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    • 专利摘要:
    In einem Ejektorpumpenkreis mit einer Ejektorpumpe (40) mit einer Düse (41) zum Dekomprimieren eines Kältemittels ist eine verstellbare Drosselvorrichtung (60) stromauf der Düse angeordnet, um das aus einem Kondensator (20) strömende Hochdruck-Kältemittel zu dekomprimieren und zu dehnen. Zum Beispiel dekomprimiert die verstellbare Drosselvorrichtung das Hochdruck-Kältemittel an einer stromaufwärtigen Stelle der Düse der Ejektorpumpe in einen Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand. Zusätzlich enthält die verstellbare Drosselvorrichtung eine Gegendruckkammer (62) mit einem Innendruck, der sich durch Erfassen einer Kältemitteltemperatur auf einer Kältemittelauslassseite eines Verdampfapparats (30) ändert, und eine Druckeinleitungseinrichtung (67, 42a) zum Einleiten eines Kältemitteldrucks auf einer Kältemittelauslassseite des Verdampfapparats zu einer der Gegendruckkammer bezüglich einer Federplatte (63) abgewandten Seite. Deshalb kann ein Druckunterschied zwischen der Gegendruckkammer und der der Gegendruckkammer abgewandten Seite kleiner gemacht werden.
    公开号:DE102004029088A1
    申请号:DE200410029088
    申请日:2004-06-16
    公开日:2005-01-05
    发明作者:Makoto Kariya Ikegami；Haruyuki Kariya Nishijima；Hirotsugu Kariya Takeuchi
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F25B1-00
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft einen Ejektorpumpenkreis mit einerEjektorpumpe. In dem Ejektorpumpenkreis ist eine verstellbare Drosselvorrichtungstromauf einer Düseder Ejektorpumpe angeordnet, sodass ein Hochdruck-Kältemittelin der verstellbaren Drosselvorrichtung vor der Dekompression inder Düsedekomprimiert wird.
    [0002] Ineinem Ejektorpumpenkreis wird ein Kältemittel in einer Düse einerEjektorpumpe dekomprimiert und gedehnt, sodass ein in einem Verdampfapparatverdampftes gasförmigesKältemittelangesaugt wird und der Druck des in einen Kompressor zu saugendenKältemittelsdurch Umwandeln von Expansionsenergie in Druckenergie davon erhöht wird. Inder Düseder Ejektorpumpe wird die Druckenergie des Kältemittels in die Geschwindigkeitsenergiedavon umgewandelt. Weil das durch die Düse strömende Kältemittel dekomprimiert wird,um die Sättigungsflüssigkeitsliniezu schneiden, siedet ferner das Kältemittel nahe einer einenDrosselabschnitt der Düsedefinierenden Innenwandfläche.Andererseits sind in einem von der Innenwandfläche der Düse getrennten Mittelabschnitt,weil das Kältemittelschwierig zu sieden ist, Flüssigkeitstropfendes Kältemittels schwierigwinzig zu bekommen. Deshalb kann eine Düsenleistung und eine Ejektorpumpenleistungin dem Ejektorpumpenkreis vermindert sein.
    [0003] Umdieses Problem zu überwinden,ist in der JP-A-5-149652 eine feste Drosselvorrichtung stromaufeiner Düsein einer Ejektorpumpe angeordnet, sodass das Kältemittel durch die feste Drosselvorrichtungund die Düsein zwei Schritten dekomprimiert wird. D.h. das Kältemittel siedet einmal inder festen Drosselvorrichtung in der ersten Stufe und das Kältemittelwird an einem Einlass der Düsegedehnt, um so in der Düsein dem zweiten Schritt unter Erzeugung eines Blasenkerns zu sieden.In der Ejektorpumpe kann, weil die erste Drosselvorrichtung die festeDrosselvorrichtung ist, eine Strömungsmenge nichteingestellt werden. Deshalb könnendie Düsenleistungund die Ejektorpumpenleistung des Ejektorpumpenkreises nicht ineinem weiten Lastschwankungsbereich verbessert werden.
    [0004] InAnbetracht der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegendenErfindung, einen Ejektorpumpenkreis mit einer Ejektorpumpe vorzusehen,welcher eine Ejektorpumpenleistung und eine Düsenleistung in einem weitenLastschwankungsbereich des Ejektorpumpenkreises effektiv verbessert.
    [0005] Esist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ejektorpumpenkreismit einer verstellbaren Drosselvorrichtung stromauf einer Ejektorpumpevorzusehen, welcher unter Verhinderung einer Beschädigung einerFederplatte in der verstellbaren Drosselvorrichtung effektiv betriebenwerden kann.
    [0006] Gemäß der vorliegendenErfindung enthält einEjektorpumpenkreis einen Kompressor zum Komprimieren eines Kältemittels,einen Hochdruck-Wärmetauscherzum Kühlendes aus dem Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels, einen Niederdruck-Wärmetauscher zum Verdampfen desNiederdruck-Kältemittelsnach der Dekompression, eine an einer Kältemittelauslassseite des Hochdruck-Wärmetauschersangeordnete verstellbare Drosselvorrichtung, eine Ejektorpumpe undeine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtungzum Trennen des Kältemittelsaus der Ejektorpumpe in gasförmiges Kältemittelund flüssigesKältemittel.Die Ejektorpumpe enthälteine Düsezum Dekomprimieren und Dehnen des aus der verstellbaren Drosselvorrichtung strömenden Kältemittelsdurch Umwandeln der Druckenergie des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergiedes Kältemittelsund einen Druckerhöhungsabschnitt,der angeordnet ist, um einen Druck des Kältemittels durch Umwandelnder Geschwindigkeitsenergie des Kältemittels in die Druckenergiedes Kältemittelszu erhöhen,wobei das aus der Düsegestrahlte Kältemittelund das aus dem Niederdruck-Wärmetauscherangesaugte Kältemittelvermischt werden. In dem Ejektorpumpenkreis enthält die verstellbare Drosselvorrichtungeine Gegendruckkammer mit einem Innendruck, der sich durch Erfasseneiner Kältemitteltemperaturan einer Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschers ändert, undeine Druckeinleitungseinrichtung zum Einleiten eines Kältemitteldrucksauf der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauscherszu einer der Gegendruckkammer abgewandten Seite.
    [0007] Weildie verstellbare Drosselvorrichtung stromauf der Düse der Ejektorpumpevorgesehen ist, ist es möglich,das Kältemittelvor der Einleitung in die Düseder Ejektorpumpe geeignet zu dekomprimieren. Demgemäß können dieEjektorpumpenleistung und die Düsenleistungin einem weiten Lastschwankungsbereich des Ejektorpumpenkreiseseffektiv verbessert werden, wobei eine ausreichende Kühlleistungin dem Ejektorpumpenkreis erzielt werden kann. Zusätzlich wirdder Kältemitteldruckauf der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschersan die der Gegendruckkammer abgewandte Seite in der verstellbarenDrosselvorrichtung angelegt, wodurch ein Druckunterschied zwischen derGegendruckkammer und der der Gegendruckkammer abgewandten Seitekleiner gemacht werden kann. Im Allgemeinen enthält die verstellbare Drosselvorrichtungeine Federplatte zum Definieren der Gegendruckkammer und einen entsprechendeiner Bewegung der Federplatte verschiebbaren Ventilkörper, umeinen Drosselöffnungsgradzu verändern.In diesem Fall ist die Druckeinleitungseinrichtung vorgesehen, umden Kältemitteldruckauf der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauscherszu der der Gegendruckkammer bezüglichder Federplatte abgewandten Seite zu leiten. Demgemäß können dieDruckänderungseigenschaftendes in der Gegendruckkammer eingeschlossenen Gases geeignet gemachtwerden und eine Beschädigungder Federplatte durch den Druckunterschied kann verhindert werden.
    [0008] Vorzugsweiseweist die verstellbare Drosselvorrichtung eine Temperaturübertragungseinrichtung zum Übertragender Kältemitteltemperaturauf der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauscherszu der Gegendruckkammer auf. Deshalb kann der Ventilkörper denDrosselöffnungsgradentsprechend einem Überhitzungsgraddes Kältemittels aufder Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschersverändern.
    [0009] ZumBeispiel ist die Druckeinleitungseinrichtung ein Kältemittelaußenrohr,durch welches die Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschersmit einem der Gegendruckkammer bezüglich der Federplatte abgewandtenRaum in Verbindung steht. Alternativ ist ein Teil einer Verbindungsstange, diezwischen der Federplatte und dem Ventilkörper verbunden ist, in einemKältemittelkanalausgesetzt, durch welches das Kältemittelvon der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschers strömt, undwird als die Druckeinleitungseinrichtung verwendet.
    [0010] Obigesowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindungwerden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugtenAusführungsbeispielenin Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.Darin zeigen:
    [0011] 1 eine schematische Darstellungeines Ejektorpumpenkreises mit einer Ejektorpumpe und einer verstellbarenDrosselvorrichtung gemäß einem erstenbevorzugten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0012] 2 eine vergrößerte schematischeDarstellung der Konstruktion der verstellbaren Drosselvorrichtungin dem Ejektorpumpenkreis gemäß dem erstenAusführungsbeispiel;
    [0013] 3 ein Mollier-Diagramm (p-h-Diagramm) zurErläuterungdes Dekompressionsvorgangs der verstellbaren Drosselvorrichtungund der Düseder Ejektorpumpe in dem Ejektorpumpenkreis gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
    [0014] 4 eine schematische Schnittansichteiner verstellbaren Drosselvorrichtung in einem Ejektorpumpenkreisgemäß einemzweiten bevorzugten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0015] 5 eine schematische Darstellungeines Ejektorpumpenkreises mit einer verstellbaren Drosselvorrichtungin einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
    [0016] 6 eine vergrößerte schematischeDarstellung der verstellbaren Drosselvorrichtung in dem Ejektorpumpenkreisvon 5.
    [0017] BevorzugteAusführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme aufdie anhängendenZeichnungen beschrieben.
    [0018] Imersten Ausführungsbeispielwird ein Ejektorpumpenkreis typischerweise als Dampfkompressionskühler für eine Vitrinezum Kühlenund Gefrieren von Speisen und Getränken oder als Dampfkompressionskühler ineinem Fahrzeug zum Transportieren von Speisen und Getränken, während siein einem Kühl-oder Gefrierzustand gehalten werden, verwendet. Wie in 1 dargestellt, ist ein Kompressor 10 einelektrischer Kompressor zum Ansaugen und Komprimieren eines in demEjektorpumpenkreis zirkulierenden Kältemittels. Ein Kondensator(Kühler) 20 istein Hockdruck-Wärmetauscherzum Kühlen desaus dem Kompressor 10 ausgegebenen Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelsdurch Durchführeneines Wärmetauschvorgangszwischen Außenluftund dem Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel.
    [0019] Fernerist ein Verdampfapparat 30 ein Niederdruck-Wärmetauscherzum Kühlender in die Vitrine zu blasenden Luft durch Verdampfen des flüssigen Kältemittels,insbesondere durch Durchführen einesWärmetauschvorgangszwischen der Luft und dem Niederdruck-Kältemittel. Eine Ejektorpumpe 40 saugtdas in dem Verdampfapparat 30 verdampfte Kältemittelan, wobei das aus dem Kondensator 20 strömende Kältemittelin einer Düse 41 dekomprimiertund gedehnt wird, und erhöhtden Druck des in den Kompressor 10 zu saugenden Kältemittelsdurch Umwandeln von Expansionsenergie in Druckenergie davon.
    [0020] DieEjektorpumpe 40 enthältdie Düse 41,einen Mischabschnitt 42 und einen Diffusor 43.Die Düse 41 dekomprimiertund dehnt das in die Ejektorpumpe 40 strömende Hochdruck-Kältemittelmit konstanter Enthalpie durch Umwandeln von Druckenergie des Hochdruck-Kältemittelsaus dem Kondensator 20 in Geschwindigkeitsenergie davon.Der Mischabschnitt 42 saugt das in dem Verdampfapparat 30 verdampfteKältemittelunter Verwendung einer Mitreißfunktiondes aus der Düse 41 eingespritztenHochgeschwindigkeits-Kältemittelstromsan und vermischt das angesaugte Kältemittel und das aus der Düse 41 gestrahlteKältemittel.Ferner vermischt der Diffusor 43 das aus der Düse 41 eingespritzte Kältemittelund das aus dem Verdampfapparat 30 angesaugte Kältemittelund erhöhtden Kältemitteldruck durchUmwandeln von Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittelsin Druckenergie davon.
    [0021] Indem Mischabschnitt 42 werden ein Antriebsstrom des Kältemittelsaus der Düse 41 undein Saugstrom des Kältemittelsaus dem Verdampfapparat 30 so vermischt, dass ihre Impulssummeerhalten bleibt, wodurch der Kältemitteldruckerhöhtwird. In dem Diffusor 43 wird, weil eine Querschnittsfläche desKältemittelkanalsallmählichzu seiner Auslassseite größer wird,die Kältemittelgeschwindigkeitsenergie(dynamischer Druck) in Kältemitteldruckenergie (statischerDruck) umgewandelt. Daher wird in der Ejektorpumpe 40 derKältemitteldruckdurch sowohl den Mischabschnitt 42 als auch den Diffusor 43 erhöht. Demgemäß ist inder Ejektorpumpe 40 ein Druckerhöhungsabschnitt aus dem Mischabschnitt 42 unddem Diffusor 43 aufgebaut.
    [0022] Imersten Ausführungsbeispielist eine „Lavaldüse" (siehe ,Fluid Engineering' von Tokyo UniversityPublication) als Düse 41 eingesetzt,um das aus der Düse 41 eingespritzteKältemittelgleich oder höherals die Schallgeschwindigkeit zu beschleunigen. Hierbei enthält die Lavaldüse 41 eineDrosselvorrichtung mit der kleinsten Kanalfläche in ihrem Kältemittelkanal.Jedoch kann auch eine zu ihrer Auslassseite konisch verjüngte Düse als dieDüse 41 verwendet werden.
    [0023] In 1 wird ein Kältemittelaus der Ejektorpumpe 40 ausgegeben und strömt in eineGas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50.Die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 trenntdas Kältemittelaus der Ejektorpumpe 40 in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittelund speichert das getrennte gasförmigeKältemittelund das getrennte flüssige Kältemitteldarin. Die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 enthält einenmit einer Ansaugöffnungdes Kompressors 10 verbundenen Gaskältemittelauslass und einenmit einer Einlassseite des Verdampfapparats 30 verbundenenFlüssigkältemittelauslass.Demgemäß strömt in demEjektorpumpenkreis das flüssigeKältemittelin den Verdampfapparat 30, während das Kältemittel aus dem Kondensator 20 inder Düse 41 derEjektorpumpe 40 dekomprimiert wird.
    [0024] EineDrosselvorrichtung ist im Allgemeinen zwischen der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 unddem Verdampfapparat 30 zum Dekomprimieren des aus der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zu demVerdampfapparat 30 strömendenKältemittels angeordnet.Ferner kann ein Ölrückführkanalin der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 vorgesehen sein,sodass ein durch die Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 getrenntesSchmierölzu dem Kompressor 10 gesaugt werden kann.
    [0025] Eineverstellbare Drosselvorrichtung 60 ist in einem Kältemittelkanalzwischen dem Kondensator 20 und der Ejektorpumpe 40 angeordnet.Die verstellbare Drosselvorrichtung 60 ist ein stromaufder Düse 41 derEjektorpumpe 40 angeordnetes Expansionsventil, welchesdas aus dem Kondensator 20 strömende Hochdruck-Kältemittel in einen Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustanddekomprimiert. Die verstellbare Drosselvorrichtung 60 steuertihren Drosselöffnungsgradso, dass ein Überhitzungsgraddes Kältemittelsauf einer Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 in einem vorbestimmten Bereich(z.B. 0,1–10Grad) liegt.
    [0026] Insbesondereenthältdie verstellbare Drosselvorrichtung 60 einen Ventilkörper 61 zumVeränderneines Drosselöffnungsgrades,eine Dünnschicht-Federplatte 63,eine Verbindungsstange 64, eine Feder 65, eineStellschraube 68 und ein Außenrohr 67. Die Dünnschicht-Federplatte 63 istso konstruiert, dass sie eine Gegendruckkammer 62 mit einemInnendruck, der sich durch Erfassen einer Kältemitteltemperatur auf einerKältemittelauslassseite desVerdampfapparats 30 ändert,und eine der Gegendruckkammer 62 bezüglich der Federplatte 63 abgewandteDruckkammer 66 definiert. Die Verbindungsstange 64 istmit dem Ventilkörper 61 undder Federplatte 63 verbunden, sodass eine Verschiebungder Federplatte 63 auf den Ventilkörper 61 übertragenwird. Die Feder 65 ist so vorgespannt, dass ihre Federkraftauf den Ventilkörper 61 ineine Richtung wirkt, in der das Volumen der Gegendruckkammer 62 verringertwird. Das Außenrohr 67 isteine Druckeinleitungseinrichtung zum Einleiten eines Kältemitteldrucksauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 zu der der Gegendruckkammer 62 bezüglich derFederplatte 63 abgewandten Druckkammer 66.
    [0027] DieGegendruckkammer 62 steht mit einem Temperaturerfassungsabschnitt 62a inVerbindung, der eine Kältemitteltemperaturauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 erfasst, sodass die Kältemitteltemperaturauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 durch den Temperaturerfassungsabschnitt 62a zuder Gegendruckkammer 62 übertragen wird.
    [0028] Indiesem Ausführungsbeispielsind der Ventilkörper 61,die Federplatte 63 und die Verbindungsstange 64 auseinem Metall wie beispielsweise rostfreiem Stahl gemacht, und einVentilgehäuseelement 69 zumBilden der Gegendruckkammer oder der Druckkammer 66 istaus einem Metall wie beispielsweise Aluminium gemacht.
    [0029] Fernerist die Stellschraube 68 so angeordnet, dass sie eine Fertigungsdifferenzder verstellbaren Drosselvorrichtung 60 aufnimmt und dieauf die Federplatte 63 ausgeübte Federkraft so einstellt, dassein Überhitzungsgraddes Kältemittelsauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 in einem vorbestimmten Bereichliegt. Zusätzlichist ein Dichtungselement 64a aus Gummi oder Harz angebracht,um die Druckkammer 66 abzudichten.
    [0030] DasVentilgehäuseelement 69 derverstellbaren Drosselvorrichtung 60 ist mit der Ejektorpumpe 40 integriert,sodass ein aus der verstellbaren Drosselvorrichtung 60 undder Ejektorpumpe 40 aufgebautes Dekompressionselement verkleinertwerden kann.
    [0031] Alsnächsteswird nun die Funktionsweise der verstellbaren Drosselvorrichtung 60 beschrieben.
    [0032] ImAllgemeinen ist das gleiche gasförmige Kältemittelwie das zirkulierende Kältemittelin der Gegendruckkammer 62 mit einer vorbestimmten Flüssigkeitsdichteeingeschlossen. Deshalb ändert sichein Druck Pf in der Gegendruckkammer 62, um zu einem Sättigungsdruckbei einer Kältemitteltemperaturan der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 zu werden. So verschiebt sich dieFederplatte 63 entsprechend einem Gleichgewicht zwischendem Druck Pf in der Gegendruckkammer 62, dem Druck Po inder Druckkammer 66 und der Federkraft Fp der Feder 65.Die Federkraft Fp der Feder 65 ist so ausgewählt, dassein Kältemittel-Überhitzungsgradan der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 in einem vorbestimmten Bereich liegt.Demgemäß kann derDrosselöffnungsgradder verstellbaren Drosselvorrichtung 60 so gesteuert werden,dass der Kältemittel-Überhitzungsgradauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 in dem vorbestimmten Bereich liegt.
    [0033] Wennzum Beispiel der Druck in dem Verdampfapparat 30, d.h.die Wärmelastin dem Verdampfapparat 30 höher wird, sodass der Kältemittel-Überhitzungsgradauf der Kältemittelauslassseite desVerdampfapparats 30 höherwird, wird der Drossel öffnungsgradder verstellbaren Drosselvorrichtung 60 kleiner gemacht.In diesem Fall wird eine Strömungsgeschwindigkeitdes aus der Düse 41 gestrahltenKältemittels(Antriebsstrom) erhöht,wodurch eine in dem Verdampfapparat 30 zirkulierende Kältemittelmenge(Saugstrom-Kältemittel)vergrößert wird.Wenn dagegen der Druck in dem Verdampfapparat 30, d.h.die Wärmlastin dem Verdampfapparat 30 niedriger wird, sodass der Kältemittel-Überhitzungsgradauf der Auslassseite des Verdampfapparats 30 niedrigerwird, wird der Drosselöffnungsgrad derverstellbaren Drosselvorrichtung 60 größer gemacht. In diesem Fallwird eine Strömungsgeschwindigkeitdes aus der Düse 41 gestrahltenKältemittels (Antriebsstrom)verringert, wodurch die in dem Verdampfapparat 30 zirkulierendeKältemittelmenge (Saugstrom-Kältemittel)vermindert wird.
    [0034] Alsnächsteswird nun der Betrieb des Ejektorpumpenkreises gemäß dem erstenAusführungsbeispielbeschrieben.
    [0035] Wiein 1 dargestellt, zirkuliertdas aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel zu dem Kondensator 20.Dann wird das Hochdruck-Kältemittelin dem Kondensator 20 gekühlt und in der verstellbarenDrosselvorrichtung 60 mit konstanter Enthalpie zu einemGas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustanddekomprimiert. Anschließendwird das Kältemittelaus der verstellbaren Drosselvorrichtung 60 in der Düse 41 derEjektorpumpe 40 mit konstanter Enthalpie weiter dekomprimiert,sodass die Kältemittelgeschwindigkeitam Auslass der Düse 41 derEjektorpumpe 40 gleich oder höher als die Schallgeschwindigkeitwird. Danach strömtdas Kältemittelaus dem Auslass der Düse 41 inden Mischabschnitt 42 der Ejektorpumpe 40.
    [0036] 3 zeigt einen Kältemitteldruckdurch den Dekompressionsvorgang in zwei Schritten in dem Ejektorpumpenkreis.In 3 zeigt D1 einenDekompressionsvorgang in der ersten Drosselvorrichtung mittels derverstellbaren Drosselvorrichtung 60, und D2 zeigt einenDekompressionsvorgang in der zweiten Drosselvorrichtung mittelsder Düse 41 derEjektorpumpe 40. Das in die verstellbare Drosselvorrichtung 60 strömende Kältemittelwird durch die verstellbare Drosselvorrichtung 60 dekomprimiert,um so einmal an einer Einlassseite der Düse 41 zu sieden. Deshalbwerden durch die verstellbare Drosselvorrichtung 60 Blasenerzeugt und Siedekerne werden erzeugt, nachdem die Blasen an derEinlassseite des Düse 41 verschwinden.Das Kältemittelmit den Siedekernen wird durch die Düse 41 weiter gesiedet,sodass feine Flüssigkeitstropfen(d.h. winzige Flüssigkeitstropfen)des Kältemittelserzeugt werden. Weil das Sieden des Kältemittels in der Düse 41 vereinfachtist, kann die Erzeugung von winzigen Flüssigkeitstropfen des Kältemittelsin der Düse 41 vereinfachtwerden. Demgemäß kann dieDüsenleistungeffektiv verbessert werden.
    [0037] Imersten Ausführungsbeispielwird Freon als Kältemittelverwendet, sodass ein Kältemitteldruckauf der Hochdruckseite niedriger als der kritische Druck des Kältemittelsist. Deshalb ist der in die Düse 41 strömende Kältemitteldruckniedriger als der kritische Druck des Kältemittels.
    [0038] DerMischabschnitt 42 saugt das in dem Verdampfapparat 30 verdampfteKältemittelmittels der Mitreißfunktiondes aus der Düse 41 eingespritzten Hochgeschwindigkeits-Kältemittelstromsan und vermischt das angesaugte Kältemittel und das eingespritzteKältemitteldarin. Ferner vermischt der Diffusor 43 das aus der Düse 41 eingespritzteKältemittel unddas aus dem Verdampfapparat 30 angesaugte Kältemittelund erhöhtden Kältemitteldruck.Deshalb kann die Ejektorpumpenleistung verbessert werden. Demgemäß zirkuliertdas Niederdruck-Kältemittelin der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 durchden Verdampfapparat 30 und den Druckerhöhungsabschnitt der Ejektorpumpe 40 indieser Reihenfolge und kehrt zu der Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung 50 zurück.
    [0039] Gemäß dem erstenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung wird das Kältemittel durch die verstellbareDrosselvorrichtung 60 zu dem Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel an einer stromaufwärtigen Seitedes Verengungsabschnitts 41a der Düse 41 dekomprimiert.Deshalb kann verhindert werden, dass das Kältemittel mehr als ein notwendigerGrad gedrosselt wird, währenddie Ejektorpumpenleistung effektiv verbessert werden kann. Weil derDrosselöffnungsgraddes verstellbaren Ventils basierend auf der Wärmelast (z.B. dem Überhitzungsgraddes Kältemittelsan der Auslassseite des Verdampfapparats 30) gesteuertwird, kann ferner die Ejektorpumpenleistung des Ejektorpumpenkreisesselbst bei einer Veränderungder Kühllastdes Ejektorpumpenkreises verbessert werden. Daher kann der Ejektorpumpenkreisin einem weiten Lastschwankungsbereich verwendet werden, während dieEjektorpumpenleistung, die Düsenleistungund die Kühlleistungdes Ejektorpumpenkreises verbessert werden.
    [0040] Gemäß dem erstenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung wird die Federplatte 63 so verschoben,dass der Druck Pf in der Gegendruckkammer 62, d.h. derSättigungsgasdruckbei der Kältemitteltemperaturauf der Kältemittelauslassseite desVerdampfapparats 30 mit der Summe des Drucks Po in derDruckkammer 66 und der Federkraft Fp im Gleichgewicht ist.In dem Ejektorpumpenkreis ist, wie in 3 dargestellt,der Druck in der Druckkammer 66, d.h. der Kältemitteldruckan der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 niedriger als der Druck des Kältemittelsnach der Dekompression in der verstellbaren Drosselvorrichtung 60.Daher kann im Vergleich zu einem Fall, in dem der Druck des in derverstellbaren Drosselvorrichtung 60 dekomprimierten Kältemittelsdirekt auf die Federplatte 63 auf einer der Gegendruckkammer 62 abgewandtenSeite wirkt, eine auf die Federplatte 63 wirkende Druckdifferenzkleiner sein. Demgemäß kann dieDruckänderungseigenschaftdes in der Gegendruckkammer 62 eingeschlossenen Gases einfach geeignetgesteuert werden und eine Beschädigung derFederplatte 63 durch den Druckunterschied auf die Federplatte 63 kannverhindert werden.
    [0041] 5 zeigt einen Ejektorpumpenkreisin einem Vergleichsbeispiel, und 6 zeigteinen Detailaufbau einer verstellbaren Drosselvorrichtung 60 in 5. In diesem Vergleichsbeispiel ändert sichder Druck in der Gegendruckkammer 62 ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel,um zu dem Sättigungsgasdruckbei der Kältemitteltemperaturan der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 zu werden. In dem Vergleichsbeispielwirkt jedoch der Druck des in einer Drosselöffnung der verstellbaren Drosselvorrichtung 60 dekomprimiertenKältemittelsauf die Federplatte 63 auf der der Gegendruckkammer 62 abgewandtenSeite. Daher wird die Federplatte 63 entsprechend einerGleichgewichtsposition zwischen dem Druck in der Gegendruckkammer 62 entsprechenddem Sättigungsgasdruckbei der Kältemitteltemperaturan der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30, dem auf die Federplatte 63 auf derder Gegendruckkammer 62 abgewandten Seite wirkenden Kältemitteldruckund der Federkraft der Feder 65 verschoben. In diesem Fallist jedoch der in der verstellbaren Drosselvorrichtung 60 indem ersten Dekompressionsschritt dekomprimierte Kältemitteldruckdeutlich höherals der Druck in der Gegendruckkammer 62. Demgemäß ist esschwierig, die Druckänderungseigenschaftendes in der Gegendruckkammer 62 eingeschlossenen Gases richtig einzustellen,und die Federplatte 63 kann durch den großen aufdie Federplatte 63 wirkenden Druckunterschied beschädigt werden.
    [0042] Gemäß dem erstenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung ist die Druckkammer 66 bezüglich derFederplatte 63 der Gegendruckkammer 62 abgewandtvorgesehen, und das Außenrohr 77 (Druckeinleitungseinrichtung)ist vorgesehen, um den Kältemitteldruckauf der Kältemittelauslassseite desVerdampfapparats 30 der der Gegendruckkammer 62 bezüglich derFederplatte 63 abgewandten Druckkammer 66 einzuleiten.Deshalb wird der Kältemitteldruckauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30, der deutlich niedriger als derin der verstellbaren Drosselvorrichtung 60 dekomprimierteKältemitteldruckist, in die Druckkammer 66 eingeleitet und wirkt aus derDruckkammer 63 auf die Federplatte 63. So kannein auf die Federplatte 63 wirkender Druckunterschied kleinerals jener in dem Vergleichsbeispiel gemacht werden. Demgemäß können dieDruckänderungseigenschaftendes in der Gegendruckkammer 62 eingeschlossenen Gases richtigeingestellt werden und eine Beschädigung der Federplatte 63 durchden Druckunterschied kann verhindert werden.
    [0043] Daszweite Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung wird nun Bezug nehmend auf 4 beschrieben.
    [0044] Indem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Kältemitteltemperaturauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 der Gegendruckkammer 62 durchden Temperaturerfassungsabschnitt 62a eingeleitet. Im zweitenAusführungsbeispielist jedoch, wie in 4 dargestellt, einTeil der Verbindungsstange 64 in einem Kältemittelkanalausgesetzt, durch welchen das aus dem Verdampfapparat 30 gesaugtegasförmigeKältemittel strömt. D.h.,wie in 4 dargestellt,ein Teil der Verbindungsstange 64 ist in einem Kältemittelkanalangeordnet, durch welchen das Kältemittelaus einer Kältemittelansaugöffnung 42a derEjektorpumpe 4 strömt,sodass die Kältemitteltemperaturauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 durch die Verbindungsstange 64 erfasstwerden kann. Wenigstens der Teil der Verbindungsstange 64,der in dem Kältemittelkanalausgesetzt ist, ist aus einem gut wärmeleitenden Material wie beispielsweiseKupfer gemacht, um so einen Temperaturübertragungsabschnitt zu bilden.Deshalb wird die Kältemitteltemperaturauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 durch die Verbindungsstange 64 unddie Federplatte 63 auf die Gegendruckkammer 62 übertragen.
    [0045] Zusätzlich isteine Kältemitteleinleitungsöffnung 41a,durch welche das Kältemittelaus dem Kondensator (Kühler) 20 eingeleitetwird, angrenzend an die Ansaugöffnung 42a vorgesehen.
    [0046] Imzweiten Ausführungsbeispielwird das Kältemittelauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 zu einem Raum um den Temperaturübertragungsabschnittin der Verbindungsstange 64 eingeleitet. Deshalb ist dasin dem ersten Ausführungsbeispielbeschriebene Außenrohr 67 weggelassen.Ein Kältemitteleinfüllrohr 62a zumEinfüllendes Kältemittelsin die Gegendruckkammer 62 ist vorgesehen.
    [0047] Imzweiten Ausführungsbeispielist die verstellbare Drosselvorrichtung mit der Ejektorpumpe 40 integriert,um einen integrierten Aufbau zu bilden. Deshalb kann der Aufbauder verstellbaren Drosselvorrichtung 60 einfach gemachtsein, und der Ejektorpumpenkreis kann bei niedrigen Kosten hergestellt werden.Ferner wirkt ähnlichdem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Kältemitteldruck aufder Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30, der deutlich niedriger als derin der verstellbaren Drosselvorrichtung 60 dekomprimierteKältemitteldruckist, auf die Federplatte 63 auf einer der Gegendruckkammer 62 abgewandtenSeite. So kann ein auf die Federplatte 63 wirkender Druckunterschiedkleiner gemacht werden. Demgemäß können dieDruckänderungseigenschaftendes in der Gegendruckkammer 62 eingeschlossenen Gases geeignet eingestelltwerden und eine Beschädigungder Federplatte 63 durch den Druckunterschied kann verhindertwerden.
    [0048] Imzweiten Ausführungsbeispielsind die anderen Teile ähnlichjenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels und auf einedetaillierte Beschreibung davon wird verzichtet. Deshalb können diein dem ersten Ausführungsbeispielbeschriebenen Vorteile erzielt werden.
    [0049] Obwohldie vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsbeispielendavon unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschriebenworden ist, ist anzumerken, dass verschiedene Änderungen und Modifikationenfür denFachmann offensichtlich sein werden.
    [0050] ZumBeispiel wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegendenErfindung in dem Ejektorpumpenkreis Freon als Kältemittel benutzt. Die vorliegendeErfindung kann jedoch auch auf einen Ejektorpumpenkreis angewendet werden,in dem ein anderes Kältemittelverwendet werden kann. Auch in diesem Fall wird das Kältemitteldurch die verstellbare Drosselvorrichtung 60 und die Düse 41 inzwei Schritten dekomprimiert. Zum Beispiel kann ein Kohlenwasserstoffoder Kohlendioxid als Kältemittelverwendet werden. Auch in diesem Fall kann der Drosselöffnungsgradder verstellbaren Drosselvorrichtung 60 basierend auf derWärmelast aufder Niedertemperaturseite in dem Ejektorpumpenkreis gesteuert werden.
    [0051] Fernerkann die vorliegende Erfindung auch auf einen Ejektorpumpenkreisangewendet werden, bei dem der Kältemitteldruckauf der Hochdruckseite gleich oder höher als der kritische Druckdes Kältemittelsist. In diesem Fall kann geeigneterweise ein natürliches Kältemittel wie beispielsweiseKohlendioxid verwendet werden.
    [0052] Inden oben beschriebenen Ausführungsbeispielender vorliegenden Erfindung wird der Ejektorpumpenkreis für den Dampfkompressionskühler zum Kühlen undGefrieren der Speisen in der Vitrine benutzt. Jedoch kann der Ejektorpumpenkreisder vorliegenden Erfindung auch für eine Klimaanlage verwendetwerden. Ferner wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielender Überhitzungsgrad desNiederdruck-Kältemittelsauf der Kältemittelauslassseitedes Verdampfapparats 30 oder auf der Kältemittelansaugseite des Kompressors 10 indem Ejektorpumpenkreis mechanisch oder elektrisch basierend aufder Kältemitteltemperaturerfasst. Allgemein steht die Kältemitteltemperaturmit dem Kältemitteldruckin Beziehung. Deshalb kann der Überhitzungsgraddes Niederdruck-Kältemittelsin dem Ejektorpumpenkreis auch mechanisch oder elektrisch basierendauf dem Kältemitteldruckerfasst werden.
    [0053] Fernerwird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Kältemitteldurch die verstellbare Drosselvorrichtung 60 in den Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustanddekomprimiert, bevor das Kältemittelin den Drosselabschnitt der Düse 41 der Ejektorpumpe 40 strömt. Jedochist die verstellbare Drosselvorrichtung 60 nicht auf dasDekomprimieren des Kältemittelsin den Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustand beschränkt. D.h.die verstellbare Drosselvorrichtung 60 kann das Hochdruck-Kältemittel aus dem Kondensator 20 auchin einen geeigneten Dekompressionszustand dekomprimieren, bevordas Kältemittelin den Drosselabschnitt 41a der Düse 41 strömt. Zusätzlich kannin den oben beschriebenen Ausführungsbeispielendie verstellbare Drosselvorrichtung 60 isentropisch dekomprimieren.
    [0054] Solche Änderungenund Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang dervorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiertist.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Ejektorpumpenkreis, mit einem Kompressor(10) zum Komprimieren eines Kältemittels; einem Hochdruck-Wärmetauscher(20) zum Kühlen desaus dem Kompressor ausgegebenen Hochdruck-Kältemittels; einem Niederdruck-Wärmetauscher(30) zum Verdampfen des Niederdruck-Kältemittelsnach der Dekompression; einer auf einer Kältemittelauslassseite des Hochdruck-Wärmetauschersangeordneten verstellbaren Drosselvorrichtung (60); einerEjektorpumpe (40) mit einer Düse (41) zum Dekomprimierenund Dehnen des aus der verstellbaren Drosselvorrichtung strömenden Kältemittelsdurch Umwandeln von Druckenergie des Kältemittels in Geschwindigkeitsenergiedes Kältemittelsund einem Druckerhöhungsabschnitt(42, 43), der angeordnet ist, um einen Druck desKältemittelsdurch Umwandeln der Geschwindigkeitsenergie des Kältemittelsin die Druckenergie des Kältemittelszu erhöhen,wobei das aus der Düsegestrahlte Kältemittelund das aus dem Niederdruck-Wärmetauscherangesaugte Kältemittelvermischt werden; und einer Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung (50)zum Trennen des Kältemittelsaus der Ejektorpumpe in gasförmigesKältemittelund flüssigesKältemittel, wobeidie Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtungeinen mit einer Kältemittelsaugseitedes Kompressors verbundenen Gaskältemittelauslassund einen mit einer Kältemitteleinlassseitedes Niederdruck-Wärmetauschersverbundenen Flüssigkältemittelauslassaufweist, wobei die verstellbare Drosselvorrichtung eine Gegendruckkammer(62) mit einem Innendruck, der sich durch Erfassen einerKältemitteltemperaturauf einer Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschers ändert, undeine Druckeinleitungseinrichtung (67, 42a) zumEinleiten eines Kältemitteldrucksauf der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauscherszu einer der Gegendruckkammer abgewandten Seite enthält.
    [2] Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, bei welchem dieverstellbare Drosselvorrichtung ferner eine Federplatte (63)zum Definieren der Gegendruckkammer und einen Ventilkörper (61),der entsprechend einer Bewegung der Federplatte verschoben wird,um einen Drosselöffnungsgradzu verändern,enthält; und dieDruckeinleitungseinrichtung vorgesehen ist, um den Kältemitteldruckauf der Kältemittelauslassseite desNiederdruck-Wärmetauscherszu der der Gegendruckkammer bezüglichder Federplatte abgewandten Seite zu leiten.
    [3] Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1 oder 2, bei welchemder Ventilkörperden Drosselöffnungsgradentsprechend einem Überhitzungsgraddes Kältemittelsauf der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschersverändert.
    [4] Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 1 bis3, bei welchem die verstellbare Drosselvorrichtung eine Temperaturübertragungseinrichtung (71)zum Übertragender Kältemitteltemperaturauf der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauscherszu der Gegendruckkammer aufweist.
    [5] Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, bei welchem dieverstellbare Drosselvorrichtung ferner eine Federplatte (63)zum Definieren der Gegendruckkammer und einen Ventilkörper, derentsprechend einer Bewegung der Federplatte verschoben wird, umeinen Drosselöffnungsgradzu verändern,enthält;und die Druckeinleitungseinrichtung ein Kältemittelaußenrohr (67) ist,durch welches die Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschersmit einem der Gegendruckkammer bezüglich der Federplatte abgewandtenRaum (66) in Verbindung steht.
    [6] Ejektorpumpenkreis nach Anspruch 1, bei welchem dieverstellbare Drosselvorrichtung ferner eine Federplatte (63)zum Definieren der Gegendruckkammer, einen Ventilkörper, derentsprechend einer Bewegung der Federplatte verschoben wird, umeinen Drosselöffnungsgradzu verändern,und eine die Federplatte und den Ventilkörper verbindende Verbindungsstange(64) enthält;und ein Teil der Verbindungsstange in einem Kältemittelkanalausgesetzt ist, durch welchen das Kältemittel aus der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschersströmt,und als die Druckeinleitungseinrichtung verwendet wird.
    [7] Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 1 bis6, bei welchem die verstellbare Drosselvorrichtung angeordnet ist,um das Hochdruck-Kältemittelaus dem Hochdruck-Wärmetauscherin einen Gas/Flüssigkeit-Zweiphasenzustandzu dekomprimieren.
    [8] Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 1 bis7, ferner mit einem Sensor (62a) zum Erfassen des Kältemittelüberhitzungsgradesauf der Kältemittelauslassseitedes Niederdruck-Wärmetauschers,wobei die verstellbare Drosselvorrichtung eine elektrische Drosselvorrichtungist, die basierend auf dem durch den Sensor erfassten Kältemittelüberhitzungsgradelektrisch betrieben wird.
    [9] Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 1 bis8, bei welchem wenigstens ein Teil der verstellbaren Drosselvorrichtungmit der Ejektorpumpe integriert ist.
    [10] Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 1 bis8, bei welchem die Düsedas Kältemittel nachder Dekompression in der verstellbaren Drosselvorrichtung dekomprimiert.
    [11] Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 1 bis10, bei welchem das KältemittelFreon ist.
    [12] Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 1 bis10, bei welchem das KältemittelKohlendioxid ist.
    [13] Ejektorpumpenkreis nach einem der Ansprüche 1 bis10, bei welchem das Kältemittelein Kohlenwasserstoff ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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