DE112013005476B4

DE112013005476B4 - Ejektor

Info

Publication number: DE112013005476B4
Application number: DE112013005476.0T
Authority: DE
Inventors: Ryoko Awa; Haruyuki Nishijima; Yoshiaki Takano; Etsuhisa Yamada; Satoshi Itoh; Kenta Kayano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2033-11-02
Also published as: CN104797894B; JP2014115069A; DE112013005476T5; US20150308462A1; CN104797894A; JP6083330B2; US9771954B2; WO2014076903A1

Abstract

Ejektor zur Verwendung mit einer Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a), wobei der Ejektor umfasst:einen Düsenabschnitt (15a), der ein Kältemittel dekomprimiert und das Kältemittel von einer Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) einspritzt; undeinen Rumpfabschnitt (15b), enthaltend eine Kältemittel-Saugöffnung (15d), die ein Kältemittel durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (15a) mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, saugt, und einen Druckerhöhungsabschnitt (15g), der ein gemischtes Kältemittel, enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel, welches von der Kältemittel-Saugöffnung (15d) angesaugt wird, unter Druck setzt, wobeieine Trockenheit X des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt (15a) in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a) strömt, auf nicht weniger als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8 in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung eingestellt wird,wobei der Rumpfabschnitt (15b) mit einem Mischabschnitt (15e) versehen ist, der das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel vermischt in einem Bereich eines inneren Raums des Rumpfabschnitts (15b) von der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) des Düsenabschnitts (15a) zu einem Einlass (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g),wobei der Mischabschnitt (15e) in einer Form ausgebildet ist, welche eine Kältemittel-Durchtrittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite einer Kältemittel-Strömung hin allmählich reduziert, undwobei eine Kältemittel-Durchtrittsfläche des Einlasses (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g) kleiner als die der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) des Düsenabschnitts (15a) gewählt ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr 2012-252473 , eingereicht am 16 November 2012, und Nr. 2003-127583 , eingereicht am 18 Juni 2013, deren Inhalte hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Ejektor, welcher ein Fluid durch eine Saugwirkung eines Einspritzfluids ansaugt, welches mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, während das Fluid dekomprimiert bzw. druckentlastet wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Herkömmlicherweise sind einige Ejektoren dahingehend bekannt, auf eine Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung angewandt zu werden und als ein Dekomprimierer bzw. Druckentlaster zu dienen. Diese Art von Ejektor enthält einen Düsenabschnitt zum Dekomprimieren eines Kältemittels und ist dahingehend konstruiert, ein aus einem Verdampfer ausströmendes Gasphasen-Kältemittel durch eine Saugwirkung eines von dem Düsenabschnitt eingespritzten Einspritzkältemittels anzusaugen und das gemischte Kältemittel, welches das Einspritzkältemittel und das Ansaugkältemittel enthält, durch einen Druckerhöhungsabschnitt (Diffusor) unter Druck zu setzen.
Somit erhöht die Kältemittel-Kreislaufeinrichtung, welche den Ejektor als den Dekomprimierer bzw. Druckentlaster enthält (nachfolgend als ein „Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf“ bezeichnet) den Druck des Kältemittels, welches in einen Kompressor gesaugt wird, durch eine Kältemittel unter Druck setzende Wirkung durch den Druckerhöhungsabschnitt des Ejektors und kann somit den Energie- bzw. Stromverbrauch des Kompressors reduzieren Somit kann der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf einen Kreislauf-Leistungsfähigkeits-Koeffizienten (COP) im Vergleich zu einer normalen Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung verbessern, welche ein Expansionsventil oder dergleichen als den Dekomprimierer bzw Druckentlaster enthält.
Ferner offenbart Patentdokument 1 einen Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf, welcher auf eine Luft-Klimaanlage angewandt wird, um die Temperatur von in einen zu klimatisierenden Raum geblasener Luft einzustellen Der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf, der in Patentdokument 1 offenbart ist, enthält einen Kältemittel-Kreisumschalter zum Umschalten eines Kältemittelkreises zum Zirkulieren des Kältemittels und kann zwischen verschiedenen Kälteerzeugungskreisen gemäß einer Betriebsart umschalten.
Zum Beispiel wird in einer Luftkühl-Betriebsart des Kühlens des Raums, welcher durch Kühlen von Luft als ein einem Wärmeaustausch zu unterziehendes Fluid zu klimatisieren ist, Umschalten auf einen Kältemittelkreis zum Abführen von Wärme in eine Außenluft in einem Außenwärmetauscher ausgeführt, welche durch das Kältemittel von Luft in einem Innenverdampfer absorbiert wurde In einer Luftheizbetriebsart des Heizens des zu klimatisierenden Raums durch Heizen von Luft wird ein Umschalten auf einen Kältemittelkreis zum Ableiten der Wärme ausgeführt, welche durch das Kältemittel von der Außenluft in einem Außenwärmetauscher absorbiert wurde, in Luft in einem Innenkondensator.
LISTE FRUHERER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP 4 311 115 B2
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Studien der Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben gezeigt, dass der Kältemittelkreis-Aufbau bzw. die Kältemittelkreis-Struktur in der Luftheizbetriebsart des Ejektor-Kälteerzeugungskreislaufs von Dokument 1 eine Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher wählen muss, welche niedriger als die Außenlufttemperatur ist, um so hinreichend Wärme zu absorbieren, die zum Erwärmen von Luft aus der Außenluft in dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher erforderlich ist Somit muss, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist, die Kältemittel-Verdampfungstemperatur (Kältemittel-Verdampfungsdruck) in dem Außenwärmetauscher beträchtlich auf eine ultratiefe Temperatur, zum Beispiel in einem Bereich von -30 °C bis -20 °C reduziert werden.
Jedoch verringert das Kältemittel, welches auf den allgemeinen Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf angewandt wird, seine Dichte mit sinkendem Druck Somit wird der Kältemittel-Verdampfungsdruck in dem Außenwärmetauscher drastisch reduziert, die Dichte des in den Kompressor gesaugten Kältemittels ebenfalls erheblich gesenkt, was somit zu einer Verringerung der Strömungsrate des in den Innenkondensator strömenden Kältemittels führt Im Ergebnis mangelt die Gesamtmenge von Wärme, die durch das Kältemittel in dem Innenkondensator in Luft abgeleitet wird, im Vergleich zu der Menge von Wärme, welche zum zweckmäßigen Erwärmen des Raums erforderlich ist, welcher zu klimatisieren ist, was die Luft nicht hinreichend erwärmen kann.
Mit Blick auf die vorstehenden Punkte ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, Reduzierung von Unterdrucksetzungs-Leistungsfähigkeit eines Ejektors zu unterdrücken, welche die Trockenheit des Fluids, das in einen Düsenabschnitt strömt, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einstellt.
Ferner ist es eine zweite Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die Reduzierung der Unterdrucksetzungs-Leistungsfähigkeit des Ejektors zu unterdrücken, in welchem die Trockenheit des Fluids, welches in den Düsenabschnitt einströmt, derart eingestellt wird, dass eine Heizkapazität des Fluids, welches einem Wärmeaustausch zu unterziehen ist, in einem heizenden Wärmetauscher eines Ejektor-Kälteerzeugungskreislaufs den Maximalwert annähert.
Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um die vorstehend genannten Aufgaben zu erzielen und der Ejektor der vorliegenden Offenbarung wird auf eine Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung angewandt.
Ein Ejektor gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält: einen Düsenabschnitt, der ein Kältemittel dekomprimiert bzw. druckentlastet und das Kältemittel von einer Kältemittel-Einspritzöffnung einspritzt; und einen Rumpfabschnitt, enthaltend eine Kältemittel-Saugöffnung, die ein Kältemittel durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels ansaugt, welches von dem Düsenabschnitt mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, und einen Druckerhöhungsabschnitt, welcher ein gemischtes Kältemittel, enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel, welches von der Kältemittel-Saugöffnung gesaugt wird, unter Druck setzt.
Eine Trockenheit X des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung strömt, wird auf nicht weniger als 0,5 und nicht mehr als 0,8 in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung eingestellt Darüber hinaus wird der Rumpfabschnitt mit einem Mischabschnitt versehen, welcher das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel vermischt, dies in einem Bereich eines inneren Raums des Rumpfabschnitts von einer Kältemittel-Einspritzöffnung des Düsenabschnitts zu einem Einlass des Druckerhöhungsabschnitts.
Der Mischabschnitt ist in einer Form ausgebildet, welche allmählich eine Kältemittel-Durchtrittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung hin reduziert Eine Kältemittel-Durchtrittsfläche des Einlasses des Druckerhöhungsabschnitts ist kleiner gewählt, als die der Kältemittel-Einspritzöffnung des Düsenabschnitts.
Gemäß dem Ejektor ist der Mischabschnitt in einer Form ausgebildet, die allmählich eine Kältemittel-Durchtrittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung hin reduziert. Darüber hinaus ist die Kältemittel-Durchtrittsfläche des Einlasses des Druckerhöhungsabschnitts kleiner gewählt, als die der Kältemittel-Einspritzöffnung, sodass der Mischabschnitt allmählich die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels, enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel, reduzieren kann.
Daher kann, selbst wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels, welches von der Kältemittel-Einspritzöffnung des Düsenabschnitts eingespritzt wird, gleich oder größer als die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh (in dem Ultra- bzw. Oberschallzustand) ist, die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Zweiphasen-Zustand auf einen Wert (Unterschallgeschwindigkeit) reduziert werden, der niedriger als die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh ist, bis sie den Einlass des Druckerhöhungsabschnitts erreicht.
Das heißt, der Ejektor kann die Stoßwelle in dem Mischabschnitt und nicht in dem Druckerhöhungsabschnitt erzeugen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Kältemittels von dem Ultra- bzw. Überschallgeschwindigkeits-Zustand zu dem Unterschallgeschwindigkeits-Zustand geändert wird. Demzufolge kann der Ejektor vermeiden, dass die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit infolge des Auftretens der Stoßwelle in dem Druckerhöhungsabschnitt instabil gemacht wird, und kann somit die Reduzierung der Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des Ejektors unterdrücken, der die Trockenheit des Kältemittels einstellt, welches in den Düsenabschnitt einströmt, dies in einem Bereich von nicht weniger als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8.
Alternativ kann ein Ejektor auf eine Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung angewandt werden, enthaltend einen Kompressor, welcher ein Kältemittel komprimiert und abgibt, und einen heizenden Wärmetauscher, welcher ein Fluid, das einen Wärmeaustausch unter Verwendung eines Hochdruck-Kältemittels als eine Wärmequelle zu unterziehen ist, welches von dem Kompressor abgegeben wird.
Die Kältemittel-Kreislaufeinrichtung ist geeignet, eine Trockenheit des Kältemittels einzustellen, welches in den Düsenabschnitt einströmt, dies in einer solchen Weise, dass die Heizkapazität einen Maximalwert annähert, wenn (i) Δicond eine Enthalpiedifferenz ist, welche durch Subtrahieren einer Enthalpie des Kältemittels auf einer Auslassseite des heizenden Wärmetauschers von einer Enthalpie des Kältemittels auf einer Einlassseite des heizenden Wärmetauschers erhalten wird; (ii) Gr eine Strömungsrate des Kältemittels ist, welches in den heizenden Wärmetauscher einströmt; und (iii) Qc eine Heizkapazität des Fluids ist, welches in dem heizenden Wärmetauscher einem Wärmeaustausch zu unterziehen ist, welche durch Multiplizieren der Kältemittel-Strömungsrate mit der Enthalpiedifferenz erhalten wird Darüber hinaus ist der Rumpfabschnitt mit einem Mischabschnitt versehen, welcher das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel vermischt, dies in einem Bereich eines inneren Raums des Rumpfabschnitts von der Kältemittel-Einspritzöffnung des Düsenabschnitts zu einem Einlass des Druckerhöhungsabschnitts.
Der Mischabschnitt ist in einer Form ausgebildet, welche allmählich eine Kältemittel-Durchtrittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung reduziert. Eine Kältemittel-Durchtrittsfläche des Einlasses des Druckerhöhungsabschnitts ist kleiner gewählt, als die einer Kältemittel-Einspritzöffnung in dem Düsenabschnitt.
In der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung, in welcher die Trockenheit des Kältemittels, das in dem Düsenabschnitt einströmt, dahingehend eingestellt ist, die Heizkapazität dem Maximalwert annähern zu lassen, wird die Trockenheit des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt einströmt, auf nicht weniger als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8 eingestellt, wie vorstehend genannt. Somit wird, wie in dem auf die Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung anzuwenden Ejektor, die Stoßwelle, welche auftreten würde, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Kältemittels sich von dem Ultra- bzw ÜberschallgeschwindigkeitsZustand zu dem Unterschallgeschwindigkeits-Zustand ändert, in dem Mischabschnitt erzeugt, um nicht in dem Druckerhöhungsabschnitt aufzutreten.
Hiermit wird vermieden, dass die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des Ejektors instabil wird infolge des Auftretens der Stoßwelle in dem Druckerhöhungsabschnitt, was die Reduzierung der Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des Ejektors unterdrücken kann, in welchem die Trockenheit des Fluids, welches in den Düsenabschnitt einströmt, derart eingestellt wird, dass die Heizkapazität des Fluids, das einem Wärmeaustausch in dem zu heizenden Wärmetauscher zu unterziehen ist, den Maximalwert annähert, unterdrücken kann.
Alternativ enthält, wenn ein Ejektor auf die Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung angewandt wird, der Ejektor der vorliegenden Offenbarung, als den in dem Düsenabschnitt ausgebildeten Kältemittel-Durchtritt, einen zulaufenden Abschnitt, dessen Kältemittel-Durchtrittsfläche allmählich reduziert wird, und einen Einspritzabschnitt, welcher das Kältemittel von dem zulaufenden Abschnitt zu der Kältemittel-Einspritzöffnung führt Der Düsenabschnitt kann dahingehend ausgebildet sein, das Einspritzkältemittel flexibel zu expandieren, welches in den Mischabschnitt einzuspritzen ist, indem ein Ausbreitungswinkel auf einen Teilabschnitt des Einspritzabschnitts in der Axialrichtung 0° oder mehr ist.
Auf diese Weise ist der Einspritzabschnitt auf der am meisten stromabwärtigen Seite de Kältemittel-Durchtritts, der in dem Düsenabschnitt ausgebildet ist, vorgesehen, wodurch das Einspritzkältemittel, welches in den Mischabschnitt einzuspritzen ist, flexibel expandiert wird Somit kann das Kältemittel in dem Mischabschnitt beschleunigt werden, ohne dass ein divergierender Teil oder dergleichen, welcher die Kältemittel-Durchtrittsfläche allmählich vergrößert, als der Kältemittel-Durchtritt, vorgesehen wird.
Somit kann die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemittel-Durchtritt reduziert werden, um den Verlust von kinetischer Energie, die in dem Kältemittel enthalten ist, das durch den Kältemittel-Durchtritt strömt, unterdrückt werden, wodurch die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels vermieden wird Demzufolge kann vermieden werden, dass der Ejektor, welcher die Trockenheit von Kältemittel, welches in den Düsenabschnitt einströmt, in einem Bereich von nicht weniger als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8 aufweist, seine Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit reduziert.
Alternativ kann ein Ejektor der vorliegenden Offenbarung auf eine Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung angewandt werden, welche als den in dem Düsenab schnitt ausgebildeten Kältemittel-Strömungsdurchtritt, einen Kompressor, welcher ein Kältemittel komprimiert und abgibt, und einen heizenden Wärmetauscher enthält, welcher ein Fluid erwärmt, das unter Verwendung eines Hochdruck-Kältemittels als eine Wärmequelle einem Wärmeaustausch zu unterziehen ist, das von dem Kompressor abgegeben wird In diesem Fall kann der Ejektor einen zulaufenden Abschnitt enthalten, in welchem sich eine Kältemittel-Durchtrittsfläche allmählich verringert und einen Einspritzabschnitt, der das Kältemittel von dem zulaufenden Abschnitt zu der Kältemittel-Einspritzöffnung führt. Der Düsenabschnitt wird dahingehend ausgebildet, das Einspritzkältemittel flexibel zu expandieren, welches in den Mischabschnitt einzuspritzen ist, indem ein Ausbreitungswinkel auf einem Teilabschnitt des Einspritzabschnitts in der Axialrichtung auf 0° oder mehr gewählt wird.
In der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung, in welcher die Trockenheit des Kältemittels, das in den Düsenabschnitt einströmt, dahingehend eingestellt wird, die Heizkapazität zu veranlassen, den Maximalwert anzunähern, wird die Trockenheit des in den Düsenabschnitt einströmenden Kältemittels dahingehend eingestellt, nicht geringer als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8 zu sein, wie vorstehend genannt. Somit kann die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemittel-Durchtritt reduziert werden, um den Verlust von der kinetischen Energie zu unterdrücken, welche in dem durch den Kältemittel-Durchtritt strömenden Kältemittel enthalten ist.
Demzufolge kann die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung der vorliegenden Offenbarung die Reduzierung der Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des Ejektors unterdrücken, in welchem die Trockenheit des in den Düsenabschnitt einströmenden Kältemittels dahingehend eingestellt wird, dass eine Heizkapazität des Fluids, welches in einem heizenden Wärmetauscher einem Wärmeaustausch zu unterziehen ist, den Maximalwert annähert.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, welches einen Kältemittelkreis in einer Luftkühlungs-Betriebsart und einer Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart einer Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, welches einen Kältemittelkreis in einer Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, welches einen Kältemittelkreis in einer Luftheizbetriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des heizseitigen Ejektors in dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 ist ein Mollier-Diagramm, welches den Zustand von Kältemittel in der Luftkühlungs-Betriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
6 ist ein Mollier-Diagramm, welches den Zustand von Kältemittel in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ist ein Mollier-Diagramm, welches den Zustand von Kältemittel in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 ist ein Mollier-Diagramm, welches den Zustand von Kältemittel in der Luftheizbetriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
9 ist ein erläuterndes Diagramm zur Erläuterung einer Position, in der eine Stoßwelle innerhalb des heizseitigen Ejektors auftritt;
10 ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des heizseitigen Ejektors in einem zweiten Ausführungsbeispiel;
11 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
12 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, welches einen Kältemittelkreis in einer Luftkühl-Betriebsart und einer Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart einer Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
13 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, welches einen Kältemittelkreis in einer Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
14 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, welches einen Kältemittelkreis in einer Luftheizbetriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
15 ist ein Mollier-Diagramm, welches den Zustand von Kältemittel in dem Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
16 ist ein Graph, welcher eine Änderung in einem Druckbeaufschlagungsausmaß durch den Ejektor bezüglich einer Änderung in einem Saugströmungsratenverhältnis zeigt;
17 ist ein Mollier-Diagramm, welches den Zustand von Kältemittel in der Luftheizbetriebsart der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung in dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
18 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
19 ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des heizseitigen Ejektors in einem sechsten Ausführungsbeispiel;
20 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang der Linie XX-XX in 19 genommen ist;
21 ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des heizseitigen Ejektors in einem siebten Ausführungsbeispiel;
22 ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des heizseitigen Ejektors in einem modifizierten Beispiel des siebten Ausführungsbeispiels;
23 ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des heizseitigen Ejektors in einem achten Ausführungsbeispiel;
24 ist eine vergrößerte Ansicht eines C-Teils, der in 23 gezeigt ist;
25 ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des heizseitigen Ejektors in einem neunten Ausführungsbeispiel;
26 ist eine Querschnittsansicht in einer Axialrichtung des heizseitigen Ejektors in einem modifizierten Beispiel des neunten Ausführungsbeispiels;
27 ist ein Graph, welcher eine Änderung der Heizkapazität Qc bezüglich einer Änderung in der Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite eines Innenkondensators zeigt;
28 ist ein erläuterndes Diagramm zur Erklärung einer Position, in der eine Stoßwelle innerhalb des Ejektors auftritt, wenn ein allgemeiner Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf arbeitet; und
29 ist ein erläuterndes Diagramm zur Erklärung einer Position, wo eine Stoßwelle innerhalb des Ejektors in einem Betrieb auftritt, wenn die Trockenheit des in den Düsenabschnitt einströmenden Kältemittels relativ hoch wird.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Ejektor der vorliegenden Offenbarung auf eine Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 angewandt, welche in einer Fahrzeug-Luft-Klimaanlage 1 dahingehend verwendet wird, an einem Elektrofahrzeug angebracht zu sein, welches dahingehend konstruiert ist, eine Antriebskraft zum Fahren von bzw. durch einen Elektromotor zum Fahren zu erhalten. Somit ist die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 als der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf gestaltet. Ferner ist Luft ein einem Wärmeaustausch zu unterziehendes Fluid.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, kann die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 dahingehend ausgestaltet sein, ein Umschalten zwischen einem Kältemittelkreis in einer Luftkühlungs-Betriebsart des Kühlens des Fahrzeuginnenraum durch Kühlen der Luft (siehe 1), einem Kältemittelkreislauf in einer Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des Entfeuchtens und Heizens des Fahrzeuginnenraums durch Wiedererwärmen der gekühlten und entfeuchteten Luft (siehe 1), einem Kältemittelkreis in einer Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des Entfeuchtens und Heizens des Fahrzeuginnenraum durch Wiedererwärmen der Luft mit einer höheren Heizkapazität, als der in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart (siehe 2), und einem Kältemittelkreis in einer Heiz-Betriebsart des Heizens des Fahrzeuginnenraums durch Heizen der Luft (siehe 3) auszuführen 1 und 3 zeigen die Strömungen des Kältemittels in den jeweiligen Betriebsarten durch durchgezogene Pfeile.
Die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 wendet ein Hydrofluorkarbonat (HFC)-Kältemittel (z B R134a) als das Kältemittel an und bildet einen subkritischen Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf, dessen hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemitels nicht überschreitet Offensichtlich kann ein Hydrofluorolefin (HFO)-Kältemittel (z. B. R1234yf) oder dergleichen als das Kältemittel verwendet werden Kältemittelmaschinenöl zum Schmieren des Kompressors 11 wird in das Kältemittel gemischt und ein Teil des Kältemittelmaschinenöls zirkuliert durch den Kreislauf zusammen mit dem Kältemittel.
Ein Kompressor 11 unter den Komponenten der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 ist in bzw unter einer Haube des Fahrzeugs positioniert und dient zum Ansaugen, Komprimieren und Abgeben des Kältemittels in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10. Der Kompressor ist ein elektrischer Kompressor, welcher einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung mit einer festen Abgabekapazität unter Verwendung eines Elektromotors rotierend antreibt, Der Betrieb des Elektromotors des Kompressors 11 (die Umdrehungsanzahl) wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches von einem Steuergerät ausgegeben wird, welches später zu beschreiben ist.
Die Abgabeöffnungsseite des Kompressors 11 ist an einer Kältemitteleinlassseite eines Innenkondensators 12 angeschlossen. Der Innenkondensator 12 ist in einem Gehäuse 31 angeordnet, welches einen Luftdurchtritt für Luft bildet, welche in den Fahrzeuginnenraum zu blasen ist, dies in einer Innenluft-Klimatisierungseinheit 30, welche später zu beschreiben ist Der Innenkondensator 12 ist ein heizender Wärmetauscher, welcher Wärme zwischen dem Hochdruck-Kältemittel, welches von dem Kompressor 11 abgegeben wird, und der Luft austauscht, welche durch einen Innenverdampfer 23 hindurchgetreten ist, der später zu beschreiben ist, wodurch die Luft erhitzt wird Die Details der Innenluft-Klimatisierungseinheit 30 werden später beschrieben.
Eine Kältemittel-Auslassseite des Innenkondensators 12 ist an einem ersten Dreiwege-Anschluss 13a angeschlossen. In dem ersten Dreiwege-Anschluss 13a wird eine von drei Einström-/Ausströmöffnungen als eine Kältemittel-Einströmöffnung verwendet und die zwei verbleibenden Einström-/Ausströmöffnungen als Kältemittel-Ausströmöffnung verwendet Somit dient der erste Dreiwege-Anschluss 13a als ein Abzweigabschnitt zum Abzweigen der Strömung von Kältemittel, welches aus dem Innenkondensator 12 ausströmt.
Eine der Kältemittel-Ausströmöffnungen des ersten Dreiwege-Anschlusses 13a ist an einem zweiten Dreiwege-Anschluss 13b angeschlossen, welcher den gleichen Aufbau wie der des ersten Dreiwege-Anschlusses 13a aufweist Einer der Kältemittel-Ausströmöffnungen des zweiten Dreiwege-Anschlusses 13b ist an einer Einlassseite eines ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a angeschlossen und die andere der Kältemittel-Ausströmöffnungen ist an einer Einlassseite eines zweiten Strömungsraten-Einstellventils 14b angeschlossen.
Jedes von erstem und zweitem Strömungsraten-Einstellventil 14a und 14b ist ein elektrischer variabler Drosselmechanismus, welcher einen Ventilkörper zum Ändern eines Öffnungsgrades eines Kältemittel-Durchtritts und einen elektrischen Aktuator enthält, welcher einen Schrittmotor zum Ändern eines Öffnungsgrads des Ventilkörpers enthält Das erste und das zweite Strömungsraten-Einstellventil sind zum Einstellen der Strömungsrate des Kältemittels als das Expansionsventil geeignet, um dadurch das Kältemittel zu dekomprimieren bzw im Druck zu Entlasten und zu expandieren.
Ferner weisen das erste und das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14a und 14b eine Vollständig-Öffnungsfunktion des Dienens als ein einfacher Kältemittel-Durchtritt durch vollständiges Öffnen einer Ventilöffnung auf, ohne eine Strömungsraten-Einstellwirkung und Kältemittel-Dekompressionswirkung zu zeigen, sowie auch eine Vollständig-Schließfunktion des Schließens des Kältemittel-Strömungspfads durch vollständiges Schließen der Ventilöffnung.
Durch diese Vollständig-Öffnungsfunktion und Vollständig-Schließfunktion können das erste und das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14a und 14b das aus dem Innenkondensator 12 ausströmende Kältemittel zwischen einem Kältemittelkreis zum Ermöglichen, dass Kältemittel zu der Seite des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a strömt, und einem Kältemittelkreis zum Ermöglichen, dass das Kältemittel in das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b strömt, umschalten.
Daher bilden das erste und das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14a und 14b einen Kältemittelkreisschalter zum Umschalten des Kältemittelkreises unter bzw. zwischen der Luftkühlungs-Betriebsart, dem Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart, der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart. Jedes von erstem und zweitem Strömungsraten-Einstellventil 14a und 14b weist einen Betrieb auf, welcher durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von dem Luftklimatisierungs-Steuergerät ausgegeben wird.
Eine Auslassseite des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a ist an einer Einlassseite eines heizseitigen Düsenabschnitts 15a (z. B. des Düsenabschnitts) des heizseitigen Ejektors 15 angeschlossen Der heizseitige Ejektor 15 dient als ein Dekomprimierer zum Dekomprimieren bzw. Druckentlasten des aus dem Innenkondensator 12 in der Entfeuchtungs-Heiz-Betriebsart und der Luftheizbetriebsart strömenden Kältemittels. Ferner dient der heizseitige Ejektor 15 als ein Kältemittelzirkulator (Kältemittelträger), welcher das Kältemittel durch die Saugwirkung des Einspritzkältemittels zieht bzw saugt (transportiert), das mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, um so dem Kältemittel zu ermöglichen, durch den Kreislauf zu zirkulieren.
Der detaillierte Aufbau des heizseitigen Ejektors 15 wird nachfolgend unter Verwendung von 4 beschrieben. Der heizseitige Ejektor 15 enthält einen heizseitigen Düsenabschnitt 15a und einen heizseitigen Körper 15b. Zunächst ist der heizseitige Düsenabschnitt 15a aus Metall (z. B. nichtrostende Legierung) in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, die allmählich zu der Strömungsrichtung des Kältemittels hin verlängert wird. Der heizseitige Düsenabschnitt 15a dient zum isentropischen Dekomprimieren bzw. Druckentlasten und Expandieren des Kältemittels in einem Kältemittel-Durchtritt (Drosseldurchtritt), welcher darin ausgebildet ist.
Der in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a ausgebildete Kältemittel-Durchtritt weist einen Halsabschnitt (Abschnitt mit minimaler Durchtrittsfläche) auf, dessen Kältemittel-Durchtrittsfläche minimiert ist Der Kältemittel-Durchtritt weist ferner einen divergierenden Teil auf, dessen Kältemittel-Durchtrittsfläche allmählich zu einer Kältemittel-Einspritzöffnung 15c, die zum Einspritzen des Kältemittels von dem Halsabschnitt hin dient, vergrößert wird Das heißt, der heizseitige Düsenabschnitt 15a ist als eine Lavaldüse ausgestaltet.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der heizseitige Düsenabschnitt 15a dahingehend verwendet, die Strömungsrate des Einspritzkältemittels, welches von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c eingespritzt wird, auf eine Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh oder höher (Überschallgeschwindigkeitszustand) einzustellen, wenn ein Betrieb mit hoher Heizkapazität zumindest in der später zu beschreibenden Luftheizbetriebsart ausgeführt wird.
Ferner ist der heizseitige Rumpf 15b aus Metall (z. B. Aluminium) in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der heizseitige Rumpf 15b dient als ein Fixierungselement, welches den heizseitigen Düsenabschnitt 15a darin trägt und fixiert, während eine äußere Hülle des heizseitigen Ejektors 15 gebildet wird. Genauer ist der heizseitige Düsenabschnitt 15a durch ein Presspassverfahren oder dergleichen an dem heizseitigen Rumpf 15b fixiert, um so in dem Rumpf 15b auf einer Endseite davon in der Längsrichtung des Rumpfs 15b untergebracht zu sein.
Eine heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d ist als ein Beispiel einer Kältemittel-Saugöffnung dahingehend ausgebildet, den Teil der äußeren Umfangsseitenoberfläche des heizseitigen Rumpfs 15b entsprechend der Außenumfangsseite des heizseitigen Düsenabschnitts 15a zu durchdringen, um so mit der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des heizseitigen Düsenabschnitts 15a kommunizierend verbunden zu sein. Die heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d ist eine Durchgangsöffnung, welche das Kältemittel, das aus einem von Kältemittel-Einlass und -Auslass des Außenwärmetauschers 17 ausströmt, in den heizseitigen Ejektor 15 durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels saugt, welches aus der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des heizseitigen Düsenabschnitts 15a in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart eingespritzt wird.
Ein Mischabschnitt 15e, ein Saugdurchtritt 15f und ein heizseitiger Diffusor 15g sind in dem heizseitigen Rumpf 15b ausgebildet Der Mischabschnitt 15e mischt das von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c eingespritzte Einspritzkältemittel mit dem Saugkältemittel, welches von der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d gesaugt wird Der Saugdurchtritt 15f führt das Saugkältemittel, welches aus der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d zu dem Mischabschnitt 15e gesaugt wird Der heizseitige Diffusor 15g dient als ein heizseitiger Druckerhöhungsabschnitt zum Erhöhen des Drucks des gemischten Kältemittels, welches durch den Mischabschnitt 15e gemischt wird.
Der Saugdurchtritt 15f ist in einem Raum zwischen der Außenumfangsseite des zulaufenden Vorderendes des heizseitigen Düsenabschnitts 15a und der Innenumfangsseite des heizseitigen Rumpfs 15b ausgebildet. Die Kältemittel-Durchtrittsfläche des Saugdurchtritts 15f reduziert sich allmählich zu der Kältemittel-Strömungsrichtung hin. Somit wird die Strömungsgeschwindigkeit des angesaugten Kältemittels, welches durch den Saugdurchtritt 15f zirkuliert, allmählich vergrößert, was den Energieverlust (Mischverlust) senkt, wenn das Saugkältemittel mit dem Einspritzkältemittel durch den Mischabschnitt 15e gemischt wird.
Der Mischabschnitt 15e ist durch einen Raum ausgebildet, der im Bereich von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des heizseitigen Düsenabschnitts 15a zu einem Einlass 15h des heizseitigen Diffusors 15g innerhalb eines inneren Raumes des heizseitigen Rumpfes 15b vorliegt Ferner ist der Mischabschnitt 15e in einer Kegelstumpfform ausgebildet, welche allmählich die Kältemittel-Durchtrittsfläche in der Kältemittel-Strömungsrichtung reduziert, wodurch die Kältemittel-Durchtrittsfläche des Einlasses 15h des heizseitigen Diffusors 15g kleiner als die des Kältemittel-Einspritzabschnitts 15c ist.
Somit senkt der Mischabschnitt 15e allmählich die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels, sodass die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels niedriger als die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh ist, bis das gemischte Kältemittel den Einlass 15h des heizseitigen Diffusors 15g erreicht. Mit anderen Worten, kommt das in den heizseitigen Diffusor 15g strömende Kältemittel in einen Unterschallzustand.
Der heizseitige Diffusor 15g ist dahingehend angeordnet, kontinuierlich zu einem Auslass des Mischabschnitts 15e zu leiten und ist derart ausgebildet, dass die Kältemittel-Durchtrittsfläche allmählich in der Kältemittel-Strömungsrichtung vergrößert wird Somit wandelt der Diffusor die Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittels, welches aus dem Mischabschnitt 15e ausströmt, in Druckenergie, das heißt, erhöht den Druck des gemischten Kältemittels durch Entschleunigen bzw. Verzögern der Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels.
Genauer, ist die Form der inneren Umfangswandoberfläche des heizseitigen Rumpfes 15b, welche den heizseitigen Diffusor 15g bildet, durch eine Kombination von mehreren gekrümmten Linien ausgebildet, wie in 4 gezeigt ist Der Expansionsgrad der Kältemittel-Durchtrittsquerschnittsfläche des heizseitigen Diffusors 15g wird entlang der Kältemittel-Strömungsrichtung allmählich vergrößert und dann wieder verringert, was den Druck des Kältemittels isentropisch vergrößern kann.
Die Kältemittel-Auslassseite des heizseitigen Diffusors 15g des heizseitigen Ejektors 15 ist an der Kältemittel-Einströmöffnung des Sammlers 16 angeschlossen. Der Sammler 16 ist ein Gas-/Flüssigkeitsabscheider, welcher das dort hinein strömende Kältemittel in flüssige und gasförmige Kältemittel-Phasen trennt Ferner dient der Sammler 16 als ein Flüssigkeitsspeicherabschnitt zum Speichern des überschüssigen Flüssigphasen-Kältemittels im Kreislauf darin. Es ist zu bemerken, dass der Sammler 16 innerhalb bzw. unter einer Haube des Fahrzeugs angeordnet ist, das heißt, in einem externen Raum, welcher der Außenluft ausgesetzt ist.
Der Sammler 16 enthält zwei Flüssigphasen-Kältemittel-Einström- und - Ausströmöffnungen, die dahingehend angeordnet sind, dazu geeignet zu sein, das abgeschiedene Flüssigphasen-Kältemittel zu dem Äußeren hin ausströmen zu lassen, und eine Gasphasen-Kältemittel-Ausströmöffnung zum Ausströmenlassen des abgeschiedenen Gasphasen-Kältemittels.
Andererseits ist eine Flüssigphasen-Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnung des Sammlers 16 an der anderen der Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des äußeren Wärmetauschers 17 über ein drittes Strömungsraten-Einstellventil 14c angeschlossen. Das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c weist den gleichen grundlegenden Aufbau auf wie der von jedem von dem ersten und dem zweiten Strömungsraten-Einstellventil 14a und 14b auf. Das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c dient nicht als Kältemittel-Kreisschalter und kann somit die Vollständig- Schließfunktion nicht aufweisen.
Der äußere Wärmetauscher 17 ist in bzw. unter der Haube des Fahrzeugs angeordnet und dient zum Austausch von Wärme zwischen dem dort hindurch strömenden Kältemittel und Außenluft welche von einem Gebläselüfter (nicht gezeigt) geblasen wird Genauer dient der äußere Wärmetauscher 17 dieses Ausführungsbeispiels als ein Radiator zum Abführen von Wärme von einem Hochdruck-Kältemittel in der Luftkühlbetriebsart und der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und als ein Verdampfer zum Verdampfen eines Niedrigdruck-Kältemittels in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart.
Der Gebläselüfter ist ein elektrisches Gebläse, dessen Arbeitsverhältnis, das heißt, dessen Anzahl von Umdrehungen (Volumen von Luft). durch eine Steuerspannung gesteuert wird, welche von dem Luftklimatisierungs-Steuergerät ausgegeben wird. Ferner ist, wie vorstehend genannt, eine von den Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des äußeren Wärmetauschers 17 an der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 über ein erstes Öffnungs-/Schließventil 18a angeschlossen
Das erste Öffnungs-/Schließventil 18a ist ein elektromagnetisches Ventil zum Öffnen und Schließen eines Kältemittel-Durchtritts, der von einem von den Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des äußeren Wärmetauschers 17 zu der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 führt. Das erste Öffnungs-/Schließventil 18a bildet den Kältemittel-Kreisschalter zusammen mit dem ersten und dem zweiten Strömungsraten-Einstellventil 14a und 14b Das erste Öffnungs-/Schließventil 18a weist einen Betrieb auf, der durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von dem Luftklimatisierungs-Steuergerät ausgegeben wird.
Ein dritter Dreiwege-Anschluss 13c ist in einem Kältemittel-Durchtritt angeordnet, der eine von den Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des äußeren Wärmetauschers 17 mit dem ersten Öffnungs-/Schließventil 18a verbindet. Der dritte Dreiwege-Anschluss 13c ist an der Auslassseite des zweiten Strömungsraten-Einstellventils 14b angeschlossen. Mit anderen Worten, ist die Auslassseite des zweiten Strömungsraten-Einstellventils 14b an der einen von den Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des äußeren Wärmetauschers 17 angeschlossen.
Die andere der Flüssigphasen-Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des Sammlers 16 ist an der Einlassseite des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d über ein Absperrventil 19 angeschlossen. Das Absperrventil 19 ermöglicht nur, dass Kältemittel aus der anderen von den Flüssigenphasen-Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des Sammlers 16 zu der Seite des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d ausströmt. Es ist zu bemerken, dass das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d den gleichen grundlegenden Aufbau wie der des dritten Strömungsraten-Einstellventils 14c aufweist.
Ein Kältemittel-Durchtritt zum Verbinden des Absperrventils 19 mit dem vierten Strömungsraten-Einstellventil 14d ist mit einem vierten Dreiwege-Anschluss 13d versehen. Der vierte Dreiwege-Anschluss 13d ist an der anderen Kältemittel-Ausströmöffnung des ersten Dreiwege-Anschlusses 13a, der vorstehend beschrieben ist, angeschlossen. Ferner ist ein Kältemittel-Durchtritt, der von der anderen Kältemittel-Ausströmöffnung des ersten Dreiwege-Anschlusses 13a zu dem vierten Dreiwege-Anschluss 13d führt, mit einem zweiten Öffnungs-/Schließventil 18b zum Öffnen und Schließen des Kältemittel-Durchtritts versehen.
Die Gasphasen-Kältemittel-Ausströmöffnung des Sammlers 16 ist an einer Saugöffnung des Kompressors 11 über ein drittes Öffnungs-/Schließventil 18c und dem fünften Dreiwege-Anschluss 13e angeschlossen. Das zweite und das dritte Öffnungs-/Schließventil 18b und 18c weist den gleichen grundlegenden Aufbau wie der des ersten Öffnungs-/Schließventils 18a auf. Die dritten bis fünften Dreiwege-Anschlüsse 13c bis 13e weisen den gleichen grundlegenden Aufbau wie der des ersten Dreiwege-Anschlusses 13a auf Ferner bilden das zweite und das dritte Öffnungs-/Schließventil 18b und 18c den Kältemittel-Kreisschalter zusammen mit dem ersten Öffnungs-/Schließventil 18a und dergleichen, die vorstehend beschrieben sind.
Eine Auslassseite des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d ist an einer Einlassseite eines kühlseitigen Düsenabschnitts 20a des kühlseitigen Ejektors 20 angeschlossen Der kühlseitige Ejektor 20 ist ein kühlseitiger Dekomprimierer zum Dekomprimieren bzw. Druckentlasten des anderen Kältemittels, welches durch den ersten Dreiwege-Anschluss 13a zumindest in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart abgezweigt wird. Der kühlseitige Ejektor 20 weist den gleichen grundlegenden Aufbau wie der des heizseitigen Ejektors 15 auf.
Daher enthält der kühlseitige Ejektor 20 wie der heizseitige Ejektor 15 einen kühlseitigen Düsenabschnitt 20a zum Dekomprimieren bzw. Druckentlasten des Kältemittels und einen kühlseitigen Rumpf 20b, welcher mit einer kühlseitigen Kältemittel-Saugöffnung 20d zum Ansaugen des Kältemittels versehen ist, welches aus dem Innenverdampfer 23 ausströmt und einen kühlseitigen Diffusor (kühlseitigen Druckerhöhungsabschnitt) 20d zum Erhöhen des Drucks des gemischten Kältemittels.
Ferner sind im Betrieb der kühlseitige Düsenabschnitt 20a und der kühlseitige Rumpf 20b des kühlseitigen Ejektors 20 dahingehend eingestellt, in der Lage zu sein, den hohen Koeffizienten der Leistungsfähigkeit (COP) in der gesamten Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 zu zeigen, zum Beispiel durch Strömenlassen des gesättigten Flüssigphasen-Kältemittels dort hinein in der Luftkühl-Betriebsart Die Kältemittel-Auslassseite des kühlseitigen Diffusors 20g des kühlseitigen Ejektors 20 ist an der Kältemittel-Einströmöffnung des kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheiders 21 angeschlossen.
Der kühlseitige Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 scheidet das aus dem kühlseitigen Diffusor 20g ausströmende Kältemittel in Gas- und Flüssigphasen und ermöglicht es dem abgeschiedenen Flüssigphasen-Kältemittel und dem Gasphasen-Kältemittel, zu dem Äußeren auszuströmen, ohne darin das abgeschiedene Flüssigphasen-Kältemittel zurückzuhalten. Das heißt, der kühlseitige Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 weist kaum die Funktion eines Flüssigspeicherabschnitts auf.
Solch ein kühlseitiger Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 ist beispielsweise ein Zentrifugalabscheidetyp, welcher das Kältemittel in flüssige und gasförmige Phasen durch die Wirkung von Zentrifugalkraft trennt. Der kühlseitige Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 kann zur Verwendung einer von kleiner Größe sein, dessen innere Kapazität zu klein ist, erheblich überschüssiges Kältemittel darin zurückzuhalten. An einer Flüssigphasen-Kältemittel-Ausströmöffnung des kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheiders 21 ist eine feste Drossel 22 angeordnet, welche aus einer Mündung oder einem Kapillarrohr hergestellt ist.
Die Auslassseite der festen Drossel 22 ist an einer Kältemittel-Einlassseite eines Innenverdampfers 23 angeschlossen, Der innere Verdampfer 23 ist auf der stromaufwärtigen Seite von Luftströmung bezüglich des vorstehend genannten Innenkondensators 12 innerhalb des Gehäuses 31 der Innenluft-Klimatisierungseinheit 30 angeordnet Der Innenverdampfer 23 ist ein kühlender Wärmetauscher, welcher die Luft durch Austausch von Wärme zwischen der Luft und dem Niedrigdruck-Flüssigphasen-Kältemittel tauscht, welches von dem kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 geströmt ist.
Die Kältemittel-Auslassseite des Innenverdampfers 23 ist an der kühlseitigen Kältemittel-Saugöffnung 20d des kühlseitigen Ejektors 20 angeschlossen. Die Gasphasen-Kältemittel-Ausströmöffnung des kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheiders 21 ist an einer Saugöffnung des Kompressors 11 über den fünften Dreiwege-Anschluss 13e angeschlossen, der vorstehend beschrieben ist.
Anschließend wird nachfolgend die Innenluft-Klimatisierungseinheit 30 beschrieben. Die Innenluft-Klimatisierungseinheit 30 dient zum Ausblasen der Luft, deren Temperatur durch die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 eingestellt wurde, in das Fahrzeugabteil Die Innenluft-Klimatisierungseinheit 30 ist innerhalb (innerhalb des Fahrzeugabteils) eines Armaturenbretts (Instrumententafel) an dem vordersten Teil des Fahrzeugabteils angeordnet Ferner ist die Innenluft-Klimatisierungseinheit 30 dahingehend ausgestaltet, ein Gebläse 32, den Innenverdampfer 23, den Innenkondensator 12, eine Luftmischklappe 34 und dergleichen in dem Gehäuse 31 unterzubringen, welches seine äußere Ummantelung bildet.
Das Gehäuse 31 bildet einen Luftdurchtritt für in den Fahrzeuginnenraum zu blasender Luft. Das Gehäuse 31 weist einige Elastizität auf und ist aus Harz bzw. Kunstharz (zum Beispiel Polypropylen) mit exzellenter Festigkeit ausgebildet. An der weitesten stromaufwärtigen Seite der Luftströmung in dem Gehäuse 31 ist ein Innen/Außenluftschalter 33 dahingehend vorgesehen, als ein Innen-/Außenluft-Umschaltabschnitt zum Schalten zwischen Innenluft (Luft in dem Fahrzeug-Innenraum) und Außenluft (Luft außerhalb des Fahrzeug-Innenraums) und zum Einleiten der Luft in das Gehäuse 31 zu dienen.
Der Innen-/Außenluftschalter 33 stellt kontinuierlich Öffnungsflächen eines Innenluft-Einlasses zum Einlassen von Innenluft in das Gehäuse 31 und eines Außenluft-Einlasses zum Einleiten der Außenluft in das Gehäuse 31 unter Verwendung einer Innen-/Außenluft-Umschaltklappe ein, wodurch kontinuierlich ein Verhältnis des Volumens der Innenluft zu der Außenluft geändert wird. Die Innen-/Außenluft-Umschaltklappe wird durch einen elektrischen Aktuator für die Innen-/Außenluft-Umschaltklappe angetrieben. Der elektrische Aktuator weist einen Betrieb auf, welcher durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von dem Luftklimatisierungs-Steuergerät ausgegeben wird.
Auf der stromabwärtigen Seite von Luftströmung des Innen-/Außenluftschalters 33 ist die Blaseinrichtung (Gebläse) 32 als eine Blasausstattung zum Blasen von dort hinein gesaugter Luft über den Innen-/Außenluftschalter 33 zu dem Fahrzeuginnenraum hin angeordnet. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, welches einen Zentrifugal-Mehrfachflügellüfter (Schirocco-Lüfter) durch einen Elektromotor antreibt. Das Gebläse 32 weist die Anzahl von Umdrehungen (das heißt, Luftblasvolumen) auf, welches durch eine von dem Luftklimatisierungs-Steuergerät ausgegebene Steuerspannung gesteuert wird.
Der Innenverdampfer 23 und der Innenkondensator 12 sind auf der stromabwärtigen Seite der Luftströmung des Gebläses 32 in dieser Reihenfolge bezüglich der Luftströmung angeordnet Kurz, ist der Innenverdampfer 23 auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung bezüglich des Innenkondensators 12 angeordnet Die Luftmischklappe 34 ist auf der stromabwärtigen Seite der Luftströmung des Innenraumverdampfers 23 und auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung des Innenkondensators 12 angeordnet Die Luftmischklappe 34 stellt die Rate des Luftvolumens, welches durch den Innenkondensator 12 hindurchtritt, unter der Luft, welche durch den Innenverdampfers 23 hindurchgetreten ist ein.
Ein Mischraum 35 ist auf der stromabwärtigen Seite der Luftströmung des Innenkondensators 12 vorgesehen, um so die Luft, welche durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel in dem Innenkondensator 12 erwärmt wurde, mit der Luft, welche während des Umgehens des Innenkondensators 12 nicht erhitzt wurde, zu mischen. Ferner sind Öffnungen zum Ausblasen der Luft (klimatisierter Luft), die in dem Mischraum 35 gemischt wurde, in den Fahrzeuginnenraum als ein Raum, der zu klimatisieren ist, auf der am meisten stromabwärtigen Seite der Luftströmung in dem Gehäuse 31 angeordnet.
Insbesondere enthalten die Öffnungen eine Gesichtsöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft zu dem oberen Körper eines Fahrgasts in dem Fahrzeugabteil, eine Fußöffnung zum Blasen klimatisierter Luft zu dem Fuß des Fahrgasts und eine Defrosteröffnung zum Blasen der klimatisierten Luft zu der Innenoberfläche einer Frontscheibe des Fahrzeugs (wobei diese Öffnungen nicht gezeigt sind). Ein Gesichtsluftauslass, ein Fußluftauslass und ein Defrosterluftauslass (nicht gezeigt), die in dem Fahrzeuginnenraum vorgesehen sind, sind an den stromabwärtigen Seiten der Luftströmungen von jeweils dieser Gesichtsöffnung, Fußöffnung und Defrosteröffnung über Luftdurchtritte bildende Luftführungen angeschlossen.
Somit stellt die Luftmischklappe 34 die Rate des Volumens von durch den Innenkondensator 12 hindurchtretender Luft ein, um dadurch die Temperatur der klimatisierten Luft einzustellen, welche in dem Mischraum 35 gemischt wird, wodurch somit die Temperatur der klimatisierten Luft, die von jeder Öffnung geblasen wird, gesteuert wird Das heißt, die Luftmischklappe 34 dient als eine Temperatureinstelleinheit zum Einstellen der Temperatur der klimatisierten Luft, welche in den Fahrzeug-Innenraum zu blasen ist.
Es ist zu bemerken, dass die Luftmischklappe 34 durch einen elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe angetrieben wird Der elektrische Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe weist einen Betrieb auf, welcher durch das Steuersignal gesteuert wird, welches von dem Luftklimatisierungs-Steuergerät ausgegeben wird.
Eine Gesichtsklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Gesichtsöffnung ist auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung der Gesichtsöffnung positioniert, eine Fußklappe ist zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Fußöffnung auf einer stromaufwärtigen Seite der Luftströmung der Fußöffnung positioniert und eine Defrosterklappe ist zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Defrosteröffnung auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung der Defrosteröffnung positioniert (wobei diese Klappen nicht gezeigt sind).
Diese Gesichtsklappe, Fußklappe und Defrosterklappe dienen als Luftauslass-Betriebsart-Schalter zum Umschalten zwischen den Luftauslass-Betriebsarten. Diese Klappen sind an den elektrischen Aktuator gekoppelt und werden mit diesem zum Antrieb der Auslass-Betriebsart-Klappe über einen Verbindungsmechanismus oder dergleichen gedreht Der elektrische Aktuator zum Antrieb der Luftauslass-Betriebsart-Klappe weist einen Betrieb auf, welcher durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von dem Luftklimatisierungs-Steuergerät ausgegeben wird.
Luftauslass-Betriebsarten, welche durch einen Luftauslass-Betriebsartschalter geschaltet werden, enthalten insbesondere eine Gesichts-Betriebsart, eine Zweiniveau-Betriebsart, eine Fuß-Betriebsart und eine Fuß-/Defroster-Betriebsart. In der Gesichts-Betriebsart ist ein Gesichtsluftauslass vollständig geöffnet, um die Luft von dem Gesichtsluftauslass zu dem oberen Körper eines Fahrgasts in dem Fahrzeugabteil zu blasen. In der Zweiniveau-Betriebsart sind sowohl der Gesichtsluftauslass wie auch der Fußluftauslass geöffnet, um Luft zu dem oberen Körper und zu den Füßen das Fahrgasts in dem Fahrzeugabteil zu blasen. In der Fuß-Betriebsart ist der Fußluftauslass vollständig geöffnet, wobei ein Defrosterluftauslass nur um einen kleinen Öffnungsgrad geöffnet ist, um die Luft hauptsächlich aus dem Fußluftauslass zu blasen. In der Fuß-/Defroster-Betriebsart sind der Fußluftauslass und der Defrosterluftauslass im gleichen Grad geöffnet, um die Luft von sowohl dem Fußluftauslass wie auch dem Defrosterluftauslass auszublasen.
Ferner wird ein Ausblas-Betriebsart-Auswahlschalter, der auf der Bedienungstafel vorgesehen ist, manuell durch den Fahrgast betätigt, sodass der Defrosterluftauslass auch vollständig geöffnet ist, um dadurch Einstellung einer Defroster-Betriebsart des Blasens von Luft aus dem Defrosterluftauslass zu der Innenfläche der vorderen Fensterscheibe des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Als nächstes wird ein elektrisches Steuergerät nachfolgend beschrieben. Das Luftklimatisierungs-Steuergerät enthält einen wohlbekannten Mikrocomputer einschließlich einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen, und ist ein peripherer Schaltkreis. Das Luftklimatisierungs-Steuergerät führt vielfältige Berechnungen und Verarbeitungen, basierend auf Steuerprogrammen aus, welche in dem ROM gespeichert sind, und steuert Betriebsvorgänge von verschiedenen Einrichtungen 11, 14a bis 14d, 18a bis 18c und 32, die zu steuern sind, welche an einer Ausgangsseite davon angeschlossen sind.
Die Eingangsseite des Luftklimatisierungs-Steuergeräts ist an einer Gruppe von Sensoren für Luftklimatisierungssteuerung angeschlossen, welche einen Innenluftsensor, einen Außenluftsensor, einen Sonnenstrahlungssensor, einen Abgabetemperatursensor, einen Abgabedrucksensor, einen Verdampfungstemperatursensor, einen Lufttemperatursensor und einen Außenwärmetauscher-Temperatursensor enthalten Erfassungssignale von der Sensorgruppe werden an der Eingangsseite des Luftklimatisierungs-Steuergeräts eingegeben. Der Innenluftsensor ist ein Innenluft-Temperaturerfasser, welcher eine Fahrzeug-Innentemperatur (Innenlufttemperatur) Tr erfasst. Der Außenluftsensor ist ein Außenluft-Temperaturerfasser, welche eine Fahrzeug-Außentemperatur (Außenlufttemperatur) Tam erfasst. Der Sonnenstrahlungssensor ist ein Sonnenstrahlungs-Mengensensor, welcher die Menge von Sonnenstrahlung As auf den Fahrzeug-Innenraum erfasst Der Abgabetemperatursensor erfasst eine Abgabe Kältemitteltemperatur Td des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels. Der Abgabedrucksensor erfasst einen Abgabekältemitteldruck (hochdruckseitiger Kältemitteldruck) Pd des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels. Der Verdampfertemperatursensor erfasst eine Kältemittelverdampfungstemperatur (Verdampfertemperatur) Tefin in dem inneren Verdampfer 23. Der Lufttemperatursensor erfasst eine Lufttemperatur TAV, welche von dem Mischraum in den Fahrzeuginnenraum zu blasen ist Der Außenwärmetauscher-Temperatursensor erfasst eine Außentemperatur Ts des Außenwärmetauschers 17.
Der Verdampfertemperatursensor ist geeignet, die Temperatur einer Wärme austauschenden Rippe des Innenverdampfers 23 zu erfassen, kann aber einen Temperaturerfasser zum Erfassen der Temperatur eines anderen Teils des Innenverdampfers 23 adaptieren bzw. übernehmen.
Der Außenwärmetauscher-Temperatursensor ist geeignet, die Temperatur einer Kältemittel-Ausströmöffnung des Außenwärmetauschers 17 zu erfassen, kann aber einen Temperaturerfasser zum Erfassen der Temperatur eines anderen Teils des Innenverdampfers 23 übernehmen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Lufttemperatursensor zum Erfassen der Lufttemperatur TAV vorgesehen. Als die Lufttemperatur TAV kann ein Wert, der auf der Grundlage der Verdampfertemperatur Tefin berechnet wird, die hochtemperaturseitige Kältemitteltemperatur Td und dergleichen verwendet werden.
Eine Bedienungstafel (nicht gezeigt) ist nahe einem Armaturenbrett an der Vorderseite des Fahrzeugabteils angeordnet und an der Eingangsseite des Luftklimatisierungs-Steuergeräts angeschlossen. Betriebssignale werden von verschiedenen Arten von Betriebsschaltern eingegeben, welche auf der Bedienungstafel vorgesehen sind.
Verschiedene Arten von Betriebsschaltern, welche auf der Bedienungstafel vorgesehen sind, enthalten insbesondere einen Automatikschalter, einen Luftkühlerschalter (A/C-Schalter), einen Luftvolumen-Einstellschalter, einen Temperatur-Einstellschalter, einen Ausblasbetriebsart-Auswahlschalter und dergleichen. Der Automatikschalter stellt einen automatischen Steuerbetrieb der Fahrzeug-Luft-Klimaanlage 1 ein oder setzt sie zurück. Der A/C-Schalter führt Kühlen des Fahrzeuginnenraums aus Der Luftvolumen-Einstellschalter stellt manuell das Volumen von Luft aus dem Gebläse 32 ein. Der Temperatur-Einstellschalter ist ein Zieltemperatur-Einstellabschnitt, welcher eine Zieltemperatur Tset des Fahrzeuginnenraums einstellt Der Ausblasbetriebsart-Auswahlschalter stellt manuell eine Ausblasbetriebsart ein.
Das Luftklimatisierungs-Steuergerät enthält darin eine Steuereinheit zum Steuern verschiedener Arten von Einrichtungen, welche zu steuern sind, die an der Ausgangsseite davon angeschlossen sind Der Aufbau (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs von jeder der Einrichtungen, die zu steuern sind, bildet die Steuereinheit zur Steuerung des Betriebs der entsprechenden zu steuernden Einrichtung.
Zum Beispiel dient der Aufbau (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs (Kältemittelabgabekapazität) des Kompressors 11 in dem Luftklimatisierungs-Steuergerät als eine Kompressor-Steuereinheit und der Aufbau (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs von jedem der Öffnungs-/Schließventile 18a bis 18c, welche den Kältemittelkreis-Schalter bilden, dient als eine Kältemittelkreis-Steuereinheit Die Kompressor-Steuereinheit, die Kältemittelkreis-Steuereinheit und dergleichen können als ein anderes separates Luftklimatisierungs-Steuergerät bezüglich des Luftklimatisierungs-Steuergeräts ausgestaltet sein.
Nun wird der Betrieb des vorstehend genannten Aufbaus beschrieben Wie vorstehend beschrieben, kann die Fahrzeug-Luft-Klimaanlage 1 ihren Betrieb unter der Luftkühlbetriebsart, der Luftheizbetriebsart, der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart umschalten. Umschalten unter diesen Betriebsarten wird durch Ausführen eines Luftklimatisierungs-Steuerprogramms ausgeführt. Das Luftklimatisierungs-Steuerprogramm wird ausgeführt, wenn der Automatikschalter auf der Bedienungstafel eingeschaltet (EIN) ist.
Genauer bezieht die Hauptroutine des Luftklimatisierungs-Steuerprogramms Lesen der Erfassungssignale von der vorstehend genannten Sensorgruppe für die Luftklimatisierungs-Steuerung und der Betriebssignale von den verschiedenen Luftklimatisierungs-Betriebsschaltern mit ein. Eine Ziellufttemperatur TAO, welche eine Zieltemperatur von in den Fahrzeuginnenraum zu blasender Luft ist, wird auf der Grundlage der nachfolgenden Formel F6, basierend auf den Werten der Erfassungssignale und der gelesenen Betriebssignale berechnet $TAO = Kset \times Tset - Kr \times Tr - Kam \times Tam - Ks \times As + C$
wobei Tset eine Fahrzeug-Innenraum-Voreinstelltemperatur ist, welche durch den Temperatur-Einstellschalter eingestellt wird, Tr eine Fahrzeug-Innenraumtemperatur (Innenlufttemperatur) ist, welche durch einen Innenluftsensor erfasst wird, Tam eine Außenlufttemperatur ist, welche durch den Außenluftsensor erfasst wird und As ein Ausmaß bzw. eine Menge von Sonnenstrahlung ist, welche durch den Sonnenstrahlungssensor erfasst wird Die Kset, Kr, Kam und Ks sind Steuerfaktoren und C ist eine Korrekturkonstante.
Der Betrieb in der Luftkühl-Betriebsart wird ausgeführt, wenn der Luftkühlschalter der Bedienungstafel eingeschaltet wird, und die Ziellufttemperatur TAO niedriger als eine vorbestimmte Luftkühl-Referenztemperatur α ist Der Betrieb in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart wird ausgeführt, wenn die Ziellufttemperatur TAO gleich oder höher als die Luftkühl-Referenztemperatur α bei eingeschaltetem Luftkühlschalter ist und die Außenlufttemperatur Tam höher als eine vorbestimmte Entfeuchtungs-Luftheiz-Referenztemperatur β ist.
Andererseits wird der Betrieb in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart ausgeführt, wenn die Zieltemperatur TAO gleich oder höher als die Luftkühl-Referenztemperatur α bei eingeschaltetem Luftkühlschalter ist und die Außenlufttemperatur Tam gleich oder niedriger als die vorbestimmte Entfeuchtungs-Luftheiz-Referenztemperatur β ist Wenn der Luftkühlschalter nicht eingeschaltet ist, wird der Betrieb in der Luftheizbetriebsart ausgeführt
Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel die Luftkühl-Betriebsart ausgeführt, wenn die Außenlufttemperatur relativ hoch ist, hauptsächlich im Sommer oder dergleichen. Die Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart wird hauptsächlich im Frühling oder im Herbst ausgeführt. Die Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart wird hauptsächlich im frühen Frühling oder frühen Winter, insbesondere dann, wenn die für hinreichendes Heizen der Luft erforderliche Gesamtwärmemenge größer als die Summe der Kompressionsarbeitsmenge des Kompressors 11 und der Gesamt-Wärmeabsorptionsmenge durch den Innenverdampfer 23 ist, oder wenn die Frostausbildung (Frost) des Innenverdampfers 23 stärker unterdrückt werden muss, als in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
Ferner wird die Luftheizbetriebsart ausgeführt, wenn die absolute Feuchte der Außenluft bei niedriger Außenlufttemperatur im Winter gesenkt ist (zum Beispiel wenn die Außenlufttemperatur -10 °C oder niedriger ist) und die Außenluft von einem Innen-/Außenluftschalter 33 eingeleitet wird, wodurch der Bedarf zur Entfeuchtung der Luft beseitigt wird Nun wird eine Beschreibung des Betriebs von jeder der Betriebsarten bereitgestellt
Luftkühl-Betriebsart
In der Luftkühl-Betriebsart schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät vollständig das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a, öffnet vollständig das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b, öffnet vollständig das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c und öffnet vollständig das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d Ferner schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b und schließt das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c.
Somit ist in der Luftkühl-Betriebsart der Kälteerzeugungskreis, welcher den Ejektor verwendet (Ejektor-Kälteerzeugungskreis) in der nachfolgenden Weise wie durch durchgezogene Pfeile von 1 gezeigt, ausgestaltet Das Kältemittel zirkuliert durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b), den Außenwärmetauscher 17, (das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c), den Sammler 16, (das Absperrventil 19, das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d), den kühlseitigen Ejektor 20, den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge. Zur gleichen Zeit zirkuliert das Kältemittel durch den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21, die feste Drossel 22, den Innenverdampfer 23 und die kühlseitige Kältemittelsaugöffnung 20d des kühlseitigen Ejektors 20 in dieser Reihenfolge.
Das Luftklimatisierungs-Steuergerät mit dem Aufbau dieses Kältemittelkreises bestimmt die Betriebszustände der jeweiligen verschiedenen Einrichtungen, welche zu steuern sind (Steuersignale, welche zu den jeweiligen Einrichtungen ausgegeben werden, welche zu steuern sind) auf der Grundlage der Ziellufttemperatur TAO, der Erfassungssignale von der Sensorgruppe und dergleichen.
Zum Beispiel wird die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11, das heißt, das Steuersignal, welches an den Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, in der nachfolgenden Weise bestimmt. Zunächst wird eine Ziel-Verdampferauslass-Lufttemperatur TEO des Innenverdampfers 23 auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO unter Bezugnahme auf die in dem Luftklimatisierungs-Steuergerät zuvor gespeicherte Steuertabelle bzw. -kennfeld bestimmt Die Ziel-Verdampferauslass-Lufttemperatur TEO wird dahingehend bestimmt, gleich oder höher als eine Referenz-Frostausbildungs-Vermeidungstemperatur (zum Beispiel 1 °C) zu sein, welche dahingehend bestimmt wird, in der Lage zu sein, die Frostausbildung in dem Innenverdampfer 23 zu unterdrücken.
Dann wird ein Steuersignal, welches an den Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Ziel-Verdampferauslasstemperatur TEO und der Verdampfertemperatur Tefin bestimmt, welche durch den Verdampfertemperatur-Sensor erfasst wird derart, dass die Verdampfertemperatur Tefin sich der Ziel-Verdampferauslasslufttemperatur TEO durch die Rückkopplungssteuerung annähert.
Das Steuersignal, welches zu dem elektrischen Aktuator zum Antrieb der Luftmischklappe 34 ausgegeben wird, wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 einen Luftdurchtritt auf der Seite des Innenkondensators 12 schließt und die gesamte Luft, welche durch den Innenverdampfer 23 hindurchgetreten ist, unter Umgehung des Innenkondensators 12 strömt. In der Luftkühlbetriebsart kann der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 derart gesteuert werden, dass die Lufttemperatur TAV sich der Ziel-Lufttemperatur TAO annähert.
Die Steuersignale oder dergleichen, welche wie vorstehend beschrieben bestimmt wurden, werden an die jeweiligen verschiedenen Einrichtungen, welche zu steuern sind, ausgegeben Dann wird eine Steuerroutine wiederholt, bis der Betrieb der Fahrzeugluft-Klimaanlage zum Anhalten aufgefordert wird Die Steuerroutine bezieht Lesen des vorstehend genannten Erfassungssignals und Betriebssignals, Berechnen der Ziel-Lufttemperatur TAO, Bestimmen des Betriebszustands von jeder der verschiedenen Einrichtungen, die zu steuern sind, und Ausgabe einer Steuerspannung und des Steuersignals in jedem vorbestimmten Steuerzyklus mit ein Die Wiederholung solch einer Steuerroutine wird auch in anderen Betriebsarten in der gleichen Weise ausgeführt.
Somit ändert die Kälteerzeugungs-Kreislaufeinrichtung 10 in der Luftkühlbetriebsart den Zustand des Kältemittels, wie in einem Mollier-Diagramm von 5 dargestellt ist. Insbesondere strömt das Hochdruck-Kältemittel, welches von dem Kompressor 11 ausgegeben wird (gezeigt durch einen Punkt a5 in 5), in den Innenkondensator 12 Zu dieser Zeit schließt die Luftmischklappe 34 einen Luftdurchtritt auf der Seite des Innenkondensators 12, sodass das in den Innenkondensator 12 strömende Kältemittel aus dem Innenkondensator 12 ausströmt, ohne fast Wärme mit Luft auszutauschen.
Das erste und das zweite Öffnungs-/Schließventil 18a und 18b sind geschlossen, das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a ist vollständig geschlossen und das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b ist vollständig geöffnet. Somit strömt das Kältemittel, welches aus dem Innenkondensator 12 (wie durch einen Punkt b5 in 5 gezeigt) ausströmt, in eine von der Kältemitteleinström- und -ausströmöffnungen des Außenwärmetauschers 17 über den ersten Dreiwege-Anschluss 13a, den zweiten Dreiwege-Anschluss 13b, das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b und den dritten Dreiwege-Anschluss 13c Das in den Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel führt Wärme in die Außenluft ab, die von dem Gebläselüfter in den Außenwärmetauscher 17 geblasen wird (wie von dem Punkt b5 zu einem Punkt j5 in 5 gezeigt).
Das Kältemittel, welches aus der anderen von Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des Außenwärmetauschers 17 ausströmt, strömt in den Sammler 16 über das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, welches vollständig geöffnet ist, und wird dann in Flüssig- und Gasphasen-Kältemittel getrennt. Da das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c geschlossen ist und das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig geöffnet ist, strömt das Flüssigphasen-Kältemittel, welches durch den Sammler 16 abgeschieden wurde, in den kühlseitigen Düsenabschnitt 20a des kühlseitigen Ejektors 20 über das Absperrventil 19, den vierten Dreiwege-Anschluss 13d und das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d.
Das Kältemittel, das in den kühlseitigen Düsenabschnitt 20a strömt, wird isentropisch dekomprimiert bzw druckentlastet und eingespritzt (wie von einem Punkt j5 zu einem Punkt o5 in 5 gezeigt) Das Kältemittel, welches aus dem Innenverdampfer 23 ausströmt, wird in die kühlseitige Kältemittelsaugöffnung 20d des kühlseitigen Ejektors 20 durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels gesaugt Das Einspritzkältemittel, welches von dem kühlseitigen Düsenabschnitt 20a eingespritzt wird, und das Saugkältemittel, welches von der kühlseitigen Kältemittelsaugöffnung 20d angesaugt wird, strömt in den kühlseitigen Diffusor 20g (wie von einem Punkt o5 zu einem Punkt u5 bzw von einem Punkt t5 zu dem Punkt u5 in 5 gezeigt ist).
Der kühlseitige Diffusor 20g wandelt die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in die Druckenergie davon durch Vergrößern der Kältemittel-Durchtrittsfläche um. Somit steigt der Druck des gemischten Kältemittels enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel (wie von dem Punkt u5 zu einem Punkt p5 in 5 gezeigt ist) Das aus dem kühlseitigen Diffusor 20g strömende Kältemittel strömt in den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21, um in Gas- und Flüssigphasen-Kältemittel getrennt bzw. abgeschieden zu werden (wie von dem Punkt p5 zu einem Punkt q5 bzw. von dem Punkt p5 zu einem Punkt r5 in 5 gezeigt ist).
Das Flüssigphasen-Kältemittel, welches durch den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 abgeschieden wurde, wird isentropisch durch die feste Drossel 22 dekomprimiert bzw druckentlastet (wie von dem Punkt r5 zu einem Punkt s5 in 5 gezeigt ist) Das durch die feste Drossel 22 dekomprimierte Kältemittel strömt in den Innenverdampfer 23 und tauscht Wärme mit Luft, die von dem Gebläse 32 ausgeblasen wird, und verdampft selbst (wie von dem Punkt s5 zu einem Punkt t5 in 5 gezeigt ist). Auf diese Weise wird die Luft gekühlt, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginnenraums erzielt wird.
Das Kältemittel, welches aus dem Innenverdampfer 23 ausströmt, wird von der kühlseitigen Kältemittel-Saugöffnung 20d des kühlseitigen Ejektors 20 gesaugt Das Gasphasen-Kältemittel, welches durch den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 abgeschieden wurde (wie durch einen Punkt q5 in 5 gezeigt ist) wird in den Kompressor 11 über den fünften Dreiwege-Anschluss 13e gesaugt und dann wiederum komprimiert (wie durch den Punkt q5 zu einem Punkt a5 in 5 gezeigt ist).
Somit wird in der Luftkühl-Betriebsart die durch den inneren Verdampfer 23 gekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird. In der Luftkühl-Betriebsart ist das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig geöffnet Jedoch kann der Öffnungsgrad des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d gemäß einer Strömungsrate des durch den Kreislauf zirkulierenden Kältemittels eingestellt werden.
Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
In der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a vollständig, bringt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b in den gedrosselten Zustand, welcher die Dekompressions- bzw Druckentlastungswirkung zeigt, öffnet das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c vollständig und öffnet das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig. Ferner schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b und schließt das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c.
Somit ist in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart, wie durch die durchgezogenen Pfeile von 1 gezeigt, der Ejektor-Kälteerzeugungskreis dahingehend ausgestaltet, dem Kältemittel ein Zirkulieren dort hindurch in derselben Weise zu ermöglichen, wie in der Luftkühl-Betriebsart. Mit dem Kältemittelkreis-Aufbau bzw. der Kältemittelkreis-Struktur bestimmt das Luftklimatisierungs-Steuergerät die Betriebszustände der jeweiligen verschiedenen Einrichtungen, welche zu steuern sind, auf der Grundlage der Ziellufttemperatur TAO, der Erfassungssignale von der Sensorgruppe und dergleichen.
Zum Beispiel wird die Kältemittel-Abgabekapazität des Kompressors 11 in der gleichen Weise wie in der Luftkühl-Betriebsart bestimmt. Ein Steuersignal, welches an den elektrischen Aktuator zum Antrieb der Luftmischklappe 34 auszugeben ist, wird derart bestimmt, dass die Lufttemperatur TAV sich der Ziel-Lufttemperatur TAO annähert. Der Ventil-Öffnungsgrad des zweiten Strömungsraten-Einstellventils 14b wird dahingehend bestimmt, ein vorbestimmter Ventil-Öffnungsgrad zu sein.
Somit ändert die Kältemittelkreislauf-Einrichtung 10 in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart den Zustand des Kältemittels, wie in einem Mollier-Diagramm von 6 dargestellt ist Jede Bezugsziffer, welche für den Zustand von Kältemittel in dem Mollier-Diagramm von 6 bezeichnend ist, wird durch Verwendung des gleichen Buchstabens des Alphabets repräsentiert, wie der in dem Zustand von Kältemittel in einer äquivalenten Position hinsichtlich Kreislauf-Struktur in dem Mollier-Diagramm von 5, aber auch unter Verwendung einer unterschiedlichen Nummer. Das gleiche gilt für die nachfolgenden Mollier-Diagramme.
In der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart strömt, da die Luftmischklappe 34 den Luftdurchtritt auf der Seite des Innenkondensators 12 öffnet, das Hochdruck-Kältemittel, welches von dem Kompressor 11 abgegeben wird (wie durch einen Punkt a6 in 6 gezeigt ist) in den Innenkondensator 12, um Wärme mit einem Teil von Luft zu tauschen, die durch den Innenverdampfer 23 gekühlt und entfeuchtet wurde, wodurch die Wärme von dieser abgeleitet wird (wie von dem Punkt a6 zu einem Punkt b6 in 6 gezeigt ist). Auf diese Weise wird ein Teil der Luft erwärmt.
Das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b wird geschlossen, das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a wird vollständig geschlossen, und das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b wird in einen gedrosselten Zustand gebracht. Somit strömt das aus dem Innenkondensator 12 ausströmende Kältemittel in das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b, um isentropisch dekomprimiert bzw druckentlastet zu werden (wie von einem Punkt b6 zu einem Punkt e6 in 6 gezeigt ist) Da das erste Öffnungs-/Schließventil 18a geschlossen ist, strömt das aus dem zweiten Strömungsraten-Einstellventil 14b strömende Kältemittel in eine der Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnungen des äußeren Wärmetauschers 17 über den Dreiwege-Anschluss 13c.
Das in den Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel leitet Wärme in die von dem Gebläselüfter geblasene Außenluft in dem Außenwärmetauscher 17 (wie von dem Punkt e6 zu einem Punkt j6 in 5 gezeigt ist). Das aus der anderen von der Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnung des Außenwärmetauschers 17 ausströmende Kältemittel strömt in den Sammler 16 über das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, welches vollständig geöffnet ist, und wird dann in Flüssig- und Gasphasen-Kältemittel getrennt. Die auf diesen Schritt folgenden Betriebsabläufe werden die gleichen sein, wie die in der Luftkühl-Betriebsart.
Somit wird in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte und entfeuchtete Luft in dem Innenkondensator 12 wieder erwärmt und in den Fahrzeug-Innenraum geblasen, um das Entfeuchtungs-Luftheizen des Fahrzeugsinnenraums zu erzielen.
Es ist zu bemerken, dass in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b in den gedrosselten Zustand gebracht wird, was die Temperatur des in den Außenwärmetauscher 17 strömenden Kältemittels im Vergleich zu der Luftkühl-Betriebsart reduziert. Somit kann ein Unterschied zwischen der Kältemitteltemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 und der Außenlufttemperatur gesenkt werden, um die Menge von Dissipation bzw. Ableitung von Wärme in dem Außenwärmetauscher 17 im Vergleich zu der Luftkühl-Betriebsart zu reduzieren.
Im Ergebnis kann der Kältemitteldruck in dem Innenkondensator 12 vergrößert werden, um dadurch die Heizkapazität von Luft in dem Innenkondensator 12 ohne Erhöhung der Strömungsrate des Zirkulationskältemittels zu erhöhen, welches durch den Kreislauf zirkuliert, dies im Vergleich zu dem Fall, in welchem der Betrieb der Luftmischklappe 34 dahingehend gesteuert wird, dass sich die Lufttemperatur TAV einfach der Ziellufttemperatur TAO in der Luftkühl-Betriebsart annähert.
Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart bringt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a in den gedrosselten Zustand, schließt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, bringt das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in den gedrosselten Zustand und öffnet das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig Ferner öffnet das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, öffnet das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b und öffnet das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c.
Somit ist in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf wie durch durchgezogene Pfeile in 2 in der nachfolgenden Weise ausgestaltet Insbesondere zirkuliert das Kältemittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a, den heizseitigen Ejektor 15, den Sammler 16, (drittes Öffnungs-/Schließventil 18c), und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge, während das Kältemittel durch den Sammler 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17, (erstes Öffnungs-/Schließventil 18a) und die heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Gleichzeitig ist der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf in der nachfolgenden Weise ausgestaltet Insbesondere zirkuliert das Kältemittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d), den kühlseitigen Ejektor 20, den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21, den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge, und zirkuliert auch durch den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21, die feste Drossel 22, den Innenverdampfer 23 und die kühlseitige Kältemittel-Saugöffnung 20d des kühlseitigen Ejektors 20 in dieser Reihenfolge.
Das heißt, in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart wird ein Kältemittelkreis dahingehend ausgestaltet, dass die Kältemittel-Ausströmung von dem Innenkondensator 12 durch den ersten Dreiwege-Anschluss 13a abgezweigt wird, und eines der abgezweigten Kältemittel in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 strömt, während das andere Kältemittel in den kühlseitigen Düsenabschnitt 20a des kühlseitigen Ejektors 20 strömt.
In diesem Kältemittelkreis sind der heizseitige Ejektor 15 und der kühlseitige Ejektor 20 parallel bezüglich der Kältemittelströmung in dem gesamten Kreis verbunden, sodass der Außenwärmetauscher 17, der an dem heizseitigen Ejektor 15 angeschlossen ist, und der Innenverdampfer 23, der an dem kühlseitigen Ejektor 20 angeschlossen ist, parallel bezüglich der Kältemittelströmung in dem Gesamtkreis verbunden sind.
Das Luftklimatisierungs-Steuergerät mit diesem Kältemittelkreis-Aufbau bzw dieser Kältemittelkreis-Struktur bestimmt die Betriebszustände der jeweiligen verschiedenen Einrichtungen, die zu steuern sind, auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO, der Erfassungssignale aus der Sensorgruppe und dergleichen in der gleichen Weise wie in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart.
Der Ventil-Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a wird dahingehend bestimmt, dass die Kältemittel-Verdampfungstemperatur des Innenverdampfers 23 gleich oder höher als die Referenz-Frostausbildungs-Vermeidungstemperatur ist (zum Beispiel 1 °C), welche Frost in dem Innenverdampfer 23 vermeiden kann. Der Ventil-Öffnungsgrad des dritten Strömungsraten-Einstellventils 14c wird derart bestimmt, dass die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 eine Außenlufttemperatur Tam oder niedriger ist (ferner, in diesem Ausführungsbeispiel, 0 °C oder weniger).
Ein allgemeiner Ejektor saugt Kältemittel aus einer Kältemittel-Saugöffnung durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, wodurch der Verlust von kinetischer Energie zurückgewonnen wird, wenn das Kältemittel durch einen Düsenabschnitt dekomprimiert wird Der Diffusor wandelt die zurückgewonnene kinetische Energie in Druckenergie um. Somit wird die Strömungsrate von in dem Düsenabschnitt strömenden Kältemittel erhöht, um dadurch die Menge von zurückgewonnener Energie zu erhöhen, welche die Druckerhöhungsmenge bzw. das Druckerhöhungsausmaß durch den Diffusor erhöhen kann.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Ventil-Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a geändert, um dadurch ein Verhältnis der Strömungsrate des von dem ersten Dreiwege-Anschluss 13a in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 strömenden Kältemittels zu dem des von dem ersten Dreiwege-Anschluss 13a in den kühlseitigen Düsenabschnitt 20a des kühlseitigen Ejektors 20 strömenden Kältemittels zu ändern, und somit die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Innenverdampfer 23 einzustellen.
Genauer, wird beispielsweise, wenn die Verdampfungstemperatur Tefin gleich oder niedriger als die Referenz-Frostausbildungs-Vermeidungstemperatur ist, der Ventil-Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a vergrößert, wodurch die Strömungsrate des in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a strömenden Kältemittels vergrößert wird. Somit wird das Druckerhöhungsausmaß in dem heizseitigen Diffusor 15g vergrößert, um den Kältemittel-Verdampfungsdruck (Kältemittel-Verdampfungstemperatur) des Innenverdampfers 23 zu erhöhen.
Daher strömt in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart, wie in dem Mollier-Diagramm von 7 gezeigt ist, das Hochdruck-Kältemittel (wie es durch einen Punkt 7a in 7 gezeigt ist), welches von dem Kompressor 11 abgegeben wird, in den Innenkondensator 12 und wird dann durch den Innenverdampfer 23 gekühlt, um mit der entfeuchteten Luft Wärme auszutauschen, wodurch Wärme von dort abgeleitet wird (wie von dem Punkt a7 zu den Punkt b7 in 7 gezeigt). Somit wird die Luft erwärmt Die Strömung des aus dem Innenkondensator 12 strömenden Kältemittels wird durch den ersten Dreiwege-Anschluss 13a abgezweigt, da das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b geöffnet ist.
Eines der durch diesen ersten Dreiwege-Anschluss 13a abgezweigten Kältemittel strömt in das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a über den zweiten Dreiwege-Anschluss 13b, um isentropisch expandiert zu werden (wie von dem Punkt b7 zu einem Punkt d7 in 7 gezeigt). Das durch das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a dekomprimierte bzw. druckentlastete Kältemittel strömt in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 Das in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a strömende Kältemittel wird isentropisch dekomprimiert bzw. druckentlastet und eingespritzt (wie von dem Punkt d7 zu einem Punkt f7 in 7 gezeigt ist)
Durch die Saugwirkung des Einspritzkältemittels wird das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel in die heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 über den dritten Dreiwege-Anschluss 13c und das erste Öffnungs-/Schließventil 18a gesaugt Das von dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a eingespritzte Einspritzkältemittel und das von der heizseitigen KältemittelSaugöffnung 15d gesaugte Kältemittel strömt in den heizseitigen Diffusor 15g (wie von einem Punkt e7 zu einem Punkt g7 bzw. von dem Punkt f7 zu dem Punkt g7 in 7 gezeigt ist).
Der heizseitige Diffusor 15g wandelt Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in Druckenergie davon durch Erhöhen der Kältemittel-Durchtrittsfläche um. Somit steigt der Druck des gemischten Kältemittels, enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel, an (wie von dem Punkt g7 zu einem Punkt h7 in 7 gezeigt ist) Das aus dem heizseitigen Diffusor 15g ausströmende Kältemittel strömt in den Sammler 16, um in Gas- und Flüssigphasen getrennt zu werden (wie von dem Punkt h7 zu einem Punkt k7 bzw von dem Punkt h7 zu einem Punkt j7 in 7 gezeigt ist)
Das Flüssigphasen-Kältemittel, welches durch den Sammler 16 abgeschieden wurde, wird isentropisch durch das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in dem gedrosselten Zustand dekomprimiert bzw druckentlastet (wie von dem Punkt j7 zu einem Punkt i7 in 7 gezeigt ist). Zu dieser Zeit dekomprimiert das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c das Kältemittel, bis die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 gleich oder geringer als die Außenlufttemperatur Tam ist (ferner 0 °C oder niedriger in diesem Ausführungsbeispiel).
Das Kältemittel, welches durch das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c dekomprimiert bzw. druckentlastet wurde, strömt von der anderen von Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnung des Außenwärmetauschers 17 und absorbiert Wärme von der aus dem Gebläselüfter geblasenen Außenluft, um selbst zu verdampfen (wie von dem Punkt i7 zu dem Punkt e7 in 7 gezeigt ist). Das heißt, die Strömungsrichtung des Kältemittels in dem Außenwärmetauscher 17 wird in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart gegenüber der Strömungsrichtung des Kältemittels in der Luftkühl-Betriebsart und der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart umgekehrt.
Da das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig geschlossen ist, wird das aus einem von der Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnung des äußeren Wärmetauschers 17 von der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 über den dritten Dreiwege-Anschluss 13c und das erste Öffnungs-/Schließventil 18a gesaugt Das Gasphasen-Kältemittel, welches durch den Sammler 16 abgeschieden wurde (wie durch den Punkt k7 in 7 gezeigt ist), wird in den Kompressor 11 über das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c gesaugt.
Das andere Kältemittel, welches durch den ersten Dreiwege-Anschluss 13a abgezweigt wurde, strömt in den kühlseitigen Düsenabschnitt 20a des kühlseitigen Ejektors 20 über das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, den vierten Dreiwege-Anschluss 13d und das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d. Das Kältemittel, welches in den kühlseitigen Düsenabschnitt 20a des kühlseitigen Ejektors 20 strömt, wird isentropisch dekomprimiert bzw. druckentlastet und eingespritzt (wie von dem Punkt b7 zu einem Punkt o7 in 7 gezeigt ist) Die Betriebsschritte, welche auf diesen Schritt folgen, werden gleich denen in der Luftkühl-Betriebsart und in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart sein.
In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart werden, da das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c geöffnet ist, das Gasphasen-Kältemittel, welches aus dem kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 austritt (wie durch einen Punkt q7 in 7 gezeigt ist) und das Gasphasen-Kältemittel, welches aus dem Sammler 16 ausströmt (wie durch einen Punkt k7 in 7 gezeigt ist) miteinander an dem fünften Dreiwege-Anschluss 13e vereinigt, um in den Kompressor 11 gesaugt zu werden.
Somit kann in der Entfeuchtungs-/Luftheizbetriebsart, wie in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart, die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte und entfeuchtete Luft durch den Innenkondensator 12 wieder erwärmt und in den Fahrzeug-Innenraum geblasen werden, um dadurch die Entfeuchtung und Lufterwärmung des Fahrzeuginnenraums auszuführen.
Es ist zu bemerken, dass in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Außenwärmetauscher 17 und der Innenverdampfer 23 parallel bezüglich der Kältemittelströmung als der Gesamtkreislauf angeschlossen sind und der Außenwärmetauscher 17 als der Verdampfer dient Somit kann Luft unter Verwendung von Wärme erwärmt werden, welche von der Außenluft als die Wärmequelle absorbiert wird, sodass die Menge bzw. das Ausmaß von Wärmeableitung in dem Innenkondensator 12 erhöht wird, um die Heizkapazität von Luft in dem Innenkondensator 12 im Vergleich zu der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart zu verbessern.
Luftheizbetriebsart
In der Luftheizbetriebsart bringt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a in den gedrosselten Zustand, schließt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, bringt das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in den gedrosselten Zustand und schließt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig Ferner öffnet das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b und öffnet das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c.
Somit ist in der Luftheizbetriebsart der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf wie durch durchgezogene Pfeile in 3 gezeigt ausgestaltet Insbesondere zirkuliert das Kältemittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a, den heizseitigen Ejektor 15, den Sammler 16, (das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c) und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge, während das Kältemittel durch den Sammler 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17, (das erste Öffnung-/Schließventil 18a) und die heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Die Luftheizbetriebsart enthält einen normalen Betrieb, in welchem die Luft erwärmt wird, während der hohe COP in dem Kreislauf gezeigt wird, und einen hohen Heizkapazitätsbetrieb, in welchem die Luft erwärmt wird, während die hohe Heizkapazität Qc des Kreislaufs gezeigt wird.
Zunächst wird nachfolgend der normale Betrieb beschrieben. Während des normalen Betriebs in der Luftheizbetriebsart bestimmt das Luftklimatisierungs-Steuergerät mit der in 3 gezeigten Kältemittelkreis-Struktur die Betriebszustände der jeweiligen verschiedenen Einrichtungen, die zu steuern sind, auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO, der Erfassungssignale von der Sensorgruppe und dergleichen. Zum Beispiel wird die Kältemittel-Abgabekapazität des Kompressors 11 in der nachfolgenden Weise bestimmt. Zunächst wird eine Ziel-Kondensatortemperatur TCO des Innenkondensators 12 auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO unter Bezugnahme auf das in dem Luftklimatisierungs-Steuergerät zuvor gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt.
Dann wird das Steuersignal, welches an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben wird, derart bestimmt, dass die Abgabe-Kältemitteltemperatur Td sich der Ziel-Kondensatortemperatur TCO unter Verwendung des Rückkopplungssteuerverfahrens annähert, dies auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Ziel-Kondensatortemperatur TCO und der Abgabe-Kältemitteltemperatur Td, welche durch den Abgabe-Temperatursensor erfasst wurde.
Das Steuersignal, welches den elektrischen Aktuator zum Antrieb der Luftmischklappe 34 ausgegeben wird, wird derart bestimmt, dass die gesamte Luft, welche durch den Innenverdampfer 23 hindurchgetreten ist, durch den Luftdurchtritt auf der Seite des Innenkondensators 12 hindurchströmt.
Das Steuersignal, welches an das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a ausgegeben wird, wird so bestimmt, dass der Unterkühlgrad des Kältemittels, welches in das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a strömt, sich einem Ziel-Unterkühlungsgrad annähert, der zuvor dahingehend bestimmt wurde, im Wesentlichen einen COP zu maximieren. Der Ventil-Öffnungsgrad des dritten Strömungsraten-Einstellventils 14c ist dahingehend bestimmt, dass die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 die Außenlufttemperatur Tam oder niedriger ist.
Daher strömt in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 in der Luftheizbetriebsart, wie durch gestrichelte Linien in dem Mollier-Diagramm von 8 gezeigt ist, das Hochdruck-Kältemittel (wie durch einen Punkt a8 in 8 gezeigt ist), das von dem Kompressor 11 abgegeben wird, in den Innenkondensator 12 und tauscht Wärme mit der Luft, um Wärme abzuleiten (wie von dem Punkt a8 zu einem Punkt b8 in 8 gezeigt ist). Somit wird Luft erhitzt Da das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig geschlossen ist und das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b geschlossen ist, strömt das aus dem Innenkondensator 12 ausströmende Kältemittel in das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a.
Das Kältemittel, welches in das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a strömt, wird isentropisch dekomprimiert bzw. druckentlastet und expandiert (wie von dem Punkt b8 zu einem Punkt d8 in 8 gezeigt ist). Zu dieser Zeit wird der VentilÖffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a derart eingestellt, dass der Unterkühlungsgrad des in das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a strömenden Kältemittels einen Ziel-Unterkühlungsgrad annähert. Das Kältemittel, welches durch das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a dekomprimiert wurde, strömt in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 und wird isentropisch dekomprimiert und eingespritzt (wie von dem Punkt d8 zu einem Punkt f8 in 8 gezeigt ist)
Die Betriebsschritte, welche diesem Schritt folgen, werden die gleichen sein, wie diese auf der Seite des heizseitigen Ejektors 15 in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart Das heißt, das Flüssigphasen-Kältemittel, das durch den Sammler 16 abgeschieden wurde, wird durch das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c dekomprimiert Das Kältemittel, welches durch das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c dekomprimiert wurde, absorbiert Wärme von Außenluft in dem Außenwärmetauscher 17, um selbst zu verdampfen Das Kältemittel, welches aus einem von Kältemittel-Einström- und -Ausströmöffnung des Außenwärmetauschers 17 ausströmt, wird von der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors gesaugt (wie von dem Punkt h8 zu einem Punkt j8, einem Punkt i8, einem Punkt e8 und einem Punkt g8 in 8 gezeigt ist).
Das Gasphasen-Kältemittel, welches durch den Sammler 16 abgeschieden wurde, wird in den Kompressor 11 über das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c und den fünften Dreiwege-Anschluss 13e gesaugt und dann wiederum komprimiert (wie von einem Punkt k8 zu dem Punkt a8 in 8 gezeigt ist). In der Luftheizbetriebsart ist das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig geschlossen und das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b ist geschlossen. Somit strömt das Kältemittel nicht in die Seite des kühlseitigen Ejektors 20 und das Gasphasen-Kältemittel, welches aus dem kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 ausströmt, wird nicht in den Kompressor 11 gesaugt.
Somit wird während des normalen Betriebs in der Luftheizbetriebsart die durch den Innenkondensator 12 erwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen, wodurch die Luftheizung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird Ferner kann in dem normalen Betrieb das Luftklimatisierungs-Steuergerät den Ziel-Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a einstellen, wodurch der COP verbessert wird.
Als nächstes wird der Hoch-Heizkapazitätsbetrieb beschrieben Der Hoch-Heizkapazitätsbetrieb wird beispielsweise bei niedriger Außenlufttemperatur oder dergleichen ausgeführt, das heißt, wenn eine Temperaturdifferenz, die durch Subtrahieren der Innenlufttemperatur Tr von der Fahrzeug-Innen-Voreinstelltemperatur Tset erhalten wird, größer als eine Referenz-Temperaturdifferenz ist (zum Beispiel ist die Temperaturdifferenz 20 °C oder größer) oder dergleichen. In diesem Fall wird der Hoch-Heizkapazitätsbetrieb in solch einer Weise ausgeführt, dass die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 die hohe Heizkapazität (Luftheizkapazität) Qc zeigt, wodurch die Innenlufttemperatur Tr sich schnell der Fahrzeug-Innen-Voreinstelltemperatur Tset annähert.
Die Heizkapazität Qc ist durch die vorstehend genannte Formel F1 definiert. Während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs stellt das Luftklimatisierungs-Steuergerät den Ventil-Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a derart ein, dass die Heizkapazität Qc sich dem Maximalwert (Spitzenwert) annähert.
Genauer, stellt das Luftklimatisierungs-Steuergerät den Ventilöffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a auf der Grundlage der KältemittelAbgabekapazität des Kompressors 11 (zum Beispiel einem Steuersignal, welches zu dem Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben wird) unter Bezugnahme auf eine Steuertabelle bzw. ein Steuerkennfeld, ein, welches zuvor in dem Luftklimatisierungs-Steuergerät gespeichert wurde, sodass die Trockenheit x des Kältemittels, welches in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a strömt, die zuvor genannte Formel F2 erfüllt Somit dient während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a als ein Trockenheits-Einstellabschnitt zum Einstellen der Trockenheit x des in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a strömenden Kältemittels.
Somit ändert sich während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs der Zustand des Kältemittels, wie durch dicke durchgezogene Linien in einem Mollier-Diagramm von 8 dargestellt ist. Das heißt, im Vergleich zu dem Normalbetrieb wird eine Differenz Δicond der Enthalpie auf Δi'cond reduziert. Andererseits kann ein Abfall der adiabatischen Wärme Δiej auf Δi'ej erhöht werden, um dadurch den Druck von Kältemitel zu erhöhen, welches durch den Kompressor 11 von dem Punkt k8 zu dem Punkt k'8 in 8 gesaugt wird. Im Ergebnis wird die Strömungsrate Gr des Kältemittels erhöht, wenn dies mit dem Normalbetrieb verglichen wird, sodass die Heizkapazität Qc sich dem Maximalwert annähern kann.
Somit wird während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs in der Heizbetriebsart die durch den Innenkondensator 12 erwärmte Luft in den Fahrzeug-Innenraum geblasen, wodurch das Erwärmen der Luft in dem Fahrzeug-Innenraum ermöglicht wird Ferner kann in dem Hoch-Heizkapazitätsbetrieb das Luftklimatisierungs-Steuergerät die hohe Heizkapazität Qc durch Einstellen des Ventil-Öffnungsgrads des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a zeigen.
In dem Hoch-Heizkapazitätsbetrieb wird die Kältemittel-Abgabekapazität des Kompressors 11 erhöht und der Ventil-Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a ebenfalls in vielen Fällen erhöht, wenn dies mit dem Normalbetrieb verglichen wird Das Mollier-Diagramm, angezeigt durch dicke durchgezogene Linien in 8, zeigt den Zustand des Kältemittels, wenn der Ventil-Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs vollständig geöffnet ist.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Fahrzeug-Luft-Klimaanlage 1 ihren Betrieb zwischen der Luftkühl-Betriebsart, der Luftheizbetriebsart, der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart umschalten, wodurch die zweckmäßige Luftklimatisierung des Fahrzeuginnenraums erzielt wird, Ferner kann die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 die nachfolgenden exzellenten Wirkungen erhalten.
(A) In der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung, welche den Sammler 16 enthält, der als der Flüssigkeitsspeicherabschnitt dient und in dem externen Raum angeordnet ist, könnte ein großer Unterschied zwischen der Außenlufttemperatur und der Temperatur des in dem Sammler 16 gespeicherten Kältemittels zur Übertragung von Wärme zwischen dem Kältemittel in dem Sammler und der Außenluft führen.
Wenn zum Beispiel die Temperatur des Kältemittels in dem Sammler 16 niedriger als die Außenlufttemperatur in der Luftkühl-Betriebsart ist, welche bei einer relativ hohen Außenlufttemperatur auszuführen ist, könnte das Kältemittel in dem Sammler Wärme von der Außenluft absorbieren. Eine solche Wärmeabsorption in dem Kältemittel von der Außenluft reduziert die Menge von Wärmeabsorption von der Belüftungsluft, was die Reduzierung der Kühlleistungsfähigkeit der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 bewirken könnte.
Somit muss die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung, welche den Sammler 16 enthält, der als der Flüssigkeitsspeicherabschnitt dient und in dem externen Raum angeordnet ist, die Reduzierung der Leistungsfähigkeit infolge unnötiger Übertragung von Wärme zwischen dem Kältemittel in dem Sammler 16 und der Außenluft unterdrücken.
In diesem Ausführungsbeispiel strömt in der Luftkühl-Betriebsart und der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart das aus dem Außenwärmetauscher 17 strömende Kältemittel in den Sammler 16, sodass die Temperatur des Kältemittels in dem Sammler 16 gleich der Außenlufttemperatur eingestellt wird, wodurch die unnötige Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel in dem Sammler 16 und der Außenluft wirksam unterdrückt wird.
In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart oder in der Luftheizbetriebsart, welche bei relativ niedriger Außenlufttemperatur auszuführen ist, strömt das durch den heizseitigen Ejektor 15 dekomprimierte bzw. druckentlastete Kältemittel in den Sammler 16, sodass die Temperaturdifferenz zwischen dem Kältemittel in dem Sammler 16 und der Außenluft reduziert werden kann, um den unnötigen Wärmeübertrag zwischen dem Kältemittel in dem Sammler 16 und der Außenluft zu unterdrücken.
Daher kann die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 das Ansteigen des Unterschieds zwischen der Temperatur des Kältemittels in dem Sammler 16, der in dem äußeren Raum angeordnet ist, und der Außenluft unterdrücken, wodurch Reduzierung der Leistungsfähigkeit der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 infolge unnötiger Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel in dem Sammler 16 und der Außenluft unterdrückt wird.
(B) Wie der Kältemittelkreis in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart ist ein Kälteerzeugungskreis-Aufbau bzw. eine Kälteerzeugungskreis-Struktur dahingehend ausgestaltet, den Außenwärmetauscher 17 und den Innenverdampfer 23 zu enthalten, welche als der Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels dient und welche parallel bezüglich der Kältemittelströmung angeschlossen sind In dem Kälteerzeugungskreis-Aufbau kann, sobald Kältemittel-Verdampfungstemperaturen von beiden Wärmetauschern einander gleich sind, der Außenwärmetauscher 17 keine hinreichende Wärme absorbieren, was zu unzureichender Heizkapazität der Luft führt.
Zum Beispiel sind der Außenwärmetauscher 17 und der Innenverdampfer 23 parallel bezüglich der Kältemittelströmung angeschlossen. Wenn die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Innenverdampfer 23 auf die Temperatur eingestellt ist, welche die Frostausbildung in dem Innenverdampfer 23 unterdrücken kann, könnte die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 auch auf die im Wesentlichen gleiche Temperatur eingestellt werden Somit wird ein Unterschied zwischen der Außenlufttemperatur und der Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 reduziert, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist, sodass das Kältemittel die hinreichende Wärme von der Außenluft in dem Außenwärmetauscher 17 nicht absorbieren kann.
Somit muss in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung, welche die Kältemittelkreis-Struktur mit dem Außenwärmetauscher 17 und dem Innenverdampfer 23 aufweist, welche als der Verdampfer dienen und parallel angeschlossen sind, die Menge von Wärmeabsorption in dem Kältemittel an bzw. bei dem Außenwärmetauscher 17 erhöht werden, um die Heizkapazität der Luft in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart hinreichend zu erhöhen.
Andererseits nimmt bzw. verwendet die Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart die Kältemittelkreis-Struktur, in welcher die Kältemittel-Auslassseite des Außenwärmetauschers 17 mit der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 kommunizierend verbunden ist, während die Kältemittel-Einlassseite oder Kältemittel-Auslassseite des Innenverdampfers 23 mit der Auslassseite des heizseitigen Diffusors 15g des heizseitigen Ejektors 15 kommunizierend verbunden ist.
Daher kann in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Kältemittel-Verdampfungsdruck in dem Außenwärmetauscher 17 den niedrigsten Kältemitteldruck annähern, welcher direkt nach der Dekompression bzw. Druckentlastung durch den heizseitigen Düsenabschnitt 15a erhalten wird, und kann der Kältemittel-Verdampfungsdruck in den Innenverdampfer 23 den Kältemitteldruck annähern, welcher durch den heizseitigen Diffusor 15g unter Druck gesetzt bzw. erzielt wird.
Das heißt, der Kältemittel-Verdampfungsdruck in dem Außenwärmetauscher 17 kann niedriger als in dem Innenverdampfer 23 gewählt werden. Selbst obwohl die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Innenverdampfer 23 auf die Temperatur eingestellt ist, welche die Frostausbildung in dem Innenverdampfer 23 unterdrücken kann, kann die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 niedriger als die Außentemperatur gewählt werden.
Demzufolge kann in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart das Kältemittel hinreichend Wärme von der Außenluft in dem Außenwärmetauscher 17 absorbieren, sodass die Wärme angemessen durch den Innenkondensator 12 an die Luft abgegeben werden kann. Das heißt, die Heizkapazität der Luft in der Entfeuchtungs-Luftheiz-Beriebsart kann hinreichend verbessert werden.
(C) Wie der Kältemittelkreis in der Luftheizbetriebsart, wird ein Kältemittelkreislauf-Aufbau bzw. eine Kälteerzeugungskreis-Struktur gestaltet, um durch das Kältemittel von der Außenluft in dem Außenwärmetauscher 17 absorbierter Wärme zu ermöglichen, in die Luft in dem Innenkondensator 12 abgeführt zu werden. In der Kälteerzeugung-Kreislaufstruktur muss die Kälteerzeugungs-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 im Vergleich zu der Außenlufttemperatur so gesenkt werden, dass das Kältemittel sicher Wärme von der Außenluft in dem Außenwärmetauscher 17 absorbieren kann. Somit muss in einigen Fällen die Kältemittel-Verdampfungstemperatur (Kältemittel-Verdampfungsdruck) in dem Außenwärmetauscher 17 beträchtlich reduziert werden, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist oder dergleichen.
Das Kältemittel, welches auf eine allgemeine Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung anzuwenden ist, weist eine Dichte auf, welche mit sinkendem Druck absinkt, Sobald der Kältemittel-Verdampfungsdruck des Außenwärmetauschers 17 beträchtlich gesunken ist, während die Außenlufttemperatur oder dergleichen niedrig ist, wird die Dichte des in den Kompressor 11 gesaugten Kältemittels reduziert, sodass die Strömungsrate des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels gesenkt werden könnte.
Im Ergebnis mangelt die Gesamtmenge von Wärme, die in Luft durch das Kältemittel in dem Innenkondensator 12 abgeführt wird, im Vergleich zu der Menge von Wärme, welche zum Lufterhitzen des Fahrzeuginnenraums erforderlich ist, was die Luft nicht hinreichend erwärmen kann. Somit muss in der Luftheizbetriebsart die Kältemittelkreislauf-Einrichtung, welche die Luft unter Verwendung von in dem Kältemittel von der Außenluft in dem Außenwärmetauscher 17 absorbierter Wärme als eine Wärmequelle erwärmt, die Heizkapazität der Luft in der Luftheizbetriebsart hinreichend verbessern.
Von diesem Blickwinkel aus betrachtet, führt die Luftheizbetriebsart nicht nur den Normalbetrieb zum Veranlassen des Kreislaufs, den hohen COP zu zeigen, sondern auch den Hoch-Heizkapazitätsbetrieb aus. Der Hoch-Heizkapazitätsbetrieb schließt Maximieren der Heizkapazität Qc durch Einstellen der Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des Innenkondensators 12 (der Trockenheit x des Kältemittels, welche in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 strömt) bei niedriger Außenlufttemperatur oder dergleichen ein. Daher kann die Heizkapazität der Luft in der Heizbetriebsart hinreichend verbessert werden.
In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart kann der Stromverbrauch des Kompressors 11 durch die unter Druck setzende Wirkung des heizseitigen Ejektors 15 reduziert werden . Ferner wird in der Luftkühl-Betriebsart, der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der kühlseitige Ejektor 20 als der kühlseitige Dekomprimierer bzw. Druckentlaster verwendet, sodass der Stromverbrauch des Kompressors 11 durch die unter Druck setzende Wirkung des kühlseitigen Ejektors reduziert werden kann.
Das heißt, die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung kann den COP der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 in jeder Betriebsart durch die unter Druck setzende Wirkung des heizseitigen Ejektors 15 und des kühlseitigen Ejektors 20 verbessern.
In dem Hoch-Heizkapazitätsbetrieb der Luftheizbetriebsart wird die Trockenheit x des Kältemittels, welches in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a einströmt, dahingehend gesteuert, die vorstehend genannte Formel F2 zu erfüllen, das heißt, nicht geringer als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8 zu sein.
Somit neigt, wie in 28 gezeigt ist, die Position, in welcher die Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Kältemittels in dem heizseitigen Ejektor 15 niedriger ist, als die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh (die Position, in welcher die Stoßwelle auftritt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Kältemittels sich von dem Oberschallgeschwindigkeits-Zustand zu dem Unterschallgeschwindigkeits-Zustand ändert) dazu, zu dem Inneren des heizseitigen Diffusors 15g im Vergleich zu dem Normalbetrieb in der Luftheizbetriebsart zu verschieben.
Wenn die Position des Auftretens der Stoßwelle zu dem Inneren des heizseitigen Diffusors 15g verschoben wird, könnte die Strömungsgeschwindigkeit des durch den heizseitigen Diffusor 15g strömenden Kältemittels instabil werden infolge der Wirkung der Stoßwelle Somit könnte die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des heizseitigen Diffusors 15g auch instabil werden.
Dahingegen wird in dem heizseitigen Ejektor 15 die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels, welches das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel enthält, allmählich in den Mischabschnitt 15e verzögert und die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels kann niedriger sein als die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh, bis das gemischte Kältemittel den Einlass 15h des heizseitigen Diffusors 15g erreicht.
Somit kann, wie in 9 gezeigt ist, die Stoßwelle infolge der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Kältemittels von dem Ultra- bzw Überschall-Zustand zu dem Unterschall-Zustand innerhalb des Mischabschnitts 15e erzeugt werden, ohne innerhalb des heizseitigen Diffusors 15g bewirkt zu werden.
Demzufolge kann die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des heizseitigen Diffusors 15g daran gehindert werden, instabil zu werden. 9 entspricht 28 und 29.
Um eine solche Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Stabilisierungswirkung zu erhalten, muss die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, welches den Einlass 15h erreicht, nur auf die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh oder niedriger eingestellt werden.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Kältemittels die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh annimmt, ist ein Schlupfverhältnis (das heißt, ein Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit des Gasphasen-Kältemittels zu dem des Flüssigphasen-Kältemittels) 1 Somit wird in dem heizseitigen Ejektor 15 die Strömungsgeschwindigkeit in dem Flüssigphasen-Kältemittel identisch zu der Strömungsgeschwindigkeit des Gasphasen-Kältemittels in dem gemischten Kältemittel innerhalb des Mischabschnitts 15e, sodass das gemischte Kältemittel in dem Zweiphasen-Zustand mit darin homogen gemischtem Flüssigphasen-Kältemittel und Gasphasen-Kältemittel gebracht werden kann.
Somit kann das gemischte Kältemittel daran gehindert werden, in den heizseitigen Diffusor 15g mit einiger Geschwindigkeitsverteilung einzuströmen Unmittelbar nachdem das gemischte Kältemittel in den heizseitigen Diffusor 15g einströmt, kann die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels wirksam in die Druckenergie davon umgewandelt werden. Demzufolge kann die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des heizseitigen Diffusors 15g verbessert werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in 10 gezeigt ist, der Aufbau des heizseitigen Ejektors 15 beispielsweise im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel geändert. Insbesondere enthält der heizseitige Ejektor 15 einen geraden Abschnitt 15i mit einer bestimmten Kältemittel-Durchtrittsfläche auf einer Seite einer Kältemittel-Einspritzöffnung 15c, die sich auf der am weitesten stromabwärtigen Seite in dem Kältemittel-Durchtritt befindet, der in einem heizseitigen Düsenabschnitt 15a ausgebildet ist Bezugnehmend auf 10 sind die gleichen oder äquivalenten Teile, wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das Gleiche gilt für die nachfolgenden Figuren.
Eine Länge L in der Kältemittel-Strömungsrichtung eines Teils, der mit dem geraden Abschnitt 15i versehen ist, ist gleich einem äquivalenten Durchmesser ϕD der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c Der Begriff „äquivalenter Durchmesser ϕD der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c“, wie er hier benutzt wird, bedeutet einen Durchmesser der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c, welcher durch Umwandeln einer Durchtrittsquerschnittsform in einen Kreis bestimmt wird. Die Aufbauten bzw Strukturen und Betriebsvorgänge der anderen Komponenten der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und des heizseitigen Ejektors 15 sind gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels.
Somit können die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und der heizseitige Ejektor 15 auch die gleichen Wirkungen wie die des ersten Ausführungsbeispiels erhalten Da der gerade Abschnitt 15i in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a vorgesehen ist, kann der heizseitige Ejektor 15 die Reduzierung der Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des heizseitigen Diffusors 15g infolge der Überexpansion des Kältemittels in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart unterdrücken.
Genauer bedingt der Hoch-Heizkapazitätsbetrieb in der Luftheizbetriebsart Betrieb der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 in solch einer Weise, dass die Heizkapazität Qc sich dem Maximalwert annähert. Somit kann der Hoch-Heizkapazitätsbetrieb den Ventil-Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a vergrößern und kann auch die Kältemittel-Abgabekapazität des Kompressors 11 vergrößern, dies im Vergleich zu der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart Ferner wird in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart das Kältemittel nicht nur zu dem heizseitigen Ejektor 15, sondern auch zu dem kühlseitigen Ejektor 20 zugeführt.
Somit wird in dem Hoch-Heizkapazitätsbetrieb die Strömungsrate von in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a strömenden Kältemittels größer als die in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart. Ferner wird in dem Hoch-Heizkapazitätsbetrieb die Trockenheit x des in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a strömenden Kältemittels höher als die in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart Demzufolge neigt die Dichte des von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des heizseitigen Düsenabschnitts 15a in dem Hoch-Heizkapazitätsbetrieb eingespritzten Kältemittels dazu, niedriger als in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart zu sein.
Somit könnte, wenn die Kältemittel-Durchtrittsform des heizseitigen Düsenabschnitts 15a gemäß der Änderung der Dichte des Kältemittels in dem Hoch-Heizkapazitätsbetrieb bestimmt wird, die Kältemittel-Durchtrittsfläche der am weitesten stromabwärtigen Seite des heizseitigen Düsenabschnitts 15a unnötigerweise in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart erweitert werden, was dazu neigt, die Überexpansion des Kältemittels zu bewirken. Eine solche Überexpansion bewirkt, dass die sogenannte schräge Stoßwelle die Strömungsgeschwindigkeit des Einspritz-Kältemittels senkt, welche von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des heizseitigen Düsenabschnitts 15a eingespritzt wird.
Der Grund hierfür ist, dass das Auftreten der schrägen Stoßwelle infolge der Überexpansion das Kältemittel von der Wandoberfläche des Kältemittel-Durchtritts in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a entfernt, was zu einer wesentlichen Senkung der Kältemittel-Durchtrittsfläche eines divergierenden Teils des heizseitigen Düsenabschnitts 15a führt, welcher einen Laval-Düsenabschnitt ausbildet. Wenn ferner die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels gesenkt wird, wird die kinetische Energie, welche in die Druckenergie durch den heizseitigen Diffusor 15g umzuwandeln ist, reduziert, was zu einer Absenkung der Druckerhöhungsmenge des heizseitigen Diffusors 15g führt.
Dahingegen enthält der heizseitige Ejektor 15 den geraden Abschnitt 15i auf der am meisten stromabwärtigen Seite des Kältemittel-Durchtritts in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a, was die Überexpansion des Kältemittels vermeiden kann, um das Auftreten der schrägen Stoßwelle zu vermeiden bzw zu verhindern. Somit kann dieses Ausführungsbeispiel vermeiden bzw. verhindern, dass sich das Kältemittel von der Kältemittel-Durchtrittswandoberfläche des heizseitigen Düsenabschnitts 15a infolge der schrägen Stoßwelle trennt, wodurch das Absenken der Druckerhöhungsmenge des heizseitigen Diffusors 15g unterdrückt wird.
Die Studien der Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben gezeigt, dass die Länge L in der Kältemittel-Strömungsrichtung des Teils mit dem geraden Abschnitt 15i gleich dem äquivalenten Durchmesser ϕD der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c gewählt wird, sodass die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung hinreichend die Wirkung der Unterdrückung des Verringerns der Druckerhöhungsmenge des heizseitigen Diffusors 15g erhalten kann, ohne die zweckmäßige Beschleunigung des Kältemittels in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a zu hemmen.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
In diesem Ausführungsbeispiel sind, wie in dem Gesamtaufbaudiagramm von 11 gezeigt ist, der kühlseitige Ejektor 20, kühlseitige Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 und feste Drossel 22 der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 von dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels entfernt Andererseits ist die Auslassseite des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d an der Kältemittel-Einlassseite des Innenverdampfers 23 angeschlossen und die Kältemittel-Auslassseite des Innenverdampfers 23 an dem dritten Dreiwege-Anschluss 13e beispielsweise angeschlossen, was nachfolgend beschrieben wird.
Das heißt, in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 bildet das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d den kühlseitigen Dekomprimierer bzw. den kühlseitigen Druckentlaster. Die Aufbauten bzw Strukturen von anderen Komponenten der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 mit Ausnahme der vorstehenden Punkte sind gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels Nun wird der Betrieb des vorstehenden Aufbaus beschrieben In diesem Ausführungsbeispiel wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zwischen den jeweiligen Betriebsarten umgeschaltet.
Luftkühl-Betriebsart
In der Luftkühl-Betriebsart schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a vollständig, öffnet das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, öffnet das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c vollständig und bringt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d in den gedrosselten Zustand. Ferner schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b und schließt das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c.
Somit ist in der Luftkühl-Betriebsart der normale Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf dahingehend gestaltet, dass das Kältemittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b), den Außenwärmetauscher 17, (das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c), den Sammler 16, (das Absperrventil 19), das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d, den Innenverdampfer 23 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Der Ventil-Öffnungsgrad des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d in der Luftkühl-Betriebsart ist derart bestimmt, dass der Überheizgrad des Kältemittels, welches aus dem Innenverdampfer 23 strömt, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist Die Betriebsvorgänge mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen sind gleich wie die in der Luftkühl-Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels Somit wird in der Luftkühl-Betriebsart die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte Luft in den Fahrzeug-Innenraum geblasen, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird.
Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
In der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a vollständig, bringt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b in den gedrosselten Zustand, öffnet das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c vollständig und bringt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d in den gedrosselten Zustand Ferner schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b und schließt das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c. Somit ist in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der normale Kälteerzeugungskreislauf dahingehend ausgestaltet, dem Kältemittel zu ermöglichen dort hindurch in der gleichen Reihenfolge wie in der Luftkühl-Betriebsart zu zirkulieren.
Der Ventil-Öffnungsgrad des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart wird in der gleichen Weise bestimmt, wie in der Kühlbetriebsart. Die Betriebsvorgänge mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen sind gleich denen der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels. Somit wird in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte Luft in dem Innenkondensator 12 wieder erhitzt und in den Fahrzeug-Innenraum geblasen, um das Entfeuchtungs-Luftheizen des Fahrzeuginnenraums zu erzielen.
Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart bringt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a in den gedrosselten Zustand, schließt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, bringt das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in den gedrosselten Zustand und bringt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d in den gedrosselten Zustand. Ferner öffnet das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, öffnet das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b und öffnet das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c.
Somit wird in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf derart ausgestaltet, dass das Kältemittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a, den heizseitigen Ejektor 15, den Sammler 16, (das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c) und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert, während das Kältemittel durch den Sammler 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17, (das erste Öffnungs-/Schließventil 18a) und die heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Gleichzeitig ist der normale Kälteerzeugungskreislauf derart ausgestaltet, dass das Kältemittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b), das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d, den Innenverdampfer 23 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Der Ventil-Öffnungsgrad des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart wird in der gleichen Weise bestimmt wie in der Luftkühl-Betriebsart. Die anderen Betriebsvorgänge mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen sind gleich denen in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels Somit wird in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte Luft in den Innenkondensator 12 wieder erhitzt und in den Fahrzeug-Innenraum geblasen, um das Entfeuchtungs-Luftheizen des Fahrzeuginnenraums zu ermöglichen.
Luftheizbetriebsart
In der Luftheizbetriebsart bringt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a in den gedrosselten Zustand, schließt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, bringt das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in den gedrosselten Zustand und schließt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig. Ferner öffnet das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b und öffnet das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c. Somit wird in der LuftheizBetriebsart der gleiche Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf wie der des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet, sodass das Luftheizen des Fahrzeuginnenraums in der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt werden kann.
Wie vorstehend genannt, kann die Fahrzeug-Luft-Klimaanlage 1 das zweckmäßige Luft-Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums in der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielen, Die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 kann die exzellenten Wirkungen erhalten, welche in den Absätzen (A) bis (C) des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben sind. Der Aufbau der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 kann auch die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Stabilisierungswirkung und die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Verbesserungswirkung des heizseitigen Ejektors 15 während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs in der Luftheizbetriebsart wie in den ersten Ausführungsbeispiel erhalten.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Dieses Ausführungsbeispiel wendet einen zweistufig druckerhöhenden Kompressor 41 an, um die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a beispielsweise zu bilden Die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a ist auch dahingehend ausgestaltet, zum Umschalten zwischen Kältemittelkreisen in der Luftkühl-Betriebsart und der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart (siehe 12), einem Kältemittelkreis in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart (siehe 13) und einen Kältemittelkreislauf in der Luftheizbetriebsart (siehe 14) in der Lage zu sein. 12 und 14 zeigen die Strömungen des Kältemittels in den jeweiligen Betriebsarten durch durchgezogene Pfeile.
Genauer ist der Kompressor 41 als der zweistufig unter Druck setzende elektrische Kompressor ausgestaltet, welcher in einem Gehäuse, welches eine äußere Hülle bzw. einen äußeren Mantel bildet, zwei Kompressionsmechanismen aufnimmt, enthaltend einen niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus und einem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus, welche beide aus einem Kompressionsmechanismus fester Verdrängung und einem Elektromotor, der beide der Kompressionsmechanismen rotierend antreibt, ausgebildet ist.
Das Gehäuse des Kompressors 41 enthält eine Saugöffnung 41a, eine Zwischendrucköffnung 41b und eine Abgabeöffnung 41c. Die Saugöffnung 41a saugt ein Niedrigdruck-Kältemittel von dem Äußeren des Gehäuses in den niederstufenseitigen Kompressionsmechanismus Die Zwischendrucköffnung 41b ermöglicht dem Zwischendruck-Kältemittel innerhalb des Kreises, in das Gehäuse einzuströmen und sich mit Kältemittel zu vereinigen, welches von einem niedrigen auf einen hohen Druck komprimiert wurde. Die Abgabeöffnung 41c gibt das hochdruckseitige Kältemittel, welches von dem hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus abgegeben wurde, zu dem Äußeren des Gehäuses ab.
Obwohl dieses Ausführungsbeispiel den Kompressor 41 anwendet, welcher die zwei Kompressionsmechanismen in einem Gehäuse aufnimmt, ist die Form des Kompressors nicht hierauf beschränkt. Das heißt, solange das Zwischendruck-Kältemittel von der Zwischendrucköffnung 41b strömen kann, um mit dem von einem Niedrigdruck auf einen Hochdruck komprimierten Kältemittel vereinigt zu werden, kann der Kompressor ein elektrischer Kompressor sein, welcher innerhalb eines Gehäuses einen Kompressionsmechanismus fester Verdrängung und einen Elektromotor zum rotierenden Antrieb des Kompressionsmechanismus unterbringt, sein.
Alternativ kann ein zweistufig unter Druck setzender Kompressor 41, welcher durch sowohl einen niederstufenseitigen Kompressor wie auch einen hochstufenseitigen Kompressor ausgebildet wird, verwendet werden In dem einen zweistufig unter Druck setzenden Kompressor sind die zwei Kompressoren in Reihe geschaltet Eine Saugöffnung des niederstufenseitigen Kompressors, welche(r) auf einer niederstufigen Seite platziert ist, wird als die Saugöffnung 41a definiert. Eine Abgabeöffnung des hochstufenseitigen Kompressors, welche(r) an einer hochstufigen Seite platziert ist, wird als die Abgabeöffnung 41c definiert. Ein Verbindungsabschnitt zum Verbinden einer Abgabeöffnung des niederstufenseitigen Kompressors mit einer Saugöffnung des hochstufenseitigen Kompressors enthält die Zwischendrucköffnung 41b.
In der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a ist der sechste Dreiwege-Anschluss 13f an einem Kältemittel-Durchtritt zum Verbinden des zweiten Strömungsraten-Einstellventils 14b mit dem dritten Dreiwege-Anschluss 13c verbunden. Der sechste Dreiwege-Anschluss 13f ist an dem achten Dreiwege-Anschluss 13h über ein fünftes Öffnungs-/Schließventil 18e, dem siebten Dreiwege-Anschluss 13g und dem sechsten Öffnungs-/Schließventil 18f angeschlossen. Der achte Dreiwege-Anschluss 13h ist in einem Kältemittel-Durchtritt angeordnet, der von dem dritten Öffnungs-/Schließventil 18c zu dem fünften Dreiwege-Anschluss 13e führt.
Der siebte Dreiwege-Anschluss 13g ist an der Saugöffnung 41a des Kompressors 41 angeschlossen. Der fünfte Dreiwege-Anschluss 13e ist an der Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41 über ein siebtes Öffnungs-/Schließventil 18g angeschlossen. Die fünften bis siebten Öffnungs-/Schließventile 18e bis 18g weisen den gleichen grundlegenden Aufbau wie die der ersten bis dritten Öffnungs-/Schließventile 18a bis 18c auf Der Aufbau der anderen Komponenten der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a mit Ausnahme der vorstehenden Punkte sind gleich denen der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Nun wird der Betrieb des vorstehend genannten Aufbaus beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel Umschalten zwischen den jeweiligen Betriebsarten ausgeführt.
Luftkühl-Betriebsart
In der Luftkühl-Betriebsart schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a vollständig, öffnet das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, öffnet das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c vollständig und öffnet das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig. Ferner schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Offnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, schließt das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c, schließt das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e, öffnet das sechste Öffnungs-ZSchließventil 18f und schließt das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g.
Somit ist in der Luftkühl-Betriebsart der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf dahingehend ausgestaltet, Kältemittel dort hindurch wie durch durchgezogene Pfeile in 12 gezeigt, zirkulieren zu lassen Zu dieser Zeit funktioniert, da das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g geschlossen ist, der Kompressor 41 in der gleichen Weise wie der normale Kompressor einstufig komprimierender Art, ohne dem Kältemittel zu ermöglichen, in den Kompressor 41 von der Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41 zu strömen. Das heißt, in der Luftkühl-Betriebsart dieses Ausführungsbeispiels wird der gleiche Kältemittelkreis wie der in der Luftkühl-Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels gebildet. Die Betriebsvorgänge der anderen zu steuernden Einrichtungen sind gleich denen wie in der Luftkühl-Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels.
Somit wird in der Luftkühl-Betriebsart die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte Luft in den Fahrzeug-Innenraum geblasen, wodurch der Luft ein Kühlen des Fahrzeuginnenraums in der gleichen Weise ermöglicht wird, wie in der Luftkühl-Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels.
Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
In der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a vollständig, bringt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b in den gedrosselten Zustand, öffnet das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c vollständig und öffnet das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig. Ferner schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, schließt das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c, schließt das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e, öffnet das sechste Öffnungs-/Schließventil 18f und schließt das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g.
Somit ist in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf dahingehend ausgestaltet, dem Kältemittel ein Zirkulieren dort hindurch zu ermöglichen, wie es durch die durchgezogene Pfeile von 12 gezeigt ist, und den Kompressor zu veranlassen, in der gleichen Weise wie in dem normalen Kompressor einstufiger Kompressionsart zu wirken Das heißt, in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart ist der gleiche Kältemittelkreis wie der in der Schwachentfeuchtungs-Luftkühlbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels gebildet Die Betriebsvorgänge von anderen Einrichtungen, die zu steuern sind, sind gleich denen in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels.
Somit kann in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart, wie in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels, die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte und entfeuchtete Luft durch den Innenkondensator 12 wieder erhitzt und in den Fahrzeug-Innenraum geblasen werden, um dadurch die Entfeuchtung und Luftheizung des Fahrzeuginnenraums auszuführen.
Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart bringt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a in den gedrosselten Zustand, schließt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, bringt das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in den gedrosselten Zustand und öffnet das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig. Ferner öffnet das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, öffnet das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, öffnet das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c, öffnet das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e, schließt das sechste Öffnungs-/Schließventil 18f und öffnet das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g.
Somit ist in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf zweistufig unter Druck setzender Art so ausgestaltet, wie durch durchgezogene Pfeile von 13 in der nachfolgenden Weise gezeigt ist. Insbesondere zirkuliert das Kältemittel durch die Abgabeöffnung 41c des Kompressors 41, den Innenkondensator 12, das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a, den heizseitigen Ejektor 15, den Sammler 16 (das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c und das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g) und die Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41 in dieser Reihenfolge. Ferner zirkuliert das Kältemittel durch den Samm-Ier 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17 (das erste Öffnungs-/Schließventil 18a) und die heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 in dieser Reihenfolge. Ferner zirkuliert das Kältemittel durch den Sammler 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17, (das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e) und die Saugöffnung 41a des Kompressors 41 in dieser Reihenfolge.
Gleichzeitig ist der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf in der nachfolgenden Weise ausgestaltet. Insbesondere zirkuliert das Kältemittel durch die Abgabeöffnung 41c des Kompressors 41, den Innenkondensator 12, (das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d), den kühlseitigen Ejektor 20, den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 und die Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 11 in dieser Reihenfolge Zusätzlich zirkuliert das Kältemittel durch den kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21, die feste Drossel 22, den Innenverdampfer 23 und die kühlseitige Saugöffnung 20d des kühlseitigen Ejektors 20 in dieser Reihenfolge. Die Betriebsvorgänge anderer Einrichtungen, die zu steuern sind, sind gleich denen in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels.
Das heißt, wie in dem Mollier-Diagramm von 15 gezeigt ist, bildet die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart den Kältemittelkreis, in welchem der Zustand des Kältemittels sich in der im Wesentlichen gleichen Weise ändert, wie in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels. Mit anderen Worten, ist der Kältemittelkreis derart ausgestaltet, dass die Wärme, welche in dem Kältemittel an sowohl dem Außenwärmetauscher 17 wie auch dem Innenverdampfer 23 absorbiert wird, durch den Innenkondensator 12 an die Luft abgegeben wird.
Somit kann in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart wie in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des ersten AusführungsbeisDiels die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte und entfeuchtete Luft durch den Innenkondensator 12 wieder erhitzt und in den Fahrzeuginnenraum geblasen werden, um dadurch das Entfeuchtungs-Luftheizen des Fahrzeuginnenraums auszuführen.
Ferner wird in dem Kältemittelkreis in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart ein Teil des aus dem Außenwärmetauscher 17 (an einem Punkt e15 von 15) strömenden Kältemittel von der Saugöffnung 41a des Kompressors 41 gesaugt, um zu dem Zwischendruck-Kältemittel druckerhöht zu werden (wie von dem Punkt e15 zu einem Punkt a‟15 von 15 gezeigt). Somit kann das Druckerhöhungsausmaß des Kältemittels in dem Heizdiffusor 15g des heizseitigen Ejektors 15 erhöht werden
In dem allgemeinen Ejektor wird, wie in 16 gezeigt, vorausgesetzt, dass ein Saugströmungs-Ratenverhältnis (Ge/Gnoz) einer Kältemittel-Strömungsrate Ge (Strömungsrate der angesaugten Strömung) von dem Kältemittel, das von der Kältemittel-Saugöffnung gesaugt wird, zu einer Kältemittel-Strömungsrate Gnoz (Strömungsrate einer angetriebenen Strömung) des Kältemittels, welches in dem Düsenabschnitt strömt, als ein Saugströmungsraten-Verhältnis gesenkt wird, das Verhältnis von Umwandlung in die Druckenergie unter der wiedergewonnenen Energie größer. Daher kann sich das Druckerhöhungsausmaß in dem Diffusor mit Verringerung des Saugströmungsraten-Verhältnisses (Ge/Gnoz) vergrößern.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das aus dem Außenwärmetauscher 17 ausströmende Kältemittel, das heißt, ein Teil des Kältemittels, welches von der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 gesaugt wird, von der Saugöffnung 41a des Kompressors 41 angesaugt. Auf diese Weise wird die Kältemittel-Strömungsrate Ge des aus der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d gesaugten Kältemittels gesenkt, während das Druckerhöhungsausmaß in dem heizseitigen Diffusor 15g vergrößert wird.
In dem Kältemittelkreis in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart strömen das Gasphasen-Kältemittel, welches aus dem kühlseitigen Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 strömt (an einem Punkt q15 in 15) und das Gasphasen-Kältemittel, welches aus dem Sammler 16 strömt (an einem Punkt k15 in 15) in die Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41, um mit dem Zwischendruck-Kältemittel, welches durch den niedrigstufenseitigen Kompressionsmechanismus unter Druck gesetzt wurde, vereinigt zu werden (wie von den Punkten q15 und k15 zu einem Punkt a'15, und von einem Punkt a''15 zu dem Punkt a'15 in 15 gezeigt ist). Dann wird das vereinigte Kältemittel zu einem Hochdruck-Kältemittel unter Druck gesetzt durch den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus (wie von dem Punkt a'15 zu einem Punkt a15 in 15 gezeigt).
Das heißt, der Kältemittelkreis in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart hebt den Druck des Kältemittels in mehreren Stufen an und vereinigt das Zwischendruck-Gasphasen-Kältemittel des Kreislaufs mit dem Kältemittel, das aus dem niedrigstufenseitigen Kompressionsmechanismus, wodurch das vereinigte Kältemittel veranlasst wird, in den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus gesaugt zu werden, welcher der sogenannte Gaseinspritzkreislauf (wirtschaftlicher Kälteerzeugungskreislauf) ist.
Luftheizbetriebsart
In der Luftheizbetriebsart bringt das Luftklimatisierungssteuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a in den gedrosselten Zustand, schließt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, bringt das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in den gedrosselten Zustand und schließt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig Ferner öffnet das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, öffnet das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c, öffnet das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e, schließt das sechste Öffnungs-/Schließventil 18f und öffnet das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g.
Somit ist in der Luftheizbetriebsart der Ejektor-Kälteerzeugungskreis von zweistufig unter Druck setzender Art wie durch durchgezogene Pfeile in 14 gezeigt in der folgenden Weise ausgestaltet. Insbesondere zirkuliert das Kältemittel durch die Abgabeöffnung 41c des Kompressors 41, den Innenkondensator 12, das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a, den heizseitigen Ejektor 15, den Sammler 16, (das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c, und das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g) und die Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41 in dieser Reihenfolge. Ferner zirkuliert das Kältemittel durch den Sammler 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17, (das erste Öffnungs-/Schließventil 18a) und die heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 in dieser Reihenfolge. Ferner zirkuliert das Kältemittel durch den Sammler 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17, (das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e) und die Saugöffnung 41a des Kompressors 41 in dieser Reihenfolge. Die Betriebsvorgänge der anderen Einrichtungen, die zu steuern sind, sind gleich denen in der Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels.
Das heißt, wie in dem Mollier-Diagramm von 17 gezeigt ist, bildet die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a in der Luftheizbetriebsart den Kältemittelkreis, in welchem der Zustand des Kältemittels sich im Wesentlichen in der gleichen Weise ändert, wie der in der Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels. Mit anderen Worten, kann der Kältemittelkreis so ausgestaltet werden, dass die Wärme, welche in dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 17 absorbiert wird, durch den Innenkondensator 12 in die Luft abgeführt wird. 17 zeigt die Änderung im Zustand des Kältemittels während des Hoch-Kapazitätsbetriebs, welcher in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
Daher wird in der Luftheizbetriebsart, wie der Luftheizbetriebsart des ersten Ausführungsbeispiels, die durch den Innenkondensator 12 erwärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen, wodurch die Luftheizung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird.
In dem Kältemittel-Kreis in der Luftheizbetriebsart wird ein Teil des Kältemittels, das aus dem Außenwärmetauscher 17 ausströmt (bei einem Punkt e17 von 17) von der Saugöffnung 41a des Kompressors 41 gesaugt, um zu dem Zwischendruck-Kältemittel unter Druck gesetzt zu werden (wie von dem Punkt e17 zu einem Punkt a''17 in 17 gezeigt). Somit kann, wie in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart, das Druckerhöhungsausmaß des Kältemittels in dem heizseitigen Diffusor 15g des heizseitigen Ejektors 15 vergrößert werden.
In dem Kältemittelkreis in der Luftheizbetriebsart strömt das Gasphasen-Kältemittel, das aus dem Sammler 16 ausströmt (an einem Punkt k17 von 17) in die Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41, um mit dem Zwischendruck-Kältemittel vereinigt zu werden, welches durch den Niedrigstufen-seitigen Kompressionsmechanismus unter Druck gesetzt wurde (wie von dem Punkt k17 zu einem Punkt a'17 und von einem Punkt a''17 zu dem Punkta'17 in 17 gezeigt). Dann wird das vereinigte Kältemittel zu einem Hochdruck-Kältemittel durch den hochstufenseitigen Kompressionsmechanismus komprimiert (wie von dem Punkt a'17 zu einem Punkt a17 in 17 gezeigt).
Das heißt, der Kältemittelkreis in der Luftheizbetriebsart bildet einen Gaseinspritzkreislauf, wie in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Fahrzeug-Luft-Klimaanlage 1 die zweckmäßige Luftklimatisierung des Fahrzeuginnenraums in der gleichen Weise erzielen, wie das erste Ausführungsbeispiel. Die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a kann die gleichen exzellenten Wirkungen wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten Der Aufbau der Kälteerzeugskreislauf-Einrichtung 10a kann auch die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Stabilisierungswirkung und die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Verbesserungswirkung des heizseitigen Ejektors 15 während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs in der Luftheizbetriebsart wie das erste Ausführungsbeispiel erhalten.
In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart wird das Niedrigdruck-Kältemittel in die Saugöffnung 41a des Kompressors 41 von zweistufig unter Druck setzender Art gesaugt, wodurch das Druckerhöhungsausmaß drastisch durch den heizseitigen Diffusor 15g des heizseitigen Ejektor 15 verbessert wird.
Somit kann dieses Ausführungsbeispiel die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 17 im Vergleich zu dem Fall reduzieren, in welchem der Kompressor 11 einfach unter Druck setzender Art angewandt wird, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart kann das Ausmaß von Wärme, welche in dem Kältemittel von der Außenluft bei dem Außenwärmetauscher 17 absorbiert wird, vergrößert werden.
Ferner wird ein Teil (Gasphasen-Kältemittel) des Kältemittels, welches aus dem Außenwärmetauscher 17 ausströmt, in die Saugöffnung 41a des Kompressors 41 gesaugt, was auch die Strömungsrate des Flüssigphasen-Kältemittels vergrößern kann, welche von dem Sammler 16 zu dem Außenwärmetauscher 17 über das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c zugeführt wird. Demzufolge kann das Ausmaß von Wärmeüberführung von dem Kältemittel an dem Innenkondensator 12 vergrößert werden, um die Heizkapazität der Luft zu verbessern.
Zusätzlich kann der Druck des Zwischendruck-Kältemittels, welches von dem heizseitigen Diffusor 15g des heizseitigen Ejektors 15 zu der Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41 strömt, vergrößert werden, um dadurch die Dichte des Zwischendruck-Kältemittels zu vergrößern, welches in die Zwischendrucköffnung 41b eintritt Demzufolge kann die Strömungsrate Gr des Kältemittels, welches in den Innenkondensator 12 strömt, vergrößert werden, um die Heizkapazität der Luft zu verbessern.
Der Gaseinspritzkreislauf ist in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart ausgestaltet bzw. eingerichtet, um dadurch die Verbesserung der mechanischen Effizienz (Kompressionseffizienz) des Kompressors 41 und die weitere Verbesserung des COP zu ermöglichen.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Wie in dem Gesamt-Aufbaudiagramm von 18 gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel der kühlseitige Ejektor 20, der kühlseitige Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 und die feste Drossel 22 in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 von dem Aufbau des vierten Ausführungsbeispiels weggelassen. Ferner ist die Auslassseite des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d an der Kältemittel-Einlassseite des Innenverdampfers 23 angeschlossen und die Kältemittel-Auslassseite des Innenverdampfers 23 an dem fünften Dreiwege-Anschluss 13e angeschlossen.
Das heißt, in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a bildet das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d den kühlseitigen Dekomprimierer bzw. Druckentlaster. Der Aufbau der anderen Komponenten der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a mit Ausnahme der vorstehenden Punkte sind gleich wie die des vierten Ausführungsbeispiels. Nun wird der Betrieb des vorstehend genannten Aufbaus beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ein Umschalten zwischen den jeweiligen Betriebsarten ausgeführt.
Luftkühl-Betriebsart
In der Luftkühl-Betriebsart schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a vollständig, öffnet das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, öffnet das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c vollständig und bringt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d in den gedrosselten Zustand. Ferner schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, schließt das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c, schließt das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e, öffnet das sechste Öffnungs-/Schließventil 18f und schließt das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g.
Somit wird in der Luftkühl-Betriebsart der normale Kälteerzeugungskreislauf derart eingerichtet, dass das Kältemittel durch die Abgabeöffnung 41c des Kompressors 41, den Innenkondensator 12, (das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b), den Außenwärmetauscher 17, (das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c), den Sammler 16, (das Absperrventil 19), das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d, den Innenverdampfer 23 und die Saugöffnung des Kompressors 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Der Ventil-Öffnungsgrad des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d ist in der Luftkühl-Betriebsart derart bestimmt, dass der Überheizgrad des Kältemittels, welches aus dem Innenverdampfer 23 ausströmt, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist Die Betriebsvorgänge mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen sind gleich denen in der Luftkühl-Betriebsart des vierten Ausführungsbeispiels Somit wird in der Luftkühl-Betriebsart die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird.
Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
In der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a vollständig, bringt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b in den gedrosselten Zustand, öffnet das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c vollständig und bringt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d in den gedrosselten Zustand. Ferner schließt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, schließt das dritte Öffnungs-ZSchließventil 18c, schließt das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e, öffnet das sechste Öffnungs-/Schließventil 18f und schließt das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g Somit wird in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der normale Kälteerzeugungskreislauf dahingehend eingerichtet, dem Kältemittel dort hindurch in der gleichen Reihenfolge wie in der Luftkühl-Betriebsart zu zirkulieren.
Der Ventil-Öffnungsgrad des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart wird in der gleichen Weise wie in der Luftkühl-Betriebsart bestimmt. Die Betriebsvorgänge mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen sind gleich denen in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des vierten Ausführungsbeispiels Somit wird auch in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte Luft in dem Innenkondensator 12 wieder erhitzt und in den Fahrzeug-Innenraum geblasen, wodurch das Entfeuchtungs-Luftheizen des Fahrzeuginnenraums wie in dem vierten Ausführungsbeispiel ermöglicht wird.
Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart
In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart bringt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a in den gedrosselten Zustand, schließt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, bringt das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in den gedrosselten Zustand und bring das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d in den gedrosselten Zustand. Ferner öffnet das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, öffnet das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, öffnet das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c, öffnet das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e, schließt das sechste Öffnungs-/Schließventil 18f und öffnet das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g.
Somit wird in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf von zweistufig unter Druck setzender Art in der nachfolgenden Weise eingerichtet. Insbesondere zirkuliert das Kältemittel durch die Abgabeöffnung 41c des Kompressors 41, den Innenkondensator 12, das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a, den heizseitigen Ejektor 15, den Sammler 16, (das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c und das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g), und die Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41 in dieser Reihenfolge. Ferner zirkuliert das Kältemittel durch den Sammler 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17, (das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18a) und die heizseitige Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 in dieser Reihenfolge. Ferner zirkuliert das Kältemittel durch den Sammler 16, das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c, den Außenwärmetauscher 17, (das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e) und die Saugöffnung 41a des Kompressors in dieser Reihenfolge.
Gleichzeitig ist der normale Kälteerzeugungs-Kreislauf derart eingerichtet, dass das Kältemittel durch die Abgabeöffnung 41c des Kompressors 41, den Innenkondensator 12, (das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b), das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d, die Zwischendrucköffnung 41b des Kompressors 41 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Der Ventil-Öffnungsgrad des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart ist in der gleichen Weise bestimmt, wie in der Luftkühl-Betriebsart. Die Betriebsvorgänge mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen sind gleich denen in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart des vierten Ausführungsbeispiels. Somit wird in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart die durch den Innenverdampfer 23 gekühlte Luft in dem Innenkondensator 12 wieder erhitzt und in den Fahrzeug-Innenraum geblasen, wodurch das Entfeuchtungs-Luftheizen des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird.
Luftheizbetriebsart
In der Luftheizbetriebsart dieses Ausführungsbeispiels bringt das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a in den gedrosselten Zustand, schließt das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b vollständig, bringt das dritte Strömungsraten-Einstellventil 14c in den gedrosselten Zustand und schließt das vierte Strömungsraten-Einstellventil 14d vollständig Ferner öffnet das Luftklimatisierungs-Steuergerät das erste Öffnungs-/Schließventil 18a, schließt das zweite Öffnungs-/Schließventil 18b, öffnet das dritte Öffnungs-/Schließventil 18c, öffnet das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e, öffnet das sechste Öffnungs-/Schließventil 18f und öffnet das siebte Öffnungs-/Schließventil 18g Somit ist in der Luftheizbetriebsart der gleiche zweistufig unter Druck setzende Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf wie in dem vierten Ausführungsbeispiel eingerichtet, um das Luftheizen des Fahrzeuginnenraums in der gleichen Weise wie in dem vierten Ausführungsbeispiel zu ermöglichen.
Wie vorstehend genannt, kann die Fahrzeug-Luft-Klimaanlage 1 die zweckmäßige Luftklimatisierung des Fahrzeuginnenraums in der gleichen Weise wie das erste Ausführungsbeispiel erzielen, Die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a kann die Wirkung der Verbesserung des COP durch den Unterdrucksetzungseffekt des Ejektors in der Luftkühl-Betriebsart nicht so gut wie in der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart erhalten, aber kann den Aufbau des kühlseitigen Dekomprimierers bzw Druckentlasters vereinfachen, wobei die gleichen Wirkungen wie die in dem vierten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
Wie vorstehend genannt, kann die Fahrzeug-Luft-Klimaanlage 1 das zweckmäßige Luftklimatisieren des Fahrzeuginnenraums in der gleichen Weise wie das vierte Ausführungsbeispiel erzielen. Die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10a kann die exzellenten Wirkungen, welche in den Absätzen (A) bis (C) des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben wurden, erhalten Der Aufbau der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 kann auch die Druckerhöhungs-Leistungfähigkeits-Stabilisierungswirkung und die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Verbesserungswirkung des heizseitigen Ejektors 15 während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs in der Luftheizbetriebsart wie in dem vierten Ausführungsbeispiel erhalten.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in 19 und 20 gezeigt ist, der Aufbau des heizseitigen Ejektors 15 beispielsweise im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel geändert. Insbesondere enthält der heizseitige Ejektor 15 einen Verwirbelungsraum 15k auf der stromaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung, dies eher bzw. anstelle des Halsabschnitts (Abschnitt mit minimaler Durchtrittsfläche) in dem Kältemittel-Durchtritt, welcher in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a ausgebildet ist Der Verwirbelungsraum 15k ermöglicht dem Kältemittel, welches in die Kältemittel-Einströmöffnung 15j einströmt, sich herumzudrehen.
Genauer ist der Verwirbelungsraum 15k innerhalb eines zylindrischen Abschnitts 15o ausgebildet, der auf der stromaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a vorgesehen ist Somit bildet der zylindrische Abschnitt 15o ein Wirbelraum -Ausbildungselement, wodurch das Wirbelraum-Ausbildungselement und der Düsenabschnitt integral bzw einstückig ausgebildet sind.
Der Wirbelraum 15k ist in der Form eines Rotors bzw. einer Drehdurchführung ausgebildet, wobei seine Zentralwelle bzw. -achse sich koaxial bezüglich des heizseitigen Düsenabschnitts 15a erstreckt. Die Form der Drehdurchführung ist eine dreidimensionale Form, welche durch Rotieren einer ebenen Figur um eine gerade Linie (Zentralwelle bzw -achse) auf der gleichen Ebene ausgebildet ist. Genauer, ist der Wirbelraum 15k in der im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet.
Bezugnehmend auf 20 erstreckt sich, wenn dies von der Richtung der Zentralwelle bzw Zentralachse des Wirbelraums 15k gesehen wird, ein Kältemittel-Einströmdurchtritt 151 zum Verbinden der Kältemittel-Einströmöffnung 15j mit dem Wirbelraum 15k in der Richtung einer Tangentiallinie zu der inneren Wandoberfläche des Wirbelraums 15k. Somit strömt das Kältemittel, welches von der Kältemittel-Einströmöffnung 15j in den Wirbelraum 15k einströmt, entlang der inneren Wandoberfläche des Wirbelraums 15k und dreht sich innerhalb des Wirbelraums 15k herum.
Hier wirkt eine Zentrifugalkraft auf das in dem Wirbelraum 15k drehende Kältemittel, wodurch der Kältemitteldruck auf der zentralen Wellen- bzw. Achsenseite des Wirbelraums 15k niedriger wird als der auf der Außenumfangsseite davon. In diesem Ausführungsbeispiel wird während des normalen Betriebs in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart der Kältemitteldruck auf der Zentralachsenseite innerhalb des Wirbelraums 15k um einen Druck gesenkt, welcher ein gesättigtes Flüssigphasen-Kältemittel erzeugt, oder einen Druck, welcher das Kältemittel veranlasst, dekomprimiert bzw, druckentlastet und gesiedet zu werden (Kavitations- bzw. Hohlraumbildung bewirkend).
Die Einstellung des Kältemitteldrucks auf der Zentralachsenseite des Wirbelraums 15k kann durch Einstellen der wirbelnden Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels erzielt werden, welches innerhalb des Wirbelraums 15k wirbelt Ferner kann die Einstellung der wirbelnden Strömungsgeschwindigkeit durch Einstellen eines Verhältnisses einer Durchtrittsquerschnittsfläche des Kältemittel-Einströmdurchtritts 51 auf eine Strömungspfad-Querschnittsfläche als eine Querschnittsfläche senkrecht zu der Axialrichtung des Wirbelraums 15k ausgeführt werden, oder durch Einstellen eines Ventil-Öffnungsgrads des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a, welches auf der stromaufwärtigen Seite des heizseitigen Düsenabschnitts 15a angeordnet ist.
Die wirbelnde Strömungsgeschwindigkeit bzw. Wirbelströmungsgeschwindigkeit bedeutet die Strömungsgeschwindigkeit in der Wirbelrichtung des Kältemittels in der Umgebung des äußersten Umfangs des Wirbelraums 15k. Die Aufbauweisen und Betriebsvorgänge der anderen Komponenten der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und des heizseitigen Ejektors 15 sind gleich wie die des ersten Ausführungsbeispiels. Somit kann die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und der heizseitige Ejektor 15 auch die gleichen Wirkungen wie die des ersten Ausführungsbeispiels erhalten.
Während des Normalbetriebs in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart rotiert der heizseitige Ejektor 15 das Kältemittel innerhalb des Wirbelraums 15k und kann den Kältemitteldruck auf der Zentralachsenseite des Wirbelraums 15k auf einen Druck reduzieren, welcher das gesättigte Flüssigphasen-Kältemittel ausbildet, oder auf einen Druck, welcher das Kältemittel veranlasst, dekomprimiert und gesiedet zu werden (was Kavitation bzw Hohlraumbildung bewirkt) Demzufolge kann der heizseitige Ejektor 15 die Düseneffizienz bzw den Düsenwirkungsgrad des heizseitigen Düsenabschnitts 15a verbessern.
Genauer, unterstützt der heizseitige Düsenabschnitt 15a Sieden des Kältemittels infolge sowohl von Wandoberflächensieden, welches auftritt, wenn das auf der Außenumfangsseite innerhalb des Wirbelraums 15k wirbelnde Kältemittel von der Wandoberfläche auf der Außenumfangsseite des Wirbelraums 15k entfernt wird, wie auch Zwischenflächensieden, welches durch Siedekernausbildung bzw. Dampfblasenbildung bewirkt wird, welches durch Kavitation bzw. Hohlraumbildung des Kältemittels auf der Zentralachsenseite bzw. Zentralwellenseite des Wirbelraums 15k erzeugt wird.
Auf diese Weise kann das in den Halsabschnitt des heizseitigen Düsenabschnitts 15a strömende Kältemittel in einen homogenen Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand eines Gasphasen-Kältemittels und eines Flüssigphasen-Kältemittels umgewandelt werden. Ferner wird die Strömung von Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand blockiert (erstickt bzw gedrosselt) in der Umgebung des Halsabschnitts, wodurch das Kältemittel in dem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand, welches die Schallgeschwindigkeit durch das Drosseln erreicht, durch den divergierenden Teil beschleunigt werden, um von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c eingespritzt zu werden.
Das heißt, der heizseitige Ejektor 15 kann das Sieden durch sowohl das Wandoberflächensieden wie auch das Zwischenflächensieden unterstützen, wodurch das Kältemittel wirksam in dem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand bis zu der Schallgeschwindigkeit beschleunigt werden kann, um die Düseneffizienz bzw. den Düsenwirkungsgrad des heizseitigen Düsenabschnitts 15a zu verbessern. Ferner kann der COP der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 weiter verbessert werden Der Begriff „Düseneffizienz“, der hier verwendet wird, bedeutet eine Energie-Umwandlungseffizienz bzw, einen Energie-Umwandlungswirkungsgrad, welcher erhalten wird, wenn die Druckenergie des Kältemittels in die kinetische Energie an dem Düsenabschnitt umgewandelt wird.
Während des Hoch-Kapazitätsbetriebs in der Heizbetriebsart wirkt die Zentrifugalkraft auf das Kältemittel, welches innerhalb des Wirbelraums 15k wirbelt, sodass das Flüssigphasen-Kältemittel mit einer hohen Dichte exzentrisch auf der Seite einer inneren Umfangswandoberfläche des Kältemittel-Durchtritts angeordnet werden kann, welcher in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a ausgebildet ist Somit kann die Reibung zwischen dem Flüssigphasen-Kältemittel und der Innenumfangswandoberfläche des Kältemittel-Durchtritts das Sieden des Flüssigphasen-Kältemittels unterstützen, wodurch die Düseneffizienz verbessert wird.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Obwohl das sechste Ausführungsbeispiel einen festen Düsenabschnitt mit einer festen Kältemittel-Durchtrittsfläche des Halsabschnitts (eines Abschnitts mit einer minimalen Durchtrittsfläche) als den heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 beispielsweise beschrieben hat, wird dieses Ausführungsbeispiel einen variablen Düsenabschnitt beschreiben, dessen Drosseldurchtrittsfläche variabei ist, wie in 21 gezeigt ist.
Insbesondere enthält der heizseitige Düsenabschnitt 15a ein Nadelventil 15m, welches in dem Kältemittel-Durchtritt des heizseitigen Düsenabschnitts 15a angeordnet ist und als ein Ventilkörper zum Ändern der Kältemittel-Durchtrittsfläche des Halsabschnitts dient, und enthält einen Schrittmotor 15n, welcher als ein antreibender Abschnitt zum Versetzen des Nadelventils 15m in der Axialrichtung des Düsenabschnitts dient.
Das Nadelventil 15m ist in einer Nadelform dahingehend ausgebildet, seine axiale Welle bzw. seine axiale Achse koaxial zu der zentralen Welle bzw der zentralen Achse des heizseitigen Düsenabschnitts 15a aufzuweisen. Genauer, ist das Nadelventil 15m dahingehend ausgebildet, eine zulaufende Form zu der stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung aufzuweisen und ist dahingehend angeordnet, das zulaufende Vorderende auf der am meisten stromabwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung bezüglich der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des heizseitigen Düsenabschnitts 15a herausragen zu lassen.
Der Schrittmotor 15n ist auf der Seite der Kältemittel-Einströmöffnung 15j des heizseitigen Düsenabschnitts 15a angeordnet, um so das Nadelventil 15m in der Axialrichtung des heizseitigen Düsenabschnitts 15a zu versetzen. Auf diese Weise ändert die Versetzung die Fläche des Kältemittel-Durchtritts mit einem ringförmigen Querschnitt, welcher zwischen der inneren Umfangsoberfläche des heizseitigen Düsenabschnitts 15a und der Außenumfangswandoberfläche des Nadelventils 15m ausgebildet ist Der Schrittmotor 15n weist einen Betrieb auf, welcher durch ein Steuersignal gesteuert wird, welches von dem Steuergerät ausgegeben wird.
Die Strukturen bzw. Aufbauweisen und die Betriebsvorgänge von anderen Komponenten der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und des heizseitigen Ejektors 15 sind gleich denen des sechsten Ausführungsbeispiels.
Somit können die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und der heizseitige Ejektor 15 auch die gleichen Wirkungen wie die des sechsten Ausführungsbeispiels erhalten. Ferner wendet der heizseitige Ejektor 15 den heizseitigen Düsenabschnitt 15a an, der mit der variablen Düse gebildet ist, sodass das Kältemittel zu dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 mit einer zweckmäßigen Strömungsrate gemäß bzw. entsprechend der Last der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 zugeführt werden kann.
Während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs in der Luftheizbetriebsart kann der heizseitige Ejektor 15 als ein Trockenheits-Einstellabschnitt zum Einstellen der Trockenheit x des Kältemittels dienen, welches in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a strömt. Der heizseitige Düsenabschnitt 15a ist mit dem variablen Düsenabschnitt mit der Funktion des vollständigen Schließens gebildet, welche den Halsabschnitt unter Verwendung des Nadelventils 15m schließen kann, sodass der heizseitige Ejektor 15 als der Kältemittelkreisschalter dienen kann, ohne das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a wegzulassen.
Der heizseitige Düsenabschnitt 15a, der in 21 gezeigt ist, wendet das Ventil, welches zu dem Halsabschnitt von der stromaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung bezüglich des Halsabschnitts zuläuft, als das Nadelventil 15m an. Alternativ kann in einem in 22 gezeigten modifizierten Beispiel der heizseitige Düsenabschnitt eines anwenden, welches zu dem Halsabschnitt von der stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung des Halsabschnitts zuläuft. In diesem Fall kann das zulaufende Vorderende auf der am meisten stromaufwärtigen Seite des Nadelventils 15m dahingehend angeordnet sein, zu dem zulaufenden Abschnitt 15p anstelle des Einspritzabschnitts 15q zu ragen.
In einem in 22 gezeigten modifizierten Beispiel wird, da das Nadelventil 15m den Wirbelraum nicht durchdringt, das innerhalb des Wirbelraums 15k wirbelnde Kältemittel nicht gestört. Deshalb kann dieses Ausführungsbeispiel wirksamer die Düseneffizienz bzw. den Düsenwirkungsgrad des heizseitigen Düsenabschnitts 15a verbessern.
(Achtes Ausführungsbeispiel)
In diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in 23 und 24 gezeigt ist, der Aufbau des heizseitigen Ejektors 15 beispielsweise im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel geändert Insbesondere weist wie das sechste Ausführungsbeispiel der heizseitige Ejektor 15 einen zylindrischen Abschnitt 15o zum Ausbilden des Wirbelraums 15k auf, dies auf der stromaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung des heizseitigen Düsenabschnitts 15a.
Der heizseitige Düsenabschnitt 15a enthält als einen Kältemittel-Durchtritt, der darin ausgebildet ist, einen zulaufenden Abschnitt 15p, dessen Kältemittel-Durchtrittsfläche sich allmählich zu der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c hin verringert und einen Einspritzabschnitt 15q zum Führen des Kältemittels von dem zulaufenden Abschnitt 15p zu der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c hin. Das heißt, der heizseitige Düsenabschnitt 15a ist als die sogenannte zulaufende Düse gestaltet.
Der Einspritzabschnitt 15q ist auf der am meisten stromabwärtigen Seite des Kältemittel-Durchtritts ausgebildet, der in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a ausgebildet ist. Somit kann die Einspritzform oder Ausbreitungsrichtung des Einspritz-Kältemittels, welches von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c eingespritzt wird, abhängig von einem Ausbreitungswinkel θn auf dem Teilabschnitt des Einspritzabschnitts 15q in der Axialrichtung des heizseitigen Düsenabschnitts 15a geändert sein, Das heißt, der Einspritzabschnitt 15q kann als ein Raum bezeichnet werden, welcher die Einspritzrichtung des von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c eingespritzten Kältemittels definiert.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ausbreitungswinkel θn des Einspritzabschnitts 15q bezüglich des Teilabschnitts des heizseitigen Düsenabschnitts 15a in der Axialrichtung auf 0° gewählt Das heißt, der Einspritzabschnitt 15q erstreckt sich in der Axialrichtung des heizseitigen Düsenabschnitts 15a und ist durch einen zylindrischen Raum mit einer bestimmten Kältemittel-Durchtrittsfläche ausgebildet 23 stellt einen Ausbreitungswinkel θn von etwa 1° dar, um den Ausbreitungswinkel θn klarzustellen.
Wie in 23 gezeigt ist, wird, wenn Lc eine Länge in der Axialrichtung eines Teils ist, in welchem der Einspritzabschnitt 15q darin in dem Kältemittel-Durchtritt ausgebildet ist, welche innerhalb des heizseitigen Düsenabschnitts 15a ausgebildet ist, und ϕDc ein äquivalenter Durchmesser einer Öffnungsfläche der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c ist, die Länge Lc in der Axialrichtung dahingehend bestimmt, die folgende Formel F7 zu erfüllen $Lc / Φ Dc \leq 1$
In diesem Ausführungsbeispiel gilt insbesondere Lc/ODc = 1.
Der heizseitige Düsenabschnitt 15a weist den Kältemittel-Durchtritt auf, welcher darin wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, wodurch das von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c in den Mischabschnitt 15e eingespritzte Kältemittel flexibel expandiert wird.
Der Mischabschnitt 15e ist in der Form ausgebildet, welche durch eine Kombination einer Kegelstumpfform, welche eine Kältemittel-Durchtrittsfläche allmählich zu einer stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung hin reduziert, mit einer zylindrischen Form erhalten wird, die eine bestimmte Kältemittel-Durchtrittsfläche aufweist.
Genauer wird, wie durch ein vergrößertes Diagramm von 24 gezeigt wird, wenn Lb eine Länge eines zylindrischen Teils des Mischabschnitts 15e in der Axialrichtung des heizseitigen Düsenabschnitts 15a und ϕDb ein Durchmesser des zylindrischen Teils (entsprechend dem Durchmesser des Einlasses 15h des heizseitigen Diffusors 15g) ist, die Länge Lb dahingehend bestimmt, die folgende Formel F8 zu erfüllen. $Lb / Φ Db \leq 1$
Es ist zu bemerken, dass in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere Lb / ϕDb = 1 gilt.
Die Aufbauweisen und Betriebsvorgänge der anderen Komponenten des heizseitigen Ejektors 15 und der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung

10 sind gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels, Somit können die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und der heizseitige Ejektor 15 auch die gleichen Wirkungen wie die des sechsten Ausführungsbeispiels erhalten.

Der Einspritzabschnitt 15q ist in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a vorgesehen, sodass der heizseitige Ejektor 15 das Kältemittel dahingehend flexibel expandiert, von dem Kältemittel-Einspritzabschnitt 15c in den Mischabschnitt 15e eingespritzt zu werden. Somit kann die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des heizseitigen Diffusors 15g effektiv daran gehindert werden, reduziert zu werden.
Genauer, wird wie vorstehend beschrieben, während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs in der Luftheizbetriebsart die Trockenheit x des Kältemittels, welches in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektor 15 strömt, höher als die, welche während des Normalbetriebs in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und in der Luftheizbetriebsart erhalten wird. Aus diesem Grund neigt während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des heizseitigen Düsenabschnitts 15a eingespritzt wird, dazu, höher zu werden und neigt auch die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemittel-Durchtritt, welcher in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a ausgebildet ist dazu, anzusteigen.
Dahingegen enthält der heizseitige Ejektor 15 den Einspritzabschnitt 15q in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a, welcher von dem zulaufenden Düsenabschnitt gebildet wird, wodurch das gemischte Kältemittel, das von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c in den Mischabschnitt 15e eingespritzt wird, flexibel expandiert wird Somit kann der heizseitige Ejektor 15 das Einspritzkältemittel durch den Mischabschnitt 15e beschleunigen, ohne den divergierenden Teil, wie einen Laval-Düsenabschnitt, vorzusehen.
Das heißt, der heizseitige Ejektor kann das Kältemittel beschleunigen, ohne die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel-Durchtritt und dem Kältemittel zu bewirken, welche durch den divergierenden Teil des Laval-Düsenabschnitts bewirkt würde, wenn das Kältemittel auf Ultra- bzw Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird. Somit kann die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemittel-Durchtritt reduziert werden, um den Verlust von kinetischer Energie zu unterdrücken, welche in dem Kältemittel enthalten ist, das durch den Kältemittel-Durchtritt hindurchströmt.
Demzufolge kann, selbst unter den Betriebsbedingungen, welche dem Kältemittel mit der relativ hohen Trockenheit x ermöglichen, in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a zu strömen, wie der Hoch-Heizkapazitätsbetrieb oder dergleichen in der Luftheizbetriebsart, dieses Ausführungsbeispiel unterdrücken, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Einspritz-Kältemittels verringert wird, und kann auch unterdrücken, dass die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des heizseitigen Diffusors 15g reduziert wird.
Wenn der Ausbreitungswinkel θn auf 0° gewählt wird, wie in dem Einspritzabschnitt 15q, nimmt dieses Ausführungsbeispiel den gleichen Aufbau wie der gerade Abschnitt 15i in dem zweiten Ausführungsbeispiel an und kann somit die Überexpansion des Kältemittels vermeiden und das Auftreten der schrägen Stoßwelle unterdrücken Somit kann dieses Ausführungsbeispiel die Reduzierung der Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des heizseitigen Diffusors 15g infolge der schrägen Stoßwelle vermeiden.
Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel der Ausbreitungswinkel θn von dem Einspritzabschnitt 15q auf 0° beispielsweise gewählt ist, kann der Ausbreitungswinkel θn auf mehr als 0° gewählt werden, solange das Kältemittel, das von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c eingespritzt wird, flexibel expandiert werden kann. Das heißt, der Einspritzabschnitt 15q kann durch den Raum mit der Kegelstumpfform ausgebildet werden, welcher allmählich seine Kältemittel-Durchtritts-Querschnittsfläche zu der Kältemittel-Strömungsrichtung hin vergrößert.
Die Studien der Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben gezeigt, dass die Form des Mischabschnitts 15e ausgebildet ist durch Kombinieren der Kegelstumpfform, dessen Kältemittel-Durchtrittsfläche sich allmählich zu der stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung hin verringert, und bzw. mit der zylindrischen Form, deren Kältemittel-Durchtrittsfläche konstant ist, und der Abstand Lb dahingehend bestimmt ist, die vorstehend genannte Formel F8 zu erfüllen, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels wirksam verzögert werden kann.
Somit kann die Stoßwelle, welche infolge des Übergangs der Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Kältemittels von dem Ultra- bzw. Überschallzustand zu dem Unterschallzustand zu bewirken ist, sicher innerhalb des Mischabschnitts 15e erzeugt werden, ohne innerhalb des heizseitigen Diffusors 15g bewirkt zu werden Demzufolge kann die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des heizseitigen Diffusors 15g wirksam davon abgehalten werden, unstabil zu werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Form des Mischabschnitts 15e durch Kombinieren der Kegelstumpfform und der zylindrischen Form ausgebildet Das liegt daran, weil die Form des heizseitigen Diffusors 15g als eine definiert ist, die allmählich die Kältemittel-Durchtrittsfläche zu der Kältemittel-Strömungsrichtung hin vergrößert. Das heißt, die vorstehend genannte Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Stabilisierungswirkung kann erhalten werden, selbst obwohl ein zylindrischer Raum, dessen Kältemittel-Durchtrittsfläche sich nicht ändert, auf der Einlassseite des heizseitigen Diffusors 15g vorgesehen ist.
(Neuntes Ausführungsbeispiel)
Das achte Ausführungsbeispiel hat das Beispiel beschrieben, in welchem der heizseitige Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 ein fester Düsenabschnitt mit einer festen Kältemittel-Durchtrittsfläche des minimalen Durchtrittsflächenabschnitts ist, der an dem Einlass des Einspritzabschnitts 15q ausgebildet ist. Andererseits ist in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 25 gezeigt ist, der variable Düsenabschnitt angewandt, wie der des siebten Ausführungsbeispiels Das heißt, der heizseitige Düsenabschnitt 15a ist der sogenannte Pilzdüsenabschnitt.
Die Aufbauweisen und Betriebsvorgänge anderer Komponenten der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und des heizseitigen Ejektors 15 sind gleich denen des achten Ausführungsbeispiels. Somit können die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und der heizseitige Ejektor 15 auch die gleichen Wirkungen wie die des achten Ausführungsbeispiels erhalten. Ferner verwendet der heizseitige Ejektor 15 den heizseitigen Düsenabschnitt 15a, welcher die variable Düse ausbildet, sodass das Kältemittel zu dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 wie in dem siebten Ausführungsbeispiel zugeführt werden kann.
Der heizseitige Düsenabschnitt 15a dient als ein Pilzdüsenabschnitt und dadurch kann dieser das Einspritzkältemittel von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c in den Mischabschnitt 15e entlang der Außenoberfläche des Nadelventils 15m einspritzen Somit kann, selbst obwohl die Strömungsrate des Kältemittels, das in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a einströmt, geändert wird, das Einspritzkältemittel einfach flexibel expandiert werden.
Der heizseitige Düsenabschnitt 15a, welcher in 25 gezeigt ist, wendet das Ventil an, das zu der stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung zuläuft, dies als das Nadelventil 15m Alternativ kann, wie in dem siebten Ausführungsbeispiel in einem modifizierten Beispiel, das in 26 gezeigt ist, der heizseitige Düsenabschnitt den einen anwenden, welcher von der Seite des heizseitigen Diffusors 15g zu der stromaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung hin zuläuft.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt und vielfältige Modifikationen und Änderungen können an diesen Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Weise ausgeführt werden, ohne von dem Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
(1) Obwohl in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtungen 10 und 10a, welche den Ejektor gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten, auf eine Luftklimatisierungsanlage für ein Elektrofahrzeug angewandt sind, ist die Anwendung der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und 10a nicht darauf beschränkt.
Zum Beispiel kann die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung der vorliegenden Offenbarung auch auf Luftklimatisierungsanlagen für ein normales Fahrzeug angewandt werden, das eine Antriebskraft zum Fahren von einem Motor mit innerer Verbrennung bzw. einem Verbrennungsmotor (Motor) erhält, und auf ein Hybridfahrzeug, welches eine Antriebskraft zum Fahren von sowohl einem Verbrennungsmotor wie auch einem Elektromotor zum Fahren erhält. Bei der Anwendung der Kältemittelkreislauf-Einrichtung der vorliegenden Offenbarung auf das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor kann ein Heizkern in der Fahrzeug-Luftklimatisierungsanlage 1 als ein Zusatzluftheizer vorgesehen sein, welcher Luft unter Verwendung eines Kühlmittels des Verbrennungsmotors als eine Wärmequelle verwendet.
Die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtungen 10 und 10a, welche den Ejektor (heizseitigen Ejektor 15) gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten, ist nicht auf diese für Fahrzeuge bestimmtenen beschränkt und können auf eine stationäre Luft-klimaanlage, einen kühlenden Speicher, eine Flüssigkeits-Heiz/Kühl-Ausrüstung und dergleichen angewandt werden.
(2) In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen tauscht das Hochdruck-Kältemittel Wärme mit Luft an dem Innenkondensator 12, wodurch die Luft erwärmt wird. Andererseits wird beispielsweise anstelle des Innenkondensators 12 ein Wärmemediums-Zirkulationskreis zur Zirkulation eines Wärmemediums vorgesehen. Der Wärmemediums-Zirkulationskreis kann den Wasser-/Kältemittel-Wärmetauscher enthalten, der Wärme zwischen dem Wärmemedium und einem Hochdruck-Kältemittel tauscht, sowie einen heizenden Wärmetauscher, welcher Luft durch Austausch von Wärme zwischen der Luft und dem Wärmemedium erwärmt, welches durch den Wasser-/Kältemittel-Wärmetauscher erwärmt wurde,
Das heißt, die Luft kann indirekt über das Wärmemedium unter Verwendung des Hochdruck-Kältemittels als eine Wärmequelle erwärmt werden, Bei der Anwendung der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung der Erfindung auf das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor kann das Kühlmittel des Verbrennungsmotors als das Wärmemedium durch den Wärmemediums-Zirkulationskreis zirkulieren. In dem Elektrofahrzeug kann ein Kühlmittel zum Kühlen einer Batterie oder einer elektrischen Einrichtung als das Wärmemedium durch den Wärmemediums-Zirkulationskreis zirkulieren.
(3) In den Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung 10 und 10a der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele können mehrere Dreiwege-Anschlüsse, Strömungsraten-Einstellventile und Öffnungs-/Schließventile verwendet werden, um zwischen Kältemittelkreisen in verschiedenen Betriebsarten zu schalten. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt Die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtungen 10 und 10a können die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Stabilisierungswirkung und die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeits-Verbesserungswirkung, die durch den Ejektor der vorliegenden Offenbarung gezeigt wird, erhalten, so lange wie der Betrieb entsprechend zumindest dem Hoch-Heizkapazitätsbetrieb in der vorstehend genannten Luftheizbetriebsart ausgeführt werden kann.
Die Aufbauweisen der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtungen 10 und 10a sind nicht auf die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen beschränkt. Vielfältige Modifikationen und Änderungen können an den Ausführungsbeispielen ausgeführt werden, solange ein Kreislauf mit den gleichen Wirkungen eingerichtet bzw. gestaltet werden kann.
Zum Beispiel können der erste Dreiwege-Anschluss 13a und der zweite Dreiwege-Anschluss 13b miteinander integriert werden, um einen Vierwege-Anschlussaufbau bzw eine Vierwege-Anschlussstruktur auszubilden Ähnlich so können in dem vierten Ausführungsbeispiel und dergleichen der dritte Dreiwege-Anschluss 13c und der sechste Dreiwege-Anschluss 13f miteinander integriert werden. Alternativ können der fünfte Dreiwege-Anschluss 13e und der achte Dreiwege-Anschluss 13h miteinander integriert werden.
Ferner können das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a, das zweite Strömungsraten-Einstellventil 14b und der zweite Dreiwege-Anschluss 13b miteinander integriert werden, um ein elektrisches Dreiwegetyp-Strömungsraten-Einstellventil auszubilden. Anstelle des Absperrventils 19 kann ein elektrisches Öffnungs-/Schließventil verwendet werden, Das elektrische Öffnungs-/Schließventil kann in der Luftkühl-Betriebsart und der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart geöffnet werden und kann in der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart geschlossen werden
In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen wendet zum Beispiel das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a den variablen Drosselmechanismus mit einer vollständigen Öffnungsfunktion an. Jedoch ist das Stromungsraten-Einstellventil nicht auf diesen Mechanismus beschränkt. Das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a kann durch einen Drosselmechanismus (einschließlich einer festen Drossel) gebildet sein, ohne die Funktion vollständiger Öffnung, einem Umgehungsdurchtritt zum Umgehen des Drosselmechanismus und einem Öffnungs-/Schließventil zum Öffnen und Schließen des Umgehungsdurchtritts aufzuweisen. Das Gleiche gilt für andere Strömungsraten-Einstellventile mit der Funktion des vollständigen Öffnens.
Zum Beispiel wendet das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a einen variablen Drosselmechanismus mit der Funktion vollständigen Schließens an. Alternativ kann das erste Strömungsraten-Einstellventil durch einen Drosselmechanismus (enthaltend eine feste Drossel) ohne die Funktion vollständigen Schließens, und einem Öffnungs-/Schließventil zum Öffnen und Schließen eines Kältemittel-Durchtritts gebildet sein, das in Reihe an dem Drosselmechanismus angeschlossen ist. Das Gleiche gilt für andere Strömungsraten-Einstellventile mit der Funktion vollständigen Schließens.
Ferner kann der Sammler 16 mit der Auslassseite des heizseitigen Diffusors 15g des heizseitigen Ejektors 15 integriert sein. Alternativ kann der kühlseitige Gas-/Flüssigkeitsabscheider 21 mit der Auslassseite des kühlseitigen Diffusors 20g des kühlseitigen Ejektors 20 integriert sein.
In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel ist eine Komponente des Ejektors wie ein Körper bzw. Rumpf beispielsweise aus Metall hergestellt Solange die jeweiligen Komponenten deren eigene Funktionen zeigen können, sind Materialien der Komponenten nicht beschränkt. Das heißt, diese Komponenten können aus Harz bzw. Kunststoff hergestellt sein.
Obwohl in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen der elektrische Kompressor als der Kompressor 11 beispielsweise verwendet wird, ist die Art von Kompressor nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung oder ein Kompressionsmechanismus mit variabler Verdrängung einen motorgetriebenen Kompressor anwenden, welcher durch einen Motor angetrieben wird.
(4) Der Innenverdampfer 23 von jeder der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtungen 10 und 10a in dem vorstehend genannten jeweiligen Ausführungsbeispielen kann auf seiner Kältemittel-Auslassseite ein Verdampfungsdruck-Einstellventil zum Auswählen bzw. Einstellen eines Kältemitteldrucks des Innenverdampfers 23 auf einen vorbestimmten Druck oder höher aufweisen.
Insbesondere enthält diese Art von Verdampfungsdruck-Einstellventil einen Ventilkörper zum Einstellen des Öffnungsgrades des Kältemittel-Durchtritts, der darin ausgebildet ist, und ein elastisches Element zur Ausübung einer Last auf den Ventilkörper, um so den Ventilkörper zum Schließen des Kältemittel-Durchtritts zu drängen. Ferner kann das Einstellventil einen Ventilkörper oder dergleichen anwenden, welcher einen Aufbau zum Erhöhen der Ventilöffnung aufweist, dies zusammen mit einer Erhöhung in einem Druckunterschied, der durch Subtrahieren eines Außenluftdrucks erhalten wird, der auf das elastische Element von dem einlassseitigen Kältemitteldruck des Kältemittel-Durchtritts ausgeübt wird.
(5) In der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele wird der Öffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a eingestellt, um dadurch ein Verhältnis zwischen der Strömungsrate des Kältemittels, welches aus dem ersten Dreiwege-Anschluss 13a in den heizseitigen Düsenabschnitt 15a strömt, und der Strömungsrate des Kältemittels, welches von dem ersten Dreiwege-Anschluss 13a in den kühlseitigen Düsenabschnitt 20a strömt Auf diese Weise wird der Kältemittel-Verdampfungsdruck in dem Innenverdampfer 23 eingestellt. Jedoch ist die Einstellung des Kältemittel-Verdampfungsdrucks in dem Innenverdampfer 23 nicht hierauf beschränkt.
Zum Beispiel kann der Ventilöffnungsgrad des vierten Strömungsraten-Einstellventils 14d, welches auf der stromaufwärtigen Seite des kühlseitigen Düsenabschnitts 20a angeordnet ist, dahingehend eingestellt sein, das Strömungsratenverhältnis zu ändern, wodurch der Kältemittel-Verdampfungsdruck des Innenverdampfers 23 eingestellt wird. Die Ventilöffnungsgrade von sowohl dem ersten wie auch dem vierten Strömungsraten-Einstellventil 14a und 14d kann dahingehend eingestellt sein, das Strömungsratenverhältnis zu ändern, wodurch der Kältemittel-Verdampfungsdruck in dem Innenverdampfer 23 eingestellt wird.
(6) Während des Hoch-Heizkapazitätsbetriebs in der Luftheizbetriebsart in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen wird der Ventilöffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a auf der Grundlage der Kältemittel-Abgabekapazität des Kompressors 11 beispielsweise eingestellt, Jedoch ist die Einstellung des Ventilöffnungsgrads dieses ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist ein Trockenheitssensor zum Erfassen der Trockenheit des Kältemittels auf der Auslassseite des Innenkondensators 12 vorgesehen. Der Ventilöffnungsgrad des ersten Strömungsraten-Einstellventils 14a kann dahingehend eingestellt sein, dass ein erfasster Wert von dem Trockenheitssensor nicht niedriger als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8 ist.
(7) Obwohl in den vorstehend genannten vierten bis siebten Ausführungsbeispielen das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e geöffnet ist, wird ein Teil des Kältemittels, das von der heizseitigen Kältemittel-Saugöffnung 15d des heizseitigen Ejektors 15 gesaugt wird, von der Saugöffnung 41a des Kompressors 41 beispielsweise angesaugt Alternativ kann das fünfte Öffnungs-/Schließventil 18e aus dem Strömungsraten-Einstellventil ausgebildet sein, das gleich wie das erste Strömungsraten-Einstellventil 14a oder dergleichen ist, Der Ventilöffnungsgrad des Strömungsraten-Einstellventils kann eingestellt werden, um dadurch die Strömungsrate des Kältemittels einzustellen, welches von der Saugöffnung 41a des Kompressors 41 gesaugt wird, wobei das Ausmaß der Druckerhöhung in dem heizseitigen Ejektor 15 gesteuert wird.
(8) In den vorstehend genannten dritten und siebten Ausführungsbeispielen sind der Zusatzheiz-Umgehungsdurchtritt 24 und das vierte Öffnungs-/Schließventil 18d zu dem Aufbau von jeder der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtungen 10 und 10a des ersten und des vierten Ausführungsbeispiels hinzugefügt, wodurch der Betrieb in einer Stark-Luftheizbetriebsart ermöglicht wird, Andererseits kann zum Beispiel der gleiche Aufbau, wie vorstehend beschrieben, zu den Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtungen 10 und 10a des zweiten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiels hinzugefügt werden, um dadurch einen Betrieb in der Stark-Luftheizbetriebsart auszuführen.
(9) In den vorstehend genannten jeweiligen Ausführungsbeispielen wird ein Luftklimatisierungs-Steuerprogramm beispielsweise dahingehend ausgeführt, zwischen jeweiligen Betriebsarten umzuschalten. Jedoch ist das Schalten zwischen jeweiligen Betriebsarten nicht darauf beschränkt Insbesondere ist ein Betriebsart-Einstellschalter auf der Bedienungstafel zum Einstellen jeder Betriebsart vorgesehen. Gemäß einem Betriebssignal von dem Betriebsart-Einstellschalter kann ein Schalten bzw Umschalten zwischen der Luftkühl-Betriebsart, der Schwachentfeuchtungs-Luftheizbetriebsart, der Entfeuchtungs-Luftheizbetriebsart und der Luftheizbetriebsart ausgeführt werden.
(10) Die in den vorstehenden jeweiligen Ausführungsbeispielen offenbarten Beispiele können zweckmäßig innerhalb des machbaren Bereichs kombiniert werden. Insbesondere kann der heizseitige Ejektor 15, der in jedem von dem zweiten, sechsten und siebten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, auf die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtungen 10 und 10a angewandt werden, welche in den jeweiligen dritten bis fünften Ausführungsbeispielen beschrieben sind.
Der Kältemittel-Durchtritt des heizseitigen Düsenabschnitts 15a des heizseitigen Ejektors 15, der in dem sechsten und dem siebten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann mit dem geraden Abschnitt 15i versehen sein, welcher gleich dem in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist Das Nadelventil 15m und der Schrittmotor 15n als ein Antriebsabschnitt, welche in dem siebten Ausführungsbeispiel beschrieben sind, können auf den heizseitigen Ejektor 15 angewandt werden, der in dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
(11) In den vorstehenden siebten und neunten Ausführungsbeispielen wird beispielsweise der variable Düsenabschnitt als der heizseitige Düsenabschnitt 15a des heizseitigen Ejektors 15 verwendet Alternativ kann ein Ventilkörper bzw -rumpf ein solcher sein, welcher als ein Ventilrumpf mit einer konischen Form dient, der sich von dem Kältemittel-Durchtritt, der in dem heizseitigen Düsenabschnitt 15a ausgebildet ist, zu dem Inneren des heizseitigen Diffusors 15g erstreckt Die Kältemittel-Durchtrittsfläche des heizseitigen Diffusors 15g kann zusammen mit dem Halsabschnitt (Abschnitt mit der minimalen Durchtrittsfläche) des heizseitigen Düsenabschnitts 15a geändert werden. Es ist offensichtlich, dass der variable Düsenabschnitt als der kühlseitige Düsenabschnitt 20a des kühlseitigen Ejektors 20 angewandt werden kann.
(12) Obwohl in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen R134a oder R1234yf als das Kältemittel beispielsweise angewandt werden, ist das Kältemittel nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die Kältemittel wie R600a, R410A, R404A, R32, R1234yfxf oder R407C verwendet werden. Alternativ kann ein gemischtes Kältemittel, enthaltend eine Mehrzahl von Kältemitteln unter diesen Kältemitteln, verwendet werden.
Nun werden Details der durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ausgeführten Studien zur Erstellung der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben die Verbesserung der Heizkapazität Qc von Luft (Fluid, welches einem Wärmetausch zu unterziehen ist) in dem Innenkondensator (heizender Wärmetauscher) studiert, um so das zweckmäßige Luftheizen des Raums zu erzielen, dessen Luft zu klimatisieren ist, dies durch hinreichendes Erwärmen der Luft, selbst bei niedriger Außenlufttemperatur oder dergleichen.
Insbesondere ist in dem Kreislaufaufbau bzw. der Kreislaufstruktur, welche(r) dahingehend konstruiert ist, Wärme, die durch das Kältemittel von der Außenluft an dem Außenwärmetauscher, in die Luft abzuführen, welche einem Wärmetausch in dem heizenden Wärmetauscher zu unterziehen ist, die Heizkapazität Qc des einem Wärmetausch zu unterziehenden Fluids in dem heizenden Wärmetauscher durch die nachfolgende Formel F1 definiert, wie die Luftheizbetriebsart in der verwandten Technik $Qc = Δ icond \times Gr$
wobei der Term Δicond eine Enthalpiedifferenz ist, welche durch Subtrahieren einer Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des heizenden Wärmetauschers von einer Enthalpie des Kältemittels auf der Einlassseite davon ist und Gr eine Strömungsrate des in den heizenden Wärmetauscher strömenden Kältemittels ist.
Wie durch die dicken gestrichelten Linien in 27 gezeigt ist, kann die Enthalpiedifferenz Δicond der vorstehend genannten Formel F1 durch Senken der Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des heizenden Wärmetauschers erhöht werden Ferner wird in dem allgemeinen Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf, wenn die Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des heizenden Wärmetauschers gesenkt wird, die Trockenheit x des in den Düsenabschnitt des Ejektors einströmenden Kältemittels reduziert.
Diese Art von Ejektor saugt das Fluid von der Fluidsaugöffnung durch die Saugwirkung des Einspritzkältemittels, welches von dem Düsenabschnitt eingespritzt wird, wodurch der Verlust der kinetischen Energie zurückgewonnen wird, wenn das Fluid durch den Düsenabschnitt dekomprimiert wird Somit wird die Trockenheit x des in den Düsenabschnitt einströmenden Kältemittels erhöht bzw. verbessert, um dadurch die Kompression des Fluids (Kältemittels) zu vergrößern, was die Menge wiedergewonnener Energie vergrößern kann.
Wenn umgekehrt die Trockenheit x des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt strömt, reduziert wird, um die Enthalpiedifferenz Δicond zu vergrößern, könnte die Menge wiedergewonnener Energie reduziert werden, um das Druckerhöhungsausmaß des Druckerhöhungsabschnitts zu senken. Wenn die Dichte des Kältemittels, welches in den Kompressor gesaugt wird, zusammen mit der Verringerung der Druckerhöhungsmenge reduziert wird, könnte die Strömungsrate Gr des von dem Kompressor abgegebenen und in den heizenden Wärmetauscher strömenden Kältemittels reduziert werden.
Das heißt, wie durch eine dicke gepunktete Linie von 27 gezeigt ist, wird die Strömungsrate Gr des in den heizenden Wärmetauscher strömenden Kältemittels mit sinkender Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des heizenden Wärmetauschers reduziert Das bedeutet, dass, wie durch dicke durchgezogene Linien von 27 gezeigt, die Heizkapazität Qc den Maximalwert (Spitzenwert) mit einer Änderung in der Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des heizenden Wärmetauschers (das heißt, eine Änderung der Trockenheit x des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt des Ejektors strömt) aufweist.
Aus diesem Grund haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung erforscht, dass das Fluid, welches einem Wärmetausch zu unterziehen ist, selbst bei niedriger Außenlufttemperatur oder dergleichen hinreichend erhitzt wird, indem die Heizkapazität Qc auf den Maximalwert gebracht wird.
Demzufolge hat es sich gezeigt, dass der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf derart betrieben wird, dass die Trockenheit x des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt des Ejektors strömt, die nachfolgende Formel F2 erfüllt, welche bzw was die Heizkapazität Qc leicht auf den Maximalwert bringen kann, wodurch das einem Wärmeaustausch zu unterziehende Fluid hinreichend selbst bei einer niedrigen Außenlufttemperatur erhitzt werden kann. $0,5 \leq x \leq 0,8$
Wenn jedoch der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf derart betrieben wird, dass die Trockenheit x des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt des Ejektors strömt, die vorstehende Formel F2 erfüllt, kann das einen Wärmeaustausch zu unterziehende Fluid hinreichend erwärmt werden, während die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit in dem Druckerhöhungsabschnitt des Ejektors instabil gemacht werden könnte, wodurch somit die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit in dem Druckerhöhungsabschnitt in einigen Fällen reduziert wird.
Dann haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung den Grund hierfür geprüft. Der Grund ist, dass die Stoßwelle innerhalb des Druckerhöhungsabschnitts erzeugt wird, wenn die Trockenheit x des Kältemittels, das in den Düsenabschnitt des Ejektors strömt, auf einen relativ hohen Wert gesetzt wird, um so die vorstehende Formel F2 zu erfüllen. Die Stoßwelle tritt auf, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Fluids in den Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Zustand von einem Wert oberhalb der Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit ah (Ultra- bzw. Überschallgeschwindigkeits-Zustand) zu einem anderen Wert unterhalb der Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit ah (Unterschallgeschwindigkeits-Zustand) übergeht.
Die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit ah ist eine Schallgeschwindigkeit des Fluids in dem Gas-/Flüssigkeits-Mischzustand eines Gasphasenfluids und eines Flüssigphasenfluids und wird durch die nachfolgende Formel F3 definiert: $α h = {[P / {α \times (1 - α) \times ρ l}]}^{0,5}$
wobei a in der Formel F3 ein Leerraumanteil bzw Blasenanteil ist, welcher einen Anteil des Volumens von Leerräumen (Luftblasen) pro Einheitsvolumen ist.
Genauer ist der Leerraumanteil a durch die nachfolgende Formel F4 definiert $α = x / {x + (ρ g / ρ l) \times (1 - x)}$
wobei pg in den Formeln 3 und 4 die Dichte des Gasphasen-Fluids, pl die Dichte des Flüssigphasen-Fluids und P der Druck des Zweiphasen-Fluids ist.
Anschließend wird der Grund für das Bewirken, dass die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des Druckerhöhungsabschnitts in dem Ejektor infolge des Auftretens der vorstehend genannten Stoßwelle instabil wird, genauer unter Verwendung von 28 und 29 beschrieben. Der obere Teil von jeder von 28 und 29 zeigt beispielsweise den Aufbau von dem allgemeinen Ejektor. Zur Erklärung der Figuren sind die Teile mit den gleichen oder äquivalenten Funktionen wie denen der Komponenten des heizseitigen Ejektors 15 in den Ausführungsbeispielen, die später zu beschreiben sind, durch die gleichen Bezugsziffern, wie die in dem heizseitigen Ejektor 15 bezeichnet.
Um den COP zu vergrößern, wird in vielen Fällen der allgemeine Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf in solch einer Weise betrieben, dass die Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des heizenden Wärmetauschers reduziert wird, um so die Enthalpiedifferenz Δicond zu vergrößern, und dass das in den Düsenabschnitt strömende Kältemittel ein Flüssigphasen-Kältemittel mit einem Unterkühlungsgrad wird, oder ein Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Kältemittel mit einer übermäßig kleinen Trockenheit x.
Somit ist die Trockenheit x des Kältemittels kleiner als 0,5 unmittelbar bevor dieses von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des Düsenabschnitts 15a in den Ejektor 15 eingespritzt wird. Das Einspritzkältemittel, welches von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des Düsenabschnitts 15a eingespritzt wird, wird mit dem Saugkältemittel in einem Gasphasen-Zustand gemischt, wodurch seine Trockenheit x drastisch vergrößert wird, während seine Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird. Somit wird, wie durch eine dicke gestrichelte Linie in 28 gezeigt ist, die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit ah des Gemisches des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels ebenfalls drastisch vergrößert.
Demzufolge ist, während der allgemeine Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf arbeitet, die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels direkt nachdem dieses von dem Düsenabschnitt 15a eingespritzt wurde, gleich oder geringer als die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh. Die Stoßwelle tritt in der extremen Umgebung der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c des Düsenabschnitts 15a auf, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasen-Kältemittels sich von dem Ultra- bzw. Überschallgeschwindigkeits-Zustand zu dem Unterschallgeschwindigkeits-Zustand ändert. Somit weist die Stoßwelle einen kleinen Einfluss auf die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des Druckerhöhungsabschnitts 15g auf.
Als nächstes ist, wenn der Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf dahingehend betrieben wird, die vorstehend genannte Formel F2 zu erfüllen, die Trockenheit x des Kältemittels 0,5 oder größer direkt bevor dieses von dem Düsenabschnitt eingespritzt wird. Zu dieser Zeit wird der Grad der Vergrößerung der Trockenheit x des Einspritz-Kältemittels im Vergleich dazu klein, wenn der allgemeine Ejektor-Kälteerzeugungskreislauf betrieben wird Somit wird, wie in 29 gezeigt ist, der Grad der Vergrößerung der Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit ah in dem Gemisch des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels ebenfalls gesenkt.
Demzufolge neigt eine Position (eine Position, in welcher die Stoßwelle auftritt), wo die Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels niedriger als die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit ah ist, dazu, sich von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c im Vergleich dazu zu entfernen, wenn der allgemeine Ejektor-Kälteerzeugungkreislauf betrieben wird.
Wenn die Position, wo die Stoßwelle auftritt, sich von der Kältemittel-Einspritzöffnung 15c entfernt, um sich zu der Umgebung des Einlasses des Druckerhöhungsabschnitts 15g zu bewegen, oder in den Druckerhöhungsabschnitt 15g, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das durch den Druckerhöhungsabschnitt 15g zirkuliert, instabil infolge der Wirkung der Stoßwelle, was die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des Druckerhöhungsabschnitts 15g destabilisiert, wodurch die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit reduziert wird.
Wenn die Trockenheit x des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt des Ejektors strömt, auf den relativ hohen Wert gesetzt wird, um die vorstehende Formel F2 zu erfüllen, kann die Menge von an dem Düsenabschnitt wiedergewonnene Energie vergrößert werden Die wiedergewonnene Energiemenge entspricht einer Enthalpiedifferenz Δiej zwischen der Enthalpie des Kältemittels auf der Einlassseite des Düsenabschnitts und der Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des Düsenabschnitts, wenn das Kältemittel isentropisch durch den Düsenabschnitt dekomprimiert bzw druckentlastet wird.
Somit kann der Maximalwert der Strömungsgeschwindigkeit V des Einspritzkältemittels direkt nachdem das Kältemittel von der Kältemittel-Einspritzöffnung des Düsenabschnitts eingespritzt wurde, durch die nachfolgende Formel F5 repräsentiert werden: $V = V 0 + {(2 \times Δ iej)}^{0,5}$
wobei V0 eine Anfangsgeschwindigkeit des Kältemittels ist, welches in den Düsenabschnitt strömt.
Das heißt, sowie in dem allgemeinen Ejektor die Trockenheit x des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt strömt, höher wird, neigt die Strömungsgeschwindigkeit V des Einspritzkältemittels dazu, höher zu werden und auch die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemittel-Durchtritt, der in dem Düsenabschnitt ausgebildet ist, neigt dazu, vergrößert zu werden.
Wenn das Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Kältemittel mit einem hohen Gas-/Flüssigkeits-Dichteverhältnis (zum Beispiel das Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasen-Kältemittel mit einem Gas-/Flüssigkeits-Dichteverhältnis von 200 oder mehr) bei hoher Geschwindigkeit durch den Kältemittel-Durchtritt strömt, der in dem Düsenabschnitt ausgebildet ist, wird die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemittel-Durchtritt beträchtlich vergrößert, was zu einem Verlust kinetischer Energie führen könnte, welches in dem Kältemittel enthalten ist Ein solcher Verlust kinetischer Energie führt zur Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels, wodurch die Druckerhöhungs-Leistungsfähigkeit des Druckerhöhungsabschnitts reduziert wird.
Der Ausdruck „ein Ausbreitungswinkel (θn) eines Teilabschnitts eines Einspritzabschnitts (15q) in einer Axialrichtung ist gleich zu oder mehr als 0°“, wie er in den anliegenden Ansprüchen verwendet wird. bedeutet, dass wenn ein Ausbreitungswinkel (θn) größer als 0° ist, der Einspritzabschnitt 15q eine Form aufweist, welche allmählich ihre Kältemittel-Durchtrittsquerschnittsfläche zu der Kältemittel-Strömungsrichtung vergrößert (zum Beispiel eine Kegelstumpfform), und dass wenn ein Verbreiterungswinkel (θn) 0° ist, der Einspritzabschnitt (15q) die Form mit einer bestimmten Kältemittel-Durchtrittsquerschnittsfläche (zum Beispiel eine zylindrische Form) aufweist.

Claims

Ejektor zur Verwendung mit einer Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a), wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (15a), der ein Kältemittel dekomprimiert und das Kältemittel von einer Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) einspritzt; und einen Rumpfabschnitt (15b), enthaltend eine Kältemittel-Saugöffnung (15d), die ein Kältemittel durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (15a) mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, saugt, und einen Druckerhöhungsabschnitt (15g), der ein gemischtes Kältemittel, enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel, welches von der Kältemittel-Saugöffnung (15d) angesaugt wird, unter Druck setzt, wobei eine Trockenheit X des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt (15a) in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a) strömt, auf nicht weniger als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8 in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung eingestellt wird, wobei der Rumpfabschnitt (15b) mit einem Mischabschnitt (15e) versehen ist, der das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel vermischt in einem Bereich eines inneren Raums des Rumpfabschnitts (15b) von der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) des Düsenabschnitts (15a) zu einem Einlass (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g), wobei der Mischabschnitt (15e) in einer Form ausgebildet ist, welche eine Kältemittel-Durchtrittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite einer Kältemittel-Strömung hin allmählich reduziert, und wobei eine Kältemittel-Durchtrittsfläche des Einlasses (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g) kleiner als die der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) des Düsenabschnitts (15a) gewählt ist.
Ejektor zur Verwendung in einer Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a), wobei die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung einen Kompressor (11) enthält, der ein Kältemittel komprimiert und abgibt, und einen Wärmetauscher (12), der ein einem Wärmetausch zu unterziehendes Fluid unter Verwendung eines von dem Kompressor (11) abgegebenen Hochdruck-Kältemittels als eine Wärmequelle erwärmt, enthält, wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (15a), der ein Kältemittel dekomprimiert und das Kältemittel von einer Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) einspritzt; und einen Rumpfabschnitt (15b), enthaltend eine Kältemittel-Saugöffnung (15d), die ein Kältemittel durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (15a) mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, ansaugt, und einen Druckerhöhungsabschnitt (15g), der ein gemischtes Kältemittel, enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel, welches von der Kältemittel-Saugöffnung (15d) angesaugt wird, enthält, wobei die Kältemittel-Kreislaufeinrichtung (10, 10a) geeignet ist, eine Trockenheit (x) des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt (15a) in solch einer Weise einzustellen, dass sich die Heizkapazität (Qc) einem Maximalwert annähert, wenn (i) Δicond) eine Enthalpiedifferenz ist, die durch Subtrahieren der Enthalpie des Kältemittels auf einer Auslassseite des heizenden Wärmetauschers (12) von einer Enthalpie des Kältemittels auf einer Einlassseite des heizenden Wärmetauscher (12) erhalten wird; (ii) Gr eine Strömungsrate des Kältemittels ist, das in den heizenden Wärmetauscher (12) einströmt; und (iii) Qc eine Heizkapazität des einem Wärmeaustausch in dem heizenden Wärmetauscher (12) zu unterziehenden Fluids ist, die durch Multiplizieren der Kältemittel-Strömungsrate (Gr) mit der Enthalpiedifferenz (Δicond) erhalten wird, wobei der Rumpfabschnitt (15b) mit einem Mischabschnitt (15e) versehen ist, welcher das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel vermischt, in einem Bereich eines inneren Raums des Rumpfabschnitts (15b) von der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) des Düsenabschnitts (15a) zu einem Einlass (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g), wobei der Mischabschnitt (15e) in einer Form ausgebildet ist, welche eine Kältemittel-Durchtrittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite einer Kältemittel-Strömung hin allmählich reduziert, und wobei eine Kältemittel-Durchtrittsfläche des Einlasses (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g) kleiner gewählt ist, als die der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) des Düsenabschnitts (15a)
Ejektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein gerader Abschnitt (15i) mit einer bestimmten Kältemittel-Durchtrittsfläche auf einem am meisten stromabwärtsseitigen Bereich eines Kältemittel-Durchtritts vorgesehen ist, der in dem Düsenabschnitt (15a) vorgesehen ist.
Ejektor nach Anspruch 3, wobei eine Länge (L) des geraden Abschnitts (15i) in einer Kältemittel-Strömungsrichtung im Wesentlichen gleich einem äquivalenten Durchmesser (ϕD) der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) ist
Ejektor zur Verwendung für eine Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a), wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (15a), welcher ein Kältemittel dekomprimiert und das Kältemittel von einer Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) einspritzt; und einen Rumpfabschnitt (15b), der eine Kältemittel-Saugöffnung (15d), die ein Kältemittel durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels ansaugt, welches von dem Düsenabschnitt (15a) bei hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, und einen Druckerhöhungsabschnitt (15g), der ein gemischtes Kältemittel, enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel, welches von der Kältemittel-Saugöffnung (15d) angesaugt wird, enthält, wobei die Trockenheit X des Kältemittels, welches in den Düsenabschnitt (15a) in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a) einströmt, auf nicht weniger als 0,5 und auch nicht mehr als 0,8 in der Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung eingestellt wird, wobei ein Mischabschnitt (15e), der das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel vermischt, in einen Bereich eines inneren Raums des Rumpfabschnitts (15b) von der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) zu einem Einlass (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g) vorgesehen ist, wobei ein Kältemittel-Durchtritt, der in dem Düsenabschnitt (15a) ausgebildet ist, einen zulaufenden Abschnitt (15p) enthält, in welchem eine Kältemittel-Durchtrittsfläche sich allmählich zu einer Kältemittel-stromabwärtigen Seite hin verringert und einen Einspritzabschnitt (15q), welcher das Kältemittel von dem zulaufenden Abschnitt (15p) zu der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) führt, und wobei der Düsenabschnitt (15a) dahingehend vorgesehen ist, das Einspritzkältemittel, welches in den Mischabschnitt (15e) einzuspritzen ist, flexibel zu expandieren, indem ein Ausbreitungswinkel (θn) auf einem Teilabschnitt des Einspritzabschnitts (15q) in einer Axialrichtung auf 0° oder mehr gewählt wird.
Ejektor zur Verwendung für eine Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a), wobei die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung einen Kompressor (11), welcher ein Kältemittel komprimiert und abgibt, und einen heizenden Wärmetauscher (12) enthält, welcher ein einem Wärmeaustausch zu unterziehendes Fluid unter Verwendung eines Hochdruck-Kältemittels als eine Wärmequelle, das von dem Kompressor (11) abgegeben wird erwärmt, wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (15a), der ein Kältemittel dekomprimiert und das Kältemittel von einer Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) einspritzt; und einen Rumpfabschnitt (15b), der eine Kältemittel-Saugöffnung (15d), welche ein Kältemittel durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (15a) mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, ansaugt, und einen Druckerhöhungsabschnitt (15g), der ein gemischtes Kältemittel, enthaltend das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel, welches aus der Kältemittel-Saugöffnung (15d) gesaugt wird, enthält, wobei die Kälteerzeugungskreislauf-Einrichtung (10, 10a) geeignet ist, eine Trockenheit (x) des Kältemittels, das in den Düsenabschnitt (15a) strömt, in solch einer Weise einzustellen, dass die Heizkapazität (Qc) einen Maximalwert annähert, wenn (i) Δicond eine Enthalpiedifferenz ist, welche durch Subtrahieren einer Enthalpie des Kältemittels auf einer Auslassseite des heizenden Wärmetauschers (12) von einer Enthalpie des Kältemittels auf einer Einlassseite des heizenden Wärmetauschers (12) erhalten wird; (ii) Gr eine Strömungsrate des Kältemittels ist, welches in den heizenden Wärmetauscher (12) einströmt; und (iii) Qc eine Heizkapazität des Fluids ist, welches einem Wärmeaustausch in dem heizenden Wärmetauscher (12) zu unter- ziehen ist, die durch Multiplizieren der Kältemittel-Strömungsrate (Gr) mit der Enthalpiedifferenz (Δicond) erhalten wird, wobei ein Mischabschnitt (15i), welcher das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel vermischt, in einem Bereich eines inneren Raums des Rumpfabschnitts (15b) von der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) zu einem Einlass (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g) vorgesehen ist, wobei ein Kältemittel-Durchtritt, der in dem Düsenabschnitt (15a) ausgebildet ist, einen zulaufenden Abschnitt (15p), in welchem sich eine Kältemittel-Durchtrittsfläche allmählich verringert, und einen Einspritzabschnitt (15q), welcher das Kältemittel von dem zulaufenden Abschnitt (15p) zu der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c) führt, enthält, und wobei der Düsenabschnitt (15a) dahingehend vorgesehen ist, das Einspritzkältemittel, welches in den Mischabschnitt (15e) einzuspritzen ist, flexibel zu expandieren, indem ein Ausbreitungswinkel (θn) auf einem Teilabschnitt des Einspritzabschnitts (15q) in einer Axialrichtung auf 0° oder mehr gewählt wird
Ejektor nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Mischabschnitt (15e) in einer Form ausgebildet ist, welche eine Kältemittel-Durchtrittsfläche zu einer stromabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung hin reduziert
Ejektor nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine Kältemittel-Durchtrittsfläche des Einlasses (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g) kleiner gewählt ist als die der Kältemittel-Einspritzöffnung (15c)
Ejektor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend ein Verwirbelungsraum-Ausbildungselement (15o), welches einen Wirbelraum (15k) zum Verwirbeln des in den Düsenabschnitt (15a) strömenden Kältemittels um eine Achse des Düsenabschnitts (15a) herum ausbildet,
Ejektor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend einen Ventilkörper (15m), welcher eine Kältemittel-Durchtrittsfläche des Düsenabschnitt (15a) ändert,
Ejektor nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Strömungsgeschwindigkeit des in den Einlass (15h) des Druckerhöhungsabschnitts (15g) strömenden Kältemittels niedriger als eine Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit (ah) ist