專(zhuān)利名稱(chēng)：用于噴射器循環(huán)系統(tǒng)的噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于噴射器循環(huán)系統(tǒng)的噴射器，該噴射器由從噴嘴噴射的高速制冷劑流吸入氣態(tài)制冷劑。
另一方面，為了防止噴嘴40中的制冷劑流的較大的擾動(dòng)，錐形部分41的錐角設(shè)置為相對(duì)較小的角度。因此，噴嘴40的軸向尺寸變得較長(zhǎng)。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種用于噴射器循環(huán)系統(tǒng)的噴射器，該噴射器具有減小的軸向尺寸。
依照本發(fā)明的第一個(gè)方面，一種用于噴射氣循環(huán)系統(tǒng)的噴射器，包括噴嘴，所述噴嘴用于通過(guò)將高壓制冷劑的壓力能轉(zhuǎn)換成速度能使從散熱器流出的高壓制冷劑減壓，及混合部分，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)制冷劑通過(guò)從所述噴嘴噴射的制冷劑流被吸入所述混合部分中，以便與從所述噴嘴噴射的制冷劑混合。在所述噴射器中，所述噴嘴具有第一制冷劑通道，第二制冷劑通道，及第三制冷劑通道，以此順序沿從所述噴嘴的制冷劑入口向制冷劑出口的制冷劑流方向布置。再者，所述第一制冷劑通道，第二制冷劑通道和第三制冷劑通道分別具有圓柱形，其每一個(gè)都具有恒定的通道直徑，及所述第一制冷劑通道的通道直徑大于所述第二制冷劑通道的通道直徑。由此，能夠容易地通過(guò)諸如鉆孔的簡(jiǎn)單切削方法制造所述第一制冷劑通道，第二制冷劑通道和第三制冷劑通道。由此，能夠降低噴射器的制造成本。
在本發(fā)明中，可以使所述第二制冷劑通道的通道直徑小于所述第三制冷劑通道的通道直徑。作為選擇，可以使所述第二制冷劑通道的通道直徑等于所述第三制冷劑通道的通道直徑。作為選擇，所述第二制冷劑通道的通道直徑可以大于所述第三制冷劑通道的通道直徑。
優(yōu)選方式是，所述混合部分具有圓柱形通道，所述圓柱形通道具有恒定的通道直徑。在此種情況下，能夠容易地通過(guò)諸如鉆孔的簡(jiǎn)單切削方法制造所述混合部分。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，在一種用于噴射氣循環(huán)系統(tǒng)的噴射器中，噴嘴包括錐形部分，在所述錐形部分中其通道截面面積向下游制冷劑側(cè)被減小以便具有其通道截面面積變成最小的節(jié)流部分，及連接到在制冷劑下游側(cè)的所述節(jié)流部分上的出口通道部分；再者，錐形部分具有在制冷劑入口側(cè)的錐角，所述錐角大于在節(jié)流部分的一側(cè)的錐角。由此，能夠迅速地增加制冷劑流速，并且能夠相對(duì)地減小噴嘴的軸向尺寸。由此，能夠有效地減小噴射器的軸向尺寸。
在這種情況下，錐形部分的錐角可以分段變化，并且所述噴嘴的出口通道部分可以形成為圓柱形，所述圓柱形具有恒定的通道直徑。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的噴射器循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖2是表示用于根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的噴射器循環(huán)系統(tǒng)的噴射器的放大示意圖；圖3是根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的特征圖，圖中示出了從噴嘴的制冷劑出口到噴射器混合部分的制冷劑出口的制冷劑相對(duì)流速，和從噴射器的制冷劑通道部分中的中心沿徑向方向的徑向位置之間的關(guān)系；圖4是表示根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的噴射器循環(huán)系統(tǒng)操作的莫利爾線(xiàn)圖(p-h圖)；圖5是表示用于根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的噴射器循環(huán)系統(tǒng)的噴射器的噴嘴的剖視圖；圖6是表示在比較噴嘴中的制冷劑速度的變化圖；圖7是說(shuō)明在根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的噴射器中的噴嘴的效果的視圖；圖8是表示根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的修改的噴射器的噴嘴的剖視圖；及圖9是表示現(xiàn)有技術(shù)中的噴射器的剖視圖。
在圖1中，壓縮機(jī)100由諸如車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)，以便吸入和壓縮制冷劑。在散熱器200中(即，高壓側(cè)熱交換器)，從壓縮機(jī)100排出的制冷劑與客室外面的空氣(外面的空氣)進(jìn)行熱交換，被冷卻。在蒸發(fā)器300中(即，低壓側(cè)熱交換器)，在噴射器循環(huán)系統(tǒng)中的液態(tài)制冷劑與吹入客室的空氣進(jìn)行熱交換，以便通過(guò)蒸發(fā)器300的空氣被冷卻。噴射器400使從散熱氣200流出的高壓制冷劑減壓和膨脹以便將在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣態(tài)制冷劑吸入其中，并且將膨脹能(expansion energy)轉(zhuǎn)換成壓力能，以便增加吸入壓縮機(jī)100中的制冷劑的壓力。從噴射器400過(guò)來(lái)的制冷劑流入氣體-液體分離器500中，并且在氣體-液體分離器500中被分離為氣態(tài)制冷劑和液態(tài)制冷劑。在氣體-液體分離器500中被分離的氣態(tài)制冷劑被吸入壓縮機(jī)100，而在氣體-液體分離器500中被分離的液態(tài)制冷劑被吸入蒸發(fā)器300的一側(cè)。氣體-液體分離器500通過(guò)制冷劑通道連接到蒸發(fā)器300上。在氣體-液體分離器500和蒸發(fā)器300之間的制冷劑通道中，可以提供諸如毛細(xì)管，固定節(jié)流閥和可變節(jié)流閥的流量控制閥。
再者，噴射器400的結(jié)構(gòu)詳細(xì)描述如下。如圖2所示，噴射器400包括噴嘴410和混合部分420。噴嘴410通過(guò)將制冷劑的壓力能(壓頭)轉(zhuǎn)換成其速度能(速度頭(speed head))使從散熱器200流過(guò)來(lái)的高壓制冷劑減壓和膨脹。在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣態(tài)制冷劑由從噴嘴410噴射的高速制冷劑流被吸入混合部分420，并且在混合部分420中與從噴嘴410噴射的制冷劑混合。
構(gòu)造噴嘴410，使其具有第一制冷劑通道411，第二制冷劑通道412和第三制冷劑通道413，以此順序從制冷劑入口向制冷劑出口布置。第一制冷劑通道411，第二制冷劑通道412和第三制冷劑通道413分別形成為具有預(yù)定通道直徑D1，D2，D3的圓柱形。第一制冷劑通道411的通道直徑D1大于第二制冷劑通道412的通道直徑D2和第三制冷劑通道413的通道直徑。再者，第二制冷劑通道412的通道直徑D2小于第三制冷劑通道413的通道直徑D3。
噴射器400由諸如不銹鋼，銅和鋁的金屬材料制造。在利用這類(lèi)金屬材料模鑄成型后，進(jìn)行諸如鉆孔的切削，形成制冷劑通道411-413和混合部分420，以便制造噴射器400。
下面將描述噴射器循環(huán)系統(tǒng)的操作。當(dāng)壓縮機(jī)100開(kāi)始操作時(shí)，從氣體-液體分離器500過(guò)來(lái)的氣態(tài)制冷劑被吸入壓縮機(jī)100，并且被壓縮的制冷劑從壓縮機(jī)100被排放到散熱器200中。在散熱器200中冷卻的制冷劑在噴射器400的噴嘴410中被減壓，并且在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣態(tài)制冷劑被吸入噴射器400。即，在第一個(gè)實(shí)施例中，噴射器400也用作循環(huán)氣體-液體分離器500和蒸發(fā)器300之間的制冷劑的泵。
從蒸發(fā)器300吸入的制冷劑和從噴嘴410噴射的制冷劑在混合部分420被混合，并且其后流入氣體-液體分離器500。在混合部分420中，從噴嘴410噴射的制冷劑噴射流和從蒸發(fā)器300吸入的制冷劑吸入流被混合，以便保持從噴嘴410噴射的驅(qū)動(dòng)流制冷劑(噴射流制冷劑)的動(dòng)力量(kinetic amount)和從蒸發(fā)器300的吸入流制冷劑的動(dòng)力量的和，并且在混合部分420中制冷劑的壓力被增加。由此，在混合部分420，制冷劑的動(dòng)壓被轉(zhuǎn)換成其靜壓，并且在混合部分420制冷劑的壓力被增加。因此，混合部分420用作壓力增加部分，在該部分被吸入壓縮機(jī)100的制冷劑的壓力被增加。
另一方面，由于氣態(tài)制冷劑從蒸發(fā)器300被吸入噴射器400，從氣體-液體分離器500過(guò)來(lái)的液態(tài)制冷劑流入蒸發(fā)器300，通過(guò)從被吹入客室的空氣中吸收熱量被蒸發(fā)。
圖3是仿真結(jié)果，圖中示出了從噴嘴410的制冷劑出口到混合部分420的制冷劑出口的制冷劑流速(相對(duì)流速)，和從噴射器400的制冷劑通道橫截面的中心沿徑向方向的徑向位置之間的關(guān)系。假定制冷劑流速分布(氣體流速分布)是相對(duì)于中心軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的，并且假定在噴嘴410的出口的制冷劑流速是1，進(jìn)行圖3所示的仿真。在圖3中，A標(biāo)示從噴嘴410流出的噴射流氣態(tài)制冷劑，而C標(biāo)示從蒸發(fā)器300吸入的吸入氣態(tài)制冷劑(吸入流氣體)。如圖3所示，當(dāng)噴射流氣態(tài)制冷劑吸入并且加速?gòu)恼舭l(fā)器300來(lái)的制冷劑時(shí)，從噴嘴410排出的噴射流氣態(tài)制冷劑的流速變低。由此，在混合部分420的制冷劑出口側(cè)，噴射流氣態(tài)制冷劑的流速降低接近完成，如圖3中的B所示。
圖4示出了噴射器循環(huán)的操作。在圖4中，標(biāo)號(hào)C1-C9表示在圖1所示的噴射器循環(huán)系統(tǒng)中的操作位置。此外，圖4示出了理想狀態(tài)，即在連接壓縮機(jī)100，散熱器200，蒸發(fā)器300，噴射器400和氣體-液體分離器500的管道中的壓力損失被忽略。
根據(jù)本發(fā)明，形成噴嘴，使其具有第一，第二和第三制冷劑通道411，412，413，第一，第二和第三制冷劑通道411，412，413在橫截面中具有一定的通道直徑。及，制冷劑通道411，412，413中的每一個(gè)都具有簡(jiǎn)單的圓柱形，通過(guò)諸如鉆孔的簡(jiǎn)單切削能夠容易地制造噴嘴410。由此，能夠以低成本制造噴射器400。
在噴射器400中，制冷劑通道411，412，413形成為具有不同通道直徑的圓柱形，在制冷劑通道411，412，413中的相鄰的兩個(gè)之間形成階梯部分。由此，制冷劑流在階梯部分被攏動(dòng)，并且與沒(méi)有階梯部分的情形相比將制冷劑的壓力能轉(zhuǎn)換成速度能的轉(zhuǎn)換效率降低。然而，在本實(shí)施例中，由于具有零干燥度的液態(tài)制冷劑是從氣體-液體分離器500供給到蒸發(fā)器300，因此與利用膨脹閥對(duì)制冷劑進(jìn)行減壓的蒸發(fā)壓縮制冷劑循環(huán)相比，在蒸發(fā)器300中的制冷劑的濕潤(rùn)面積(wettedarea)變大。因此，在噴射循環(huán)中，增加了蒸發(fā)器300中的制冷劑的熱轉(zhuǎn)換效率。因此，在第一實(shí)施例中，噴射器400能夠以低成本被制造，而與蒸發(fā)-壓縮制冷劑循環(huán)相比壓縮機(jī)100實(shí)際消耗的電能能夠被降低。例如，在第一個(gè)實(shí)施例中，形成第一，第二和第三制冷劑通道411-413，使其具有通道直徑比(D1∶D2∶D)20∶2∶3。
在上述實(shí)施例中，使第三制冷劑通道413的通道直徑D3大于第二制冷劑通道412的通道直徑D2。然而，在第一個(gè)實(shí)施例中，可以使第三制冷劑通道413的通道直徑D3等于第二制冷劑通道412的通道直徑D2。作為選擇，可以使第三制冷劑通道413的通道直徑D3小于第二制冷劑通道412的通道直徑D2。
例如，在第一個(gè)實(shí)施例的噴射器循環(huán)系統(tǒng)中，碳氟化合物或二氧化碳可以用作制冷劑。當(dāng)碳氟化合物用作噴射器循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑時(shí)，在高壓側(cè)的制冷劑壓力低于制冷劑的臨界壓力。另一方面，當(dāng)二氧化碳用作噴射器循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑時(shí)，在高壓側(cè)的制冷劑壓力高于制冷劑的臨界壓力。(第二個(gè)實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D5-8描述本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。如圖5所示，在第二個(gè)實(shí)施例中，用于噴射器循環(huán)系統(tǒng)制的噴射器400中的制冷劑通道411-413的截面形狀被改變。在第二個(gè)實(shí)施例中，第一制冷劑通道(錐形部分)411是錐形的，以便錐形部分411的通道截面面積從制冷劑入口向制冷劑下游側(cè)逐漸減小。錐形部分411的通道截面面積在第二制冷劑通道(節(jié)流部分)412處被減小并且變成最小。連接到節(jié)流部分412的第三制冷劑通道(出口通道部分)413是錐形的，以便第三制冷劑通道413的通道截面面積向出口通道部分413的制冷劑出口方向逐漸增加。即，在第二個(gè)實(shí)施例中，作為噴嘴410，采用了擴(kuò)散噴嘴(漸縮漸闊噴嘴)。在圖5中，具有最小通道直徑的節(jié)流部分412形成為具有短軸向尺寸的節(jié)流閥狀。然而，節(jié)流部分412的軸向尺寸能夠被調(diào)整為更長(zhǎng)。錐形部分411是通道面積減小的部分，在該部分從制冷劑入口向節(jié)流部分412通道截面面積被減小，并且出口通道部分413是通道面積增加部分，在該部分從節(jié)流部分412向制冷劑出口通道截面面積被增加。錐形部分411形成為兩階錐形，以便具有在制冷劑入口側(cè)的第一錐形部分411a，及在節(jié)流部分412側(cè)的第二錐形部分411b。這里，在噴嘴410的錐形部分411中，設(shè)置第一錐形部分411a的錐角α1大于第二錐形部分411b的錐角α2。
圖6示出了在錐形部分中具有恒定錐角的比較噴嘴中的制冷劑流速。在該情況下，如圖6所示，圍繞錐形部分的入口部分的制冷劑的流速迅速增加，并且其后，流速相對(duì)較慢地增加。在節(jié)流部分之后，在出口通道部分流速稍稍增加。
在第二個(gè)實(shí)施例中，錐形部分(通道面積減小部分)411被形成，使其具有第一和第二錐形部分411a，411b，以便在噴嘴410中制冷劑流速能夠更迅速地被增節(jié)。再者，設(shè)置第一錐形部分411a的錐角α1大于第二錐形部分411b的錐角α2，以便能夠有效地增加制冷劑流速。由此，即使當(dāng)設(shè)置節(jié)流部分的截面面積等于比較噴嘴的節(jié)流部分的截面面積時(shí)，與比較噴嘴相比第二實(shí)施例的噴嘴410的軸向尺寸也能夠被減小。
在上述第二個(gè)實(shí)施例中，錐形部分411的錐角在兩階中是變化的，具有兩個(gè)不同的錐角。然而，噴嘴410的錐形部分411能夠形成為具有多于兩個(gè)的多階錐形部分。
在圖5中，噴嘴410的出口通道413(第三制冷劑通道)形成為錐形，在該處從節(jié)流部分412到制冷劑出口通道截面面積增加。然而，在穿過(guò)節(jié)流部分412之后在噴嘴410中的制冷劑流速稍微增加。因此，在第二個(gè)實(shí)施例中，如圖8所示，噴嘴410的出口通道部分413能夠被形成為具有恒定通道直徑的圓柱形。在該情況下，可以設(shè)定出口通道部分413的恒定通道直徑等于節(jié)流部分412的通道直徑。
例如，類(lèi)似于上述第一個(gè)實(shí)施例，第二個(gè)實(shí)施例的噴嘴410能夠被用于噴射器循環(huán)系統(tǒng)，在系統(tǒng)中碳氟化合物和二氧化碳可以用作制冷劑。
盡管參照附圖，結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例，充分描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)注意，多種改變和修改對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是非常明顯的。
例如，在上述實(shí)施例中，用于通過(guò)將速度能轉(zhuǎn)換為壓力能的增加制冷劑壓力的錐形擴(kuò)散器可以設(shè)置在混合部分420的制冷劑出口處。
在本發(fā)明的上述實(shí)施例中，噴射器循環(huán)系統(tǒng)用于車(chē)輛空調(diào)設(shè)備。然而，該噴射器循環(huán)系統(tǒng)能夠用于任何隔間，冷卻單元，或使用熱泵的加熱單元的空調(diào)設(shè)備。
這種變化和修改被理解為在本發(fā)明權(quán)力要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于噴射氣循環(huán)系統(tǒng)的噴射器(400)，包括壓縮機(jī)(100)，散熱器(200)，蒸發(fā)器(300)和氣體-液體分離器(500)，構(gòu)造所述噴射器循環(huán)系統(tǒng)，以便在所述氣體-液體分離器中被分離的氣態(tài)制冷劑被供給到所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)，而在所述氣體-液體分離器中被分離的液態(tài)制冷劑被供給到所述蒸發(fā)器，所述噴射器包括噴嘴(410)，所述噴嘴用于通過(guò)將高壓制冷劑的壓力能轉(zhuǎn)換成速度能使從所述散熱器流出的高壓制冷劑減壓；及混合部分(420)，在所述蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)制冷劑通過(guò)從所述噴嘴噴射的制冷劑流被吸入所述混合部分中，以便與從所述噴嘴噴射的制冷劑混合，其中所述噴嘴具有第一制冷劑通道(411)，第二制冷劑通道(412)，及第三制冷劑通道(413)，以此順序沿從所述噴嘴的制冷劑入口向制冷劑出口的制冷劑流方向布置；所述第一制冷劑通道，第二制冷劑通道和第三制冷劑通道分別具有圓柱形，其每一個(gè)都具有恒定的通道直徑；及所述第一制冷劑通道(411)的通道直徑(D1)大于所述第二制冷劑通道(412)的通道直徑(D2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中所述第二制冷劑通道(412)的通道直徑(D2)小于所述第三制冷劑通道(413)的通道直徑(D3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中所述第二制冷劑通道(412)的通道直徑(D2)等于所述第三制冷劑通道(413)的通道直徑(D3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中所述第二制冷劑通道(412)的通道直徑(D2)大于所述第三制冷劑通道(413)的通道直徑(D3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其中所述第一制冷劑通道的通道直徑，所述第二制冷劑通道的通道直徑和所述第三制冷劑通道的通道直徑的比值約為20∶2∶3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的噴射器，其中所述混合部分(420)具有圓柱形通道，所述圓柱形通道具有恒定的通道直徑。
7.一種用于噴射氣循環(huán)系統(tǒng)的噴射器(400)，包括壓縮機(jī)(100)，散熱器(200)，蒸發(fā)器(300)和氣體-液體分離器(500)，構(gòu)造所述噴射器循環(huán)系統(tǒng)，以便在所述氣體-液體分離器中被分離的氣態(tài)制冷劑被供給到所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)，而在所述氣體-液體分離器中被分離的液態(tài)制冷劑被供給到所述蒸發(fā)器，所述噴射器包括噴嘴(410)，所述噴嘴用于通過(guò)將高壓制冷劑的壓力能轉(zhuǎn)換成速度能使從所述散熱器流出的高壓制冷劑減壓；及壓力增加部分(420)，在所述壓力增加部分(420)當(dāng)從所述噴嘴噴射的制冷劑和從蒸發(fā)器來(lái)的氣態(tài)制冷劑被混合時(shí)速度能被轉(zhuǎn)化成壓力能以便增加制冷劑的壓力，其中所述噴嘴包括錐形部分(411)，在所述錐形部分(411)中其通道截面面積向下游制冷劑側(cè)被減小以便具有其通道截面面積變成最小的節(jié)流部分(412)，及連接到在制冷劑下游側(cè)的所述節(jié)流部分上的出口通道部分(413)；及錐形部分(411)具有在制冷劑入口側(cè)的錐角，所述錐角大于在節(jié)流部分(412)的一側(cè)的錐角。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴射器，其中所述錐形部分(411)具有分段變化的錐角。
9.根據(jù)權(quán)利要求7和8中的任何一項(xiàng)所述的噴射器，其中所述噴嘴的出口通道部分(413)具有圓柱形，所述圓柱形具有恒定的通道直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求7和8中的任何一項(xiàng)所述的噴射器，其中所述噴嘴的出口通道部分(413)是錐形的，以便從所述節(jié)流部分(412)到所述制冷劑下游側(cè)通道截面面積逐漸增加。
全文摘要
一種用于噴射氣循環(huán)系統(tǒng)的噴射器(400)，噴嘴具有第一制冷劑通道(411)，第二制冷劑通道(412)，及第三制冷劑通道(413)，以此順序沿從所述噴嘴的制冷劑入口向制冷劑出口的制冷劑流方向布置。第一制冷劑通道，第二制冷劑通道和第三制冷劑通道分別形成為圓柱形，其每一個(gè)都具有恒定的通道直徑。再者，噴嘴的壓力增加部分(420)同樣形成為具有恒定通道直徑的圓柱形。由此，噴射器能夠容易地以低成本制造噴射器。
文檔編號(hào)F25B9/00GK1415924SQ0215030
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2002年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者堀田忠資, 尾崎幸克, 石川浩, 武內(nèi)裕嗣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝