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DE102007028252A1 - Kältemittelkreisvorrichtung mit Ejektorpumpe - Google Patents

Kältemittelkreisvorrichtung mit Ejektorpumpe Download PDF

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DE102007028252A1
DE102007028252A1 DE102007028252A DE102007028252A DE102007028252A1 DE 102007028252 A1 DE102007028252 A1 DE 102007028252A1 DE 102007028252 A DE102007028252 A DE 102007028252A DE 102007028252 A DE102007028252 A DE 102007028252A DE 102007028252 A1 DE102007028252 A1 DE 102007028252A1
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refrigerant
evaporator
flow
tubes
opening
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DE102007028252A
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Haruyuki Kariya Nishijima
Etsuhisa Kariya Yamada
Hideya Kariya Matsui
Hirotsugu Kariya Takeuchi
Gentarou Kariya Oomura
Ryoko Kariya Fujiwara
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

Eine Kältemittelkreisvorrichtung mit einer Ejektorpumpe (14) enthält einen ersten Verdampfapparat (15) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels, einen ersten Kanalabschnitt (17, 36) zum Leiten des Kältemittels zu einer Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe, eine im ersten Kanalabschnitt angeordnete Drosseleinheit (18), einen im ersten Kanalabschnitt stromab der Drosseleinheit angeordneten zweiten Verdampfapparat (19), einen Bypasskanalabschnitt (23) zum Leiten des Heißgas-Kältemittels aus einem Kompressor in den zweiten Verdampfapparat, eine im Bypasskanalabschnitt vorgesehene Bypassöffnungs/schließeinheit (24). Ferner ist ein zweiter Kanalabschnitt (25) von dem Bypasskanalabschnitt stromab der Bypassöffnungs/schließeinheit abgezweigt und eine Strömungssteuereinheit (26a, 26b, 26c) ist in dem zweiten Kanalabschnitt vorgesehen, um einen Kältemittelstrom vom ersten Verdampfapparat zum zweiten Verdampfapparat durch den zweiten Kanalabschnitt zu verhindern. Deshalb kann ein Entfrosten sowohl des ersten als auch des zweiten Verdampfapparats in geeigneter Weise durchgeführt werden.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemittelkreisvorrichtung mit einer Ejektorpumpe, die als Kältemitteldekompressionseinrichtung und Kältemittelzirkulationseinrichtung funktioniert.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die JP-A-2006-1 18849 schlägt eine Dampfkompressions-Kältemittelkreisvorrichtung vor. Diese Dampfkompressions-Kältemittelkreisvorrichtung ist so aufgebaut, dass eine Ejektorpumpe als Kältemitteldekompressionseinrichtung und Kältemittelzirkulationseinrichtung in einem Kühlkreis verwendet wird und mehrere Verdampfapparate (z.B. ein erster Verdampfapparat, ein zweiter Verdampfapparat) stromab und auf der Kältemittelansaugseite dieser Ejektorpumpe angeordnet sind. Die Dampfkompressions-Kältemittelkreisvorrichtung ist versehen mit einem Ejektorpumpensperrmechanismus, der eine kältemittelstromaufwärtige Seite der Ejektorpumpe öffnet und schließt; einem Bypasskanal, der eine Kältemittelausgabeseite eines Kompressors und eine Kältemitteleinlassseite des zweiten Verdampfapparats verbindet; und einem Bypasssperrmechanismus, der diesen Bypasskanal öffnet und schließt.
  • Wenn in einem Fall, wenn der Kühlkreis in Betrieb ist, in einem Verdampfapparat eine Frostbildung auftritt, wird der Ejektorpumpensperrmechanismus geschlossen und der Bypasssperrmechanismus geöffnet, sodass ein vom Kompressor ausgegebenes Hochtemperatur-Kältemittel (heißes Gas) vom zweiten Verdampfapparat durch die Ejektorpumpe zum ersten Verdampfapparat strömen kann. So können die Verdampfapparate durch Ergreifen der obigen Maßnahme einfach entfrostet werden.
  • Die obige Technik beinhaltet jedoch ein Problem. Das heißt, während des Entfrostens der Verdampfapparate entwickelt die Ejektorpumpe einen Widerstand gegen das strömende Kältemittel und daher wird der Kältemitteldruck am zweiten Verdampfapparat höher als der Kältemitteldruck am ersten Verdampfapparat. Als Ergebnis wird die Kältemitteltemperatur am zweiten Verdampfapparat erhöht. Obwohl ein Entfrosten am zweiten Verdampfapparat effektiver als am ersten Verdampfapparat ausgeführt wird, neigt in diesem Fall die Temperatur unnötigerweise dazu, am zweiten Verdampfapparat zu steigen, bis das Entfrosten des ersten Verdampfapparats abgeschlossen ist, wodurch eine Abkühlgeschwindigkeit in einem Kühlbetrieb nach dem Entfrostungsvorgang verringert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Unter Berücksichtigung der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kältemittelkreisvorrichtung vorzusehen, die einen Unterschied zwischen einem Entfrostungsvorgang eines ersten Verdampfapparats und einem Entfrostungsvorgang eines zweiten Verdampfapparats effektiv reduzieren kann.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kältemittelkreisvorrichtung vorzusehen, bei welcher die Kältemitteltemperaturen eines ersten und eines zweiten Verdampfapparats während eines Entfrostungsvorgangs des ersten und des zweiten Verdampfapparats gleichmäßiger gemacht werden können.
  • Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kältemittelkreisvorrichtung vorzusehen, die eine Entfrostungszeit eines Verdampfapparats verkürzen kann.
  • Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kältemittelkreisvorrichtung vorzusehen, die eine Abkühlgeschwindigkeit in einem Kühlbetrieb nach einem Entfrostungsvorgang erhöhen kann.
  • Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält eine Kältemittelkreisvorrichtung einen Kompressor, der ein Kältemittel ansaugt und komprimiert; einen Kühler, der zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Heißgas-Kältemittels angeordnet ist, eine Ejektorpumpe, die einen Düsenabschnitt zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromab des Kühlers, eine Kältemittelansaugöffnung zum Ansaugen eines Kältemittels durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels und einen Druckerhöhungsabschnitt zum Mischen und Druckerhöhen des bei hoher Geschwindigkeit ausgestoßenen Kältemittels und des durch die Kältemittelansaugöffnung angesaugten Kältemittels aufweist; einen ersten Verdampfapparat zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; einen ersten Kanalabschnitt zum Leiten des Kältemittels zur Kältemittelansaugöffnung; eine Drosseleinheit, die im ersten Kanalabschnitt angeordnet ist und das im ersten Kanalabschnitt strömende Kältemittel dekomprimiert; einen zweiten Verdampfapparat, der im ersten Kanalabschnitt in einem Kältemittelstrom stromab der Drosseleinheit angeordnet ist, um das Kältemittel zu verdampfen; einen Bypasskanalabschnitt zum Leiten des vom Kompressor ausgegebenen Heißgas-Kältemittels in den zweiten Verdampfapparat; eine Bypassöffnungs/schließeinheit, die im Bypasskanalabschnitt vorgesehen ist, um den Bypasskanalabschnitt zu öffnen und zu schließen, wobei die Bypassöffnungs/schließeinheit einen Drosselöffnungsgrad besitzt, wenn sie geöffnet ist; einen zweiten Kanalabschnitt, der von dem Bypasskanalabschnitt in einem Kältemittelstrom stromab der Bypassöffnungs/schließeinheit verzweigt, wobei das Heißgas-Kältemittel im Bypasskanalabschnitt durch den zweiten Kanalabschnitt zum ersten Verdampfapparat strömt; und eine erste Strömungssteuereinheit, die im zweiten Kanalabschnitt vorgesehen ist, um einen Kältemittelstrom von einer Seite des ersten Verdampfapparats durch den zweiten Kanalabschnitt zu einer Seite des zweiten Verdampfapparats zu verhindern.
  • Demgemäß strömt, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geschlossen ist, das vom Kompressor ausgegebene Kältemittel durch den Kühler und strömt durch die Ejektorpumpe in den ersten Verdampfapparat, während ein Teil des Kältemittels durch den ersten Kanalabschnitt in den zweiten Verdampfapparat strömt. Deshalb haben in der Kältemittelkreisvorrichtung der erste und der zweite Verdampfapparat eine Kühlkapazität (Kühlfunktion), sodass ein Kühlmodus durchgeführt werden kann. Im Kühlmodus der Kältemittelkreisvorrichtung können die Oberflächen des ersten und des zweiten Verdampfapparats gefrieren. In diesem Fall wird die Bypassöffnungs/schließeinheit geöffnet, sodass ein Entfrosten des ersten und des zweiten Verdampfapparats durchgeführt werden kann. Wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geöffnet wird, strömt das vom Kompressor ausgegebene Heißgas-Kältemittel in den Bypasskanalabschnitt und den vom Bypasskanalabschnitt verzweigten zweiten Kanalabschnitt. Demgemäß ist es möglich, das Heißgas-Kältemittel direkt in sowohl den ersten Verdampfapparat als auch den zweiten Verdampfapparat einzu leiten, wodurch ein Entfrosten des ersten und des zweiten Verdampfapparats durchgeführt werden kann. Als Ergebnis ist es möglich, einen Unterschied zwischen einem Entfrostungsvorgang eines ersten Verdampfapparats und einem Entfrostungsvorgang eines zweiten Verdampfapparats effektiv zu verringern. Daher können die Kältemitteltemperaturen des ersten und des zweiten Verdampfapparats selbst während des Entfrostungsvorgangs gleichmäßiger gemacht werden.
  • Zum Beispiel kann der erste Kanalabschnitt ein Zweigkanal sein, der in einem Kältemittelstrom vom Kühler von einer stromaufwärtigen Seite des Düsenabschnitts der Ejektorpumpe abzweigt, um das Kältemittel vom Kühler zur Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe zu leiten. Alternativ kann die Kältemittelkreisvorrichtung mit einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung versehen sein, die das aus dem ersten Verdampfapparat ausströmende Kältemittel in ein Dampfkältemittel und ein flüssiges Kältemittel trennt, das flüssige Kältemittel darin sammelt und das Dampfkältemittel zu einer Kältemittelansaugseite des Kompressors leitet. In diesem Fall ist der erste Kanalabschnitt ein Verbindungskanal, der einen Flüssigkältemittelauslassabschnitt der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbindet.
  • In der Kältemittelkreisvorrichtung kann die erste Strömungssteuereinheit ein Rückschlagventil sein, das angeordnet ist, um nur einen Kältemittelstrom vom Bypasskanalabschnitt durch den zweiten Kanalabschnitt zum ersten Verdampfapparat zu erlauben. Alternativ kann die erste Strömungssteuereinheit ein Schaltventil sein, das zum Öffnen und Schließen des zweiten Kanalabschnitts angeordnet ist. In diesem Fall wird das Schaltventil geöffnet, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geöffnet wird, und wird geschlossen, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geschlossen wird.
  • Alternativ kann die erste Strömungssteuereinheit ein Strömungseinstellventil sein, das so angeordnet ist, dass es in einen geschlossenen Zustand gebracht wird und eine Strömungsmenge des Kältemittels entsprechend seinem Ventilöffnungsgrad, der einstellbar ist, regelt. In diesem Fall wird das Strömungseinstellventil in den geschlossenen Zustand gebracht, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geschlossen wird. Wenn dagegen die Bypassöffnungs/schließeinheit geöffnet wird, vergrößert das Strömungseinstellventil seinen Ventilöffnungsgrad mehr, wenn eine durch einen einlassseitigen Temperaturdetektor des ersten Verdampfapparats erfasste Kältemitteltemperatur niedriger als eine durch einen auslassseitigen Temperaturdetektor des zweiten Verdampfapparats erfasste Kältemitteltemperatur ist, und das Strömungseinstellventil verringert seinen Ventilöffnungsgrad mehr, wenn die durch den einlassseitigen Temperaturdetektor des ersten Verdampfapparats erfasste Kältemitteltemperatur höher als die durch den auslassseitigen Temperaturdetektor des zweiten Verdampfapparats erfasste Kältemitteltemperatur ist.
  • Ferner kann die Kältemittelkreisvorrichtung versehen sein mit einem dritten Kanalabschnitt, der von dem ersten Kanalabschnitt in einem Kältemittelstrom aus dem zweiten Verdampfapparat an einer Position stromab des zweiten Verdampfapparats verzweigt, um den Kältemittelstrom aus dem zweiten Verdampfapparat zum ersten Verdampfapparat zu leiten, und einer zweiten Strömungssteuereinheit, die im dritten Kanalabschnitt angeordnet ist, um einen Kältemittelstrom vom ersten Verdampfapparat zum zweiten Verdampfapparat durch den dritten Kanalabschnitt zu verhindern. In diesem Fall kann die zweite Strömungssteuereinheit ein Rückschlagventil sein, das angeordnet ist, um nur einen Kältemittelstrom vom zweiten Verdampfapparat zum ersten Verdampfapparat durch den dritten Kanalabschnitt zu erlauben, kann ein Schaltventil sein, das zum Öffnen und Schließen des dritten Kanalabschnitts angeordnet ist, oder kann ein Strömungseinstellventil sein, das angeordnet ist, um in einen geschlossenen Zustand gebracht zu werden und eine Strömungsmenge eines Kältemittels entsprechend seinem Ventilöffnungsgrad, der einstellbar ist, zu regeln.
  • Außerdem kann die Kältemittelkreisvorrichtung mit einer Kanalöffnungs/schließeinheit versehen sein, die zum Öffnen und Schließen eines mit einem Kältemitteleinlass oder einem Kältemittelauslass des Kühlers verbundenen Kältemittelkanals angeordnet ist, und die Kanalöffnungs/schließeinheit kann geschlossen werden, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geöffnet wird.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält eine Kältemittelkreisvorrichtung einen Kompressor, der ein Kältemittel ansaugt und komprimiert; einen Kühler, der zum Kühlen eines vom Kompressor ausgegebenen Hochdruck- Heißgas-Kältemittels angeordnet ist; eine Ejektorpumpe, die einen Düsenabschnitt zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromab des Kühlers und eine Kältemittelansaugöffnung zum Ansaugen des Kältemittels durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels aufweist; einen ersten Verdampfapparat zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; einen Zweigkanalabschnitt, der von einer stromaufwärtigen Seite des Düsenabschnitts abzweigt und mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbunden ist; eine Drosseleinheit, die im Zweigkanalabschnitt angeordnet ist und das im Zweigkanalabschnitt strömende Kältemittel dekomprimiert; einen zweiten Verdampfapparat, der im Zweigkanalabschnitt in einem Kältemittelstrom stromab der Drosseleinheit angeordnet ist; einen Bypasskanalabschnitt zum Leiten des vom Kompressor ausgegebenen Heißgas-Kältemittels in den zweiten Verdampfapparat; und eine Bypassöffnungs/schließeinheit, die im Bypasskanalabschnitt zum Öffnen und Schließen des Bypasskanalabschnitts angeordnet ist. In der Kältemittelkreisvorrichtung sind der erste Verdampfapparat und der zweite Verdampfapparat so konstruiert, dass ein Strömungswiderstand des im zweiten Verdampfapparat strömenden Kältemittels größer als jener des im ersten Verdampfapparat strömenden Kältemittels ist.
  • In dieser Kältemittelkreisvorrichtung kann während eines Entfrostungsvorgangs des ersten und des zweiten Verdampfapparats das vom Kompressor ausgegebene Heißgas-Kältemittel durch den Bypasskanalabschnitt zum zweiten Verdampfapparat, zur Ejektorpumpe und zum ersten Verdampfapparat in dieser Reihenfolge strömen. Weil in diesem Beispiel der vorliegenden Erfindung der Strömungswiderstand des im zweiten Verdampfapparat strömenden Kältemittels größer als jener des im ersten Verdampfapparat strömenden Kältemittels ist, kann der Druckverlust im zweiten Verdampfapparat groß gemacht werden, wodurch die mittlere Temperatur des durch den zweiten Verdampfapparat strömenden Kältemittels während des Entfrostungsvorgangs erhöht wird. Als Ergebnis ist es möglich, die Entfrostungszeit zu verkürzen und eine Abkühlgeschwindigkeit in einem Kühlvorgang nach dem Entfrostungsvorgang zu erhöhen.
  • Zum Beispiel enthält der erste Verdampfapparat mehrere erste Rohre, in denen das Kältemittel strömt, und der zweite Verdampfapparat enthält mehrere zweite Rohre in denen das Kältemittel strömt. In diesem Fall können jedes erste Rohr und jedes zweite Rohr von einer identischen Kanalquerschnittsfläche darin sein, während die zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats eine Rohranzahl haben, die kleiner ist als jene der ersten Rohre des ersten Verdampfapparats. Alternativ können die ersten Rohre des ersten Verdampfapparats und die zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats von einer identischen Rohrlänge sein, während alle zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats eine Kanalquerschnittsfläche darin haben, die kleiner ist als jene aller ersten Rohre des ersten Verdampfapparats. Alternativ können alle ersten Rohre des ersten Verdampfapparats und alle zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats von einer identischen Kanalquerschnittsfläche darin sein, während alle zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats eine Rohrlänge haben, die größer ist als jene der ersten Rohre des ersten Verdampfapparats. Alternativ können alle ersten Rohre des ersten Verdampfapparats und alle zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats von einer identischen Kanalquerschnittsfläche darin sein, während die zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats darin genutete Kanäle haben und die zweiten Rohre des ersten Verdampfapparats darin flache Kanäle haben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Kältemittelkreisvorrichtung in einem Kühlmodus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung der Kältemittelkreisvorrichtung in einem Entfrostungsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 3 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Kältemitteldruck, einer Kältemitteltemperatur und einer Enthalpie in einem Kältemittelkreisbetrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 4 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Kältemitteldruck und einer Enthalpie in einem Kältemittelkreis gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 5 ein Diagramm einer für einen Entfrostungsvorgang erforderlichen Zeit und einer für einen Abkühlvorgang erforderlichen Zeit eines Kältemittelkreisbetriebs im ersten Ausführungsbeispiel und in einem Vergleichsbeispiel;
  • 6 eine schematische Darstellung einer Kältemittelkreisvorrichtung in einem Kühlmodus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Darstellung der Kältemittelkreisvorrichtung in einem Entfrostungsmodus gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 8 eine schematische Darstellung einer Kältemittelkreisvorrichtung in einem Kühlmodus gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine schematische Darstellung der Kältemittelkreisvorrichtung in einem Entfrostungsmodus gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
  • 10 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Öffnungsgrad eines Strömungseinstellventils und einer Kältemitteltemperatur gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
  • 11 eine schematische Darstellung einer Kältemittelkreisvorrichtung in einem Kühlmodus gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine schematische Darstellung der Kältemittelkreisvorrichtung in einem Entfrostungsmodus gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;
  • 13 eine schematische Darstellung einer Kältemittelkreisvorrichtung in einem Kühlmodus gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 14 eine schematische Darstellung der Kältemittelkreisvorrichtung in einem Entfrostungsmodus gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
  • 15 eine schematische Darstellung einer Kältemittelkreisvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 16A eine schematische Vorderansicht eines ersten Verdampfapparats und 16B eine schematische Vorderansicht eines zweiten Verdampfapparats gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel;
  • 17 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Kältemitteldruck und einer Enthalpie während eines Entfrostungsmodus in einem Kältemittelkreis gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel;
  • 18A und 18B Diagramme eines Entfrostungszeitverhältnisses bei einer Außenlufttemperatur (TAM) von 35°C bzw. einer Außenlufttemperatur (TAM) von 0°C in einem Fall, wenn der Strömungswiderstand des Kältemittels identisch ist, gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel;
  • 19A eine schematische Vorderansicht eines ersten Verdampfapparats und 19B eine schematische Vorderansicht eines zweiten Verdampfapparats gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 20A eine schematische Vorderansicht eines ersten Verdampfapparats und 20B eine schematische Vorderansicht eines zweiten Verdampfapparats gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 21 eine schematische Darstellung einer Kältemittelkreisvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 1 bis 5 beschrieben.
  • 1 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Dampfkompressions-Kältemittelkreisvorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels typischerweise für einen Kältemittelkreis einer Klimaanlage für Fahrzeuge verwendet wird. Die Kältemittelkreisvorrichtung 10 ist mit einem Kältemittelzirkulationskanal 11 versehen und ein Kompressor 12, der ein Kältemittel ansaugt und komprimiert, ist in dem Kältemittelzirkulationskanal 11 angeordnet.
  • Der Kompressor 12 wird von einem nicht dargestellten Fahrzeugmotor durch einen Riemen oder dergleichen drehend angetrieben. Für den Kompressor 12 kann ein Kompressor mit variabler Verdrängung, dessen Kältemittelausgabekapazität durch Verändern einer Ausgabekapazität eingestellt werden kann, benutzt werden. Eine Ausgabekapazität des vom Kompressor 12 ausgegebenen Kältemittels ist äquivalent zu einer Kältemittelausgabemenge je Drehung. Die Ausgabekapazität kann durch Verändern einer Kapazität zum Ansaugen des Kältemittels verändert werden.
  • Ein Taumelscheibenkompressor kann als Kompressor mit variabler Verdrängung 12 benutzt werden. Zum Beispiel kann der Taumelscheibenkompressor so aufgebaut sein, dass die Kapazität zum Ansaugen des Kältemittels durch Verändern des Winkels einer Taumelscheibe, um einen Kolbenhub zu verändern, verändert wird. Der Winkel der Taumelscheibe wird durch Variieren des Drucks (Steuerdruck) in einer Taumelscheibenkammer von außen elektrische gesteuert. Diese Steuerung kann durch eine elektromagnetische Drucksteuervorrichtung (nicht dargestellt), die einen Verstellsteuermechanismus bildet, ausgeführt werden.
  • Ein Kühler 13 ist hinsichtlich des Kältemittelstroms stromab des Kompressors 12 angeordnet. Der Kühler 13 tauscht Wärme zwischen dem vom Kompressor 12 ausgegebenen Hochdruck-Kältemittel und durch einen Kühllüfter geschickter Außenluft (d.h. Luft außerhalb des Fahrzeugraums) aus. So kühlt der Kühler 13 das vom Kompressor 12 ausgegebene Hochdruck-Kältemittel.
  • Ein Ejektorpumpe 14 ist bezüglich des Kältemittelstroms stromab des Kühlers 13 angeordnet. Diese Ejektorpumpe 14 hat einen Düsenabschnitt 14a als Dekompressionseinrichtung zum Reduzieren des Drucks des Kältemittels. Gleichzeitig wird die Ejektorpumpe 14 als eine kinetische Vakuumpumpe verwendet, die ein Fluid durch einen Sog aufgrund eines Hochgeschwindigkeitsstroms des vom Düsenabschnitt 14a ausgestoßenen Kältemittels fördert.
  • Die Ejektorpumpe 14 enthält den Düsenabschnitt 14a und eine Ansaugöffnung (Kältemittelansaugöffnung) 14c. Der Düsenabschnitt 14a verringert die Kanalfläche des aus dem Kühler 13 strömenden Hochdruck-Kältemittels, um so das Hochdruck-Kältemittel isentropisch zu dekomprimieren und auszudehnen. Die Kältemittelansaugöffnung 14c ist so vorgesehen, dass sie mit dem Kältemittelstrahlloch des Düsenabschnitts 14a in Verbindung steht und das Kältemittel von einem später beschriebenen zweiten Verdampfapparat 19 ansaugt.
  • Weiter ist hinsichtlich des Kältemittelstroms auf einer stromabwärtigen Seite des Düsenabschnitts 14a und der Kältemittelansaugöffnung 14c ein Diffusorabschnitt 14b vorgesehen, der einen Druckerhöhungsabschnitt in der Ejektorpumpe 14 bildet. Dieser Diffusorabschnitt 14b ist in einer solchen Form ausgebildet, dass die Fläche des Kältemittelkanals allmählich größer wird. Deshalb funktioniert der Diffusorabschnitt 14b zum Abbremsen des Kältemittelstroms, um so den Kältemitteldruck zu erhöhen, d.h. zum Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in Druckenergie.
  • Kältemittel, das aus dem Diffusorabschnitt 14b der Ejektorpumpe 14 ausströmt, strömt in einen ersten Verdampfapparat 15. Der erste Verdampfapparat 15 ist in zum Beispiel einer Luftleitung einer Fahrzeugklimaeinheit (nicht dargestellt) angeordnet und funktioniert zum Kühlen des Innenraums eines Fahrzeugraums.
  • Es folgt eine genauere Beschreibung. Die in den Fahrzeugraum zu blasende Luft wird durch das elektrische Gebläse zum ersten Verdampfapparat 15 geschickt und im ersten Verdampfapparat 15 durch Verdampfen des am Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14 im Druck verminderten Kältemittels gekühlt. D.h. das Niederdruck-Kältemittel aus der Ejektorpumpe 14 absorbiert Wärme aus der in den Fahrzeugraum zu blasenden Luft und wird im ersten Verdampfapparat 15 verdampft. Daher wird die in den Fahrzeugraum zu blasende Luft gekühlt und man kann durch den Verdampfapparat 15 eine Kühlleistung erhalten. Das am ersten Verdampfapparat 15 verdampfte Dampfphasen-Kältemittel wird in den Kompressor 12 gesaugt und wieder durch den Kältemittelzirkulationskanal 11 zirkuliert.
  • In der Dampfkompressions-Kältemittelkreisvorrichtung 10 mit der Ejektorpumpe 14 dieses Ausführungsbeispiels ist ein erster Zweigkanal 17 ausgebildet. Der erste Zweigkanal 17 zweigt bei einem Bereich im Kältemittelzirkulationskanal 11 zwischen dem Kühler 13 und dem Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14 ab. Dann wird der erste Zweigkanal 17 mit dem Kältemittelzirkulationskanal 11 an der Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 vereint. Dieser Zweigkanal 17 wird auch als ein Kanal zum Leiten des Kältemittels in die Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 bezeichnet. Im Hochdruckkanal des Kältemittelkreises zweigt der Zweigkanal 17 von dem stromab des Kühlers 13 angeordneten Rohr ab, wo eine relativ große Menge flüssigen Kältemittels existiert. In diesem Ausführungsbeispiel bildet der stromab des Kühlers 13 angeordnete Zweigabschnitt 16 einen Flüssigkältemittelzufuhrabschnitt. In diesem Zweigkanal 17 ist ein Drosselmechanismus 18 zur Druckverminderung des Kältemittels mit einem vorbestimmten Drosselöffnungs grad angeordnet. Der Drosselmechanismus 18 sieht eine Drosseleinrichtung im Zweigkanal 17 vor.
  • Ein zweiter Verdampfapparat 19 ist bezüglich des Kältemittelstroms stromab dieses Drosselmechanismus 18 angeordnet. Dieser zweite Verdampfapparat 19 ist in zum Beispiel einem (nicht dargestellten) Kühlapparat, der im Fahrzeug montiert ist, angeordnet und kühlt die durch ein elektrisches Gebläse geschickte Luft im Kühlapparat.
  • Ein Temperatursensor 22 ist an einer Position in der Nähe des zweiten Verdampfapparats 19 angeordnet. Die Temperatur der Luft in der Nähe des zweiten Verdampfapparats 19 wird mit diesem Temperatursensor 22 erfasst und ein durch diese Erfassung des Temperatursensors 22 erhaltenes Temperatursignal wird einer elektrischen Steuereinheit (ECU) 21 eingegeben.
  • Ein Bypasskanal 23 ist zwischen dem Kältemittelzirkulationskanal 11 und dem Zweigkanal 17 vorgesehen. Der Bypasskanal 23 ist ein Kanal, um das vom Kompressor 12 ausgegeben Hochtemperatur-Kältemittel direkt in den zweiten Verdampfapparat 19 strömen zu lassen. Insbesondere ist der Bypasskanal 23 als ein Kanal ausgebildet, der mit dem Kanalbereich zwischen dem Kompressor 12 und dem Kühler 13 und dem Kanalbereich zwischen dem Drosselmechanismus 18 und dem zweiten Verdampfapparat 19 verbunden ist, wie in 1 und 2 dargestellt.
  • Eine Öffnungs/Schließvorrichtung 24 (Schaltvorrichtung) ist an einer Position im Bypasskanal 23 angeordnet. Die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 schaltet den Bypasskanal 23 zwischen einem im Wesentlichen Kältemittelzirkulationszustand und einem Kältemittelsperrzustand und wird auch als Schalteinrichtung bezeichnet. Die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 kann einen Ventilmechanismus enthalten, in dem das Öffnen/Schließen durch die elektrische Steuereinheit 21 gesteuert wird. Sie wird normalerweise in einen geschlossenen Zustand gesteuert und die Zirkulation des Kältemittels im Bypasskanal 23 wird gesperrt. Die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 ist so aufgebaut, dass sie, wenn sie geöffnet ist, das Hochdruck-Hochtemperatur-Kältemittel aus dem Kompressor 12 im Druck vermindert und das Kältemittel mit einer vorbestimmten Drosselöffnung hindurchlässt.
  • Ein zweiter Zweigkanal 25 ist so ausgebildet, dass er von dem Bypasskanal 23 an einer Position stromab der Öffnungs/Schließvorrichtung 24 abzweigt und mit einer Einlassseite des ersten Verdampfapparats 15 verbunden ist. Der zweite Zweigkanal 25 ist ein Kanal, durch den der Bypasskanal 23 direkt mit dem ersten Verdampfapparat 15 in Verbindung stehen kann. In diesem Zweigkanal 25 ist ein Rückschlagventil 26a (Strömungssteuereinheit, Rückstromverhinderungseinrichtung) vorgesehen. Das Rückschlagventil 26a erlaubt den Kältemittelstrom von der Seite der Öffnungs/Schließvorrichtung 24 zur Seite des ersten Verdampfapparats 15. Gleichzeitig verhindert es den Rückstrom des Kältemittels von der Seite des ersten Verdampfapparats 15 zur Seite der Öffnungs/Schließvorrichtung 24 (des zweiten Verdampfapparats 19). In diesem Ausführungsbeispiel wird der vom Bypasskanal 23 stromab der Öffnungs/Schließvorrichtung 24 abgezweigte zweite Zweigkanal 25 mit dem Kältemittelzirkulationskanal 11 an einer Position zwischen dem Kältemittelauslass der Ejektorpumpe 14 und dem Kältemitteleinlass des ersten Verdampfapparats 15 vereint.
  • Stromab des Kühlers 13 und stromauf des Verzweigungsabschnitts 16 des Zweigkanals 17 ist eine Öffnungs/Schließvorrichtung 31 angeordnet, in welcher das Öffnen/Schließen durch die elektrische Steuereinheit 21 gesteuert wird. Die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 wird auch als Öffnungs/Schließeinrichtung zum Öffnen und Schließen des Kältemittelstroms aus dem Kühler 13 bezeichnet. Wenn die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 geschlossen ist, blockiert die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 im Wesentlichen den Kältemittelstrom im Hauptpfad des Kühlers 13 im Kältemittelkreis.
  • Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Dampfkompressions-Kältemittelkreisvorrichtung 10 basierend auf der obigen Konstruktion.
  • 1. Kühlmodus (1)
  • 1 zeigt den Kältemittelstrom (Pfeile durchgezogener Linien) im Kühlmodus. Im Kühlmodus wird durch die elektrische Steuereinheit 21 die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 geschlossen und die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 geöffnet. Wenn der Kompressor 12 durch den Fahrzeugmotor angetrieben wird, strömt das durch den Kompressor 12 komprimierte und in den Zustand hoher Temperatur und hohen Drucks gebrachte Kältemittel in den Kühler 13. Das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel wird im Kühler 13 durch die Außenluft gekühlt und darin kondensiert. Nach dem Ausströmen aus dem Kühler 13 strömt das flüssige Hochdruck-Kältemittel durch die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 und wird dann in einen Kältemittelstrom, der vom Verzweigungsabschnitt 16 zum Kältemittelzirkulationskanal 11 geht, und einen Kältemittelstrom, der vom Verzweigungsabschnitt 16 durch den Zweigkanal 17 geht, geteilt. Das Kältemittel, das durch den Zweigkanal 17 strömt, wird am Drosselmechanismus 18 im Druck vermindert und in einen Zustand niedrigen Drucks gebracht. Dieses Niederdruck-Kältemittel nimmt im zweiten Verdampfapparat Wärme aus der durch das elektrische Gebläse geschickten Luft im Kühlapparat auf und wird verdampft. So funktioniert der zweite Verdampfapparat 19 zum Kühlen des Innenraums des Kühlapparats.
  • Das Kältemittel, das durch den Kältemittelzirkulationskanal 11 strömt, strömt in den Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14 und wird am Düsenabschnitt 14a im Druck vermindert und ausgedehnt. Deshalb wird die Druckenergie des Kältemittels am Düsenabschnitt 14a in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt. Das Kältemittel wird aus der Düsenstrahlöffnung ausgestoßen, wodurch ein Druck um die Düsenstrahlöffnung reduziert wird. Hierbei wird das am zweiten Verdampfapparat 19 verdampfte Dampfphasen-Kältemittel durch die Kältemittelansaugöffnung 14c durch Verringerung des Drucks in der Nähe der Düsenstrahlöffnung angesaugt.
  • Das aus dem Düsenabschnitt 14a ausgestoßene Kältemittel und das von der Kältemittelansaugöffnung 14c angesaugte Kältemittel werden stromab des Düsenabschnitts 14a vermischt und strömen in den Diffusorabschnitt 14b. Am Diffusorabschnitt 14b wird die Geschwindigkeitsenergie (Expansionsenergie) des Kältemittels aufgrund der Vergrößerung der Kanalfläche in Druckenergie umgewandelt. Dies erhöht den Druck des Kältemittels im Diffusorabschnitt 14b. Das aus dem Diffusorabschnitt 14b der Ejektorpumpe 14 ausströmende Kältemittel strömt in den ersten Verdampfapparat 15.
  • Am ersten Verdampfapparat 15 nimmt das Kältemittel Wärme von der durch das elektrische Gebläse in den Fahrzeugraum zu blasenden Klimaluft auf und wird verdampft. So funktioniert der erste Verdampfapparat 15 zum Kühlen des Innenraums des Fahrzeugraums. Das verdampfte Dampfphasen-Kältemittel wird in den Kompressor 12 gesaugt und darin komprimiert und zirkuliert wieder durch den Kältemittelzirkulationskanal 11. Hierbei kann eine elektromagnetische Druckregeleinheit die Verdrängung des Kompressors steuern, um so die Kältemittelausgabekapazität des Kompressors 12 zu steuern.
  • Deshalb kann man durch den ersten Verdampfapparat 15 die Kühlkapazität zum Kühlen eines zu kühlenden Raums, zum Beispiel die Kühlkapazität zum Kühlen des Innern des Fahrzeugraums erhalten. Die Strömungsmenge des Kältemittels zum ersten Verdampfapparat 15 wird eingestellt und weiter wird die Drehzahl (Blasmenge) des elektrischen Gebläses gesteuert, sodass die Kühlkapazität gesteuert werden kann.
  • Der Kältemittelverdampfungsdruck des ersten Verdampfapparats 15 ist ein Druck, den man durch die Druckerhöhung des Kältemittels am Diffusorabschnitt 14b der Ejektorpumpe 14 erhält. Der Auslass des zweiten Verdampfapparats 19 ist mit der Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 verbunden. Deshalb ist es möglich, den niedrigsten Druck, den man unmittelbar nach der Druckverminderung am Düsenabschnitt 14a erhält, auf den zweiten Verdampfapparat 19 anzuwenden.
  • Deshalb kann man den Kältemittelverdampfungsdruck (die Kältemittelverdampfungstemperatur) des zweiten Verdampfapparats 19 niedriger als den Kältemittelverdampfungsdruck (die Kältemittelverdampfungstemperatur) des ersten Verdampfapparats 15 machen. Als Ergebnis kann der erste Verdampfapparat 15 zum Erzielen einer Kühlwirkung in einem relativ hohen Temperaturbereich veranlasst werden, der zum Kühlen des Innern des Fahrzeugraums geeignet ist. Gleichzeitig kann der zweite Verdampfapparat 19 zum Erzielen einer Kühlwirkung in einem noch niedrigeren Temperaturbereich veranlasst werden, der zum Kühlen des Innern des Kühlapparats geeignet ist.
  • Im Kühlmodus ist der Druck am ersten Verdampfapparat 15 durch die Druckerhöhungswirkung der Ejektorpumpe 14 höher als jener am zweiten Verdampfapparat 19 gemacht. In dieser Dampfkompressions-Kältemittelkreisvorrichtung 10 kann der Kältemittelstrom vom ersten Verdampfapparat 15 zum zweiten Verdampf apparat 19 durch das im Zweigkanal 25 eingebaute Rückschlagventil 26a gesperrt werden. Deshalb kann der Kühlmodus in der Kältemittelkreisvorrichtung 10 ausgeführt werden, wodurch ein Kühlvorgang unter Verwendung des ersten Verdampfapparats 15 und des zweiten Verdampfapparats 19 durchgeführt wird.
  • 2. Entfrostungsmodus (2)
  • 2 zeigt den Kältemittelstrom (Pfeile gestrichelter Linien) im Entfrostungsmodus. Im obigen Kühlmodus können die Verdampfapparate 15, 19 unter der Bedingung betrieben werden, dass die Kältemittelverdampfungstemperatur niedriger als 0°C ist. Deshalb wird eine Verschlechterung der Kühlleistung aufgrund einer Frostbildung an jedem Verdampfapparat 15, 19 bewirkt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann jeder Verdampfapparat 15, 19 durch den Steuerbetrieb der elektrischen Steuereinheit 21 automatisch entfrostet werden. Zum Beispiel bestimmt die elektrische Steuereinheit 21 das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Frost im zweiten Verdampfapparat 19 basierend auf der durch den Temperatursensor 22, der in der Nähe des zweiten Verdampfapparats 19 vorgesehen ist, erfassten Temperatur. Dann führt die elektrische Steuereinheit 21 den Entfrostungsmodus für die Verdampfapparate 15, 19 durch, wenn die elektrische Steuereinheit 21 die Frostbildung im zweiten Verdampfapparat 19 bestimmt.
  • Wenn die Temperatur der Luft unmittelbar nach Durchströmen des zweiten Verdampfapparats 19, die durch den Temperatursensor 22 erfasst ist, auf einen Wert niedriger als eine voreingestellte Frostbestimmungstemperatur Ta sinkt, bestimmt die elektrische Steuereinheit 21, dass der zweite Verdampfapparat 19 Frost hat, und die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 wird geöffnet und die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 wird geschlossen.
  • Dann strömt das vom Kompressor 12 ausgegebene Hochtemperatur-Kältemittel am Kühler 13 vorbei in den Bypasskanal 23. Gleichzeitig wird der Kältemittelstrom von der stromabwärtigen Seite des Kühlers 13 zum Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14 und zum Drosselmechanismus 18 blockiert.
  • Das Hochtemperatur-Kältemittel, das in den Bypasskanal 23 geströmt ist, wird durch die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 mit einer Drosselfunktion im Druck vermindert. Weiter strömt das im Druck verminderte Kältemittel von der Öffnungs/Schließvorrichtung 24 durch den Bypasskanal 23 in den zweiten Verdampfapparat 19 und strömt durch den Zweigkanal 25 in den ersten Verdampfapparat 15. Gleichzeitig funktioniert jeder Verdampfapparat 15, 19 als ein Kältemittelkühler, der Wärme von dem Hochtemperatur-Kältemittel abstrahlt und so Frost entfernt. Das aus dem zweiten Verdampfapparat 19 ausströmende Kältemittel strömt durch die Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 und trifft das Hochtemperatur-Kältemittel aus dem Zweigkanal 25 und strömt in den ersten Verdampfapparat 15.
  • In einem Vergleichsbeispiel, bei dem ein Heißgas-Kältemittelkreis ohne den obigen Zweigkanal 25 und das Rückschlagventil 26 aufgebaut ist, wie in 3 und 4 veranschaulicht, strömt das vom Kompressor 12 ausgegebene Hochtemperatur-Kältemittel durch den folgenden Weg: vom Einlass des zweiten Verdampfapparats „a" zum Auslass des zweiten Verdampfapparats „b", zur Ejektorpumpe 14, zum Einlass des ersten Verdampfapparats „c" und zum Auslass des ersten Verdampfapparats „d". daher ist im Heißgas-Kältemittelkreis des Vergleichsbeispiels der Kältemittelstrom bezüglich des ersten und des zweiten Verdampfapparats 15, 19 seriell. Daher wird im Vergleichsbeispiel, weil die Ejektorpumpe 14 dem Kältemittelstrom einen Widerstand entgegensetzt, der Kältemitteldruck P1a am Einlass des zweiten Verdampfapparats „a" entsprechend erhöht. Deshalb wird die Temperatur T1 am Einlass des zweiten Verdampfapparats relativ zur Temperatur T2 am Einlass des ersten Verdampfapparats entsprechend höher und der Temperaturunterschied neigt dazu, größer zu werden.
  • Im Gegensatz dazu verwendet dieses Ausführungsbeispiel den in Zusammenhang mit 1 und 2 beschriebenen Kreisaufbau. Das vom Kompressor 12 im Entfrostungsmodus ausgegebene Hochtemperatur-Kältemittel kann dadurch geteilt werden und in den zweiten Verdampfapparat 19 und den ersten Verdampfapparat 15 geleitet werden. Es folgt eine genauere Beschreibung. In der anderen Bauform (Vergleichsbeispiel) strömt die gesamte Strömungsmenge G des Kältemittels aus dem Kompressor 12 nacheinander zum ersten und zum zweiten Verdampfapparat 15, 19. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Strömungsmenge G2 des Kältemittels aus dem zweiten Verdampfapparat 19 zur Ejektorpumpe 14 äquivalent zu einer Strömungsmenge, die man durch Subtrahieren der Strömungsmenge G1 des zum Zweigkanal 25 strömenden Kältemittels von der Strömungsmenge G des Kältemittels aus dem Kompressor erhält (G2 = G – G1). So kann die Strömungsmenge des durch den zweiten Verdampfapparat 19 und die Ejektorpumpe 14 gelangenden Kältemittels relativ zur Gesamtströmungsmenge G des vom Kompressor 12 ausgegebenen Kältemittels im Entfrostungsmodus reduziert werden. Deshalb kann der in der Ejektorpumpe 14 verursachte Strömungswiderstand reduziert werden und der Kältemitteldruck am zweiten Verdampfapparat 19 kann von P1a im Vergleichsbeispiel auf P1e reduziert werden, wie in 4 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Einlass des Verdampfapparats an der mit „e" markierten Position aufgetragen (Kältemitteltemperaturlinie T3), und die aufgetragene Position des Auslasses des zweiten Verdampfapparats ist zu der mit „f" markierten verschoben.
  • Der Kältemittelstrom mit der Strömungsmenge G1, der vom Bypasskanal 23 zum Zweigkanal 25 und zum Einlass des ersten Verdampfapparats 15 geleitet wird, wird mit dem Kältemittelstrom mit der Strömungsmenge G2, der vom Auslass des zweiten Verdampfapparats „f" strömt und durch die Ejektorpumpe 14 gelangt, vermischt. Dann wird er in den Zustand der Enthalpie am Einlass des ersten Verdampfapparats „g" gebracht, wo die Enthalpie höher als am Einlass des ersten Verdampfapparats „c" im Vergleichsbeispiel ist. Aus diesem Grund wird die Einlasstemperatur des ersten Verdampfapparats 15 dieses Ausführungsbeispiels höher als die Temperatur des ersten Verdampfapparats T2 im Vergleichsbeispiel und wird nahe zur Einlasstemperatur T2 des zweiten Verdampfapparats. Daher kann im ersten Ausführungsbeispiel der Temperaturunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Verdampfapparat 15, 19 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel insgesamt reduziert werden. Als Ergebnis können eine Verschlechterung der Kühlkapazität nach dem Entfrostungsmodus und eine Verschlechterung der Abkühlgeschwindigkeit unterdrückt werden. Die zum Abkühlen (d.h. Kühlen in 5) nach einem Start des Kühlmodus erforderliche Zeit kann durch Verringern des Temperaturunterschiedes zwischen dem ersten und dem zweiten Verdampfapparat 15, 19 reduziert werden. Im ersten Ausführungsbeispiel kann man im Vergleich zum Vergleichsbeispiel ohne den Zweigkanal 25 eine Zeitreduzierung von etwa vier Minuten erzielen, wie in 5 dargestellt.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 stromab des Kühler 13 vorgesehen, sodass die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 im Entfrostungsmodus geschlossen wird. Deshalb kann die Strömungsmenge des Hochtemperatur-Kältemittels, das vom Kompressor 12 direkt in den zweiten Verdampfapparat 19 und den ersten Verdampfapparat 15 geleitet wird, erhöht werden. Als Ergebnis kann der Entfrostungsmodus effektiv ausgeführt werden.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • 6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel ist durch Ersetzen des Rückschlagventils 26a im ersten Ausführungsbeispiel durch ein Ein/Aus-Schaltventil 26b (Strömungsregeleinheit, Rückstromverhinderungseinrichtung) realisiert.
  • Das Ein/Aus-Schaltventil 26b ist ein im Zweigkanal 25 eingebautes Ventil, dessen Öffnen/Schließen durch die elektrische Steuereinheit 21 gesteuert wird. Zum Beispiel ist das Ein/Aus-Schaltventil 26b so konstruiert, dass es geschlossen wird, wenn die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 im Bypasskanal 23 im Kühlmodus geschlossen wird; und es geöffnet wird, wenn die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 im Entfrostungsmodus geöffnet wird.
  • Im zweiten Ausführungsbeispiel können die anderen Teile der Kältemittelkreisvorrichtung 10 ähnlich jenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels gemacht sein.
  • Daher kann im Kühlmodus der in 6 dargestellte Kältemittelstrom (Pfeile durchgezogener Linien) gebildet werden; und im Entfrostungsmodus kann der in 7 dargestellte Kältemittelstrom (Pfeile gestrichelter Linien) gebildet werden, ähnlich dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Demgemäß kann man die gleiche Funktionsweise wie im ersten Ausführungsbeispiel und ihre Aktion und Wirkung erzielen.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • 8 bis 10 veranschaulichen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im dritten Ausführungsbeispiel wird anstelle des Rückschlagventils 26a des ersten Ausführungsbeispiels ein Strömungseinstellventil 26c (Strömungssteuereinheit, Rückstromverhinderungseinrichtung) verwendet; ein Temperaturdetektor 27 zum direkten oder indirekten Erfassen der Kältemitteltemperatur auf der Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfapparats 15 ist vorgesehen; und ein Temperaturdetektor 28 zum direkten oder indirekten Erfassen der Kältemitteltemperatur auf der Auslassseite des zweiten Verdampfapparats 19 ist vorgesehen. Das Strömungseinstellventil 26c ist so angeordnet, dass es eine Strömungsmenge des durch den Zweigkanal 25 strömenden Kältemittels einstellt. Ein Öffnungsgrad des Strömungseinstellventils 26c wird im Kühlmodus auf Null gesetzt. Der Temperaturdetektor 27 ist angeordnet, um die in den ersten Verdampfapparat 15 strömende Kältemitteltemperatur zu erfassen. Der Temperaturdetektor 28 ist angeordnet, um die aus dem zweiten Verdampfapparat 19 ausströmende Kältemitteltemperatur zu erfassen.
  • Die Ventilöffnung des Strömungseinstellventils 26c wird durch die elektrische Steuereinheit 21 gesteuert. Das Strömungseinstellventil 26c besitzt eine Ventilschließfunktion, mit der es den Zweigkanal 25 vollständig schließt. Das Strömungseinstellventil 26c hat eine Strömungsregelfunktion, mit der sein Ventilöffnungsgrad eingestellt wird, wenn es geöffnet ist, und es die Strömungsmenge des durch den Zweigkanal 25 strömenden Kältemittels einstellt.
  • Die Temperaturdetektoren 27, 28 sind Temperatursensoren, die die einlassseitige Kältemitteltemperatur des ersten Verdampfapparats 15 bzw. die auslassseitige Kältemitteltemperatur des zweiten Verdampfapparats 19 direkt erfassen. Als Ergebnis der Erfassung durch die Temperaturdetektoren 27, 28 erhaltene Temperatursignale werden der elektrischen Steuereinheit 21 eingegeben.
  • Im dritten Ausführungsbeispiel schließt im Kühlmodus die elektrische Steuereinheit 21 die Öffnungs/Schließvorrichtung 24, bringt das Strömungseinstellventil 26c in den geschlossenen Zustand und öffnet die Öffnungs/Schließvorrichtung 31. So wird der in 8 dargestellte Kältemittelstrom (Pfeile durchgezogener Linien) gebildet.
  • Im Entfrostungsmodus öffnet die elektrische Steuereinheit 21 die Öffnungs/Schließvorrichtung 24, bringt das Strömungseinstellventil 26c in einen offenen Zustand und schließt die Öffnungs/Schließvorrichtung 31. So wird der in 9 dargestellte Kältemittelstrom (Pfeile gestrichelter Linien) gebildet.
  • Die elektrische Steuereinheit 21 stellt den Ventilöffnungsgrad des Strömungseinstellventils 26c entsprechend den von den Temperaturdetektoren 27, 28 erhaltenen Temperatursignalen ein. Es folgt eine genauere Beschreibung. Im Diagramm von 10 wird die einlassseitige Kältemitteltemperatur des ersten Verdampfapparats 15 als T4 bezeichnet und die auslassseitige Kältemitteltemperatur des zweiten Verdampfapparats 19 wird als T5 bezeichnet. Die elektrische Steuereinheit 21 vergleicht diese Kältemitteltemperaturen T4, T5 miteinander und arbeitet wie folgt. Umso niedriger die Kältemitteltemperatur T4 gegenüber der Kältemitteltemperatur T5 ist, d.h. umso mehr der Wert von (T5 – T4) ansteigt, umso weiter stellt die elektrische Steuereinheit 21 den Ventilöffnungsgrad des Strömungseinstellventils 26c zur ganz offenen Stellung; dagegen stellt die elektrische Steuereinheit 21 den Ventilöffnungsgrad des Strömungseinstellventils 26c umso näher zur ganz geschlossenen Stellung, je höher die Kältemitteltemperatur T4 gegenüber der Kältemitteltemperatur T5 ist, d.h. je größer der Absolutwert von (T5 – T4) ansteigt.
  • Daher kann im Entfrostungsmodus mehr Hochtemperatur-Kältemittel in den Verdampfapparat (entweder 15 oder 19) strömen, bei dem die Kältemitteltemperatur die niedrigere des ersten Verdampfapparats 15 und des zweiten Verdampfapparats 19 ist. Deshalb kann der Entfrostungsmodus effektiv ausgeführt werden und weiter kann eine Entfrostungszeit verkürzt werden.
  • In diesem Beispiel von 9 und 10 werden die Temperaturdetektoren 27, 28 zum direkten Erfassen der jeweiligen Kältemitteltemperaturen, d.h. die Temperatursensoren als einlassseitige Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Kältemitteltemperatur auf der Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfapparats 15 und auslassseitige Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen der Kältemitteltemperatur auf der Kältemittelauslassseite des zweiten Verdampfapparats 19 verwendet. Stattdessen kann auch der Druck des Kältemittels unter Verwendung von Drucksensoren auf der Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfapparats 15 und auf der Kältemittelauslassseite des zweiten Verdampfapparats 19 erfasst werden und eine Kältemitteltemperatur entsprechend dem Druck kann basierend auf einer voreingestellten Abbildung mit der Beziehung zwischen dem Kältemitteldruck und der Kältemitteltemperatur berechnet und bestimmt werden. Ferner kann auch ein Temperatursensor für einen der Temperaturdetektoren 27, 28 verwendet werden und ein Drucksensor kann für den anderen verwendet werden.
  • (Viertes Ausführungsbeispiel)
  • 11 und 12 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel ist durch Hinzufügen eines Zweigkanals (d.h. dritter Zweigkanal) 29 und eines Rückschlagventils 30a (Strömungssteuereinheit, Rückstromverhinderungseinrichtung) zur Kältemittelkreisvorrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut. Das Rückschlagventil 30a ist so angeordnet, dass es nur einen Kältemittelstrom von der Kältemittelauslassseite des zweiten Verdampfapparats 19 zur Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfapparats 15 erlaubt.
  • Der Zweigkanal 29 verzweigt von einer kältemittelstromabwärtigen Seite des zweiten Verdampfapparat 19, d.h. von einem Verzweigungsabschnitt zwischen dem zweiten Verdampfapparat 19 und der Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14. Gleichzeitig ist der Zweigkanal 29 mit einer kältemittelstromaufwärtigen Seite des ersten Verdampfapparats 15 an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kältemittelauslass der Ejektorpumpe 14 und dem Kältemitteleinlass des ersten Verdampfapparats 15 verbunden. Das Rückschlagventil 30a ist in diesem Zweigkanal 29 vorgesehen und erlaubt den Kältemittelstrom von der Seite des zweiten Verdampfapparats 19 zur Seite des ersten Verdampfapparats 15. Gleichzeitig verhindert das Rückschlagventil 30a den Rückstrom des Kältemittels von der Seite des ersten Verdampfapparats 15 zur Seite des zweiten Verdampfapparats 19.
  • Im Kühlmodus wird in der Kältemittelkreisvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 geschlossen und die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 durch die elektrische Steuereinheit 21 geöffnet. So wird der in 11 dargestellte Kältemittelstrom (Pfeile durchgezogener Linien) gebildet. Im Kühlmodus ist der Kältemitteldruck auf der Seite des ersten Verdampfapparats 15 höher als der Kältemitteldruck auf der Seite des zweiten Verdampfapparats 19. Deshalb gelangt das aus dem zweiten Verdampfapparat 19 ausströmende Kältemittel nicht durch den Zweigkanal 29 und strömt durch die Kältemittelansaugöffnung 14c durch die Ejektorpumpe 14.
  • Im Entfrostungsmodus der Kältemittelkreisvorrichtung 10 des vierten Ausführungsbeispiels wird durch die elektrische Steuereinheit 21 die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 geöffnet und die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 geschlossen. So wird der in 12 dargestellte Kältemittelstrom (Pfeile gestrichelter Linien) gebildet. Im Entfrostungsmodus ist das Niveau des Kältemitteldrucks auf der Seite des zweiten Verdampfapparats 19 etwas höher als jenes auf der Seite des ersten Verdampfapparats 15. Als Ergebnis strömt das aus dem zweiten Verdampfapparat 19 ausströmende Kältemittel an der Ejektorpumpe 14 vorbei und gelangt durch den Zweigkanal 29 und das Rückschlagventil 30a und strömt in den ersten Verdampfapparat 15.
  • Dies macht es möglich, zu verhindern, dass das Hochtemperatur-Kältemittel, das aus dem Bypasskanal 23 in den zweiten Verdampfapparat 19 strömt, von der Ejektorpumpe 14 einen Widerstand erfährt. Deshalb kann der Kältemitteldruck am zweiten Verdampfapparat 19 weiter verringert werden und die Kältemitteltemperatur kann zwischen dem ersten und dem zweiten Verdampfapparat 15, 19 im Entfrostungsmodus gleichmäßiger gemacht werden.
  • Ein Ein/Aus-Schaltventil (zweites Ein/Aus-Schaltventil) kann im vierten Ausführungsbeispiel anstelle des Rückschlagventils 30a verwendet werden. In diesem Fall wird das Öffnen/Schließen des im Zweigkanal 29 vorgesehenen Ein/Aus-Schaltventils durch die elektrische Steuereinheit 21 gesteuert. Zum Beispiel wird das im Zweigkanal 29 vorgesehene Ein/Aus-Schaltventil geöffnet, wenn die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 geöffnet wird, und geschlossen, wenn die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 geschlossen wird. Auch in diesem Fall kann die gleiche Wirkung wie oben erwähnt erzielt werden.
  • Alternativ kann im vierten Ausführungsbeispiel anstelle des Rückschlagventils 30a ein Strömungseinstellventil verwendet werden. In diesem Fall kann das Strömungseinstellventil geschlossen werden und macht es möglich, die Strömungsmenge des Kältemittels durch Einstellung der Ventilöffnung zu regeln.
  • Außerdem kann das Rückschlagventil 26a wie im zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel durch das Ein/Aus-Schaltventil 26b oder das Strömungseinstellventil 26c ersetzt werden.
  • (Fünftes Ausführungsbeispiel)
  • 13 und 14 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im fünften Ausführungsbeispiel enthält die Dampfkompressions-Kühlkreisvorrichtung 10 eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35, die in einem Kältemittelstrom stromab des ersten Verdampfapparats 15 vorgesehen ist; und einen Zweigkanal 36, der als Kältemittelkanal zwischen der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 und der Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 vorgesehen ist.
  • Die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 ist zum Beispiel ein Behälterkörper. Die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 trennt das aus dem ersten Verdampfapparat 15 strömende Kältemittel in Dampf und Flüssigkeit und leitet das Dampfphasen-Kältemittel zur Kältemittelansaugseite des Kompressors 12 und sammelt das Flüssigphasen-Kältemittel darin.
  • Der Zweigkanal 36 ist so vorgesehen, dass er von einer Flüssigphasen-Kältemittel-Auslassseite der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 mit der Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Flüssigkeitsspeicherabschnitt der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 als ein Flüssigkältemittel-Zufuhrabschnitt zum Zuführen flüssigen Kältemittels in den Zweigkanal 36 benutzt. Der Drosselmechanismus 18 und der zweite Verdampfapparat 19 sind in dieser Reihenfolge von der Seite der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 des Zweigkanals 36 aus angeordnet. Weiter ist eine Öffnungs/Schließvorrichtung 32 auf der Einlassseite des Drosselmechanismus 18, d.h. zwischen der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 und dem Drosselmechanismus 18 vorgesehen. Die Öffnungs/Schließvorrichtung 32 öffnet und schließt den Zweigkanal 36 unter der Steuerung der elektrischen Steuereinheit 21. Die Öffnungs/Schließvorrichtung 32 kann auch stromab des Drosselmechanismus 18 (zwischen dem Drosselmechanismus 18 und dem zweiten Verdampfapparat 19) vorgesehen sein. Alternativ kann die Öffnungs/ Schließvorrichtung 32 mit dem Drosselmechanismus 18 kombiniert sein, um eine integrierte Konstruktion zu bilden.
  • In der Dampfkompressions-Kältemittelkreisvorrichtung 10 des fünften Ausführungsbeispiels wird während des Kühlmodus durch die elektrische Steuereinheit 21 die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 geschlossen und werden die Öffnungs/Schließvorrichtungen 31, 32 geöffnet. So wird der in 13 dargestellte Kältemittelstrom (Pfeile durchgezogener Linien) gebildet. Es folgt eine genauere Beschreibung. Das im Kältemittelzirkulationskanal 11 strömende Kältemittel gelangt vom Kühler 13 durch den Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14, strömt aus dem ersten Verdampfapparat 15 und wird an der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 in Dampf und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das Dampfphasen-Kältemittel von der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 in den Kompressor 12 gesaugt. Das Flüssigphasen-Kältemittel in der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 35 strömt in den Zweigkanal 36 und gelangt durch den Drosselmechanismus 18 und den zweiten Verdampfapparat 19. Dann wird das durch den zweiten Verdampfapparat 19 gelangende Kältemittel in die Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 gesaugt. Deshalb wird bewirkt, dass der erste Verdampfapparat 15 einen Kühlvorgang in einem Bereich relativ hoher Temperatur durchführt, der zum Kühlen des Innenraums des Fahrzeugraums geeignet ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel. Gleichzeitig wird bewirkt, dass der zweite Verdampfapparat 19 einen Kühlvorgang in einem Bereich noch niedrigerer Temperatur durchführt, der zum Kühlen des Innenraums des Kühlapparats geeignet ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel.
  • Im Entfrostungsmodus der Kältemittelkreisvorrichtung 10 werden durch die elektrische Steuereinheit 21 die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 geöffnet und die Öffnungs/Schließvorrichtungen 31, 32 geschlossen. So wird der in 14 dargestellte Kältemittelstrom (Pfeile gestrichelter Linien) gebildet. D.h. das vom Kompressor 12 ausgegebene Hochtemperatur-Kältemittel strömt in den Bypasskanal 23. Gleichzeitig wird der Kältemittelstrom von der stromabwärtigen Seite des Kühlers 13 zum Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14 gesperrt.
  • Nach dem Strömen vom Kompressor 12 in den Bypasskanal 23 wird das Hochtemperatur-Kältemittel durch die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 mit einem vor bestimmten Drosselgrad im Druck vermindert. Das dekomprimierte Kältemittel aus der Öffnungs/Schließvorrichtung 24 strömt weiter vom Bypasskanal 23 in den zweiten Verdampfapparat 19 und strömt gleichzeitig vom Zweigkanal 25 in den ersten Verdampfapparat 15. Das aus der Ejektorpumpe 14 ausströmende Kältemittel wird mit dem aus dem Zweigkanal 25 strömenden Hochtemperatur-Kältemittel vermischt und das gemischte Kältemittel strömt in den ersten Verdampfapparat 15.
  • So kann in der Kältemittelkreisvorrichtung 10 des fünften Ausführungsbeispiels der gleiche Kältemittelstrom wie im ersten Ausführungsbeispiel gebildet werden. Deshalb kann der Unterschied in der Kältemitteltemperatur zwischen den Verdampfapparaten 15, 19 im Entfrostungsmodus reduziert werden. Als Ergebnis können eine Verschlechterung der Kühlleistung nach dem Entfrostungsmodus und eine Verschlechterung der Abkühlgeschwindigkeit nach einem Neustart des Kühlmodus unterdrückt werden.
  • (Modifikationen der Ausführungsbeispiele)
  • In den oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsbeispielen ist die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 auf der Kältemittelauslassseite des Kühlers 13 vorgesehen. Stattdessen kann die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 auch auf der Kältemitteleinlassseite des Kühlers 13 vorgesehen werden. Weiter kann der Kühler 13 so konstruiert sein, dass seine Wärmestrahlleistung durch die Luftmenge des Kühllüfters eingestellt wird, und die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 kann weggelassen werden. In diesem Fall ist im Entfrostungsmodus die durch den Kühllüfter geblasene Luftmenge auf Null gesetzt, sodass die Wärmestrahlleistung des Kühlers 13 auf etwa Null eingestellt wird.
  • Ferner kann der Verzweigungspunkt des Bypasskanals 23 auch stromab des Kühlers 13 vorgesehen werden.
  • In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbeispielen kann stromab des ersten Verdampfapparats 15 eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung vorgesehen werden. In diesem Fall kann der Kompressor 12 fehlerfrei nur das Dampfphasen-Kältemittel ansaugen und das Auftreten einer Flüssigkeitskompression im Kompressor 12 kann verhindert werden.
  • Außerdem kann in den oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsbeispielen ein Temperatursensor in der Nähe zum ersten Verdampfapparat 15 vorgesehen werden und eine Steuereinheit kann vorgesehen werden, die die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 steuert, um basierend auf der durch diesen Temperatursensor erfassten Temperatur eine Frostverhinderungssteuerung auszuführen. In diesem Fall bestimmt die Steuereinheit den Zustand einer Frostbildung im ersten Verdampfapparat 15 und die Menge des gebildeten Frosts basierend auf der durch den Temperatursensor erfassten Temperatur. Wenn die Steuereinheit bestimmt, dass sich der erste Verdampfapparat im Frostbildungszustand befindet, d.h. gefriert, öffnet sie die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 und schließt sie die Öffnungs/Schließvorrichtung 31, um den Entfrostungsmodus durchzuführen. Alternativ können die einzelnen Verdampfapparate 15, 19 mit einem Temperatursensor als Einrichtung zum Erfassen einer Frostbildung versehen werden und eine Entfrostungssteuerung kann auf einer verdampfapparatweisen Basis unabhängig ausgeführt werden. Weiter kann statt der Frostbildungserfassung durch einen Temperatursensor der Entfrostungsmodus auch so durchgeführt werden, dass die Öffnungs/Schließvorrichtung 24 in vorbestimmten gleichen Zeitintervallen geöffnet und die Öffnungs/Schließvorrichtung 31 geschlossen wird.
  • (Sechstes Ausführungsbeispiel)
  • Nachfolgend wird eine Beschreibung einer Kältemittelkreisvorrichtung in einem sechsten Ausführungsbeispiel Bezug nehmend auf 15 bis 18B gegeben.
  • Im sechsten Ausführungsbeispiel sind der Zweigkanal 25 und das Rückschlagventil 26a, die in dem obigen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen. Deshalb strömt während des Entfrostungsmodus das gesamte vom Kompressor 12 ausgegebene Kältemittel durch den Bypasskanal 23 in den zweiten Verdampfapparat 19 und strömt durch die Ejektorpumpe 14 in den ersten Verdampfapparat 15.
  • Im sechsten Ausführungsbeispiel ist der erste Verdampfapparat 15 in zum Beispiel einem Fahrzeugraum angeordnet, um die durch ein erstes Gebläse 20a in den Fahrzeugraum zu blasende Luft zu kühlen, und der zweite Verdampfapparat 19 ist in zum Beispiel einem (nicht dargestellten) Kühlapparat in einem Fahrzeug angeordnet und funktioniert zum Kühlen des Innenraums des Kühlapparats. Dieses Ausführungsbeispiel ist so konstruiert, dass die Luft im Kühlapparat durch ein zweites Gebläse 20B zum zweiten Verdampfapparat 19 geschickt wird.
  • Ferner wird im sechsten Ausführungsbeispiel ein Kompressor mit variabler Verdrängung 12 verwendet und eine Ausgabekapazität des von dem Kompressor mit variabler Verdrängung 12 ausgegebenen Kältemittels wird durch einen elektromagnetischen Drucksteuerabschnitt 12a entsprechend einem Steuersignal von der elektrischen Steuereinheit 21 gesteuert.
  • Der Bypasskanal 23, der den Kältemittelkanal auf der Ausgabeseite des Kompressors 12 und den Einlassabschnitt des zweiten Verdampfapparats 19 direkt verbindet, ist vorgesehen. Ein Sperrmechanismus 24 (Öffnungs/Schließvorrichtung) ist in diesem Bypasskanal 23 vorgesehen. Insbesondere kann der Sperrmechanismus 24 aus einem normalerweise geschlossenen elektromagnetischen Ventil konstruiert sein, das zum Beispiel nur geöffnet wird, wenn es erregt wird.
  • Dieser Bypasskanal 23 ist ein Heißgaskanal, durch den das vom Kompressor 12 ausgegebene Heißgas-Kältemittel direkt in den zweiten Verdampfapparat 19 eingeleitet werden kann. Wenn die Oberfläche des zweiten Verdampfapparats 19 gefriert, wird der Sperrmechanismus 24 geöffnet, um eine vorbestimmte Drosselung zu haben, sodass das vom Kompressor 12 ausgegebene Heißgas-Kältemittel am Kühler 13 und dem Drosselmechanismus 18 vorbei direkt zum zweiten Verdampfapparat 19 strömt.
  • Normalerweise (Kühlmodus), wenn der zweite Verdampfapparat 19 nicht entfrostet werden muss, wird der Sperrmechanismus 24 entsprechend einem Steuersignal von der später beschriebenen elektrischen Steuereinheit 21 in einem Sperrzustand gehalten. Aus diesem Grund wird im Kühlmodus das Kältemittel nicht durch den Bypasskanal 23 geleitet; deshalb wird ein Kältemittelkreis durch den Betrieb des Kompressors 12 ausgeführt. Daher kann der Kühlvorgang zum Kühlen des Innenraums des Fahrzeugraums durch den ersten Verdampfapparat 15 durchgeführt werden und gleichzeitig kann der Kühlvorgang des Kühlens des Innenraums des Kühlapparats durch den zweiten Verdampfapparat 19 durchgeführt werden.
  • Der Temperatursensor 22 ist an einer Position in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 angeordnet. Die Temperatur der Luft unmittelbar nach Durchströmen des zweiten Verdampfapparats 19 wird durch diesen Temperatursensor 22 erfasst. Messsignale des Temperatursensors 22 werden der später beschriebenen elektrischen Steuereinheit 21 eingegeben.
  • Im Entfrostungsmodus wird wenigstens der zweite Verdampfapparat 19 basierend auf der Temperatur der Luft in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 entfrostet, die durch den Temperatursensor 22 erfasst wird. Im Entfrostungsmodus wird der Sperrmechanismus 24 entsprechend einem Steuersignal von der elektrischen Steuereinheit 21 geöffnet. Aus diesem Grund gelangt das Hochtemperatur-Hochdruck-Dampfphasen-Kältemittel auf der Ausgabeseite des Kompressors 12 durch den Bypasskanal 23 und strömt in den zweiten Verdampfapparat 19. So kann der auf der Oberfläche des zweiten Verdampfapparats 19 gebildete Frost geschmolzen und entfernt werden.
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist so konstruiert, dass die folgenden Elemente entsprechend Steuersignalen von der elektrischen Steuereinheit 21 elektrisch gesteuert werden: der elektromagnetische Drucksteuerabschnitt 12a des Kompressors mit variabler Verdrängung 12, das erste und das zweite Gebläse 20A, 20B, der Drosselmechanismus 18 und dergleichen.
  • Der erste Verdampfapparat 15 ist ein Verdampfapparat, der Wärme zwischen dem am Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14 im Druck verminderten Kältemittel und der durch das erste Gebläse 20A geschickten Luft im Fahrzeugraum austauscht; und er lässt dadurch das Kältemittel Wärme aus der Luft im Fahrzeugraum absorbieren.
  • 16A zeigt den ersten Verdampfapparat 15. Wie in 16A dargestellt, ist der erste Verdampfapparat 15 in diesem Ausführungsbeispiel ein Wärmetauscher des Rippen- und Rohrtyps mit einem aus Rohren 110 und Rippen 120 aufgebauten Kernabschnitt 110, 120.
  • Der erste Verdampfapparat 15 ist aus mehreren Elementen aufgebaut, wie beispielsweise dem Kernabschnitt 110, 120 und einem linken und einem rechten Sammelbehälter 130. Jedes Element, das diese Komponenten des Verdampfapparats 15 bildet, ist aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Der Verdampfapparat 15 wird durch Zusammenbauen dieser Elemente durch Presspassen, Verstemmen, Befestigen mittels Lehre oder dergleichen und Verbinden des zusammengebauten Elements mit dem Lötfüllmaterial, das im Voraus auf der Oberfläche jedes Elements vorgesehen ist, durch integrales Verlöten konstruiert.
  • Im Kernabschnitt 110, 120 ist eine vorbestimmte Gesamtanzahl mehrerer Rohre 110, in denen das Kältemittel strömt, und mehrerer Rippen 120, die in Plattenform ausgebildet sind, angeordnet. Die Rippen 120 sind in der Längsrichtung der Rohre 110 mit einem vorbestimmten Rippenabstand entsprechend der Kühllast im Fahrzeugraum angeordnet.
  • Jedes der mehreren Rohre 110 ist ein Rohr mit einem Innendurchmesser von Φd in einer zum Beispiel im Wesentlichen zylindrischen Form. Die Rohre 110 sind entlang der Luftströmungsrichtung in zwei Reihen auf der stromaufwärtigen Seite und auf der stromabwärtigen Seite in einem Zickzackmuster angeordnet. Eine vorbestimmte Anzahl N1 der Rohre 110 ist mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet.
  • Die paarweisen Sammelbehälter 130, die in der Schichtungsrichtung der Rohre 110 verlaufen, sind an den Längsenden der mehreren Rohre 110 vorgesehen. Jeder der Sammelbehälter 130 ist aus einem Behälterabschnitt, einer Kernplatte und einer Stirnplatte, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, integral ausgebildet.
  • Der Behälterabschnitt (nicht dargestellt) ist ein kastenartiger Gehäusekörper, der einen im Wesentlichen U-förmigen Schnitt und eine Öffnung auf der Kernplattenseite besitzt. Die Kernplatte (nicht dargestellt) hat einen nicht dargestellten Gesenkschmiedeabschnitt an ihren beiden Enden in der Richtung ihrer kurzen Seiten und ist in einer im Wesentlichen U-Form geformt. Die Kernplatte hat mehrere Rohreinsetzlöcher (nicht dargestellt), die an Positionen entsprechend den Enden der Rohre 110 ausgebildet sind.
  • Die Enden der Rohre 110 werden mit diesen Rohreinsetzlöchern verbunden und die Behälterräume und das Innere der Rohre 110 werden dadurch miteinander in Verbindung gebracht. Die Stirnplatte des Sammelbehälters 130 ist ein Element zum Schließen beider Enden des Behälterraums, der durch die Behälterabschnitte und die Kernplatten gebildet wird.
  • An einem Ende des rechten Sammelbehälters 130 ist ein Kältemitteleinlass 140 ausgebildet, durch den das Kältemittel in den Sammelbehälter 130 strömt. An einem Ende des linken Sammelbehälters 130 ist ein Kältemittelauslass 150 ausgebildet, durch den das Kältemittel, das einem Wärmeaustausch unterzogen wurde, aus dem Sammelbehälter 130 strömt.
  • 16B zeigt den zweiten Verdampfapparat 19. Der zweite Verdampfapparat 19 tauscht Wärme zwischen dem am Drosselmechanismus 18 im Druck verminderten Kältemittel und der durch das zweite Gebläse 20B geschickten Luft im Kühlapparat aus. Der zweite Verdampfapparat 19 lässt dadurch das Kältemittel Wärme aus der Luft im Kühlapparat absorbieren.
  • Wie in 16B veranschaulicht, ist der zweite Verdampfapparat 19 in diesem Ausführungsbeispiel ein Wärmetauscher des Rippen- und Rohrtyps mit einem Kernabschnitt, der aus Rohren 110 und Rippen 120 aufgebaut ist, ähnlichen jenen des ersten Verdampfapparats 15.
  • Jedoch benutzt der zweite Verdampfapparat 19 die folgende Konstruktion als die mehreren Rohre 110, die zwischen den paarweisen Sammelbehältern 130 angeordnet sind: rohrartige Röhren 110 mit einem Innendurchmesser von Φd, die in im Wesentlichen zylindrischer Form geformt sind und in der Kanalquerschnittsfläche auf der Kältemittelseite mit denen im ersten Verdampfapparat 15 verwendeten identisch sind. In diesem Beispiel ist der zweite Verdampfapparat 19 so aufgebaut, dass die Anzahl N2 der Röhren 110 kleiner als die Anzahl N1 der Röhren 110 im ersten Verdampfapparat 15 ist.
  • Mit anderen Worten ist der zweite Verdampfapparat 19 so ausgebildet, dass der Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite größer als der Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des ersten Verdampfapparats 15 ist. D.h. der erste und der zweite Verdampfapparat 15, 19 sind so aufgebaut, dass der Druckverlust des Kältemittels im zweiten Verdampfapparat 19 größer als der Druckverlust des Kältemittels im ersten Verdampfapparat 15 ist.
  • Eine vorbestimmte Gesamtanzahl der Rippen 120 für den zweiten Verdampfapparat 19 ist mit einem vorbestimmten Rippenabstand entsprechend der Kühllast im Kühlapparat angeordnet. Deshalb unterscheidet sich die Gesamtanzahl der Rippen 120 des zweiten Verdampfapparats 19 von jener des ersten Verdampfapparats 15.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind der erste Verdampfapparat 15 und der zweite Verdampfapparat 19 so konstruiert, dass die paarweisen Sammelbehälter 130 an beiden Enden der Röhren 110 angeordnet sind. Die Konstruktion des ersten Verdampfapparats 15 und des zweiten Verdampfapparats 19 ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können der erste Verdampfapparat 15 und der zweite Verdampfapparat 19 auch so aufgebaut sein, dass Folgendes realisiert wird: die Öffnungen an beiden Enden der Röhren 110 sind unter Verwendung von Verbindungsrohren (nicht dargestellt) in im Wesentlichen U-Form ohne Verwendung der Sammelbehälter 130 verbunden. In diesem Fall strömt das Kältemittel, das in den Kältemitteleinlass 140 strömt, nach links, nach rechts und dann nach links, um U-Kehren in den Röhren 110 zu wiederholen, und strömt durch den Kältemittelauslass 150 aus.
  • Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Kältemittelkreisvorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels, die wie oben erwähnt aufgebaut ist. Zuerst wird nun der Kühlmodus der Kältemittelkreisvorrichtung 10 beschrieben. Wenn der Kompressor 12 betrieben wird, wird das Kältemittel am Kompressor 12 komprimiert und in einen Hochtemperatur-Hochdruck-Zustand gebracht. Das vom Kompressor 12 ausgegebene Kältemittel strömt in den Kühler 13 und wird durch die Außenluft gekühlt und kann kondensieren. Nach Ausströmen aus dem Kühler 13 wird das Hochdruck-Kältemittel in einen Strom durch den Kältemittelzirkulationskanal 11 und einen Strom durch den Zweigkanal 17 geteilt.
  • Im Kühlmodus, in dem der zweite Verdampfapparat 19 nicht entfrostet werden muss (normale Zeit), funktioniert der Drosselmechanismus 18 im Zweigkanal 17 als eine feste Drosselvorrichtung entsprechend einem Steuersignal von der elektrischen Steuereinheit 21. Deshalb wird das durch den Zweigkanal 17 strömende Kältemittel am Drosselmechanismus 18 im Druck vermindert und in einen Niederdruck-Zustand gebracht. Dieses Niederdruck-Kältemittel absorbiert im zweiten Verdampfapparat 19 Wärme aus der durch das zweite Gebläse 20B geschickten Luft im Kühlapparat und wird verdampft. So führt der zweite Verdampfapparat 19 den Vorgang des Kühlens des Innenraums des Kühlapparats durch.
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist so konstruiert, dass der Drosselmechanismus 18 als eine feste Drosselvorrichtung gesteuert wird. Die Konstruktion des Ausführungsbeispiels ist nicht darauf beschränkt. Der Drosselmechanismus 18 kann auch als eine variable Drosselvorrichtung gesteuert werden, sodass seine Öffnung eingestellt wird. Es ist daher möglich, die Strömungsmenge des Kältemittels, das durch den ersten Zweigkanal 17 gelangt und in den zweiten Verdampfapparat 19 strömt, zu regeln. Deshalb kann die Kühlkapazität zum Kühlen eines zu kühlenden Raums (insbesondere des Raums im Kühlapparat) unter Verwendung des zweiten Verdampfapparats 19 durch Steuern der Drehzahl (Menge der geblasenen Luft) des zweiten Gebläses 20B an der elektrischen Steuereinheit 21 gesteuert werden.
  • Das aus dem zweiten Verdampfapparat 19 ausströmende Dampfphasen-Kältemittel wird in die Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 gesaugt. Ferner strömt der Kältemittelstrom durch den Kältemittelzirkulationskanal 11 in den Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14, sodass das Kältemittel am Düsenabschnitt 14a im Druck vermindert und ausgedehnt wird. Deshalb wird die Druckenergie des Kältemittels am Düsenabschnitt 14a in Geschwindigkeitsenergie umgewandelt und das Kältemittel wird beschleunigt und aus der Düsenstrahlöffnung ausgestoßen. Hierbei fällt der Druck in der Nähe der Düsenstrahlöffnung und das am zweiten Verdampfapparat 19 verdampfte Dampfphasen-Kältemittel wird durch diesen Druckabfall durch die Kältemittelansaugöffnung 14c angesaugt.
  • Das vom Düsenabschnitt 14a ausgestoßene Kältemittel und das durch die Kältemittelansaugöffnung 14c angesaugte Kältemittel werden stromab des Düsenabschnitts 14a vermischt und strömen in den Diffusorabschnitt 14b. Am Diffusorabschnitt 14b wird die Geschwindigkeitsenergie (Expansionsenergie) des Kältemittels durch eine Vergrößerung der Kanalfläche in Druckenergie umgewandelt. Dies erhöht den Druck des Kältemittels. Das aus dem Diffusorabschnitt 14b der Ejektorpumpe 14 ausströmende Kältemittel strömt in den ersten Verdampfapparat 15.
  • Am ersten Verdampfapparat 15 absorbiert das Kältemittel Wärme aus der in den Fahrzeugraum auszublasenden Klimaluft und verdampft. Das verdampfte Dampfphasen-Kältemittel wird in den Kompressor 12 gesaugt und darin komprimiert und zirkuliert wieder durch den Kältemittelzirkulationskanal 11. Die elektrische Steuereinheit 21 kann die Verdrängung des Kompressors 12 steuern und dadurch die Kältemittelausgabekapazität des Kompressors 12 steuern.
  • So kann die Kühlkapazität des ersten Verdampfapparats 15 zum Kühlen eines zu kühlenden Raums, insbesondere die Kühlkapazität des ersten Verdampfapparats 15 zum Kühlen des Innenraums des Fahrzeugraums, durch die elektrische Steuereinheit 21 gesteuert werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Strömungsmenge des zum ersten Verdampfapparat 15 strömenden Kältemittels eingestellt und weiter wird die Drehzahl (Menge der geblasenen Luft) des ersten Gebläses 20A gesteuert, um so die Kühlkapazität des ersten Verdampfapparats 15 zu steuern.
  • Der Kältemittelverdampfungsdruck des ersten Verdampfapparats 15 ist ein Druck, den man durch Druckerhöhung des Kältemittels am Diffusorabschnitt 14b erhält. Der Kältemittelauslass des zweiten Verdampfapparats 19 ist mit der Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 verbunden. Deshalb ist es möglich, im Vergleich zum ersten Verdampfapparat 15 den niedrigen Druck auf den zweiten Verdampfapparat 19 auszuüben.
  • Daher kann der Kältemittelverdampfungsdruck (die Kältemittelverdampfungstemperatur) des zweiten Verdampfapparats 19 niedriger als der Kältemittelverdampfungsdruck (die Kältemittelverdampfungstemperatur) des ersten Verdampfapparats 15 gemacht werden. Als Ergebnis kann der erste Verdampfapparat 15 zum Durchführen einer Kühlwirkung in einem Bereich relativ hoher Temperatur, der zum Kühlen des Innenraums des Fahrzeugraums geeignet ist, veranlasst werden. Gleichzeitig kann der zweite Verdampfapparat 19 veranlasst werden, eine Kühlwirkung in einem Bereich noch niedrigerer Temperatur, der zum Kühlen des Innenraums des Kühlapparats geeignet ist, durchzuführen.
  • Der zweite Verdampfapparat 19 kann unter der Bedingung betrieben werden, dass die Kältemittelverdampfungstemperatur niedriger als 0°C ist. Deshalb wird eine Verschlechterung der Kühlkapazität, die durch Frost (Frostbildung) am zweiten Verdampfapparat 19 bewirkt wird, zu einem Problem. In diesem Ausführungsbeispiel wird der zweite Verdampfapparat 19, um damit fertig zu werden, automatisch entfrostet, indem die folgende Maßnahme ergriffen wird: der Temperatursensor 22 ist in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 angeordnet und die Anwesenheit oder Abwesenheit von Frost im zweiten Verdampfapparat 19 wird durch die elektrische Steuereinheit 21 basierend auf der durch diesen Temperatursensor 22 erfassten Temperatur bestimmt.
  • Es folgt eine genauere Beschreibung. Wenn die durch den Temperatursensor 22 erfasste Temperatur der Luft in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 auf einen Wert niedriger als eine voreingestellte Frostbestimmungstemperatur Ta sinkt, bestimmt die elektrische Steuereinheit 21, dass der zweite Verdampfapparat 19 gefriert, und öffnet den Sperrmechanismus 24 (Öffnungs/Schließvorrichtung).
  • Als Ergebnis gelangt das Hochtemperatur-Hochdruck-Dampfphasen-Kältemittel auf der Ausgabeseite des Kompressors 12 durch den Bypasskanal 23 und strömt in den zweiten Verdampfapparat 19. Deshalb kann der auf der Oberfläche des zweiten Verdampfapparats 19 gebildete Frost geschmolzen und entfernt werden und der Entfrostungsvorgang des zweiten Verdampfapparats 19 kann durch eine sehr einfache Konstruktion durchgeführt werden.
  • Durch Durchführen dieses Entfrostungsmodus wird die Temperatur der Luft in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 auf eine Entfrostungsendtemperatur Tb erhöht, welche um eine vorbestimmte Temperatur α höher als die Frostbestimmungstemperatur Ta ist (Tb = Ta + α). Dann bestimmt die elektrische Steuer einheit 21, dass der Entfrostungsmodus beendet werden sollte und bringt den Sperrmechanismus 24 wieder in den Sperrzustand. Daher funktioniert der Drosselmechanismus 18 wieder als eine feste Drosselvorrichtung und der zweite Verdampfapparat 19 wird ebenfalls in den normalen Zustand zurückgesetzt, in dem der die Kühlwirkung durchführt.
  • In diesem Entfrostungsmodus führt die elektrische Steuereinheit 21 eine solche Steuerung aus, dass das erste Gebläse 20A und das zweite Gebläse 20B in einen Stoppzustand gebracht sind. Als Ergebnis wird, wenn Frost auf der Oberfläche des zweiten Verdampfapparats 19 gebildet wird und die Temperatur der Luft in der Nähe dazu auf die Frostbestimmungstemperatur Ta oder darunter fällt, die Kühlwirkung des ersten Verdampfapparats 15 gestoppt, bis die Temperatur der Luft in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 auf die Entfrostungsendtemperatur Tb oder höher ansteigt.
  • Um diese Entfrostungszeit zu verkürzen, ist dieses Ausführungsbeispiel so konstruiert, dass der Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des zweiten Verdampfapparats 19 größer als der Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des ersten Verdampfapparats 15 ist. Es folgt eine genauere Beschreibung. Überlegungen der Erfinder dieser Anmeldung ließen folgendes erkennen: Wenn der Strömungswiderstand des zweiten Verdampfapparats 19 größer als der Strömungswiderstand des ersten Verdampfapparats 15 gemacht wird, steigt die Temperatur des in den zweiten Verdampfapparat 19 strömenden Kältemittels und dies erhöht die Durchschnittstemperatur des durch die Rohre 110 des zweiten Verdampfapparats 19 strömenden Kältemittels.
  • Es folgt eine Beschreibung der obigen Zusammenhänge unter Bezug auf das Mollier-Diagramm in 17, das das Verhalten des Kreises im Entfrostungsmodus dieses Ausführungsbeispiels angibt. In der Zeichnung von 17 gibt die durchgezogene Linie das Kreisverhalten im sechsten Ausführungsbeispiel an, welches so konstruiert ist, dass der zweite Verdampfapparat 19 bezüglich des Strömungswiderstandes auf der Kältemittelseite größer als der erste Verdampfapparat 15 ist; und die gestrichelte Linie gibt das Kreisverhalten an, das man beobachtet, wenn der Kreis so aufgebaut ist, dass der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 bezüglich des Strömungswiderstandes gleich zueinander sind.
  • Punkt A von 17 zeigt den Zustand des Drucks des ausgegebenen Kältemittels, das am Kompressor 12 komprimiert wurde, und eine Enthalpie an. Ferner zeigt in 17 Punkt B den Zustand des in den zweiten Verdampfapparat 19 strömenden Kältemittels an; Punkt C zeigt den Zustand des aus dem zweiten Verdampfapparat 19 ausströmenden Kältemittels an; Punkt D zeigt den Zustand des in den ersten Verdampfapparat 15 strömenden Kältemittels an; und Punkt E zeigt den Zustand des aus dem ersten Verdampfapparat 15 ausströmenden Kältemittels an.
  • Punkt BO, der in der Zeichnung von 17 gezeigt ist, zeigt den Zustand des in den zweiten Verdampfapparat 19 strömenden Kältemittels an, wenn der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet sind, dass sie bezüglich des Strömungswiderstandes identisch zueinander sind. Ein Druckabfall von Punkt C zu Punkt D stellt einen Druckverlust dar, der auftritt, wenn das aus dem zweiten Verdampfapparat 19 ausströmende Kältemittel in die Ejektorpumpe 14 strömt. Der Druckabfall von Punkt A zu Punkt B stellt den Druckverlust dar, der auftritt, wenn das vom Kompressor 12 ausgegebene Kältemittel durch den Bypasskanal 23 und den Sperrmechanismus 24 strömt.
  • Der Druckabfall von Punkt B zu Punkt C stellt einen Druckverlust dar, der auftritt, wenn das Kältemittel durch den zweiten Verdampfapparat 19 strömt. Der Druckabfall von Punkt D zu Punkt E stellt einen Druckverlust dar, der auftritt, wenn das Kältemittel durch den ersten Verdampfapparat 15 strömt.
  • Der Druckabfall von Punkt BO zu Punkt C stellt einen Druckverlust dar, der auftritt, wenn das Kältemittel durch den zweiten Verdampfapparat 19 strömt, der so ausgebildet ist, dass er bezüglich des Strömungswiderstandes identisch zum ersten Verdampfapparat ist. Er ist mit im Wesentlichen dem gleichen Gradienten wie die schräge Linie, die Punkt D und Punkt E verbindet, angegeben.
  • Daher ist die schräge Linie, die Punkt B und Punkt C verbindet, steiler als die schräge Linie, die Punkt BO und Punkt C verbindet. D.h. es wurde herausgefunden, dass, wenn der Gradient der schrägen Linie, die Punkt B und Punkt C verbindet, größer wird, die Kältemitteltemperatur bei Punkt B größer angestiegen ist als bei Punkt BO im Mollier-Diagramm; im Mollier-Diagramm beträgt genauer die Temperatur bei Punkt BO T1 und die Temperatur bei Punkt B T2. D.h. die Temperatur T2 bei Punkt B ist höher als die Temperatur T1 bei Punkt BO bezüglich der Isothermen (IL(T2), IL(T1)).
  • Demgemäß ergibt sich der folgende Vorteil, wenn der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet sind, dass der erstgenannte bezüglich des Strömungswiderstandes größer als der letztgenannte ist, wie in diesem Ausführungsbeispiel: Im Entfrostungsmodus wird die Temperatur des in den zweiten Verdampfapparat 19 strömenden Kältemittels höher und die Durchschnittstemperatur des durch die Rohre 110 des zweiten Verdampfapparats 19 strömenden Kältemittels kann im Vergleich zu den folgenden Fällen, in denen der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet sind, dass sie hinsichtlich des Strömungswiderstandes identisch zueinander sind, erhöht werden.
  • So kann in diesem Ausführungsbeispiel eine Entfrostungszeit im Vergleich zu Fällen, in denen der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet sind, dass sie hinsichtlich des Strömungswiderstandes identisch zueinander sind, verkürzt werden. Wenn der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet werden, dass der erstgenannte hinsichtlich des Strömungswiderstandes niedriger als der letztgenannte ist, kann die Temperatur des in den zweiten Verdampfapparat 19 strömenden Kältemittels nicht erhöht werden, weil der Gradient der schrägen Linie, die Punkt B und Punkt C verbindet, mäßiger ist als der Gradient der schrägen Linie, die Punkt BO und Punkt C verbindet.
  • 18A und 18B sind Darstellungen der Beziehung zwischen dem Entfrostungszeitverhältnis gemäß diesem Ausführungsbeispiel und dem Entfrostungszeitverhältnis, das man erhält, wenn der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet sind, dass sie hinsichtlich des Strömungswiderstandes identisch sind (gleicher Strömungswiderstand), wenn die Außenlufttemperatur (TAM) als ein Parameter genommen wird. 18A zeigt das Entfrostungszeitverhältnis, das man erhält, wenn die Außenlufttemperatur TAM 35°C beträgt, und 18B zeigt jenes, das man erhält, wenn die Außenlufttemperatur TAM 0°C beträgt. Das Entfrostungszeitverhältnis bezieht sich auf ein Verhältnis einer Entfrostungszeit zu einer Normalbetriebszeit.
  • Wenn die Außenlufttemperatur TAM 35°C beträgt, wie in 18A dargestellt, kann das Entfrostungszeitverhältnis im Vergleich zu dem Entfrostungszeitverhältnis, das man in den Fällen erhält, in denen der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet sind, dass sie hinsichtlich des Strömungswiderstandes identisch zueinander sind, in diesem Ausführungsbeispiel um etwa 30% reduziert werden.
  • Wenn die Außenlufttemperatur TAM 0°C beträgt, wie in 18B veranschaulicht, kann das Entfrostungszeitverhältnis im Vergleich zu dem Entfrostungszeitverhältnis, das man in den Fällen erhält, in denen der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet sind, dass sie hinsichtlich des Strömungswiderstandes identisch zueinander sind, in diesem Ausführungsbeispiel um etwa 60% reduziert werden. D.h. wenn die Außenlufttemperatur sinkt, kann das Entfrostungszeitverhältnis in diesem Ausführungsbeispiel deutlich reduziert werden.
  • Im Ejektorpumpen-Kältemittelkreis des sechsten Ausführungsbeispiels sind der erste Verdampfapparat 15 und der zweite Verdampfapparat 19 unter Verwendung der Rohre 110 von identischer Kanalquerschnittsfläche auf der Kältemittelseite ausgebildet. Sie sind auch so ausgebildet, dass die Anzahl der Rohre 110 im zweiten Verdampfapparat 19 kleiner als die Anzahl der Rohre 110 im ersten Verdampfapparat 15 ist. So kann der Kältemittelströmungswiderstand des zweiten Verdampfapparats 19 größer als der Kältemittelströmungswiderstand des ersten Verdampfapparats 15 gemacht werden.
  • Im Entfrostungsmodus strömt das vom Kompressor 12 ausgegebene Hochdruck-Kältemittel zum zweiten Verdampfapparat 19, zur Ejektorpumpe 14 und zum ersten Verdampfapparat 15 in dieser Reihenfolge. Hierbei ist der Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des zweiten Verdampfapparats 19 größer als der Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des ersten Verdampfapparats 15. Dies erhöht den Druckverlust am zweiten Verdampfapparat 19 und die Einlasskältemittel temperatur des zweiten Verdampfapparats 19 steigt. Dieser Anstieg der Einlasskältemitteltemperatur des zweiten Verdampfapparats 19 erhöht die mittlere Temperatur des durch den zweiten Verdampfapparat 19 strömenden Kältemittels und folglich kann die Entfrostungszeit verkürzt werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel strömt in einem normalen Kühlkreisbetrieb, in dem der Sperrmechanismus 24 geschlossen ist, ein abgezweigter Teil des Kältemittels zum zweiten Verdampfapparat 19 und das gesamte durch den Kreis strömende Kältemittel strömt zum ersten Verdampfapparat 15. Da weiter der zweite Verdampfapparat 15 auf der stromaufwärtigen Seite positioniert ist, strömt ein Kältemittel mit einer relativ großen Menge eines flüssigen Anteils zum zweiten Verdampfapparat 19.
  • Aus diesem Grund wird, selbst wenn der zweite Verdampfapparat 19 einen relativ großen Strömungswiderstand besitzt, die Erzeugung eines übermäßigen Druckverlusts im zweiten Verdampfapparat 19 im Normalbetrieb verhindert. Da der erste Verdampfapparat 15 einen relativ niedrigen Strömungswiderstand besitzt, wird, selbst wenn die gesamte Strömungsmenge des Kühlkreises im Normalbetrieb durch den ersten Verdampfapparat 15 strömt, die Erzeugung eines übermäßigen Druckverlusts im ersten Verdampfapparat 15 verhindert.
  • (Siebtes Ausführungsbeispiel)
  • Im obigen sechsten Ausführungsbeispiel sind der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so konstruiert, dass der erstgenannte hinsichtlich des Strömungswiderstandes größer als der letztgenannte ist. D.h. im siebten Ausführungsbeispiel sind der erste Verdampfapparat 15 und der zweite Verdampfapparat 19 unter Verwendung der Rohre 110 von identischer Kanalquerschnittsfläche auf der Kältemittelseite ausgebildet, wobei die Anzahl der Rohre 110 des zweiten Verdampfapparats 19 kleiner als die Anzahl der Rohre 110 des ersten Verdampfapparats 15 gemacht ist. Der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 können jedoch auch so ausgebildet werden, dass der erstgenannte hinsichtlich der Kanalquerschnittsfläche der Rohre 110 kleiner als der letztgenannte ist.
  • Wie in 19A und 19B dargestellt, ist jedes der Rohre 110 des ersten Verdampfapparats 15 so ausgebildet, dass es einen Innendurchmesser ϕd1 besitzt, und jedes der Rohre 110 des zweiten Verdampfapparats 19 ist so ausgebildet, dass es einen Innendurchmesser ϕd2 kleiner als ϕd1 besitzt. Die Anzahlen N der angeordneten Rohre 110 sind im ersten Verdampfapparat 15 und zweiten Verdampfapparat 19 identisch zueinander.
  • Mit dieser Konstruktion ist es möglich, den Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des zweiten Verdampfapparats 19 größer als den Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des ersten Verdampfapparats 15 zu machen. Deshalb wird die Einlasstemperatur des zweiten Verdampfapparats 19 höher, wenn der Druckverlust auf der Einlassseite des zweiten Verdampfapparats 19 größer wird. Dieser Anstieg der Einlasstemperatur erhöht die Durchschnittstemperatur des durch den zweiten Verdampfapparat 19 strömenden Kältemittels und so kann eine Entfrostungszeit verkürzt werden.
  • In der Kältemittelkreisvorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels können die anderen Teile ähnlich jenen des oben beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiels gemacht sein, wodurch man die gleichen Vorteile wie jene des oben beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiels erhält.
  • (Achtes Ausführungsbeispiel)
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind, wie in 20A und 20B dargestellt, die Rohre 110 des ersten Verdampfapparats 15 so ausgebildet, dass sie eine Länge L1 haben, und die Rohre 110 des zweiten Verdampfapparats 19 sind so ausgebildet, dass sie eine Länge L2 haben, die länger als L1 ist. Die Anzahlen N der angeordneten Rohre 110 sind im ersten Verdampfapparat 15 und im zweiten Verdampfapparat 19 identisch zueinander. Der erste Verdampfapparat 15 und der zweite Verdampfapparat 19 verwenden die Rohre 110 mit der identischen Kältemittelkanalquerschnittsfläche.
  • Mit dieser Konstruktion ist es möglich, den Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des zweiten Verdampfapparats 19 größer als den Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des ersten Verdampfapparats 15 zu machen.
  • In der Kältemittelkreisvorrichtung 10 des achten Ausführungsbeispiels können die anderen Teile ähnlichen jenen des oben beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiels gemacht sein, wodurch man die gleichen Vorteile wie jene des oben beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiels erhält.
  • (Neuntes Ausführungsbeispiel)
  • In einer Kältemittelkreisvorrichtung 10 eines neunten Ausführungsbeispiels ist, wie in 21 dargestellt, eine Kühleinheit 37 aus dem ersten Verdampfapparat 15 und dem zweiten Verdampfapparat 19 aufgebaut. Die Kühleinheit 37 kühlt einen gemeinsamen zu kühlenden Raum (insbesondere den Raum eines Kühlapparats in einem Fahrzeug) auf eine niedrige Temperatur wie 0°C oder niedriger.
  • Es folgt eine genauere Beschreibung. Der erste Verdampfapparat 15 ist bezüglich des Luftstroms stromauf des ersten Gebläses 20A angeordnet und der zweite Verdampfapparat 19 ist bezüglich des Luftstroms stromab des ersten Verdampfapparats 15 angeordnet. Kühle Luft, die durch den zweiten Verdampfapparat 19 gelangt ist, wird in den zu kühlenden Raum (Raum im Kühlapparat) geblasen. Der erste Verdampfapparat 15 und der zweite Verdampfapparat 19 können beispielsweise durch Löten integral ausgebildet sein.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird der gemeinsame zu kühlende Raum (Raum im Kühlapparat) mit dem ersten Verdampfapparat 15 und dem zweiten Verdampfapparat 19 auf eine niedrige Temperatur von 0°C oder niedriger gekühlt. Deshalb ist es erforderlich, einen Entfrostungsvorgang für sowohl den ersten Verdampfapparat 15 als auch den zweiten Verdampfapparat 19 durchzuführen.
  • Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise der Ejektorpumpen-Kältemittelkreisvorrichtung 10 mit der Kühleinheit 37. In einem normalen Betrieb (Kühlmodus) sind der Kompressor 12, ein nicht dargestellter Kühllüfter für den Kühler 13 und das Gebläse 20A (erstes Gebläse) der Kühleinheit 37 in Betrieb. Der Drosselmechanismus 18 wird in einen vorbestimmten Drosselzustand gesteuert. Der Sperrmechanismus 24 wird in einem Sperrzustand gehalten.
  • So wird in der Kältemittelkreisvorrichtung 10 des neunten Ausführungsbeispiels die durch das Gebläse 20A geschickte Luft durch eine Wärmeabsorptionswirkung aufgrund der Verdampfung des Kältemittels am ersten Verdampfapparat 15 und am zweiten Verdampfapparat 19 gekühlt. Der zu kühlende Raum in der Kühleinheit 37 kann dadurch gekühlt werden. D.h. ein normaler Kühlvorgang kann unter Verwendung des ersten und des zweiten Verdampfapparats 15, 19 in der Kältemittelkreisvorrichtung 10 durchgeführt werden.
  • Wenn die durch den Temperatursensor 22 erfasste Temperatur unter die Frostbestimmungstemperatur fällt, bestimmt die elektrische Steuereinheit 21, dass der erste und der zweite Verdampfapparat 15, 19 gefrieren, und ändert den Betriebsmodus in der Kältemittelkreisvorrichtung 10 zum Entfrostungsmodus.
  • Es folgt eine genauere Beschreibung. Wenn der Entfrostungsmodus eingestellt wird, öffnet die elektrische Steuereinheit 21 den Sperrmechanismus 24 und bringt gleichzeitig das Gebläse 20A in einen Stoppzustand. Der Kühllüfter für den Kühler 13 kann im Entfrostungsmodus in einem Stoppzustand oder in einem Betriebszustand sein.
  • Als Ergebnis der Öffnung des Sperrmechanismus 24 strömt das vom Kompressor 12 ausgegebene Hochtemperatur-Kältemittel (heißes Gas) direkt in den zweiten Verdampfapparat 19, sodass am zweiten Verdampfapparat 19 Wärme abgestrahlt wird und die Temperatur des Kältemittels um ein vorbestimmtes Maß gesenkt wird; und das so erhaltene Mitteltemperatur-Kältemittel gelangt durch die Kältemittelansaugöffnung 14c der Ejektorpumpe 14 und strömt in den ersten Verdampfapparat 15. Wie oben erwähnt, strömt das vom Kompressor 12 ausgegebene Hochtemperatur-Kältemittel zu sowohl dem zweiten Verdampfapparat 19 als auch dem ersten Verdampfapparat 15 in dieser Reihenfolge und der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 werden dadurch gleichzeitig entfrostet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind der zweite Verdampfapparat 19 und der erste Verdampfapparat 15 so ausgebildet, dass der Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des zweiten Verdampfapparats 19 größer als der Strömungswiderstand auf der Kältemittelseite des ersten Verdampfapparats 15 ist. Als Ergebnis wird der Druckverlust auf der Einlassseite des zweiten Verdampfapparats 19 erhöht und damit steigt die Einlasstemperatur des zweiten Verdampfapparats 19. Dieser Anstieg der Einlasstemperatur erhöht die mittlere Temperatur des durch den zweiten Verdampfapparat 19 strömenden Kältemittels. Weiter kann das Mitteltemperatur-Kältemittel, das man durch Abstrahlen von Wärme und Absenken seiner Temperatur um ein vorbestimmtes Maß am zweiten Verdampfapparat 19 erhält, in den ersten Verdampfapparat 15 geleitet werden.
  • Deshalb ist es möglich, den ersten und den zweiten Verdampfapparat 15, 19 zu entfrosten und die Enfrostungszeit für den zweiten Verdampfapparat 19 und den ersten Verdampfapparat 15 weiter zu verkürzen.
  • (Weitere Ausführungsbeispiele)
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen und Modifikationen davon unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sein werden.
  • Zum Beispiel können in der Kältemittelkreisvorrichtung 10 jedes der oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsbeispiele die Konstruktionen des ersten Verdampfapparats 15 und des zweiten Verdampfapparats 19 irgendeines der oben beschriebenen sechsten bis achten Ausführungsbeispiele verwendet werden.
  • In den sechsten bis neunten Ausführungsbeispielen sind der erste und der zweite Verdampfapparat 15, 19 aus Wärmetauschern des Rippen- und Rohrtyps mit dem Kernabschnitt 110, 120 aus Rohren 110 und Rippen 120 konstruiert. Die sechsten bis neunten Ausführungsbeispiele sind nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Stattdessen können die Verdampfapparate 15, 19 aus Wärmetauschern derart konstruiert sein, dass die Rohre 110 geschichtete flache Rohre sind und Wellrippen 120 zwischen den flachen Rohren 110 angeordnet sind.
  • In den sechsten bis neunten Ausführungsbeispielen ist das Innere der Rohre 110 aus einem glatten Kanal gebildet. Die sechsten bis neunten Ausführungsbeispiele sind nicht auf diese Konstruktion beschränkt. Stattdessen kann das Innere der Rohre 110 aus einem Nutenkanal gebildet sein. Alternativ können die Rohre 110 des zweiten Verdampfapparats 19 aus Nutenkanälen gebildet sein und die Rohre 110 des ersten Verdampfapparats 15 können aus glatten Kanälen gebildet sein.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Entfrostungsmodus durch Erfassen der Temperatur der Luft in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 mit dem Temperatursensor 22 automatisch durchgeführt. Dies ist nur ein Beispiel. Eine automatische Steuerung des Entfrostungsmodus kann variabel modifiziert werden. Zum Beispiel kann die automatische Steuerung des Entfrostungsmodus durch Erfassen der Temperatur der Oberfläche des zweiten Verdampfapparats 19, nicht der Temperatur der Luft in der Nähe zum Verdampfapparat 19, mit dem Temperatursensor 22 ausgeführt werden.
  • Alternativ kann der folgende Aufbau eingesetzt werden: ein Kältemitteltemperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Kältemittels ist im Kältemittelkanal in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 vorgesehen und die automatische Steuerung des Entfrostungsmodus wird basierend auf der Temperatur des Kältemittels in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 ausgeführt. Es gibt eine Korrelation zwischen der Temperatur des Kältemittels und dem Druck des Kältemittels in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19. Deshalb kann der folgende Aufbau eingesetzt werden: ein Kältemitteldrucksensor zum Erfassen des Drucks des Kältemittels in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 ist vorgesehen und die automatische Steuerung des Entfrostungsmodus kann basierend auf dem Druck des Kältemittels in der Nähe zum zweiten Verdampfapparat 19 ausgeführt werden.
  • Ein solcher Temperatursensor 22 und ein Kältemitteldrucksensor wie oben erwähnt können auch nicht benutzt werden. Stattdessen kann der Entfrostungsmodus, nachdem der Kreis gestartet ist, allein durch vorbestimmte Zeiten in vorbestimmten Zeitabständen unter Verwendung der Timerfunktion der elektrischen Steuereinheit 21 automatisch durchgeführt werden.
  • Die obige Beschreibung der ersten bis neunten Ausführungsbeispiele nimmt als Beispiele Fälle, in denen die Kältemittelkreisvorrichtung für eine Klimaanlage und Kühlapparate für Fahrzeuge benutzt wird. Stattdessen können der erste Verdampfapparat 15, bei dem die Kältemittelverdampfungstemperatur höher ist, und der zweite Verdampfapparat 19, bei welchem die Kältemittelverdampfungstemperatur niedrig ist, auch beide zum Kühlen eines einzigen zu kühlenden Raums, z.B. des Innenraums des Kühlapparats benutzt werden. Zum Beispiel kann der folgende Aufbau eingesetzt werden: der kalte Raum des Kühlapparats wird mit dem ersten Verdampfapparat 15 gekühlt, bei dem die Kältemittelverdampfungstemperatur höher ist, und der Gefrierraum des Kühlapparats wird mit dem zweiten Verdampfapparat 19 gekühlt, bei welchem die Kältemittelverdampfungstemperatur niedriger ist.
  • In dem Beispiel des neunten Ausführungsbeispiels (21) ist die eine Kühleinheit 37 aus dem ersten Verdampfapparat 15 und dem zweiten Verdampfapparat 19 aufgebaut. Dann wird das Innere des einen Kühlapparats mit dieser Kühleinheit 37 gekühlt. Stattdessen kann auch der folgende Aufbau eingesetzt werden: der erste Verdampfapparat 15 und der zweite Verdampfapparat 19 sind in verschiedenen Kühlapparaten angeordnet und die unterschiedlichen Kühlapparate werden mit dem ersten Verdampfapparat 15 bzw. dem zweiten Verdampfapparat 19 gekühlt.
  • In der Beschreibung der obigen Ausführungsbeispiele ist die Art des Kältemittels nicht spezifiziert. Jede Art Kältemittel, einschließlich Chlorfluorkohlenstoffen, HC-Alternativen für Chlorfluorkohlenstoffe und Kohlendioxid (CO2), kann eingesetzt werden, sofern es für Dampfkompressions-Kältemittelkreise anwendbar ist.
  • Der hier genannte Chlorfluorkohlenstoff ist ein generischer Name für organische Verbindungen bestehend aus Kohlenstoff, Fluor, Chlor und Wasserstoff und wird allgemein als Kältemittel benutzt. Fluorkohlenstoff-Kältemittel enthält HCFC (Hydrochlorfluorkohlenstoff)-Kältemittel, HFC (Hydrofluorkohlenstoff)-Kältemittel und dergleichen. Diese Kältemittel werden als Alternativen für Chlorfluorkohlenstoff bezeichnet, weil sie nicht die Ozonschicht zerstören.
  • HC (Kohlenwasserstoff)-Kältemittel ist eine Kältemittelsubstanz, die Wasserstoff und Kohlenstoff enthält und in der Natur vorkommt. Das HC-Kältemittel enthält zum Beispiel R600a (Isobutan), R290 (Propan) und dergleichen.
  • In den oben beschriebenen sechsten bis neunten Ausführungsbeispielen wird die Verdrängung des Kompressors mit variabler Verdrängung 12 mit der elektrischen Steuereinheit 21 gesteuert, um die Kältemittelausgabekapazität des Kompressors 12 zu steuern. Stattdessen kann auch ein Kompressor mit fester Verdrängung für den Kompressor 12 verwendet werden. In diesem Fall wird der Betrieb des Kompressors mit fester Verdrängung 12 mit einer elektromagnetischen Kupplung ein/ausgesteuert. So wird das Verhältnis des Ein/Ausschaltbetriebs des Kompressors 12 gesteuert und die Kältemittelausgabekapazität des Kompressors 12 wird dadurch gesteuert. Wenn ein elektrischer Kompressor für den Kompressor 12 benutzt wird, kann seine Kältemittelausgabekapazität durch Steuern der Drehzahl des elektrischen Kompressors 12 gesteuert werden.
  • In den obigen Ausführungsbeispielen kann eine Ejektorpumpe mit variabler Strömung für die Ejektorpumpe 14 verwendet werden. Diese Ejektorpumpe erfasst den Überhitzungsgrad des Kältemittels am Auslass des ersten Verdampfapparats 15 und stellt die Fläche des Kältemittelkanals im Düsenabschnitt 14a der Ejektorpumpe 14 ein, um so eine Strömungsrate des Kältemittels in der Ejektorpumpe zu regeln. In diesem Fall kann der Druck des vom Düsenabschnitt 14a ausgestoßenen Kältemittels so gesteuert werden, dass die Strömungsrate des in die Ejektorpumpe 14 angesaugten Dampfphasen-Kältemittels gesteuert werden kann.
  • In den obigen Ausführungsbeispielen ist jeder Verdampfapparat 15, 19 als ein Innenwärmetauscher als ein nutzerseitiger Wärmetauscher konstruiert. Die Konstruktion der obigen Ausführungsbeispiele kann jedoch auch auf Kreise angewendet werden, in denen ein als nicht nutzerseitiger Wärmetauscher bezeichneter Außenwärmetauscher oder der wärmequellenseitige Wärmetauscher für jeden oben genannten Verdampfapparat 15, 19 verwendet wird.
  • Zum Beispiel können die obigen Ausführungsbeispiele auch für Kreise verwendet werden, die als Wärmepumpen bezeichnet werden. Solche Kreise enthalten Kältemittelkreise zum Heizen, in denen jeder Verdampfapparat als ein Außenwärmetauscher aufgebaut ist und ein Kondensator als ein Innenwärmetauscher aufgebaut ist; sowie Kältemittelkreise zum Zuführen von heißem Wasser, in denen das Wasser durch den Kühler 13 geheizt wird.
  • Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.

Claims (22)

  1. Kältemittelkreisvorrichtung, mit einem Kompressor (12), der ein Kältemittel ansaugt und komprimiert; einem Kühler (13) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Heißgas-Kältemittels; einer Ejektorpumpe (14), die einen Düsenabschnitt (14a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromab des Kühlers, eine Kältemittelansaugöffnung (14c) zum Ansaugen des Kältemittels durch einen vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Hochgeschwindigkeitsstrom des Kältemittels und einen Druckerhöhungsabschnitt (14b) zum Mischen und Druckerhöhen des mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßenen Kältemittels und des durch die Kältemittelansaugöffnung angesaugten Kältemittels aufweist; einem ersten Verdampfapparat (15) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; einem ersten Kanalabschnitt (17, 36) zum Leiten des Kältemittels zur Kältemittelansaugöffnung; einer Drosseleinheit (18), die im ersten Kanalabschnitt angeordnet ist und das im ersten Kanalabschnitt strömende Kältemittel dekomprimiert; einem zweiten Verdampfapparat (19), der im ersten Kanalabschnitt in einem Kältemittelstrom stromab der Drosseleinheit zum Verdampfen des Kältemittels angeordnet ist; einem Bypasskanalabschnitt (23) zum Leiten des vom Kompressor ausgegebenen Heißgas-Kältemittels in den zweiten Verdampfapparat; einer Bypassöffnungs/schließeinheit (24), die im Bypasskanalabschnitt zum Öffnen und Schließen des Bypasskanalabschnitts vorgesehen ist, wobei die Bypassöffnungs/schließeinheit einen Drosselöffnungsgrad besitzt, wenn sie geöffnet ist; einem zweiten Kanalabschnitt (25), der von dem Bypasskanalabschnitt in einem Kältemittelstrom stromab der Bypassöffnungs/schließeinheit verzweigt, wobei das Heißgas-Kältemittel im Bypasskanalabschnitt durch den zweiten Kanalabschnitt zum ersten Verdampfapparat strömt; und einer ersten Strömungssteuereinheit (26a, 26b, 26c), die im zweiten Kanalabschnitt vorgesehen ist, um einen Kältemittelstrom von einer Seite des ersten Verdampfapparats zu einer Seite des zweiten Verdampfapparats durch den zweiten Kanalabschnitt zu verhindern.
  2. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der erste Kanalabschnitt ein Zweigkanal (17) ist, der in einem Kältemittelstrom aus dem Kühler von einer stromaufwärtigen Seite des Düsenabschnitts der Ejektorpumpe abzweigt, um das Kältemittel vom Kühler zur Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe zu leiten.
  3. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (35), die das aus dem ersten Verdampfapparat ausströmende Kältemittel in Dampfkältemittel und flüssiges Kältemittel trennt, das flüssige Kältemittel darin sammelt und das Dampfkältemittel zu einer Kältemittelansaugseite des Kompressors ausleitet, wobei der erste Kanalabschnitt ein Verbindungskanal (36) ist, der einen Flüssigkältemittelauslassabschnitt der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung mit der Kältemittelansaugöffnung verbindet.
  4. Kältemittelkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die erste Strömungssteuereinheit ein Rückschlagventil (26a) ist, das angeordnet ist, um nur einen Kältemittelstrom vom Bypasskanalabschnitt (23) zum ersten Verdampfapparat durch den zweiten Kanalabschnitt (25) zu erlauben.
  5. Kältemittelkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die erste Strömungssteuereinheit ein Schaltventil (26b) ist, das zum Öffnen und Schließen des zweiten Kanalabschnitts (25) angeordnet ist.
  6. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher das Schaltventil geöffnet wird, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geöffnet wird, und geschlossen wird, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geschlossen wird.
  7. Kältemittelkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die erste Strömungssteuereinheit ein Strömungseinstellventil (26c) ist, das angeordnet ist, um in einen geschlossenen Zustand gebracht zu werden und eine Strömungsmenge des Kältemittels entsprechend seinem Ventilöffnungsgrad, der einstellbar ist, zu regeln.
  8. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 7, ferner mit einem einlassseitigen Temperaturdetektor (27), der zum direkten oder indirekten Erfassen einer Kältemitteltemperatur auf einer Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfapparats angeordnet ist; und einem auslassseitigen Temperaturdetektor (28), der zum direkten oder indirekten Erfassen einer Kältemitteltemperatur auf einer Kältemittelauslassseite des zweiten Verdampfapparats angeordnet ist, wobei das Strömungseinstellventil (26c) in den geschlossenen Zustand gebracht wird, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geschlossen wird, und wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit (24) geöffnet wird, das Strömungseinstellventil seinen Ventilöffnungsgrad weiter vergrößert, wenn die durch den einlassseitigen Temperaturdetektor (27) erfasste Kältemitteltemperatur niedriger als die durch den auslassseitigen Temperaturdetektor (28) erfasste Kältemitteltemperatur ist, und das Strömungseinstellventil (26c) seinen Ventilöffnungsgrad weiter verkleinert, wenn die durch den einlassseitigen Temperaturdetektor (27) erfasste Kältemitteltemperatur höher als die durch den auslassseitigen Temperaturdetektor (28) erfasste Kältemitteltemperatur ist.
  9. Kältemittelkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einem dritten Kanalabschnitt (29), der von dem ersten Kanalabschnitt (17) in einem Kältemittelstrom aus dem zweiten Verdampfapparat an einer Position stromab des zweiten Verdampfapparats (19) verzweigt, um den Kältemittelstrom aus dem zweiten Verdampfapparat zum ersten Verdampfapparat zu leiten; und einer zweiten Strömungssteuereinheit (30), die im dritten Kanalabschnitt (29) angeordnet ist, um einen Kältemittelstrom vom ersten Verdampfapparat (15) zum zweiten Verdampfapparat (19) durch den dritten Kanalabschnitt (29) zu verhindern.
  10. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die zweite Strömungssteuereinheit ein Rückschlagventil (30a) ist, das angeordnet ist, um nur einen Kältemittelstrom vom zweiten Verdampfapparat zum ersten Verdampfapparat durch den dritten Kanalabschnitt zu erlauben.
  11. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die zweite Strömungssteuereinheit ein Schaltventil ist, das zum Öffnen und Schließen des dritten Kanalabschnitts angeordnet ist.
  12. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das Schaltventil geöffnet wird, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geöffnet wird, und geschlossen wird, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit geschlossen wird.
  13. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die zweite Strömungssteuereinheit ein Strömungseinstellventil ist, das angeordnet ist, um in einen geschlossenen Zustand gebracht zu werden und eine Strömungsmenge des Kältemittels entsprechend seinem Ventilöffnungsgrad, der einstellbar ist, zu regeln.
  14. Kältemittelkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner mit einer Kanalöffnungs/schließeinheit (31), die zum Öffnen und Schließen eines mit einem Kältemitteleinlass oder einem Kältemittelauslass des Kühlers verbundenen Kältemittelkanals angeordnet ist, wobei die Kanalöffnungs/schließeinheit (31) geschlossen wird, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit (24) geöffnet wird.
  15. Kältemittelkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, ferner mit einer Drosselöffnungs/schließeinheit (32), die im Verbindungskanal zum Öffnen und Schließen eines mit einem Kältemitteleinlass oder einem Kältemittelauslass der Drosseleinheit verbundenen Kältemittelkanals angeordnet ist, wobei die Drosselöffnungs/schließeinheit geschlossen wird, wenn die Bypassöffnungs/schließeinheit (24) geöffnet wird.
  16. Kältemittelkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei welcher der erste Verdampfapparat und der zweite Verdampfapparat so konstruiert sind, dass ein Strömungswiderstand des im zweiten Verdampfapparat strömenden Kältemittels größer als jener des im ersten Verdampfapparat strömenden Kältemittels ist.
  17. Kältemittelkreisvorrichtung, mit einem Kompressor (12), der ein Kältemittel ansaugt und komprimiert; einem Kühler (13) zum Kühlen des vom Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Heißgas-Kältemittels; einer Ejektorpumpe (14), die einen Düsenabschnitt (14a) zum Dekomprimieren und Ausdehnen des Kältemittels stromab des Kühlers und eine Kältemittelansaugöffnung (14c) zum Ansaugen des Kältemittels durch einen Hochgeschwindigkeitsstrom des vom Düsenabschnitt ausgestoßenen Kältemittels aufweist; einem ersten Verdampfapparat (15) zum Verdampfen des aus der Ejektorpumpe ausströmenden Kältemittels; einem Zweigkanalabschnitt (17), der von einer stromaufwärtigen Seite des Düsenabschnitts abzweigt und mit der Kältemittelansaugöffnung der Ejektorpumpe verbunden ist; einer Drosseleinheit (18), die im Zweigkanalabschnitt (17) angeordnet ist und das im Zweigkanalabschnitt strömende Kältemittel dekomprimiert; einem Bypasskanalabschnitt (23) zum Leiten des vom Kompressor ausgegebenen Heißgas-Kältemittels in den zweiten Verdampfapparat; und einer Bypassöffnungs/schließeinheit (24), die im Bypasskanalabschnitt zum Öffnen und Schließen des Bypasskanalabschnitts angeordnet ist, wobei der erste Verdampfapparat und der zweite Verdampfapparat so konstruiert sind, dass ein Strömungswiderstand des im zweiten Verdampfapparat strömenden Kältemittels größer als jener des im ersten Verdampfapparat strömenden Kältemittels ist.
  18. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher der erste Verdampfapparat mehrere erste Rohre (110) enthält, in denen das Kältemittel strömt; der zweite Verdampfapparat mehrere zweite Rohre (110) enthält, in denen das Kältemittel strömt; jede erste Rohr und jedes zweite Rohr in einer Kanalquerschnittsfläche darin identisch sind; und die zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats eine Rohranzahl haben, die kleiner als jene der ersten Rohre des ersten Verdampfapparats ist.
  19. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher der erste Verdampfapparat mehrere erste Rohre (110) enthält, in denen das Kältemittel strömt; der zweite Verdampfapparat mehrere zweite Rohre (110) enthält, in denen das Kältemittel strömt; die ersten Rohre des ersten Verdampfapparats und die zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats von einer identischen Rohrlänge sind; und alle zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats darin eine Kanalquerschnittsfläche haben, die kleiner als jene aller ersten Rohre des ersten Verdampfapparats ist.
  20. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher der erste Verdampfapparat mehrere erste Rohre (110) enthält, in denen das Kältemittel strömt; der zweite Verdampfapparat mehrere zweite Rohre (110) enthält, in denen das Kältemittel strömt; alle ersten Rohre des ersten Verdampfapparats und alle zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats von einer identischen Kanalquerschnittsfläche darin sind; und alle zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats eine Rohrlänge haben, die größer als jene der ersten Rohre des ersten Verdampfapparats ist.
  21. Kältemittelkreisvorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher der erste Verdampfapparat mehrere erste Rohre (110) enthält, in denen das Kältemittel strömt; der zweite Verdampfapparat mehrere zweite Rohre (110) enthält, in denen das Kältemittel strömt; alle ersten Rohre des ersten Verdampfapparats und alle zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats von einer identischen Kanalquerschnittsfläche darin sind; und die zweiten Rohre des zweiten Verdampfapparats darin Nutenkanäle haben und die zweiten Rohre des ersten Verdampfapparats darin flache Kanäle haben.
  22. Kältemittelkreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, bei welcher die Bypassöffnungs/schließeinheit den Bypasskanalabschnitt in einem Entfrostungsmodus öffnet, in dem ein Entfrostungsvorgang wenigstens des zweiten Verdampfapparats durchgeführt wird.
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