eine Durchgangsquerschnittsfläche, die im Wesentlichen gleichbleibend ist, und ein stromabwärtiger Abschnitt des Voreinspritzdurchgangs 31g hat eine Durchgangsquerschnittsfläche, die in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels allmählich größer wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Voreinspritzdurchgang 31g eine Form, die es dem eingespritzten Kühlmittel ermöglicht, sich nach außen weg von der Mittelachse CL auszubreiten.
Genauer gesagt wird ein in 3 gezeigter Querschnitt als ein axialer Querschnitt mit der Mittelachse CL bezeichnet. In dem axialen Querschnitt sind Linien, die senkrecht zu der Mittelachse CL sind, als virtuelle vertikale Linien L1, L2, L3 definiert. Die virtuellen vertikalen Linien L1, L2, L3 überschneiden sich mit einer Außenfläche der Nadel 32 jeweils an nadelseitigen Überschneidungspunkten Pa1, Pa2, Pa3. Punkte, an denen die virtuellen vertikalen Linien L1, L2, L3 sich mit einer Innenfläche des düsenseitigen abgeschrägten Abschnitts 31e überschneiden, sind als düsenseitige Überschneidungspunkte Pb1, Pb2, Pb3 definiert. Jeder der nadelseitigen Überschneidungspunkte Pa1, Pa2, Pa3 zwischen einem jeweiligen der düsenseitigen Überschneidungspunkte Pb1, Pb2, Pb3 auf einer jeweiligen der virtuellen vertikalen Linien L1, L2, L3 ist als ein Mittelpunkt Pm1, Pm2, Pm3 definiert.
In 3 stellt L die virtuellen vertikalen Linien dar, und Bezugszeichen, die auf L angewendet werden, werden von 1 bis 3 in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels geändert. Das gleiche trifft auf Pa, das ein Bezugszeichen ist, das den nadelseitigen Überschneidungspunkt anzeigt, und Pb zu, das ein Bezugszeichen ist, das den düsenseitigen Überschneidungspunkt anzeigt.
Eine Linie, die durch die Mittelpunkte Pm1, Pm2, Pm3 hindurchgeht, ist als eine Einspritzströmungsmittellinie FCL definiert. In dem axialen Querschnitt ist ein Einspritzströmungsspreizwinkel θ, der auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids zwischen der Mittelachse CL und einer Tangentenlinie der Einspritzströmungsmittellinie FCL an dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f ausgebildet ist, 0° oder mehr. Als ein Ergebnis hat bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Voreinspritzdurchgang 31g eine Form, die es dem eingespritzten Kühlmittel ermöglicht, sich nach außen weg von der Mittelachse CL auf einfache Weise auszubreiten.
Der Vorderendabschnitt 32d ist auf der stromabwärtigen Seite des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c in der Strömungsrichtung des Kühlmittels positioniert. Der Vorderendabschnitt 32d ist in einer Kegelform ausgebildet und hat eine Querschnittsfläche, die sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels verringert. Mit anderen Worten ist der Vorderendabschnitt 32d ein konvergentes distales Ende, dessen Querschnittsfläche sich in Richtung des Vorderendes verringert. Der Vorderendabschnitt 32d ist derart angeordnet, dass mindestens ein Teil des distalen Endes 32d von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f während des normalen Betriebs des Ejektorkältekreislaufs 10 vorsteht.
Der Körper 34 ist aus einem im Wesentlichen zylindrischen Metall, beispielsweise Aluminium oder Harz, hergestellt. Der Körper 34 dient als ein Befestigungsbauteil zum Stützen und Befestigen der Düse 31, und bildet eine Außenhülle des Ejektors 13, wie in 2 gezeigt ist. Genauer gesagt ist die Düse 31 durch Presspassen oder dergleichen derart befestigt, dass sie innerhalb der einen Endseite in der Längsrichtung des Körpers 34 aufgenommen ist.
Die Außenfläche des Körpers 34 hat einen Kühlmittelsauganschluss 34a, der einer Außenfläche der Düse 31 zugewandt ist. Der Kühlmittelsauganschluss 34a geht durch den Körper 34 hindurch und steht in Fluidverbindung mit dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f der Düse 31. Der Kühlmittelsauganschluss 34a entspricht einem Fluidsauganschluss der vorliegenden Offenbarung. Der Kühlmittelsauganschluss 34a ist ein Durchgangsloch. Der Kühlmittelsauganschluss 34a nimmt das Kühlmittel von einem Verdampfer 16 (wird später beschrieben) zu dem Ejektor 13 ein, indem er die Saugkraft verwendet, die durch das eingespritzte Kühlmittel erzeugt wird, das von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f der Düse 31 als ein Saugkühlmittel (Saugfluid) abgegeben wird.
Ferner sind ein Mischabschnitt 34b, ein Saugdurchgang 34c und ein Diffusorabschnitt 34d innerhalb des Körpers 34 ausgebildet. Der Mischabschnitt 34b ist ein Raum, in dem das eingespritzte Kühlmittel, das von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f abgegeben wird, und das Saugkühlmittel, das von dem Kühlmittelsauganschluss 34a angesaugt wird, gemischt sind.
Der Saugdurchgang 34c ist ein Kühlmitteldurchgang, der das Saugkühlmittel von dem Kühlmittelsauganschluss 34a zu dem Mischabschnitt 34b führt. Die Düse 31 hat eine Kegelform. Der Saugdurchgang 34c ist ein Raum, der zwischen einer Außenfläche eines Vorderendabschnitts der Düse 31 und der Innenfläche des Körpers 34 definiert ist. Demgemäß hat ein Kühlmittelauslass des Saugdurchgangs 34c eine Ringform, die auf einer Außenseite des Kühlmitteleinspritzanschlusses 31f definiert ist.
Ferner verringert sich die Durchgangsquerschnittsfläche des Saugdurchgangs 34c allmählich entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels. Als ein Ergebnis kann eine Strömungsgeschwindigkeit des Saugkühlmittels, das durch den Saugdurchgang 34c strömt, allmählich erhöht werden.
Der Diffusorabschnitt 34d ist ein Raum, der derart angeordnet ist, dass er mit dem Auslass des Mischabschnitts 34b fortlaufend ist, und ist derart ausgebildet, dass die Durchgangsquerschnittsfläche davon sich in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels erhöht. Als ein Ergebnis wandelt der Diffusorabschnitt 34d eine Geschwindigkeitsenergie des Mischkühlmittels in eine Druckenergie um. Mit anderen Worten ist der Diffusorabschnitt 34d ein Druckerhöhungsabschnitt, der die Strömungsgeschwindigkeit des Mischkühlmittels reduziert, um den Druck des gemischten Kühlmittels zu erhöhen.
Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Einlassseite des Akkumulators 14 mit einem Kühlmittelauslass des Diffusorabschnitts 34d verbunden. Der Akkumulator 14 ist eine Gas-Flüssigkeits-Trenneinheit, die das Gas und die Flüssigkeit des Kühlmittels, das aus dem Diffusorabschnitt 34d geströmt ist, voneinander trennt. Der Akkumulator 14 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient zudem in dem Zyklus als ein Reservoir zum Speichern eines Teils des getrennten flüssigphasigen Kühlmittels als ein überschüssiges Kühlmittel.
Der Gasphasenkühlmittelausströmanschluss des Akkumulators 14 ist mit der Einlassanschlussseite des Verdichters 11 verbunden. Andererseits ist der Flüssigphasenkühlmittelausströmanschluss des Akkumulators 14 mit der Kühlmitteleinlassseite des Verdampfers 16 durch eine Festdrossel 15 als ein Druckreduktionsabschnitt verbunden. Als die Festdrossel 15 können eine Öffnung, ein Kapillarrohr oder dergleichen eingesetzt sein.
Der Verdampfer 16 ist ein wärmeabsorbierender Wärmetauscher, der ein Niederdruckkühlmittel verdampft und eine Wärmeabsorptionswirkung ausübt, indem er eine Wärme zwischen dem Niederdruckkühlmittel, dessen Druck durch die Festdrossel 15 gemindert ist, und der Luft, die von dem Gebläselüfter 16a in Richtung des Fahrzeugraums geblasen wird, austauscht. Der Gebläselüfter 16a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehgeschwindigkeit (die Menge der zu blasenden Luft) gemäß einer Steuerungsspannung gesteuert wird, die von der Steuerungsvorrichtung ausgegeben wird. Der Kühlmittelauslass des Verdampfers 16 ist mit der Seite des Kühlmittelsauganschlusses 34a des Ejektors 13 verbunden.
Als nächstes ist eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) durch einen bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen, und Peripherieschaltungen des Mikrocomputers konfiguriert. Die Steuerungsvorrichtung führt verschiedene Berechnungen und Prozesse auf Grundlage eines Steuerungsprogramms, das in dem ROM gespeichert ist, durch. Der Betrieb der verschiedenen elektrischen Stellglieder, die zuvor beschrieben wurden, wird so gesteuert, dass er den Betrieb des Verdichters 11, des Kühllüfters 12d und des Gebläselüfters 16a steuert.
Darüber hinaus ist die Steuerungsvorrichtung mit mehreren Klimatisierungssteuerungssensorgruppen, wie zum Beispiel einem Innenlufttemperatursensor, einem Außenlufttemperatursensor, einem Sonnenbestrahlungssensor, einem Verdampfertemperatursensor und einem Abgabedrucksensor verbunden, und die Steuerungsvorrichtung empfängt Erfassungswerte von diesen Sensorgruppen.
Genauer gesagt ist der Innenlufttemperatursensor eine Innenlufttemperaturerfassungseinheit, die die Fahrzeuginnenraumtemperatur erfasst. Der Außenlufttemperatursensor ist eine Außenlufttemperaturerfassungseinheit, die die Außenlufttemperatur erfasst. Der Sonnenbestrahlungssensor ist eine Sonnenbestrahlungsmengenerfassungseinheit, die die Menge der Sonnenbestrahlung in dem Fahrzeugraum erfasst. Der Verdampfertemperatursensor ist eine Verdampfertemperaturerfassungseinheit, die die Blaslufttemperatur (Verdampfertemperatur) des Verdampfers 16 erfasst. Der Abgabedrucksensor ist eine auslassseitige Druckerfassungseinheit, die den Druck des auslassseitigen Kühlmittels des Kühlers 12 erfasst.
Ferner ist eine nicht gezeigte Bedienungstafel mit einer Eingangsseite der Steuerungsvorrichtung verbunden. Die Bedienungstafel ist in der Nähe einer Instrumententafel angeordnet, die an einem vorderen Teil in dem Fahrzeugraum positioniert ist. Betriebssignale, die von verschiedenen Betriebsschaltern ausgegeben werden, die auf der Bedienungstafel angeordnet sind, werden zu der Steuerungsvorrichtung eingegeben. Als die verschiedenen Betriebsschalter, die auf der Bedienungstafel bereitgestellt sind, sind ein Klimatisierungsbetriebsschalter zum Anfordern der Durchführung einer Klimatisierung des Fahrzugraums, ein Fahrzeuginnenraumtemperatureinstellschalter zum Einstellen der Temperatur des Fahrzeuginnenraums und dergleichen bereitgestellt.
In der Steuerungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Steuerungseinheit zum Steuern des Betriebs von verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung verbunden sind, einstückig ausgebildet. Unter den Steuerungsvorrichtungen konfiguriert eine Konfiguration (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs von jeder Steuerungszielvorrichtung eine Steuerungseinheit jeder Steuerungszielvorrichtung.
Zum Beispiel ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Abgabekapazitätssteuerungseinheit so konfiguriert, dass sie die Kühlmittelabgabekapazität des Verdichters 11 steuert, indem sie den Betrieb des Abgabekapazitätssteuerungsventils des Verdichters 11 steuert. Die Ejektorsteuerungseinheit ist so konfiguriert, dass sie den Betrieb der Antriebsvorrichtung 33 steuert. Die Abgabekapazitätssteuerungseinheit und die Ejektorsteuerungseinheit können durch eine andere Steuerungsvorrichtung, die von der zuvor beschriebenen Steuerungsvorrichtung getrennt ist, konfiguriert sein.
Als nächstes wird der Betrieb des Ejektorkältekreislaufs 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der zuvor beschriebenen Konfiguration beschrieben. Als erstes, wenn der Betriebsschalter der Bedienungstafel eingeschaltet ist, betreibt die Steuerungsvorrichtung das Abgabekapazitätssteuerungsventil des Verdichters 11, den Kühllüfter 12d, den Gebläselüfter 16a und dergleichen. Als ein Ergebnis saugt der Verdichter 11 das Kühlmittel an, verdichtet das Kühlmittel und gibt das Kühlmittel ab.
Das Hochtemperaturhochdruckkühlmittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, strömt in den Kondensatorabschnitt 12a des Kühlers 12, tauscht eine Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Kühllüfter 12d geblasen wird, strahlt die Wärme ab und kondensiert. Das Kühlmittel, das durch den Kondensatorabschnitt 12a kondensiert ist, wird durch den Aufnahmeabschnitt 12b in Gas und Flüssigkeit getrennt. Das flüssigphasige Kühlmittel, das durch den Aufnahmeabschnitt 12b getrennt ist, tauscht die Wärme mit der Außenluft, die von dem Kühllüfter 12d geblasen wird, durch die Unterkühlungseinheit 12c aus und strahlt ferner die Wärme ab, um ein unterkühltes flüssigphasiges Kühlmittel zu werden.
Das Hochdruckflüssigphasenkühlmittel im unterkühlten Zustand, das von der Unterkühlungseinheit 12c des Kühlers 12 herausströmt, wird in dem Kühlmitteldurchgang 31b, der zwischen der Innenfläche der Düse 31 des Ejektors 13 und der Außenfläche der Nadel 32 bereitgestellt ist, auf eine isentrope Weise druckgemindert und wird von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f ausgestoßen. Zu dieser Zeit steuert die Steuerungsvorrichtung den Betrieb der Antriebsvorrichtung 33 derart, dass der Überhitzungsgrad des Kühlmittels auf der Auslassseite des Verdampfers 16 sich einem vorbestimmten Bezugsüberhitzungsgrad KSH annähert.
Das Kühlmittel, das aus dem Verdampfer 16 herausgeströmt ist, wird von dem Kühlmittelsauganschluss 34a durch die Saugwirkung des eingespritzten Kühlmittels, das von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f der Düse 31 ausgestoßen wird, angesaugt. Das Saugkühlmittel, das von dem Kühlmittelsauganschluss 34a angesaugt wird, strömt in den Mischabschnitt 34b durch den Saugdurchgang 34c, und wird mit dem eingespritzten Kühlmittel gemischt. Die Geschwindigkeit des Saugkühlmittels wird dann erhöht, wenn das Saugkühlmittel durch den Saugdurchgang 34c hindurchgeht. Als ein Ergebnis wird eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Geschwindigkeit des Saugkühlmittels und der Geschwindigkeit des eingespritzten Kühlmittels reduziert, um einen Mischverlust zu reduzieren.
Das Kühlmittel, das in dem Mischabschnitt 34b gemischt wird, strömt in den Diffusorabschnitt 34d. In dem Diffusorabschnitt 34d wird eine kinetische Energie des Mischkühlmittels in eine Druckenergie umgewandelt, indem die Durchgangsquerschnittsfläche vergrößert wird. Als ein Ergebnis steigt der Druck des Mischkühlmittels an. Das Kühlmittel, das aus dem Diffusorabschnitt 34d herausgeströmt ist, strömt in den Akkumulator 14 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt.
Das flüssigphasige Kühlmittel, das durch den Akkumulator 14 getrennt ist, wird durch die Festdrossel 15 druckgemindert und strömt in den Verdampfer 16. Das Kühlmittel, das in den Verdampfer 16 strömt, absorbiert die Wärme von der Luft, die durch den Gebläselüfter 16a geblasen wird und verdampft. Als ein Ergebnis wird die Luft gekühlt. Das Kühlmittel, das aus dem Verdampfer 16 herausgeströmt ist, wird von dem Kühlmittelsauganschluss 34a des Ejektors 13 wie zuvor beschrieben angesaugt. Andererseits wird das gasphasige Kühlmittel, das durch den Akkumulator 14 getrennt wurde, in den Verdichter 11 angesaugt und wieder verdichtet.
Der Ejektorkältekreislauf 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann wie zuvor beschrieben betrieben werden, um die Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen wird, zu kühlen.
Bei dem Ejektorkältekreislauf 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zu dieser Zeit das Kühlmittel, dessen Druck durch den Diffusorabschnitt 34d des Ejektors 13 erhöht ist, in den Verdichter 11 angesaugt. Gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10 kann daher die Leistungsaufnahme des Verdichters 11 reduziert werden und die Leistungszahl (COP) des Zyklus kann verbessert werden, im Vergleich mit einer normalen Kältezyklusvorrichtung, bei der der Druck des Kühlmittels, das in dem Verdampfer verdampft wird, und der Druck des Kühlmittels, das in den Verdichter angesaugt wird, im Wesentlichen gleich sind.
Da der Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nadel 32 und die Antriebsvorrichtung 33 hat, kann ferner die Durchgangsquerschnittsfläche des Mindestdurchgangsquerschnittsflächenabschnitts in Übereinstimmung mit der Laständerung des Ejektorkältekreislaufs 10 eingestellt werden. Daher kann der Ejektor 13 in Übereinstimmung mit der Laständerung des Ejektorkältekreislaufs 10 angemessen betrieben werden.
Bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steht ferner der Vorderendabschnitt 32d der Nadel 32 von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f der Düse 31 in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels vor. Demgemäß entspannt die Düse 31 das eingespritzte Kühlmittel frei als eine Ringdüse, indem sie das Fluid entlang der Nadel 32 einspritzt. Als ein Ergebnis kann eine Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Kühlmittels auf eine Überschallgeschwindigkeit erhöht werden.
Ferner ist der Einspritzströmungsspreizwinkel θ, der durch die Mittelachse CL und die Tangentenlinie der Einspritzströmungsmittellinie FCL an dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids ausgebildet ist, 0° oder mehr. Demgemäß kann die Strömungsrichtung des eingespritzten Kühlmittels nach außen weg von der Mittelachse CL geändert werden.
Daher können das eingespritzte Kühlmittel und das Saugkühlmittel effizient miteinander gemischt werden, obwohl der Saugdurchgang 34c den Kühlmittelauslass hat, der sich auf ringförmige Weise auf der Außenseite des Kühlmitteleinspritzanschlusses 31f öffnet und das Saugkühlmittel von der radial äußeren Seite des Kühlmitteleinspritzanschlusses 31f mit dem eingespritzten Kühlmittel gemischt wird.
Mit anderen Worten erhöht der Ejektor 13 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Kühlmittels mit hoher Effizienz als ein Ejektor mit einer Ringdüse, und mischt das eingespritzte Kühlmittel und das Saugkühlmittel mit hoher Effizienz. Demgemäß saugt der Ejektor 13 das Kühlmittel mit hoher Effizienz an und erhöht einen Druck des Kühlmittels mit hoher Effizienz. Daher kann die Leistungszahl (COP) des Ejektorkältekreislaufs 10 weiter verbessert werden.
Bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bewegt die Antriebsvorrichtung 33 die Nadel 32 entlang der Mittelachse CL, wodurch der Kühlmitteldurchgang 31b in der Düse 31 verschlossen wird. Wenn bei dem zuvor beschriebenen Ejektor 13 die Nadel 32 die Durchgangsquerschnittsfläche in dem Halsabschnitt 31d so verkleinert, dass sie, gerade bevor die Nadel 32 den Kühlmitteldurchgang 31b verschließt, sehr klein ist, kann ein Volumen des eingespritzten Kühlmittels, das von der Düse 31 ausgestoßen wird, klein sein.
Wenn das Volumen des eingespritzten Kühlmittels, das von der Düse 31 abgegeben wird, klein ist, verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Kühlmittels. Demgemäß verringert sich eine Trägheitskraft des eingespritzten Kühlmittels entlang der Mittelachse CL. Daher wird das eingespritzte Kühlmittel zu dem Vorderendabschnitt 32d der Nadel leicht angezogen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ejektor 13 so konfiguriert, dass er den Kühlmitteldurchgang 31b verschließt, der in der Düse 31 definiert ist. Jedoch kann der Ejektor 13 die Strömungsgeschwindigkeit des eingespritzten Fluids als ein Ejektor mit einer Ringdüse ausreichend erhöhen und kann das eingespritzte Fluid und das Saugfluid mit hoher Effizienz mischen, indem er die Strömungsrichtung des eingespritzten Kühlmittels nach außen weg von der Mittelachse CL ändert.
Bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c in einer Form ausgebildet, die eine Querschnittsfläche hat, die sich in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels erhöht. Daher kann der Einspritzströmungsspreizwinkel θ zuverlässig und auf einfache Weise auf 0° oder mehr gesetzt sein.
Ferner ist bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Form des Voreinspritzdurchgangs 31g derart ausgebildet, dass die Durchgangsquerschnittsfläche in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels geringfügig erhöht wird. Mit der zuvor beschriebenen Form kann der Voreinspritzdurchgang 31g als ein Homogenisierungsraum zum homogenen Mischen von Siedekernen, die in dem Halsabschnitt 31d erzeugt werden, mit dem flüssigphasigen Kühlmittel verwendet werden.
Dann wird das Kühlmittel in einer Gas-Flüssigkeits-Doppelphase, in der die Gasphase und die Flüssigkeitsphase gleichmäßig gemischt sind, von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f ausgestoßen, wodurch es möglich ist, das eingespritzte Kühlmittel effizient zu beschleunigen. Als ein Ergebnis kann der Ejektor 13 die hohe Ejektoreffizienz vorweisen, und kann die hohe Saugfähigkeit und die Druckerhöhungsfähigkeit vorweisen.
Gemäß Studien und Studien durch die Erfinder der vorliegenden Offenbarung, wie in 4 gezeigt ist, kann mit der Verwendung des Voreinspritzdurchgangs 31g als einen Homogenisierungsraum und dem Setzen des Einspritzströmungsspreizwinkels θ zu 0° oder mehr der Ejektor auf effiziente Weise nah an den Maximalwert gebracht werden.
In 4 bedeutet θ = 0°, dass die Mittelachse CL und die Tangentenlinie der Einspritzströmungsmittellinie FCL an dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f parallel zueinander sind. In einem Bereich von θ < 0° werden die Mittelachse CL und die Tangentenlinie der Einspritzströmungsmittellinie FCL an dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f allmählich in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Kühlmittels nah aneinander gebracht, und überschneiden einander auf der stromabwärtigen Seite des Kühlmitteleinspritzanschlusses 31f in der Strömungsrichtung des Kühlmittels.
Bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Umriss des düsenseitigen abgeschrägten Abschnitts 31e in dem axialen Querschnitt, entlang dem sich die Mittelachse CL erstreckt, eine gerade Linie. Gemäß der vorgenannten Konfiguration kann der düsenseitige abgeschrägte Abschnitt 31e auf einfache Weise verarbeitet und ausgebildet werden.
Bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Außenfläche des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c in dem axialen Querschnitt, entlang dem sich die Mittelachse CL erstreckt, gekrümmt. Gemäß der vorgenannten Konfiguration wird die Form des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c, der einfacher verarbeitet wird als der düsenseitige abgeschrägte Abschnitt 31e, eingestellt, um dadurch die Durchgangsquerschnittsfläche des Voreinspritzdurchgangs 31g auf einfache Weise angemessen zu ändern.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in dem Gesamtkonfigurationsschaubild von 5 gezeigt ist, wird ein Ejektor 13 auf einen Ejektorkältekreislauf 10a angewendet. In 5 werden die gleichen oder äquivalenten Teile wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels durch die gleichen Bezugszeichen angegeben. Dies trifft zudem auf die folgenden Zeichnungen zu.
Der Ejektorkältekreislauf 10a hat einen Zweigabschnitt 17, der eine Strömung eines Kühlmittels, das aus einem Kühler 12 geströmt ist, abzweigt. Als der Zweigabschnitt 17 kann eine Drei-Wege-Verbindung oder dergleichen mit drei Einström- und Ausströmanschlüssen eingesetzt werden. Einer der drei Einström- und Ausströmanschlüsse der Drei-Wege-Verbindung kann als der Kühlmitteleinströmanschluss verwendet werden und die anderen zwei können als die Kühlmittelausströmanschlüsse verwendet werden.
Die Kühlmitteleinlass-31a-Seite des Ejektors 13 ist mit einem Kühlmittelausströmanschluss des Zweigabschnitts 17 verbunden. Der andere Kühlmittelausströmanschluss des Zweigabschnitts 17 ist mit einer Kühlmitteleinlassseite eines Verdampfers 16 durch eine Festdrossel 15 verbunden. Zum Zweck der Klarheit der Beschreibung wird in der folgenden Beschreibung der Verdampfer 16 als ein Saugseitenverdampfer 16 beschrieben.
Bei dem Ejektorkältekreislauf 10a ist eine Kühlmitteleinlassseite eines Ausströmseitenverdampfers 18 mit einem Kühlmittelauslass eines Diffusorabschnitts 34d des Ejektors 13 verbunden. Der Auslassseitenverdampfer 18 ist ein wärmeabsorbierender Wärmetauscher, der ein Niederdruckkühlmittel verdampft und eine Wärmeabsorptionswirkung ausübt, indem er eine Wärme zwischen dem Niederdruckkühlmittel, dessen Druck durch den Ejektor 13 gemindert ist, und einer Luft ausübt, die von dem Gebläselüfter 16a in Richtung des Fahrzeugraums geblasen wird.
Der Ausströmseitenverdampfer 18 ist einstückig mit dem Saugseitenverdampfer 16 ausgebildet. Genauer gesagt ist jeder des Saugseitenverdampfers 16 und des Ausströmseitenverdampfers 18 durch einen sogenannten Wärmetauscher der Tank-und-Rohr-Bauart konfiguriert, der mehrere Rohre zum Zirkulieren des Kühlmittels und ein Paar Sammler- und Verteilertanks hat, die auf beiden Enden der mehreren Rohre zum Sammeln oder Verteilen des Kühlmittels, das durch die Rohre strömt, angeordnet sind.
Die Sammler- und Verteilertanks des Saugseitenverdampfers 16 und des Ausströmseitenverdampfers 18 sind aus dem gleichen Werkstoff hergestellt, wodurch der Saugseitenverdampfer 16 und der Ausströmseitenverdampfer 18 zusammen integriert werden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zu dieser Zeit der Saugseitenverdampfer 16 und der Ausströmseitenverdampfer 18 in Reihe mit Bezug auf die Luftströmungsrichtung derart angeordnet, dass der Ausströmseitenverdampfer 18 auf der stromaufwärtigen Seite des Saugseitenverdampfers 16 in der Luftströmungsrichtung angeordnet ist. Daher strömt die Luft wie durch einen gestrichelten Pfeil in 5 angezeigt.
Bei dem Ejektorkältekreislauf 10a entfällt der Akkumulator 14, und die Auslassseite des Ausströmseitenverdampfers 18 ist mit der Einlassanschlussseite des Verdichters 11 verbunden. Die anderen Konfigurationen des Ejektorkältekreislaufs 10a und des Ejektors 13 sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Als nächstes wird der Betrieb des Ejektorkältekreislaufs 10a gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der zuvor beschriebenen Konfiguration beschrieben. Wenn die Steuerungsvorrichtung den Verdichter 11 oder dergleichen betreibt, wird ein Hochtemperaturhochdruckkühlmittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, durch den Kühler 12 gekühlt, um ein unterkühltes flüssigphasiges Kühlmittel zu werden, ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Strömung des Kühlmittels von dem Kühler 12 wird in den Zweigabschnitt 17 abgezweigt und wird in eine Kühlmittelströmung, die zu dem Ejektor 13 strömt, und eine Kühlmittelströmung, die zu der Festdrossel 15 strömt, aufgeteilt.
Zu dieser Zeit wird ein Verhältnis zwischen einem Durchfluss des Kühlmittels, das von dem Zweigabschnitt 17 in den Ejektor 13 strömt, und einem Durchfluss des Kühlmittels, das von dem Zweigabschnitt 17 in die Festdrossel 15 strömt, gemäß einer Mindestdurchgangsquerschnittsfläche des Kühlmitteldurchgangs 31b der Düse 31 bestimmt. Daher steuert die Steuerungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Betrieb der Antriebsvorrichtung 33, sodass sowohl der Ausströmseitenverdampfer 18 als auch der Saugseitenverdampfer 16 eine angemessene Kältekapazität vorweisen und eine hohe Leistungszahl (COP) in dem gesamten Zyklus vorweisen können.
Das Kühlmittel, das von dem Zweigabschnitt 17 zu der Ejektor-13-Seite strömt, wird in dem Kühlmitteldurchgang 31b, der zwischen einer Innenfläche der Düse 31 des Ejektors 13 und einer Außenfläche der Nadel 32 bereitgestellt ist, auf eine isentrope Weise druckgemindert und wird von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f ausgestoßen. Das Kühlmittel, das von dem Saugseitenverdampfer 16 herausgeströmt ist, wird von dem Kühlmittelsauganschluss 34a des Ejektors 13 durch die Saugwirkung des eingespritzten Kühlmittels angesaugt.
Das eingespritzte Kühlmittel, das von dem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f ausgestoßen wird, und das Saugkühlmittel, das von dem Kühlmittelsauganschluss 34a angesaugt wird, werden in dem Mischabschnitt 34b zusammen gemischt und deren Druck wird in dem Diffusorabschnitt 34d auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhöht.
Das Kühlmittel, das aus dem Diffusorabschnitt 34d herausgeströmt ist, strömt in den Ausströmseitenverdampfer 18. In dem Ausströmseitenverdampfer 18 absorbiert das Kühlmittel, das aus dem Diffusorabschnitt 34d herausgeströmt ist, die Wärme von der Luft, die durch den Gebläselüfter 16a geblasen wird, und verdampft. Als ein Ergebnis wird die Luft gekühlt. Das gasphasige Kühlmittel, das aus dem Ausströmseitenverdampfer 18 herausströmt, wird in den Verdichter 11 angesaugt und wieder verdichtet.
Andererseits wird das Kühlmittel, das aus dem Zweigabschnitt 17 zu der Festdrossel-15-Seite herausgeströmt ist, druckgemindert und auf eine isenthalpe Weise durch die Festdrossel 15 entspannt, und strömt in den Saugseitenverdampfer 16. Das Kühlmittel, das in den Saugseitenverdampfer 16 strömt, absorbiert nach dem Strömen durch den Ausströmseitenverdampfer 18 die Wärme von der Luft und verdampft. Als ein Ergebnis wird die Luft weiter gekühlt und in den Fahrzeugraum geblasen. Das Kühlmittel, das aus dem Saugseitenverdampfer 16 herausgeströmt ist, wird in den Ejektor 13 durch den Kühlmittelsauganschluss 34a angesaugt.
Der Ejektorkältekreislauf 10a gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird wie zuvor beschrieben betrieben, und kann die Luft kühlen, die in den Fahrzeugraum geblasen wird. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, da eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Ausströmseitenverdampfers 18 sich durch die Druckerhöhungswirkung des Diffusorabschnitts 34d mehr erhöht als eine Kühlmittelverdampfungstemperatur des Saugseitenverdampfers 16, kann zu dieser Zeit eine Temperaturdifferenz zwischen den Kühlmittelverdampfungstemperaturen des Ausströmseitenverdampfers 18 und des Saugseitenverdampfers 16 und der Luft sichergestellt werden, um die Luft effizient zu kühlen.
Da der Kühlmittelauslass des Ausströmseitenverdampfers 18 mit der Einlassseite des Verdichters 11 verbunden ist, kann ferner bei dem Ejektorkältekreislauf 10a das Kühlmittel, dessen Druck durch den Diffusorabschnitt 34d des Ejektors 13 erhöht ist, in den Verdichter 11 angesaugt werden. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann als ein Ergebnis die Leistungsaufnahme des Verdichters 11 reduziert werden und die Leistungszahl (COP) des Zyklus kann verbessert werden.
Da der gleiche Ejektor 13 wie derjenige des ersten Ausführungsbeispiels eingesetzt wird, können ferner bei dem Ejektorkältekreislaufs 10a gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden. Mit anderen Worten, selbst wenn der Ejektor 13 auf den Ejektorkältekreislauf 10a angewendet wird, können sowohl die Beschleunigung des eingespritzten Kühlmittels als auch die Verbesserung der Mischeigenschaften des eingespritzten Kühlmittels und des Saugkühlmittels auf ähnliche Weise wie bei der Ringdüse durchgeführt werden, und eine hohe Saugfähigkeit und eine hohe Druckerhöhungsfähigkeit können vorgewiesen werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Bei einem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Form der Nadel 32 gegenüber derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels geändert, wie in 6 gezeigt ist. 6 ist eine Zeichnung, die der 3 entspricht, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde. Dies trifft zudem auf die 7 bis 9 zu, die später beschrieben werden.
Genauer gesagt ist bei der Nadel 32 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Umriss des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c in einem axialen Querschnitt, entlang dem sich eine Mittellinie CL erstreckt, eine gerade Linie. Daher ist der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Kegelstumpfform ausgebildet. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Einspritzströmungsspreizwinkel θ ferner so ausgebildet, dass er 0° oder mehr ist.
Andere Konfigurationen und der Betrieb des Ejektors 13 und des Ejektorkältekreislaufs 10 sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Daher können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels zudem in dem Ejektor 13 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erhalten werden. Da eine Linie, die in dem axialen Querschnitt mit der Mittelachse CL durch den nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt 32c gezeichnet wird, gerade ist, kann der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c auf einfache Weise bearbeitet und ausgebildet sein.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Bei einem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Form einer Nadel 32 gegenüber derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels geändert, wie in 7 gezeigt ist. Genauer gesagt ist bei der Nadel 32 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Abschnitt, der dem nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt 32c, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, entspricht, in einer Säulenform ausgebildet. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Einspritzströmungsspreizwinkel θ ferner so ausgebildet, dass er 0° oder mehr ist.
Andere Konfigurationen und der Betrieb des Ejektors 13 und des Ejektorkältekreislaufs 10 sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Daher können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels zudem in dem Ejektor 13 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erreicht werden. Da der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c in einer Säulenform ausgebildet ist, kann ferner der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c auf einfache Weise bearbeitet und ausgebildet sein.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Bei einem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Form einer Nadel 32 gegenüber derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels geändert, wie in 8 gezeigt ist. Genauer gesagt hat die Nadel 32 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt 32c. Der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c ist in einer Kegelstumpfform ausgebildet und hat eine Querschnittsfläche, die sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels verringert. Der Einspritzströmungsspreizwinkel θ ist auf 0° gesetzt. Mit anderen Worten sind eine Mittelachse CL und eine Tangentenlinie der Einspritzströmungsmittellinie FCL an einem Kühlmitteleinspritzanschluss 31f parallel zueinander angeordnet.
Andere Konfigurationen und der Betrieb des Ejektors 13 und des Ejektorkältekreislaufs 10 sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Daher kann zudem in dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Mischeigenschaft zwischen dem eingespritzten Kühlmittel und dem Saugkühlmittel verbessert werden, und eine hohe Saugfähigkeit und eine hohe Druckerhöhungsfähigkeit können vorgewiesen werden im Vergleich zu dem Ejektor des Stands der Technik, bei dem der Einspritzströmungsspreizwinkel θ < 0° ist.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Bei den Nadeln 32 gemäß den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen ist der maximale Außendurchmesser des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c oder des Vorderendabschnitts 32d, der auf der stromabwärtigen Seite des Abgeschrägten Abschnitts 32b in der Strömungsrichtung des Kühlmittels positioniert ist, so ausgebildet, dass er kleiner als der Innendurchmesser des Halsabschnitts 31d der Düse 31 ist.
Aus diesem Grund, wenn der Kühlmitteldurchgang 31b bei dem Ejektor 13 gemäß den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen verschlossen ist, ist der abgeschrägte Abschnitt 32b mit dem Halsabschnitt 31d von der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels in Kontakt gebracht. Wenn die Nadel 32 der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele in dem Kühlmitteldurchgang 31b der Düse 31 angeordnet ist, ist ferner die Nadel 32 in dem Kühlmitteldurchgang 31b der Düse 31 von der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels eingesetzt und angeordnet.
Andererseits, wie in 9 gezeigt ist, ist bei einer Nadel 32 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein maximaler Außendurchmesser des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c oder eines Vorderendabschnitts 32d so ausgebildet, dass er größer als ein Innendurchmesser eines Halsabschnitts 31d einer Düse 31 ist.
Aus diesem Grund, wenn ein Kühlmitteldurchgang 31b bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verschlossen ist, kommt der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt 32c mit dem Halsabschnitt 31d von der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels in Kontakt. Bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entfällt ferner der abgeschrägte Abschnitt 32b, und wenn die Nadel 32 in dem Kühlmitteldurchgang 31b der Düse 31 angeordnet ist, ist die Nadel 32 in dem Kühlmitteldurchgang 31b der Düse 31 von der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels eingesetzt und angeordnet.
Andere Konfigurationen und der Betrieb des Ejektors 13 und des Ejektorkältekreislaufs 10 sind die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Daher können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels zudem in dem Ejektor 13 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erhalten werden.
Da die maximalen Außendurchmesser des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts 32c und des Vorderendabschnitts 32d bei dem Ejektor 13 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel so ausgebildet sind, dass sie größer sind als der Innendurchmesser des Halsabschnitts 31d der Düse 31, ist ferner der Einspritzströmungsspreizwinkel θ auf einfache Weise vergrößert. Daher ist die vorliegende Erfindung dann wirksam, wenn sie auf einen Ejektor angewendet wird, bei dem der Einspritzströmungsspreizwinkel θ, zu dem die Ejektoreffizienz den maximalen Wert einnimmt, einen relativ großen Wert einnimmt.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Änderungen können wie folgt innerhalb eines Umfangs vorgenommen werden, der nicht von dem Wesen der vorliegenden Offenbarung abweicht. Die technischen Merkmale, die bei jedem der vorgenannten Ausführungsbeispiele offenbart sind, können auf angemessene Weise innerhalb eines umsetzbaren Umfangs zusammen kombiniert werden. Zum Beispiel kann der Ejektor 13, der bei dem dritten bis sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, auf den Ejektorkältekreislauf 10a angewendet werden, der bei dem sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
(1) Die Konfiguration des Ejektors 13 ist nicht auf diejenige beschränkt, die bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbart ist.
Zum Beispiel ist bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Beispiel beschrieben, bei dem die Linie, die in dem axialen Querschnitt mit der Mittelachse CL durch den düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e gezeichnet ist, eine gerade Linie, aber die Linie, die in dem axialen Querschnitt durch den düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e gezeichnet ist, ist nicht auf die gerade Linie beschränkt.
Mit anderen Worten, falls ein Kühlmitteldurchgang, der als ein Homogenisierungsraum dient, zwischen dem nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt 32c und dem düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e bereitgestellt sein kann, und der Einspritzströmungsspreizwinkel θ 0° oder mehr sein kann, kann die Linie, die in dem axialen Querschnitt durch den düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e gezeichnet ist, gekrümmt sein. Ferner kann die Form eine Kombination mehrerer Linien sein. Auf ähnliche Weise kann die Linie, die durch den nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt 32c in dem axialen Querschnitt gezeichnet ist, eine Form haben, bei der mehrere Linien zusammen kombiniert sind.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen hat der Kühlmitteldurchgang, der zwischen dem nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt 32c und dem düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt 31e definiert ist, eine Form, sodass eine Durchgangsquerschnittsfläche des Kühlmitteldurchgangs sich in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels erhöht, aber die Form des Kühlmitteldurchgangs ist nicht auf das vorgenannte Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann der Kühlmitteldurchgang eine Form haben, sodass die Durchgangsquerschnittsfläche des Kühlmitteldurchgangs in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Kühlmittels gleichbleibend ist, solange der Kühlmitteldurchgang als ein Homogenisierungsraum dient.
Bei jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Antriebsvorrichtung 33, die durch ein elektrisches Stellglied konfiguriert ist, eingesetzt wird, aber die Antriebsvorrichtung 33 ist nicht auf das vorgenannte Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann eine Struktur bereitgestellt sein, die eine Temperaturerfassungseinheit mit einem auf Druck ansprechenden Bauteil, das in Übereinstimmung mit der Temperatur und dem Druck des Kühlmittels auf der Auslassseite des Verdampfers 16 versetzt wird, und die durch einen mechanischen Mechanismus zum Übertragen des Versatzes des auf Druck reagierenden Bauteils zu dem Drosselventilkörper konfiguriert ist.
Um die Wirkungen des Ejektors gemäß der vorliegenden Offenbarung, das heißt, die Wirkungen des Beschleunigens des eingespritzten Kühlmittels und des Verbesserns der Mischeigenschaft des eingespritzten Kühlmittels und des Saugkühlmittels, auf die gleiche Weise wie bei der Ringdüse zu erhalten, ist ferner die Antriebsvorrichtung 33 nicht notwendigerweise konfiguriert.
(2) Die Komponenten, die die Ejektorkältekreisläufe 10 und 10a konfigurieren, sind nicht auf diejenigen beschränkt, die bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbart sind.
Zum Beispiel wurde bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Beispiel beschrieben, bei dem der kraftmaschinenangetriebene Verdichter mit variabler Kapazität als der Verdichter 11 eingesetzt ist, aber der Verdichter mit fester Kapazität kann als der Verdichter 11 eingesetzt sein, der die Kühlmittelabgabekapazität durch Änderung der Betriebsrate des Verdichters durch das Einrücken und Ausrücken der elektromagnetischen Kupplung einstellt. Ferner kann ein elektrischer Verdichter eingesetzt sein, der einen Verdichtungsmechanismus mit fester Kapazität und einen elektrischen Motor hat, der betrieben wird, indem er mit einer elektrischen Leistung versorgt wird. Bei dem elektrischen Verdichter kann die Kühlmittelabgabekapazität durch Einstellung der Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors gesteuert werden.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Wärmetauscher der Unterkühlungsart als der Kühler 12 eingesetzt ist, aber die Konfiguration des Kühlers 12 ist nicht auf das vorgenannte Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann ein normaler Kühler eingesetzt sein, der nur den Kondensatorabschnitt 12a hat. Ferner kann ein Kondensator mit integriertem Sammelbehälter eingesetzt sein, bei dem ein Flüssigkeitssammelbehälter (Sammelbehälter) zum Trennen des Gases und der Flüssigkeit aus dem Kühlmittel, das durch den Kühler gekühlt wird, und zum Speichern des überschüssigen flüssigphasigen Kühlmittels zusammen mit einem üblichen Kühler integriert ist.
Zum Beispiel, wenn ein normaler Kühler betrieben wird, kann ferner das Kühlmittel, das in die Düse 31 des Ejektors 13 strömt, ein Gas-Flüssigkeits-Doppelphasen-Kühlmittel sein. Bei dem Ejektor gemäß der vorliegenden Offenbarung wird das Kühlmittel in einem Gas-Flüssigkeits-Mischphasenzustand frei entspannt, um auf eine Schallgeschwindigkeit der Doppelphase oder höher zu beschleunigen. Daher ist das Kühlmittel, das in die Düse 31 strömt, nicht auf das unterkühlte flüssigphasige Kühlmittel beschränkt, und kann ein gesättigtes flüssigphasiges Kühlmittel, ein Gas-Flüssigkeits-Doppelphasen-Kühlmittel oder ein Kühlmittel in einem überkritischen Zustand sein.
Ferner kann der stromabwärtigen Seite des Kühlers 12 ein Entspannungsventil zum Reduzieren des Drucks des Hochdruckkühlmittels zu dem Zwischendruckkühlmittel hinzugefügt sein.
Obwohl R134a bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen als das Kühlmittel eingesetzt ist, ist das Kühlmittel darüber hinaus nicht auf das vorgenannte Beispiel beschränkt. Beispielsweise können R1234yf, R600a, R410A, R404A, R32, R407C oder dergleichen eingesetzt sein. Alternativ kann ein Mischkühlmittel oder dergleichen eingesetzt sein, bei dem verschiedene Arten dieser Kühlmittel zusammen gemischt sind. Ferner kann Kohlenstoffdioxid als das Kühlmittel eingesetzt sein, um einen überkritischen Kältezyklus zu konfigurieren, bei dem der hochdruckseitige Kühlmitteldruck gleich wie oder höher als der kritische Druck des Kühlmittels ist.
(3) Der anwendbare Ejektorkältekreislauf des Ejektors 13 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf denjenigen beschränkt, der bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbart ist.
Zum Beispiel können verschiedene Kühlzielräume durch den Saugseitenverdampfer 16 und den Ausströmseitenverdampfer 18 in einer Zykluskonfiguration gekühlt werden, die ähnlich wie diejenige des bei dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Ejektorkältekreislaufs 10a ist. Gemäß der vorgenannten Konfiguration können verschiedene Kühlzielräume in verschiedenen Temperaturzonen gekühlt werden. Zum Beispiel kann die Luft, die zirkuliert und zu dem fahrzeuginternen Kühlschrank geblasen wird, durch den Saugseitenverdampfer 16 gekühlt werden, und die Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen wird, kann durch den Ausströmseitenverdampfer 18 gekühlt werden.
Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung auf einen Ejektorkältekreislauf angewendet werden, der einen Zweigabschnitt, der den Akkumulator 14 entfallen lässt und die Strömung des Kühlmittels abzweigt, das aus dem Diffusorabschnitt 34d des Ejektors 13 herausgeströmt ist, einen Ausströmseitenverdampfer, der ein Kühlmittel verdampft, das an dem Zweigabschnitt abgezweigt ist und zu der Einlassseite des Verdichters herausströmt, und einen Saugseitenverdampfer hat, der das andere Kühlmittel verdampft, das an dem Zweigabschnitt abgezweigt ist und zu der Kühlmittelsauganschlussseite mit Bezug auf den Ejektorkältekreislauf 10 strömt, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
(4) Bei jedem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der Ejektor 13 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf die Ejektorkältekreisläufe 10 und 10a angewendet wird, die in einer Fahrzeugklimaanlage verwendet werden, aber die Anwendung des Ejektors 13 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf das vorgenannte Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die vorliegende Offenbarung auf einen Ejektorkältekreislauf angewendet werden, der in einer stationären Klimaanlage, einem Kühllagerhaus und eine Kühlvorrichtung für einen Verkaufsautomaten verwendet werden, oder kann auf andere Kreisläufe als einen Ejektorkältekreislauf angewendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017 [0001]
JP 011964 [0001]
JP 2017238514 [0001]
JP 2004270460 A [0006]

Claims

Ejektor, der Folgendes aufweist: eine Düse (31), die einen Druck eines Fluids in einer flüssigen Phase oder eines Fluids in einer Gas-Flüssigkeits-Doppelphase mindert und als ein eingespritztes Fluid das Fluid in der flüssigen Phase oder das Fluid in der Gas-Flüssigkeits-Doppelphase mit hoher Geschwindigkeit aus einem Fluideinspritzanschluss (31f) abgibt; eine Nadel (32), die in einem Fluiddurchgang (31b), der in der Düse definiert ist, angeordnet ist und sich entlang einer Mittelachse (CL) der Düse erstreckt; und einen Körper (34), mit einem Fluidsauganschluss (34a), der als ein Saugfluid ein Fluid von einem Äußeren des Körpers durch Verwendung einer durch das eingespritzte Fluid erzeugten Saugkraft ansaugt, und einem Druckerhöhungsabschnitt (34d), der einen Druck einer Mischung aus dem eingespritzten Fluid und dem Saugfluid erhöht, wobei die Nadel einen Vorderendabschnitt (32d) hat, der von dem Fluideinspritzanschluss in Richtung einer stromabwärtigen Seite des Fluideinspritzanschlusses entlang einer Strömungsrichtung des Fluids vorsteht, die Düse einen Halsabschnitt (31d), der eine Durchgangsquerschnittsfläche des Fluiddurchgangs so verkleinert, dass sie in dem Fluiddurchgang an dem Halsabschnitt am kleinsten ist, und einen düsenseitigen abgeschrägten Abschnitt (31e) hat, der sich von dem Halsabschnitt zu dem Fluideinspritzanschluss erstreckt und die Durchgangsquerschnittsfläche des Fluiddurchgangs in Richtung der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids aufweitet, die Nadel dazu konfiguriert ist, den Fluiddurchgang zu verschließen, in einem axialen Querschnitt des Ejektors, entlang dem sich die Mittelachse (CL) erstreckt, Linien, die senkrecht zu der Mittelachse (CL) sind, als virtuelle vertikale Linien (L1, L2, L3) definiert sind, Punkte, an denen sich die virtuellen vertikalen Linien mit einer Außenfläche der Nadel überschneiden, als nadelseitige Überschneidungspunkte (Pal, Pa2, Pa3) definiert sind, Punkte, an denen sich die virtuellen vertikalen Linien (L1, L2, L3) mit einer Innenfläche des düsenseitigen abgeschrägten Abschnitts überschneiden, als düsenseitige Überschneidungspunkte (Pb1, Pb2, Pb3) definiert sind, mittlere Punkte zwischen den nadelseitigen Überschneidungspunkten (Pal, Pa2, Pa3) und den düsenseitigen Überschneidungspunkten (Pb1, Pb2, Pb3) als Mittelpunkte (Pm1, Pm2, Pm3) auf den virtuellen vertikalen Linien (L1, L2, L3) definiert sind, und eine Linie, die durch die Mittelpunkte (Pm1, Pm2, Pm3) hindurchgeht, als eine Einspritzströmungsmittellinie (FCL) definiert ist, wobei in dem axialen Querschnitt ein Einspritzströmungsspreizwinkel (θ), der auf der stromabwärtigen Seite in der Strömungsrichtung des Fluids zwischen der Mittelachse (CL) und einer Tangentenlinie der Einspritzströmungsmittellinie (FCL) an dem Fluideinspritzanschluss ausgebildet ist, 0° oder mehr ist.
Ejektor nach Anspruch 1, wobei der Fluiddurchgang der Düse einen Voreinspritzdurchgang (31g) hat, der zwischen der Außenfläche der Nadel und der Innenfläche des düsenseitigen abgeschrägten Abschnitts definiert ist, und der Voreinspritzdurchgang eine Durchgangsquerschnittsfläche hat, die gleichbleibend ist oder in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Fluids größer wird.
Ejektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nadel einen nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt (32c) hat, der radial innerhalb des düsenseitigen abgeschrägten Abschnitts befindlich ist, und der nadelseitige abgeschrägte Abschnitt (32c) einen Querschnitt hat, der gleichbleibend ist oder in Richtung der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung des Fluids größer wird.
Ejektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Umriss des düsenseitigen abgeschrägten Abschnitts sich in dem axialen Querschnitt linear erstreckt.
Ejektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Nadel einen nadelseitigen abgeschrägten Abschnitt (32c) hat, der radial innerhalb des düsenseitigen abgeschrägten Abschnitts befindlich ist, und ein Umriss des nadelseitigen abgeschrägten Abschnitts in dem axialen Querschnitt gekrümmt ist.