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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Ejektorkreislauf mit einem Kältemitteldurchgang, durch welchen
Schmieröl
enthaltendes Kältemittel
direkt durch einen Pumpvorgang eines Kompressors von einem Verdampfer
zu einer Saugseite des Kompressors zirkuliert wird, während zumindest
eine Düse
des Ejektors, d.h. der Saugstrahlpumpe umgangen wird.
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Im Allgemeinen wird als Dampfkompressions-Kältemittelkreislauf
ein Ejektorkreislauf, ein Expansionsventilkreislauf oder dergleichen
verwendet. In dem Expansionsventilkreislauf wird Kältemittel
durch eine Dekompressionseinheit, wie ein Expansionsventil isenthalpisch
(d. h.: bei konstanter Enthalpie) dekomprimiert, und Kältemittel,
welches in der Dekompressionseinrichtung dekomprimiert wurde, strömt in einen
Verdampfer. Das heisst in dem Expansionsventilkreislauf wird Kältemittel
von einem Kompressor zu dem Kompressor durch einen Radiator, das
Expansionsventil und den Verdampfer in dieser Reihenfolge als ein
einzelner Kältemittelkreislauf
zirkuliert. Deshalb kann in den Verdampfer strömendes Kältemittel direkt in den Kompressor
gesaugt werden.
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Andererseits saugt in dem Ejektorkreislauf
ein Ejektor Kältemittel,
welches in einem Verdampfer verdampft wurde, während der Ejektor Kältemittel
in einer Düse
dekomprimiert und expandiert, und erhöht den Druck von Kältemittel,
welches in einen Kompressor zu saugen ist durch Umwandlung von Expansionsenergie zu
Druckenergie. Zum Beispiel strömt,
in dem in JP-A-5-149652 beschriebenen Ejektorkreislauf das Kältemittel
von dem Ejektor in einen Gas/Flüssigkeits- Abscheider, und wird
in gasförmiges
Kältemittel
und flüssiges Kältemittel
in dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider
getrennt. Dann wird das flüssige
Kältemittel,
das in dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider abgetrennt
wurde dem Verdampfer zugeführt,
und das gasförmige
Kältemittel, das
in dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider
abgetrennt wurde wird in den Kompressor gesaugt. Jedoch wird in dem
Ejektorkreislauf Kältemittel
von dem Kompressor zu dem Kompressor durch einen Radiator, den Ejektor und
den Gas/Flüssigkeits-Abscheider
in dieser Reihenfolge als Kältemittelstrom
(d.h.: der Antriebsstrom) zirkuliert, und wird von dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider
zu dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider
durch den Verdampfer und den Ejektor in dieser Reihenfolge als der
andere Kältemittelstrom
(d. h.: der Saugstrom) zirkuliert. Deshalb wird in dem Antriebsstrom
Kältemittel
direkt durch den Kompressor zirkuliert, während Kältemittel durch eine Pumpfunktion
des Ejektors zirkuliert wird. Somit wird, wenn sich die Pumpfunktion
des Ejektors reduziert eine Flussmenge von dem angesaugten Kältemittel
von dem Verdampfer zu dem Ejektor reduziert, und ein in das Kältemittel
gemischtes Schmieröl
bleibt in dem Verdampfer zurück.
Dementsprechend ist in diesem Fall die Wärmeabsorptionswirkung bzw.
-leistung des Verdampfers reduziert, und eine Menge von Schmieröl, das zu
dem Kompressor zurückgeführt wird
ist reduziert, wodurch die Wirksamkeit der Schmierung des bzw. für den Kompressor
reduziert ist.
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Ferner speichert in dem Ejektorkreislauf
der Gas/Flüssigkeits-Abscheider flüssiges Kältemittel,
welches zu dem Verdampfer zuzuführen
ist und das Öl,
welches zu dem Kompressor zurückzuführen ist.
Da es notwendig ist, eine grosse Menge des flüssigen Kältemittels und eine grosse
Menge des Schmieröls
in dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider
zu speichern ist die Grösse
des Gas/Flüssigkeits-Abscheiders
erhöht.
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Mit Blick auf die oben beschriebenen
Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Ejektorkreislauf
bereitzustellen, der in der Lage ist zu verhindern, dass eine grosse
Menge von Schmieröl
in einem Niedrigdruckwärmetauscher
(d. h.: in dem Verdampfer) zurückbleibt.
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Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung einen Ejektorkreislauf bereitzustellen, der die Grösse eines
Gas/Flüssigkeits-Abscheiders
effektiv reduziert.
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Es ist eine noch weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Ejektorkreislauf bereitzustellen, der
die Menge von Schmieröl,
welches in dem Niedrigdruckwärmetauscher
zurückbleibt
reduzieren kann, während
die Grösse
des Gas/Flüssigkeits-Abscheiders
reduziert wird.
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Gemäss einem ersten Aspekt der
vorliegenden Erfindung enthält
ein Ejektorkreislauf mit einem Ejektor ein Leitungselement, das
einen Kältemitteldurchgang
festlegt, durch welchen eine Kältemittelauslasseite
eines Niedrigdruckwärmetauschers
an eine Kältemittelsaugseite
eines Kompressors gekoppelt ist, und eine Schalt- bzw. Umschalteinrichtung,
die in dem Kältemitteldurchgang
vorgesehen ist, um den Kältemitteldurchgang
zu öffnen
und zu schliessen. In dem Ejektorkreislauf wird, wenn die Schalt-
bzw. Umschalteinrichtung den Kältemitteldurchgang öffnet zumindest
Kältemittel
in dem Niedrigdruckwärmetauscher
in die Kältemittelsaugseite des
Kompressors direkt durch den Pumpvorgang des Kompressors eingebracht,
während
der Ejektor (von dem Kältemittelstrom)
umgangen wird. Demgemäss
kann eine Schmierölmenge,
welche in dem Niedrigdruckwärmetauscher
bleibt derart kontrolliert bzw. gesteuert werden, dass diese kleiner
oder gleich einer vorbestimmten Menge ist, in dem das Schmieröl enthaltende
Kältemittel
zu dem Kompressor durch den Kältemitteldurchgang
eingebracht wird. Deshalb kann eine hinreichende Menge des Schmieröls zu dem
Kompressor zurückgeführt werden.
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Desweiteren enthält der Ejektorkreislauf einen
Gas/Flüssigkeits-Abscheider
zum Trennen von Kältemittel
von dem Ejektor in gasförmiges
Kältemittel
und flüssiges
Kältemittel,
und der Gas/Flüssigkeits-Abscheider
ist derart angeordnet, dass ein Auslass für gasförmiges Kältemittel des Gas/Flüssigkeits-Abscheiders
an der Kältemittelsaugseite
angeschlossen ist und ein Auslass für flüssiges Kältemittel an der Kältemitteleinlasseite
des Niedrigdruckwärmetauschers
angeschlossen ist. In diesem Fall kann das Schmieröl enthaltende
Kältemittel
direkt in die Kältemittelsaugseite
des Kompressors durch einen Betrieb des Kompressors eingebracht werden,
wenn eine Menge von Schmieröl,
welche in dem Niedrigdruckwärmetauscher
zurückbleibt
grösser
ist, als ein vorbestimmter Wert. Deshalb ist in dem Ejektorkreislauf
der Gas/Flüssigkeits-Abscheider
nicht dazu erforderlich, um eine grosse Menge von flüssigem Kältemittel
und eine grosse Menge von Schmieröl zu speichern. Deshalb kann
die Grösse
des Gas/Flüssigkeits-Abscheiders
reduziert werden.
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Genauer wird in einer normalen Betriebsart,
in welcher die Schalt- bzw. Umschalteinrichtung den Kältemitteldurchgang
schliesst, das Kältemittel
in dem Niedrigdruckwärmetauscher
in den Ejektor durch den Hochgeschwindigkeitskältemittelstrom gesaugt, der
von der Düse
ausgestossen wird. Andererseits wird in einer Ölrückführbetriebsart (Umleitungsbetriebsart),
in welcher die Schalt- bzw. Umschalteinrichtung den Kältemitteldurchgang öffnet, in
dem Niedrigdruckwärmetauscher
verbleibendes Schmieröl
direkt durch den Pumpvorgang des Kompressors zu dem Kompressor,
zusammen mit dem von dem Niedrigdruckwärmetauscher zu der Kältemittelsaugseite
des Kompressors durch den Kältemitteldurchgang
zu dem Kompressor gesaugt.
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Zum Beispiel ist die Schalt- bzw.
Umschalteinrichtung vorgesehen bzw. angeordnet, um den Kältemitteldurchgang
zu öffnen,
wenn ein Kältemitteldruck
an der Kältemittelauslasseite
des Niedrigdruckwärmetauschers
grösser
wird, als ein Kältemitteldruck
an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors, und wenn ein Druckunterschied zwischen dem Kältemitteldruck
an der Kältemittelauslasseite
des Niedrigdruckwärmetauschers
und dem Kältemitteldruck
an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors grösser
ist, als ein vorbestimmter Wert. Alternativ ist die Schalt- bzw.
Umschalteinrichtung angeordnet, um den Kältemitteldurchgang zu öffnen, wenn
ein Ejektorwirkungsgrad des Ejektors niedriger wird, als ein erster
vorbestimmter Wert, und um den Kältemitteldurchgang
zu schliessen, wenn der Ejektorwirkungsgrad des Ejektors höher wird,
als ein zweiter vorbestimmter Wert. In diesem Fall kann der erste
vorbestimmte Wert gleich dem zweiten vorbestimmten Wert sein, oder
kann verschieden von dem zweiten vorbestimmten Wert sein.
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Gemäss einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung ist in einem Ejektorkreislauf mit dem Ejektor,
ein Leitungselement, welches einen Kältemitteldurchgang festlegt
vorgesehen, derart, dass von dem Kompressor abgegebenes Kältemittel
durch den Kältemitteldurchgang
zu dem Niedrigdruck-Wärmetauscher
eingeleitet wird, während
die Düse
des Ejektors umgangen wird, und ist eine Schalt- bzw. Umschalteinrichtung
in dem Kältemitteldurchgang
vorgesehen, um den Kältemitteldurchgang
zu öffnen
und zu schliessen. In dem Ejektorkreislauf wird, wenn die Schalt-
bzw. Umschalteinrichtung den Kältemitteldurchgang öffnet, zumindest Kältemittel
in einem Niedrigdruckwärmetauscher
in bzw. zu der Kältemittelsaugseite
des Kompressors eingeleitet, während
die Düse
des Ejektors umgangen wird. Deshalb kann Schmieröl, welches in dem Verdampfer zurückbleibt,
effektiv bzw. wirksam in dem Kompressor durch den Betrieb des Kompressors
eingeleitet werden. Genauer ist eine Dekompressionseinrichtung in
dem Kältemitteldurchgang
zur Dekompression von Kältemittel angeordnet,
welches von dem Kompressor ausströmt bzw. von diesem (unter Druck)
abgegeben wird. In diesem Fall schliesst, in der normalen Betriebsart,
die Schalt- bzw. Umschalteinrichtung den Kältemitteldurchgang, und das
Hochdruckkältemittel
von dem Hochdruckwärmetauscher
wird in der Düse
des Ejektors dekomprimiert, während
Kältemittel
in den Verdampfer gesaugt wird. Andererseits öffnet, in der Ölrückführbetriebsart, die
Schalt- bzw. Umschalteinrichtung den Kältemitteldurchgang, und das
Hochdruckkältemittel,
das von dem Kompressor abgegeben wird wird in der Dekompressionseinrichtung
dekomprimiert und strömt
durch den Niedrigdruckwärmetauscher.
Deshalb kann in der Ölrückführbetriebsart
die Menge von Schmieröl,
welches in dem Niedrigdruckwärmetauscher
zurückbleibt
effektiv bzw. wirksam reduziert werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Weitere Aufgaben und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
verständlicher,
wenn diese zusammen mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet
werden, wobei:
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1 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektor zeigt, der in der
vorliegenden Erfindung verwendet wird,
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3 ein
Mollierdiagramm (p-H-Diagramm) ist, das eine Beziehung zwischen
einem Kältemitteldruck und
einer spezifischen Kältemittelenthalpie
in dem Ejektorkreislauf der vorliegenden Erfindung zeigt,
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4 ein
schematisches Diagramm zur Erklärung
des Betriebs des Ejektorkreislaufs in einer Betriebsart mit grosser
Saugmenge des Ejektors gemäss
der ersten Ausführungsform
ist,
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5 ein
schematisches Diagramm zur Erklärung
des Betriebs des Ejektorkreislaufs in einer Betriebsart mit kleiner
Saugmenge des Ejektors gemäss
der ersten Ausführungsform
ist,
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6 ein
Graph ist, der einen Unterschied zwischen einer Ölrückführwirkung des Ejektorkreislaufs
gemäss
der ersten Ausführungsform
und einer Ölrückführwirkung
eines Ejektorkreislaufs gemäss
einem Vergleichsbeispiel zeigt,
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7 ein
Graph ist, der ein Verhältnis
zwischen einem Drucksteigerungswert (ΔP) des Ejektors, einer Innenlufttemperatur
(TR) in einem Schaukasten und einer Aussenlufttemperatur (TAM) ausserhalb
des Schaukastens zeigt,
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8 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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9 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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10 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss der dritten
Ausführungsform
zeigt,
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11 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss der dritten
Ausführungsform
zeigt,
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12 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss der dritten
Ausführungsform
zeigt,
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13 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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14 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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15 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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16 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss einer
siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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17 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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18 ein
schematisches Diagramm ist, dass einen Ejektorkreislauf gemäss der achten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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19A ein
schematisches Diagramm ist, das einen integrierten Körper eines
Verdampfers und eines Ejektors in einem Ejektorkreislauf gemäss einer
neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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19B ein
vergrössertes
schematisches Diagramm ist, dass einen Abschnitt XIX B in 19A zeigt,
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20 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss eines
Beispieles einer zehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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21 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss eines
anderen Beispieles der zehnten Ausführungsform zeigt,
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22 ein
schematisches Diagramm ist, dass einen Ejektorkreislauf gemäss eines
weiteren anderen Beispieles der zehnten Ausführungsform zeigt, und
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23 ein
schematisches Diagramm ist, das einen Ejektorkreislauf gemäss eines
weiteren anderen Beispieles der zehnten Ausführungsform zeigt.
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Genaue Beschreibung der derzeit bevorzugten
Ausführungsformen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform
wird ein Ejektorkreislauf gemäss
der vorliegenden Erfindung typischerweise für einen Dampfkompressions-Kühlapparat
verwendet der, für
einen Schaukasten zum Kühlen
von Nahrungsmitteln verwendet wird. In 1 ist ein Kompressor 10 ein
elektrischer Kompressor zum Saugen und Komprimieren von Kältemittel,
welches in dem Ejektorkreislauf 1 zirkuliert. Ein Radiator 20 ist
ein Hochdruckwärmetauscher
zum Kühlen
von Kältemittel
von hoher Temperatur und hohem Druck (nachfolgend Hochtemperaturkältemittel
und Hochdruckkältemittel),
welches von dem Kompressor 10 abgegeben wird, durch Ausführen eines
Wärmetauschvorgangs
zwischen der Aussenluft und dem Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel.
Desweiteren ist ein Verdampfer 30 ein Niedrigdruckwärmetauscher
zum Kühlen
von Luft, die in den Schaukasten zu blasen ist, durch Verdampfen
von flüssigem
Kältemittel,
genauer durch Ausführen
eines Wärmetauschvorgangs
zwischen der Luft und Niedrigdruckkältemittel (d. h.: Kältemittel
mit niedrigem Druck) . Ein Ejektor 40 saugt in dem Verdampfer 30 verdampftes
Kältemittel
an, während
dieser Kältemittel,
welches aus dem Radiator 20 strömt, in einer Düse 41 dekomprimiert
und expandiert, und erhöht
den Druck von Kältemittel, welches
in den Kompressor 10 zu saugen ist, durch Umwandlung von
Expansionsenergie in Druckenergie.
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Wie in 2 gezeigt
ist enthält
der Ejektor 40 die Düse 41,
einen Mischabschnitt 42, einen Diffusor 43 und
dergleichen. Die Düse 41 dekomprimiert
und expandiert Hochdruckkältemittel,
welches isentropisch (d. h.: bei konstanter Entropie), durch Umwandlung
von Druckenergie des Hochdruckkältemittels
von dem Radiator 20 in Geschwindigkeitsenergie desselben
in den Ejektor 40 strömt.
Der Mischabschnitt 42 saugt in dem Verdampfer 30 verdampftes
Kältemittel
durch Verwendung einer Mitreiss- bzw. Mitnahmewirkung eines Hochgeschwindigkeits kältemittelstroms,
der von der Düse 41 ausgestossen
bzw. eingespritzt wird, während
der Mischabschnitt 42 das angesaugte Kältemittel und das ausgestossene
Kältemittel
mischt. Desweiteren mischt der Diffusor 43 das Kältemittel,
das von der Düse 41 ausgestossen
wird und das Kältemittel,
das aus dem Verdampfer 30 angesaugt wird, und erhöht den Kältemitteldruck
durch Umwandlung von Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittels
zu Druckenergie desselben.
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Zu dieser Zeit werden in dem Mischabschnitt 42 ein
Antriebsstrom von Kältemittel
von der Düse 41 und
ein Saugstrom des Kältemittels
von dem Verdampfer 30 gemischt, so dass die Summe ihrer
Impulse (im Sinne der Impulserhaltung) erhalten bleibt, wobei wie
in dem Diffusor 43 der Kältemitteldruck erhöht wird.
In dem Diffusor 43 wird, weil ein Kältemitteldurchgangs-Querschnittsbereich
zu seinem Auslass allmählich
steigt, die Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels (dynamischer Druck)
in Druckenergie des Kältemittels
(statischer Druck) umgewandelt. Somit wird der Kältemitteldruck in dem Ejektor 40 sowohl
durch den Mischabschnitt 42, als auch durch den Diffusor 43 erhöht. Dementsprechend
ist in dem Ejektor 40 ein Druckerhöhungsabschnitt mit dem Mischabschnitt 42 und
dem Diffusor 43 aufgebaut.
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In der ersten Ausführungsform
ist eine „Lavaldüse" zu (siehe auch „Fluid
Engineering", veröffentlicht durch
Tokyo University Publication) als die Düse 41 übernommen,
um von der Düse 41 eingespritztes
Kältemittel
auf eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, die grösser oder
gleich der Schallgeschwindigkeit ist. Hier enthält die Lavaldüse 41 eine
Drossel 41a, mit dem kleinsten Durchgangsbereich in seinem
Kältemitteldurchgang.
Jedoch kann als Düse 41 eine
Düse verwendet
werden, die zu ihrem Auslass hin (konisch) zuläuft.
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In 1 wird
Kältemittel
von dem Ejektor 40 ausgeströmt, bzw. strömt Kältemittel
von dem Ejektor 40 aus, und strömt in einem Gas/Flüssigkeits-Abscheider
50. Der Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 trennt
das Kältemittel
von dem Ejektor 40 in gasförmiges Kältemittel und in flüssiges Kältemittel,
und speichert das abgetrennte gasförmige Kältemittel und das abgetrennte
flüssige
Kältemittel
darin. Ein Auslass für
gasförmiges
Kältemittel
des Gas/Flüssigkeits-Abscheiders
50 ist an einer Saugseite des Kompressors 10 angeschlossen,
und ein Auslass für
flüssiges
Kältemittel
des Gas/Flüssigkeits-Abscheiders 50 ist
an einer Saugseite des Verdampfers 30 angeschlossen. Eine
Drossel 60 ist eine Dekompressionseinrichtung zum Dekomprimieren
von flüssigem
Kältemittel,
welches aus dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider
50 strömt.
Ein erster Ölrückführdurchgang 70 ist
vorgesehen, um Schmieröl,
welches von Kältemittel
in dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 abgetrennt wird,
zu der Saugseite des Kompressors 10 zurückzuführen. Ein zweiter Ölrückführdurchgang 80 ist
ein Kältemitteldurchgang
zum (fluiden) Verbinden einer Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 und einer Kältemittelsaugseite des Kompressors 10.
In dem zweiten Ölrückführdurchgang 80 ist
ein Absperrventil 81 vorgesehen. Das Absperrventil 81 erlaubt
einen Kältemittelfluss
in dem zweiten Ölrückführdurchgang 80 nur
in einer Richtung von der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 zu der Kältemittelsaugseite des Kompressors 10. Eine
Kältemittelflussmenge
in dem zweiten Ölrückführdurchgang 80 wird
durch Öffnen
und Schliessen des Absperrventils 81 gesteuert bzw. kontrolliert.
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Das Absperrventil 81 enthält einen
Ventilkörper 81a zum Öffnen und
Schliessen seiner Ventilöffnung, und
eine Feder 81b zur Ausübung
einer elastischen Kraft auf den Ventilkörper 81a in einer
Richtung, in welcher die Ventilöffnung
geschlossen wird. Der Ventilkörper 81a und
die Feder 81b sind so bestimmt, dass der zweite Ölrückführdurchgang 80 geöffnet ist,
wenn der Kältemitteldruck
an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 höher
als der Kältemitteldruck
an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 wird, und wenn ein Druckunterschied
zwischen dem Kältemitteldruck
an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 und dem Kältemitteldruck an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 grösser
als ein vorbestimmter Druck ist. In 1 kann
ein Absperrventil mit einem von dem Absperrventil 81 abweichenden
Aufbau verwendet werden.
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In der ersten Ausführungsform
wird Kohlendioxid als Kältemittel
verwendet. Wie in 3 gezeigt
ist, ist der Druck von Hochdruckkältemittel, welches in die Düse 41 strömt höher, als
der kritische Druck des Kältemittels.
In 3 bezeichnen die
Bezugsziffern C1 bis C9 jeweils Kältemittelzustände in Positionen,
die in 1 mit den Bezugsziffern
C1 bis C9 gekennzeichnet sind.
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Als nächstes wird der Betrieb des
Ejektorkreislaufes 1 gemäss der ersten Ausführungsform
beschrieben.
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(1) Normale Betriebsart
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In der normalen Betriebsart wird
Kältemittel
von dem Kompressor 10 unter Druck abgeben (bzw. geströmt Kältemittel
von diesem aus) und strömt
in den Radiator 20. Dann wird das Kältemittel in dem Radiator 20 gekühlt und
strömt
in die Düse 41 des
Ejektors 40. Das Kältemittel
wird isentropisch dekomprimiert und expandiert durch die Düse 41,
und strömt
in den Mischabschnitt 42 bei einer Geschwindigkeit, die
grösser
oder gleich der Schallgeschwindigkeit ist. Desweiteren wird in dem
Verdampfer 30 verdampftes Kältemittel in den Mischabschnitt 42 durch
einen Pumpbetrieb gesaugt, der eine Mitnahmewirkung des Hochgeschwindigkeitkältemittels
verwendet, welches in den Mischabschnitt 42 strömt. Deshalb
wird das Niedrigdruckkältemittel
von dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 zu
dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 durch
die Drossel 60, dem Verdampfer 30 und dem Druckerhöhungsabschnitt
des Ejektors 40 in dieser Reihenfolge zirkuliert. Andererseits werden
das von dem Verdampfer 30 angesaugte Kältemittel und das von der Düse 41 ausgestossene
Kältemittel
in dem Mischabschnitt gemischt. Dann wird dynamischer Druck des
gemischten Kältemittels
in statischem Druck desselben in dem Diffusor 43 umgewandelt,
und (das Kältemittel)
zu dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 zurückgeführt.
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(2) Ölrückführbetriebsart (Umleitungsbetriebsart)
Die Ölrückführbetriebsart
wird automatisch ausgeführt,
wenn sich der Ejektorwirkungsgrad ηe reduziert, oder sich wenn
die Pumpfunktion des Ejektors
40 reduziert. Zum Beispiel
reduziert sich der Ejektorwirkungsgrad ηe, wenn die Aussenlufttemperatur
niedrig ist, oder wenn das Schmieröl in einer Menge in dem Verdampfer
30 gespeichert
wird, die grösser
oder gleich einer vorbestimmten Menge ist. Der Ejektorwirkungsgrad ηe wird durch
die folgende Formel (1) berechnet. Hier ist der Nenner des Ejektorwirkungsgrades ηe durch
ein Produkt von einer Kältemittel-Massenflussmenge
Gn, die durch den Radiator
20 strömt, und einer Enthalpiedifferenz Δie zwischen
der Enthalpie an einem Kältemitteleinlass
der Düse
41 und
einer Enthalpie an einem Kältemittelauslass
desselben definiert. Desweiteren ist der Zähler des Ejektorwirkungsgrades ηe auf der
Grundlage eines Produkts von einer Druckrückgewinnung ΔP in dem
Ejektor
40 und einer Summe der Kältemittel-Massenflussmenge Gn und einer Kältemittelmassenflussmenge
Ge, die durch den Verdampfer
30 strömt, definiert. Genauer ist
die folgende Formel (1) unter Berücksichtigung von Geschwindigkeitsenergie
von Kältemittel,
welches in den Ejektor zu saugen ist, definiert.
wobei, Ue eine Saugstromgeschwindigkeit
ist, ?g eine Massendichte eines Saugstromkältemittelgases ist, und Δir der Quotient ΔP/ρg
ist.
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Genauer ist, wenn die Pumpfunktion
des Ejektors 40 hinreichend gross ist, die Druckrückgewinnung ΔP in dem
Ejektor 40, das heisst der Druckerhöhungswert ΔP in dem Ejektor 40,
gross ist. Deshalb wird, wie in 4 gezeigt
ist, in einer Betriebsart mit grosser Saugmenge bzw. Saugkraft des
Ejektors 40 der Kältemitteldruck
P3 an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 höher,
als der Kältemitteldruck
P1 an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30. Das heisst ein Kältemitteldruck, der grösser als
ein vorbestimmter Wert ist, wirkt auf das Absperrventil 81,
um so das Absperrventil 81 zu schliessen. Deshalb wird
in diesem Fall die zweite Ölrückführleitung 80 durch
das Absperrventil 81 geschlossen, und Kältemittel (welches das Schmieröl enthält) strömt nicht
durch die zweite Ölrückführleitung 80.
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Im Gegensatz dazu wird, wie in 5 gezeigt ist, wenn die
Pumpfunktion des Ejektors 40 kleiner wird (Betriebsart
mit kleiner Saugmenge bzw. Saugkraft), der Kältemitteldruck P1 an der Kältemittelausström bzw. -abgabeseite
des Verdampfers 30 höher,
als der Kältemitteldruck
P3 an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10. Das heisst, in der Betriebsart mit
kleiner Saugmenge des Ejektors 40 ist das Absperrventil 81 geöffnet, so
dass Kältemittel
durch die zweite Ölrückführleitung 80 strömt. Somit
kommuniziert die Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 direkt mit der Saugseite des Kompressors 10,
und das Schmieröl
enthaltende Kältemittel
in dem Verdampfer 30 wird in die Kältemittelsaugseite des Kompressors 10 direkt
durch Pumpbetrieb des Kompressors 10 eingebracht. Deshalb
strömt
selbst dann, wenn die Pumpfunktion des Ejektors 40 klein
ist, in dem Verdampfer 30 zurückbleibendes Schmieröl zu dem
Kompressor 10, wodurch verhindert wird, dass das Schmieröl in dem
Verdampfer 30 zurückbleibt.
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Desweiteren wird, wenn sich die Menge
von in dem Verdampfer 30 zurückbleibendem Schmieröl reduziert,
die Kühlwirkung
bzw. -Leistung des Verdampfers 30 erhöht, wodurch die Antriebsstrommenge
und die Saugstrommenge in dem Ejektor 40 erhöht wird.
Deshalb ist die Pumpwirkung des Ejektors 40 verbessert,
und der Kältemitteldruck
P3 an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 wird höher, als der Kältemitteldruck P1
an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30. Das heisst, wenn sich die Schmierölmenge,
die in dem Verdampfer 30 zurückbleibt, reduziert, wird Absperrventil 81 automatisch
geschlossen, so dass die L Betriebsart automatisch von der Ölrückführbetriebsart
zu der normalen Betriebsart gewechselt wird. Dahingegen wird, wenn
die Menge von in dem Verdampfer 30 zurückbleibenden Schmieröl grösser als
ein vorbestimmter Wert wird, das Absperrventil 81 automatisch
geöffnet,
so dass die Betriebsart automatisch von der normalen Betriebsart
zu der Ölrückführbetriebsart
gewechselt wird.
-
Somit kann in der ersten Ausführungsform
die in dem Verdampfer zurückbleibende
Schmierölmenge so
kontrolliert bzw. gesteuert werden, dass diese kleiner als der vorbestimmte
Wert ist, wodurch bzw. wobei eine hinreichende Menge von Schmieröl zu dem
Kompressor 10 zurückgeführt wird.
Demgemäss
ist der Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 nicht
erforderlich, um eine grosse Menge von flüssigem Kältemittel und eine grosse Menge
von Schmieröl
zu speichern, wodurch sich die Grösse des Gas/Flüssigkeits-Abscheiders 50 reduziert
(bzw. reduzieren lässt).
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Ein Mengenwechsel bzw. eine Mengenänderung
von Schmieröl
in dem Kompressor 10 wurde in dem Ejektorkreislauf 1 der
ersten Ausführungsform
und in einem Ejektorkreislauf eines Vergleichsbeispieles getestet.
In dem Ejektorkreislauf des Vergleichsbeispiels sind der zweite Ölrückführdurchgang 80 und
das Absperrventil 81 nicht vorgesehen. Der Test wurde in
einer Abkühlbetriebsart
zum Kühlen
des Schaukastens bei 30°C Aussentemperatur
durchgeführt.
Die Testergebnisse sind in 6 gezeigt.
In der ersten Ausführungsform
ist der Ejektorkreislauf 1 mit dem zweiten Ölrückführdurchgang 80 und
dem Absperrventil 81 ausgestattet. Deshalb ist in der ersten
Ausführungsform,
wie in 6 gezeigt ist,
eine Wechsel- bzw. Änderungsmenge
von Schmieröl,
welches in dem Kompressor 10 zurückbleibt auf einer Plusseite,
bzw. im positiven Bereich aufrechterhalten. Das heisst, die in dem
Verdampfer 30 zurückbleibende
Menge von Schmieröl
kann so kontrolliert bzw. gesteuert werden, dass diese kleiner oder
gleich dem vorbestimmten Wert ist, und eine hinreichende Menge von
Schmieröl
kann zu dem Kompressor 10 zurückgeführt werden. Anders dagegen
in dem Vergleichsbeispiel, da der zweite Ölrückführdurchgang 80 und
das Absperrventil 81 nicht vorgesehen sind. Deshalb wechselt,
wie in 6 gezeigt ist,
die Menge von Schmieröl,
welches in dem Kompressor zurückbleibt
auf eine Minusseite. Das heisst, eine grosse Menge von Schmieröl bleibt
in dem Verdampfer 30, und es kann keine hinreichende Menge
von Schmieröl
zu dem Kompressor zurückgeführt werden.
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Desweiteren wurde eine numerische
Simulation zwischen dem Drucksteigerungswert ΔP in dem Ejektor 40 und
einer Lufttemperatur TR in dem Schaukasten, und zwischen dem Drucksteigerungswert ΔP und einer
Lufttemperatur TAM ausserhalb des Schaukastens durchgeführt, wenn
der Ejektorwirkungsgrad ηe
etwa 40% beträgt.
Die Ergebnisse der numerischen Simulation sind in 7 gezeigt. Wie in 7 gezeigt ist, reduziert sich der Druckerhöhungswert ΔP, wenn sich
die Lufttemperatur TAM ausserhalb des Schaukastens reduziert. Desweiteren
reduziert sich der Drucksteigerungswert ΔP, wenn sich die Lufttemperatur
TR in dem Schaukasten reduziert.
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(Zweite Ausführungsform)
-
In der oben beschriebenen ersten
Ausführungsform
wird der zweite Ölrückführdurchgang 80 durch das
Absperrventil 81 geöffnet
und geschlossen, welches mit einem mechanischen Ventil aufgebaut
ist. In der zweiten Ausführungsform
ist, wie in 8 gezeigt
ist, ein Solenoid- bzw. Magnetventil 82 in dem zweiten Ölrückführdurchgang 80 anstelle
des Absperrventils 81 vorgesehen. Desweiteren wird der
Druckerhöhungswert ΔP in dem
Ejektor 40 durch Drucksensoren 83a, 83b erfasst.
Wenn der Druckerhöhungswert ΔP, der durch
die Drucksensoren 83a, 83b erfasst wird, kleiner
oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird das Magnetventil 82 durch
eine elektronische Kontrolleinheit (ECU) geschlossen. Andererseits
wird, wenn der Drucksteigerungswert ΔP, der durch die Drucksensoren 83a, 83b erfasst
wird, den vorbestimmten Wert übersteigt,
das Magnetventil 82 durch die ECU geschlossen. Hier kann
ein vorbestimmter Wert, bei welchem das Magnetventil 82 geschlossen
wird auf einen anderen Wert gesetzt werden, als ein vorbestimmter
Wert, bei welchem das Magnetventil 82 geöffnet wird.
In der zweiten Ausführungsform
wird das Magnetventil 82 unter Verwendung des Druckerhöhungswertes ΔP als Parameter
gesteuert bzw. geregelt.
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Jedoch kann in der zweiten Ausführungsform
das Magnetventil 82 durch ein anderes Verfahren gesteuert
werden. Zum Beispiel, kann zunächst
der Ejektorwirkungsgrad ηe
beispielsweise auf der Grundlage einer Drehzahl des Kompressors 10,
einer Kältemitteltemperatur
und einem Kältemitteldruck
berechnet werden. Dann, wenn der berechnete Ejektorwirkungsgrad ηe kleiner
oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird das Magnetventil 82 durch
die ECU geöffnet.
Andererseits, wenn der berechnete Ejektorwirkungsgrad ηe den vorbestimmten
Wert übersteigt,
wird das Magnetventil 82 durch die ECU geschlossen. Hier
kann ein vorbestimmter Wert des Ejektorwirkungsgrades ηe, bei welchem
das Magnetventil 82 geschlossen wird, unterschiedlich von
einem vorbestimmten Wert des Ejektorwirkungsgrades ηe bestimmt
werden, bei welchem das Magnetventil geöffnet wird. Alternativ kann
der vorbestimmte Wert des Ejektorwirkungsgrades ηe, bei welchem das Magnetventil 82 geschlossen
wird gleich dem vorbestimmten Wert des Ejektorwirkungsgrades ηe, bei dem das
Magnetventil 82 geöffnet
wird, bestimmt bzw. festgelegt werden.
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Bei der zweiten Ausführungsform
sind die anderen Teile ähnlich
denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, und der in Zusammenhang
mit der ersten Ausführungsform
beschriebene Vorteil kann erhalten werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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Die dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 9 bis 12 beschrieben.
In der dritten Ausführungsform
ist, wie in 9 bis 12 gezeigt ist, ein Bypass-
bzw. Umgehungsdurchgang 90, in welchen Hochdruckkältemittel
strömt,
während
es zumindest die Düse 41 umgeht, direkt
an den Verdampfer 30 angeschlossen. In der dritten Ausführungsform
ist der zweite Ölrückführdurchgang 80,
der in Zusammenhang mit der ersten und zweiten Ausführungsform
beschrieben wurde, nicht vorgesehen. Ein Dreiwegeventil 91 ist
an einem Abzweigpunkt des Umleitungsdurchganges 90 und
eines Hochdruckkältemitteldurchganges,
der an die Düse 41 des
Ejektors 40 gekoppelt ist, vorgesehen. Das Dreiwegeventil 91 ist
vorgesehen, um einen Kältemittelstrom
in den Umleitungsdurchgang 90 umzuschalten bzw. umzulenken.
Ein Expansionsventil 93 ist in dem Umleitungsdurchgang 90 vorgesehen,
und dekomprimiert und expandiert Kältemittel in dem Umleitungsdurchgang 90.
Wenn der Druckerhöhungswert ΔP in dem
Ejektor 40 kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert
ist, oder wenn der Ejektorwirkungsgrad ηe kleiner oder gleich einem
vorbestimmten Wirkungsgrad ist, wird Kältemittel in den Umleitungsdurchgang 90 zirkuliert,
wodurch die Ölrückführbetriebsart
ausgeführt
wird. Dahingegen wird, wenn der Druckerhöhungswert ΔP den vorbestimmten Druck übersteigt,
oder wenn der Ejektorwirkungsgrad ηe den vorbestimmten Wirkungsgrad übersteigt
der Umleitungsdurchgang 90 geschlossen, wodurch die normale
Betriebsart durchgeführt
wird.
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9 bis 12 zeigen spezifische Beispiele,
welche die Anordnung des Umleitungsdurchganges 90 und des
Dreiwegeventils 91 zeigen. In 9 und 11 sind
der Umleitungsdurchgang 90 und das Dreiwegeventil 91 derart
vorgesehen, dass das gesamte Hochdruckkältemittel von dem Kompressor 10 in
den Umleitungsdurchgang 90 strömt, während es die Düse 41 des
Ejektors 40 umgeht, und dass durch das Expansionsventil 93 in dem
Umgehungsdurchgang 90 dekomprimierte Kältemittel in den Gas/Flüssigkeits-Abscheider
durch den Verdampfer 30 in der Ölrückführbetriebsart strömt. In 10 und 12 sind der Umleitungsdurchgang 90 und
das Dreiwegeventil 91 derart angeordnet, dass ein Teil
des Hochdruckkältemittels
von dem Kompressor 10 in den Umleitungsdurchgang 90 strömt, während es
den Radiator 20 und die Düse 41 des Ejektors 40 umgeht.
Selbst in diesem Fall kann das Schmieröl enthaltende Kältemittel
von dem Verdampfer 30 zu der Saugseite des Kompressors 10 in
der Ölrückführbetriebsart
eingeleitet werden.
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Das Expansionsventil 93 ist
eine mechanische oder elektrische Dekompressionseinrichtung, die
ihren Drosselöffnungsgrad
so steuert, dass ein Überhitzungsgrad
von Kältemittel
an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 einen vorbestimmten Grad annimmt. Jedoch
kann eine feste Drossel, wie ein Kapillarrohr oder eine Öffnung anstelle
des Expansionsventils 93 verwendet werden.
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In dem Ejektorkreislauf 1,
der in 9 und 11 gezeigt ist, strömt in der Ölrückführbetriebsart
das gesamte von dem Kompressor 10 ausströmende bzw.
abgegebene Hochdruckkältemittel
in das Expansionsventil 93 ohne in die Düse 41 des
Ejektors zu strömen.
Deshalb zirkuliert in der Ölrückführbetriebsart
in 9 und 11 das Kältemittel in den Ejektorkreislauf 1, ähnlich zu
dem in einem allgemeinen Expansionskreislauf.
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(Vierte Ausführungsform)
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Die vierte Ausführungsform ist eine Modifikation
der dritten Ausführungsform.
In der vierten Ausführungsform,
die in 13 gezeigt ist,
ist das Expansionsventil 93 gebildet, um in der normalen
Betriebsart vollständig
geschlossen zu sein, und das Dreiwegeventil 91, welches
in Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform beschrieben wurde
ist eliminiert bzw. in dieser Ausführungsform nicht vorgesehen.
Andererseits ist, in der Ölrückführbetriebsart
das Expansionsventil 93 geöffnet, wodurch es Kältemittel
in den Umleitungsdurchgang 90 zirkuliert, während das
Kältemittel
die Düse 41 des
Ejektors 40 umgeht. In 13 ist
die vierte Ausführungsform
auf das Beispiel, dass in 9 gezeigt
ist angewandt. Jedoch kann die vierte Ausführungsform auf die anderen
Beispiele, die in 10 bis 12 gezeigt sind angewandt
werden. Selbst in diesem Fall kann in der Ölrückführbetriebsart Schmiermittel
enthaltendes Kältemittel
von dem Verdampfer 30 zu dem Kompressor 10 direkt
durch den Pumpvorgang des Kompressors 10 eingeführt werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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In der fünften Ausführungsform sind, wie in 14 gezeigt ist, ein innerer
Wärmetauscher 800 und
ein Flussmengensteuerventil 900 an dem Ejektorkreislauf 1 gemäss der ersten
Ausführungsform
(gezeigt in 1) ergänzt. Der
innere Wärmetauscher 800 führt einen
Wärmetauschvorgang
zwischen dem Hochdruckkältemittel,
welches von dem Radiator 20 ausströmt und dem Niedrigdruckkältemittel
aus, welches in den Kompressor 10 zu saugen ist. Das Flussmengensteuerventil 900 steuert
einen Drosselgrad an der Kältemitteleinlasseite
der Düse 41,
um so einen Überhitzungsgrad
von Kältemittel
an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 bei einem vorbestimmten Grad zu steuern.
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Ähnlich
zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Ölrückführbetriebsart
automatisch ausgeführt,
wenn sich der Ejektorwirkungsgrad ηe reduziert, oder wenn sich
die Pumpfunktion des Ejektors 40 reduziert. Zum Beispiel
reduziert sich der Ejektorwirkungsgrad, wenn eine Aussenlufttemperatur
niedrig ist, oder wenn das Schmieröl in einer Menge in dem Verdampfer 30 gespeichert
ist, die grösser
oder gleich einer vorbestimmten Menge ist. Der Ejektorwirkungsgrad ηe wird ähnlich wie
in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform berechnet. In der
fünften
Ausführungsform
wird, wenn der Ejektor 40 eine ausreichende Pumpfunktion
hat, der Ölrückführdurchgang 80 durch
das Absperrventil 81 geschlossen und Kältemittel (welches das Schmieröl enthält) fliesst
bzw. strömt
nicht durch den Ölrückführdurchgang 80.
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Dahingegen wird, wenn die Pumpfunktion
des Ejektors 40 kleiner wird, das Absperrventil 81 geöffnet, so
dass Kältemittel
durch den Ölrückführdurchgang 80 direkt
durch den Pumpvorgang des Kompressors 10 strömt. Somit
kommuniziert die Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 direkt mit der Saugseite des Kompressors 10.
Deshalb strömt,
selbst wenn die Pumpfunktion des Ejektors 40 klein ist,
in dem Verdampfer 30 zurückgebliebenes Schmieröl zu dem
Kompressor 10, wodurch verhindert wird, dass das Schmieröl in dem Verdampfer 30 bleibt.
Anschliessend, wenn sich die Schmiermittelmenge, die in dem Verdampfer 30 bleibt,
reduziert, wird das Absperrventil 81 automatisch geschlossen,
so dass die Betriebsart automatisch von der Ölrückführbetriebsart zu der normalen
Betriebsart wechselt bzw. gewechselt wird.
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Dementsprechend sind in der fünften Ausführungsform
die anderen Teile ähnlich
zu denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, und es kann ein
Vorteil erhalten werden, der ähnlich
zu dem der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist.
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(Sechste Ausführungsform)
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In der sechsten Ausführungsform
kann, wie in 15 gezeigt
ist die Feder 81b (siehe zum Beispiel 14) des Absperrventils 81 weggelassen
werden, oder die elastische Kraft der Feder 81b kann sehr
klein gesetzt bzw. bestimmt werden. In diesem Fall ist das Ventil 81 geöffnet, wenn
der Kältemitteldruck
an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 höher
wird, als der Kältemitteldruck
an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10. Das heisst, das Absperrventil 81 öffnet den Ölrückführdurchgang 80,
wenn der Kältemitteldruck
an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 höher
wird, als der Kältemitteldruck
an der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10 und schliesst den Ölrückführdurchgang 80 wenn
der Kältemitteldruck
an der Kältemittelauslasseite
des Verdampfers 30 kleiner wird, als der Kältemitteldruck
der Kältemittelsaugseite
des Kompressors 10. In der sechsten Ausführungsform sind andere Teile ähnlich zu
denen der oben beschriebenen fünften
Ausführungsform.
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(Siebte Ausführungsform)
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In der siebten Ausführungsform
ist eine Modifikation der oben beschriebenen fünften Ausführungsform. Wie in 16 gezeigt ist, ist das
Magnetventil 82, ähnlich
wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform in dem Ölrückführdurchgang 80 anstelle
des Absperrventils 81 vorgesehen. Desweiteren wird der
Druckerhöhungswert ΔP in dem
Ejektor 40 durch die Drucksensoren 83a, 83b erfasst.
Wenn der Druckerhöhungswert ΔP, der durch
die Drucksensoren 83a, 83b erfasst wird, gleich
oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird das Magnetventil 82 durch
die ECU geschlossen. Andererseits, wenn der Druckerhöhungswert ΔP, der durch
die Drucksensoren 83a, 83b erfasst wird, einen
vorbestimmten Wert übersteigt,
wird das Magnetventil 82 durch die ECU geöffnet. Hier
kann der vorbestimmte Wert, bei dem das Magnetventil 82 geschlossen
wird, unterschiedlich oder gleich dem vorbestimmten Wert bestimmt
werden, bei dem das Magnetventil 82 geöffnet wird. In der siebten
Ausführungsform
wird das Magnetventil 82 unter Verwendung des Druckerhöhungswertes ΔP als Parameter
gesteuert bzw. geregelt.
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Jedoch kann in der siebten Ausführungsform
das Druckerhöhungsventil 82 durch
ein anderes Verfahren gesteuert werden. Zum Beispiel kann zunächst der
Ejektorwirkungsgrad ηe
auf der Grundlage beispielsweise einer Drehzahl des Kompressors 10,
einer Kältemitteltemperatur
und einem Kältemitteldruck
berechnet werden. Dann, wenn der berechnete Ejektorwirkungsgrad ηe kleiner
oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird das Magnetventil 82 durch
die ECU geöffnet.
Andererseits, wenn der berechnete Ejektorwirkungsgrad ηe den vorbestimmten
Wert übersteigt,
wird das Magnetventil 82 durch die ECU geschlossen. Hier
kann ein vorbestimmter Wert eines Ejektorwirkungsgrades ηe, bei dem
das Magnetventil 82 geschlossen wird unterschiedlich oder
gleich einem vorbestimmten Wert des Ejektorwirkungsgrades ηe, bei dem
das Magnetventil 82 geöffnet
wird, bestimmt werden.
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In der siebten Ausführungsform
sind die anderen Teile ähnlich
zu denen der oben beschriebenen fünften Ausführungsform, und die in Zusammenhang
mit der fünften
Ausführungsform
beschriebenen Vorteile können
erhalten werden.
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(Achte Ausführungsform)
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In der achten Ausführungsform
ist ein Dreiwege-Magnetventil 910 an einem Abzweigabschnitt
des Niedrigdruckkältemitteldurchgangs
und dem Ölrückführdurchgang 80 vorgesehen,
wie in 17 gezeigt ist, oder
an einem Verbindungsabschnitt desselben, wie in 18 gezeigt ist. Wenn der Druckerhöhungswert ΔP in dem
Ejektor 40 kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert
wird, wird der Ölrückführdurchgang 80 durch das
Dreiwege-Magnetventil 90 bzw. 910 geöffnet. Dahingegen,
wenn der Druckerhöhungswert ΔP in dem Ejektor
höher als
der vorbestimmte Wert wird, wird der Ölrückführdurchgang 80 durch
das Dreiwege-Magnetventil 90 bzw. 910 geschlossen.
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(Neunte Ausführungsform)
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In der neunten Ausführungsform
sind, wie in 19A, 19B gezeigt ist, ein Leitungselement,
welches den Ölrückführdurchgang 80 bildet,
der Ejektor 40, der Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50,
das Absperrventil 81, das Flussmengensteuerventil 900 und
dergleichen miteinander integriert. Das heisst der in 14 durch eine unterbrochene
Linie eingeschlossene Bereich ist durch eine integrierte Einheit
aufgebaut. Ferner kann die neunte Ausführungsform auf die anderen
Ausführungsformen
angewandt werden, ohne auf die fünfte
Ausführungsform
beschränkt
zu sein. Beispielsweise zumindest das Leitungselement zur Bildung
des Ölrückführdurchgangs 80,
das Ventil 81 und der Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 können integriert
werden, um eine integrierte Einheit zu bilden.
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(Zehnte Ausführungsform) Eine zehnte Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 20 bis 23 beschrieben. In der zehnten
Ausführungsform
wird ein Ejektorkreislauf der vorliegenden Erfindung typischerweise
für eine
duale bzw. zweifache Klimaanlage mit einer Front-Klimatisierungseinheit zum Ausführen eines Klimatisierungsbetriebes
für einen
vorderen Sitzbereich in dem Passagierabteil und einer Fond-Klimatisierungseinheit
zum Ausführen
eines Klimatisierungsbetriebes für
einen hinteren Sitzbereich in dem Passagierabteil verwendet. In
diesem Fall enthält
die Front-Klimatisierungseinheit einen Front-Verdampfer 30a zum Kühlen von
in den vorderen Sitzbereich einzublasender Luft und die Fond-Klimatisierungseinheit
einen Fond-Verdampfer 30b zum Kühlen von in den hinteren Sitzbereich
in dem Passagierabteil einzublasender Luft. Ein Dreiwegeventil 900 ist
angeordnet, um einen Kältemittelstrom
umzuschalten, und Drosseln 60a und 60b sind vorgesehen.
In 20 bis 23 sind die anderen Bauteile
bzw. Teile den Komponenten ähnlich,
die in den oben beschriebenen Ausführungsformen mit den gleichen
Bezugsziffern bezeichnet sind.
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In dem Beispiel aus 20 wird das Dreiwegeventil 900 in
einer normalen Betriebsart derart (um)geschaltet, dass Kältemittel
von dem Kompressor durch den Kondensor 20, das Dreiwegeventil 900,
den Hochdruckkältemitteldurchgang
des inneren Wärmetauschers 800,
die Düse 41,
den Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50,
und den inneren Wärmetauscher 800 in
dieser Reihenfolge strömt,
und zu dem Kompressor 10 zurückkehrt. Gleichzeitig strömt Kältemittel
in dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 durch
den Front-Verdampfer 30a und den Fond- Verdampfer 30b, nachdem dieses
die Drosseln 60a und 60b durchströmt hat,
und wird in den Ejektor 40 gesaugt. In diesem Fall ist
es möglich,
das Kältemittel
nur in den Front-Verdampfer 30a einzuleiten, ohne
dieses in den Fond-Verdampfer 30b einzuleiten. Andererseits
durchströmt
in einer Umleitungs-Betriebsart
(einer Ölrückführbetriebsart)
Kältemittel
von dem Kompressor 10, durch den Kondensor 20,
das Dreiwegeventil 900, und strömt direkt in die Front- und
Fond-Verdampfer 30a und 30b, nachdem dieses die
Drosseln 60a und 60b durchströmt hat. Anschliessend strömt Kältemittel
von den Front- und Fond-Verdampfern 30a und 30b in
den Ejektor 40, während
es die Düse 41 umgeht,
und strömt
in den Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50. Desweiteren
verhindert das Absperrventil 81 in 20 ein Zurückströmen des Kältemittels.
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In dem Beispiel von 20 ist das Dreiwegeventil 900 stromaufwärts von
dem Hochdruckkältemitteldurchgang
des inneren Wärmetauschers 800 angeordnet.
Dahingegen ist in dem Beispiel von 21 das Dreiwegeventil 900 stromabwärts von
dem Hochdruckkältemitteldurchgang-
des inneren Wärmetauschers 800 angeordnet.
In dem in 21 gezeigten
Beispiel sind die anderen Bauteile bzw. Teile ähnlich zu den in 20, und auch der Betrieb
ist ähnlich
dem des in 20 gezeigten
Beispiels.
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In einem Beispiel der 22 wird in der normalen
Betriebsart das Dreiwegeventil 900 so geschaltet, dass
Kältemittel
von dem Kompressor 10 durch den Kondensor 20,
das Dreiwegeventil 900, den inneren Wärmetauscher 800, die
Düse 41,
den Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50,
den Hochdruckkältemitteldurchgang
des inneren Wärmetauschers 800 in
dieser Reihenfolge durchströmt,
und zu dem Kompressor 10 zurückkehrt. Gleichzeitig strömt Kältemittel
in dem Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 durch
den (bzw. die) Front- und Fond-Verdampfer 30a und 30b,
nachdem dieses durch die Drosseln 60a, 60b geströmt ist,
und wird in den Ejektor 40 gesaugt. In diesem Fall ist
es möglich,
das Kältemittel
nur in den Front-Verdampfer 30a einzuleiten, ohne
dieses in den Fond-Verdampfer 30b einzuleiten. Andererseits
durchströmt
in der Umleitungsbetriebsart (der Ölrückführbetriebsart) das Kältemittel
von dem Kompressor 10 den Kondensor 20, das Dreiwegeventil 900,
und strömt
direkt in die Front- und Fond-Verdampfer 30a und 30b,
während
es den Ejektor 40 umgeht. Anschliessend durchströmt Kältemittel
von den Front- und Fond-Verdampfern 30a und 30b die
Drosseln 60a und 60b, und wird in den Gas/Flüssigkeits-Abscheider 50 eingeleitet.
In diesem Fall sind die Drosseln 60a und 60b im
Allgemeinen vollständig
geöffnet
und haben keine Drosselfunktion. Desweiteren hat das Dreiwegeventil
in 22 eine Dekompressionsfunktion,
oder eine Dekompressionseinheit kann stromaufwärts der Front- und Fond-Verdampfer
vorgesehen werden. Selbst in diesem Fall ist es möglich, das
Kältemittel
nur in den Front-Verdampfer 30a einzuleiten, ohne dieses
in den Fond-Verdampfer 30b einzuleiten.
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In dem Beispiel aus 22 ist das Dreiwegeventil 900 stromaufwärts des
Hochdruckkältemitteldurchgangs
des inneren Wärmetauschers 800 angeordnet.
Dagegen ist in dem Beispiel von 23 das
Dreiwegeventil 900 stromabwärts des Hochdruckkältemitteldurchgangs
des inneren Wärmetauschers 800 angeordnet. In 23 sind die anderen Teile ähnlich zu
denen in 22, und der
Betrieb dieses Beispieles ist dem des in 22 gezeigten ähnlich.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
vollständig
in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen desselben unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, ist
zu bemerken, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen für
den Fachmann ersichtlich sind.
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Zum Beispiel wird in den oben beschriebenen
Ausführungsformen
Kohlendioxid als Kältemittel
verwendet. Jedoch kann, ohne auf Kohlendioxid eingeschränkt zu sein,
beispielsweise Kohlenwasserstoff, Freon und dergleichen als Kältemittel
verwendet werden. In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Druck
des Hochdruckkältemittels
grösser
oder gleich dem kritischen Druck des Kältemittels gesetzt bzw. bestimmt.
Jedoch kann der Druck des Hochdruckkältemittels niedriger als der
kritische Druck des Kältemittels gesetzt
werden. In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Ejektorkreislauf 1 gemäss der vorliegenden
Erfindung typischerweise für
den Dampfkompressionskühlapparat
zur Verwendung für
den Schaukasten verwendet. Jedoch kann der Ejektorkreislauf 1 der
vorliegenden Erfindung für
eine Klimaanlage oder dergleichen verwendet werden.
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In der vorliegenden Erfindung wird
in der Ölrückführbetriebsart
(Umleitungsbetriebsart) das in dem Verdampfer 30 zurückbleibende
Schmieröl
durch den Pumpvorgang des Kompressors 10 direkt angesaugt oder
direkt nach aussen gedrückt.
Dementsprechend ist nur dann, wenn das in dem Verdampfer 30 zurückbleibende
Schmieröl
durch den Pumpvorgang des Kompressors direkt angesaugt oder direkt
nach aussen gedrückt
wird, die Ölrückführbetriebsart
nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Ferner
kann in der fünften
bis achten Ausführungsform
der innere Wärmetauscher 800 und/oder
das Flussmengensteuerventil 900 eliminiert bzw. weggelassen
werden.
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Desweiteren kann in der oben beschriebenen
Ausführungsform
die Umleitungsbetriebsart, in welcher das Kältemittel von dem Kondensor 20 zumindest
die Düse 41 des
Ejektors 40 umgeht, während
einer Innenluft-Einleitbetriebsart im Winter in einer Fahrzeugklimaanlage
ausgeführt
werden. In der Innenluft- Einleitbetriebsart
der Fahrzeugklimaanlage wird Luft eingeleitet, die in dem Passagierabteil
ist. Deshalb wird der Verdampfer in Betrieb gesetzt, um einen Entfeuchtungsbetrieb,
bzw. einen Trocknungsbetrieb auszuführen. In der Innenluft-Einleitbetriebsart
im Winter ist der Druck des Hochdruckkältemittels relativ niedrig,
und der Druck des Niedrigdruckkältemittels
relativ hoch. Deshalb wird die Druckverlustenergie (bzw. die Energie,
die durch den Druckabfall frei wird) in dem Ejektor 40 kleiner,
und die Umleitungsbetriebsart, in welcher das Kältemittel zumindest die Düse 41 des
Ejektors 40 umgeht, wird erforderlich. Demgemäss kann
in der Fahrzeugklimaanlage die Umleitungsbetriebsart ausgeführt werden,
wenn die Innenluft-Einleitbetriebsart
im Winter eingestellt bzw. eingesetzt wird.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen
werden als Umschalt- bzw. Schalteinrichtungen zum Umschalten bzw.
Schalten des Kältemittelstroms
Ventile 81, 82, 900, 910 verwendet.
Jedoch können
auch andere Schalt- bzw. Umschalteinrichtungen zum Schalten bzw.
Umschalten des Kältemittelstroms
verwendet werden.
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Solche Änderungen und Modifikationen
sind dahingehend zu verstehen, dass diese innerhalb des Bereichs
der vorliegenden Erfindung liegen, wie sie durch die anhängenden
Ansprüche
definiert ist.
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Zusammenfassend ist in einem Ejektorkreislauf
mit einem Ejektor 40 zum Dekomprimieren von Kältemittel,
ein Absperrventil 81 in einem Ölrückführdurchgang 80 angeordnet,
durch welchen Schmieröl
enthaltendes Kältemittel
von einer Kältemittelauslasseite
eines Verdampfers 30 zu einer Kältemittelsaugseite eines Kompressors 10 eingeleitet
wird, während
der Ejektor von dem Kältemittel
umgangen wird. Wenn sich die Schmierölmenge, die in dem Verdampfer
zurückbleibt reduziert,
wird das Absperrventil automatisch geschlossen, und eine normale
Betriebsart des Ejektorkreislaufs wird automatisch bestimmt bzw.
eingesetzt. Dahingegen wird, wenn eine grosse Menge von Schmieröl in dem
Verdampfer zurückbleibt,
das Absperrventil automatisch geöffnet,
und eine Ölrückführbetriebsart
wird automatisch bestimmt bzw. eingesetzt. Deshalb kann das in dem
Verdampfer zurückbleibende
Schmieröl
so kontrolliert bzw. gesteuert werden, dass es kleiner oder gleich
einer vorbestimmten Menge ist, wobei das Schmieröl effektiv bzw. wirksam zu
dem Kompressor zurückgeführt wird.