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    • 专利摘要:
    In einer Ejektorpumpe enthält eine Düse (41) einen konischen Düsenabschnitt (41c) mit einem Innenkanal mit einem zu einer Düsenauslassöffnung (41b) reduzierten Radialmaß sowie eine Nadel (44) mit einem konischen Nadelabschnitt (44a), die in dem Innenkanal angeordnet ist. Der konische Nadelabschnitt besitzt eine zu einem stromabwärtigen Ende der Nadel reduzierte Querschnittsfläche, und das stromabwärtige Ende der Nadel ist bezüglich der Düsenauslassöffnung an einer stromabwärtigen Seite angeordnet. Zusätzlich besitzt der konische Düsenabschnitt einen Kegelwinkel (ø1), welcher gleich oder größer als ein Kegelwinkel (ø2) des konischen Nadelabschnitts ist. Deshalb wird eine Grenzfläche an der Außenseite eines Düsenstrahlstroms zu einer ausgeglichenen natürlichen Form, und sie wird entsprechend einem Betriebszustand geregelt. So kann der Ejektorpumpenkreis bei Beibehaltung einer hohen Leistung unabhängig von der Wärmelast des Ejektorpumpenkreises betrieben werden.
    公开号:DE102004009966A1
    申请号:DE102004009966
    申请日:2004-03-01
    公开日:2004-09-30
    发明作者:Tadashi Nishio Hotta；Yukikatsu Nishio Ozaki；Hirotsugu Kariya Takeuchi
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F04F5-04
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteine Ejektorpumpe, welche eine kinetische Pumpe zum Pumpen einesFluids mittels Mitreißenseines Hochgeschwindigkeitsstrahlstroms eines Antriebsfluids ist. DieEjektorpumpe ist mit einer konisch zulaufenden Düse und einer konisch zulaufendenNadel aufgebaut und wird geeigneterweise für einen Dampfkompressions-Kühlkreis(Ejektorpumpenkreis) verwendet, bei welchem die Ejektorpumpe alsPumpeinheit zum Zirkulieren eines Kältemittels benutzt wird (z.B. JISZ 8126 2.2.2.3).
    [0002] Herkömmlicherweise wird eine Lavaldüse in einemEjektorpumpenkreis zum Erhöheneiner Strömungsgeschwindigkeiteines aus der Lavaldüsegespritzten Fluids verwendet. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des ausder Lavaldüsegespritzten Fluids erhöhtwird, wird eine Pumpwirkung der Ejektorpumpe durch das Mitreißen desHochgeschwindigkeitsstrahlstroms erhöht. Die Lavaldüse hat einen Verengungsabschnittund einen Diffusorabschnitt stromab des Verengungsabschnitts. DerVerengungsabschnitt ist der am meisten reduzierte Bereich in einemFluidkanal in der Lavaldüse.Der Diffusorabschnitt hat eine Kanalquerschnittsfläche, diesich von dem Verengungsabschnitt in stromabwärtiger Richtung in dem Fluidkanalerweitert (z.B. JP-A-10-205898 und JP-A-5-312421 ).
    [0003] In einer idealen Lavaldüse wirdein Kältemittel(Fluid) gedrosselt, wenn es zu dem Verengungsabschnitt strömt. DieStrömungsgeschwindigkeitdes Kältemittelswird erhöhtund wird in dem Verengungsabschnitt zu Mach 1 (kritischer Zustand).Das Kältemittelwird nach Durchlaufen des Verengungsabschnitts gesiedet, während esin dem Diffusorabschnitt gedehnt wird, sodass die Strömungsgeschwindigkeitdes Kältemittelsin dem Diffusorabschnitt Mach 1 übersteigt.
    [0004] Ferner kann ein regelbares Drosselventilan einer stromaufwärtigenSeite der Düsezum Veränderneiner Kältemittelströmungsratein der Düsevorgesehen sein, um eine Anpassung an eine Änderung eines Betriebszustandesin dem Ejektorpumpenkreis zu erzielen. Alternativ wird eine Auslasskanalfläche derDüse verändert, umso eine Anpassung an eine Änderungdes Betriebszustandes in dem Ejektorpumpenkreis zu erzielen.
    [0005] Die durch die Düse strömende Kältemittelströmungsrateverändertsich im Wesentlichen proportional zu einer Kanalfläche desVerengungsabschnitts. Deshalb müssender Diffusorabschnitt und der Verengungsabschnitt in der Lavaldüse exaktgefertigt werden. Daher muss eine Toleranz des Diffusorabschnittsund des Verengungsabschnitts exakt kontrolliert werden. Insbesonderemuss die Toleranz des Diffusorabschnitts und des Verengungsabschnittsin der in einer Haus-Klimaanlage oder einer Fahrzeug-Klimaanlagebenutzten Lavaldüseauf 100 μmgesteuert werden. Deshalb ist die Lavaldüse schwierig herzustellen.
    [0006] Außerdem hängt eine Strömungscharakteristikder Lavaldüsevon einer Kanalquerschnittsflächein dem Verengungsabschnitt ab. Ein geeigneter Expansionszustandan der stromabwärtigenSeite des Verengungsabschnitts hängtvon einer Kanalquerschnittsflächeeiner Düsenauslassöffnung ab. Deshalbmuss, falls eine Kühlleistungdes Ejektorpumpenkreises geändertwird, d.h. eine Spezifikation einer Kühlleistung oder ein konstruktiverDruckzustand verändertwird, die Lavaldüseentsprechend der Änderungder Kühlleistungdes Ejektorpumpenkreises hergestellt werden.
    [0007] Deshalb müssen, wenn viele Arten vonEjektorpumpenkreisen jeweils in Abhängigkeit von verschiedenenKühlleistungenund verschiedenen Betriebsbedingungen konstruiert werden, spezielleDüsen entsprechendjeder Spezifikation wie beispielsweise der Kühlleistung und der Betriebsbedingung hergestelltwerden. D.h. weitere Investitionen zum Aufbauen der Ejektorpumpenkreisewerden benötigt, undebenso wird zusätzlicheArbeitskraft zum Herstellen vieler Arten der Düsen benötigt, sodass die Herstellungskostenvon Ejektorpumpenkreisen, d.h. von Düsen erhöht werden.
    [0008] Im Allgemeinen wird die Lavaldüse in einer Kältemaschineverwendet, wenn eine Schwankung einer Wärmelast in der Kältemaschinerelativ klein ist. In diesem Fall hängt das Gleichgewicht des Ejektorpumpenkreisesvon einer festen Eigenschaft der Lavaldüse ab. Hierbei wird die Lavaldüse anfänglich basierendauf einem bestimmten Zustand, wie beispielsweise einem Zustand maximalerWärmelast konstruiert.Wenn sich jedoch die Wärmelast ändert, ändert sichauch ein Druckzustand. In diesem Fall ändert sich der Dehnungszustanddes Kältemittelsin einen unzureichenden Zustand oder einen übermäßigen Zustand.
    [0009] Wie in 19A dargestellt,wird, wenn ein Einlassdruck der Lavaldüse PH1 ist, ein Düsenauslassdruckein geeigneter Auslassdruck PL. In diesem Fall dehnt sich das Kältemittelin dem Diffusorabschnitt der Lavaldüse richtig. Wenn jedoch derEinlassdruck der Lavaldüsezu PH2 wird, dehnt sich das Kältemittelin der Lavaldüsenicht ausreichend. In diesem Fall sinkt der Düsenauslassdruck nicht auf den richtigenAuslassdruck PL, und die Düsenwirkung wirdvermindert. Wie in 19B dargestellt,sinkt, wenn der Auslassdruck der Lavaldüse PL3 ist, der Druck des Kältemittelsvon PH auf PL3. In diesem Fall dehnt sich das Kältemittel in dem Diffusorabschnittder Lavaldüserichtig. Wenn jedoch der Auslassdruck der Lavaldüse zu PL4 wird, sinkt der Druck desKältemittelsnicht von PH auf PL4. In diesem Fall dehnt sich das Kältemittelin der Lavaldüsenicht ausreichend, und die Düsenwirkungist vermindert. Deshalb sinkt die Düsenwirkung in der Lavaldüse, wenn sichentweder der Einlassdruck oder der Auslassdruck verändert.
    [0010] Alternativ kann in einer regelbarenDüse, bei welcherdas Ende des Nadelventils an einer stromaufwärtigen Seite des Verengungsabschnittsangeordnet ist, die Querschnittsfläche des Fluidkanals auf derstromabwärtigenSeite des Verengungsabschnitts nicht verändert werden. Wie in 20 dargestellt, sinkt derDruck an dem Verengungsabschnitt, wenn die Querschnittsfläche desKältemittelkanalsin dem Verengungsabschnitt (d.h. die Drosselfläche) reduziert ist. Wenn dieDrosselflächeklein ist, wie in dem Fall, wenn sich der Druck wie durch
    [0011] 21 istein Diagramm einer Druckverteilung in dem Diffusorabschnitt derDüse undeiner dimensionslosen Zahl D (d.h. Kanalquerschnittsfläche in demDiffusorabschnitt/Kanalquerschnittsfläche in dem Verengungsabschnitt),wenn sich die Drosselfläche(d.h. Kanalflächein dem Drosselabschnitt) ändert.In 21 wird Kohlendioxidfür dasKältemittel verwendet,und die Temperaturbedingung und die Druckbedingung sind in dem Düseneinlasskonstant. Die in 21 dargestellteBeziehung kann auf eine Strömung über Schallgeschwindigkeitangewendet werden und kann nicht auf einen Strömungszustand angewendet werden,in welchem der Druck in der Düsesteigt, weil durch eine übermäßige Dehnung eineStoßwelleerzeugt wird.
    [0012] Wie in 21 dargestellt, ändert sichdie Beziehung zwischen dem Druck und der dimensionslosen Zahl Dnicht stark, selbst wenn sich die Querschnittsfläche in dem Verengungsabschnitt(d.h. Drosselfläche) ändert. Insbesonderezeigen die durch die Markierungen
    [0013] In Anbetracht der obigen Problemeist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ejektorpumpe miteiner Düsevorzusehen, welche eine Düsenwirkungunabhängigvon einem Betriebszustand effektiv verbessern kann. Es ist eineweitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ejektorpumpe vorzusehen,welche ihre Herstellungskosten effektiv reduziert, während eineDüsenleistungverbessert werden kann.
    [0014] Gemäß der vorliegenden Erfindungenthält eineEjektorpumpe zum Pumpen eines Fluids durch Mitreißen einesHochgeschwindigkeitsfluids eine Düse und eine Nadel. Die Düse enthält eineFluidauslassöffnung,aus welcher das Hochgeschwindigkeits fluid gespritzt wird, und einenauf einer stromabwärtigenSeite der Fluidauslassöffnungangeordneten konischen Düsenabschnitt.Der konische Düsenabschnitthat einen Innenkanal mit einem Radialmaß, das zu der Fluidauslassöffnung reduziertist. Ferner besitzt eine Nadel einen in dem Innenkanal der Düse angeordnetenkonischen Nadelabschnitt, und der konische Nadelabschnitt hat einezu einem stromabwärtigenEnde der Nadel reduzierte Querschnittsfläche. In der Ejektorpumpe istdas stromabwärtige Endeder Nadel bezüglichder Fluidauslassöffnung aufeiner stromabwärtigenSeite positioniert, und der konische Düsenabschnitt besitzt einenKegelwinkel (ϕ1 ), welcher gleich oder größer alsein Kegelwinkel (ϕ2) des konischen Nadelabschnitts ist.
    [0015] So kann eine Düsenstrahlströmung entlang einerAußenumfangsfläche einesvorstehenden Teils der Nadel, der aus der Fluidauslassöffnung derDüse vorsteht,gebildet werden, und eine Grenzfläche des Düsenstrahlstroms des aus derFluidauslassöffnung derDüse gespritztenFluids besitzt eine ausgeglichene Form. Ferner wird die ausgeglicheneForm entsprechend einem Druckunterschied zwischen einem Druckunterschieddes Hochgeschwindigkeitsfluids und des gepumpten Fluids bestimmtund verändert. Deshalbkann das aus der Fluidauslassöffnungder Düsegespritzte Hochgeschwindigkeitsfluid eine Dehnung nahe einer geeignetenDehnung durchführen.Weil es ferner unnötigist, einen Diffusorabschnitt in der Düse vorzusehen, kann der Herstellungsprozessder Düseeinfach gemacht werden, währenddie Düsenleistungverbessert werden kann.
    [0016] Gemäß der vorliegenden Erfindungenthält dieDüse einengeraden Abschnitt, der sich von der Fluidauslassöffnung zu einer stromaufwärtigen Seite umeinen vorbestimmten Abstand erstreckt. In diesem Fall besitzt dergerade Abschnitt ein inneres Radialmaß, das im Wesentlichen konstantist, und der gerade Abschnitt ist an einer direkt stromabwärtigen Seitedes konischen Düsenabschnittsangeordnet. Ferner ist die Nadel in der Düse angeordnet, um einen Fluidkanaldazwischen zu definieren, der Fluidkanal besitzt einen Drosselabschnitt,bei welchem eine Querschnittsflächedes Fluidkanals am kleinsten wird, und der gerade Abschnitt undder konische Düsenabschnittsind miteinander an dem Drosselabschnitt verbunden. Weil der geradeAbschnitt in der Düsegebildet ist, kann die Düseeinfach hergestellt werden. Ferner kann, selbst wenn in der Düse kein Diffusorabschnittvorgesehen ist, die Diffusorfunktion in der Düse aufgrund des geraden Abschnittsund der Nadel der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
    [0017] Zum Beispiel enthält der konische Nadelabschnitteinen Fußabschnittund einen stromab des Fußabschnittsangeordneten Endabschnitt. In diesem Fall ist es möglich, einenKegelwinkel (φ1)des Endabschnitts des konischen Nadelabschnitts unterschiedlichvon einem Kegelwinkel (φ2)des Fußabschnittsdes konischen Nadelabschnitts einzustellen. Ferner kann der konischeNadelabschnitt eine stromabwärtigeEndflächehaben, die in einer im Wesentlichen Halbkugelform oder einer flachenForm gebildet ist. Zusätzlichkann die Nadel in einer axialen Richtung der Nadel mittels einesStellglieds verschoben werden.
    [0018] Wenn die Ejektorpumpe für einenDampfkompressions-Kühlkreisverwendet wird, wird der Düsenstrahlstromentsprechend einem Betriebszustand des Kreises verändert, unddie Düsenleistung kanneffektiv verbessert werden.
    [0019] Obige sowie weitere Aufgaben, Merkmale undVorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detailliertenBeschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.Darin zeigen:
    [0020] 1 eineschematische Darstellung eines Dampfkompressions-Kühlkreises(Ejektorpumpenkreis), in welchem eine Ejektorpumpe der vorliegendenErfindung verwendet wird;
    [0021] 2 eineschematische Querschnittsansicht einer Ejektorpumpe gemäß einemersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0022] 3 einevergrößerte schematischeQuerschnittsansicht einer Nadel und einer Düse in der Ejektorpumpe gemäß dem erstenAusführungsbeispiel;
    [0023] 4 einDiagramm einer Beziehung zwischen einem Einlasswinkel φ eines Niederdruck-Kältemittelstromsund einem Druckerhöhungsgraddes Kältemittelsin der Ejektorpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
    [0024] 5A und 5B vergrößerte schematische Querschnittsansichtenvon StrahlströmenA eines Kältemittelsin der Ejektorpumpe, wenn ein Druckunterschied zwischen einem Druckdes Hochdruckstrahlstroms A und einem Druck des Niederdruck-Kältemittelstromsverändertwird;
    [0025] 6 einevergrößerte schematischeQuerschnittsansicht einer Nadel und einer Düse in einer Ejektorpumpe gemäß einemzweiten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0026] 7 einevergrößerte schematischeQuerschnittsansicht der Nadel gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
    [0027] 8 einevergrößerte schematischeDarstellung der Nadel und eines an einer stromabwärtigen Seiteder Nadel erzeugten Kreisstroms gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
    [0028] 9 einevergrößerte schematischeQuerschnittsansicht einer Nadel und einer Düse in einer Ejektorpumpe gemäß einemdritten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0029] 10 eineschematische Querschnittsansicht einer Ejektorpumpe gemäß einemvierten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0030] 11A und 11B vergrößerte schematische Querschnittsansichtenvon StrahlströmenA eines Hochdruck-Kältemittelsaus einer Düseder Ejektorpumpe gemäß dem viertenAusführungsbeispiel, wenneine Strömungsratedes Hochdruck-Kältemittelsverändertwird;
    [0031] 12 einDiagramm zur Erläuterungeiner Charakteristik der Ejektorpumpe im vierten Ausführungsbeispiel,im Vergleich zu einer Charakteristik einer Ejektorpumpe mit einerLavaldüse;
    [0032] 13 eineschematische Querschnittsansicht einer Ejektorpumpe gemäß einemfünftenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0033] 14 einevergrößerte schematische Querschnittsansichteiner Nadel und einer Düsein der Ejektorpumpe gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
    [0034] 15 einevergrößerte schematische Querschnittsansichteiner Nadel und einer Düsein einer Ejektorpumpe gemäß einemsechsten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0035] 16 eineschematische Querschnittsansicht der Ejektorpumpe gemäß dem sechstenAusführungsbeispiel;
    [0036] 17 einp-h-Diagramm gemäß der vorliegendenErfindung;
    [0037] 18 einevergrößerte schematische Querschnittsansichteiner Nadel und einer Düsein einer Ejektorpumpe gemäß einemsiebten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0038] 19A einDiagramm einer Beziehung zwischen einem Druck in einer Lavaldüse und einemAbstand von einem Verengungsabschnitt, wenn ein Druckzustand ineiner Einlassöffnungder Lavaldüse verändert wird,und 19B ein Diagrammeiner Beziehung zwischen einem Druck in der Lavaldüse und demAbstand von dem Verengungsabschnitt, wenn ein Druckzustand in einerAuslassöffnungder Lavaldüseverändertwird;
    [0039] 20 einDiagramm einer Beziehung zwischen einem Druck in einer regelbarenEjektorpumpe und einem Abstand von einem Verengungsabschnitt, wenneine Drosselflächeverändertwird; und
    [0040] 21 einDiagramm einer Beziehung zwischen einem Druck in der regelbarenEjektorpumpe und einer dimensionslosen Zahl D (Diffusorkanalfläche/Drosselfläche) wenndie Drosselflächeverändert wird.
    [0041] Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung wird nun Bezug nehmend auf 1–5A beschrieben. Im erstenAusführungsbeispielwird eine Ejektorpumpe 40 der vorliegenden Erfindung typischerweisein einem Ejektorpumpenkreis füreine Fahrzeug-Klimaanlage verwendet. Der in 1 dargestellte Ejektorpumpenkreis verwendet Kohlendioxidals Kältemittel.
    [0042] In 1 istein Kompressor 10 zum Komprimieren eines Kältemittelsein Verstellkompressor. Der Kompressor 10 wird durch einenFahrzeugmotor angetrieben, um so das Kältemittel anzuziehen und zukomprimieren. Eine Ausgabemenge des Kältemittels aus dem Kompressor 10 wirdso gesteuert, dass die Temperatur und der Druck in dem Verdampfapparat 30 ineinem vorbestimmten Bereich geregelt werden. Der Kompressor 10 kannein elektrisch angetriebener Kompressor sein. In diesem Fall kanneine durch den Kompressor 10 ausgegebene Kältemittelströmungsmengedurch Steuern einer Drehzahl des Kompressors 10 geregeltwerden.
    [0043] Ein Kühler 20 ist ein Hochdruck-Wärmetauscher.Der Wärmeaustauschwird zwischen dem durch den Kompressor 10 ausgegebenenKältemittel undAußenluftdurchgeführt,sodass das von dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittelin dem Kühler 20 gekühlt wird.Ein Verdampfapparat 30 ist ein Niederdruck-Wärmetauscher.Der Wärmeaustauschwird in dem Verdampfapparat zwischen flüssigem Kältemittel und in eine Fahrgastzellezu blasender Luft durchgeführt,sodass das flüssigeKältemittel indem Verdampfapparat 30 verdampft wird. Die durch den Verdampfapparat 30 strömende Luftwird gekühltund in die Fahrgastzelle geblasen. In diesem Ausführungsbeispielwird in dem Ejektorpumpenkreis Kohlendioxid für das Kältemittel verwendet, und der Ausgabedruckdes Kompressors 10 kann auf einen Druck höher alsein kritischer Druck des Kältemittels eingestelltwerden. Die Kältemitteltemperaturwird in dem Kühler 20 sogesenkt, dass die Enthalpie des Kältemittels ohne Kondensation(Phasenwechsel) des Kältemittelsverringert wird. Wenn HFC134a für dasKältemittelverwendet wird, kann der Ausgabedruck des Kompressors auf einenDruck niedriger als der kritische Druck des Kältemittels eingestellt werden.In diesem Fall kondensiert das Kältemittelin dem Kühler 20,währenddie Enthalpie des Kältemittelsverringert wird.
    [0044] Das aus dem Kühler 20 strömende Hochdruck-Kältemittelwird in der Ejektorpumpe 40 dekomprimiert und gedehnt,wobei in dem Verdampfapparat 30 verdampftes dampfförmiges Kältemittel (Niederdruck-Kältemittel)angesaugt wird. Ferner wandelt die Ejektorpumpe 40 dieExpansionsenergie des Kältemittelsin Druckenergie um, um so den Saugdruck des Kompressors 10 zuerhöhen.
    [0045] Das Kältemittel wird aus der Ejektorpumpe 40 ausgegebenund strömtin eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50,sodass das zu der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 strömende Kältemittelin gasförmigesKältemittelund flüssigesKältemittelgetrennt wird. Das flüssigeKältemittelwird in der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 gesammelt. EineGaskältemittel-Auslassöffnung derGas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 istmit einer Saugöffnung desKompressors 10 verbunden, sodass das gasförmige Kältemittelin der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 demKompressor 10 zugeführtwird. Eine Flüssigkältemittel-Auslassöffnung derGas/Flüssigkeit-Trennvorrichtungist mit einer Einlassöffnungdes Verdampfapparats 30 verbunden, sodass das flüssige Kältemittelder Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 demVerdampfapparat 30 zugeführt wird. Eine Dekompressionseinheit 60 istzum Dekomprimieren des aus der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 strömenden flüssigen Kältemittelsvorgesehen. Ein Lüfter 21 bläst Kühlluft (Außenluft)zu dem Kühler 20. EinLüfter 31 bläst Luftzu dem Verdampfapparat 30 zum Kühlen der Luft in dem Verdampfapparat 30.Die in dem Verdampfapparat 30 gekühlte Luft wird in die Fahrgastzellegeblasen.
    [0046] Als nächstes wird der Aufbau derEjektorpumpe 40 im Detail beschrieben. Wie in 2 dargestellt, ist die Ejektorpumpe 40 miteiner Düse 41,einem Mischabschnitt 42, einem Diffusor 43 undeiner Nadel 44 oder dergleichen aufgebaut. Die Düse 41 dekomprimiertund dehnt das in die Düse 41 vondem Kühler 20 strömende Hochdruck-Kältemittelisentropisch. Die Düse 41 wandeltdie Druckenergie des Hochdruck-Kältemittelsin Geschwindigkeitsenergie des Hochdruck-Kältemittels um. Der Mischabschnitt 42 mischtdas aus der Düse 41 gespritzteKältemittel unddas aus dem Verdampfapparat 30 durch den aus der Düse 41 gespritztenHochgeschwindigkeits-Kältemittelstromangesaugte gasförmigeKältemittel. DerDiffusor 43 erhöhtden Kältemitteldruck,während erdie Geschwindigkeitsenergie des aus der Düse 41 gespritztenHochdruckgeschwindigkeits-Kältemittels indie Druckenergie umwandelt, wobei das aus der Düse 41 gespritzte Kältemittelund das aus dem Verdampfapparat 30 angesaugte Kältemittelvermischt werden. Die Nadel 44 ist in einer konisch zulaufendenForm ausgebildet, bei welcher sich die axiale Querschnittsfläche derNadel 44 zu einem stromabwärtigen Spitzenende der Nadel 44 verringert.
    [0047] Die Düse 41 und die Nadel 44 sindaus einem metallischen Material wie beispielsweise rostfreiem Stahlzum Verhindern von Erosion und Korrosion aufgrund einer Kavitation,die erzeugt wird, wenn sich das Kältemittel dehnt, gemacht.
    [0048] Ein Gehäuse 45 ist ein etwazylindrisches Element, das den Mischabschnitt 42 und denDiffusor 43 bildet. Eine Auslassöffnung 45a des Diffusors 43 istmit einer Einlassöffnungder Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 verbunden.
    [0049] Ein Block 46 ist aus einemmetallischen Material gemacht und ist zum Aufnehmen der Düse 41 ausgebildet.Der Block 46 weist einen mit einer Ausgabeseite des Kühlers 20 verbundenenHochdruck-Kältemitteleinlass 46a undeinen mit einem Auslass des Verdampfapparats 30 verbundenenNiederdruck-Kältemitteleinlass 46b auf.Das Gehäuse 45 undder Block 46 sind miteinander durch Schweißen oderLöten verbunden.Das Gehäuse 45 undder Block 46 sind aus Aluminium, rostfreiem Stahl, Messingoder dergleichen gemacht.
    [0050] Die Nadel 44 ist koaxialan der Düse 41 pressbefestigt.Die die Nadel 44 aufnehmende Düse 41 ist an dem Block 46 pressbefestigt,sodass die Nadel 44 und die Düse 41 an dem Block 46 angebracht sind.Die Düse 41 istin ein Loch des Blocks 46 presseingesetzt, und das Lochdes Blocks 46 ist mit einem Deckel 46c verstopft.Der Deckel 46c wird als Halteeinheit der Nadel 44 benutzt.
    [0051] Das aus der Düse 41 strömende Kältemittel unddas aus dem Verdampfapparat 30 in die Ejektorpumpe 40 strömende Kältemittelwerden in dem Mischabschnitt 42 vermischt, wobei die Summedes kinetischen Impulses des aus der Düse 41 gespritztenKältemittelstromsund des kinetischen Impulses des aus dem Verdampfapparat 30 indie Ejektorpumpe 40 gesaugten Kältemittelstroms erhalten bleibt. Deshalbsteigt der statische Druck des Kältemittelsin dem Mischabschnitt 42 der Ejektorpumpe 40.
    [0052] Außerdem wird die Querschnittsfläche des Kältemittelkanalsin dem Diffusor 43 allmählichgrößer, sodassder dynamische Druck des Kältemittels inden statischen Druck umgewandelt wird. Deshalb wird der Kältemitteldruckin sowohl dem Misch abschnitt 42 als auch dem Diffusor 43 (Druckerhöhungsabschnitt)in der Ejektorpumpe 40 erhöht.
    [0053] Es ist bevorzugt, dass der Kältemitteldruckin dem Mischabschnitt 42 erhöht wird, wobei der kinetischeGesamtimpuls der zwei Arten von Kältemittelströmen erhaltenbleibt. Hierbei sind die zwei Arten der Kältemittelströme der ausder Düse 41 gespritzte Kältemittelstromund der aus dem Verdampfapparat 30 angesaugte Kältemittelstrom.Die Energie beider Kältemittelströme bleibtin einer idealen Ejektorpumpe in dem Diffusor 43 erhalten.
    [0054] Wie in 3 dargestellt,ist die Düse 41 eine konischeDüse, beiwelcher ein konisch zulaufender Düsenabschnitt 41c ausgebildetist. Die Kältemittelkanalfläche in demkonisch zulaufenden Düsenabschnitt 41c verringertsich zu einer Düsenauslassöffnung 41b (Fluidauslassöffnung).Eine Außenumfangswanddes konischen Düsenabschnitts 41c ist ebenfallsin einer konischen Form geformt, um so im Wesentlichen parallelzu einer Innenumfangswand des konischen Düsenabschnitts 41c zusein.
    [0055] Ein konisch zulaufender Abschnitt 44a istin einem Spitzenendabschnitt der Nadel 44, der in dem konischzulaufenden Abschnitt 41c der Nadel 41 angeordnetist, ausgebildet. Der konisch zulaufende Abschnitt 44a istin einer konischen Form ausgebildet, in welcher die Querschnittsfläche deskonisch zulaufenden Abschnitts 44a zu seinem auf der Seite desMischabschnitts 42 angeordneten Spitzenende kleiner wird.Das Spitzenende der Nadel 44 reicht aus dem Düsenauslass(Fluidauslass oder Verengungsabschnitt) 41b an der stromabwärtigen Seite desKältemittelstromsheraus.
    [0056] Ein Kegelwinkel ϕ1 des konischzulaufenden Abschnitts 41c ist gleich oder größer alsein Kegelwinkel ϕ2 des konisch zulaufenden Abschnitts 44a derNadel 44 eingestellt. Ein Kältemittelkanal ist zwischender Innenumfangsflächedes konisch zulaufenden Abschnitts 41c und der Außenumfangsfläche deskonisch zulaufenden Abschnitts 44a der Nadel 44 ausgebildet.Ferner ist der Kältemittelkanal 41 so ausgebildet,dass die Querschnittsflächedes Kältemittelkanals 41a beider Düsenauslassöffnung 41b minimalwird. D.h. im ersten Ausführungsbeispielist die Düsenauslassöffnung 41b derVerengungsabschnitt der Düse 41,wo ein radiales Innen maß am meistenverringert ist, und ist auch ein Drosselabschnitt, wo die Kanalquerschnittsfläche desKältemittelkanals 41a ammeisten verringert ist.
    [0057] Als nächstes wird die Funktionsweisedes Ejektorpumpenkreises im Detail beschrieben. Das Kältemittelwird in dem Kompressor 10 komprimiert und von dem Kompressor 10 zudem Kühler 20 ausgegeben,um in dem Ejektorpumpenkreis 1 zu zirkulieren. Das ausdem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel wird in dem Kühler 20 gekühlt. Dasin dem Kühler 20 gekühlte Kältemittelwird in der Düse 41 derEjektorpumpe 40 isentropisch dekomprimiert und gedehntund strömtmit einer Geschwindigkeit höher alsSchallgeschwindigkeit in den Mischabschnitt 42.
    [0058] Das aus der Düse 41 in den Mischabschnitt 42 strömende Hochgeschwindigkeits-Kältemittel hat aufgrund desMitreißensdes Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstromseine Pumpwirkung. Das in dem Verdampfapparat 30 verdampfteKältemittel wirddurch Pumpwirkung des Hochgeschwindigkeits-Kältemittels in den Mischabschnitt 42 gesaugt. Sowird das Kältemittelauf der Niederdruckseite in dem Ejektorpumpenkreis in der Reihenfolgeder Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 → der Dekompressionseinheit 60 → des Verdampfapparats 30 → der Ejektorpumpe 30 (Druckerhöhungsabschnitt) → der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zirkuliert.
    [0059] Das aus dem Verdampfapparat 30 gesaugte Kältemittel(Saugstrom) und das von der Düse 41 ausgegebeneKältemittel(Antriebsstrom) werden in dem Mischabschnitt 42 vermischt,und der dynamische Druck sowohl des Saugstroms als auch des Antriebsstromswird in dem Diffusor 43 in statischen Druck umgewandelt.Das vermischte Kältemittelin dem Mischabschnitt 42 und dem Diffusor 43 strömt in dieGas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50.
    [0060] Ein Einlasswinkel φ in 3 ist ein Kegelwinkel einerInnenwandflächedes Gehäuses 45 zum Definiereneines Strömungskanals,in welchem das aus dem Verdampfapparat 30 angesaugte Niederdruck-Kältemittelströmt.Wenn der Einlasswinkel ϕ groß wird, wird eine Geschwindigkeitskomponente desNiederdruck-Kältemittelsin der axialen Richtung klein. Hierbei ist die Geschwindigkeitskomponente desNiederdruck-Kältemittelsin der axialen Richtung eine Geschwindigkeitskomponente des Niederdruck-Kältemittelsin der Strahlrichtung in der Düse 41.Deshalb wird ein Druckerhöhungsgradin der Ejektorpumpe 40 klein. Es ist gemäß Studiender Erfinder bevorzugt, dass der Einlasswinkel ϕ gleich oderkleiner als 40° eingestelltist.
    [0061] 4 zeigtBerechnungsdaten eines Druckgrades (d.h. Druckerhöhungsgrades)der Ejektorpumpe 40. In 4 istein Druckerhöhungsgradder Ejektorpumpe 40, wenn der Einlasswinkel ϕ 0° beträgt, alsein Standardwert (d.h. 1,0) eingestellt. Als Annahmen der Berechnungin 4 ist das in dem Kühlkreis(Ejektorpumpenkreis) verwendete Kältemittel Kohlendioxid, unddie Außentemperatur(TAM) ist auf 25°Cund 35°Cgesetzt. Gemäß den Berechnungsdatensinkt der Druckerhöhungsgrad,wenn der Einlasswinkel ϕ größer wird. Der Druckerhöhungsgradsinkt relativ leicht, währendder Einlasswinkel ϕ zwischen 0° und etwa 40° liegt. Jedoch sinkt der Druckerhöhungsgradschnell, wenn der Einlasswinkel ϕ größer als etwa 40° ist.
    [0062] Gemäß dem ersten Ausführungsbeispielragt der konisch zulaufende Abschnitt 44a der Nadel 44 ausdem Düsenauslass 41d,um so die Seite des Mischabschnitts 42 zu erreichen. Wiein 5A und 5B dargestellt, strömt das Hochdruck-Kältemittelin den Kältemittelkanal 41a (d.h.Umfangskanal um die Nadel 44) und wird aus der Düsenauslassöffnung 41b ausgegeben.Das aus der Düsenauslassöffnung 41b ausgegebeneKältemittelströmtdurch die Trägheitskraftund einen Coanda-Effekt oder dergleichen entlang der Oberfläche derNadel 44 (d.h. des konisch zulaufenden Abschnitts 44a).
    [0063] Die Querschnittsfläche deskonisch zulaufenden Abschnitts 44a wird zu der stromabwärtigen Seitedes Kältemittelstromskleiner. Deshalb breitet sich ein aus der Düsenauslassöffnung 41b der Düse 41 ausgegebenerStrahlstrom (DüsenstrahlstromA) allmählichzu der Achse der Düse 41 aus,wenn das Kältemittelzu der stromabwärtigenSeite strömt.
    [0064] Im Gegensatz dazu breitet sich eineGrenzflächeAO, welche ein Außenumfangdes DüsenstrahlstromsA ist, zu einer Position aus, wo der Düsenstrahlstrom A und das umden Düsenstrahlstrom AströmendeNiederdruck-Kältemittelmiteinander im Gleichgewicht sind. Hierbei ist das um den DüsenstrahlstromA strömendeNiederdruck-Kältemitteldas aus dem Verdampfapparat 30 gesaugte Kältemittel. Wenneine großeMenge Kältemittelin die Düse 41 strömt, wirdein Druckunterschied zwischen dem Düsenstrahlstrom A und dem umden Düsenstrahlstrom AströmendenNieder druck-Kältemittelgrößer. Indiesem Fall ist, wie in 5A dargestellt,der Durchmesser der GrenzflächeAO erweitert. Wenn dagegen eine kleine Menge Kältemittel in die Düse 41 strömt, wirdder Druckunterschied zwischen dem Düsenstrahlstrom A und dem Niederdruck-Kältemittelstrom klein.In diesem Fall ist, wie in 5B dargestellt,der Durchmesser der GrenzflächeAO reduziert.
    [0065] Das in die Düse 41 strömende Kältemittel wirdzu der Düsenauslassöffnung 41b inder Düse 41 gedrosselt,und die Strömungsgeschwindigkeitdes Kältemittelswird zu der Düsenauslassöffnung 41b derDüse 41 erhöht. So gelangtdas in der Düse 41 strömende Kältemittelan der Düsenauslassöffnung 41b inden kritischen Zustand, und die Geschwindigkeit des Kältemittelswird an der Düsenauslassöffnung 41b zuMach 1.
    [0066] Der aus der Düsenauslassöffnung 41b ausgegebeneDüsenstrahlstromA wird gedehnt und gesiedet, sodass die Strömungsgeschwindigkeit des ausder Düsenauslassöffnung 41b ausgegebenen KältemittelsMach 1 überschreitet(d.h. Überschallgeschwindigkeit).D.h. die Geschwindigkeit des aus der Düsenauslassöffnung 41b ausgegebenenKältemittelswird ähnlicheinem Fall, bei welchem die Lavaldüse in der Ejektorpumpe 40 verwendetwird, bis auf Überschallgeschwindigkeiterhöht.
    [0067] Im ersten Ausführungsbeispiel hat die Grenzfläche AO desDüsenstrahlstromsA in einem richtigen Expansionsmodus eine ausgeglichene Form. Dieausgeglichene Form wird entsprechend dem Druckunterschied zwischendem Niederdruck-Kältemittelstromaus dem Verdampfapparat 30 und dem Düsenstrahlstrom A bestimmt undverändert.Dagegen ist die Form des Diffusorabschnitts der Lavaldüse einevorbestimmte feste Form. Deshalb wird in dem Fall, in welchem dieLavaldüseverwendet wird, das aus einem Verengungsabschnitt in der Lavaldüse ausgegebeneKältemittelnicht notwendigerweise in einem richtigen Expansionsmodus gedehnt.
    [0068] Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Grenzfläche AO desDüsenstrahlstromsA selbst geregelt und variiert natürlich der Ejektorpumpe 40.Deshalb kann im ersten Ausführungsbeispielder DüsenstrahlstromA schnell in dem richtigen Expansionsmodus aufweiten. In der Lavaldüse ist dagegeneine Expansion des Kältemittelsaus der Düse 41 durchdie Form des Diffusorabschnitts beschränkt, sodass ein Düsen strahlstromA nicht notwendigerweise in dem richtigen Expansionsmodus gedehntwerden kann.
    [0069] Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wirdzum Beispiel in einem Fall, wenn der Druck des Niederdruck-Kältemittelstromsaus dem Verdampfapparat 30 verändert wird, während derEinlassdruck der Düse 41 unddie Einlasstemperatur der Düse 41 konstantsind, wenn der Druck des Niederdruck-Kältemittelstroms sinkt, derDruckunterschied zwischen dem DüsenstrahlstromA und dem Niederdruck-Kältemittelstromgrößer, sodassder Strahlstrom erweitert ist. Wenn dagegen der Druck des Niederdruck-Kältemittelstromssteigt, wird der Druckunterschied zwischen dem Düsenstrahlstrom A und dem Niederdruck-Kältemittelstromkleiner, sodass der Strahlstrom schwierig zu erweitern ist.
    [0070] Wie oben beschrieben, ist im erstenAusführungsbeispielder DüsenstrahlstromA entlang dem vorstehenden Teil der Nadel 44, welcher ausder Düsenauslassöffnung 41b inden Mischabschnitt 42 ragt, eingestellt, sodass eine Querschnittsfläche des DüsenstrahlstromsA allmählichgrößer wird,wie in 5A dargestellt.Die Grenze zwischen dem DüsenstrahlstromA und dem Niederdruck-Kältemittelstromwird entsprechend dem Betriebszustand des Ejektorpumpenkreises verändert, sodassein Expansionsmodus, welcher nahe dem richtigen Expansionsmodusist, erzielt werden kann. Außerdemkann der Ejektorpumpenkreis betrieben werden, wobei die hohe Leistungdes Ejektorpumpenkreises unabhängigvon einer Schwankung der Wärmelastgehalten wird.
    [0071] Im ersten Ausführungsbeispiel ist in der Düse 41 keinDiffusorabschnitt ausgebildet, in welchem die Kältemittelströmungsgeschwindigkeiterhöhtwird. Deshalb kann der Herstellungsprozess der Düse 41 reduziert werden.
    [0072] In diesem Ausführungsbeispiel ist die Düsenauslassöffnung 41b soausgebildet, dass sie den minimalen Abschnitt (Drosselabschnitt)in der Kältemittelkanalfläche derDüse 41 besitzt.In der Lavaldüsemuss dagegen der minimale Abschnitt (Drosselabschnitt) der Kältemittelkanalfläche in einerMitte eines Kältemittelkanalsgebildet werden. Deshalb ist in diesem Ausführungsbeispiel im Vergleichzu der Lavaldüsebei der Herstellung der Düse 41 dieBearbeitbarkeit verbessert und die Toleranz kann einfach gesteuertwerden. Deshalb könnendie Herstellungskosten der Düseim ersten Ausführungsbeispieleffektiv reduziert werden.
    [0073] Im Allgemeinen wird in der Lavaldüse ein Expansionswinkeldes Diffusorabschnitts auf 1°–2° hergestellt,um eine Trennung der Strömungvon der Innenflächedes Diffusorabschnitts zu verhindern und eine hohe Düsenleistungzu verbessern. Deshalb muss der Diffusorabschnitt in der Lavaldüse präzise hergestelltwerden. Die Düsenleistungist ein Verhältnisder kinetischen Energie des Düsenstrahlstroms zuder Expansionsenergie des Kältemittels.Im ersten Ausführungsbeispielkann dagegen durch die oben beschriebene Düsenkonstruktion eine hohe Düsenleistungerzielt werden, währendim Vergleich zu der Lavaldüsekeine exakte Herstellung unbedingt notwendig ist.
    [0074] Im ersten Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung strömt,wie oben beschrieben, der DüsenstrahlstromA entlang der aus der Düsenauslassöffnung 41b inden Mischabschnitt 42 ragenden Nadel 44, sodassdie Querschnittsflächedes DüsenstrahlstromsA allmählichgrößer wird.Die Strahlstromgrenze AO zwischen dem Düsenstrahlstrom A und dem Niederdruck-Kältemittelstrom ändert sich entsprechenddem Betriebszustand, wie beispielsweise dem Druckunterschied, sodassdie im Wesentlichen richtige Expansion durchgeführt werden kann. Außerdem kannder Ejektorpumpenkreis unter Beibehaltung einer hohen Leistung desEjektorpumpenkreises unabhängigvon dem Einlassdruck und dem Auslassdruck betrieben werden. Außerdem wirdder DüsenstrahlstromA automatisch entsprechend dem Betriebszustand verändert, sodassdie im Wesentlichen richtige Expansion durchgeführt werden kann. Die einzigeArt der Düsekann in dem Ejektorpumpenkreis unter Beibehaltung der hohen Leistungdes Ejektorpumpenkreises unabhängigvon der speziellen Kühlleistungund dem Konstruktionsdruckzustand verwendet werden.
    [0075] Der Kegelwinkel ϕ2 des konischzulaufenden Abschnitts 44a der Düse 44 kann von einemFußabschnittder Nadel 44 zu dem Spitzenende der Nadel 44 verändert werden.Insbesondere ist der Fußabschnittder Nadel 44 ein Abschnitt des konisch zulaufenden Abschnitts 44a,der auf der stromaufwärtigen Seitedes Kältemittelstroms,d.h. auf der Seite des zylindrischen Abschnitts der Nadel 44 bezüglich des Spitzenendesder Nadel 44 angeordnet ist.
    [0076] Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung wird nun unter Bezugnahme auf 6–8 beschrieben. Wie in 6 und 7 dargestellt, ist der Spitzenendabschnittdes konisch zulaufenden Abschnitts 44a im zweiten Ausführungsbeispielin einer flachen Form oder einer im Wesentlichen Halbkugelform ausgebildet.
    [0077] Der Spitzenendabschnitt des konischzulaufenden Abschnitts 44a der Nadel 44 ist indem DüsenstrahlstromA angeordnet. Der Spitzenendabschnitt des konisch zulaufenden Abschnitts 44a wirdaufgrund einer Kavitation in dem Düsenstrahlstrom A leicht erodiert.Deshalb wird der diametral kleine Spitzenendabschnitt des konischzulaufenden Abschnitts 44a aufgrund der Erosion leichtabgeschabt, und der Spitzenendabschnitt kann einfach verformt werden.Außerdemist es schwierig, den außerordentlichdünnenSpitzenendabschnitt des konisch zulaufenden Abschnitts 44a herzustellen.Deshalb könnendie Herstellungskosten der Nadel 44 erhöht sein.
    [0078] Im zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in 6 und 7 dargestellt ist, ist dagegen der dünne Spitzenendabschnittdes konisch zulaufenden Abschnitts 44a entfernt, um soin die flache Form oder die im Wesentlichen Halbkugelform gebildetzu sein, sodass die Bearbeitbarkeit des konisch zulaufenden Abschnitts 44a verbessertist. Deshalb kann eine Verformung des Spitzenendabschnitts des konischzulaufenden Abschnitts 44a durch Erosion unterdrückt werden.
    [0079] Wie oben beschrieben, strömt der DüsenstrahlstromA mit einer hohen Geschwindigkeit (z.B. über 100 m/s) entlang der Oberfläche derNadel 44. Wie in 8 dargestellt,wird ein kleiner Kreisstrom (Wirbelstrom) um den Spitzenendabschnittdes konisch zulaufenden Abschnitts 44a erzeugt, wenn der konischeSpitzenendabschnitt nicht in der Nadel 44 ausgebildet ist.Jedoch ändertsich der DüsenstrahlstromA im Vergleich zu dem Fall, dass der spitze Spitzenendabschnittdes konisch zulaufenden Abschnitts 44a ausgebildet ist,nicht wesentlich, selbst wenn der konische Spitzenendabschnitt nichtin der Nadel 44 ausgebildet ist.
    [0080] Der Düsenstrahlstrom A verändert sichunabhängigvom Vorsehen des spitzen Spitzenendabschnitts der Düse 44 nichtdeutlich. Deshalb kann der Ejektorpumpenkreis unter Beibehaltungder hohen Düsenleistungbetrieben werden, selbst wenn die Nadel 44 des zweitenAusführungsbeispiels(d.h. die Nadel 44 ohne spitzen Spitzenendabschnitt) in derDüse 41 verwendetwird.
    [0081] Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung wird nun Bezug nehmend auf 9 beschrieben.Wie in 9 dargestellt,ist im dritten Ausführungsbeispielein gerader Abschnitt 41e in der Düse 41 an einem stromabwärtigen Endbereichausgebildet. Eine Querschnittsfläche(radiales Innenmaß)des geraden Abschnitts 41e bleibt im Wesentlichen konstant.Insbesondere ist der gerade Abschnitt 41e zwischen derDüsenauslassöffnung 41b undeinem Verengungsabschnitt 41d, wo die Querschnittsfläche desStrömungskanalsam meisten reduziert ist, ausgebildet.
    [0082] Die Düsenauslassöffnung 41b ist einAbschnitt, in welchem das radiale Innenmaß in der konischen Düse am meistenreduziert ist. Falls jedoch der konische Düsenabschnitt 41c maschinellhergestellt wird, ändertsich, wenn sich bei der maschinellen Bearbeitung ein Gesamtzufuhrmaß einerBearbeitungsmaschine ändert,der Durchmesser der Düsenauslassöffnung 41b inAbhängigkeitvon dem Gesamtzufuhrmaß derBearbeitungsmaschine. Wenn die Düse 41 durchGießengebildet wird, ist ein Endbearbeitungsprozess an der gegossenenDüse 41 durcheine zusätzlichemaschinelle Bearbeitung notwendig. Auch in diesem Fall ändert sichder Durchmesser der Düsenauslassöffnung 41b inAbhängigkeitvon der Schwankung des Gesamtzufuhrgrades der Bearbeitungsmaschinebei der maschinellen Bearbeitung.
    [0083] Im dritten Ausführungsbeispiel ist dagegen dergerade Abschnitt 41e an dem stromabwärtigen Endbereich auf der Seiteder Düsenauslassöffnung 41b ausgebildet.Der Gesamtzufuhrgrad des Schnittwerkzeugs der Bearbeitungsmaschinekann sich in dem Bearbeitungsprozess des konischen Abschnitts ändern. Auchin diesem Fall wird der Innendurchmesser des geraden Abschnitts 41e zudem Innendurchmesser des Düsenabschnitts 41c beider am meisten reduzierten Querschnittsfläche (Drosselabschnitt) in demStrömungskanal,sofern der gerade Abschnitt 41e existiert. Hier ist derInnendurchmesser des Düsenabschnitts 41c andem Drosselabschnitt im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesserdes Verengungsabschnitts 41d. Demgemäß kann eine Schwankung desInnendurchmessers des Düsenabschnitts 41c andem Drosselabschnitt einfach geregelt werden, sodass ein Herstellungsprozessder Düse 41 deutlichreduziert werden kann.
    [0084] Wenn der gerade Abschnitt 41e aufder Seite der Düsenauslassöffnung 41b ausgebildetist, ist der Drosselabschnitt an einem Verbindungsabschnitt eingestellt,wo der gerade Abschnitt 41e mit dem stromabwärtigen Endedes konischen Düsenabschnitts 41c verbundenist. Deshalb wird die Kanalquerschnittsfläche von dem stromabwärtigen Ende deskonischen Düsenabschnitts 41c allmählich größer, wenndas Kältemittelzu der Düsenauslassöffnung 41b strömt. DieKanalquerschnittsflächeist durch die Außenumfangsfläche deskonisch zulaufenden Abschnitts 44a und den geraden Abschnitt 41e inder Düse 41 gebildet.Ferner ist der Innendurchmesser des geraden Abschnitts 41e imWesentlichen konstant, und die Querschnittsfläche des konisch zulaufendenAbschnitts 44a wird zu der stromabwärtigen Seite allmählich geringer.Deshalb wird die Kanalquerschnittsfläche in dem geraden Abschnitt 41e zuder stromabwärtigenEndseite größer.
    [0085] Deshalb beginnt das Kältemitteldie Expansion und das Sieden in dem geraden Abschnitt 41e. Demgemäß wird,falls der gerade Abschnitt 41e übermäßig lang ist, eine dimensionsloseZahl D (Kanalquerschnittsflächein dem geraden Abschnitt/Querschnittsfläche des Verengungsabschnitts) übermäßig groß. In diesemFall dehnt sich das Kältemittelin dem geraden Abschnitt 41e übermäßig und die Düsenleistungder Düse 41 sinkt.Demgemäß muss dieLänge desgeraden Abschnitts 41e auf eine vorbestimmte Länge eingestelltsein, sodass die übermäßige Expansionin dem geraden Abschnitt 41e nicht bewirkt wird. Weil auchim dritten Ausführungsbeispielder konisch zulaufende Abschnitt 44a der Nadel 44 aus derDüsenauslassöffnung 41b ragt,könnendie Vorteile ähnlichdem ersten Ausführungsbeispielerzielt werden.
    [0086] Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung wird nun Bezug nehmend auf 10–12 beschrieben. Wie in 10 dargestellt, ist in diesemAusführungsbeispielein Stellglied 47 zum Verschieben der Nadel 44 inder axialen Richtung der Nadel 44 vorgesehen. Die Nadel 44 wird entsprechendeiner Strömungsmengedes in die Düse 41 strömenden Hochdruck-Kältemittelsverschoben, sodass ein wesentlicher Öffnungsgrad der Düsenauslassöffnung 41b geregeltund variiert werden kann.
    [0087] Ein Schrittmotor wird für das Stellglied 47 in diesemAusführungsbeispielverwendet. Die Nadel 44 wird entsprechend einem Drehgraddes Schrittmotors in der axialen Richtung der Nadel 44 verschoben.
    [0088] Das Kältemittel strömt in dieDüse 41,und die Kältemittelgeschwindigkeitsteigt in diesem Ausführungsbeispielin der Düsebis auf die Schallgeschwindigkeit. Demgemäß wird eine Strömungsrate desdurch die Düse 41 gelangendenKältemittels durchden Kältemittelzustandauf der Niederdruckseite in der Ejektorpumpe 40 nicht wesentlichbeeinflusst.
    [0089] Eine Strömungsrate des durch die Düse 41 strömenden Kältemittelshat eine proportionale Beziehung zu einem Wert, welcher durch Multiplizieren derQuerschnittsflächeeines Verengungsabschnitts in der Düse 41 und des Drucksdes in die Düse 41 strömenden Kältemittelsberechnet wird. Hier hat der Verengungsabschnitt in der Düse 41 diekleinste Querschnittsflächein dem Kältemittelströmungskanalder Düse 41.Wenn sich die Wärmelastdes Ejektorpumpenkreises ändert, ändert sichder Betriebszustand des Ejektorpumpenkreises. In diesem Fall ändern sichdie Strömungsratedes Hochdruck-Kältemittelsund der Druck des Hochdruck-Kältemittels. Demgemäß ändert sicheine fürden Verengungsabschnitt benötigteKanalquerschnittsfläche.
    [0090] Im vierten Ausführungsbeispiel wird die Nadel 44 verschobenund die Kanalquerschnittsfläche desVerengungsabschnitts verändert,sodass konstant eine geeignete Kanalquerschnittsfläche des Verengungsabschnittsgehalten werden kann. So kann der Ejektorpumpenkreis effizient betriebenwerden. Im Detail wird, wie in 11A dargestellt,die Kanalquerschnittsflächedes Verengungsabschnitts 44b durch das Nadelventil 44 vergrößert, wenndie Strömungsratedes Hochdruck-Kältemittelsvergrößert wird.Dagegen wird, wie in 11B dargestellt, dieKanalquerschnittsflächedes Verengungsabschnitts 44b durch das Nadelventil 44 verringert, wenndie Strömungsratedes Hochdruck-Kältemittels gesenktwird.
    [0091] Im vierten Ausführungsbeispiel wird, wenn dieNadel 44 zu der dem Mischabschnitt 42 abgewandtenSeite verschoben wird, wie in 11A dargestellt,die Kanalquerschnittsflächedes Verengungsabschnitts (d.h. die Querschnittsfläche desDüsenstrahlstromsA) vergrößert. Indieser Situation wird eine relative Querschnittsfläche derNadel 44 in dem DüsenstrahlstromA an dem Düsenauslass 44b bezüglich dergesamten Querschnittsflächedes DüsenstrahlstromsA klein. Demgemäß ändert sichdie Querschnittsflächedes DüsenstrahlstromsA nicht groß,währendder DüsenstrahlstromA entlang der Oberflächeder Nadel 44 zu der stromabwärtigen Seite der Düsenauslassöffnung 41b strömt. D.h.der Erweiterungsgrad der Querschnittsfläche des Düsenstrahlstroms A wird an derDüsenauslassöffnung 41b klein.In diesem Fall ist der Druckabfall des Düsenstrahlstroms A an der Düsenauslassöffnung 41b klein.Deshalb wird, wenn der Öffnungsgraddes Verengungsabschnitts (Düsenauslassöffnung 41b)größer ist,der Druckunterschied zwischen dem Düsenstrahlstrom A und dem vondem Verdampfapparat 30 zu dem Mischabschnitt 42 gesaugtenNiederdruck-Kältemittelan der Düsenauslassöffnung 41b groß. Wie obenbeschrieben, dehnt sich demgemäß die Grenzfläche A0 desDüsenstrahlstromsA an der Düsenauslassöffnung 41b (Verengungsabschnitt).
    [0092] Wenn dagegen die Nadel 44 zuder Seite des Mischabschnitts 42 verschoben wird, wie in 11B dargestellt, wird dieKanalquerschnittsflächedes Verengungsabschnitts (Düsenauslassöffnung 41b)kleiner. In dieser Situation wird die relative Querschnittsfläche derNadel 44 in dem DüsenstrahlstromA an dem Düsenauslass 41b bezüglich dergesamten Querschnittsflächedes DüsenstrahlstromsA groß. Demgemäß ändert sichdie Querschnittsflächedes DüsenstrahlstromsA stark, währendder DüsenstrahlstromA entlang der Oberflächeder Nadel 44 zu der stromabwärtigen Seite der Düsenauslassöffnung 41b gebildetist. D.h. der Erweiterungsgrad der Querschnittsfläche desDüsenstrahlstromsA wird an der Düsenauslassöffnung 41b groß. In diesemFall wird der Druckabfall des DüsenstrahlstromsA an der Düsenauslassöffnung 41b groß. Wenndeshalb der Öffnungsgraddes Verengungsabschnitts (Düsenauslassöffnung 41b)klein ist, wird der Druckunterschied zwischen dem DüsenstrahlstromA und dem von dem Verdampfapparat 30 zu dem Mischabschnitt 42 gesaugtenNiederdruck-Kältemittelan der Düsenauslassöffnung 41b klein.Weil das Hochdruck-Kältemittelwegen des Druckabfalls an der Düsenauslassöffnung 41b dekomprimiertwird, wird der Druck des Hochdruck-Kältemittels näher zu demDruck des Niederdruck-Kältemittels.Wie oben beschrieben, dehnt sich demgemäß die Grenzfläche A0 desDüsenstrahlstromsA an dem Düsenauslass 41b nicht leicht.
    [0093] Deshalb ändert sich in diesem Ausführungsbeispieldie Form des Düsenstrahlstromsautomatisch entsprechend der Veränderungder Kanalquerschnittsflächedes Verengungsabschnitts (Düsenauslass 41b).Demgemäß ändert sichdie Kanalquerschnittsflächedes Kältemittelstromsin der Düsenauslassöffnung 41b automatischentsprechend der Änderungder Querschnittsflächedes Verengungsabschnitts.
    [0094] Wenn zum Beispiel ein Druck des indie Düse 41 strömenden Kältemittelskonstant ist, wird die dimensionslose Zahl D (21) in dem geeigneten Expansionsmoduskonstant. Hierbei wird die dimensionslose Zahl D durch Teilen derQuerschnittsflächedes Strömungskanalsin der Düse 41 durchdie Querschnittsflächedes Verengungsabschnitts berechnet. Deshalb kann in diesem Ausführungsbeispieldie dimensionslose Zahl D unabhängigvon der in die Düse 41 strömenden Kältemittelmengekonstant gehalten werden.
    [0095] Eine Beziehung zwischen einem Druckerhöhungsgradin der Ejektorpumpe und einer Kältemittelströmungsmengein der Düseist in 12 bezüglich desFalls der Düse 41 indiesem Ausführungsbeispielund des Falls unterschiedlicher Arten der Lavaldüsen, die für jeden Betriebszustand optimiertsind, dargestellt. Hier werden in diesem Ausführungsbeispiel die einzelneDüse 41 unddie einzelne Nadel 44 verwendet, und nur die relative Positionzwischen der Düse 41 undder Nadel 44 wird in dem Versuch in 12 verändert.
    [0096] Die Ejektorpumpe in diesem Ausführungsbeispielkann eine Leistung äquivalentzu den fürjeden Betriebszustand optimierten Lavaldüsen erzeugen. Deshalb können sichdie einzelne Düse 41 und dieeinzelne Nadel 44 in diesem Ausführungsbeispiel an die Veränderungdes Betriebszustandes anpassen.
    [0097] Das fünfte Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung wird nun unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschrieben.Wie in 13 dargestellt,ist in diesem Ausführungsbeispielein Proportionalelektromagnet fürdas Stellglied 47 angewendet.
    [0098] Die Motordrehzahl ändert sichentsprechend einer Antriebslast in einem Fahrzeug. Deshalb kann dieDrehzahl des Kompressors 10 plötzlich geändert werden, wenn der Kompressor 10 durcheinen Antriebsmotor des Fahrzeugs angetrieben wird, selbst wennsich eine Klimalast nicht ändert.Die Nadel 44 muss schnell verschoben werden, sodass dieplötzlicheVeränderungder Drehzahl des Kompressors 10 schnell absorbiert werdenkann.
    [0099] Der Proportionalelektromagnet wirdin diesem Ausführungsbeispielzum Betätigender Nadel 44 verwendet. Der Proportionalelektromagnet hat eineschnellere Reaktionscharakteristik im Vergleich zu dem Schrittmotordes vierten Ausführungsbeispiels.
    [0100] Wie in 14 dargestellt,wird in diesem Ausführungsbeispielein Magnetfeld in einer Elektromagnetspule des Proportionalelektromagnetenerzeugt und gesteuert. Im Detail wird die elektromagnetische Kraft(Elektromagnetkraft) so gesteuert, dass die Elektromagnetkraft undein Druckunterschied zwischen dem Hochdruck-Kältemittelstrom und dem Niederdruck-Kältemittelstromum die Düse 41 im Gleichgewichtsind, sodass die Position der Nadel 44 eingestellt wird.Die Federkraft einer Feder 100 in der Ejektorpumpe 40 wirdin diesem Ausführungsbeispiel imVoraus so bestimmt, dass die Düsenauslassöffnung 41b durchdie Nadel 44 nicht geschlossen wird, selbst wenn der Druckunterschiedum die Düse 41 (insbesondereum die Düsenauslassöffnung 41b9 maximalwird.
    [0101] Das sechste Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung wird nun Bezug nehmend auf 15–17 beschrieben. In den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielenist der Kegelwinkel des konisch zulaufenden Abschnitts 44a derNadel 44 von dem Fußabschnittder Nadel 44 zu dem Spitzenendabschnitt der Nadel 44 konstant.Wie in 15 dargestellt,ist im sechsten Ausführungsbeispielder konische Abschnitt 44a mit einem Fußabschnitt 44a1 angrenzendan einen zylindrischen Abschnitt 44c und einem Endseitenabschnitt 44a2 aufgebaut.Ein Kegelwinkel φ1des Endseitenabschnitts 44a2 der Nadel 44 wirdso vorbestimmt, dass er kleiner als ein Kegelwinkel φ2 des Fußabschnitts 44a1 derNadel 44 in diesem Ausführungsbeispielist. Hier ist der Fußabschnitt 44a1 derNadel 44 bezüglichdes Endseitenabschnitts 44a2 der Nadel 44 aufder Seite des zylindrischen Abschnitts 44c der Nadel 44 angeordnet.D.h. der Kegelwinkel des konischen Abschnitts 44a ändert sichzwischen dem Spitzenendabschnitt 44a2 und dem Fußabschnitt 44a1 indem konischen Abschnitt 44a der Nadel 44 von φ1 zu φ2.
    [0102] Hier ist der Kegelwinkel φ2 des Fußabschnitts 44a1 derNadel 44 ein Winkel eines Abschnitts, in welchem die Querschnittsfläche deskonischen Abschnitts 44a (Fußabschnitt 44a1) derNadel 44 maximal wird. Der Fußabschnitt 44a1 derNadel 44 ist an der dem Endseitenabschnitt 44a2 deskonischen Abschnitts 44a der Nadel 44 axial abgewandtenSeite angeordnet.
    [0103] Eine Veränderung der Kanalquerschnittsfläche (Verengungsabschnittsfläche) desVerengungsabschnitts der Düse 41 kannbezüglicheines Verstellmaßesder Nadel 44 im Vergleich zu jenen im vierten Ausführungsbeispielund dem fünftenAusführungsbeispielerhöhtwerden. Deshalb kann der Verstellbereich der Nadel 44 verringertwerden, sodass die Ejektorpumpe 40 verkleinert werden kann.
    [0104] Wie in 16 dargestellt,wird in diesem Ausführungsbeispielfür dasStellglied 47 ein mechanisches Stellglied verwendet. Dasmechanische Stellglied verschiebt die Nadel 44 entsprechendder Temperatur des Hochdruck-Kältemittelsaxial. Ein Verstellbereich der Nadel 44 kann verringertwerden, falls das mechanische Stellglied in der Ejektorpumpe 40 verwendetwird.
    [0105] Das Stellglied 47 im sechstenAusführungsbeispielhat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie jener des Stellglieds,das in der JP-A-9-264622 offenbartist. Insbesondere ist ein Element 47a mit der Nadel 47 aufeiner Seite verbunden und auch mit einer Membran 47b aufder anderen Seite verbunden. Die Nadel 44 wird entsprechendder Bewegung der Membran 47b axial verschoben.
    [0106] Die Membran 47b ist zwischenein erstes Gehäuse 47c undein zweites Gehäuse 47d eingesetzt.Der Außenumfangsabschnittsowohl des ersten Gehäuses 47c alsauch des zweiten Gehäuses 47d istverschweißtund miteinander verbunden, sodass ein geschlossener Raum 47e zwischendem ersten Gehäuse 47c undder Membran 47b gebildet ist. Das Kältemittel ist in dem geschlossenenRaum 47e enthalten. In diesem Ausführungsbeispiel wird Kohlendioxidfür dasKältemittelverwendet, und es ist in dem geschlossenen Raum 47e eingeschlossen. DieDichte des Kältemittelsin dem geschlossenen Raum 47e beträgt zum Beispiel 600 kg/m3. Die Nadel 44 wird durch eineSchraubenfeder 47f in eine Richtung getrieben, in welcherdie Nadel 44 die Düse 41 schließt.
    [0107] Wenn der Druck des Hochdruck-Kältemittels niedrigerals der kritische Druck des Kältemittelswird, wird das Hochdruck-Kältemittelzu einem Zweiphasenstrom mit einem Gaskältemittelstrom und einem Flüssigkältemittelstrom.In diesem Fall wird die Temperatur des Kältemittels in dem geschlossenen Raum 47e äquivalentzu der Temperatur des Zweiphasen-Hochdruck-Kältemittels um den geschlossenenRaum 47e in dem Stellglied 47.
    [0108] Der Druck (Sättigungsdruck bei der Temperaturdes Hochdruck-Kältemittels)des geschlossenen Raums 47e wird äquivalent zu dem Druck des Hochdruck-Kältemittels.In dieser Situation zieht die Schraubenfeder 47f sowohldas Element 47a als auch die Membran 47b zu derSeite der Nadel 44 (rechte Seite in 161.Das Volumen des durch die Membran 47b und das erste Gehäuse 47c definiertengeschlossenen Raums 47e wird größer, sodass der Druck in demgeschlossenen Raum 47e sinkt und die Temperatur des Kältemittelsin dem geschlossenen Raum 47e ebenfalls sinkt. D.h. derUnterkühlungsgraddes Kältemittelsin dem geschlossenen Raum 47e wird durch die Treibkraftder Schraubenfeder 47f gesichert.
    [0109] Die Treibkraft der Schraubenfeder 47f beträgt etwa0,6 MPa, was ein umgewandelter Druck ist, der entsprechend dem Druckan der Membran 47b berechnet ist. 0,6 MPa ist äquivalentzu einem Druck eines Unterkühlungsgradesvon 5°C,wenn der Druck des Hochdruck-Kältemittelsniedriger als der kritische Druck des Kältemittels ist.
    [0110] Als nächstes wird die Funktionsweisedes Stellglieds 47 beschrieben.
    [0111] Das Hochdruck-Kältemittel strömt von dem Hochdruck-Kältemitteleinlass 46a umdas erste Gehäuse 47c unddas zweite Gehäuse 47d indas Stellglied 47. Die Temperatur des Kältemittels in dem geschlossenenRaum 47e wird im Wesentlichen gleich der Temperatur desHochdruck-Kältemittelsum den geschlossenen Raum 47e. In diesem Fall ändern sichdie Temperatur des Kältemittelsin dem geschlossenen Raum 47e und der Druck in dem geschlossenenRaum 47e entlang der in 17 dargestelltenisochoren Linie von 600 kg/m3.
    [0112] Wenn die Temperatur des Kältemittelsin dem geschlossenen Raum 47e zum Beispiel 40°C beträgt, wirdder Druck in dem geschlossenen Raum 47e zu etwa 9,7 MPa.Falls der Druck des Hochdruck-Kältemittelsniedriger als 10,3 MPa ist, wird die Membran 47b zu derSeite der Nadel 44 gezogen, sodass sich die Nadel 44 ineine Richtung zum Schließender Düse 41 bewegt.Hierbei wird der Druck (10,3 MPa) durch Addition des Drucks (9,7 MPa)des Kältemittelsin dem geschlossenen Raum 47e und der Treibkraft (0,6 MPa)der Schraubenfeder 47f berechnet. D.h. die Gesamtkraftdes Drucks in dem geschlossenen Raum 47e und der Treibkraftder Schraubenfeder 47f ist größer als der Druck des Hochdruck-Kältemittelsin dem Stellglied 47. In diesem Fall wird die Membran 47b zuder Seite der Düse 41 gezogen,und die Nadel 44 wird zu dem Mischabschnitt 42 verschoben(rechte Seite in 16).
    [0113] Falls dagegen der Druck des Hochdruck-Kältemittelsgrößer als10,3 MPa ist, wird die Membran 47b zu der abgewandten Seiteder Nadel 44 gezogen, sodass sich die Nadel 44 ineine Richtung zum Öffnender Düse 41 bewegt.So wird der Öffnungsgradder Düse 41 automatischso gesteuert, dass der Druck des Hochdruck-Kältemittels auf etwa 10,3 MPageregelt wird.
    [0114] Das Verschiebungsmaß der Nadel 44 durch dieMembran 47b kann im Vergleich zu dem Schrittmotor und demProportionalelektromagnet nicht auf einen großen Wert gesetzt werden. ImAllgemeinen beträgtdas Verschiebungsmaß derNadel 44 weniger als 1 mm, wenn die Membran 47b indem Stellglied 47 verwendet wird.
    [0115] Das siebte Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung wird nun Bezug nehmend auf 18 beschrieben.Eine Modifikation der Nadel 44 im sechsten Ausführungsbeispiel ist in diesemAusführungsbeispielbeschrieben. Insbesondere ist, wie in 18 dargestellt,das Spitzenende des Endseitenabschnitts 44a2 des konischzulaufenden Abschnitts 44a in einer flachen Form oder einerim Wesentlichen Halbkugelform ausgebildet. Außerdem ist der konisch zulaufendeAbschnitt 44a so ausgebildet, dass der Kegelwinkel φ1 des Endseitenabschnitts 44a2 derNadel 44 kleiner als der Kegelwinkel φ2 des Fußabschnitts 44a1 derNadel 44 wird. Im siebten Ausführungsbeispiel sind die anderenTeile ähnlich jenendes oben beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiels.
    [0116] Obwohl die vorliegende Erfindungin Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen davon unterBezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschriebenworden ist, ist zu bemerken, dass verschiedene Änderungen und Modifikationenfür denFachmann offensichtlich sein werden.
    [0117] Zum Beispiel wird die Ejektorpumpe 40 der vorliegendenErfindung in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen in einer Fahrzeug-Klimaanlageverwendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendungauf einer Fahrzeug-Klimaanlagebeschränkt,sondern kann auch in anderen Ejektorpumpenkreisen, wie beispielsweiseeinem Kühler,einem Gefrierapparat und einem Heißwasserversorgungssystem für einenanderen Gebrauch benutzt werden.
    [0118] Das Stellglied 47 ist nichtauf die oben beschriebenen Ausführungsbeispielebeschränkt.Das Stellglied 47 kann ein mechanisches Stellglied sein, daszum Beispiel einen Inertgasdruck, einen Flüssigkeitsdruck, einen Motorund ein Zahnrad verwendet. Außerdemkann ein elektrisches Stellglied, wie beispielsweise ein nichtelektromagnetischesStellglied mit einer piezo-elektrischen Vorrichtung verwendet werden.
    [0119] In den obigen Ausführungsbeispielenwird fürdas KältemittelKohlendioxid verwendet und der Druck des Hochdruck-Kältemittelsist größer alsder kritische Druck des Kältemittelseingestellt. Jedoch kann fürdas Kältemittelauch Freon (R134a)-Gasbenutzt werden, sodass der Druck des Hochdruck-Kältemittels kleiner als derkritische Druck des Kältemittelseingestellt wird. Ferner könnenwenigstens zwei der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniertwerden.
    [0120] Der konisch zulaufende Abschnitt 44a kann soausgebildet sein, dass der Kegelwinkel φ1 des Endseitenabschnitts 44a2 derNadel 44 größer als derKegelwinkel φ2des Fußseitenabschnitts 44a1 derNadel 44 wird. Zusätzlichkönnender Kegelwinkel φ1des Endseitenabschnitts 44a2 und der Kegelwinkel φ2 des Fußseitenabschnitts 44a1 variiertwerden, sodass die Düsenleistungverbessert werden kann.
    [0121] Derartige Änderungen und Modifikationen liegenselbstverständlichim Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiertist.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Ejektorpumpe zum Pumpen eines Fluids durch Mitreißen einesHochgeschwindigkeitsfluids, mit einer Düse (41) mit einerFluidauslassöffnung 141b), auswelcher das Hochgeschwindigkeitsfluid gespritzt wird, und einemkonischen Düsenabschnitt(41c), der auf einer stromaufwärtigen Seite der Fluidauslassöffnung angeordnetist, wobei der konische Düsenabschnitteinen Innenkanal mit einem zu der Fluidauslassöffnung reduzierten Radialmaß aufweist;und einer Nadel (44) mit einem konischen Nadelabschnitt (44a),die in dem Innenkanal angeordnet ist, wobei der konische Nadelabschnitteine zu einem stromabwärtigenEnde der Nadel reduzierte Querschnittsfläche besitzt; das stromabwärtige Endeder Nadel bezüglichder Fluidauslassöffnungauf einer stromabwärtigenSeite angeordnet ist; und der konische Düsenabschnitt einen Kegelwinkel(ϕ1) aufweist, welcher gleich oder größer als ein Kegelwinkel (ϕ2)des konischen Nadelabschnitts ist.
    [2] Ejektorpumpe nach Anspruch 1, bei welcher dieDüse fernereinen geraden Abschnitt (41e) enthält, der sich von der Fluidauslassöffnung umein vorbestimmtes Maß zueiner stromaufwärtigenSeite erstreckt; der gerade Abschnitt ein inneres Radialmaß besitzt, welchesim Wesentlichen konstant ist; der gerade Abschnitt an einerdirekt stromabwärtigen Seitedes konischen Düsenabschnittsangeordnet ist; die Nadel in der Düse angeordnet ist, um einenFluidkanal dazwischen zu definieren, und der Fluidkanal einen Drosselabschnittaufweist, bei welchem eine Querschnittsfläche des Fluidkanals am kleinsten wird;und der gerade Abschnitt und der konische Düsenabschnitt miteinander andem Drosselabschnitt verbunden sind.
    [3] Ejektorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, bei welcherder konische Nadelabschnitt einen Fußabschnitt (44a1)und einen stromab des Fußabschnitts angeordnetenEndabschnitt (44a2) enthält; und der Endabschnitt einenKegelwinkel (φ1)besitzt, welcher von einem Kegelwinkel (φ2) des Fußabschnitts unterschiedlichist.
    [4] Ejektorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, bei welcherder konische Nadelabschnitt einen Fußabschnitt (44a1)und einen stromab des Fußabschnitts angeordnetenEndabschnitt (44a2) enthält; und der Endabschnitt einenKegelwinkel (φ1)besitzt, welcher kleiner als der Kegelwinkel (φ2) des Fußabschnitts ist.
    [5] Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher derkonische Nadelabschnitt eine stromabwärtige Endfläche aufweist, welche in einer imWesentlichen Halbkugelform oder einer flachen Form ausgebildet ist.
    [6] Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit einemStellglied (47) zum Verschieben der Nadel in einer axialenRichtung der Nadel.
    [7] Ejektorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einemGehäuse(45) zum Definieren wenigstens eines Mischabschnitts (42),in welchem das Fluid durch das Mitreißen des aus der Fluidauslassöffnung gespritztenHochgeschwindigkeitsfluids angesaugt wird, um mit dem Hochgeschwindigkeitsfluid vermischtzu werden.
    [8] Ejektorpumpe zum Pumpen eines Fluids durch Mitreißen einesHochgeschwindigkeitsfluids, mit einer Düse (41), die enthält: eineFluidauslassöffnung(41b), aus welcher das Hochgeschwindigkeitsfluid gespritztwird, einen geraden Abschnitt (41e), der sich vonder Fluidauslassöffnungum ein vorbestimmtes Maß zueiner stromaufwärtigenSeite erstreckt und ein inneres Radialmaß aufweist, welches im Wesentlichenkonstant ist, und einen konischen Düsenabschnitt (41c),der auf einer stromaufwärtigenSeite des geraden Abschnitts angeordnet ist, wobei der konischeDüsenabschnitteinen Innenkanal mit einem zu dem geraden Abschnitt reduziertenRadialmaß aufweist;und einer Nadel (44) mit einem konischen Nadelabschnitt (44a),welcher einem zu einem stromabwärtigen Endeder Nadel reduzierten Querschnittsfläche aufweist, wobei dieNadel in der Düseangeordnet ist, um einen Fluidkanal dazwischen zu definieren, undder Fluidkanal einen Drosselabschnitt aufweist, bei welchem eine Querschnittsfläche desFluidkanals am kleinsten wird; der gerade Abschnitt und derkonische Düsenabschnittmiteinander an dem Drosselabschnitt verbunden sind; die Nadelein stromabwärtigesEnde aufweist, welches bezüglichdes Drosselabschnitts an einer stromabwärtigen Seite angeordnet ist;und der konische Düsenabschnitteinen Kegelwinkel (ϕ1) aufweist, welcher gleich oder größer alsein Kegelwinkel (ϕ2) des konischen Nadelabschnitts ist.
    [9] Dampfkompressions-Kühlkreis, mit einem Kompressor(10) zum Komprimieren eines Kältemittels; einem Kühler (20)zum Kühlendes aus dem Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels; einer Ejektorpumpe(40) mit einer Düsezum Dekomprimieren des Hochdruck-Kältemittelsaus dem Kühler; einemVerdampfapparat (30) zum Verdampfen eines Niederdruck-Kältemittelsnach der Dekomprimierung; und einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50)zum Trennen des aus der Ejektorpumpe ausgegebenen Kältemittelsin ein gasförmigesKältemittelund ein flüssigesKältemittel,wobei die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtungeinen mit einer Kältemittelsaugseitedes Kompressors verbundenen Gaskältemittelauslassund einen mit einer Einlassseite des Verdampfapparats verbundenenFlüssigkältemittelauslassenthält,wobei die Ejektorpumpe enthält: eineDüse (41)mit einem konischen Düsenabschnitt 141c),welcher einen Innenkanal mit einem zu einer Düsenauslassöffnung (41b), auswelcher ein Hochgeschwindigkeits-Kältemittel gespritzt wird, reduziertenRadialmaß aufweist, eineNadel (44) mit einem konischen Nadelabschnitt (44a),die in dem Innenkanal angeordnet ist, wobei der konische Nadelabschnitteine zu einem stromabwärtigenEnde der Nadel reduzierte Querschnittsfläche aufweist, und einenDruckerhöhungsabschnitt(42, 43), in welchem das gasförmige Kältemittel aus dem Verdampfapparatdurch Mitreißendes aus der Düsenauslassöffnung gespritztenHochgeschwindigkeits-Kältemittels angesaugtwird, wobei das stromabwärtigeEnde der Nadel bezüglichder Düsenauslassöffnung aufeiner stromabwärtigenSeite angeordnet ist; und der konische Düsenabschnitt einen Kegelwinkel(ϕ1) aufweist, welcher gleich oder größer als ein Kegelwinkel (ϕ2)des konischen Nadelabschnitts ist.
    [10] Dampfkompressionskühlkreis nach Anspruch 9, beiwelchem die Düseferner einen geraden Abschnitt (41e) enthält, dersich von der Fluidauslassöffnungum ein vorbestimmtes Maß zueiner stromaufwärtigenSeite erstreckt; der gerade Abschnitt ein inneres Radialmaß besitzt, welchesim Wesentlichen konstant ist; der gerade Abschnitt an einerdirekt stromabwärtigen Seitedes konischen Düsenabschnittsangeordnet ist; die Nadel in der Düse angeordnet ist, um einenFluidkanal dazwischen zu definieren, und der Fluidkanal einen Drosselabschnittaufweist, bei welchem eine Querschnittsfläche des Fluidkanals am kleinsten wird;und der gerade Abschnitt und der konische Düsenabschnitt miteinander andem Drosselabschnitt verbunden sind.
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    2010-09-23| 8110| Request for examination paragraph 44|
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    2017-06-01| R016| Response to examination communication|
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