DE112014002876B4

DE112014002876B4 - Ejektor

Info

Publication number: DE112014002876B4
Application number: DE112014002876.2T
Authority: DE
Inventors: Haruyuki Nishijima; Kenta Kayano; Yoshiaki Takano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2034-05-28
Also published as: WO2014203461A1; JP2015001364A; US10018386B2; CN105324581B; US20160116195A1; JP6115345B2; CN105324581A; DE112014002876T5

Abstract

Ejektor (18) für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung (10a, 10b, 10c) mit einem ersten Verdampfer (15) und einem zweiten Verdampfer (17), die ein Kältemittel verdampfen, wobei der Ejektor umfasst:
einen Düsenabschnitt (18a), der das aus dem ersten Verdampfer (15) strömende Kältemittel verdampft, bis das Kältemittel in einen gasförmigflüssigen Zweiphasenzustand kommt, wobei der Düsenabschnitt das Kältemittel aus einer Kältemitteleinspritzöffnung (18c) einspritzt;
einen Körperabschnitt (18b);
eine Kältemittelansaugöffnung (18d), die in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und ein aus dem zweiten Verdampfer (17) strömendes Kältemittel durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (18a) eingespritzt wird, als ein Ansaugkältemittel ansaugt;
einen Druckerhöhungsabschnitt (18g), der in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und den Druck eines vermischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel erhöht; und
ein Wirbelraumausbildungselement (18m), das einen Wirbelraum (18k) bildet, in dem das in den Düsenabschnitt (18a) strömende Kältemittel um eine Achse des Düsenabschnitts (18a) wirbelt, wobei
eine Einlassseite des Düsenabschnitts (18a) mit der Kältemittelauslassseite des ersten Verdampfers (15) verbunden ist.

Description

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-127579 , eingereicht am 18. Juni 2013, deren Offenbarung hier per Referenz eingebunden ist.
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Ejektor, der ein Fluid dekomprimiert und das Fluid durch eine Saugwirkung eines Einspritzfluids, das mit einer hohen Geschwindigkeit eingespritzt wird, ansaugt.
Herkömmlicherweise ist eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung, die einen Ejektor umfasst (auf die hier nachstehend als ein Ejektorkältekreislauf Bezug genommen wird) bekannt.
In dieser Art von Ejektorkältekreislauf wird ein aus einem Verdampfer strömendes Kältemittel durch eine Ansaugwirkung eines Hochgeschwindigkeitseinspritzkältemittels, das von einem Düsenabschnitt des Ejektors eingespritzt wird, angesaugt, der Druck eines gemischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel wird durch Umwandeln von kinetischer Energie des gemischten Kältemittels in Druckenergie in einem Diffusorabschnitt (d.h. einem Druckerhöhungsabschnitt) des Ejektors erhöht, und das gemischte Kältemittel strömt aus einer Einsaugseite eines Kompressors.
Auf diese Weise wird in dem Ejektorkältekreislauf die von dem Kompressor verbrauchte Leistung verringert und ein Leistungskoeffizient (COP) des Kreislaufs wird im Vergleich zu einer allgemeinen Kältekreislaufvorrichtung, in der der Kältemittelverdampfungsdruck in einem Verdampfer im Wesentlichen gleich dem Ansaugkältemitteldruck in einem Kompressor ist, verbessert.
Außerdem offenbart die Patentliteratur 1 zum Beispiel als einen spezifischen Aufbau einen derartigen Ejektorkältekreislauf, der zwei Verdampfer umfasst, wobei ein aus dem Verdampfer auf einer Seite mit hohem Kältemittelverdampfungsdruck strömendes Kältemittel in einen Düsenabschnitt eines Ejektors strömt, und wobei ein Kältemittel, das auf einer Seite mit niedrigem Verdampfungsdruck aus dem Verdampfer strömt, durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels angesaugt wird. Die Patentliteraturen 2 bis 7 offenbaren weitere Kältekreisläufe, in denen Ejektoren eingesetzt werden.

Patentliteratur 1: JP 2012-149790 A
Patentliteratur 2: DE 10 2005 007 108 A1
Patentliteratur 3: DE 10 2004 009 966 A1
Patentliteratur 4: DE 103 30 103 A1
Patentliteratur 5: US 2013/0 000 348 A1
Patentliteratur 6: JP 2013-068 199 A
Patentliteratur 7: JP 2009-133 624 A

Jedoch gibt es gemäß Überlegungen der Erfinder der gegenständlichen Anmeldung einen Fall, in dem, wenn der Ejektorkältekreislauf der Patentliteratur 1 tatsächlich betrieben wird, ein Diffusorabschnitt des Ejektors eine gewünschte Kälteverstärkungsleistung nicht ausüben kann, und eine Wirkung in der Verbesserung des COP, indem der Ejektor aufgenommen wird, kann nicht ausreichend erhalten werden.
Angesichts des vorstehenden Punkts ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die Verschlechterung einer Kältemitteldruckerhöhungsleistung eines Ejektors, mit der ein aus einem Verdampfer strömendes Kältemittel in einen Düsenabschnitt strömt, zu beschränken.
Im Detail ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die Verschlechterung der Kältemitteldruckerhöhungsleistung zu beschränken, indem eine Kondensationsverzögerung in dem Düsenabschnitt in dem Ejektor beschränkt wird, mit der das aus dem Verdampfer strömendes Kältemittel in einen Düsenabschnitt strömt. Dies wird durch einen Ejektor gemäß Anspruch 1, 2, 4, 6 oder 7 erreicht.
Ein Ejektor der vorliegenden Offenbarung wird auf eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung angewendet, die einen ersten Verdampfer und einen zweiten Verdampfer hat, die ein Kältemittel verdampfen.
Der Ejektor hat einen Düsenabschnitt und einen Körperabschnitt. Der Düsenabschnitt dekomprimiert das aus dem ersten Verdampfer strömende Kältemittel, bis das Kältemittel in einen gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand kommt, und spritzt das Kältemittel aus einer Kältemitteleinspritzöffnung ein. Eine Kältemittelansaugöffnung ist in dem Körperabschnitt bereitgestellt und saugt ein aus dem zweiten Verdampfer strömendes Kältemittel als ein Ansaugkältemittel durch eine Ansaugwirkung eines von dem Düsenabschnitt eingespritzten Kältemittels ein. Ein Druckerhöhungsabschnitt ist in dem Körperabschnitt bereitgestellt und erhöht den Druck eines vermischten Kältemittels in dem Einspritzkältemittels und dem Ansaugkältemittel.
Der Ejektor hat ferner ein Wirbelraumausbildungselement, das einen Wirbelraum bildet, in dem das in den Düsenabschnitt strömende Kältemittel um eine Achse des Düsenabschnitts wirbelt.
Gemäß dem Vorstehenden wird das Wirbelraumausbildungselement zum Ausbilden des Wirbelraums bereitgestellt. Folglich wirbelt das Kältemittel in dem Wirbelraum, und auf diese Weise wird die Kondensation des Kältemittels auf einer Wirbelmittenachsenseite in dem Wirbelraum begonnen, und das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel, in dem ein Kondensationskern erzeugt wird, kann in den Düsenabschnitt strömen.
Folglich kann das Auftreten der Kondensationsverzögerung in dem Kältemittel in dem Düsenabschnitt beschränkt werden. Als ein Ergebnis kann gemäß der vorliegenden Offenbarung die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in einem Druckerhöhungsabschnitt stabilisiert werden, und die Verschlechterung der Kältemitteldruckerhöhungsleistung kann beschränkt werden, indem die Kondensationsverzögerung in dem Düsenabschnitt in dem Ejektor beschränkt wird, wodurch das aus dem Verdampfer strömende Kältemittel in den Düsenabschnitt strömt.

1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, das einen Ejektorkältekreislauf einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist eine axiale Querschnittansicht des Ejektors der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Zustand eines Kältemittels zu einer Zeit abbildet, zu der der Ejektorkältekreislauf der ersten Ausführungsform betrieben wird.
4 ist ein Diagramm, das einen Wirkungsgrad des Ejektors der ersten Ausführungsform anzeigt.
5 ist eine axiale Querschnittansicht, die einen Ejektor einer zweiten Ausführungsform darstellt.
6 ist eine axiale Querschnittansicht eines Ejektors einer dritten Ausführungsform.
7 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer Linie VII-VII in 6 genommen ist.
8 ist ein Diagramm, das den Düsenwirkungsgrad des Ejektors der dritten Ausführungsform anzeigt.
9 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Ejektorkältekreislaufs einer vierten Ausführungsform.
10 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Zustand eines Kältemittels zu einer Zeit abbildet, zu der der Ejektorkältekreislauf der vierten Ausführungsform betrieben wird.
11 ist ein Gesamtaufbaudiagramm, eines Ejektorkältekreislaufs einer fünften Ausführungsform.
12 ist eine Querschnittansicht eines Flüssigkeitslagerbehälters der fünften Ausführungsform.
13 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Ejektorkältekreislaufs einer sechsten Ausführungsform.
14 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Ejektorkältekreislaufs einer siebten Ausführungsform.
15 ist eine axiale Querschnittansicht eines Ejektors einer achten Ausfüh ru ngsform.
16 ist eine axiale Querschnittansicht eines Ejektors einer neunten Ausführungsform.
17 ist eine axiale Querschnittansicht eines Ejektors eines modifizierten Beispiels der neunten Ausführungsform.
18 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Ejektorkältekreislaufs einer zehnten Ausführungsform.
19 ist ein Gesamtaufbaudiagramm eines Ejektorkältekreislaufs eines modifizierten Beispiels der zehnten Ausführungsform.
20 ist ein Erläuterungsdiagramm zur Erklärung einer Position, an der in einem Ejektor während eines Betriebs eines allgemeinen Ejektorkältekreislaufs eine Stoßwelle erzeugt wird.
21 ist ein Erläuterungsdiagramm zur Erklärung einer Position, an der in dem Ejektor während eines Betriebs, in dem eine Qualität eines in einen Düsenabschnitt strömenden Kältemittels relativ hoch ist, eine Stoßwelle erzeugt wird.
22 ist ein Erläuterungsdiagramm zur Erklärung einer Druckänderung eines vermischten Kältemittels während eine Betriebs des allgemeinen Ejektorkältekreislaufs.
23 ist ein Erläuterungsdiagramm zur Erklärung einer Druckänderung des vermischten Kältemittels während des Betriebs, in dem die Qualität des in den Düsenabschnitt strömenden Kältemittels relativ hoch ist.
24 ist ein Erläuterungsdiagramm zur Erklärung einer fassförmigen Stoßwelle.
25 ist ein Mollier-Diagramm, das einen Zustand des Kältemittels zu einer Zeit, zu der eine Kondensationsverzögerung in dem Düsenabschnitt des Ejektors auftritt, abbildet.

Die vorliegende Offenbarung verbessert die Patentliteratur 1. Gemäß den Überlegungen der Erfinder der gegenständlichen Anmeldung gibt es einen Fall, in dem, wenn der Ejektorkältekreislauf der Patentliteratur tatsächlich betrieben wird, der Diffusorabschnitt des Ejektors die gewünschte Kälteerhöhungsleistung nicht ausüben kann und die Wirkung der Verbesserung des COP durch Aufnahme des Ejektors nicht ausreichend erhalten werden kann.
Folglich erforschten die Erfinder der gegenständlichen Anmeldung eine Ursache und es wurde herausgefunden, dass die Ursache die war, dass in dem Ejektorkältekreislauf der Patentliteratur 1 das gasphasige Kältemittel kondensiert wurde, während es in dem Kältemitteldurchgang, der in dem Düsenabschnitt des Ejektors bereitgestellt ist, dekomprimiert wurde, das heißt, das Kältemittel wird in dem Düsenabschnitt des Ejektors in einer Weise dekomprimiert, dass in einem Dekompressionsverfahren eine Sättigungsgaslinie von einem Punkt d3 zu einem Punkt g3 in einem Mollier-Diagramm in 3, das in der Ausführungsform nachstehend beschrieben wird, durchquert wird
Der Grund dafür ist, dass, wenn in einem derartigen Dekompressionsverfahren das gasphasige Kältemittel, das durch den in einem Düsenabschnitt 18a ausgebildeten Kältemitteldurchgang strömt, wie durch einen Punkt d25 -> einen Punkt g25 in 25 angezeigt, strömt, möglicherweise eine Kondensationsverzögerung auftritt, in der die Kondensation selbst in einem gesättigten Zustand nicht sofort beginnt und das Kältemittel in einen übersättigten Zustand übergeht.
Es sollte bemerkt werden, dass 25 ein Mollier-Diagramm ist, das eine Änderung in einem Zustand des Kältemittels in dem Fall abbildet, in dem die Kondensationsverzögerung auftritt. Das Kältemittel ist in dem gleichen Zustand wie dem in 3, der durch das gleiche Bezugszeichen (d.h. Alphabet) wie dem in 3 bezeichnet wird, und nur ein Suffix (Zahl) wird geändert. Das Gleiche gilt für die anderen Mollier-Diagramme.
Hier wird eine Ursache für eine derartige Kondensationsverzögerung beschrieben. Wenn eine Kraft zwischen Molekülen, die eine Van-der-Waals-Kraft ist, betrachtet wird, wird, wie in dem Mollier-Diagramm in 25 angezeigt, eine Isotherme eines gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittels als eine Kurve gezeichnet, die von einer Gleichdrucklinie abweicht.
Folglich wechselt das Kältemittel in einem Bereich, in dem seine Enthalpie ein wenig gegenüber der der Sättigungsgaslinie verringert ist, in einen metastabilen Zustand, in dem das Kältemittel nicht kondensiert werden kann, es sei denn, seine Temperatur wird verringert, so dass sie niedriger als die Temperatur auf der Sättigungsgaslinie mit dem gleichen Druck ist. Wenn folglich das gasphasige Kältemittel in den Düsenabschnitt 18a strömt, tritt die Kondensationsverzögerung, in der die Kondensation des Kältemittels in dem metastabilen Zustand nicht begonnen wird, bis seine Temperatur in einem gewissen Maß verringert ist, auf.
Wenn ferner die Kondensationsverzögerung auftritt, wird die Enthalpie eines Einspritzkältemittels im Vergleich zu einem Fall, in dem das Kältemittel in einer isentropen Weise in dem Düsenabschnitt expandiert wird, erhöht (entspricht Δhx in 25). Eine erhöhte Menge dieser Enthalpie entspricht einer latenten Wärmefreisetzungsmenge und Energie wird als latente Wärmemenge freigesetzt, wenn das Kältemittel durch den Kältemitteldurchgang strömt, der in dem Düsenabschnitt ausgebildet ist. Wenn folglich diese latente Wärmefreisetzungsmenge erhöht wird, wird eine Stoßwelle in dem Kältemittel, das durch den in dem Düsenabschnitt ausgebildeten Kältemitteldurchgang strömt, erzeugt.
Die Stoßwelle, die zu einer Zeit erzeugt wird, zu der das Kältemittel die latente Wärme freisetzt, macht die Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels instabil. Folglich verschlechtert sich die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt.
Angesichts des vorstehenden Punkts hat die vorliegende Offenbarung einen Zweck der Beschränkung der Verschlechterung der Druckerhöhungsleistung eines Ejektors, durch den ein aus einem Verdampfer strömendes Kältemittel in einen Düsenabschnitt strömt.
Im Detail hat die vorliegende Offenbarung einen Zweck der Beschränkung der Verschlechterung der Kältemitteldruckerhöhungsleistung durch Beschränken einer Kondensationsverzögerung in dem Düsenabschnitt in dem Ejektor, wodurch das aus dem Verdampfer strömende Kältemittel in den Düsenabschnitt strömt.
In Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, wird eine Beschreibung von Betriebsarten mit Einrichtungen zur Verhinderung, dass ein Diffusorabschnitt (d.h. ein Druckerhöhungsabschnitt) eines Ejektors unfähig wird, die gewünschte Kältemitteldruckerhöhungsleistung auszuüben, in einem Ejektorkältekreislauf in einem derartigen Aufbau gegeben, dass ein aus einem Verdampfer strömendes Kältemittel in einen Düsenabschnitt des Ejektors strömt. Außerdem umfassen die Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, Betriebsarten als Voraussetzungen der vorliegenden Offenbarung und Betriebsarten als Referenzen.
Hier nachstehend wird eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform unter Verwendung von 1 bis 4 vorgenommen. In dieser Ausführungsform wird ein Ejektorkältekreislauf 10, der einen Ejektor 18 umfasst, auf eine Fahrzeugkältekreislaufvorrichtung angewendet. Insbesondere übt der Ejektorkältekreislauf 10 eine Funktion zum Kühlen einer Fahrzeugkabineninnenluft, die in ein Fahrzeuginneres geblasen werden soll, und eine Funktion zum Kühlen einer Innenluft eines Kastens, die in eine Fahrzeugkühlmaschine (Kühlbox) geblasen werden soll, die in der Fahrzeugkabine angeordnet ist, aus.
In dem Ejektorkältekreislauf 10, der in einem Gesamtaufbaudiagramm von 1 gezeigt ist, saugt ein Kompressor 11 ein Kältemittel an, komprimiert das Kältemittel, um es zu einem Hochdruckkältemittel zu machen, und gibt das Hochdruckkältemittel ab. Insbesondere ist der Kompressor 11 dieser Ausführungsform ein elektrischer Kompressor, der durch Aufnehmen eines Kompressionsmechanismus mit fester Kapazität und eines Elektromotors, der den Kompressionsmechanismus antreibt, in einem Gehäuse aufgebaut ist.
Jeder von verschiedenen Arten von Kompressionsmechanismen, wie etwa ein Spiralkompressionsmechanismus und ein Scheibenkompressionsmechanismus, können als der Kompressionsmechanismus verwendet werden. Außerdem wird der Betrieb (d.h. die Drehzahl) des Elektromotors durch ein Steuersignal gesteuert, das von einer Steuerung ausgegeben wird, die nachstehend beschrieben wird, und jede Art eines Wechselstrommotors und eines Gleichstrommotors kann verwendet werden.
Außerdem kann der Kompressor 11 ein verbrennungsmotorbetriebener Kompressor sein, der durch die Drehantriebskraft angetrieben wird, die von einem Fahrzeugfahrverbrennungsmotor über eine Riemenscheibe, einen Riemen und ähnliches übertragen wird. Als diese Art von verbrennungsmotorbetriebenem Kompressor können ein Kompressor mit variabler Kapazität, der eine Kältemittelabgabekapazität durch eine Änderung der Abgabekapazität einstellen kann, ein Kompressor mit fester Kapazität, der die Kältemittelabgabefähigkeit durch Ändern einer Betriebsrate des Kompressors durch Verbinden/Trennen einer elektromagnetischen Kupplung einstellt, und ähnliche verwendet werden.
Außerdem wird ein HFC-basiertes Kältemittel (insbesondere R134a) als das Kältemittel in dem Ejektorkältekreislauf 10 verwendet, und ein unterkritischer Dampfkompressionskältekreislauf, in dem der hochdruckseitige Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt, wird aufgebaut. Außerdem wird Kältemaschinenöl, das den Kompressor 11 schmiert, in das Kältemittel gemischt, und etwas von dem Kältemaschinenöl zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreislauf.
Eine Kältemitteleinlassseite eine Wärmestrahlers 12 ist mit einer Abgabeöffnungsseite des Kompressors 11 verbunden. Der Wärmestrahler 12 ist ein Wärmestrahlungswärmetauscher, der Wärme von einem Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird, abstrahlt und das Hochdruckkältemittel durch Austauschen von Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel und der Fahrzeugkabinenaußenluft (d.h. Außenluft), die von einem Kühlventilator 12a geblasen wird, kühlt. Der Kühlventilator 12a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (d.h. Luftvolumen) durch eine Steuerspannung, die von der Steuerung ausgegeben wird, gesteuert wird.
Eine Einlassseite einer hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 als ein erster Dekompressionsabschnitt ist mit einer Kältemittelauslassseite des Wärmestrahlers 12 verbunden. Die hochstufenseitige Drosselvorrichtung 13 hat einen Thermometerabschnitt, die einen Überhitzungsgrad eines auslassseitigen Kältemittels eines ersten Verdampfers 15 auf der Basis einer Temperatur und eines Drucks des auslassseitigen Kältemittels des ersten Verdampfers 15 erfasst. Die hochstufenseitige Drosselvorrichtung 13 ist ein thermisches Expansionsventil, das eine Strömungsdurchgangsfläche unter Verwendung eines mechanischen Mechanismus einstellt, so dass der Überhitzungsgrad des auslassseitigen Kältemittels des ersten Verdampfers 15 innerhalb einen vorgegebenen Referenzbereich fällt.
Eine Kältemittelzuströmungsöffnung eines Verzweigungsabschnitts 14 zum Unterteilen einer Strömung des aus der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 strömenden Kältemittels, ist mit einer Auslassseite der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 verbunden. Der Verzweigungsabschnitt 14 ist aus einer Dreiwegeverbindung aufgebaut, die drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen hat. Eine der drei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen ist als eine Kältemittelzuströmungsöffnung festgelegt, während der Rest der zwei Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen als Kältemittelausströmungsöffnungen festgelegt sind. Eine derartige Dreiwegeverbindung kann durch Verbinden von Rohrleitungen mit verschiedenen Rohrleitungsdurchmessern ausgebildet werden oder kann durch Bereitstellen der mehreren Kältemitteldurchgänge an einem Metallblock oder einen Harzblock ausgebildet werden.
Eine Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfers 15 ist mit einer der Kältemittelausströmungsöffnungen des Verzweigungsabschnitts 14 verbunden. Der erste Verdampfer 15 ist ein Wärmeaufnahmewärmetauscher, der ein Niederdruckkältemittel verdampft und eine Wärmeaufnahmewirkung ausübt, indem er Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, dessen Druck in der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 verringert wurde, und der Fahrzeuginnenluft, die von einem ersten Gebläseventilator 15a in die Fahrzeugkabine geblasen werden soll, austauscht. Der erste Gebläseventilator 15a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (d.h. Luftvolumen) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Steuerung ausgegeben wird.
Eine Einlassseite einer niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 als ein zweiter Dekompressionsabschnitt ist mit der anderen Kältemittelauslassöffnung des Verzweigungsabschnitts 14 verbunden. Die niederstufenseitige Drosselvorrichtung 16 ist eine feste Drossel, deren Öffnungsgrad fest ist. Insbesondere können eine Düse, eine Mündung, ein Kapillarrohr oder ähnliches verwendet werden.
Eine Kältemitteleinlassseite eines zweiten Verdampfers 17 ist mit einer Auslassseite der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 verbunden. Der zweite Verdampfer 17 ist ein Wärmeaufnahmewärmetauscher, der das Niederdruckkältemittel verdampft und durch Austauschen von Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, dessen Druck in der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 verringert wurde, und der Kasteninnenluft, die zirkuliert und in die Kühlbox geblasen werden soll, eine Wärmeaufnahmewirkung ausübt. Ein grundlegender Aufbau des zweiten Verdampfers 17 ist äquivalent zu dem des ersten Verdampfers 15.
Hier wird das Kältemittel, das in den zweiten Verdampfer 17 strömt, in der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 weiter dekomprimiert, nachdem es in der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 dekomprimiert wurde. Folglich ist der Kältemittelverdampfungsdruck (d.h. die Kältemittelverdampfungstemperatur) in dem zweiten Verdampfer 17 niedriger als der Kältemittelverdampfungsdruck (d.h. die Kältemittelverdampfungstemperatur) in dem ersten Verdampfer 15. Außerdem ist der zweite Gebläseventilator 17a ein elektrisches Gebläse dessen Drehzahl (d.h. Luftvolumen) durch eine Steuerspannung, die von der Steuerung ausgegeben wird, gesteuert wird.
Als nächstes ist eine Einlassseite eines Düsenabschnitts 18a des Ejektors 18 mit der Kältemittelauslassseite des ersten Verdampfers 15 verbunden. Der Ejektor 18 erfüllt eine Funktion als ein Dekompressor, der das strömungsabwärtsseitige Kältemittel des ersten Verdampfers 15 dekomprimiert, und erfüllt auch eine Funktion als ein Kältemittelzirkulationsabschnitt (d.h. ein Kältemitteltransportabschnitt), der das Kältemittel durch eine Saugwirkung des mit hoher Geschwindigkeit eingespritzten Einspritzkältemittels ansaugt (d.h. transportiert) und das Kältemittel durch den Kreislauf zirkulieren lässt.
Ein detaillierter Aufbau des Ejektors 18 wird unter Verwendung von 2 beschrieben. Der Ejektor 18 hat den Düsenabschnitt 18a und einen Körperabschnitt 18b. Zuerst wird der Düsenabschnitt 18a aus Metall (z.B. nichtrostende Stahllegierung) oder ähnlichem ausgebildet, so dass er eine im Allgemeinen zylindrische Form hat, die allmählich in Richtung einer Kältemittelströmungsrichtung angeschrägt ist. Der Düsenabschnitt 18a dekomprimiert und expandiert das Kältemittel in einer isentropen Weise in einem Kältemitteldurchgang (d.h. Drosseldurchgang), der auf der Innenseite ausgebildet ist.
In dem Kältemitteldurchgang, der in dem Düsenabschnitt 18a ausgebildet ist, ist ein Halsabschnitt, in dem eine Kältemitteldurchgangsfläche maximal verkleinert ist, (d.h. Abschnitt mit minimaler Durchgangsfläche) bereitgestellt, und ein Aufweitungsabschnitt, in dem die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche von dem Halsabschnitt in Richtung einer Kältemitteleinspritzöffnung 18c zum Einspritzen des Kältemittels allmählich zunimmt, ist bereitgestellt. Das heißt, der Düsenabschnitt 18a dieser Ausführungsform ist als eine sogenannte Lavaldüse aufgebaut.
Gemäß dem Düsenabschnitt 18a dieser Ausführungsform kommt das Einspritzkältemittel, das während eines Normalbetriebs des Ejektorkältekreislaufs 10 aus der Kältemitteleinspritzöffnung 18c eingespritzt wird, in einen gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand. Außerdem wird eine Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das unmittelbar vor der Einspritzung aus der Kältemitteleinspritzöffnung 18c steht, größer oder gleich der Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh.
Hier ist die Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh eine Schallgeschwindigkeit eines Fluids in einem Gas-Flüssigkeitsmischzustand, in dem ein gasphasiges Fluid und ein flüssigphasiges Fluid gemischt sind, und ist durch die folgende Formel F1 definiert. $α h = [P/ {α \times (1 - α) \times pl} 0,5]$
α in der Formel F1 ist ein Leerraumanteil und zeigt ein Rauminhaltsverhältnis von pro Einheitsvolumen enthaltenen Leerräumen (Luftblasen) an. Im Detail ist der Leerraumanteil α durch die folgende Formel F2 definiert. $α= x / {x + (pg/pl) \times (1 - x)}$
Außerdem ist pg in den Formeln F1, F2 die gasphasige Fluiddichte, pl ist die flüssigphasige Fluiddichte, und P ist der Druck des Zweiphasenfluids.
Als nächstes wird der Körperabschnitt 18b aus einem Metall (z.B. Aluminium) oder einem Harz ausgebildet, so dass er im Allgemeinen eine zylindrische Form hat, als ein Befestigungselement wirkt, das den Düsenabschnitt 18a auf seiner Innenseite hält und fixiert, und eine Außenschale des Ejektors 18 bildet. Insbesondere wird der Düsenabschnitt 18a durch Presspassen oder ähnliches fixiert, um in einem Abschnitt auf einer Endseite in einer Längsrichtung des Körperabschnitts 18b aufgenommen zu werden.
Außerdem ist ein Abschnitt einer Außenumfangsseitenoberfläche des Körperabschnitts 18b, der der Außenumfangsseite des Düsenabschnitts 18a entspricht, mit einer Kältemittelansaugöffnung 18d ausgebildet, die derart bereitgestellt ist, dass sie ihn durchdringt und mit der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a in Verbindung bringt. Die Kältemittelansaugöffnung 18d ist ein Durchgangsloch, durch das aus dem zweiten Verdampfer 17 strömendes Kältemittel durch die Saugwirkung des Einspritzkältemittels, das von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a eingespritzt wird, angesaugt wird.
Außerdem sind auf der Innenseite des Körperabschnitts 18b (i) ein Mischabschnitt 18e, der das Einspritzkältemittel, das von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c eingespritzt wird, und das Ansaugkältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 18d angesaugt wird, vermischt, (ii) ein Ansaugdurchgang 18f, der das Ansaugkältemittel, das von der Kältemittelansaugöffnung 18d in den Mischabschnitt 18e eingesaugt wird, leitet, und (iii) ein Diffusorabschnitt 18g als ein Druckerhöhungsabschnitt, der den Druck des vermischten Kältemittels, das in dem Mischabschnitt 18e vermischt wurde, erhöht, bereitgestellt.
Der Ansaugdurchgang 18f ist durch einen Raum zwischen einer Außenumfangsseite nahe einer Spitze in einer angeschrägten Form des Düsenabschnitts 18a und einer Innenumfangsseite des Körperabschnitts 18b ausgebildet. Eine Kältemitteldurchgangsfläche des Ansaugdurchgangs 18f nimmt in Richtung der Kältemittelströmungsrichtung allmählich ab. Auf diese Weise nimmt eine Strömungsgeschwindigkeit des Ansaugkältemittels, das durch den Ansaugdurchgang 18f strömt, allmählich zu, und der Energieverlust (Mischverlust) zu einer Zeit, zu der das Ansaugkältemittel und das Einspritzkältemittel in dem Mischabschnitt 18e vermischt werden, wird dadurch verringert.
Von einem Innenraum des Körperabschnitts 18b wird der Mischraum 18e in einem Raum ausgebildet, der innerhalb eines Bereichs von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a zu einem Einlassabschnitt 18h des Diffusorabschnitts 18g in einem axialen Querschnitt des Düsenabschnitts 18a liegt. Außerdem wird ein axialer Abstand La des Düsenabschnitts 18a, der von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c in dem Mischabschnitt 18e zu dem Einlassabschnitt 18h ist, derart bestimmt, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des in den Einlassabschnitt 18h strömenden Kältemittels kleiner oder gleich der Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh wird.
Insbesondere hat in dieser Ausführungsform ein Kreis in einem Querschnitt des Düsenabschnitts 18a, der senkrecht zu seiner Axialrichtung ist und der die Kältemitteleinspritzöffnung 18c umfasst, einen Gesamtwert einer kreisförmigen Öffnungsquerschnittfläche der Kältemitteleinspritzöffnung 18c und eine bogenförmige Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche des Ansaugdurchgangs 18f. Wenn ein entsprechender Durchmesser eines derartigen Kreises als ϕDa festgelegt wird, wird der Abstand La bestimmt, so dass er die folgende Formel F3 erfüllt. $La/ ϕ Da \leq 1$
In dieser Ausführungsform wird insbesondere der Abstand La bestimmt, so dass er La/ϕDa = 1 erfüllt (z.B. sind der entsprechende Durchmesser ϕDa und der Abstand La jeweils 8 mm). Jedoch können der entsprechende Durchmesser ϕDa und der Abstand La jeweils auf 9 mm und 7 mm festgelegt werden.
Außerdem hat der Mischabschnitt 18e dieser Ausführungsform eine Form, um die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite des Kältemittels zu verkleinern. Die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche ist eine Fläche mit einem Querschnitt des Kältemitteldurchgangs in einer Linie, die senkrecht zu der Axialrichtung des Düsenabschnitts 18a ist. Insbesondere ist der Mischabschnitt 18e in einer Form ausgebildet, die eine Kombination aus (i) einer Kegelstumpfform, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung allmählich abnimmt, und (ii) einer Säulenform, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche fest ist, ist. Überdies ist der Mischabschnitt 18e in einer Form ausgebildet, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche des Einlassabschnitts 18h des Diffusorabschnitts 18g kleiner als die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche der Kältemitteleinspritzöffnung 18c ist.
Wenn außerdem, wie in 2 gezeigt, auf eine axiale Länge des Düsenabschnitts 18a in einem säulenförmigen Abschnitt des Mischabschnitts 18e als Lb Bezug genommen wird und auf einen Durchmesser des säulenförmigen Abschnitts (entspricht einem Durchmesser des Einlassabschnitts 18h des Diffusorabschnitts 18g) als ϕDb Bezug genommen wird, wird der Abstand Lb derart bestimmt, dass er die folgende Formel F4 erfüllt: $Lb/ ϕ Db \leq 1$
In dieser Ausführungsform wird der Abstand Lb spezifischer derart bestimmt, dass Lb/ϕDb = 1 erfüllt wird (z.B. sind der Durchmesser ϕDb und der Abstand Lb jeweils 7 mm). Jedoch können zum Beispiel der entsprechende Durchmesser ϕDb und der Abstand Lb jeweils auf 7 mm und 6 mm festgelegt werden.
Der Diffusorabschnitt 18g ist eingerichtet, um von einem Auslass des Mischabschnitts 18e fortgesetzt zu werden, und ist derart ausgebildet, dass die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche allmählich zunimmt. Folglich erfüllt der Diffusorabschnitt 18g eine Funktion zum Umwandeln von Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittels nach dem Strömen aus dem Mischabschnitt 18e in Druckenergie, das heißt, eine Funktion zur Erhöhung des Drucks des vermischten Kältemittels durch Verringern der Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels.
Wie in 2 gezeigt, wird insbesondere eine Wandoberflächenform einer Innenumfangswandoberfläche des Körperabschnitts 18b, die den Diffusorabschnitt 18g dieser Ausführungsform bildet, durch Kombinieren mehrerer Krümmungen ausgebildet. Ein Ausdehnungsgrad der Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in dem Diffusorabschnitt 18g nimmt in Richtung der Kältemittelströmungsabwärtsrichtung allmählich zu und wird dann wieder verringert. Auf diese Weise kann der Druck des Kältemittels auf die isentrope Weise erhöht werden.
Eine Ansaugöffnung des Kompressors 11 ist mit einer Kältemittelauslassseite des Diffusorabschnitts 18g des Ejektors 18 verbunden.
Als nächstes wird eine elektrische Steuereinheit dieser Ausführungsform beschrieben. Die Steuerung, die nicht abgebildet ist, ist aus einem wohlbekannten Mikrocomputer aufgebaut, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und ähnliche und eine periphere Schaltung dazu umfasst. Die Steuerung führt auf der Basis eines in ihrem Rom gespeicherten Steuerprogramms verschiedene Arten von Berechnungen und Verarbeitungen durch und steuert den Betrieb verschiedener Arten von Steuerzielgeräten 11, 12a, 15a, 17a und ähnlichen, die mit einer Ausgangsseite verbunden sind.
Außerdem ist eine Sensorgruppe aus einem Innenlufttemperatursensor, einem Außenlufttemperatursensor, einem Sonnenstrahlungssensor, einem ersten Verdampfertemperatursensor, einem zweiten Verdampfertemperatursensor, einem auslassseitigen Temperatursensor, einem auslassseitigen Drucksensor, einem Kasteninnentemperatursensor und ähnlichen mit der Steuerung verbunden und Erfassungswerte der Sensorwerte werden in sie eingegeben. Der innenlufttemperatursensor erfasst eine Fahrzeugkabineninnentemperatur. Der Außenlufttemperatursensor erfasst eine Außenlufttemperatur. Der Sonnenstrahlungssensor erfasst eine Menge der Sonnenstrahlung in der Fahrzeugkabine. Der erste Verdampfertemperatursensor erfasst eine Ausblaslufttemperatur des ersten Verdampfers 15 (d.h. eine Verdampfertemperatur). Der zweite Verdampfertemperatursensor erfasst eine Ausblaslufttemperatur des zweiten Verdampfers 17 (d.h. eine Verdampfertemperatur). Der auslassseitige Temperatursensor erfasst eine Temperatur des auslassseitigen Kältemittels des Wärmestrahlers 12. Der auslassseitige Drucksensor erfasst einen Druck des auslassseitigen Kältemittels des Wärmestrahlers 12.
Außerdem ist ein Bedienfeld, das nicht gezeigt ist und in der Nähe eines Armaturenbretts auf der Vorderseite des Inneren der Fahrzeugkabine angeordnet ist, mit einer Eingangsseite der Steuerung verbunden, und Bediensignale von verschiedenen Bedienschaltern, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, werden in die Steuerung eingegeben. Als die verschiedenen Bedienschalter, die in dem Bedienfeld bereitgestellt sind, sind ein Klimaanlagenbedienschalter zum Anfordern der Klimatisierung des Inneren der Fahrzeugkabine, ein Fahrzeuginnentemperaturfestlegungsschalter zum Festlegen der Fahrzeugkabineninnentemperatur und ähnliche bereitgestellt.
In der Steuerung dieser Ausführungsform sind die Steuereinheiten zum Steuern verschiedener Betriebe von Steuerzielgeräten, die mit ihrer Ausgangsseite verbunden sind, integral aufgebaut. in der Steuerung bildet ein Aufbau (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs jeder Art von Steuerzielgerät die Steuereinheit jeder Art des Steuerzielgeräts. Zum Beispiel bildet in dieser Ausführungsform ein Aufbau (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs des Kompressors 11 eine Abgabefähigkeitssteuereinheit.
Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform in dem vorstehenden Aufbau unter Verwendung des Mollier-Diagramms in 3 beschrieben. Wenn zuerst der Betriebsschalter des Bedienfelds eingeschaltet wird (EIN), betreibt die Steuerung den Elektromotor des Kompressors 11, den Kühlventilator 12a, den ersten Gebläseventilator 15a, den zweiten Gebläseventilator 17a und ähnliche. Folglich saugt der Kompressor 11 das Kältemittel ein, komprimiert es und gibt es ab.
Das gasphasige Kältemittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wurde und in einem Hochtemperatur-Hochdruckzustand ist (siehe Punkt a3 in 3), strömt in den Wärmestrahler 12, tauscht Wärme mit der Luft (d.h. der Außenluft) aus, die von dem Kühlventilator 12a geblasen wird, strahlt Wärme ab und wird kondensiert (siehe Punkt a3 -> Punkt b3 in 3).
Das aus dem Wärmestrahler 12 strömende Kältemittel strömt in die hochstufenseitige Drosselvorrichtung 13 und wird auf isentrope Weise dekomprimiert (siehe Punkt b3 -> Punkt c3 in 3). Zu dieser Zeit wird ein Drosselöffnungsgrad der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 derart eingestellt, dass der Überhitzungsgrad des auslassseitigen Kältemittels des ersten Verdampfers 15 (siehe Punkt d3 in 3) innerhalb einen vorgegebenen spezifizierten Bereich fällt.
Die Strömung des Kältemittels, das in der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 dekomprimiert wurde, wird in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt. Eines der Kältemittel, die in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt wurden, strömt in den ersten Verdampfer 15, nimmt Wärme aus der Fahrzeugkabineninnenluft, die von dem ersten Gebläseventilator 15a geblasen wird, auf und wird verdampft (siehe Punkt c3 -> Punkt d3 in 3). Auf diese Weise wird die Fahrzeugkabineninnenluft gekühlt.
Das andere der Kältemittel, die in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt wurden, strömt in die niederstufenseitige Drosselvorrichtung 16 und wird weiter auf die isentrope Weise dekomprimiert (siehe Punkt c3 -> Punkt e3 in 3). Das Kältemittel, das in der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 dekomprimiert wurde, strömt in den zweiten Verdampfer 17, nimmt Wärme aus der Kasteninnenluft auf, die von dem zweiten Gebläseventilator 17a zirkuliert und geblasen wurde, und wird verdampft (siehe Punkt e3 -> Punkt f3 in 3). Auf diese Weise wird die Kasteninnenluft gekühlt.
Außerdem strömt das gasphasige Kältemittel, das aus dem ersten Verdampfer 15 strömt und den Überhitzungsgrad hat, in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18, wird auf die isentrope Weise dekomprimiert und wird eingespritzt (siehe Punkt d3 -> Punkt g3 in 3). Dann wird das aus dem zweiten Verdampfer 17 strömende Kältemittel von der Kältemittelansaugöffnung 18d des Ejektors 18 angesaugt.
Das von dem Düsenabschnitt 18a eingespritzte Einspritzkältemittel und das von der Kältemittelansaugöffnung 18d angesaugte Ansaugkältemittel werden in dem Mischabschnitt 18e des Ejektors 18 vermischt und strömen in den Diffusorabschnitt 18 (siehe Punkt g3 -> Punkt h3, Punkt f3 -> Punkt h3 in 3).
In dem Diffusorabschnitt 18g wird die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels aufgrund der Zunahme der Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in die Druckenergie umgewandelt. Folglich wird der Druck des vermischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel erhöht (siehe Punkt h3 -> Punkt i3 in 3). Das aus dem Diffusorabschnitt 18g strömende Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und wird erneut komprimiert (siehe Punkt i3 -> Punkt a3 in 3).
Der Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform wird wie vorstehend beschreiben betrieben und ist fähig, die Fahrzeugkabineninnenluft, die in die Fahrzeugkabine geblasen wird, und die Kasteninnenluft, die zirkuliert und in die Kühlbox geblasen wird, zu kühlen. Zu dieser Zeit ist der Kältemittelverdampfungsdruck (d.h. die Kältemittelverdampfungstemperatur) des zweiten Verdampfers 17 niedriger als der Kältemittelverdampfungsdruck (d.h. die Kältemittelverdampfungstemperatur) des ersten Verdampfers 15. Folglich können das Innere der Fahrzeugkabine und das Innere der Kühlbox in verschiedenen Temperaturbereichen gekühlt werden.
Außerdem wird in dem Ejektorkältekreislauf 10 das Kältemittel, dessen Druck in dem Diffusorabschnitt 18g des Ejektors 18 erhöht wurde, in den Kompressor 11 gesaugt. Folglich kann der Leistungskoeffizient (COP) des Kreislaufs durch Verringern der von dem Kompressor 11 verbrauchten Leistung verbessert werden.
In dem Aufbau des Ejektorkältekreislaufs 10 dieser Ausführungsform strömt das aus dem ersten Verdampfer 15 strömende gasphasige Kältemittel mit dem Überhitzungsgrad in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18. In einem derartigen Aufbau neigt die Qualität x des in dem Mischabschnitt 18e vermischten Kältemittels ebenfalls dazu, einen relativ hohen Wert zu haben (z.B. ist die Qualität x größer oder gleich 0,8).
Ein Grund dafür liegt darin, dass das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel, wenn das vermischte Kältemittel das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der relativ hohen Qualität x ist, die Stoßwelle in der Nähe des Diffusorabschnitts 18g oder in dem Diffusorabschnitt 18g erzeugt, und die Druckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g des Ejektors 18 instabil wird.
Im Detail wird diese Stoßwelle erzeugt, wenn eine Strömungsgeschwindigkeit eines Zweiphasenfluids von einem Zustand, in dem die Strömungsgeschwindigkeit größer oder gleich einer Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh ist (d.h. ein Überschwallgeschwindigkeitszustand) in einen Zustand versetzt wird, in dem die Strömungsgeschwindigkeit niedriger als die Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh ist (d.h. ein Unterschallgeschwindigkeitszustand).
Eine Ursache für die instabile Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt des Ejektors durch die Stoßwelle wird unter Verwendung von 20, 21 beschrieben. In den oberen Abschnitten von 20, 21 sind axiale Querschnitte eines allgemeinen Ejektors in einer Axialrichtung schematisch gezeigt. Um die Darstellung zu verdeutlichen, sind in 20, 21 Abschnitte, die die gleichen oder äquivalente Funktionen wie die des Ejektors 18 ausüben, die in den folgenden Ausführungsformen beschrieben werden, mit den gleichen Bezugszeichen wie denen des Ejektors 18 bezeichnet.
Zuerst strömt das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der relativ niedrigen Qualität x (z.B. das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der Qualität x, die kleiner oder gleich 0,5 ist) in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18. In diesem Fall expandiert das Kältemittel in einer isentropen Weise in dem Düsenabschnitt 18a. Folglich wird die Qualität x des Kältemittels, das unmittelbar vor dem Einspritzen aus einer Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a steht, ein niedrigerer Wert als die Qualität x des Kältemittels, das in den Düsenabschnitt 18a strömt.
Dann wird das Einspritzkältemittel, das von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a eingespritzt wird, mit dem Ansaugkältemittel in dem gasphasigen Zustand vermischt, und somit wird seine Qualität x schlagartig erhöht, während seine Strömungsgeschwindigkeit verringert wird. Auf diese Weise wird, wie durch eine fette gestrichelte Linie in 20 angezeigt, auch die Zweiphasen-Schallgeschwindigkeit αh des vermischten Kältemittels des Einspritzkältemittels und des Ansaugkältemittels schlagartig erhöht.
Als ein Ergebnis wird in dem Fall, in dem das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der relativ niedrigen Qualität x in den Düsenabschnitt 18a strömt, die Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels unmittelbar, nachdem es von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c eingespritzt wird, niedriger als die Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh. Die Stoßwelle, die zu einer Zeit, zu der die Strömungsgeschwindigkeit des Zweiphasenkältemittels von dem Überschallgeschwindigkeitszustand in den Unterschallgeschwindigkeitszustand versetzt wird, erzeugt wird, wird in der allernächsten Nachbarschaft der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a erzeugt. Folglich hat die Stoßwelle einen kleinen Einfluss auf die Kältemitteldruckerhöhungsleistung des Diffusorabschnitts 18g.
Als nächstes wird in dem Fall, in dem das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der relativ hohen Qualität x (z.B. das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der Qualität x, die größer oder gleich 0,8 ist) in den Düsenabschnitt 18a strömt, die Qualität x des Kältemittels, das unmittelbar vor dem Einspritzen aus der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a steht, ebenfalls hoch. Folglich wird ein Grad einer Zunahme der Qualität x zu einer Zeit, zu der das Einspritzkältemittel mit dem Ansaugkältemittel vermischt wird und das vermischte Kältemittel wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der relativ niedrigen Qualität x in den Düsenabschnitt 18a strömt, verringert.
Wie durch eine fette gestrichelte Linie in 21 angezeigt, wird somit ein Zunahmegrad der Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh ebenfalls verringert. Im Vergleich zu dem Fall, in dem das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der relativ niedrigen Qualität x in den Düsenabschnitt 18a strömt, neigt eine Position, in der eine Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels einen niedrigeren Wert als die Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh hat (d.h. eine Position, an der die Stoßwelle erzeugt wird), dazu, sich von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c zu trennen.
Wenn dann die Position, an der die Stoßwelle erzeugt wird, sich von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c trennt und sich in die Nachbarschaft eines Einlassabschnitts des Diffusorabschnitts 18g oder in den Diffusorabschnitt 18g bewegt, wird die Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels, das durch den Diffusorabschnitt 18g strömt, durch eine Tätigkeit der Stoßwelle instabil, und die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g wird instabil.
Als ein Ergebnis ist der Diffusorabschnitt 18g des Ejektors 18 nicht länger fähig, die gewünschte Kältemitteldruckerhöhungsleistung auszuüben. In dem Ejektorkältekreislauf in der Patentliteratur 1 kann ein Ergebnis bei der Verbesserung des COP, die erreicht wird, indem der Ejektor aufgenommen wird, nicht ausreichend erhalten werden. Außerdem wurde gemäß den Überlegungen der Erfinder bestätigt, dass die Kältemitteldruckerhöhungsleistung dazu neigt, instabil zu sein, wenn die Qualität x des vermischten Kältemittels in dem Ejektorkältekreislauf in der Patentliteratur 1 größer oder gleich 0,8 ist.
Im Gegensatz dazu wird gemäß dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform der Abstand La in dem Mischabschnitt 18e, der in der Axialrichtung des Düsenabschnitts 18a ist und der von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a zu dem Einlassabschnitt 18h des Diffusorabschnitts 18g ist, derart bestimmt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des in den Einlassabschnitt 18h strömenden Kältemittels kleiner oder gleich der Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh wird. Folglich kann die Stoßwelle, die zu der Zeit erzeugt wird, zu der das vermischte Kältemittel von dem Überschallgeschwindigkeitszustand in den Unterschallgeschwindigkeitszustand versetzt wird, in dem Mischabschnitt 18e erzeugt werden.
Folglich kann die Erzeugung der Stoßwelle in dem Diffusorabschnitt 18g beschränkt werden, und die Instabilität der Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels, das durch den Diffusorabschnitt 18g strömt, aufgrund einer Wirkung der Stoßwelle kann beschränkt werden. Als ein Ergebnis kann selbst der Ejektor 18, der das aus dem ersten Verdampfer 15 strömende Kältemittel in den Düsenabschnitt 18a strömen lässt, die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g stabilisieren. Folglich kann die Verschlechterung der Kältemitteldruckerhöhungsleistung des Ejektors 18 beschränkt werden.
Außerdem wird der Abstand La derart bestimmt, dass er die vorstehende Formel F4 erfüllt. Folglich kann die Stoßwelle, die zu der Zeit erzeugt wird, zu der das vermischte Kältemittel von dem Überschallgeschwindigkeitszustand in den Unterschallgeschwindigkeitszustand versetzt wird, in dem Mischabschnitt 18e erzeugt werden. Außerdem kann eine unnötige Vergrößerung in der axialen Länge des Ejektors 18 beschränkt werden.
In dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform hat der Mischabschnitt 18e eine Form, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung der strömungsabwärtigen Seite allmählich abnimmt. Außerdem ist die Kältemitteldurchgangsfläche des Einlassabschnitts 18h des Diffusorabschnitts 18g kleiner festgelegt als die Kältemitteldurchgangsfläche der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a.
Folglich wird ist der Mischabschnitt 18e dieser Ausführungsform derart angepasst, dass die Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels wirksam verringert wird und die Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels kleiner oder gleich der Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh wird, bevor das vermischte Kältemittel den Einlassabschnitt 18h des Diffusorabschnitts 18g erreicht.
Überdies ist es gemäß den Überlegungen der Erfinder offensichtlich, dass die Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Kältemittels sich effektiv verringern kann, indem die Form des Mischabschnitts 18e als eine Form festgelegt wird, die eine Kombination (i) der Kegelstumpfform, in der die Kältemitteldurchgangsfläche sich in Richtung der strömungsabwärtigen Seite des Kältemittels allmählich verringert, und (ii) der Säulenform, in der die Kältemitteldurchgangsfläche fest ist, ist, und indem der Abstand Lb in einer Weise bestimmt wird, um die vorstehende Formel F4 zu erfüllen.
Folglich kann gemäß dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, der Energieumwandlungswirkungsgrad (der Ejektorwirkungsgrad ηej) im Vergleich zu der Hintergrundtechnik erheblich verbessert werden. Als ein Ergebnis kann in dem Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform ein Ergebnis der Verbesserung des COP, die durch Aufnehmen des Ejektors 18 erreicht wird, ausreichend erhalten werden.
Der Ejektorwirkungsgrad ηej ist durch die folgende Formel F5 definiert. $η ej = {Δ hd \times (Gn+Ge)} / (Δ iej \times Gn)$
Hier ist Gn ein Einspritzkältemitteldurchsatz, der von dem Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 eingespritzt wird, und ist auch ein Durchsatz des Kältemittels, das durch den ersten Verdampfer 15 strömt. Außerdem ist Ge ein Ansaugkältemitteldurchsatz, der von der Kältemittelansaugöffnung 18d des Ejektors 18 angesaugt wird, und ist auch ein Durchsatz des Kältemittels, das durch den zweiten Verdampfer 17 strömt.
Wie in 3 gezeigt, ist Δhd außerdem eine erhöhte Enthalpiemenge zu einer Zeit, zu der der Druck des Kältemittels auf die isentrope Weise in dem Diffusorabschnitt 18g des Ejektors 18 erhöht wird. Wie in 3 gezeigt, ist Δiej eine verringerte Enthalpiemenge zu einer Zeit, zu der der Druck des Kältemittels auf die isentrope Weise in dem Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 verringert wird.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem ein Aufbau eines Ejektors 18, wie in 5 gezeigt, gegenüber dem in der ersten Ausführungsform geändert ist. In 5 werden die gleichen oder äquivalente Abschnitte zu denen in der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das Gleiche gilt für die folgenden Zeichnungen.
Insbesondere ist in dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform ein angeschrägter Abschnitt 18i, in dem eine Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche sich in Richtung einer Kältemitteleinspritzöffnung 18c allmählich verringert, als ein Kältemitteldurchgang ausgebildet, der in einem Düsenabschnitt 18a ausgebildet ist. Das heißt, der Düsenabschnitt 18a dieser Ausführungsform ist eine sogenannte angeschrägte Düse. Außerdem ist ein Einspritzabschnitt 18j auf der tiefsten strömungsabwärtigen Seite des Kältemitteldurchgangs ausgebildet, der in dem Düsenabschnitt 18a dieser Ausführungsform ausgebildet ist.
Der Einspritzabschnitt 18j ist ein Raum zum Leiten des Kältemittels von einem untersten strömungsabwärtigsten Abschnitt des angeschrägten Abschnitts 18i in Richtung der Kältemitteleinspritzöffnung 18c. Folglich kann eine Sprühform oder eine Ausdehnungsrichtung eines Einspritzkältemittels, das von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c eingespritzt wird, gemäß einem Winkel (d.h. einen Ausdehnungswinkel) θn des Einspritzabschnitts 18j in einem axialen Querschnitt des Düsenabschnitts 18a geändert werden. Das heißt, der Einspritzabschnitt 18j kann auch als ein Raum ausgedrückt werden, der eine Einspritzrichtung des von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c eingespritzten Kältemittels reguliert.
Der Einspritzabschnitt 18j ist derart ausgebildet, dass sein Innendurchmesser fest ist oder in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite einer Kältemittelströmung allmählich zunimmt. In dieser Ausführungsform ist der Winkel θn des Einspritzabschnitts 18j in dem axialen Querschnitt des Düsenabschnitts 18a auf 0° festgelegt. Das heißt, der Einspritzabschnitt 18j dieser Ausführungsform wird durch einen säulenförmigen Raum gebildet, der sich in einer Axialrichtung des Düsenabschnitts 18a erstreckt und eine feste Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche hat. Um den Winkel θn zu erläutern, ist der Winkel θn in 5 als ein geringer Wert (etwa 1°) dargestellt.
Außerdem wird, wie in 5 gezeigt, in dem Fall, in dem auf eine axiale Länge des Einspritzabschnitts 18j aus einer axialen Länge des in dem Düsenabschnitt 18a ausgebildeten Kältemitteldurchgangs als Lc Bezug genommen wird, und wenn auf einen entsprechenden Durchmesser einer Öffnungsfläche der Kältemitteleinspritzöffnung 18c als ϕDc Bezug genommen wird, der Abstand Lc derart bestimmt, dass die folgende Formel F6 erfüllt wird. $Lc/ ϕ Dc \leq 1$
In dieser Ausführungsform wird der Abstand Lc insbesondere derart bestimmt, dass Lc/ϕDc = 0,67 erfüllt wird. Jedoch kann Lc derart bestimmt werden, dass Lc/ϕDc = 1 erfüllt wird.
In dem Düsenabschnitt 18a dieser Ausführungsform ist der Kältemitteldurchgang, der darin ausgebildet ist, wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Auf diese Weise wird das Kältemittel, das von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c in einen Mischabschnitt 18e eingespritzt wird, frei expandiert.
Die Aufbauten und der Betrieb des Rests des Ejektors 18 und eines Ejektorkältekreislaufs 10 sind ähnlich denen in der ersten Ausführungsform. Wenn folglich der Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform betrieben wird, können ähnlich der ersten Ausführungsform die Fahrzeugkabineninnenluft, die in eine Fahrzeugkabine geblasen wird, und die Kasteninnenluft, die zirkuliert und in eine Kühlbox geblasen wird, gekühlt werden.
Gemäß dem Aufbau des Ejektorkältekreislaufs 10 dieser Ausführungsform strömt das gasphasige Kältemittel, nachdem es aus dem ersten Verdampfer 15 geströmt ist und den Überhitzungsgrad hat, in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18. In einem derartigen Aufbau neigt die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels unmittelbar, bevor es von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c eingespritzt wird, hoch zu sein, und der Diffusorabschnitt 18g des Ejektors 18 ist möglicherweise unfähig, die gewünschte Kältemitteldruckerhöhungsleistung auszuüben.
Im Detail wird in dem allgemeinen Ejektor der Verlust der kinetischen Energie zu der Zeit, zu der das Kältemittel in dem Düsenabschnitt dekomprimiert wird, durch Ansaugen des Kältemittels von einer Kältemittelansaugöffnung durch die Saugwirkung des Einspritzkältemittels zurück gewonnen. Zu dieser Zeit wird eine rückgewonnene Energiemenge (das heißt, eine verringerte Enthalpiemenge, die durch Δiej in 3 angezeigt ist) in dem Fall, in dem der Druck des Kältemittels, das in den Düsenabschnitt strömt, fest ist, in Verbindung mit der Enthalpieerhöhung des Kältemittels, das in den Düsenabschnitt strömt, erhöht.
Außerdem wird ein Maximalwert einer Strömungsgeschwindigkeit V des Einspritzkältemittels, das unmittelbar vor der Einspritzung aus der Kältemitteleinspritzöffnung des Düsenabschnitts steht, durch die folgende Formel F7 ausgedrückt. $V = V0 + (2 \times Δ iej) 0,5$
V0 ist eine Anfangsgeschwindigkeit des Kältemittels, das in den Düsenabschnitt strömt.
Folglich strömt das gasphasige Kältemittel, dessen Enthalpie größer als die des gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittels ist, in den Düsenabschnitt, die Strömungsgeschwindigkeit V des Einspritzkältemittels neigt dazu, erhöht zu werden, und die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem in dem Düsenabschnitt bereitgestellten Kältemitteldurchgang neigt ebenfalls dazu, erhöht zu werden.
Wenn außerdem das gasphasige Kältemittel, das mit einer hohen Geschwindigkeit durch den in dem Düsenabschnitt bereitgestellten Kältemitteldurchgang strömt, kondensiert wird und das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit einem hohen Gas-Flüssigkeitsdichteverhältnis (z.B. das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit dem Gas-Flüssigkeitsdichteverhältnis, das größer oder gleich 200 ist) wird, wird die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemitteldurchgang erheblich vergrößert und führt zu dem Verlust an kinetischer Energie des Kältemittels. Ein derartiger Verlust von kinetischer Energie verringert die Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels und verschlechtert ferner die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt.
Im Gegensatz dazu ist gemäß dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform der Einspritzabschnitt 18j in dem Düsenabschnitt 18a bereitgestellt, der als die angeschrägte Düse aufgebaut ist, und das vermischte Kältemittel, das von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c in den Mischabschnitt 18e eingespritzt wird, wird frei expandiert. Folglich kann das Einspritzkältemittel beschleunigt werden, ohne einen Aufweitungsabschnitt wie in einer Lavaldüse bereitzustellen. Das heißt, das Kältemittel kann beschleunigt werden, ohne die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemitteldurchgang zu erzeugen, die erzeugt wird, wenn das Kältemittel derart beschleunigt wird, dass es in dem Aufweitungsabschnitt der Lavaldüse eine Überschallgeschwindigkeit hat.
Folglich kann der Verlust der kinetischen Energie des durch den Kältemitteldurchgang strömenden Kältemittels beschränkt werden, indem die Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemitteldurchgang beschränkt wird, und die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels kann somit beschränkt werden. Als ein Ergebnis kann der Ejektor 18, der das aus dem ersten Verdampfer 15 strömende Kältemittel in den Düsenabschnitt 18a strömen lässt, die Verschlechterung der Kältemitteldruckerhöhungsleistung des Ejektors 18 durch Verringern des Verlusts der kinetischen Energie des Kältemittels in dem Düsenabschnitt 18a beschränken.
Außerdem kann gemäß dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g ähnlich der ersten Ausführungsform stabilisiert werden, und der Ejektorwirkungsgrad ηej in dem Ejektor 18 kann verbessert werden. Folglich kann in dem Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform ein Ergebnis der Verbesserung eines COP, die erreicht wird, indem der Ejektor 18 aufgenommen wird, ausreichend erhalten werden.
In dieser Ausführungsform wurde die Beschreibung des Beispiels gegeben, in dem der Aufweitungswinkel θn des Einspritzabschnitts 18j in dem axialen Querschnitt des Düsenabschnitts 18a auf 0° festgelegt wird. Jedoch kann der Winkel θn größer als 0° festgelegt werden, solange das Kältemittel, das von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c eingespritzt wird, frei expandiert werden kann. Das heißt, der Einspritzabschnitt 18j kann durch einen kegelstumpfförmigen Raum ausgebildet werden, dessen Innendurchmesser in Richtung einer strömungsabwärtigen Richtung der Kältemittelströmung allmählich zunimmt.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem ein Aufbau des Ejektors 18 gegenüber dem in der ersten Ausführungsform, wie in 6, 7 gezeigt, geändert ist. Insbesondere ist in dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform ein Wirbelraum 18k, in dem ein Kältemittel, das aus einer Kältemittelzuströmungsöffnung 181 in ihn strömt, um eine Achse des Düsenabschnitts 18a wirbelt, auf einer strömungsaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung eines Halsabschnitts (d.h. eines Durchgangsabschnitts mit minimaler Querschnittfläche) eines Kältemitteldurchgangs bereitgestellt, der in dem Düsenabschnitt 18a ausgebildet ist.
Im Detail ist der Wirbelraum 18k auf der Innenseite eines zylindrischen Abschnitts 18m ausgebildet, der auf der strömungsaufwärtigen Seite der Kältemittelströmung in dem Düsenabschnitt 18a bereitgestellt ist. Der zylindrische Abschnitt 18m bildet ein Wirbelraumausbildungselement. Folglich sind in dieser Ausführungsform das Wirbelraumausbildungselement und der Düsenabschnitt integral aufgebaut.
Der Wirbelraum 18k ist in einer Drehkörperform ausgebildet und seine Mittelachse erstreckt sich in einer Koaxialform mit dem Düsenabschnitt 18a. Die Drehkörperform ist eine stereoskopische Form, die ausgebildet wird, wenn eine ebene Figur um eine gerade Linie (d.h. eine Mittelachse) auf der gleichen Ebene gedreht wird. Insbesondere ist der Wirbelraum 18k dieser Ausführungsform in einer im Wesentlichen säulenförmigen Form ausgebildet.
Außerdem erstreckt sich ein Kältemittelzuströmungsdurchgang 18n, der zwischen der Kältemittelzuströmungsöffnung 181 und dem Wirbelraum 18k verbindet, wie in 7 gezeigt, in einer Richtung der Mittelachse des Wirbelraums 18k gesehen in eine Tangentialrichtung einer Innenwandoberfläche des Wirbelraums 18k. Folglich strömt das Kältemittel, das von der Kältemittelzuströmungsöffnung 18l in den Wirbelraum 18k strömt, entlang der Innenwandoberfläche des Wirbelraums 18k und wirbelt in dem Wirbelraum 18k.
Hier wirkt eine Zentrifugalkraft auf das Kältemittel, das in dem Wirbelraum 18k wirbelt. Folglich wird der Kältemittelduck in dem Wirbelraum 18k auf der Mittelachsenseite niedriger als der Kältemitteldruck auf einer Außenumfangsseite. Aus diesem Grund wird in dieser Ausführungsform der Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 18k während eines Normalbetriebs verringert, so dass das Kältemittel auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 18k auf der Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenseite von einer Sättigungsgaslinie ist, das heißt, so dass das Kältemittel auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 18k beginnt, kondensiert zu werden.
Eine derartige Einstellung des Kältemitteldrucks auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 18k kann durch Einstellen einer Wirbelströmungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das in dem Wirbelraum 18k wirbelt, realisiert werden. Außerdem kann die Einstellung der Wirbelströmungsgeschwindigkeit zum Beispiel durch Einstellen eines Verhältnisses einer Strömungsdurchgangsquerschnittfläche zwischen einer Durchgangsquerschnittfläche des Kältemittelzuströmungsdurchgangs 18n und einer Querschnittfläche des Wirbelraums 18k, die senkrecht zu der Axialrichtung ist, oder durch Einstellen eines Drosselöffnungsgrads der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13, die auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Düsenabschnitts 18a angeordnet ist, durchgeführt werden.
Die Aufbauten und der Betrieb des sonstigen Ejektors 18 und des Ejektorkältekreislaufs 10 sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform. Wenn folglich der Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform betrieben wird, können ähnlich der ersten Ausführungsform Fahrzeugkabineninnenluft, die in eine Fahrzeugkabine geblasen wird, und Kasteninnenluft, die zirkuliert und in eine Kühlbox geblasen wird, gekühlt werden.
Hier strömt in einem Aufbau, in dem ein gasphasiges Kältemittel, das aus einem ersten Verdampfer 15 geströmt ist und einen Überhitzungsgrad hat, ein Kältemittel in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18, wie in dem Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, wird kondensiert und beschleunigt, während es in dem Kältemitteldurchgang, der in dem Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 ausgebildet ist, dekomprimiert wird.
In einem derartigen Ejektor 18 tritt, wie vorstehend beschrieben, nicht nur möglicherweise der Energieverlust aufgrund der Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemitteldurchgang auf, sondern es tritt möglicherweise auch eine Kondensationsverzögerung auf, wenn das gasphasige Kältemittel, das durch den in dem Düsenabschnitt 18a ausgebildeten Kältemitteldurchgang strömt, kondensiert wird. Auf diese Weise wird die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g verschlechtert.
Im Gegensatz dazu wirbelt das Kältemittel in dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform in dem Wirbelraum 18k. Folglich wird die Kondensation des Kältemittels auf der Wirbelmittelachsenseite in dem Wirbelraum 18k begonnen, indem sein Druck verringert wird, und das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel, in dem ein Kondensationskern erzeugt wird, kann in den Düsenabschnitt 18a strömen. Folglich kann das Auftreten der Kondensationsverzögerung in dem Kältemittel in dem Düsenabschnitt 18a beschränkt werden.
Als ein Ergebnis kann der Düsenwirkungsgrad ηnoz in dem Düsenabschnitt, wie in 8 gezeigt, im Vergleich zu der Hintergrundtechnik erheblich verbessert werden. Außerdem kann in dem Ejektor 18, der das Kältemittel kondensiert und beschleunigt, während sein Druck in dem Kältemitteldurchgang, der in dem Düsenabschnitt 18a ausgebildet ist, verringert wird, die Verschlechterung der Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g beschränkt werden. Der Düsenwirkungsgrad ηnoz ist der Energieumwandlungswirkungsgrad zu einer Zeit, zu der die Druckenergie des Kältemittels in dem Düsenabschnitt 18a in kinetische Energie umgewandelt wird.
Außerdem kann gemäß dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform ähnlich dem der ersten Ausführungsform die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g stabilisiert werden, und der Ejektorwirkungsgrad ηej in dem Ejektor 18 kann verbessert werden. Folglich kann in dem Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform ein Ergebnis der Verbesserung eines COP, die erreicht wird, indem der Ejektor 18 aufgenommen wird, ausreichend erhalten werden.
Außerdem kann gemäß dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform selbst in dem Fall, in dem das Kältemittel, das in den Wirbelraum 18k strömt, das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel ist, das Sieden des Kältemittels, das in den Halsabschnitt (d.h. den Durchgangsabschnitt mit minimalem Querschnitt) des Düsenabschnitts 18a strömt, gefördert werden, indem der Kältemitteldruck auf der Mittelachsenseite in dem Wirbelraum 18k verringert wird. Folglich kann der Düsenwirkungsgrad ηnoz verbessert werden.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem ein Aufbau eines Ejektorkältekreislaufs gegenüber dem in der ersten Ausführungsform geändert ist.
Insbesondere ist in einem Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform, wie in 9 gezeigt, der Verzweigungsabschnitt 14 auf einer Auslassseite eines Wärmestrahlers 12 angeordnet. Eines der Kältemittel, die in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt wurden, wird in einer hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 dekomprimiert, bis das Kältemittel ein Niederdruckkältemittel wird, und das Kältemittel strömt in eine Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfers 15. Außerdem wird der das andere der Kältemittel, die in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt wurden, in der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 dekomprimiert, bis das Kältemittel ein Niederdruckkältemittel wird, und das Kältemittel strömt in eine Kältemitteleinlassseite des zweiten Verdampfers 17.
Außerdem wird in dieser Ausführungsform ein Drosselöffnungsgrad der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 kleiner als ein Drosselöffnungsgrad der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 festgelegt, und eine Dekompressionsgröße in der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 ist größer als eine Dekompressionsgröße in der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13. Folglich ist der Kältemittelverdampfungsdruck (d.h. eine Kältemittelverdampfungstemperatur) in dem zweiten Verdampfer 17 niedriger als der Kältemittelverdampfungsdruck (d.h. die Kältemittelverdampfungstemperatur) in dem ersten Verdampfer 15. Der Rest des Aufbaus ist der Gleiche wie in der ersten Ausführungsform.
Wenn folglich der Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform, wie in einem Mollier-Diagramm in 10 gezeigt, betrieben wird, strahlt ein gasphasiges Kältemittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird und in einem Hochtemperatur-Hochdruckzustand ist (siehe Punkt a10 -> b10 in 10), Wärme ab und wird ähnlich der ersten Ausführungsform in dem Wärmestrahler 12 kondensiert (siehe Punkt a10 -> Punkt b10 in 10).
Eine Strömung des Kältemittels, das aus dem Wärmestrahler 12 strömt, wird in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt. Das eine der Kältemittel, die in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt wurden, wird in der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 dekomprimiert (siehe Punkt b10 -> Punkt c10 in 10) und das Kältemittel strömt in den ersten Verdampfer 15. Das andere der Kältemittel, die in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt wurden, wird in der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 dekomprimiert (siehe Punkt b10 -> Punkt e10 in 10) und das Kältemittel strömt in den zweiten Verdampfer 17. Der weitere Betrieb ist ähnlich dem in der ersten Ausführungsform.
Wenn folglich der Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform betrieben wird, können ähnlich der ersten Ausführungsform die Fahrzeugkabineninnenluft, die in eine Fahrzeugkabine geblasen wird, und die Kasteninnenluft, die zirkuliert wird und in eine Kühlbox geblasen wird, gekühlt werden.
Außerdem übt der Ejektor 18 auch in dem Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform ähnliche Wirkungen wie die in der ersten Ausführungsform aus. Folglich kann ein Ergebnis der Verbesserung eines COP durch Aufnehmen des Ejektors 18 ausreichend erhalten werden. Überdies kann der Ejektor 18, der in jeder der zweiten, der dritten, einer achten und einer neunten Ausführungsform offenbart ist, in dem Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform verwendet werden.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem ein Aufbau eines Ejektorkältekreislaufs gegenüber dem in der ersten Ausführungsform geändert wird.
Insbesondere wird in einem Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform, wie in 11 gezeigt, eine feste Drossel, deren Drosselöffnungsgrad fest ist, als die hochstufenseitige Drosselvorrichtung 13 verwendet und ein thermisches Expansionsventil wird als die niederstufenseitige Drosselvorrichtung 16 verwendet. Außerdem ist ein Flüssigkeitslagerbehälter (d.h. Flüssigkeitslagerabschnitt) 19, der ein überschüssiges Kältemittel in dem Kreislauf lagert, zwischen einer Kältemittelauslassseite des ersten Verdampfers 15 und einer Einlassseite des Düsenabschnitts 18a des Ejektors 18 angeordnet.
Ein detaillierter Aufbau des Flüssigkeitslagerbehälters 19 wird unter Verwendung von 12 beschrieben. Jeder der Auf- und Abpfeile 12 zeigt jede der Auf- und Abrichtungen in einem Zustand an, in dem der Flüssigkeitslagerbehälter 19 in einem Fahrzeug montiert ist.
Der Flüssigkeitslagerbehälter 19 ist aufgebaut, indem ein Hauptkörperabschnitt 19a, eine Kältemitteleinströmungsöffnung 19b und eine Kältemittelausströmungsöffnung 19c und ähnliches aufgenommen werden. Der Hauptkörperabschnitt 19a ist durch ein zylindrisches Element ausgebildet, das sich in einer Oben-Untenrichtung erstreckt und dessen beide Enden geschlossen sind. Die Kältemittelzuströmungsöffnung 19b lässt ein aus dem ersten Verdampfer 15 strömendes Kältemittel in den Hauptkörperabschnitt 19a strömen. Die Kältemittelausströmungsöffnung 19c lässt ein gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel aus dem Inneren des Hauptkörperabschnitts 19a zu der Seite des Düsenabschnitts 18 des Ejektors 18 strömen.
Die Kältemittelzuströmungsöffnung 19b ist mit einer zylindrischen Seitenoberfläche des Hauptkörperabschnitts 19a verbunden und ist aus einer Kältemittelrohrleitung aufgebaut, die sich in einer Tangentialrichtung der zylindrischen Seitenoberfläche des Hauptkörperabschnitts 19a erstreckt. Die Tangentialausströmungsöffnung 19c ist mit einer Endoberfläche der axialen Unterseite (d.h. einer Bodenoberfläche) des Hauptkörperabschnitts 19a verbunden und ist aus einer Kältemittelrohrleitung aufgebaut, die sich in einer koaxialen Weise mit dem Hauptkörperabschnitt 19a quer über die Innenseite und Außenseite des Hauptkörperabschnitts 19a erstreckt.
Außerdem erstreckt sich ein oberes Ende der Kältemittelausströmungsöffnung 19c eher zu einer Oberseite als ein verbundener Abschnitt der Kältemittelzuströmungsöffnung 19b. Überdies ist ein Einleitungsloch 19d für flüssigphasiges Kältemittel, das ein in dem Hauptkörperabschnitt 19a gelagertes flüssigphasiges Kältemittel in die Kältemittelausströmungsöffnung 19c strömen lässt, auf einer Unterseite der Kältemittelausströmungsöffnung 19c ausgebildet.
Folglich strömt in einem Betriebszustand, in dem ein Durchsatz eines zirkulierenden Kältemittels, das durch den Kreislauf zirkuliert, verringert wird und das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel aus dem ersten Verdampfer 15 strömt, das Kältemittel, das von der Kältemittelzuströmungsöffnung 19b in den Hauptkörperabschnitt 19a strömt, während es entlang einer zylindrischen Innenwandoberfläche des Hauptkörperabschnitts 19a wirbelt. Ein flüssigphasiges Kältemittel und gasphasiges Kältemittel des Kältemittels werden durch eine Tätigkeit einer Zentrifugalkraft, die durch eine Wirbelströmung erzeugt wird, getrennt.
Dann fällt das abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel durch eine Wirkung der Schwerkraft auf die untere Seite und wird als das überschüssige Kältemittel in dem Hauptkörperabschnitt 19a gelagert. Indessen wird das abgeschiedene gasphasige Kältemittel mit dem flüssigphasigen Kältemittel, das von dem Einleitungsloch 19d für flüssigphasiges Kältemittel in die Kältemittelausströmungsöffnung 19c geströmt ist, vermischt, wenn es über die Kältemittelausströmungsöffnung 19c zu der Einlassseite des Düsenabschnitts 18a ausströmt, und strömt als gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel aus.
Außerdem strömt in einem Betriebszustand, in dem der Durchsatz des zirkulierenden Kältemittels, das durch den Kreislauf zirkuliert, erhöht wird und in dem das gasphasige Kältemittel aus dem ersten Verdampfer 15 strömt, das gasphasige Kältemittel, das von der Kältemittelzuströmungsöffnung 19b strömt, über die Kältemittelausströmungsöffnung 19c zu der Einlassseite des Düsenabschnitts 18a aus, ohne in das flüssigphasige Kältemittel und das gasphasige Kältemittel abgeschieden zu werden. Zu dieser Zeit wird das gasphasige Kältemittel, das in die Kältemittelausströmungsöffnung 19c strömt, mit dem flüssigphasigen Kältemittel vermischt, das von dem Einleitungsloch 19d für flüssigphasiges Kältemittel in die Kältemittelausströmungsöffnung 19c geströmt ist, und strömt von dort als das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel aus.
Das heißt, der Flüssigkeitslagerbehälter 19 dieser Ausführungsform bildet einen Gas-Flüssigkeitsversorgungsabschnitt, der das Kältemittel, das aus dem ersten Verdampfer 15 strömt, in einem gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand zu der Einlassseite des Düsenabschnitts 18a ausströmen lässt. Insbesondere mischt der Flüssigkeitslagerbehälter 19 das in dem Hauptkörperabschnitt 19a gelagerte flüssigphasige Kältemittel und das aus dem ersten Verdampfer 15 strömende Kältemittel und lässt das Kältemittel zu der Einlassseite des Düsenabschnitts 18a ausströmen.
Die Aufbauten und der Betrieb des sonstigen Ejektors 18 und des Ejektorkältekreislaufs 10b sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform. Wenn folglich der Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform betrieben wird, können ähnlich der ersten Ausführungsform Fahrzeugkabineninnenluft, die in eine Fahrzeugkabine geblasen wird und Kasteninnenluft, die zirkuliert und in eine Kühlbox geblasen wird, gekühlt werden.
Hier neigt in dem Ejektorkältekreislauf, der aufgebaut ist, um das gasphasige Kältemittel in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 strömen zu lassen, eine Qualität x eines vermischten Kältemittels, in dem ein Einspritzkältemittel und ein Ansaugkältemittel in dem Mischabschnitt 18e vermischt werden, dazu, einen relativ hohen Wert zu haben (z.B. ist die Qualität x größer oder gleich 0,8).
In einem derartigen Ejektorkältekreislauf tritt, wie unter Verwendung von 25 beschrieben, eine Kondensationsverzögerung auf, und die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g ist möglicherweise verschlechtert. Außerdem wird, wie unter Verwendung von 20, 21 beschrieben, die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g möglicherweise instabil.
Außerdem ist gemäß Überlegungen der Erfinder nicht nur der Diffusorabschnitt 18g des Ejektors 18 in dem Fall, in dem die Qualität x des vermischten Kältemittels erhöht wird und das vermischte Kältemittel das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der hohen Qualität, die größer oder gleich 0,995 ist, wird, unfähig, die gewünschte Kältemitteldruckerhöhungsleistung auszuüben, sondern auch ein Durchsatz des Ansaugkältemittels von der Kältemittelansaugöffnung 18d des Ejektors 18 ist möglicherweise verringert.
Eine Ursache für das Vorstehende ist, dass eine Scherkraft, die das flüssigphasige Kältemittel in dem vermischten Kältemittel von dem gasphasigen Kältemittel aufnimmt, in dem gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittel mit der hohen Qualität erhöht wird, und somit ein mittlerer Partikeldurchmesser von Tröpfchen (d.h. Partikel des flüssigphasigen Kältemittels) in dem vermischten Kältemittel verringert wird.
Eine Ursache einer Verringerung in einem Ansaugkältemitteldurchsatz in dem Ejektor aufgrund des verringerten Partikeldurchmessers der Tröpfchen in dem vermischten Kältemittel wird unter Verwendung von 22, 23 beschrieben. In 22, 23 ist ähnlich den vorstehend beschriebenen 20, 21 ein axialer Querschnitt eines allgemeinen Ejektors schematisch gezeigt.
Wenn das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel, dessen Qualität noch nicht hoch geworden ist, in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 strömt, wird zuerst das gasphasige Kältemittel in dem Einspritzkältemittel verlangsamt, während es mit dem Ansaugkältemittel vermischt wird. Indessen wird es in Bezug auf das flüssigphasige Kältemittel (das heißt, die Tröpfchen) in dem Einspritzkältemittel durch eine Trägheitskraft zu einer Zeit, zu der das flüssigphasige Kältemittel von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a eingespritzt wird, beschleunigt. Die Trägheitskraft des Tröpfchens wird durch einen integrierten Wert eines Gewichts des Tröpfchens und einer Geschwindigkeit des Tröpfchens in der Kältemitteleinspritzöffnung 18c ausgedrückt.
Da das Tröpfchen wie vorstehend beschrieben beschleunigt wird, wird Druckenergie des vermischten Kältemittels (vermischtes gasförmig-flüssiges Kältemittel) in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt. Wie durch eine massive Linie in einem Diagramm auf einer Unterseite in 22 gezeigt, kann das vermischte Kältemittel dekomprimiert werden, so dass es einen niedrigeren Druck als den des Kältemittels hat, das aus einem Verdampfer strömt, der mit der Kältemittelansaugöffnung 18d verbunden ist. Außerdem kann das gasphasige Kältemittel, das aus dem Verdampfer strömt, aufgrund der Dekompression des vermischten Kältemittels angesaugt werden.
Wenn im Übrigen das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der hohen Qualität in den Düsenabschnitt 18a de Ejektors 18 strömt, wird nicht nur eine Größe des Widerstands, den das Tröpfchen in dem vermischten Kältemittel aus dem gasphasigen Kältemittel erhält, vergrößert, sondern auch der mittlere Partikeldurchmesser der Tröpfchen wird verringert und das Gewicht des Tröpfchens wird verringert. Somit wird die Trägheitskraft des Tröpfchens ebenfalls verringert.
Folglich wird die Geschwindigkeit des Tröpfchens zu einer Zeit, zu der das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit der hohen Qualität in den Düsenabschnitt 18a strömt, geändert, so dass sie im Wesentlichen äquivalent zu der des gasphasigen Kältemittels wird. Folglich kann die Geschwindigkeit des Tröpfchens in dem vermischten Kältemittel nicht ausreichend erhöht werden, und, wie durch eine massive Linie in einem Diagramm auf einer Unterseite in 23 angezeigt, ist es weniger wahrscheinlich, dass das vermischte Kältemittel dekomprimiert wird. Als ein Ergebnis wird der Ansaugkältemitteldurchsatz des Ejektors 18 verringert.
Außerdem stößt in einem Bereich, in dem das vermischte Kältemittel das gasphasige Kältemittel wird und eine Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in dem Mischabschnitt 18e sich nicht ändert, eine Expansionswelle, die zu einer Zeit erzeugt wird, zu der das Einspritzkältemittel von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c eingespritzt wird, mit einer Kompressionswelle zusammen, die erzeugt wird, wenn das Einspritzkältemittel und das Ansaugkältemittel sich vereinigen. Auf diese Weise werden in dem vermischten Kältemittel möglicherweise mehrere periodische Stoßwellen, die als fassförmige Stoßwellen bezeichnet werden, wie in 24 gezeigt, erzeugt.
Eine derartige fassförmige Stoßwelle ändert die Strömungsgeschwindigkeit des vermischen Kältemittels von einem Überschallgeschwindigkeitszustand auf einen Unterschallgeschwindigkeitszustand und ferner von dem Unterschallgeschwindigkeitszustand auf einen Überschallgeschwindigkeitszustand, Folglich geht die Geschwindigkeitsenergie des vermischten Kältemittels erheblich verloren. Somit kann die fassförmige Stoßwelle eine Ursache für die erhebliche Verringerung des Ansaugkältemitteldurchsatzes des Ejektors 18 oder eine Ursache für die Erzeugung eines großen Betriebsgeräusches in dem Ejektor 18 sein.
24 ist eine erläuternde Ansicht zum Erklären der fassförmigen Stoßwelle und ist eine vergrößerte schematische Querschnittansicht eines Umfangs der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a in dem Ejektor 18 der vorhandenen Technik.
Im Gegensatz dazu umfasst der Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform den Flüssigkeitslagerbehälter 19 als den Gas-Flüssigkeitsversorgungsabschnitt. Folglich kann gas gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel zuverlässig in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 strömen. Daher kann das Auftreten der Kondensationsverzögerung zuverlässig beschränkt werden.
Außerdem strömt das gasförmig flüssige Zweiphasenkältemittel in den Düsenabschnitt 18a und es wird auf eine isentrope Weise dekomprimiert. Aus diesem Grund wird das Einspritzkältemittel ebenso zuverlässig zu dem gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittel, Folglich kann eine Zunahme der Qualität x des vermischten Kältemittels beschränkt werden. Daher kann die Instabilität der Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g beschränkt werden, und die Verringerung des Ansaugkältemitteldurchsatzes des Ejektors 18 kann beschränkt werden.
Neben dem Vorstehenden kann eine Zweiphasenschallgeschwindigkeit αh des vermischten Kältemittels durch Verringern der Qualität x des Einspritzkältemittels verringert werden. Folglich kann die Stoßwelle, die zu der Zeit erzeugt wird, zu der die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittels von dem Überschallgeschwindigkeitszustand auf den Unterschallgeschwindigkeitszustand geändert wird, hinsichtlich Gasdynamiken eine schwache Stoßwelle sein. Folglich kann wirksam verhindert werden, dass die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g instabil wird.
Als ein Ergebnis kann gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform selbst in dem Aufbau, in dem das strömungsabwärtsseitige Kältemittel des ersten Verdampfers 15 in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 strömt, ein COP ausreichend verbessert werden.
In dieser Ausführungsform ist der Gas-Flüssigkeitsversorgungsabschnitt aus dem Flüssigkeitslagerbehälter 19 aufgebaut. Folglich kann verhindert werden, dass der Aufbau des Kreislaufs kompliziert wird, und das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel kann in einem äußerst einfachen Aufbau zuverlässig in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 strömen.
Der Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform ist derart angepasst, dass das thermische Expansionsventil als ein variabler Drosselmechanismus als die niederstufenseitige Drosselvorrichtung 16 verwendet wird, und das aus dem zweiten Verdampfer 17 strömende Kältemittel fällt innerhalb einen vorgegebenen Referenzbereich. Mit anderen Worten wird ein Drosselöffnungsgrad der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 dieser Ausführungsform derart eingestellt, dass das aus dem zweiten Verdampfer 17 strömende Kältemittel einen Überhitzungsgrad hat, der kleiner oder gleich einem vorgegebenen Referenzüberhitzungsgrad ist.
Folglich kann durch geeignetes Festlegen des Referenzüberhitzungsgrads die Zunahme der Qualität x des vermischten Kältemittels zuverlässig beschränkt werden, wobei das Einspritzkältemittel in dem gasförmig-flüssigen Zweiphasenzustand und das Ansaugkältemittel in dem gasphasigen Zustand, dessen Überhitzungsgrad kleiner als der Referenzüberhitzungsgrad ist, in dem vermischten Kältemittel vermischt werden. Außerdem kann der Drosselöffnungsgrad der niederstufenseitigen Drosselvorrichtung 16 derart eingestellt werden, dass das aus dem zweiten Verdampfer 17 strömende Kältemittel ein gesättigtes gasphasiges Kältemittel oder das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel wird.
Außerdem kann die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g gemäß dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform ähnlich der der ersten Ausführungsform stabilisiert werden, und der Ejektorwirkungsgrad ηej in dem Ejektor 18 kann verbessert werden. Als ein Ergebnis kann gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform ein Ergebnis der Verbesserung des COP, die durch Aufnehmen des Ejektors 18 erreicht wird, ausreichend erhalten werden.
Überdies kann der Ejektor 18, der in einer der zweiten, der dritten, der achten und der neunten Ausführungsformen offenbart wird, in dem Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform verwendet werden.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem ein Aufbau des Ejektorkältekreislaufs gegenüber dem in der fünften Ausführungsform, wie in 13 gezeigt, geändert ist.
Insbesondere wird in dem Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform ein Abgabekältemitteldurchgang 20a, der ein von dem Kompressor 11 abgegebenes gasphasiges Kältemittel in den Flüssigkeitslagerbehälter 19 leitet, hinzugefügt. Der Abgabekältemitteldurchgang 20a ist wünschenswerterweise mit einem Drosselabschnitt versehen, um eine Erhöhung des Kältemitteldrucks in dem Flüssigkeitslagerbehälter 19 zu verhindern. Folglich ist der Abgabekältemitteldurchgang 20a in dieser Ausführungsform aus einem Kapillarrohr aufgebaut.
Folglich ist der Flüssigkeitslagerbehälter 19, der ein Gas-Flüssigkeitsversorgungsabschnitt dieser Ausführungsform ist, aufgebaut, um ein flüssigphasiges Kältemittel, das in dem Flüssigkeitslagerbehälter 19 gelagert wird, und ein gasphasiges Kältemittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird, zu vermischen, um das vermischte Kältemittel aus einer Einlassseite eines Düsenabschnitts 18a strömen zu lassen. Der Rest des Aufbaus und des Betriebs sind die Gleichen wie die in der fünften Ausführungsform. Selbst wenn der Gas-Flüssigkeitsversorgungsabschnitt wie in dieser Ausführungsform aufgebaut ist, können die gleichen Ergebnisse wie die der fünften Ausführungsform erhalten werden.
Überdies kann in dem Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform der Ejektor 18, der in jeder der zweiten, der dritten, der achten und der neunten Ausführungsformen offenbart ist, verwendet werden.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem ein Ejektorkältekreislauf gegenüber dem in der fünften Ausführungsform, wie in 14 gezeigt, geändert ist.
Insbesondere hat der Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform ferner einen Durchgang 20b für kondensiertes Kältemittel, der ein flüssigphasiges Kältemittel, das aus einem Wärmestrahler 12 strömt, in einen Flüssigkeitslagerbehälter 19 leitet. Der Durchgang 20b für kondensiertes Kältemittel ist wünschenswerterweise mit einem Drosselabschnitt versehen, um eine Erhöhung des Kältemitteldrucks in dem Flüssigkeitslagerbehälter 19 zu verhindern. Folglich ist der Durchgang 20b für flüssigphasiges Kältemittel in dieser Ausführungsform aus einem Kapillarrohr aufgebaut.
Folglich ist der Flüssigkeitslagerbehälter 19, der ein Gas-Flüssigkeitsversorgungsabschnitt dieser Ausführungsform ist, aufgebaut, (i) um das aus dem Wärmestrahler 12 strömende flüssigphasige Kältemittel und ein aus dem ersten Verdampfer 15 strömendes gasphasiges Kältemittel zu vermischen und das vermischte Kältemittel zu einer Einlassseite des Düsenabschnitts 18a ausströmen zu lassen. Der Rest des Aufbaus und der Betrieb sind die Gleichen wie die in der fünften Ausführungsform. Selbst wenn der Gas-Flüssigkeitsversorgungsabschnitt wie in dieser Ausführungsform aufgebaut ist, können die gleichen Ergebnisse wie die der fünften Ausführungsform erhalten werden.
Außerdem kann in dem Ejektorkältekreislauf 10b dieser Ausführungsform der Ejektor 18, der in jeder der zweiten, der dritten, der achten und einer neunten Ausführungsformen offenbart wird, verwendet werden.
In dieser Ausführungsform wird, wie in 15 gezeigt, in Bezug auf den Ejektor 18 der zweiten Ausführungsform ähnlich der dritten Ausführungsform der Wirbelraum 18k, der das aus der Kältemittelzuströmungsöffnung 181 strömende Kältemittel wirbeln lässt, auf der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 18m, der auf einer strömungsaufwärtigen Seite des Kältemittels in dem Düsenabschnitt 18a bereitgestellt ist, vorgesehen. Die Aufbauten und der Betrieb des sonstigen Ejektors 18 und des Ejektorkältekreislaufs 10 sind ähnlich denen der zweiten Ausführungsform.
Wenn folglich der Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform betrieben wird, können ähnlich der zweiten Ausführungsform Fahrzeugkabineninnenluft, die in eine Fahrzeugkabine geblasen wird, und Kasteninnenluft, die zirkuliert und in eine Kühlbox geblasen wird, gekühlt werden.
Außerdem wirbelt in dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform das Kältemittel ähnlich der dritten Ausführungsform in dem Wirbelraum 18k. Folglich kann ein gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel, in dem ein Kondensationskern erzeugt wird, in den Düsenabschnitt 18a strömen und der Düsenwirkungsgrad ηnoz kann dadurch verbessert werden. Folglich kann die Verschlechterung der Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g beschränkt werden.
Außerdem wird ähnlich der zweiten Ausführungsform ein Einspritzkältemittel, das von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a eingespritzt wird, frei expandiert. Folglich kann eine Zunahme in der Wandoberflächenreibung beschränkt werden. Folglich kann die Verschlechterung der Kältemitteldruckerhöhungsleistung des Ejektors 18 beschränkt werden, indem der Energieverlust des Kältemittels in dem Düsenabschnitt 18a verringert wird.
Überdies kann die Kältemitteldruckerhöhungsleistung in dem Diffusorabschnitt 18g ähnlich der ersten Ausführungsform stabilisiert werden, und der Ejektorwirkungsgrad ηej in dem Ejektor 18 kann verbessert werden. Folglich kann in dem Ejektorkältekreislauf 10 dieser Ausführungsform ein Ergebnis der Verbesserung eines COP, die erreicht wird, indem der Ejektor 18 aufgenommen wird, ausreichend erhalten werden.
In der achten Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem eine feste Drossel, in der eine Kältemitteldurchgangsfläche eines Durchgangsabschnitts mit minimaler Fläche, der in einem Einlassabschnitt eines Einspritzabschnitts 18j ausgebildet ist, fest ist, als der Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem, wie in 16 gezeigt, eine variable Düse verwendet wird, die derart aufgebaut ist, dass sie fähig ist, die Kältemitteldurchgangsfläche des Durchgangsabschnitts mit minimaler Querschnittfläche zu ändern.
Insbesondere hat der Ejektor 18 dieser Ausführungsform ein Nadelventil 18y als einen Ventilkörper, der die Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts 18a variiert, und einen Schrittmotor 18x als einen Antriebsabschnitt, der das Nadelventil 18y verschiebt.
Das Nadelventil 18y ist in einer Nadelform ausgebildet, deren Mittelachse koaxial mit einer Mittelachse des Düsenabschnitts 18a angeordnet ist. Insbesondere ist das Nadelventil 18y in einer angeschrägten Form in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung ausgebildet und ist derart angeordnet, dass eine angeschrägte Spitze auf der untersten strömungsabwärtigen Seite in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung einer Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a vorsteht. Das heißt, der Düsenabschnitt 18a dieser Ausführungsform ist als eine sogenannte Pilzdüse aufgebaut.
Der Schrittmotor 18x ist auf der Seite der Kältemittelzuströmungsöffnung 181 des Düsenabschnitts 18a angeordnet und verschiebt das Nadelventil 18y in einer Axialrichtung des Düsenabschnitts 18a. Auf diese Weise wird eine Querschnittfläche des Kältemitteldurchgangs, die zwischen einer Innenumfangswandoberfläche des Düsenabschnitts 18a und einer Außenumfangswandoberfläche des Nadelventils 18y ausgebildet ist und die einen kreisförmigen Querschnitt hat, geändert. Der Betrieb des Schrittmotors 18x wird von einem Steuersignal, das von einer Steuerung ausgegeben wird, gesteuert.
Die Aufbauten und der Betrieb des sonstigen Ejektors 18 und eines Ejektorkältekreislaufs 10 sind ähnlich denen der achten Ausführungsform. Folglich können in dem Ejektorkältekreislauf 10 und dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform ähnliche Ergebnisse wie die der achten Ausführungsform erhalten werden.
Außerdem ist der Düsenabschnitt 18a gemäß dem Ejektor 18 dieser Ausführungsform als die variable Düse aufgebaut. Folglich kann ein Kältemitteldurchsatz, der einer Last des Ejektorkältekreislaufs 10 entspricht, in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18 strömen.
Da der Düsenabschnitt 18a dieser Ausführungsform außerdem als die Pilzdüse aufgebaut ist, kann ein Einspritzkältemittel von der Kältemitteleinspritzöffnung 18c entlang einer Außenoberfläche des Nadelventils 18y in den Mischabschnitt 18e eingespritzt werden. Folglich kann das Einspritzkältemittel leicht frei expandiert werden, wenn der Kältemitteldurchsatz, der in den Düsenabschnitt 18a strömt, geändert wird, und der Verlust an kinetischer Energie des Kältemittels, das durch den Kältemitteldurchgang strömt, kann durch Verringerung der Wandoberflächenreibung zwischen dem Kältemittel und dem Kältemitteldurchgang beschränkt werden.
Überdies ist das Nadelventil 18y dieser Ausführungsform, wie in 16 gezeigt, eingerichtet, um das Innere des Wirbelraums 18k zu durchdringen. Folglich wird durch Reibung zwischen dem Kältemittel, das in dem Wirbelraum 18k strömt, und einer Innenwandoberfläche des Düsenabschnitts 18a leicht ein Kondensationskern erzeugt.
In dem in 16 gezeigten Düsenabschnitt 18a wird das Ventil in der angeschrägten Form in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung als das Nadelventil 18y verwendet. Jedoch kann, wie in einem in 17 gezeigten modifizierten Beispiel, ein Ventil in einer Form verwendet werden, die von der Seite des Diffusorabschnitts 18g in Richtung einer strömungsaufwärtigen Seite in der Kältemittelströmung angeschrägt ist. In diesem Fall braucht das Nadelventil 18y nur derart angeordnet sein, dass eine angeschrägte Spitze auf der strömungsaufwärtigsten Seite von dem Einspritzabschnitt 18j zu einer Seite des angeschrägten Abschnitts 18i vorsteht.
In dieser Ausführungsform wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem ein Aufbau eines Ejektorkältekreislaufs 10a gegenüber dem in der vierten Ausführungsform geändert ist. Insbesondere wird in dem Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform, wie in 18 gezeigt, anstelle der hochstufenseitigen Drosselvorrichtung 13 ein hochstufenseitiger Ejektor 131 als ein erster Dekompressionsabschnitt verwendet.
Ein grundsätzlicher Aufbau des hochstufenseitigen Ejektors 131 ist ähnlich dem des vorstehend beschriebenen Ejektors 18. Folglich hat der hochstufenseitige Ejektor 131 ähnlich dem Ejektor 18 einen hochstufenseitigen Düsenabschnitt 131a und einen hochstufenseitigen Körperabschnitt 131b. Der hochstufenseitige Düsenabschnitt 131a verringert den Druck eines Kältemittels. Der hochstufenseitige Körperabschnitt 131b ist mit (i) einer hochstufenseitigen Kältemittelansaugöffnung 131d, die das aus dem ersten Verdampfer 15 strömende Kältemittel ansaugt, und (ii) einem hochstufenseitigen Diffusorabschnitt (d.h. einem hochstufenseitigen Druckerhöhungsabschnitt) 131g ausgebildet, der den Druck eines vermischten Kältemittels erhöht.
Hier kann ein flüssigphasiges Kältemittel, das in dem Wärmestrahler 12 kondensiert wurde, in den hochstufenseitigen Düsenabschnitt 131a des hochstufenseitigen Ejektors 131 dieser Ausführungsform strömen. Folglich tritt in dem hochstufenseitigen Ejektor 131 ein Fall, in dem der hochstufenseitige Diffusorabschnitt 131g aufgrund einer Strömung eines gasförmig-flüssigen Zweiphasenkältemittels mit einer hohen Qualität in den hochstufenseitigen Düsenabschnitt 131a unfähig ist, eine gewünschte Druckerhöhungsleistung auszuüben, nicht auf.
Aus diesem Grund wird anstelle eines Ejektors, der exakt den gleichen Aufbau wie der vorstehend beschriebene Ejektor 18 hat, der hochstufenseitige Ejektor dieser Ausführungsform, derart eingerichtet, dass er fähig ist, wie der gesamte Ejektorkältekreislauf 10a zu einer Zeit, zu der das flüssigphasige Kältemittel in den hochstufenseitigen Düsenabschnitt 131a strömt, einen hohen COP auszuüben.
Ein Gas-Flüssigkeitsabscheider 21, der das aus dem hochstufenseitigen Diffusorabschnitt 131g des hochstufenseitigen Ejektors 131 strömende Kältemittel in ein flüssigphasiges Kältemittel und ein gasphasiges Kältemittel abscheidet, ist mit einer Auslassseite des hochstufenseitigen Diffusorabschnitts 131g des hochstufenseitigen Ejektors 131 verbunden.
Eine Kältemittelzuströmungsöffnung des ersten Verdampfers 15 ist über eine feste Drossel 22 mit einer Ausströmungsöffnung für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 21 verbunden. Eine Kältemittelansaugöffnung des hochstufenseitigen Ejektors 131 ist mit einer Kältemittelausströmungsöffnung des ersten Verdampfers 15 verbunden. Indessen ist eine Einlassseite des Düsenabschnitts 18a des Ejektors 18 mit einer Auslassöffnung für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 21 verbunden. Der Rest des Aufbaus ist der Gleiche wie der in der vierten Ausführungsform.
Wenn folglich der Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform betrieben wird, wird eine Strömung des flüssigphasigen Kältemittels, das aus dem Wärmestrahler 12 strömt, in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt. Eines der Kältemittel, die in dem Verzweigungsabschnitt 14 verzweigt werden, strömt in den hochstufenseitigen Düsenabschnitt 131a des hochstufenseitigen Ejektors 131 und wird eingespritzt, nachdem es in einer isentropen Weise dekomprimiert wurde.
Dann wird das aus dem ersten Verdampfer 15 strömende Kältemittel durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels von der hochstufenseitigen Kältemittelansaugöffnung 131d des hochstufenseitigen Ejektors 131 angesaugt. Ein vermischtes Kältemittel aus dem von dem hochstufenseitigen Düsenabschnitt 131a eingespritzten Einspritzkältemittel und dem von der hochstufenseitigen Kältemittelansaugöffnung 131d angesaugten Kältemittel strömt in den hochstufenseitigen Diffusorabschnitt 131g und sein Druck wird erhöht.
Das aus dem hochstufenseitigen Diffusorabschnitt 131g strömende Kältemittel strömt in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 21 und wird in das gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel abgeschieden. Dann strömt das flüssigphasige Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 21 abgeschieden wurde, über die feste Drossel 22 in den ersten Verdampfer 15. Indessen strömt das gasphasige Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 21 abgeschieden wird, in den Düsenabschnitt 18a des Ejektors 18. Der Rest des Betriebs ist der Gleiche wie der in der vierten Ausführungsform.
Folglich können gemäß dem Ejektorkältekreislauf 10a dieser Ausführungsform ähnliche Ergebnisse wie die der vierten Ausführungsform erhalten werden. Außerdem kann der COP wie der gesamte Kreislauf weiter verbessert werden, da die verbrauchte Leistung des Kompressors 11 durch die Druckerhöhungswirkung des hochstufenseitigen Ejektors 131 verringert werden kann.
Der Ejektorkältekreislauf 10a, in dem der hochstufenseitige Ejektor 131 als der erste Dekompressionsabschnitt verwendet wird, ist nicht auf den in 18 gezeigten Kreislaufaufbau beschränkt, kann jedoch wie in 19 gezeigt aufgebaut sein.
Insbesondere ist in dem in 19 gezeigten Ejektorkältekreislauf 10a die Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfers 15 mit der Auslassseite des hochstufenseitigen Diffusorabschnitts 131g des hochstufenseitigen Ejektors 131 verbunden. Außerdem ist ein zweiter Verzweigungsabschnitt 14a, der die Kältemittelströmung weiter verzweigt, mit der anderen Kältemittelausströmungsöffnung des Verzweigungsabschnitts (d.h. einem ersten Verzweigungsabschnitt) 14 verbunden.
Eine Kältemittelzuströmungsöffnung eines dritten Verdampfers 23 ist über eine feste Drossel 132 mit einer Kältemittelausströmungsöffnung des zweiten Verzweigungsabschnitts 14a verbunden. Die hochstufenseitige Kältemittelansaugöffnung 131d des hochstufenseitigen Ejektors 131 ist mit einer Kältemittelausströmungsöffnung des dritten Verdampfers 23 verbunden. Der dritte Verdampfer 23 ist ein Wärmeaufnahmewärmetauscher, der ein Niederdruckkältemittel verdampft, um durch Austauschen von Wärme zwischen einem Niederdruckkältemittel, das in der festen Drossel 132 dekomprimiert wurde, und Luft, die von einem dritten Gebläseventilator 23a geblasen wird, eine Wärmeaufnahmewirkung auszuüben.
Eine Kältemittelzuströmungsöffnung des zweiten Verdampfers 17 ist über die niederstufenseitige Drosselvorrichtung 16 mit der anderen Kältemittelausströmungsöffnung des zweiten Verzweigungsabschnitts 14a verbunden. Der Rest des Aufbaus ist der Gleiche wie der in der vierten Ausführungsform. Auch mit einem derartigen Kreislaufaufbau kann der COP wie der gesamte Kreislauf durch die Druckerhöhungstätigkeit des hochstufenseitigen Ejektors 131 weiter verbessert werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Vielfältige Modifikationen können wie folgt innerhalb des Schutzbereichs, der nicht von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abweicht, daran vorgenommen werden.
(1) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden die Beispiele beschrieben, in denen jeder der Ejektorkältekreisläufe 10, 10a, 10b, der den Ejektor 18 enthält, als die Fahrzeugkältekreislaufvorrichtung angewendet wird, die Fahrzeugkabinenluft in dem ersten Verdampfer 15 gekühlt wird und die Kasteninnenluft in dem zweiten Verdampfer 17 gekühlt wird. Jedoch ist die Anwendung jedes der Ejektorkältekreisläufe 10, 10a, 10b nicht darauf beschränkt.
Zum Beispiel kann in dem Fall der Anwendung auf eine Fahrzeugkältekreislaufvorrichtung, Vordersitzluft, die zu einer Fahrzeugvordersitzseite geblasen werden soll, in dem ersten Verdampfer 15 gekühlt werden, und Rücksitzluft, die zu einem Rücksitz geblasen werden soll, kann in dem zweiten Verdampfer 17 gekühlt werden.
Außerdem kann zum Beispiel in dem Fall der Anwendung auf eine Kühl- und Gefriervorrichtung Kältekammerluft, die in eine Kältekammer zum Lagern von Lebensmitteln, Getränken und ähnlichem bei einer niedrigen Temperatur (insbesondere 0°C bis 10°C) geblasen werden soll, in dem ersten Verdampfer 15 gekühlt werden, und Gefrierkammerluft, die in eine Gefrierkammer zum Gefrieren und Lagern von Lebensmitteln und ähnlichem bei einer äußerst niedrigen Temperatur (insbesondere -20°C bis -10°C) geblasen werden soll, kann in dem zweiten Verdampfer 17 gekühlt werden.
(2) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden die Beispiele beschrieben, in denen der Ejektor 18 auf die Ejektorkältekreisläufe 10, 10a, 10b angewendet wird. Jedoch sind die Kreislaufaufbauten, auf die der Ejektor 18 angewendet werden kann, nicht darauf beschränkt.
Zum Beispiel kann in jedem der der Ejektorkältekreisläufe 10, 10a, 10b ein Akkumulator, der das aus dem Diffusorabschnitt 18g strömende Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittels und ein flüssigphasiges Kältemittel abscheidet und das abgeschiedene gasphasige Kältemittel aus der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 strömen lässt, zwischen der Auslassseite des Diffusorabschnitts 18g des Ejektors 18 und der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 angeordnet sein.
Außerdem kann ein Flüssigkeitssammler, der das aus dem Wärmestrahler 12 strömende Kältemittel ein gasphasiges Kältemittels und ein flüssigphasiges Kältemittel abscheidet und das flüssigphasige Kältemittel zu der strömungsabwärtigen Seite strömen lässt, auf der Kältemittelauslassseite des Wärmestrahlers 12 angeordnet sein. Außerdem kann ein Innenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem aus dem Wärmestrahler 12 strömenden Hochtemperaturkältemittel und dem Niedertemperaturkältemittel, das in den Kompressor 11 gesaugt werden soll, austauscht, eingerichtet sein. Überdies kann eine Hilfspumpe zum Druckspeisen des Kältemittels zwischen der Kältemittelauslassseite des zweiten Verdampfers 17 und der Kältemittelansaugöffnung 18d des Ejektors 18 bereitgestellt werden.
(3) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden die Beispiele beschrieben, in denen als die hochstufenseitige Drosselvorrichtung 13 und als die niederstufenseitige Drosselvorrichtung 16 das thermische Expansionsventil, die feste Drossel und der hochstufenseitige Ejektor verwendet werden. Jedoch kann ein elektrisch variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper, der derart aufgebaut ist, dass er fähig ist, einen Drosselöffnungsgrad zu ändern, und einen elektrischen Aktuator hat, der einen Schrittmotor zum Ändern des Drosselöffnungsgrads des Ventilkörpers hat, als die hochstufenseitige Drosselvorrichtung 13 und die niederstufenseitige Drosselvorrichtung 16 verwendet werden.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde das Beispiel beschrieben, in dem der Wärmestrahler, der aus dem Wärmeaustauschabschnitt aufgebaut ist, der Wärme zwischen dem von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittel und der Außenluft austauscht, als der Wärmestrahler 13 verwendet wird. Jedoch kann ein sogenannter Unterkühlungskondensator, der einen Kondensationsabschnitt, einen Modulatorabschnitt und einen Unterkühlungsabschnitt hat, als der Wärmestrahler 12 verwendet werden. Der Kondensationsabschnitt tauscht Wärme zwischen dem abgegebenen Kältemittel und der Außenluft aus, um das abgegebene Kältemittel zu kondensieren. Der Modulatorabschnitt scheidet das von dem Kondensationsabschnitt abgegebene Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel ab. Der Unterkühlungsabschnitt tauscht Wärme zwischen einem flüssigphasigen Kältemittel, das aus dem Modulatorabschnitt strömt, und der Außenluft aus, um das flüssigphasige Kältemittel zu unterkühlen.
Außerdem werden in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Beispiele beschrieben, in denen die Komponenten, wie etwa der Körperabschnitt 18b des Ejektors 18, aus Metall hergestellt sind. Jedoch ist das Material nicht beschränkt, solange die Funktion jeder der Komponenten ausgeübt werden kann. Das heißt, diese Komponenten können aus Harz hergestellt sein.
(4) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden die Beispiele beschrieben, in denen die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche des Einlassabschnitts 18h des Diffusorabschnitts 18g kleiner als die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche der Kältemitteleinspritzöffnung 18c des Düsenabschnitts 18a festgelegt ist. Jedoch braucht der Öffnungsdurchmesser der Kältemitteleinspritzöffnung 18c insbesondere nicht kleiner als der Öffnungsdurchmesser des Einlassabschnitts 18h festgelegt werden.
Außerdem kann in dem Fall, in dem der Öffnungsdurchmesser des Einlassabschnitts 18h größer als der Öffnungsdurchmesser der Kältemitteleinspritzöffnung 18c festgelegt wird, die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche des Einlassabschnitts 18h kleiner als die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche der Kältemitteleinspritzöffnung 18c festgelegt werden, indem ein vorstehender Abschnitt bereitgestellt wird, der in dem Einlassabschnitt 18h in Richtung des Inneren des Kältemitteldurchgangs vorsteht.
(5) In der vorstehenden neunten Ausführungsform wurde das Beispiel beschrieben, in dem die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche des Durchgangsabschnitts mit minimaler Querschnittfläche, der in dem Düsenabschnitt 18a ausgebildet ist, durch den Ventilkörper (d.h. den Nadelkörper 18y) geändert werden kann. Jedoch kann ein Aufbau, in dem ein konischer Ventilkörper, der sich von dem Kältemitteldurchgang, der in dem Düsenabschnitt 18a ausgebildet ist, zu dem Inneren des Diffusorabschnitts 18g erstreckt, als der Ventilkörper verwendet werden, wobei gleichzeitig die Querschnittfläche des Diffusorabschnitts 18g und die des Durchgangsabschnitts mit minimaler Querschnittfläche des Düsenabschnitts 18a geändert werden.
(6) in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde das Beispiel beschrieben, in dem R134a als das Kältemittel verwendet wird. Jedoch ist das Kältemittel nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können R600a, R1234yf, R410A, R404A, R32, R1234yfxf, R407C oder ähnliche verwendet werden. Alternativ kann ein gemischtes Kältemittel, in dem mehrere Arten dieser Kältemittel vermischt sind, oder ähnliches verwendet werden.
(7) Die in jeder der vorstehenden Ausführungsformen offenbarten Mittel können innerhalb eines Bereichs, der implementiert werden kann, geeignet kombiniert werden. Zum Beispiel kann der in den fünften bis siebten Ausführungsformen beschriebene Gas-Flüssigkeitsversorgungsabschnitt auf den in der vierten Ausführungsform beschriebenen Ejektorkältekreislauf 10a angewendet werden. Zum Beispiel kann der Ejektor 18, der in jeder der zweiten, der dritten, der achten und der neunten Ausführungsform offenbart ist, als der Ejektor 18 des Ejektorkältekreislaufs 10a der zehnten Ausführungsform angewendet werden.
(8) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Wärmestrahler 12 als ein Außenwärmetauscher verwendet, der Wärme zwischen dem Kältemittel und der Außenluft austauscht, und die ersten, zweiten Verdampfer 15, 17 werden als ein Innenwärmetauscher verwendet, der die Luft kühlt. Umgekehrt kann die vorliegende Offenbarung jedoch auf einen Wärmepumpenkreislauf angewendet werden, in dem die ersten, zweiten Verdampfer 15, 17 als die Außenwärmetauscher aufgebaut sind, die Wärme aus einer Wärmequelle, wie etwa der Außenluft, aufnehmen, und in dem der Wärmestrahler 12 als der Innenwärmetauscher aufgebaut ist, der das Fluid, das geheizt werden soll, wie etwa die Luft und Wasser, heizt.

Claims

Ejektor (18) für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung (10a, 10b, 10c) mit einem ersten Verdampfer (15) und einem zweiten Verdampfer (17), die ein Kältemittel verdampfen, wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (18a), der das aus dem ersten Verdampfer (15) strömende Kältemittel verdampft, bis das Kältemittel in einen gasförmigflüssigen Zweiphasenzustand kommt, wobei der Düsenabschnitt das Kältemittel aus einer Kältemitteleinspritzöffnung (18c) einspritzt; einen Körperabschnitt (18b); eine Kältemittelansaugöffnung (18d), die in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und ein aus dem zweiten Verdampfer (17) strömendes Kältemittel durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (18a) eingespritzt wird, als ein Ansaugkältemittel ansaugt; einen Druckerhöhungsabschnitt (18g), der in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und den Druck eines vermischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel erhöht; und ein Wirbelraumausbildungselement (18m), das einen Wirbelraum (18k) bildet, in dem das in den Düsenabschnitt (18a) strömende Kältemittel um eine Achse des Düsenabschnitts (18a) wirbelt, wobei eine Einlassseite des Düsenabschnitts (18a) mit der Kältemittelauslassseite des ersten Verdampfers (15) verbunden ist.
Ejektor (18) für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung (10a, 10b, 10c) mit einem ersten Verdampfer (15) und einem zweiten Verdampfer (17), die ein Kältemittel verdampfen, wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (18a), der das aus dem ersten Verdampfer (15) strömende Kältemittel verdampft, bis das Kältemittel in einen gasförmigflüssigen Zweiphasenzustand kommt, wobei der Düsenabschnitt das Kältemittel aus einer Kältemitteleinspritzöffnung (18c) einspritzt; einen Körperabschnitt (18b); eine Kältemittelansaugöffnung (18d), die in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und ein aus dem zweiten Verdampfer (17) strömendes Kältemittel durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (18a) eingespritzt wird, als ein Ansaugkältemittel ansaugt; einen Druckerhöhungsabschnitt (18g), der in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und den Druck eines vermischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel erhöht; ein Wirbelraumausbildungselement (18m), das einen Wirbelraum (18k) bildet, in dem das in den Düsenabschnitt (18a) strömende Kältemittel um eine Achse des Düsenabschnitts (18a) wirbelt; und einen Flüssigkeitslagerabschnitt (19), der ein überschüssiges Kältemittel in dem Kreislauf lagert, der zwischen einer Kältemittelauslassseite des ersten Verdampfers (15) und einer Einlassseite des Düsenabschnitts (18a) angeordnet ist.
Ejektor gemäß Anspruch 1 oder 2, der ferner umfasst: einen Mischabschnitt (18e), der in einem Bereich von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu einem Einlassabschnitt (18h) des Druckerhöhungsabschnitts (18g) in einem Innenraum des Körperabschnitts (18b) bereitgestellt ist und das Einspritzkältemittel und das Ansaugkältemittel mischt, wobei ein Abstand (La) von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu dem Einlassabschnitt (18h) in dem Mischabschnitt (18e) derart bestimmt wird, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des in den Einlassabschnitt (18h) strömenden Kältemittels kleiner oder gleich einer Zweiphasenschallgeschwindigkeit wird.
Ejektor für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung (10a, 10b, 10c) mit einem ersten Verdampfer (15) und einem zweiten Verdampfer (17), die ein Kältemittel verdampfen, wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (18a), der das aus dem ersten Verdampfer (15) strömende Kältemittel verdampft, bis das Kältemittel in einen gasförmigflüssigen Zweiphasenzustand kommt, wobei der Düsenabschnitt das Kältemittel aus einer Kältemitteleinspritzöffnung (18c) einspritzt; einen Körperabschnitt (18b); eine Kältemittelansaugöffnung (18d), die in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und ein aus dem zweiten Verdampfer (17) strömendes Kältemittel durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (18a) eingespritzt wird, als ein Ansaugkältemittel ansaugt; einen Druckerhöhungsabschnitt (18g), der in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und den Druck eines vermischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel erhöht; ein Wirbelraumausbildungselement (18m), das einen Wirbelraum (18k) bildet, in dem das in den Düsenabschnitt (18a) strömende Kältemittel um eine Achse des Düsenabschnitts (18a) wirbelt; und einen Mischabschnitt (18e), der in einem Bereich von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu einem Einlassabschnitt (18h) des Druckerhöhungsabschnitts (18g) in einem Innenraum des Körperabschnitts (18b) bereitgestellt ist und das Einspritzkältemittel und das Ansaugkältemittel mischt, wobei ein Abstand (La) von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu dem Einlassabschnitt (18h) in dem Mischabschnitt (18e) derart bestimmt wird, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des in den Einlassabschnitt (18h) strömenden Kältemittels kleiner oder gleich einer Zweiphasenschallgeschwindigkeit wird, wenn auf den Abstand von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu dem Einlassabschnitt (18h) in dem Mischabschnitt (18e) als La Bezug genommen wird, und wenn auf einen Durchmesser eines Kreises als ΦDa Bezug genommen wird, der Kreis, einen Kreis umspannt, dessen Fläche einen Gesamtwert von (i) einer Öffnungsquerschnittfläche der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) und (ii) einer Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche eines Ansaugdurchgangs (18f), durch den das Ansaugkältemittel strömt, hat, wobei der Kreis einen Querschnitt senkrecht zu einer Axialrichtung des Düsenabschnitts (18a), der die Kältemitteleinspritzöffnung (18c) umfasst, umspannt, und die folgende Formel erfüllt ist $La/ ϕ Da \leq 1.$
Ejektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der ferner umfasst: einen Mischabschnitt (18e), der in dem Bereich von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu dem Einlassabschnitt (18h) des Druckerhöhungsabschnitts (18g) in dem Innenraum des Körperabschnitts (18b) bereitgestellt ist und das Einspritzkältemittel und das Ansaugkältemittel vermischt; und einen angeschrägten Abschnitt (18i), in dem eine Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung allmählich verringert ist, und ein Einspritzabschnitt (18j) das Kältemittel von dem angeschrägten Abschnitt (18i) zu der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) leitet, wobei der angeschrägte Abschnitt und der Einspritzabschnitt als ein Kältemitteldurchgang, der in dem Düsenabschnitt (18a) ausgebildet ist, bereitgestellt sind, wobei der Düsenabschnitt (18a) ausgebildet ist, um das Einspritzkältemittel, das in den Mischabschnitt (18e) eingespritzt wird, durch Festlegen eines Aufweitungswinkels (On) in einem axialen Querschnitt des Einspritzabschnitts (18j) größer oder gleich 0° frei zu expandieren.
Ejektor für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung (10a, 10b, 10c) mit einem ersten Verdampfer (15) und einem zweiten Verdampfer (17), die ein Kältemittel verdampfen, wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (18a), der das aus dem ersten Verdampfer (15) strömende Kältemittel verdampft, bis das Kältemittel in einen gasförmigflüssigen Zweiphasenzustand kommt, wobei der Düsenabschnitt das Kältemittel aus einer Kältemitteleinspritzöffnung (18c) einspritzt; einen Körperabschnitt (18b); eine Kältemittelansaugöffnung (18d), die in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und ein aus dem zweiten Verdampfer (17) strömendes Kältemittel durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (18a) eingespritzt wird, als ein Ansaugkältemittel ansaugt; einen Druckerhöhungsabschnitt (18g), der in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und den Druck eines vermischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel erhöht; ein Wirbelraumausbildungselement (18m), das einen Wirbelraum (18k) bildet, in dem das in den Düsenabschnitt (18a) strömende Kältemittel um eine Achse des Düsenabschnitts (18a) wirbelt; und einen Mischabschnitt (18e), der in einem Bereich von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu einem Einlassabschnitt (18h) des Druckerhöhungsabschnitts (18g) in einem Innenraum des Körperabschnitts (18b) bereitgestellt ist und das Einspritzkältemittel und das Ansaugkältemittel mischt, wobei ein Abstand (La) von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu dem Einlassabschnitt (18h) in dem Mischabschnitt (18e) derart bestimmt wird, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des in den Einlassabschnitt (18h) strömenden Kältemittels kleiner oder gleich einer Zweiphasenschallgeschwindigkeit wird, der Mischabschnitt (18e) eine Form hat, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung verringert ist, der Mischabschnitt (18e) in einer Form ausgebildet ist, die eine Kombination aus (i) einer Kegelstumpfform, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung allmählich verringert ist, und (ii) einer Säulenform, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche fest ist, ist, wenn auf eine axiale Länge des Düsenabschnitts (18a) in einem säulenförmigen Abschnitt des Mischabschnitts (18e) als Lb Bezug genommen wird, und wenn auf einen Durchmesser eines säulenförmigen Abschnitts als ΦDb Bezug genommen wird, eine Formel Lb/ΦDb ≤ 1 erfüllt ist.
Ejektor (18) für eine Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung (10a, 10b, 10c) mit einem ersten Verdampfer (15) und einem zweiten Verdampfer (17), die ein Kältemittel verdampfen, wobei der Ejektor umfasst: einen Düsenabschnitt (18a), der das aus dem ersten Verdampfer (15) strömende Kältemittel verdampft, bis das Kältemittel in einen gasförmigflüssigen Zweiphasenzustand kommt, wobei der Düsenabschnitt das Kältemittel aus einer Kältemitteleinspritzöffnung (18c) einspritzt; einen Körperabschnitt (18b); eine Kältemittelansaugöffnung (18d), die in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und ein aus dem zweiten Verdampfer (17) strömendes Kältemittel durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels, das von dem Düsenabschnitt (18a) eingespritzt wird, als ein Ansaugkältemittel ansaugt; einen Druckerhöhungsabschnitt (18g), der in dem Körperabschnitt (18b) bereitgestellt ist und den Druck eines vermischten Kältemittels aus dem Einspritzkältemittel und dem Ansaugkältemittel erhöht; und ein Wirbelraumausbildungselement (18m), das einen Wirbelraum (18k) bildet, in dem das in den Düsenabschnitt (18a) strömende Kältemittel um eine Achse des Düsenabschnitts (18a) wirbelt, einen Mischabschnitt (18e), der in dem Bereich von der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) zu dem Einlassabschnitt (18h) des Druckerhöhungsabschnitts (18g) in dem Innenraum des Körperabschnitts (18b) bereitgestellt ist und das Einspritzkältemittel und das Ansaugkältemittel vermischt; und einen angeschrägten Abschnitt (18i), in dem eine Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung einer strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung allmählich verringert ist, und ein Einspritzabschnitt (18j) das Kältemittel von dem angeschrägten Abschnitt (18i) zu der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) leitet, wobei der angeschrägte Abschnitt und der Einspritzabschnitt als ein Kältemitteldurchgang, der in dem Düsenabschnitt (18a) ausgebildet ist, bereitgestellt sind, wobei der Düsenabschnitt (18a) ausgebildet ist, um das Einspritzkältemittel, das in den Mischabschnitt (18e) eingespritzt wird, durch Festlegen eines Aufweitungswinkels (On) in einem axialen Querschnitt des Einspritzabschnitts (18j) größer oder gleich 0° frei zu expandieren, der Mischabschnitt (18e) eine Form hat, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung verringert ist, der Mischabschnitt (18e) in einer Form ausgebildet ist, die eine Kombination aus (i) einer Kegelstumpfform, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche in Richtung der strömungsabwärtigen Seite in der Kältemittelströmung allmählich verringert ist, und (ii) einer Säulenform, in der die Kältemitteldurchgangsquerschnittfläche fest ist, ist, wenn auf eine axiale Länge des Düsenabschnitts (18a) in einem säulenförmigen Abschnitt des Mischabschnitts (18e) als Lb Bezug genommen wird, und wenn auf einen Durchmesser eines säulenförmigen Abschnitts als ΦDb Bezug genommen wird, eine Formel Lb/ΦDb ≤ 1 erfüllt ist.
Ejektor gemäß irgendeinem der Ansprüche 3 bis 7, wobei eine Kältemitteldurchgangsfläche des Einlassabschnitts (18h) kleiner als eine Kältemitteldurchgangsfläche der Kältemitteleinspritzöffnung (18c) festgelegt wird.
Ejektor gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, der ferner umfasst: einen Ventilkörper (18y), der die Kältemitteldurchgangsfläche des Düsenabschnitts (18a) ändert.