DE102007001878A1

DE102007001878A1 - Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung

Info

Publication number: DE102007001878A1
Application number: DE102007001878A
Authority: DE
Inventors: Makoto Kariya Ikegami; Hirotsugu Kariya Takeuchi; Etsuhisa Kariya Yamada; Haruyuki Kariya Nishijima; Hideya Kariya Matsui
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-01-13
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2027-01-13
Also published as: DE102007001878B4; JP4737001B2; US7690218B2; JP2007212121A; US20100139315A1; US20070163293A1; US8429931B2

Abstract

Eine Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung enthält einen Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme eines von einem Kompressor (11) ausgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittels, einen Verzweigungsabschnitt (A) zum Verzweigen eines Kältemittelstroms stromab des Kühlers in einen ersten Strom und einen zweiten Strom, eine Ejektorpumpe (16), die einen Düsenabschnitt (16a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des ersten Stroms vom Verzweigungsabschnitt enthält, einen Dekompressionsabschnitt (19a, 26a, 33a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt und einen Verdampfapparat (21) zum Verdampfen des Kältemittels stromab des Dekompressionsabschnitts. Der Verdampfapparat besitzt einen mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbundenen Kältemittelauslass. Ferner ist ein Kältemittelwärmeabstrahlabschnitt (19, 26, 33) zum Abstrahlen von Wärme des Kältemittels, während der Dekompressionsabschnitt das Kältemittel dekomprimiert und ausdehnt, vorgesehen. Zum Beispiel ist der Kältemittelwärmeabstrahlabschnitt in einem Innenwärmetauscher (19, 26, 33) vorgesehen.

Description

GEBIET DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung mit einer Ejektorpumpe.

HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

Die JP-A-2005-308380 (entspricht der US 2005/0268644 A1) offenbart eine Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung. Bei dieser Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung wird ein Kältemittelstrom an einem Verzweigungsabschnitt stromab eines Kühlers und stromauf eines Düsenabschnitts einer Ejektorpumpe in zwei Ströme verzweigt, einer von ihnen strömt zum Düsenabschnitt und der andere von ihnen strömt zu einer Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe.

Bei der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung dieses Dokuments ist ein erster Verdampfapparat stromab eines Diffusorabschnitts der Ejektorpumpe angeordnet. Zwischen dem Verzweigungsabschnitt und der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe sind ein als Dekompressionseinrichtung dienender Drosselmechanismus zum Dekomprimieren des Kältemittels und ein zweiter Verdampfapparat zum Verdampfen des dekomprimierten Kältemittels, um das verdampfte Kältemittel in die Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe ansaugen zu können, vorgesehen.

Eine Druckerhöhungswirkung des Diffusorabschnitts der Ejektorpumpe erhöht einen Kältemittelverdampfungsdruck (d.h. eine Kältemittelverdampfungstemperatur) des ersten Verdampfapparats mehr als jenen des zweiten Verdampfapparats, sodass das Kältemittel in unterschiedlichen Temperaturbereichen am ersten und zweiten Verdampfapparat verdampfen kann. Ferner ist die stromabwärtige Seite des ersten Verdampfapparats mit einer Kompressoransaugseite verbunden, und der Druck des durch den Kompressor anzusaugenden Kältemittels wird erhöht, wodurch eine Kompressorantriebskraft vermindert und ein Kreiswirkungsgrad (COP) verbessert wird.

Um den Kreiswirkungsgrad weiter zu verbessern, versuchen die Erfinder der vorliegenden Anmeldung einen Ejektorpumpen-Kühlkreis, der einen Innenwärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen einem Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel stromab des Kühlers und einem Niedertemperatur- und Niederdruckkältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors zusätzlich zu dem Aufbau der in der JP-A-2005-308380 offenbarten Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung enthält. In diesem Fall wird die Enthalpie des in jeden des ersten und des zweiten Verdampfapparats strömenden Kältemittels durch den Wärmeaustausch der Kältemittel im Innenwärmetauscher verringert, wodurch eine Enthalpiedifferenz des Kältemittels (Kältemittelkapazität) zwischen dem Kältemitteleinlass und -auslass in jedem des ersten und des zweiten Verdampfapparats erhöht wird, wodurch der Kreiswirkungsgrad im Vergleich zu dem in der JP-A-2005-308380 offenbarten Kreis verbessert wird.

Wenn die mit dem Innenwärmetauscher versehene Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung tatsächlich aktiviert wird, dekomprimiert jedoch der Drosselmechanismus stromauf des zweiten Verdampfapparats das Kältemittel nicht ausreichend. Daher arbeitet die Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung häufig, während der Kältemittelverdampfungsdruck des zweiten Verdampfapparats relativ zum Kältemittelverdampfungsdruck des ersten Verdampfapparats nicht genug abfällt. Falls der Kühlkreis in einem solchen Zustand betrieben wird, kann der zweite Verdampfapparat keine ausreichende Kühlleistung bereitstellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben herausgefunden, dass dieses Problem an der Tatsache liegt, dass das in einen unterkühlten Zustand gebrachte Kältemittel nach dem Abstrahlen von Wärme im Innenwärmetauscher in den Drosselmechanismus strömt. Dies deshalb, weil, wenn das in den Drosselmechanismus strömende Kältemittel im unterkühlten Zustand (Flüssigphasenzustand) ist, die Dichte des Kältemittels erhöht ist, was in einem Anstieg der Massenströmungsmenge des durch den Drosselmechanismus strömenden Kältemittels resultiert. Mit anderen Worten führt der Anstieg der Massenströmungsmenge des durch den Drosselmechanismus strömenden Kältemittels zu einem Abfall des Widerstands eines Kanals des Drosselmechanismus, durch den das Kältemittel gelangt, was in einem Abfall des Druckreduktionsmaßes des Kältemittels durch den Drosselmechanismus resultiert.

Ferner haben die Erfinder, um das Kältemittel durch die Dekompressionseinrichtung geeignet zu dekomprimieren, eine Beziehung zwischen der Form des als Dekompressionseinrichtung dienenden Drosselmechanismus und der Strömungsmenge des durch den Drosselmechanismus strömenden Kältemittels basierend auf einem Bericht und experimentellen Formeln berechnet, die in ASHRAE Research, „2002 ASHRAE HANDBOOK REFRIGERATION SI Edition", U.S.A., American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. Edition, Juni 2002, Seiten 45.23 bis 45.30, beschrieben sind.

24 ist ein Diagramm eines Ergebnisses der Berechnung der obigen Beziehung. In dieser Berechnung wird ein Kapillarrohr als Drosselmechanismus benutzt. In 24 ist eine Querachse ein Index l/d, der die Form des Kapillarrohrs angibt (ein Verhältnis der Länge l des Kapillarrohrs zum Innendurchmesser d des Kapillarrohrs), und eine Längsachse gibt die Strömungsmenge (Massenströmungsmenge) des Kältemittels an, wenn ein Kältemitteldruck an einem Einlass des Kapillarrohrs auf einen vorbestimmten Wert gesetzt ist.

Ferner stellt 24 auch durch Plots die Berechnungsergebnisse von zwei Fällen dar: das zum Kapillarrohr strömende Kältemittel ist im unterkühlten Zustand und das Kältemittel ist in einem Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand. Hierbei ist die Trockenheit des Kältemittels des Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustands auf 0,03 bis 0,25 in der Berechnung eingestellt. Diese Trockenheit entspricht einer Trockenheit des Kältemittels stromab eines Kühlers in einer normalen Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung.

Bezug nehmend auf 24 wird, wenn das in das Kapillarrohr strömende Kältemittel in den unterkühlten Zustand gelangt, die Strömungsmenge des Kältemittels im Vergleich zu einem Fall des Kältemittels im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenkältemittel größer, und ein Anstieg im Wert von l/d führt nicht zu einem Abfall der Kältemittelströmungsmenge unter einen vorbestimmten Wert. D.h. eine Modifikation der Form des Kapillarrohrs kann ein Druckreduktionsmaß nicht auf mehr als einen vorbestimmten Wert erhöhen.

Deshalb hat 24 gezeigt, dass die Verwendung des Kältemittels im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand, das in das Kapillarrohr strömt, das Druckreduktionsmaß des Kältemittels im Kapillarrohr im Vergleich zum Fall des Kältemittels im unterkühlten Zustand effektiv vergrößern kann. Das Strömen des Kältemittels im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand in den Drosselmechanismus führt jedoch leicht zu einer Erhöhung der Enthalpie des in den Verdampfapparat strömenden Kältemittels im Vergleich zum Fall des Strömens des Kältemittels im unterkühlten Zustand in den Drosselmechanismus. Demgemäß wird der Kreiswirkungsgrad wohl verringert, wenn das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand in den Drosselmechanismus strömt.

In Anbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kältemittel durch eine stromauf eines Verdampfapparats, der mit einer Kältemittelansaugöffnung einer Ejektorpumpe verbunden ist, angeordneten Dekompressionseinrichtung richtig zu dekomprimieren, ohne eine Verringerung des Kreiswirkungsgrades zu verursachen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung mit einer neuen Kreiskonstruktion vorzusehen, die ihren Kreiswirkungsgrad effektiv erhöhen kann.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung einen Kompressor zum Komprimieren und Ausgeben eines Kältemittels, einen Kühler zum Abstrahlen von Wärme des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittels, einen Verzweigungsabschnitt zum Verzweigen eines Kältemittelstroms stromab des Kühlers in einen ersten Strom und einen zweiten Strom, und eine Ejektorpumpe, die einen Düsenabschnitt zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des ersten Stroms vom Verzweigungsabschnitt und eine Kältemittelansaugöffnung, von der das Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird, aufweist. Ferner enthält die Ejektorpumpen- Kühlkreisvorrichtung eine Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt; einen Verdampfapparat zum Verdampfen des Kältemittels stromab der Dekompressionseinrichtung mit einem Kältemittelauslass, der mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbunden ist; und eine Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung zum Abstrahlen von Wärme des Kältemittels, während die Dekompressionseinrichtung das Kältemittel dekomprimiert und ausdehnt.

Demgemäß kann, selbst wenn das Kältemittel an einem Auslass des Kühlers im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand ist, der Kreiswirkungsgrad der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung effektiv erhöht werden.

Allgemein kann in der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung, wenn das Kältemittel am Auslass des Kühlers im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand ist, das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromab des Kühlers in die Dekompressionseinrichtung strömen. Dies kann das Druckreduktionsmaß des Kältemittels im Vergleich zu einem Fall des Strömens des Kältemittels im unterkühlten Zustand vom Kühler in die Dekompressionseinrichtung deutlich erhöhen. In der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung strahlt jedoch die Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung Wärme des Kältemittels ab, während die Dekompressionseinrichtung das Kältemittel dekomprimiert, sie kann gleichzeitig den Druck des Kältemittels sowie seine Enthalpie verringern, wie zum Beispiel durch die Linie vom Punkt D zum Punkt J eines Mollier-Diagramms von 2 gezeigt.

Als Ergebnis kann dies die Enthalpiedifferenz des Kältemittels zwischen dem Kältemitteleinlass und -auslass des Verdampfapparats (die Kühlleistung) erhöhen, wodurch das Kältemittel ohne Verursachen eines Abfalls des Kreiswirkungsgrades richtig dekomprimiert wird.

Demgemäß kann, selbst wenn die Trockenheit des Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenkältemittels extrem klein ist (zum Beispiel beträgt die Trockenheit 0,03), das Druckreduktionsmaß des in die Dekompressionseinrichtung strömenden Kältemittels durch die Dekompressionseinrichtung ausreichend erhöht werden.

Zum Beispiel ist die Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung ein Innenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem durch die Dekompressionseinrichtung strömenden Kältemittel und dem zum Kompressor zu saugenden Kältemittel austauscht.

Ferner kann eine Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit zum Trennen des Kältemittels stromab des Kühlers in ein Dampfphasenkältemittel und ein Flüssigphasenkältemittel vorgesehen werden. In diesem Fall verzweigt der Verzweigungsabschnitt das durch die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit getrennte Flüssigphasenkältemittel in den ersten Strom und den zweiten Strom.

Alternativ kann die Dekompressionseinrichtung als ein erster Dekompressionsabschnitt benutzt werden, und ferner kann ein zweiter Dekompressionsabschnitt zum Dekomprimieren des Kältemittels des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt vorgesehen sein. In diesem Fall ist der zweite Dekompressionsabschnitt an einer Position stromab des Verzweigungsabschnitts und stromauf des ersten Dekompressionsabschnitts positioniert und dekomprimiert das Kältemittel des vom Verzweigungsabschnitt verzweigten zweiten Stroms in einem Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromauf des ersten Dekompressionsabschnitts in einem Kältemittelstrom des zweiten Stroms.

Alternativ kann der zweite Dekompressionsabschnitt an einer Position stromauf des Verzweigungsabschnitts und stromab des Kühlers in einem Kältemittelstrom angeordnet werden und dekomprimiert das Kältemittel in einem Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand. In diesem Fall kann der zweite Dekompressionsabschnitt ein variabler Drosselmechanismus sein, der seine Drosselkanalfläche reduziert, wenn ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels auf einer stromabwärtigen Seite des Kühlers größer wird.

Alternativ kann ein zweiter Dekompressionsabschnitt zum Dekomprimieren des Kältemittels nach der Dekompression durch den ersten Dekompressionsabschnitt vorgesehen werden. In diesem Fall ist der zweite Dekompressionsabschnitt an einer Position stromab des ersten Dekompressionsabschnitts und stromauf des Verdampfapparats positioniert, und der erste Dekompressionsabschnitt dekomprimiert das Kältemittel des vom Verzweigungsabschnitt verzweigten zweiten Stroms in einem Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromauf des zweiten Dekompressionsabschnitts in einem Kältemittelstrom des zweiten Stroms.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung einen Kompressor zum Komprimieren und Ausgeben eines Kältemittels; einen Kühler zum Abstrahlen von Wärme des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittels; einen Verzweigungsabschnitt zum Verzweigen eines Stroms des Kältemittels stromab des Kühlers in einen ersten Strom und einen zweiten Strom; eine Ejektorpumpe, die einen Düsenabschnitt zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des ersten Stroms vom Verzweigungsabschnitt und eine Kältemittelansaugöffnung, von der das Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird, enthält; eine erste Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des vom Verzweigungsabschnitt verzweigten zweiten Stroms; einen Verdampfapparat zum Verdampfen des Kältemittels stromab der ersten Dekompressionseinrichtung mit einem Kältemittelauslass, der mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbunden ist; und eine stromab des Verzweigungsabschnitts und stromauf der ersten Dekompressionseinrichtung in einem Kältemittelstrom des zweiten Stroms angeordnete zweite Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des Kältemittels des zweiten Stroms in einem Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand. Auch in diesem Fall kann der Kreiswirkungsgrad der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung mittels der ersten Dekompressionseinrichtung und der zweiten Dekompressionseinrichtung effektiv erhöht werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
5 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
7 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;
9 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
11 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel;
13 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel;
15 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
16 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel;
17 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
18 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
19 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
20 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
21 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel;
22 eine schematische Darstellung einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
23 ein Mollier-Diagramm einer Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel; und
24 ein Diagramm der Beziehung zwischen einer Form eines Drosselmechanismus und einer Strömungsmenge des durch den Drosselmechanismus strömenden Kältemittels.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Bezug nehmend auf 1 und 2 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt eine Gesamtaufbaudarstellung eines Beispiels, in dem eine Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels auf eine Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug angewendet ist. Die Kühlvorrichtung für ein Fahrzeug des Ausführungsbeispiels dient dem Kühlen eines Kühlraums auf eine sehr niedrige Temperatur, zum Beispiel etwa –20°C.
Zuerst saugt in einer Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung 10 ein Kompressor 11 ein Kältemittel an und gibt es aus, und ihm wird eine Antriebskraft von einem Fahrzeugmotor (nicht dargestellt) über eine Riemenscheibe und einen Riemen übertragen, wodurch er drehend angetrieben wird. Außerdem wird in diesem Ausführungsbeispiel ein wohlbekannter Taumelscheiben-Verstellkompressor, der ein Ausgabevolumen variabel und stufenlos durch ein Steuersignal von außen steuern kann, als Kompressor 11 verwendet.
Das Ausgabevolumen bedeutet ein geometrisches Volumen eines Arbeitsraums, in dem das Kältemittel angesaugt und komprimiert wird, und bedeutet insbesondere ein Zylindervolumen zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt des Hubes eines Kolbens des Kompressors 11. Durch Ändern des Ausgabevolumens kann die Ausgabekapazität des Kompressors 11 eingestellt werden. Das Ändern des Ausgabevolumens wird durch Steuern des Drucks Pc einer im Kompressor 11 gebildeten Taumelscheibenkammer (nicht dargestellt) durchgeführt, um einen Neigungswinkel einer Taumelscheibe zu ändern, wodurch der Hub des Kolbens verändert wird.
Der Druck Pc der Taumelscheibenkammer wird durch Verändern des Verhältnisses eines Ausgabekältemitteldrucks Pd zu einem Ansaugkältemitteldruck Ps, die in die Taumelscheibenkammer eingeleitet werden, unter Verwendung eines elektro magnetischen Volumenregelventils 11a, das durch das Ausgangssignal einer später zu beschreibenden Klimasteuereinheit 23 angetrieben wird, gesteuert. Hierdurch kann der Kompressor 11 das Ausgabevolumen stufenlos in einen Bereich von etwa 0% bis 100% verändern.
Außerdem kann der Kompressor 11, da der Kompressor 11 das Ausgabevolumen stufenlos im Bereich von etwa 0% bis 100% verändern kann, im Wesentlichen in einen Betriebsstoppzustand gebracht werden, in dem das Ausgabevolumen auf beinahe 0% verringert ist. So setzt dieses Ausführungsbeispiel eine kupplungslose Konstruktion ein, bei der die Drehwelle des Kompressors 11 immer mit dem Fahrzeugmotor über die Riemenscheibe und den Riemen verbunden ist.
Natürlich kann auch ein Verstellkompressor konstruiert werden, dem die Kraft vom Fahrzeugmotor über eine elektromagnetische Kupplung übertragen wird. Außerdem ist es empfehlenswert, wenn ein Kompressor mit fester Verdrängung als Kompressor 11 benutzt wird, dass eine Ein/Aus-Steuerung zum intermittierenden Betrieb des Kompressors durch eine elektromagnetische Kupplung durchgeführt wird, um eine relative Einschaltdauer, d.h. ein Verhältnis des Ein-Betriebs zum Aus-Betrieb des Kompressors zu steuern, wodurch die Ausgabekapazität des Kältemittels des Kompressors gesteuert wird. Alternativ kann ein elektrischer Kompressor verwendet werden, der durch einen Elektromotor drehend angetrieben wird. In diesem Fall wird die Drehzahl des Elektromotors durch Steuerung der Frequenz eines Wechselrichters oder dergleichen gesteuert, wodurch die Ausgabekapazität des Kältemittels des Kompressors gesteuert wird.
Ein Kühler 12 ist mit der kältemittelstromabwärtigen Seite des Kompressors 11 verbunden. Der Kühler 12 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem vom Kompressor 11 ausgegebenen Hochdruckkältemittel und der durch einen Gebläselüfter 12a geblasenen Außenluft (d.h. Luft außerhalb eines Fahrzeugraums) austauscht, um das Hochdruckkältemittel zu kühlen, um so seine Wärme abzustrahlen. Der Gebläselüfter 12a ist ein elektrisch betriebener Lüfter, der von einem Motor 12b angetrieben wird. Ferner wird der Motor 12b durch eine von der später zu beschreibenden Klimasteuereinheit (Klima-ECU) 23 ausgegebene Steuerspannung drehend angetrieben.
Die Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist mit einem unterkritischen Kreis aufgebaut, in dem der Druck des Hochdruckkältemittels nicht über einen überkritischen Druck des Kältemittels ansteigt und der Kühler 12 als ein Kondensator zum Kühlen und Kondensieren des Kältemittels dient. Das durch den Kühler 12 gekühlte Kältemittel erreicht im normalen Betrieb den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand. Wenn zum Beispiel die Außentemperatur im Winter niedrig ist, gelangt das Kältemittel häufig in den unterkühlten Zustand.
Ein Verzweigungsabschnitt A zum Verzweigen eines Kältemittelstroms aus dem Kühler 12 ist stromab des Kühlers 12 angeordnet. Ein am Verzweigungsabschnitt A verzweigter Kältemittelstrom wird in eine düsenabschnittsseitige Leitung 13 eingeleitet, die den Verzweigungsabschnitt A mit der stromaufwärtigen Seite eines Düsenabschnitts 16a der später zu beschreibenden Ejektorpumpe 16 verbindet. Der andere am Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittelstrom wird in eine ansaugöffnungsseitige Leitung 14 eingeleitet, die den Verzweigungsabschnitt A mit einer Kältemittelansaugöffnung 16b der Ejektorpumpe 16 verbindet.
In der düsenabschnittsseitigen Leitung 13, in welche das durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittel strömt, ist ein variabler Drosselmechanismus 15 angeordnet. Der variable Drosselmechanismus 15 dient dem Bestimmen eines Strömungsmengenverhältnisses η (η = Ge/Gnoz) einer zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömenden Kältemittelströmungsmenge Ge zu einer vom Verzweigungsabschnitt A zur düsenabschnittsseitigen Leitung 13 strömenden Kältemittelströmungsmenge Gnoz.
Insbesondere wird in dem Ausführungsbeispiel ein wohlbekanntes thermisches Expansionsventil als variabler Drosselmechanismus 15 eingesetzt, der die Strömungsmenge des durch den variablen Drosselmechanismus 15 strömenden Kältemittels durch Verändern des Öffnungsgrades eines Ventilkörpers (nicht dargestellt) entsprechend dem Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite eines später zu beschreibenden zweiten Verdampfapparats 21 einstellt. Das Strömungsmengenverhältnis η wird auf einen geeigneten Wert so eingestellt, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des zweiten Verdampfapparats 21 einen vorbestimmten Wert erreicht. Man beachte, dass der Einfachheit der Illustration halber auf eine Beschreibung von Komponenten des thermischen Expansionsventils, wie beispielsweise eines temperaturempfindlichen Zylinders oder eines Ausgleichsrohrs, verzichtet wird.
Als variabler Drosselmechanismus 15 kann ein elektrischer Drosselmechanismus eingesetzt werden. Die Temperatur und der Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des zweiten Verdampfapparats 21 können erfasst werden, und der Überhitzungsgrad des Kältemittels auf der Auslassseite des zweiten Verdampfapparats 21 kann basierend auf diesen Messwerten berechnet werden. In diesem Fall kann die Strömungsmenge des Kältemittels so eingestellt werden, dass der Überhitzungsgrad der vorbestimmte Wert ist. Zusätzlich oder alternativ können auch die Temperatur und der Druck des aus dem Kühler 12 strömenden Kältemittels erfasst werden. In diesem Fall kann die Strömungsmenge des Kältemittels basierend auf diesen Messwerten so eingestellt werden, dass die Temperatur und der Druck des aus dem Kühler 12 strömenden Kältemittels vorbestimmte Werte sind.
Die Ejektorpumpe 16 enthält einen Düsenabschnitt 16a, der den Druck des darin strömenden Kältemittels reduziert, um das Kältemittel in einer isentropischen Weise auszudehnen, und eine Kältemittelansaugöffnung 16b, die so vorgesehen ist, dass sie mit einer Kältemittelausstoßöffnung des Düsenabschnitts 16a in Verbindung steht. Die Ejektorpumpe 16 saugt das Dampfphasenkältemittel vom zweiten Verdampfapparat 21 durch die später zu beschreibende Kältemittelansaugöffnung 16b an.
Weiter enthält die Ejektorpumpe 16 einen Mischabschnitt 16c, der auf der stromabwärtigen Seite des Düsenabschnitts 16a und der Kältemittelansaugöffnung 16b angeordnet ist und ein vom Düsenabschnitt 16a ausgestoßenes Hochgeschwindigkeitskältemittel mit einem von der Kältemittelansaugöffnung 16b angesaugten Ansaugkältemittel vermischt, und einen Diffusorabschnitt 16d, der stromab des Mischabschnitts 16c angeordnet ist und als ein Druckerhöhungsabschnitt dient, der zum Reduzieren der Geschwindigkeit des Kältemittelstroms, um so den Kältemitteldruck zu erhöhen, geeignet ist.
Der Diffusorabschnitt 16d ist in einer solchen Form ausgebildet, dass die Kanalfläche des Kältemittels allmählich größer wird, und er hat eine Wirkung des Reduzierens der Geschwindigkeit des Kältemittelstroms, um den Kältemitteldruck zu erhöhen, d.h. eine Funktion des Umwandelns der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in seine Druckenergie. Ein erster Verdampfapparat 17 ist mit der kältemittelstromabwärtigen Seite des Diffusorabschnitts 16d der Ejektorpumpe 16 verbunden.
Der erste Verdampfapparat 17 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, dessen Druck durch den Düsenabschnitt 16a der Ejektorpumpe 16 reduziert ist, und durch den Gebläselüfter 17a geblasener Luft in einem Kühlraum austauscht, um so die Wärme von der Luft durch das Niederdruckkältemittel zu absorbieren. Deshalb wird die Luft im Kühlraum gekühlt, während sie durch den ersten Verdampfapparat 17 strömt. Der Gebläselüfter 17a ist ein elektrisch betriebener Lüfter, der durch einen Motor 17b angetrieben wird. Der Motor 17b wird basierend auf einer von der später zu beschreibenden Klimasteuereinheit 23 ausgegebenen Steuerspannung drehend angetrieben.
Ein Speicher 18 ist mit der kältemittelstromabwärtigen Seite des ersten Verdampfapparats 17 verbunden. Der Speicher 18 ist in der Form eines Behälters ausgebildet und ist eine Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit zum Trennen des Kältemittels in einem Dampf/Flüssigkeit-Mischzustand auf der stromabwärtigen Seite des ersten Verdampfapparats 17 in ein Dampfphasenkältemittel und ein Flüssigphasenkältemittel unter Verwendung eines Dichteunterschiedes. So wird das Dampfphasenkältemittel in der vertikalen Richtung im oberen Teil des wie ein Behälter geformten Innenraums des Speichers 18 gesammelt, wohingegen das Flüssigphasenkältemittel in der vertikalen Richtung davon im unteren Teil gesammelt wird.
Ferner ist ein Dampfphasenkältemittelauslass im oberen Teil des behälterförmigen Speichers 18 vorgesehen. Der Dampfphasenkältemittelauslass ist mit einem Innenwärmetauscher 19 verbunden, dessen Kältemittelauslassseite mit der Ansaugseite des Kompressors 11 verbunden ist.
Als nächstes sind der Innenwärmetauscher 19, eine zweite feste Drossel 20 und ein zweiter Verdampfapparat 21 in der ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 angeordnet, in welche der andere durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittelstrom strömt.
Der Innenwärmetauscher 19 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsabschnitts A und dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 aus, um die Wärme des durch die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömenden Kältemittels abzustrahlen. Deshalb wird das in die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömende Kältemittel im Innenwärmetauscher 19 gekühlt, wodurch eine Enthalpiedifferenz des Kältemittel zwischen Kältemitteleinlass und -auslass am später zu beschreibenden zweiten Verdampfapparat 21 vergrößert wird, um die Kühlleistung des Kühlkreises zu verbessern.
Ferner enthält ein Kältemittelkanal des in der ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 vorgesehenen Innenwärmetauschers 19, durch den das Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A strömt, eine erste feste Drossel 19a, die als ein Drosselmechanismus zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromab des Verzweigungsabschnitts A dient. Deshalb ist in dem Ausführungsbeispiel die erste feste Drossel 19a die Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromab des Verzweigungsabschnitts A, und der Innenwärmetauscher 19 ist auch eine Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung.
Insbesondere ist die erste feste Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19 aus einem Kapillarrohr aufgebaut. Der Innenwärmetauscher 19 ist in einer solchen Weise ausgebildet, dass die erste feste Drossel 19a und ein Kältemittelrohr auf der Ansaugseite des Kompressors 11 miteinander verlötet sind. Es ist offensichtlich, dass beliebige andere Verbindungsmaßnahmen, wie beispielsweise Schweißen, Druckschweißen oder Löten, benutzt werden können, um den Innenwärmetauscher zu bilden. Demgemäß sind in dem Ausführungsbeispiel die erste feste Drossel 19a, die als die Dekompressionseinrichtung dient, und der Innenwärmetauscher, der als die Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung dient, integral konstruiert, was einen Effekt zum Reduzieren der Größe des Kreises zeigt.
Das als erste feste Drossel 19a im Innenwärmetauscher 19 verwendete Kapillarrohr dient dem Dekomprimieren des Kältemittels durch die Wirkung des Beschränkens der Kältemittelkanalfläche sowie durch Reibung im Kältemittelkanal, und es hat daher eine langgestreckte Form mit einer vorbestimmten Kältemittelkanallänge. So macht es die Verwendung des Kapillarrohrs als erste feste Drossel 19a einfach, einen Bereich eines Wärmeaustausches sicherzustellen, wenn das Kältemittelrohr auf der Ansaugseite des Kompressors 11 verlötet ist. Als Ergebnis strahlt das durch die erste feste Drossel 19a strömende Kältemittel seine Wärme leicht ab.
Der Innenwärmetauscher 19 kann aus einem Doppelrohr gebildet sein, in dem ein Innenrohr als das Kapillarrohr verwendet werden kann und der Raum zwischen dem Innenrohr und einem Außenrohr als Kältemittelleitung auf der Ansaugseite des Kompressors 11 verwendet werden kann.
Die zweite feste Drossel 20 ist eine Dekompressionseinrichtung zum weiteren Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels, das durch die erste feste Drossel 19a dekomprimiert und ausgedehnt worden ist. Insbesondere kann die zweite feste Drossel 20, obwohl sie in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Kapillarrohr gebildet ist, auch aus einer Öffnung gebildet sein. Man beachte, dass in dem Ausführungsbeispiel die zweite feste Drossel 20 als eine Hilfsdekompressionseinrichtung für die erste feste Drossel 19a verwendet werden kann, aber auch weggelassen werden kann.
Der zweite Verdampfapparat 21 ist ein Wärmetauscher zum Verdampfen des Kältemittels, um eine Wärmeabsorptionswirkung auszuüben. Im Ausführungsbeispiel sind der erste Verdampfapparat 17 und der zweite Verdampfapparat 21 zu einer kombinierten Konstruktion zusammengebaut. Insbesondere sind die Komponenten des ersten Verdampfapparats 17 und jene des zweiten Verdampfapparats 21 aus Aluminium gemacht und zur kombinierten Konstruktion verlötet.
So strömt die durch den obigen Gebläselüfter 17a geblasene Luft in der Richtung des Pfeils B und wird zuerst durch den ersten Verdampfapparat 17 gekühlt und dann durch den zweiten Verdampfapparat 21 gekühlt. Mit anderen Worten kühlen der erste Verdampfapparat 17 und der zweite Verdampfapparat 21 einen einzigen zu kühlenden Raum (den gleichen Raum).
Die Klimasteuereinheit 23 ist aus einem wohlbekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM; einen RAM und dergleichen enthält, und seinen Peripherieschaltungen aufgebaut. Die Klimasteuereinheit 23 führt verschiedene Arten von Berechnungen und Verarbeitungen auf der Basis von im ROM gespeicherten Steuerprogrammen durch, um die Funktionen der obigen verschiedenen Arten von Vorrichtungen 11a, 12b, 17b, usw. zu steuern.
Außerdem werden in die Klimasteuereinheit 23 Messsignale von einer Gruppe von verschiedenen Arten von Sensoren und verschiedene Betriebssignale von einer Bedientafel (nicht dargestellt) eingegeben. Insbesondere ist als Gruppe von Sensoren ein Außenluftsensor zum Erfassen der Temperatur der Außenluft (d.h. der Temperatur der Luft außerhalb des Fahrzeugraums) oder dergleichen vorgesehen. Ferner ist die Bedientafel mit einem Betätigungsschalter zum Betätigen der Kühlvorrichtung, einem Temperatureinstellschalter zum Einstellen einer Kühltemperatur des zu kühlenden Raums und dergleichen versehen.
Als nächstes wird nun eine Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels mit der obigen Anordnung beschrieben. Der Betriebszustand des Kältemittels in diesem Kühlkreis ist in einem Mollier-Diagramm von 2 dargestellt.
Zuerst wird, wenn der Fahrzeugmotor in Betrieb ist, eine Drehantriebskraft vom Fahrzeugmotor auf den Kompressor 11 übertragen. Weiter wird, wenn das Betriebssignal des Betätigungsschalters der Klimasteuereinheit 23 von der Bedientafel eingegeben wird, ein Ausgangssignal von der Klimasteuertafel 23 basierend auf dem im Voraus gespeicherten Steuerprogramm an das elektromagnetische Volumenregelventil 11a ausgegeben.
Das Ausgabevolumen des Kompressors 11 wird durch dieses Ausgangssignal bestimmt. Der Kompressor 11 saugt das vom Speicher 18 über den Innenwärmetauscher 19 strömende Dampfphasenkältemittel an und komprimiert das Dampfphasenkältemittel und gibt es aus. Der komprimierte Zustand des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem Punkt C von 2. Das vom Kompressor 11 ausgegebene Hochtemperatur- und Hochdruck-Dampfphasenkältemittel strömt in den Kühler 12, um durch die Außenluft gekühlt zu werden, sodass das Kältemittel in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand gebracht wird (entspricht dem Punkt D). Das dem Punkt D von 2 entsprechende Kältemittel befindet sich im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand mit einer Trockenheit, die es dem zweiten Verdampfapparat 21 ermöglicht, eine geeignete Kühlleistung zu haben.
Ferner wird das aus dem Kühler 12 strömende Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand durch den Verzweigungsabschnitt A in zwei Ströme geteilt, einer von ihnen strömt in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 und der andere von ihnen strömt in die ansaugöffnungsseitige Leitung 14a. Die Strömungsmenge Gnoz des vom Verzweigungsabschnitt A in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 strömenden Kältemittels und die Strömungsmenge Ge des in die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömenden Kältemittels werden durch den variablen Drosselmechanismus 15 so eingestellt, dass das Strömungsmengenverhältnis η einen geeigneten Wert erreicht, wie oben erwähnt.
Dann strömt das vom Verzweigungsabschnitt A in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 verzweigte Kältemittel in den Düsenabschnitt 16a der Ejektorpumpe 16. Das in den Düsenabschnitt 16a strömende Kältemittel wird durch den Düsenabschnitt 16a dekomprimiert und ausgedehnt (von Punkt D zu Punkt E von 2). Bei dieser Dekompression und Expansion wird die Druckenergie des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt, sodass das Kältemittel von einer Kältemittelausstoßöffnung des Düsenabschnitts 16a mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird.
Die Kältemittelansaugwirkung des Hochgeschwindigkeitskältemittelstroms aus der Ausstoßöffnung des Düsenabschnitts 16a saugt das durch den zweiten Verdampfapparat 21 gelangte Kältemittel durch die Kältemittelansaugöffnung 16b an. Das vom Düsenabschnitt 16a ausgestoßene Kältemittel und das von der Kältemittelansaugöffnung 16b angesaugte Kältemittel werden durch den Mischabschnitt 16c stromab des Düsenabschnitts 16a vermischt, um in den Diffusorabschnitt 16d zu strömen. In diesem Diffusorabschnitt 16d wird die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels durch Vergrößern der Kanalfläche in Druckenergie umgewandelt, sodass der Druck des Kältemittels erhöht wird (von Punkt E zu Punkt F, und dann zu Punkt G von 2).
Das aus dem Diffusorabschnitt 16d der Ejektorpumpe 16 strömende Kältemittel strömt in den ersten Verdampfapparat 17, in dem das Niederdruckkältemittel Wärme von der geblasenen Luft des Gebläselüfters 17a absorbiert, um zu verdampfen (von Punkt G zu Punkt H von 2). Das durch den ersten Verdampfapparat 17 gelangte Kältemittel strömt in den Speicher 18, um in ein Dampfphasenkältemittel und ein Flüssigphasenkältemittel geteilt zu werden.
Das aus dem Speicher 18 strömende Niederdruck-Dampfphasenkältemittel strömt in den Innenwärmetauscher 19 und tauscht Wärme mit dem vom Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömenden Hochdruckkältemittel aus (von Punkt H zu Punkt I von 2). Das aus dem Innenwärmetauscher 19 strömende Dampfphasenkältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und durch ihn wieder komprimiert.
Das vom Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömende Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenkältemittel strömt in die erste feste Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19. Das zur ersten festen Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19 strömende Kältemittel wird dekomprimiert und ausgedehnt, wenn es durch die erste feste Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19 strömt, wobei es Wärme mit dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 austauscht, indem die Wärme abgestrahlt wird (von Punkt D zu Punkt J von 2). Weil das Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenkältemittel aus dem Kühler 12 zur ersten festen Drossel 19a strömt, kann das Kältemittel durch die erste feste Drossel 19a in geeigneter Weise dekomprimiert werden.
Das aus der ersten festen Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19 ausströmende Kältemittel wird dekomprimiert, wenn es durch die zweite feste Drossel 20 strömt, und strömt dann in den zweiten Verdampfapparat 21 (von Punkt J zu Punkt K von 2). Im zweiten Verdampfapparat 21 absorbiert das strömende Niederdruckkältemittel weiter Wärme von der geblasenen Luft des Gebläselüfters 17a, die durch den ersten Verdampfapparat 17 gekühlt ist, um zu verdampfen (von Punkt K zu Punkt L von 2).
Und das am zweiten Verdampfapparat 21 verdampfende Kältemittel wird über die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 in die Kältemittelansaugöffnung 16b der Ejektorpumpe 16 gesaugt und mit dem durch den Düsenabschnitt 16a geströmten Flüssigphasenkältemittel durch den Mischabschnitt 16c vermischt (von Punkt L zu Punkt F von 2), um zum ersten Verdampfapparat 17 auszuströmen.
Wie oben erwähnt, strömt in diesem Ausführungsbeispiel das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromab des Kühlers 12 in die erste feste Drossel 19a, die im Kältemittelkanal des Innenwärmetauschers 19 angeordnet ist, sodass das Kältemittel durch die erste feste Drossel 19a in geeigneter Weise dekomprimiert werden kann. Als Ergebnis können die Kältemittelverdampfungstemperaturen des ersten Verdampfapparats 17 und des zweiten Verdampfapparats 21 in unterschiedlichen Temperaturbereichen eingestellt werden, was es dem zweiten Verdampfapparat 21 ermöglicht, die ausreichende Kühlleistung auszuüben.
Ferner wird das Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A in der ersten festen Drossel 19a dekomprimiert und ausgedehnt, wobei es gleichzeitig die Wärme des Kältemittels abstrahlt. So können, wie durch eine Linie von Punkt D zu Punkt J des Mollier-Diagramms von 2 veranschaulicht, der Druck und die Enthalpie des Kältemittels gleichzeitig vermindert werden, sodass die Enthalpiedifferenz des Kältemittels (Kühlleistung) zwischen Kältemitteleinlass und -auslass des zweiten Verdampfapparats 21 vergrößert werden kann. Als Ergebnis kann der Kreiswirkungsgrad des Ejektorpumpen-Kühlkreises verbessert werden.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel enthält der Innenwärmetauscher 19 einen mit der ersten festen Drossel 19a versehenen ersten Kältemittelkanalabschnitt und einen zweiten Kältemittelkanalabschnitt, durch den das Kältemittel stromab der Auslassseite der Ejektorpumpe 16 zur Kältemittelansaugseite des Kompressors 11 strömt. Weiter können der erste Kältemittelkanalabschnitt mit der ersten festen Drossel 19a und der zweite Kältemittelkanalabschnitt in geeigneter Weise im Innenwärmetauscher 19 konstruiert sein, wenn das Kältemittel vom Verzweigungs abschnitt A im ersten Kältemittelkanalabschnitt gekühlt wird, während das Kältemittel durch die erste feste Drossel 19a dekomprimiert wird. Ferner wird in diesem Ausführungsbeispiel, weil der erste Verdampfapparat 17 und der Speicher 18 stromab des Kältemittelauslasses der Ejektorpumpe 16 vorgesehen sind, das getrennte Dampfphasenkältemittel im Speicher 18 zum zweiten Kältemittelkanalabschnitt des Innenwärmetauschers 19 eingeleitet. Im Kühlkreis der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels kann jedoch auf eine Komponente des ersten Verdampfapparats 17 und des Speichers 18 verzichtet werden oder es kann auf beide Komponenten des ersten Verdampfapparats 17 und des Speichers 18 verzichtet werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel hat den Einsatz des Innenwärmetauschers 19 als ein Beispiel erläutert, in dem der Kältemittelkanal in der ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 aus der ersten festen Drossel 19a gebildet ist. D.h. das vom Verzweigungsabschnitt A in den Innenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel wird gedrosselt, wobei es gekühlt wird. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Innenwärmetauscher 24 mit einer Drosselfunktion eingesetzt, wie in 3 dargestellt. Der Innenwärmetauscher 24, dessen Kältemittelkanal nicht aus dem Drosselmechanismus gebildet ist, hat nur eine Funktion des Wärmeaustausches zwischen dem Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A und dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11.
Eine erste feste Drossel 25, die als Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels dient, um es in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu bringen, ist stromab des Innenwärmetauschers 24 in der ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 und stromauf der zweiten festen Drossel 20 angeordnet. Insbesondere ist die erste feste Drossel 25 als ein Beispiel aus einer Öffnung gebildet.
Deshalb dient in diesem Ausführungsbeispiel die erste feste Drossel 25 als die Dekompressionseinrichtung, die stromauf der zweiten festen Drossel 20 angeordnet ist, um so das Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A in den Dampf/ Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu bringen. Dann dekomprimiert die zweite feste Drossel 20 das aus der ersten festen Drossel 25 ausströmende Kältemittel weiter.
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel die erste feste Drossel 25 aus der Öffnung gebildet ist, kann sie natürlich auch aus einem Kapillarrohr gebildet sein. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels können die gleichen Konstruktionen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels haben.
Als nächstes wird nun eine Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Der Zustand des Kältemittels in diesem Kreis ist in einem Mollier-Diagramm von 4 dargestellt. In 4 werden die gleichen Bezugsziffern benutzt, um den gleichen Zustand des Kältemittels wie in 2 darzustellen.
Zuerst wird analog zum ersten Ausführungsbeispiel der Kompressor 11 betrieben, um das Kältemittel zu komprimieren, das dann durch den Kühler 12 gekühlt wird (von Punkt C zu Punkt D von 4). In dem Ausführungsbeispiel gelangt das durch den Kühler 12 gekühlte Kältemittel in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand, wie durch den Punkt D in 4 angegeben.
Ferner wird analog zum ersten Ausführungsbeispiel das aus dem Kühler 2 strömende Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand durch den Verzweigungsabschnitt A in zwei Ströme geteilt, einer von ihnen strömt in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 und dann zum Düsenabschnitt 16a, Mischabschnitt 16c, Diffusorabschnitt 16d der Ejektorpumpe 16, ersten Verdampfapparat 17 und Speicher 18 in dieser Reihenfolge (d.h. in dieser Reihenfolge von Punkt D, zu Punkt E, Punkt F, Punkt G und Punkt H von 4).
Das aus dem Speicher 18 strömende Niederdruck-Dampfphasenkältemittel strömt in den Innenwärmetauscher 24 und tauscht Wärme mit dem vom Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömenden Hochdruckkältemittel aus (von Punkt H zu Punkt I von 4). Das aus dem Innenwärmetauscher 24 ausströmende Dampfphasenkältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und durch ihn wieder komprimiert. Andererseits strömt das vom Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömende Kältemittel in den Innenwärme tauscher 24 und tauscht Wärme mit dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 aus, um die Wärme abzustrahlen, um den unterkühlten Zustand zu erreichen (von Punkt D zu Punkt M von 4). Das aus dem Innenwärmetauscher 24 strömende Kältemittel im unterkühlten Zustand wird durch die erste feste Drossel 25 dekomprimiert, um in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu gelangen (von Punkt M zu Punkt N von 4).
Das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand strömt in die zweite feste Drossel 20, wo es weiter dekomprimiert und ausgedehnt wird (von Punkt N zu Punkt K von 4). Die zweite feste Drossel 20 dekomprimiert das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromab der ersten festen Drossel 25 und kann so das Kältemittel in geeigneter Weise dekomprimieren.
Analog zum ersten Ausführungsbeispiel strömt das aus der zweiten festen Drossel 20 ausströmende Kältemittel in den zweiten Verdampfapparat 21 und absorbiert Wärme von der geblasenen Luft des Gebläselüfters 17a, die durch den ersten Verdampfapparat 17 gekühlt worden ist. Deshalb wird das Kältemittel im zweiten Verdampfapparat 21 verdampft und in die Kältemittelansaugöffnung 16b der Ejektorpumpe 16 gesaugt, sodass das Kältemittel mit dem durch den Düsenabschnitt 16a gelangten Flüssigphasenkältemittel durch den Mischabschnitt 16c vermischt wird. In diesem Kältemittelstrom wird der Kältemittelbetriebszustand in der Reihenfolge des Punkts K, des Punkts L und des Punkts F in 4 verändert.
Wie oben erwähnt, strömt in dem Ausführungsbeispiel das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromab der ersten festen Drossel 25 in die zweite feste Drossel 20, wodurch das Kältemittel durch die feste Drossel 20 in geeigneter Weise dekomprimiert werden kann. Als Ergebnis können die Kältemittelverdampfungstemperaturen des ersten Verdampfapparats 17 und des zweiten Verdampfapparats 21 sicher in den unterschiedlichen Temperaturbereichen positioniert werden, und der zweite Verdampfapparat 21 kann die ausreichende Kühlleistung zeigen.
Weiter ist es möglich, wie durch die Funktionslinie von Punkt D zu Punkt M von 4 angegeben, weil die Enthalpie des Kältemittels am Innenwärmetauscher 24 ver ringert werden kann, den Enthalpieunterschied des Kältemittels zwischen Kältemitteleinlass und -auslass des zweiten Verdampfapparats 21 ausreichend zu vergrößern. Dieses Ergebnis kann den Kreiswirkungsgrad verbessern.
Außerdem wird das Kältemittel im unterkühlten Zustand an der ersten festen Drossel 25 in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand geändert. Demgemäß kann, selbst wenn das Kältemittel am Auslass des Kühlers 12 im unterkühlten Zustand ist, die obige Wirkung erzielt werden. Im Kreis dieses Ausführungsbeispiels kann auf den Innenwärmetauscher 24 verzichtet werden und das aus dem Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömende Kältemittel kann direkt in die erste feste Drossel 25 strömen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel hat den Einsatz des Innenwärmetauschers 19 als ein Beispiel erläutert, bei dem der Kältemittelkanal stromab des Verzweigungsabschnitts A aus der ersten festen Drossel 19a gebildet ist. Im dritten Ausführungsbeispiel wird jedoch anstelle des Innenwärmetauschers 19 und der zweiten festen Drossel 20, die im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind, ein Innenwärmetauscher 26 benutzt, wie in 5 dargestellt.
In einem Kältemittelkanal des Innenwärmetauschers 26, durch den das Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A strömt, sind eine aus einem Kapillarrohr gebildete erste feste Drossel 26a und eine stromauf der ersten festen Drossel 26a angeordnete zweite feste Drossel 26b vorgesehen. Zum Beispiel ist die zweite feste Drossel 26b aus einer Öffnung oder einem Drosselkanal gebildet.
Wie die erste feste Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19 im ersten Ausführungsbeispiel ist die erste feste Drossel 26a mit einer Kältemittelleitung auf der Ansaugseite des Kompressors 11 verlötet und ausgebildet, um das Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A zu dekomprimieren und auszudehnen, während gleichzeitig Wärme abgestrahlt wird.
Die zweite feste Drossel 26b ist stromauf der ersten festen Drossel 26a in einem Kältemittelstrom vom Verzweigungsabschnitt A positioniert. In diesem Ausführungs beispiel ist die zweite feste Drossel 26b nicht mit der Kältemittelleitung auf der Ansaugseite des Kompressors 11 verlötet, sondern von der Kältemittelleitung auf der Ansaugseite des Kompressors 11 getrennt. Deshalb hat die zweite feste Drossel 26b nur eine Funktion des Dekomprimierens und Ausdehnens des Kältemittels stromab des Verzweigungsabschnitts A, um das Kältemittel in einen Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu bringen. Die zweite feste Drossel 26b kann kombiniert mit oder separat von dem Innenwärmetauscher 26 ausgebildet werden.
Deshalb dient in diesem dritten Ausführungsbeispiel die erste feste Drossel 26a als Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenkältemittels nach der Dekompression in der zweiten festen Drossel 26b. Die zweite feste Drossel 26b dient als stromauf der ersten festen Drossel 26a angeordnete und zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromab des Verzweigungsabschnitts A ausgebildete Dekompressionseinrichtung, um das Kältemittel in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu bringen. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels.
Als nächstes wird nun eine Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Der Betriebszustand des Kältemittels in diesem Kühlkreis ist in einem Mollier-Diagramm von 6 dargestellt. In 6 werden die gleichen Bezugsziffern benutzt, um den gleichen Betriebszustand des Kältemittels wie in 2 darzustellen.
Zuerst wird analog zum ersten Ausführungsbeispiel, wenn der Kühlkreis des dritten Ausführungsbeispiels in Betrieb ist, das vom Kompressor 11 ausgegebene Kältemittel durch den Kühler 12 gekühlt. Weiter wird das aus dem Kühler 12 strömende Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand durch den Verzweigungsabschnitt A in zwei Ströme geteilt, einer von ihnen strömt in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 und dann zum Düsenabschnitt 16a, zum Mischabschnitt 16c, zum Diffusorabschnitt 16d der Ejektorpumpe 16, zum ersten Verdampfapparat 17 und zum Speicher 18 in dieser Reihenfolge (d.h. in dieser Reihenfolge Punkt C, Punkt D, Punkt E, Punkt F, Punkt G und Punkt H von 6).
Das aus dem Speicher 18 ausströmende Niederdruck-Dampfphasenkältemittel strömt in den Innenwärmetauscher 26 und tauscht Wärme mit dem vom Verzweigungsabschnitt A in die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömenden Hochdruckkältemittel aus (von Punkt H zu Punkt I von 6). Das aus dem Innenwärmetauscher 26 ausströmende Dampfphasenkältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und durch ihn wieder komprimiert. Andererseits strömt das vom Verzweigungsabschnitt A in die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömende Kältemittel in den Innenwärmetauscher 26 und tauscht Wärme mit dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 aus, um die Wärme abzustrahlen, um in den unterkühlten Zustand gebracht zu werden (von Punkt D zu Punkt O von 6). Weiter wird das Kältemittel im unterkühlten Zustand durch die zweite feste Drossel 26b dekomprimiert, um den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu erreichen (von Punkt O zu Punkt P von 6).
Das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand strömt in die erste feste Drossel 26a, um dekomprimiert und ausgedehnt zu werden, während es Wärme mit dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 austauscht, um die Wärme abzustrahlen (von Punkt P zu Punkt K' und Punkt K von 6 in dieser Reihenfolge). Da hierbei das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromab der zweiten festen Drossel 26b in die erste feste Drossel 26a strömt, kann das Kältemittel durch die im Innenwärmetauscher 26 vorgesehene erste feste Drossel 26a in geeigneter Weise dekomprimiert werden.
Der Grund, warum das durch die erste feste Drossel 26a geströmte Kältemittel sich in einer isentropischen Weise ausdehnt, wie durch eine Linie von Punkt K' zu Punkt K von 6 angezeigt, ist, dass, wenn das durch die erste feste Drossel 26a strömende Kältemittel den Punkt K' erreicht, das Kältemittel im Wesentlichen auf eine Temperatur entsprechend jener des Kältemittels auf der Ansaugseite des Kompressors 11 gekühlt wird. Daher wird vom Betriebspunkt K' zum Betriebspunkt K in 6 im Wesentlichen keine Wärmeübertragung bewirkt.
Ferner absorbiert analog zum ersten Ausführungsbeispiel das in den zweiten Verdampfapparat 21 strömende Kältemittel Wärme von der geblasenen Luft des Gebläselüfters 17a, die durch den ersten Verdampfapparat 17 gekühlt worden ist, um zu verdampfen, und wird dann in die Kältemittelansaugöffnung 16b der Ejektorpumpe 16 gesaugt, um im Mischabschnitt 16c mit dem durch den Düsenabschnitt 16a gelangten Flüssigphasenkältemittel vermischt zu werden (in der Reihenfolge Punkt K, Punkt L und Punkt F von 6).
Wie oben erwähnt, strömt im dritten Ausführungsbeispiel das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromab der zweiten festen Drossel 26b in die erste feste Drossel 26a, wodurch das Kältemittel durch die erste feste Drossel 26a in geeigneter Weise dekomprimiert werden kann. Als Ergebnis können die Kältemittelverdampfungstemperaturen des ersten Verdampfapparats 17 und des zweiten Verdampfapparats 21 sicher in den unterschiedlichen Temperaturbereichen eingestellt werden, und der zweite Verdampfapparat 21 kann die ausreichende Kühlleistung zeigen.
Weiter kann, wie durch Linien des Punkts D, des Punkts O, des Punkts P und des Punkts K von 6 in dieser Reihenfolge angezeigt, die Enthalpie des Kältemittels am Innenwärmetauscher 26 verringert werden, während die Enthalpiedifferenz des Kältemittels zwischen Kältemitteleinlass und -auslass des zweiten Verdampfapparats 21 (Kühlleistung) vergrößert werden kann. Dies kann den Kreiswirkungsgrad verbessern.
Außerdem kann analog zum zweiten Ausführungsbeispiel, da das Kältemittel im unterkühlten Zustand an der zweiten festen Drossel 26 in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand verändert wird, selbst wenn sich das Kältemittel am Auslass des Kühlers 12 im unterkühlten Zustand befindet, die obige Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels erzielt werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Im vierten Ausführungsbeispiel ist, wie in 7 dargestellt, die zweite feste Drossel 20 des ersten Ausführungsbeispiels nicht vorgesehen, und im Vergleich zum Kreis des ersten Ausführungsbeispiels ist eine zweite feste Drossel 27 stromauf des Innenwärmetauschers 19 angeordnet. Die zweite feste Drossel 27 dient als Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels vom Verzweigungsabschnitt A, um es in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu bringen, und sie ist insbesondere aus einer Öffnung oder einem Drosselkanal aufgebaut.
Deshalb dient in diesem Ausführungsbeispiel die erste feste Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19 (Kapillarrohr) als Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des am Verzweigungsabschnitt A verzweigten und durch die zweite feste Drossel 27 dekomprimierten Kältemittels. Die zweite feste Drossel 27 dient als Dekompressionseinrichtung, ist stromauf der ersten festen Drossel 19a angeordnet und ist zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromab des Verzweigungsabschnitts A ausgebildet, um es in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu bringen. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels können die gleichen Konstruktionen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels haben.
Als nächstes wird nun eine Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Der Betriebszustand des Kältemittels in diesem Kreis ist in einem Mollier-Diagramm von 8 dargestellt. In 8 werden die gleichen Bezugsziffern verwendet, um den gleichen Betriebszustand des Kältemittels wie in 2 darzustellen.
Zuerst wird analog zum ersten Ausführungsbeispiel, wenn der Kompressor 11 betrieben wird, das Kältemittel komprimiert und durch den Kühler 12 gekühlt (von Punkt C zu Punkt D' von 8). Man beachte, dass in dem Ausführungsbeispiel, wie durch Punkt D' von 8 angegeben, das durch den Kühler 12 gekühlte Kältemittel in den unterkühlten Zustand gelangt. Das aus dem Kühler 12 strömende Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand wird durch den Verzweigungsabschnitt A in zwei Ströme geteilt, einer von ihnen strömt in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 und dann zum Düsenabschnitt 16a, zum Mischabschnitt 16c, zum Diffusorabschnitt 16d der Ejektorpumpe 16, zum ersten Verdampfapparat 17 und zum Speicher 18 in dieser Reihenfolge (d.h. in der Reihenfolge Punkt C, Punkt D', Punkt E, Punkt F, Punkt G und Punkt H von 8).
Das aus dem Speicher 18 strömende Niederdruck-Dampfphasenkältemittel strömt in den Innenwärmetauscher 26 und tauscht Wärme mit dem vom Verzweigungsabschnitt A in die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömenden Hochdruckkältemittel aus (von Punkt H zu Punkt I von 8). Das aus dem Innenwärmetauscher 16 strömende Dampfphasenkältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und durch ihn wieder komprimiert. Andererseits strömt das vom Verzweigungsabschnitt A in die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömende Kältemittel in die zweite feste Drossel 27, um zum Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand dekomprimiert zu werden (von Punkt D' zu Punkt Q von 8). Ferner strömt das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand in die erste feste Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19, um dekomprimiert und ausgedehnt zu werden, während es gleichzeitig Wärme mit dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 austauscht, um die Wärme abzustrahlen (d.h. von Punkt Q zu Punkt K' und Punkt K von 8 in dieser Reihenfolge).
Das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromab der zweiten festen Drossel 27 strömt in die erste feste Drossel 19a, wodurch das Kältemittel durch die erste feste Drossel 19a in geeigneter Weise dekomprimiert werden kann. Auch dehnt sich das durch die erste fest Drossel 19a gelangte Kältemittel, wie durch eine Linie von Punkt K' zu Punkt K von 8 angezeigt, aus dem gleichen Grund wie im dritten Ausführungsbeispiel beschrieben in einer isentropischen Weise aus.
Ferner absorbiert analog zum ersten Ausführungsbeispiel das in den zweiten Verdampfapparat 21 strömende Kältemittel Wärme von der geblasenen Luft des Gebläselüfters 17a, die durch den ersten Verdampfapparat 17 gekühlt worden ist, um zu verdampfen, und wird in die Kältemittelansaugöffnung 16b der Ejektorpumpe 16 gesaugt, um mit dem durch den Düsenabschnitt 16a gelangten Flüssigphasenkältemittel im Mischabschnitt 16c vermischt zu werden (von Punkt K zu Punkt L und Punkt F von 8 in dieser Reihenfolge).
Wie oben erwähnt, kann in dem Ausführungsbeispiel, weil das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromab der zweiten festen Drossel 27 in die feste Drossel 19a strömt, das Kältemittel in geeigneter Weise durch die erste feste Drossel 19a dekomprimiert werden. Als Ergebnis können die Kältemittelverdampfungstemperaturen des ersten Verdampfapparats 17 und des zweiten Verdampfapparats 21 sicher in den unterschiedlichen Temperaturbereichen ein gestellt werden, und der zweite Verdampfapparat 21 kann die ausreichende Kühlleistung zeigen.
So kann, wie durch eine Linie von Punkt Q zu Punkt K von 8 dargestellt, die Enthalpie des Kältemittels im Innenwärmetauscher 19 verringert werden, und eine Enthalpiedifferenz des Kältemittels zwischen Kältemitteleinlass und -auslass des zweiten Verdampfapparats 21 (Kühlleistung) kann vergrößert werden. Als Ergebnis kann der Kreiswirkungsgrad verbessert werden.
Außerdem kann im vierten Ausführungsbeispiel, weil das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand in die erste feste Drossel 19a strömen kann, selbst wenn sich das Kältemittel am Auslass des Kühlers 12 im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand befindet, die erste feste Drossel 19a das Kältemittel in geeigneter Weise dekomprimieren.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Im fünften Ausführungsbeispiel ist, wie in 9 dargestellt, im Kreisaufbau des ersten Ausführungsbeispiels eine Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 zum Trennen des Kältemittels aus dem Kühler 12 in ein Dampfphasenkältemittel und ein Flüssigphasenkältemittel stromab des Kühlers 12a hinzugefügt. Die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 besitzt eine Behälterform und trennt das Kältemittel durch einen Dichteunterschied zwischen dem Dampfphasenkältemittel und dem Flüssigphasenkältemittel in die Dampf- und die Flüssigphase. So wird das Flüssigphasenkältemittel in einem unteren Teil der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 in der vertikalen Richtung gespeichert.
Ferner sind in dem Ausführungsbeispiel die düsenabschnittsseitige Leitung 13 und die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 mit einem Flüssigphasenkältemittelspeicher der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 verbunden, von dem das Flüssigphasenkältemittel in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 und die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömt, während es verzweigt wird. Deshalb ist in dem Ausführungsbeispiel der Verzweigungsabschnitt A im Flüssigphasenkältemittelspeicher der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 vorgesehen. Weitere Komponenten dieses Aus führungsbeispiels können die gleichen Konstruktionen wie jene des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels haben.
Als nächstes werden nun eine Funktionsweise des Kühlkreises dieses Ausführungsbeispiels und der Betriebszustand des Kältemittels im Kühlkreis unter Bezug auf ein Mollier-Diagramm von 10 beschrieben. In 10 werden die gleichen Bezugsziffern verwendet, um den gleichen Zustand des Kältemittels wie in 2 darzustellen.
Zuerst wird, wenn der Kreis des fünften Ausführungsbeispiels betrieben wird, das vom Kompressor 11 ausgegebene Kältemittel durch den Kühler 12 gekühlt und durch die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 in das Dampfphasenkältemittel und das Flüssigphasenkältemittel getrennt. So ist das Flüssigphasenkältemittel an der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 ein Kältemittel auf einer Linie gesättigter Flüssigkeit, wie durch den Punkt D'' von 10 angegeben.
Das in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 nach Teilung durch den Verzweigungsabschnitt A strömende Flüssigphasenkältemittel strömt in den Düsenabschnitt 16a, den Mischabschnitt 16c, den Diffusorabschnitt 16d der Ejektorpumpe 16, den ersten Verdampfapparat 17, den Speicher 18 und den Innenwärmetauscher 19 in dieser Reihenfolge (d.h. Punkt C, Punkt D'', Punkt E, Punkt F, Punkt G, Punkt H und Punkt I von 10 in dieser Reihenfolge). Weiter wird das aus dem Innenwärmetauscher 19 ausströmende Dampfphasenkältemittel in den Kompressor 11 gesaugt und wieder komprimiert.
Andererseits strömt das vom Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömende Flüssigphasenkältemittel zur ersten Drosseleinrichtung 19a des Innenwärmetauschers 19, um komprimiert und ausgedehnt zu werden, wobei es gleichzeitig Wärme mit dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 austauscht, um die Wärme abzustrahlen (von Punkt D'' zu Punkt J von 10).
Da das durch Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 getrennte Flüssigphasenkältemittel das Kältemittel auf der Linie gesättigter Flüssigkeit ist, wird das Kältemittel aufgrund eines geringen Druckabfalls unmittelbar nach dem Strömen in die erste feste Drossel 19a in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand gebracht. Dies lässt das Kältemittel in die erste feste Drossel 19a im Wesentlichen im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand strömen. Als Ergebnis kann die erste feste Drossel 19a das Kältemittel ausreichend dekomprimieren.
Weiter strömt das aus dem Innenwärmetauscher 19 ausströmende Kältemittel zur zweiten festen Drossel 20, zum zweiten Verdampfapparat 21 und zum Mischabschnitt 16c der Ejektorpumpe 16 in dieser Reihenfolge analog zum ersten Ausführungsbeispiel (d.h. von Punkt J zu Punkt K, Punkt L und Punkt F von 10 in dieser Reihenfolge).
Wie oben erwähnt, kann im fünften Ausführungsbeispiel die erste feste Drossel 19a das Kältemittel in geeigneter Weise dekomprimieren, sodass die Enthalpie des in den zweiten Verdampfapparat 21 strömenden Kältemittels verringert werden kann, wodurch die gleiche Wirkung wie im ersten Ausführungsbeispiel erzielt wird.
Außerdem strömt, selbst wenn der Betriebszustand des Kühlkreises aufgrund einer Veränderung der Kühllast oder dergleichen schwankt und die Trockenheit des Kältemittels stromab des Kühlers 12 verändert wird, das gesättigte flüssige Kältemittel auf der Linie gesättigter Flüssigkeit sicher zur ersten festen Drossel 19a. Als Ergebnis kann das Kältemittel durch die erste feste Drossel 19a in geeigneter Weise und konstant dekomprimiert werden, ohne durch den Betriebszustand des Kühlkreises in der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung beeinträchtigt zu werden.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Im sechsten Ausführungsbeispiel ist, wie in 11 dargestellt, die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30, die den gleichen Aufbau wie jene des fünften Ausführungsbeispiels hat, zum Kühlkreis des zweiten Ausführungsbeispiels hinzugefügt und der Verzweigungsabschnitt A ist im Flüssigphasenkältemittelspeicher der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 vorgesehen. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels. Der Zustand des Kältemittels im Kreis dieses Ausführungsbeispiels ist in einem Mollier-Diagramm von 12 gezeigt. In 12 werden die gleichen Bezugsziffern benutzt, um den gleichen Zustand des Kältemittels wie in 4 darzustellen.
Wenn der Kühlkreis des Ausführungsbeispiels in Betrieb ist, ist das Kältemittel am Verzweigungsabschnitt A ein gesättigtes flüssiges Kältemittel auf einer Linie gesättigter Flüssigkeit (wie durch den Punkt D'' von 12 angezeigt. Im zweiten Ausführungsbeispiel kann die zweite feste Drossel 20 das Kältemittel in geeigneter Weise dekomprimieren, selbst wenn das Kältemittel am Auslass des Kühlers 12 entweder zum unterkühlten Zustand oder zum Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand wird.
Daher kann, selbst wenn das durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittel das gesättigte flüssige Kältemittel auf der Linie gesättigter Flüssigkeit ist, die als erste Dekompressionseinrichtung dienende zweite feste Drossel 20 das Kältemittel in geeigneter Weise dekomprimieren, wodurch die gleiche Wirkung wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels erzielt wird.
Ferner strömt analog zum fünften Ausführungsbeispiel, selbst wenn der Betriebszustand des Kühlkreises aufgrund einer Veränderung der Kühllast oder dergleichen schwankt und sich die Trockenheit des Kältemittels stromab des Kühlers 12 ändert, das gesättigte flüssige Kältemittel auf der Linie gesättigter Flüssigkeit sicher zur ersten festen Drossel 25. Als Ergebnis kann das Kältemittel durch die zweite feste Drossel 20 in geeigneter Weise und konstant dekomprimiert werden, ohne durch den Betriebszustand des Kühlkreises in der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung beeinträchtigt zu werden.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in 13 dargestellt, die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30, die die gleiche Konstruktion wie jene des fünften Ausführungsbeispiels besitzt, zum Kühlkreis des dritten Ausführungsbeispiels hinzugefügt und der Verzweigungsabschnitt A ist im Flüssigphasenkältemittelspeicher der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 vorgesehen. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des dritten Ausführungsbeispiels. Der Zustand des Kältemittels im Kühlkreis dieses Ausführungsbeispiels ist in einem Mollier-Diagramm von 14 dargestellt. In 14 werden die gleichen Bezugsziffern benutzt, um den gleichen Zustand des Kältemittels wie in 6 darzustellen.
Wenn der Kühlkreis des Ausführungsbeispiels betrieben wird, ist das Kältemittel am Verzweigungsabschnitt A ein Kältemittel auf einer Linie gesättigter Flüssigkeit (wie durch Punkt D'' von 14 angegeben). Im dritten Ausführungsbeispiel kann, selbst wenn das Kältemittel am Auslass des Kühlers 12 entweder zum unterkühlten Zustand oder zum Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand wird, die im Innenwärmetauscher 26 vorgesehene erste feste Drossel 26a das Kältemittel in geeigneter Weise dekomprimieren. Daher kann, selbst wenn das am Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittel zum gesättigten flüssigen Kältemittel auf der Linie gesättigter Flüssigkeit wird, der gleiche Effekt wie jener des dritten Ausführungsbeispiels erzielt werden.
Ferner kann analog zum fünften Ausführungsbeispiel das Kältemittel in geeigneter Weise und konstant durch die im Innenwärmetauscher 26 vorgesehene erste feste Drossel 26a dekomprimiert werden, ohne durch den Betriebszustand des Kühlkreises beeinträchtigt zu werden.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
Im achten Ausführungsbeispiel ist, wie in 15 dargestellt, die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30, die den gleichen Aufbau wie jene des fünften Ausführungsbeispiels hat, zum Kühlkreis des vierten Ausführungsbeispiels hinzugefügt, und der Verzweigungsabschnitt A ist im Flüssigphasenkältemittelspeicher der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 vorgesehen. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des vierten Ausführungsbeispiels. Der Betriebszustand des Kältemittels im Kreis des achten Ausführungsbeispiels ist in einem Mollier-Diagramm von 16 dargestellt. In 16 werden die gleichen Bezugsziffern verwendet, um den gleichen Zustand des Kältemittels wie in 8 darzustellen.
Wenn der Kühlkreis des Ausführungsbeispiels betrieben wird, ist das Kältemittel am Verzweigungsabschnitt A ein Kältemittel auf einer Linie gesättigter Flüssigkeit (wie durch den Punkt D'' von 14 angegeben). Im achten Ausführungsbeispiel kann, selbst wenn das Kältemittel am Auslass des Kühlers 12 entweder zum unterkühlten Zustand oder zum Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand wird, die erste feste Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19 das Kältemittel in geeigneter Weise dekomprimieren. Daher kann, selbst wenn das am Verzweigungsabschnitt A verzweigte Kältemittel zum Kältemittel auf der Linie gesättigter Flüssigkeit wird, die gleiche Wirkung wie jene des oben beschriebenen vierten Ausführungsbeispiels erzielt werden.
Ferner kann das Kältemittel analog zum fünften Ausführungsbeispiel in geeigneter Weise und konstant durch die feste Drossel 19a des Innenwärmetauschers 19 dekomprimiert werden, ohne durch den Betriebszustand des Kühlkreises der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung beeinträchtigt zu werden.
(Neuntes Ausführungsbeispiel)
Im oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist die erste feste Drossel 25 stromauf der zweiten festen Drossel 20 in einem Kältemittelstrom der vom Verzweigungsabschnitt A verzweigten ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 positioniert. Im neunten Ausführungsbeispiel wird, wie in 17 dargestellt, anstelle der ersten festen Drossel 25 des zweiten Ausführungsbeispiels ein variabler Drosselmechanismus 31 benutzt. Dieser variable Drosselmechanismus 31 ist ausgebildet, um eine Kältemitteldurchgangsfläche zu verkleinern, wenn der Unterkühlungsgrad des Kältemittels stromab des Kühlers 12 größer wird.
Zum Beispiel ist der variable Drosselmechanismus 31 ein mechanischer variabler Drosselmechanismus und stellt den Öffnungsgrad eines Ventilkörpers (nicht dargestellt) entsprechend der Temperatur und dem Druck des Kältemittels am Auslass des variablen Drosselmechanismus 31 ein, wodurch die Strömungsmenge des durch den variablen Drosselmechanismus 31 gelangenden Kältemittels eingestellt wird. Demgemäß kann der Kältemittelzustand am Auslass des variablen Drosselmechanismus 31 sicher auf einen vorbestimmten Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand eingestellt werden.
Genauer ist der Ventilkörper des variablen Drosselmechanismus 31 mit einem als Druckreaktionseinrichtung dienenden Federplattenelement 31a verbunden. Ferner verschiebt das Federplattenelement 31a den Ventilkörper entsprechend dem Druck der eingefüllten Gasmedien des temperaturempfindlichen Zylinders 31b (z.B. dem Druck gemäß der Temperatur des Kältemittels am Auslass des variablen Drosselmechanismus 31) und dem Druckniveau des Kältemittels am Auslass des variablen Drosselmechanismus 31, das in ein Ausgleichsrohr 31c eingeleitet wird, wodurch der Öffnungsgrad des Ventilkörpers eingestellt wird. Weitere Komponenten dieses Ausführungsbeispiels außer dem variablen Drosselmechanismus 31 können die gleichen Konstruktionen wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels haben.
Deshalb zeigt der Zustand des Kältemittels im Betrieb des Kühlkreises dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen das gleiche Mollier-Diagramm wie das in 4 dargestellte des zweiten Ausführungsbeispiels. Ferner kann in dem Ausführungsbeispiel das in die zweite feste Drossel 20 strömende Kältemittel durch den variablen Drosselmechanismus 31 sicher in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand gebracht werden, wodurch sicher die gleiche Wirkung wie jene des zweiten Ausführungsbeispiels erzielt wird.
(Zehntes Ausführungsbeispiel)
Im oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel ist die zweite feste Drossel 26b stromauf der im Innenwärmetauscher 26 vorgesehenen ersten festen Drossel 26a positioniert. Im zehnten Ausführungsbeispiel wird jedoch, wie in 18 dargestellt, anstelle der zweiten festen Drossel 26 des dritten Ausführungsbeispiels der variable Drosselmechanismus 31 verwendet, der gleich jenem des neunten Ausführungsbeispiels ist. In dem in 18 dargestellten Kühlkreis des zehnten Ausführungsbeispiels sind die weiteren Teile ähnlich jenen des oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiels.
Deshalb zeigt der Zustand des Kältemittels im Betrieb des Kreises des zehnten Ausführungsbeispiels im Wesentlichen das gleiche Mollier-Diagramm wie das in 6 dargestellte des dritten Ausführungsbeispiels. Weiter kann im zehnten Ausführungsbeispiel das in die erste feste Drossel 26a, die stromab des variablen Drosselmechanismus 31 ist, durch den variablen Drosselmechanismus 31 sicher in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand gebracht werden, wodurch man sicher die gleiche Wirkung wie jene des dritten Ausführungsbeispiels erzielt.
(Elftes Ausführungsbeispiel)
Im obigen vierten Ausführungsbeispiel ist die zweite feste Drossel 27 stromauf der im Innenwärmetauscher 19 vorgesehenen ersten festen Drossel 19a positioniert. Im elften Ausführungsbeispiel wird jedoch, wie in 19 dargestellt, anstelle der zweiten festen Drossel 27 des vierten Ausführungsbeispiels der variable Drosselmechanismus 31 verwendet, der gleich jenem des oben beschriebenen neunten Ausführungsbeispiels ist. In dem in 19 dargestellten Kühlkreis des elften Ausführungsbeispiels können die weiteren Teile ähnlich jenen des oben beschriebenen vierten Ausführungsbeispiels sein.
Deshalb zeigt der Zustand des Kältemittels im Betrieb des Kreises dieses Ausführungsbeispiels im Wesentlichen das gleiche Mollier-Diagramm wie das in 8 dargestellte des vierten Ausführungsbeispiels. Weiter kann im elften Ausführungsbeispiel das in die erste feste Drossel 19a strömende Kältemittel durch den variablen Drosselmechanismus 31 sicher in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand gebracht werden, wodurch sicher die gleiche Wirkung wie jene des vierten Ausführungsbeispiels erzielt wird.
(Zwölftes Ausführungsbeispiel)
Im zwölften Ausführungsbeispiel ist, wie in 20 dargestellt, im Vergleich zum Aufbau des Kühlkreises des ersten Ausführungsbeispiels eine Öltrennvorrichtung 11b zum Trennen des Schmieröls vom Kältemittel auf der Ausgabeseite des Kompressors 11 vorgesehen. Die Öltrennvorrichtung 11b ist so angeordnet, dass sie das im Kältemittel gelöste Schmieröl zum Schmieren des Kompressors 11 vom Kältemittel trennt und das Öl über einen Dekompressionsmechanismus 11c zur Kältemittelansaugseite des Kompressors 11 zurückführt.
Ferner ist in dem Ausführungsbeispiel eine Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 stromab des Kühlers 12 angeordnet. Die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 hat den gleichen Grundaufbau wie die Dampf/Flüssigkeit-Tenneinheit, die in jedem der fünften bis achten Ausführungsbeispiele benutzt wird. Es sollte beachtet werden, dass ein Flüssigphasenkältemittelspeicher der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 dieses Ausführungsbeispiels nur mit einem ersten Innenwärmetauscher 24 verbunden ist. Daher ist der Verzweigungsabschnitt A nicht im Flüssigphasenkältemittelspeicher der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 des zwölften Ausführungsbeispiels vorgesehen.
Der erste Innenwärmetauscher 24 dieses Ausführungsbeispiels hat den gleichen Aufbau wie der Innenwärmetauscher 24 des zweiten Ausführungsbeispiels und hat nur eine Funktion des Wärmeaustausches zwischen dem Flüssigphasenkältemittel stromab der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 und dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 (insbesondere dem durch einen Kältemittelkanal von der Auslassseite des ersten Verdampfapparats 17 zur Ansaugöffnung des Kompressors 11 strömenden Kältemittel). Außerdem ist ein Auslass für das Flüssigphasenkältemittel auf der Hochdruckseite des ersten Innenwärmetauschers 24 mit einem variablen Drosselmechanismus 32 verbunden.
Der variable Drosselmechanismus 32 dient dem Dekomprimieren und Ausdehnen des Flüssigphasenkältemittels im unterkühlten Zustand, um es in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu bringen, und er kann ein mechanisches oder elektrisches Expansionsventil einsetzen. Auf der stromabwärtigen Seite des variablen Drosselmechanismus 32 ist der Verzweigungsabschnitt A zum Verzweigen des Kältemittelstroms angeordnet.
Die durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigten Kältemittelströme können analog zum ersten Ausführungsbeispiel in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 und die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 strömen. Ein zweiter Innenwärmetauscher 19 ist stromab des Verzweigungsabschnitts A in der ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 und stromauf des zweiten Verdampfapparats 21 angeordnet.
Deshalb bildet in diesem Ausführungsbeispiel die feste Drossel 19a des zweiten Innenwärmetauschers 19 (insbesondere ein Kapillarrohr) die Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigten Kältemittels.
Auch ist der variable Drosselmechanismus 32 stromab des Kühlers 12 und stromauf des Verzweigungsabschnitts A angeordnet und bildet die Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des in den Verzweigungsabschnitt A strömenden Kältemittels. D.h. der variable Drosselmechanismus 32 dekomprimiert das Kältemittel, um es in die feste Drossel 19a des zweiten Innenwärmetauschers 19 in der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung zu leiten.
Ferner bildet der zweite Innenwärmetauscher 19 eine Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung zum Abstrahlen von Wärme des Kältemittels im Dekompressions- und Expansionsvorgang mit der festen Drossel 19a.
Außerdem strömt im zwölften Ausführungsbeispiel das kompressoransaugseitige Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 (d.h. das durch einen Kältemittelkanal von der Auslassseite des ersten Verdampfapparats 17 zur Ansaugseite des Kompressors 11 strömende Kältemittel), wie in 20 dargestellt, aus dem ersten Verdampfapparat 17, um Wärme mit dem Flüssigphasenkältemittel stromab der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 am ersten Innenwärmetauscher 24 auszutauschen. Weiter tauscht das aus dem ersten Innenwärmetauscher 24 ausströmende kompressoransaugseitige Kältemittel am zweiten Innenwärmetauscher 19 Wärme mit dem Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A aus. Danach strömt das kompressoransaugseitige Kältemittel in den Speicher 18, um in die Dampfphase und die Flüssigphase getrennt zu werden, und das Gasphasenkältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt.
Es ist offensichtlich, dass der Kältemittelkanal des in den Kompressor 11 zu saugenden Kältemittels nicht auf die Konstruktion beschränkt ist, die aus den in der obigen Reihenfolge von 20 angeordneten Elementen besteht, und irgendeine Konstruktion von in irgendeiner Reihenfolge angeordneten Elementen haben kann. Zum Beispiel kann das in den Kompressor 11 zu saugende Kältemittel aus dem ersten Verdampfapparat 17 strömen, um zuerst am zweiten Innenwärmetauscher 19 Wärme mit dem Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A auszutauschen, und kann dann am ersten Innenwärmetauscher 24 Wärme mit dem Flüssigphasenkältemittel stromab der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 austauschen. Danach kann das Kältemittel in den Speicher 18 strömen. Weitere Komponenten des zwölften Ausführungsbeispiels können die gleichen Konstruktionen wie jene des ersten Ausführungsbeispiels haben.
Als nächstes werden nun eine Funktionsweise des Kühlkreises des zwölften Ausführungsbeispiels und der Betriebszustand des Kältemittels im Kreis unter Bezug auf ein Mollier-Diagramm von 21 beschrieben. In 21 werden die gleichen Bezugsziffern benutzt, um den gleichen Betriebszustand des Kältemittels wie in den obigen Ausführungsbeispielen beschrieben darzustellen.
Zuerst wird, wenn der Kühlkreis des Ausführungsbeispiels betrieben wird, das vom Kompressor 11 ausgegebene Kältemittel (wie durch Punkt C von 21 angegeben) durch den Kühler 12 gekühlt und wird durch die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 in das Dampfphasenkältemittel und das Flüssigphasenkältemittel getrennt. Daher ist das Flüssigphasenkältemittel an der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 ein gesättigtes flüssiges Kältemittel auf einer Linie gesättigter Flüssigkeit, wie durch den Punkt D'' von 21 angegeben.
Das aus der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 strömende Flüssigphasenkältemittel strömt in den ersten Innenwärmetauscher 24, um Wärme mit dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 auszutauschen, um die Wärme abzustrahlen, sodass das Kältemittel in den unterkühlten Zustand gebracht wird (von Punkt D'' zu Punkt O von 21). Weiter wird das aus dem ersten Innenwärmetauscher 24 strömende Flüssigphasenkältemittel im unterkühlten Zustand durch den variablen Drosselmechanismus 32 dekomprimiert, um in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu gelangen (von Punkt O zu Punkt Q von 21).
Das durch den variablen Drosselmechanismus 32 dekomprimierte Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenkältemittel wird durch den Verzweigungsabschnitt A in zwei Ströme geteilt, einer von ihnen strömt zur düsenabschnittsseitigen Leitung 13 und dann vom Düsenabschnitt 16a zum Mischabschnitt 16c, Diffusorabschnitt 16d der Ejektorpumpe 16 und ersten Verdampfapparat 17 in dieser Reihenfolge (von Punkt Q zu Punkt E, Punkt F, Punkt G und Punkt H von 21 in dieser Reihenfolge).
Das aus dem ersten Verdampfapparat 17 ausströmende Kältemittel strömt zuerst in den ersten Innenwärmetauscher 24, um Wärme mit dem aus der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 strömenden Flüssigphasenkältemittel auszutauschen (von Punkt H zu Punkt I von 21). Dann strömt das zum Kompressor 11 zu saugende Kältemittel in den zweiten Innenwärmetauscher 19, um Wärme mit dem vom Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömenden Hochdruckkältemittel auszutauschen, um in den Speicher 18 zu strömen (von Punkt I zu Punkt R von 21). Und das Dampfphasenkältemittel aus dem Speicher 18 wird in den Kompressor 11 gesaugt und wieder komprimiert (von Punkt R zu Punkt C von 21).
Andererseits strömt das vom Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömende Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand in den zweiten Innenwärmetauscher 19. Und das in den zweiten Innenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel wird dekomprimiert und ausgedehnt, wenn es durch die feste Drossel 19a des zweiten Innenwärmetauschers 19 gelangt, während es Wärme mit dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 austauscht, um die Wärme abzustrahlen (von Punkt Q zu Punkt S' und Punkt S in dieser Reihenfolge von 21).
Hierbei kann das Kältemittel, da das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand in die feste Drossel 19a strömt, durch die feste Drossel 19a in geeigneter Weise dekomprimiert werden. Man beachte, dass aus dem gleichen Grund wie im dritten Ausführungsbeispiel selbst in der Linie von Punkt S' zu Punkt S von 21 das durch die feste Drossel 19a strömende Kältemittel im Wesentlichen in einer isentropischen Weise ausgedehnt wird.
Analog zum oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel absorbiert das zum zweiten Verdampfapparat 21 strömende Kältemittel Wärme von der geblasenen Luft des Gebläselüfters 17a, welche durch den ersten Verdampfapparat 17 gekühlt worden ist, um zu verdampfen, und dann wird das verdampfte Kältemittel im zweiten Verdampfapparat 21 in die Kältemittelansaugöffnung 16b der Ejektorpumpe 16 gesaugt, sodass das angesaugte Kältemittel mit dem durch den Düsenabschnitt 16a geströmten Kältemittel im Mischabschnitt 16c vermischt wird (von Punkt S zu Punkt L und Punkt F von 21).
Wie oben erwähnt, lässt in dem Ausführungsbeispiel der variable Drosselmechanismus 32 das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand auf der stromabwärtigen Seite in die feste Drossel 19a strömen, wodurch das Kältemittel an der festen Drossel 19a in geeigneter Weise dekomprimiert wird. Die Kältemittelverdampfungstemperaturen des ersten Verdampfapparats 17 und des zweiten Verdampfapparats 21 können sicher in den unterschiedlichen Temperaturbereichen eingestellt werden, und der zweite Verdampfapparat 21 kann die ausreichende Kühlleistung zeigen.
Ferner kann in der festen Drossel 19a, weil das Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A dekomprimiert und ausgedehnt wird, während es gleichzeitig Wärme abstrahlt, wie durch die Linien von Punkt Q zu Punkt S des Mollier-Diagramms von 21 dargestellt, der Druck des Kältemittels verringert werden und gleichzeitig die Enthalpie des Kältemittels verringert werden. Dies kann die Enthalpiedifferenz des Kältemittels zwischen Kältemitteleinlass und -auslass des zweiten Verdampfapparats 21 (Kühlleistung) vergrößern, was in einer Verbesserung des Kreiswirkungsgrades resultiert.
Außerdem ist, da der Kühlkreis mit dem variablen Drosselmechanismus 32 zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromauf des Verzweigungsabschnitts A in einem Kältemittelstrom aus dem Kühler 12 versehen ist, der Betriebszustand des in den Verzweigungsabschnitt A strömenden Kältemittels auf einfache Weise stabil gemacht. Deshalb ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das in den Verzweigungsabschnitt A strömende Kältemittel in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stabilisiert, der in geeigneter Weise das Kältemittel durch die feste Drossel 19a dekomprimieren kann, ohne durch den Betriebszustand des Kühlkreises in der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung beeinträchtigt zu werden.
(Dreizehntes Ausführungsbeispiel)
Im oben beschriebenen zwölften Ausführungsbeispiel wird der zweite Innenwärmetauscher 19 benutzt, der Wärme zwischen dem Kältemittel stromab des Ver zweigungsabschnitts A und dem Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 austauscht. In diesem Ausführungsbeispiel wird, wie in 22 dargestellt, ein zweiter Innenwärmetauscher 33 benutzt, der Wärme zwischen dem Kältemittel vor dem Strömen in den zweiten Verdampfapparat 21 auf der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsabschnitts A und dem Kältemittel stromab des zweiten Verdampfapparats 21 austauscht.
Der zweite Innenwärmetauscher 33 hat einen Aufbau ähnlich dem Grundaufbau des zweiten Innenwärmetauschers 19 des zwölften Ausführungsbeispiels. So ist ein Kältemittelkanal des zweiten Innenwärmetauschers 33 stromab des Verzweigungsabschnitts A aus einer festen Drossel 33a gebildet (insbesondere einem Kapillarrohr), während der zweite Innenwärmetauscher 33 die Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung in der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung bildet.
Weiter dient der zweite Innenwärmetauscher 33 dem Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel stromab des Verzweigungsabschnitts A vor dem Strömen in den zweiten Verdampfapparat 21 und dem Kältemittel stromab des zweiten Verdampfapparats 21 nach Durchströmen des zweiten Verdampfapparats 21. Daher tauscht in dem Ausführungsbeispiel, wie in 22 dargestellt, das aus dem ersten Verdampfapparat 17 ausströmende Kältemittel Wärme mit dem Flüssigphasenkältemittel stromab der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 am ersten Innenwärmetauscher 24 aus und strömt dann in den Speicher 18, um in die Dampfphase und die in den Kompressor 11 zu saugende Flüssigphase getrennt zu werden, der den Kältemittelkanal bildet. Weitere Komponenten des dreizehnten Ausführungsbeispiels haben die gleichen Konstruktionen wie jene des zwölften Ausführungsbeispiels.
Als nächstes werden nun eine Funktionsweise des Kühlkreises des dreizehnten Ausführungsbeispiels und der Betriebszustand des Kältemittels im Kreis Bezug nehmend auf ein Mollier-Diagramm von 23 beschrieben. In 23 werden die gleichen Bezugsziffern benutzt, um im Wesentlichen den gleichen Zustand des Kältemittels wie in den obigen Ausführungsbeispielen darzustellen.
Zuerst wird analog zum zwölften Ausführungsbeispiel, wenn der Kühlkreis des dreizehnten Ausführungsbeispiels in Betrieb ist, das vom Kompressor 11 ausge gebene Kältemittel durch den Kühler 12 gekühlt und strömt zu der Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30, einem ersten Kältemittelkanal des ersten Innenwärmetauschers 24 und dem variablen Drosselmechanismus 32 in dieser Reihenfolge, um es in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu bringen (von Punkt C zu Punkt D'', Punkt O und Punkt Q von 23 in dieser Reihenfolge).
Das durch den variablen Drosselmechanismus 32 dekomprimierte Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenkältemittel wird durch den Verzweigungsabschnitt A in zwei Ströme geteilt, einer von ihnen strömt zur düsenabschnittsseitigen Leitung 13 und dann vom Düsenabschnitt 16a zu dem Mischabschnitt 16c, dem Diffusorabschnitt 16d der Ejektorpumpe 16 und dem ersten Verdampfapparat 17 in dieser Reihenfolge (von Punkt Q zu Punkt E, Punkt F, Punkt G und Punkt H von 21 in dieser Reihenfolge).
Das aus dem ersten Verdampfapparat 17 ausströmende Kältemittel strömt in einen zweiten Kältemittelkanal des ersten Innenwärmetauschers 24 und tauscht Wärme mit dem aus dem Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 strömenden Flüssigphasenkältemittel aus, um so in den Speicher 18 eingeleitet zu werden (von Punkt H zu Punkt I von 23). Und das Dampfphasenkältemittel wird von dem Speicher 18 in den Kompressor 11 gesaugt und wieder durch ihn komprimiert (von Punkt I zu Punkt C von 23).
Andererseits strömt das vom Verzweigungsabschnitt A zur ansaugöffnungsseitigen Leitung 14 strömende Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zum zweiten Innenwärmetauscher 33. Das vom Verzweigungsabschnitt A in den zweiten Wärmetauscher 33 strömende Kältemittel wird dekomprimiert und ausgedehnt, während es gleichzeitig Wärme mit dem Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite des zweiten Verdampfapparats 21 austauscht, wenn es durch die feste Drossel 33a des zweiten Innenwärmetauschers 33 strömt, um die Wärme abzustrahlen (von Punkt Q zu Punkt T' und Punkt T von 23 in dieser Reihenfolge). Hierbei wird die Enthalpie des Kältemittels stromab des zweiten Verdampfapparats 21 erhöht (von Punkt L zu Punkt L' von 23).
Hier strömt das Kältemittel im Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand vom Verzweigungsabschnitt A in die feste Drossel 33a, die feste Drossel 33a kann das Kältemittel vor dem Strömen in den zweiten Verdampfapparat 21 in geeigneter Weise dekomprimieren. Man beachte, dass, wie durch eine Linie vom Punkt T' zu Punkt T von 23 angezeigt, das durch die feste Drossel 33a geströmte Kältemittel sich aus dem gleichen Grund wie im oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel in einer im Wesentlichen isentropischen Weise ausdehnt.
Ferner wird analog zum zwölften Ausführungsbeispiel das in den zweiten Verdampfapparat 21 strömende Kältemittel in die Kältemittelansaugöffnung 16b der Ejektorpumpe 16 gesaugt und mit dem durch den Düsenabschnitt 16a geströmten Flüssigphasenkältemittel im Mischabschnitt 16c vermischt (von Punkt T zu Punkt L' und Punkt F von 23 in dieser Reihenfolge). Außerdem wird im dreizehnten Ausführungsbeispiel das aus dem zweiten Verdampfapparat 21 ausströmende Kältemittel in die Ansaugöffnung 16b der Ejektorpumpe 16 gesaugt, nachdem es durch den zweiten Innenwärmetauscher 33 geströmt ist und Wärme mit dem durch die feste Drossel 33a des zweiten Innenwärmetauschers 21 strömenden Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenkältemittel ausgetauscht hat. Deshalb kann die Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des zweiten Verdampfapparats 21 reduziert werden, wodurch die Enthalpiedifferenz zwischen der Kältemittelauslassseite und der Kältemitteleinlassseite des zweiten Verdampfapparats 21 erhöht wird.
Wie oben erwähnt, dekomprimiert im dreizehnten Ausführungsbeispiel der variable Drosselmechanismus 32 das Kältemittel in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand, und das dekomprimierte Kältemittel des variablen Drosselmechanismus 32 wird in die feste Drossel 33a eingeleitet, nachdem es durch den Verzweigungsabschnitt A verzweigt ist. Deshalb wird das Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsabschnitts A durch die feste Drossel 33a des zweiten Innenwärmetauschers 33 dekomprimiert und ausgedehnt, während es im zweiten Innenwärmetauscher 33 Wärme abstrahlt, wodurch die gleiche Wirkung wie jene des zwölften Ausführungsbeispiels erzielt wird.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Modifikationen können an den Ausführungsbeispielen wie folgt vorgenommen werden.

(1) In jedem Ausführungsbeispiel außer dem obigen zweiten, sechsten und neunten Ausführungsbeispiel wird das Kapillarrohr 19a, 26a, 33a als die feste Drossel verwendet und das Kapillarrohr 19a, 26a, 23a ist mit einer Kältemittelleitung (d.h. Wärmetauschkältemittelleitung, um mit dem Kapillarrohr 19a, 26a, 33a in Wärmeaustausch zu stehen) im Innenwärmetauscher verlötet, wodurch eine Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung zum Abstrahlen von Wärme des Kältemittels im Dekompressions- und Expansionsvorgang im Innenwärmetauscher gebildet wird. Insbesondere kann die Verbindung des Kapillarrohrs 19a, 26a, 33a mit der Wärmetauschkältemittelleitung im Innenwärmetauscher in der folgenden Weise ausgeführt werden. Zum Bespiel kann jedes Kapillarrohr 19a, 26a, 33a geradlinig an der Außenumfangsfläche der Wärmetauschkältemittelleitung entlang der Axialrichtung der Wärmetauschkältemittelleitung im Innenwärmetauscher angeordnet werden, und das Kapillarrohr 19a, 26a, 33a und die Wärmetauschkältemittelleitung können durch ein Metallverbindungsmaterial mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit im Innenwärmetauscher integral verbunden werden. Als Metallverbindungsmaterial kann ein Weichlot- oder Hartlotfüllmetall verwendet werden. Ferner kann das Kapillarrohr 19a, 26a, 33a so angeordnet werden, dass es um die Außenumfangsfläche der Wärmetauschkältemittelleitung in einer Spiralweise in jedem Innenwärmetauscher gewickelt ist. Die Gesamtfläche jedes Kapillarrohrs 19a, 26a, 33a muss nicht mit der Wärmetauschkältemittelleitung im Innenwärmetauscher verbunden werden, und ein Teil jedes Kapillarrohrs 19a, 26a, 33a kann mit der Wärmetauschkältemittelleitung im Innenwärmetauscher verbunden sein. Mit anderen Worten kann, während der Bereich jedes Kapillarrohrs 19a, 26a, 33a, der nicht mit der Wärmetauschkältemittelleitung des Innenwärmetauschers verbunden ist, nur zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels dient, der Bereich jedes Kapillarrohrs 19a, 26a, 33a, der mit der Wärmetauschkältemittelleitung des Innenwärmetauschers verbunden ist, dem Abstrahlen der Wärme des Kältemittels im Dekompressions- und Expansionsvorgang dienen. Ferner wird, wie in der Gesamtaufbaudarstellung der obigen Ausführungsbeispiele dargestellt, als Innenwärmetauscher eine Gegenstrom-Wärmetauschkonstruktion verwendet, bei der die Strömungsrichtung des durch das Kapillarrohr 19a, 26a, 33a strömenden Kältemittels entgegen der Strömungsrichtung des durch die Wärmetauschkältemittelleitung strömenden Kältemittels auf der Ansaugseite des Kompressors 11 ist, wodurch eine Wärmetauschleistung verbessert wird.
(2) In jedem Ausführungsbeispiel außer dem obigen zweiten, sechsten und neunten Ausführungsbeispiel wird der Innenwärmetauscher 19, 26 und 33 als die Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung verwendet, aber die Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung ist nicht darauf beschränkt. Zum Bespiel kann ein Gebläselüfter zum Blasen von Kühlluft zur festen Drossel (Kapillarrohre) 19a, 26a, 33a des Innenwärmetauschers 19, 26, 33 so vorgesehen werden, dass die durch den Gebläselüfter geblasene Luft Wärme mit dem durch die feste Drossel 19a, 26a, 33a strömenden Kältemittel austauscht, wodurch die Wärme des durch die feste Drossel 19a, 26a, 33a strömenden Kältemittels abgestrahlt wird.
(3) In den obigen sechsten bis achten Ausführungsbeispielen ist die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit 30 vorgesehen. Jedoch kann analog zu den neunten bis elften Ausführungsbeispielen auch der variable Drosselmechanismus 31 im Kühlkreis der sechsten bis achten Ausführungsbeispiele verwendet werden. Hierdurch strömt das gesättigte flüssige Kältemittel auf der Linie gesättigter Flüssigkeit in den variablen Drosselmechanismus 31, der die Regelbarkeit des Kältemittels beim Dekomprimieren des Kältemittels in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand verbessern kann. Dies macht es sicher einfacher, das Kältemittel in den Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand zu setzen, bevor es in die nächste Dekompressionseinrichtung strömt.
(4) In den obigen neunten bis elften Ausführungsbeispielen wird der variable Drosselmechanismus 31 benutzt, der mit dem mechanischen variablen Drosselmechanismus aufgebaut ist, und der Öffnungsgrad des Ventils wird durch Erfassen der Temperatur und des Drucks des Kältemittels am Auslass des variablen Drosselmechanismus 31 eingestellt. Die Temperatur und der Druck des Kältemittels können jedoch auch am Auslass des Kühlers 21 erfasst werden, um so den Öffnungsgrad des Ventils im variablen Drosselmechanismus 31 einzustellen. Als Ergebnis kann als variabler Drosselmechanismus 31 auch ein elektrisch variabler Drosselmechanismus verwendet werden.
(5) Obwohl in den obigen zwölften und dreizehnten Ausführungsbeispielen die Öltrennvorrichtung 11b zum Trennen des Schmieröls vom Kältemittel auf der Ansaugseite des Kompressors 11 als ein Beispiel vorgesehen ist, ist es offensichtlich, dass die Öltrennvorrichtung 11b und der Dekompressionsmechanismus 11c auch auf den Kühlkreis jedes der ersten bis elften Ausführungsbeispiele angewendet werden kann.
(6) In den obigen Ausführungsbeispielen ist der variable Drosselmechanismus 15 stromauf des Düsenabschnitts 16a der Ejektorpumpe 16 angeordnet und das Strömungsmengeverhältnis η (η = Ge/Gnoz) der Kältemittelströmungsmenge Ge in die ansaugöffnungsseitige Leitung 14 zur Kältemittelströmungsmenge Gnoz in die düsenabschnittsseitige Leitung 13 vom Verzweigungsabschnitt A wird eingestellt. Jedoch kann auch eine Ejektorpumpe des variablen Strömungsmengentyps verwendet werden, bei welcher der variable Drosselmechanismus 15 weggelassen ist und die Fläche des Kältemitteldurchgangs des Düsenabschnitts 16a elektrisch und/oder mechanisch geändert werden kann. In diesem Fall kann zum Beispiel bei der Konstruktion des ersten Ausführungsbeispiels der Überhitzungsgrad des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 21 erfasst werden und ein Öffnungsgrad der Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts 16a kann so gesteuert werden, dass der Überhitzungsgrad des Kältemittels am Auslass des zweiten Verdampfapparats 21 in einem vorbestimmten Bereich liegt.
(7) In den obigen Ausführungsbeispielen sind der erste Verdampfapparat 17 und der zweite Verdampfapparat 21 angeordnet, um den gleichen Raum zu kühlen. Jedoch kann ein durch den ersten Verdampfapparat 17 zu kühlender Raum auch von einem durch den zweiten Verdampfapparat 21 zu kühlenden Raum verschieden sein. Zum Beispiel kann der erste Verdampfapparat 17 zum Klimatisieren des Fahrzeugraums verwendet werden, und der zweite Verdampfapparat 21 kann für einen im Fahrzeugraum vorgesehenen Kühlapparat verwendet werden. Ebenso kann die vorliegende Erfindung auf einen Kühlkreis angewendet werden, der die Kühlwirkung nur durch den zweiten Verdampfapparat 21 zeigt und von dem der erste Verdampfapparat 17 beseitigt ist. D.h. der in den obigen Ausführungsbeispielen beschriebene erste Verdampfapparat 17 kann in jedem Kühlkreis der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung weggelassen werden. Ferner kann auch auf den in den obigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Speicher 18 in jedem Kühlkreis der Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung verzichtet werden.
(8) In den obigen Ausführungsbeispielen dienen der erste Verdampfapparat 17 und der zweite Verdampfapparat 21 als ein Innenwärmetauscher zum Kühlen des zu kühlenden Raums, und der Kühler 2 dient als ein Außenwärmetauscher zum Abstrahlen von Wärme in die Luft. Dagegen kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Wärmepumpenkreis angewendet werden, in dem der erste Verdampfapparat 17 und der zweite Verdampfapparat 21 als Außenwärmetauscher zum Absorbieren von Wärme von einer Wärmequelle wie beispielsweise Außenluft dienen und der Kühler 12 als Innenwärmetauscher zum Heizen eines zu heizenden Fluids wie beispielsweise zuzuführender Luft oder Wasser dient. Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung, mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren und Ausgeben eines Kältemittels; einem Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittels; einem Verzweigungsabschnitt (A) zum Verzweigen eines Kältemittelstroms stromab des Kühlers in einen ersten Strom und einen zweiten Strom; einer Ejektorpumpe (16), die einen Düsenabschnitt (16a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des ersten Stroms vom Verzweigungsabschnitt und eine Kältemittelansaugöffnung (16b), von der das Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird, enthält; einer Dekompressionseinrichtung (19a, 26a, 33a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt; einem Verdampfapparat (21) zum Verdampfen des Kältemittels stromab der Dekompressionseinrichtung, wobei der Verdampfapparat einen mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbundenen Kältemittelauslass aufweist; und einer Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung (19, 26, 33) zum Abstrahlen von Wärme des Kältemittels, während die Dekompressionseinrichtung das Kältemittel dekomprimiert und ausdehnt.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung ein Innenwärmetauscher (19, 26, 33) ist, der Wärme zwischen dem durch die Dekompressionseinrichtung strömenden Kältemittel und dem in den Kompressor zu saugenden Kältemittel austauscht.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Dekompressionseinrichtung ein im Innenwärmetauscher vorgesehenes Kapillarrohr enthält.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einer Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit (30) zum Trennen des Kältemittels stromab des Kühlers in ein Dampfphasenkältemittel und ein Flüssigphasenkältemittel, wobei der Verzweigungsabschnitt das durch die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit getrennte Flüssigphasenkältemittel in den ersten Strom und den zweiten Strom verzweigt.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Dekompressionseinrichtung als ein erster Dekompressionsabschnitt (19a, 26a, 33a) benutzt wird, wobei die Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung weiter aufweist: einen zweiten Dekompressionsabschnitt (26b, 27, 31) zum Dekomprimieren des Kältemittels des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt, wobei der zweite Dekompressionsabschnitt an einer Position stromab des Verzweigungsabschnitts und stromauf des ersten Dekompressionsabschnitts angeordnet ist und das Kältemittel des vom Verzweigungsabschnitt verzweigten zweiten Stroms in einen Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromauf des ersten Dekompressionsabschnitts in einem Kältemittelstrom des zweiten Stroms dekomprimiert.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Dekompressionseinrichtung als ein erster Dekompressionsabschnitt (19a, 26a, 33a) benutzt wird, wobei die Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung weiter aufweist: einen zweiten Dekompressionsabschnitt (32) zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kühler, wobei der zweite Dekompressionsabschnitt an einer Position stromauf des Verzweigungsabschnitts und stromab des Kühlers in einem Kältemittelstrom angeordnet ist und das Kältemittel in einem Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand dekomprimiert.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der zweite Dekompressionsabschnitt ein variabler Drosselmechanismus (32) ist, der seine Drosseldurchgangsfläche verkleinert, wenn ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels stromab des Kühlers größer wird.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Dekompressionseinrichtung als ein erster Dekompressionsabschnitt (19a, 26a, 33a) benutzt wird, wobei die Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung weiter aufweist: einen zweiten Dekompressionsabschnitt (20) zum Dekomprimieren des Kältemittels nach seiner Dekompression durch den ersten Dekompressionsabschnitt, wobei der zweite Dekompressionsabschnitt an einer Position stromab des ersten Dekompressionsabschnitts und stromauf des Verdampfapparats positioniert ist, und wobei der erste Dekompressionsabschnitt das Kältemittel des vom Verzweigungsabschnitt verzweigten zweiten Stroms in einem Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand stromauf des zweiten Dekompressionsabschnitts in einen Kältemittelstrom des zweiten Stroms dekomprimiert.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner mit einem weiteren Verdampfapparat (17), der auf einer Kältemittelauslassseite der Ejektorpumpe zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels angeordnet ist; und einem Speicher (18), der auf einer Kältemittelauslassseite des weiteren Verdampfapparats angeordnet ist, wobei der Speicher einen mit einer Kältemittelansaugseite des Kompressors verbundenen Dampfkältemittelauslass aufweist.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Wärmeabstrahleinrichtung ein Innenwärmetauscher (19, 26, 33) mit einem ersten Kältemittelkanalabschnitt, durch den das Kältemittel des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt strömt, und einem zweiten Kältemittelkanalabschnitt, durch den das Kältemittel aus dem Dampfkältemittelauslass des Speichers zur Kältemittelansaugseite des Kompressors strömt, ist.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung, mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren und Ausgeben eines Kältemittels; einem Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittels; einem Verzweigungsabschnitt (A) zum Verzweigen eines Kältemittelstroms stromab des Kühlers in einen ersten Strom und einen zweiten Strom; einer Ejektorpumpe (16), die einen Düsenabschnitt (16a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des ersten Stroms vom Verzweigungsabschnitt und eine Kältemittelansaugöffnung (16b), von der das Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird, enthält; einer ersten Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des vom Verzweigungsabschnitt verzweigten zweiten Stroms; einem Verdampfapparat (21) zum Verdampfen des Kältemittels stromab der ersten Dekompressionseinrichtung, wobei der Verdampfapparat einen mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbundenen Kältemittelauslass aufweist; und einer stromab des Verzweigungsabschnitts und stromauf der ersten Dekompressionseinrichtung in einem Kältemittelstrom des zweiten Stroms angeordneten zweiten Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren des Kältemittels des zweiten Stroms in einem Dampf/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit einem Innenwärmetauscher (19, 26) mit einem mit der ersten Dekompressionseinrichtung (19a, 26a) versehenen ersten Kältemittelkanalabschnitt und einem zweiten Kältemittelkanalabschnitt, durch den das zum Kompressor zu saugende Kältemittel strömt, wobei der erste Kältemittelkanalabschnitt und der zweite Kältemittelkanalabschnitt des Innenwärmetauschers so vorgesehen sind, dass sie einen Wärmeaustausch zwischen dem durch den ersten Kältemittelkanalabschnitt strömenden Kältemittel und dem durch den zweiten Kältemittelkanalabschnitt strömenden Kältemittel durchführen.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei welcher die erste Dekompressionseinrichtung ein Kapillarrohr enthält.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die erste Dekompressionseinrichtung ein Kapillarrohr ist, das im ersten Kältemittelkanalabschnitt des Innenwärmetauschers vorgesehen ist.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, bei welcher die zweite Dekompressionseinrichtung ein variabler Drosselmechanismus ist, der seine Drosseldurchgangsfläche verkleinert, wenn ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels stromab des Kühlers größer wird.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, ferner mit einer Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit (30) zum Trennen des Kältemittels stromab des Kühlers in ein Dampfphasenkältemittel und ein Flüssigphasenkältemittel, wobei der Verzweigungsabschnitt das durch die Dampf/Flüssigkeit-Trenneinheit getrennte Flüssigphasenkältemittel in den ersten Strom und den zweiten Strom verzweigt.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren und Ausgeben eines Kältemittels, einem Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittels; einem Verzweigungsabschnitt (A) zum Verzweigen eines Kältemittelstroms stromab des Kühlers in einen ersten Strom und einen zweiten Strom; einer Ejektorpumpe 116), die einen Düsenabschnitt (16a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des ersten Stroms vom Verzweigungsabschnitt und eine Kältemittelansaugöffnung (16b), von der das Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird, enthält; einer ersten Dekompressionseinrichtung (19a, 33a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt; einem Verdampfapparat (21) zum Verdampfen des Kältemittels stromab der Dekompressionseinrichtung, wobei der Verdampfapparat einen mit der Kälte mittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbundenen Kältemittelauslass aufweist; einer Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung (19, 33) zum Abstrahlen von Wärme des Kältemittels, während die erste Dekompressionseinrichtung das Kältemittel dekomprimiert und ausdehnt; und einer an einem Abschnitt stromab des Kühlers und stromauf des Verzweigungsabschnitts in einem Kältemittelstrom angeordneten zweiten Dekompressionseinrichtung (32) zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kühler.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher die Kältemittelwärmeabstrahleinrichtung ein Innenwärmetauscher (19) ist, der Wärme zwischen dem durch die erste Dekompressionseinrichtung (19a) strömenden Kältemittel und dem zum Kompressor zu saugenden Kältemittel austauscht.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher die Wärmeabstrahleinrichtung ein Innenwärmetauscher (33) ist, der Wärme zwischen dem durch die erste Dekompressionseinrichtung (33a) strömenden Kältemittel und dem aus dem Verdampfapparat strömenden Kältemittel austauscht.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei welcher die erste Dekompressionseinrichtung ein Kapillarrohr (19a, 33a) enthält.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung, mit einem Kompressor (11) zum Komprimieren und Ausgeben eines Kältemittels; einem Kühler (12) zum Abstrahlen von Wärme des vom Kompressor ausgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittels; einem Verzweigungsabschnitt (A) zum Verzweigen eines Kältemittelstroms stromab des Kühlers in einen ersten Strom und einen zweiten Strom; einer Ejektorpumpe (16), die einen Düsenabschnitt (16a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels des ersten Stroms vom Verzweigungsabschnitt und eine Kältemittelansaugöffnung (16b), von der das Kältemittel durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels angesaugt wird, enthält; einem ersten Dekompressionsabschnitt (19a, 26a, 33a), der das Kältemittel des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt dekomprimiert und ausdehnt; einem Verdampfapparat (21) zum Verdampfen des Kältemittels stromab des ersten Dekompressionsabschnitts, wobei der Verdampfapparat einen mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbundenen Kältemittelauslass aufweist; und einem Innenwärmetauscher (19, 26, 33) mit einem ersten Kältemittelkanalabschnitt, durch den das Kältemittel des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt zum Verdampfapparat strömt, und einem zweiten Kältemittelkanalabschnitt, durch den das Kältemittel stromab eines Kältemittelauslasses der Ejektorpumpe zum Kompressor strömt, wobei der erste Kältemittelkanalabschnitt und der zweite Kältemittelkanalabschnitt so in dem Innenwärmetauscher vorgesehen sind, dass sie einen Wärmeaustausch zwischen dem durch den ersten Kältemittelkanalabschnitt strömenden Kältemittel und dem durch den zweiten Kältemittelkanalabschnitt strömenden Kältemittel durchführen, und wobei der erste Kältemittelkanalabschnitt des Innenwärmetauschers mit dem ersten Dekompressionsabschnitt versehen ist.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 21, ferner mit einem an einem Abschnitt stromab des Kühlers und stromauf des Verzweigungsabschnitts in einem Kältemittelstrom positionierten zweiten Dekompressionsabschnitt (32) zum Dekomprimieren des Kältemittels aus dem Kühler.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 21, ferner mit einem an einem Abschnitt stromab des Verzweigungsabschnitts und stromauf des ersten Dekompressionsabschnitts positionierten zweiten Dekompressionsabschnitt (26b, 27, 31) zum Dekomprimieren des Kältemittels des zweiten Stroms vom Verzweigungsabschnitt.
Ejektorpumpen-Kühlkreisvorrichtung nach Anspruch 21, ferner mit einem an einem Abschnitt stromab des ersten Dekompressionsabschnitts und stromauf des Verdampfapparats positionierten zweiten Dekompressionsabschnitt (20) zum Dekomprimieren des aus dem ersten Kältemittelkanalabschnitt des Innenwärmetauschers ausströmenden Kältemittels.