用於噴射器循環系統的噴射器的製作方法
2023-09-17 09:30:05
專利名稱：用於噴射器循環系統的噴射器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於噴射器循環系統的噴射器，該噴射器由從噴嘴噴射的高速製冷劑流吸入氣態製冷劑。
另一方面，為了防止噴嘴40中的製冷劑流的較大的擾動，錐形部分41的錐角設置為相對較小的角度。因此，噴嘴40的軸向尺寸變得較長。
本發明的第二個目的是提供一種用於噴射器循環系統的噴射器，該噴射器具有減小的軸向尺寸。
依照本發明的第一個方面，一種用於噴射氣循環系統的噴射器，包括噴嘴，所述噴嘴用於通過將高壓製冷劑的壓力能轉換成速度能使從散熱器流出的高壓製冷劑減壓，及混合部分，在蒸發器中蒸發的氣態製冷劑通過從所述噴嘴噴射的製冷劑流被吸入所述混合部分中，以便與從所述噴嘴噴射的製冷劑混合。在所述噴射器中，所述噴嘴具有第一製冷劑通道，第二製冷劑通道，及第三製冷劑通道，以此順序沿從所述噴嘴的製冷劑入口向製冷劑出口的製冷劑流方向布置。再者，所述第一製冷劑通道，第二製冷劑通道和第三製冷劑通道分別具有圓柱形，其每一個都具有恆定的通道直徑，及所述第一製冷劑通道的通道直徑大於所述第二製冷劑通道的通道直徑。由此，能夠容易地通過諸如鑽孔的簡單切削方法製造所述第一製冷劑通道，第二製冷劑通道和第三製冷劑通道。由此，能夠降低噴射器的製造成本。
在本發明中，可以使所述第二製冷劑通道的通道直徑小於所述第三製冷劑通道的通道直徑。作為選擇，可以使所述第二製冷劑通道的通道直徑等於所述第三製冷劑通道的通道直徑。作為選擇，所述第二製冷劑通道的通道直徑可以大於所述第三製冷劑通道的通道直徑。
優選方式是，所述混合部分具有圓柱形通道，所述圓柱形通道具有恆定的通道直徑。在此種情況下，能夠容易地通過諸如鑽孔的簡單切削方法製造所述混合部分。
根據本發明的第二個方面，在一種用於噴射氣循環系統的噴射器中，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遊製冷劑側被減小以便具有其通道截面面積變成最小的節流部分，及連接到在製冷劑下遊側的所述節流部分上的出口通道部分；再者，錐形部分具有在製冷劑入口側的錐角，所述錐角大於在節流部分的一側的錐角。由此，能夠迅速地增加製冷劑流速，並且能夠相對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，並且所述噴嘴的出口通道部分可以形成為圓柱形，所述圓柱形具有恆定的通道直徑。
圖1是表示根據本發明第一個實施例的噴射器循環系統的示意圖；圖2是表示用於根據第一個實施例的噴射器循環系統的噴射器的放大示意圖；圖3是根據第一個實施例的特徵圖，圖中示出了從噴嘴的製冷劑出口到噴射器混合部分的製冷劑出口的製冷劑相對流速，和從噴射器的製冷劑通道部分中的中心沿徑向方向的徑向位置之間的關係；圖4是表示根據第一個實施例的噴射器循環系統操作的莫利爾線圖(p-h圖)；圖5是表示用於根據本發明的第二個實施例的噴射器循環系統的噴射器的噴嘴的剖視圖；圖6是表示在比較噴嘴中的製冷劑速度的變化圖；圖7是說明在根據第二個實施例的噴射器中的噴嘴的效果的視圖；圖8是表示根據第二個實施例的修改的噴射器的噴嘴的剖視圖；及圖9是表示現有技術中的噴射器的剖視圖。
在圖1中，壓縮機100由諸如車輛發動機(未示出)的驅動源驅動，以便吸入和壓縮製冷劑。在散熱器200中(即，高壓側熱交換器)，從壓縮機100排出的製冷劑與客室外面的空氣(外面的空氣)進行熱交換，被冷卻。在蒸發器300中(即，低壓側熱交換器)，在噴射器循環系統中的液態製冷劑與吹入客室的空氣進行熱交換，以便通過蒸發器300的空氣被冷卻。噴射器400使從散熱氣200流出的高壓製冷劑減壓和膨脹以便將在蒸發器300中蒸發的氣態製冷劑吸入其中，並且將膨脹能(expansion energy)轉換成壓力能，以便增加吸入壓縮機100中的製冷劑的壓力。從噴射器400過來的製冷劑流入氣體-液體分離器500中，並且在氣體-液體分離器500中被分離為氣態製冷劑和液態製冷劑。在氣體-液體分離器500中被分離的氣態製冷劑被吸入壓縮機100，而在氣體-液體分離器500中被分離的液態製冷劑被吸入蒸發器300的一側。氣體-液體分離器500通過製冷劑通道連接到蒸發器300上。在氣體-液體分離器500和蒸發器300之間的製冷劑通道中，可以提供諸如毛細管，固定節流閥和可變節流閥的流量控制閥。
再者，噴射器400的結構詳細描述如下。如圖2所示，噴射器400包括噴嘴410和混合部分420。噴嘴410通過將製冷劑的壓力能(壓頭)轉換成其速度能(速度頭(speed head))使從散熱器200流過來的高壓製冷劑減壓和膨脹。在蒸發器300中蒸發的氣態製冷劑由從噴嘴410噴射的高速製冷劑流被吸入混合部分420，並且在混合部分420中與從噴嘴410噴射的製冷劑混合。
構造噴嘴410，使其具有第一製冷劑通道411，第二製冷劑通道412和第三製冷劑通道413，以此順序從製冷劑入口向製冷劑出口布置。第一製冷劑通道411，第二製冷劑通道412和第三製冷劑通道413分別形成為具有預定通道直徑D1，D2，D3的圓柱形。第一製冷劑通道411的通道直徑D1大於第二製冷劑通道412的通道直徑D2和第三製冷劑通道413的通道直徑。再者，第二製冷劑通道412的通道直徑D2小於第三製冷劑通道413的通道直徑D3。
噴射器400由諸如不鏽鋼，銅和鋁的金屬材料製造。在利用這類金屬材料模鑄成型後，進行諸如鑽孔的切削，形成製冷劑通道411-413和混合部分420，以便製造噴射器400。
下面將描述噴射器循環系統的操作。當壓縮機100開始操作時，從氣體-液體分離器500過來的氣態製冷劑被吸入壓縮機100，並且被壓縮的製冷劑從壓縮機100被排放到散熱器200中。在散熱器200中冷卻的製冷劑在噴射器400的噴嘴410中被減壓，並且在蒸發器300中蒸發的氣態製冷劑被吸入噴射器400。即，在第一個實施例中，噴射器400也用作循環氣體-液體分離器500和蒸發器300之間的製冷劑的泵。
從蒸發器300吸入的製冷劑和從噴嘴410噴射的製冷劑在混合部分420被混合，並且其後流入氣體-液體分離器500。在混合部分420中，從噴嘴410噴射的製冷劑噴射流和從蒸發器300吸入的製冷劑吸入流被混合，以便保持從噴嘴410噴射的驅動流製冷劑(噴射流製冷劑)的動力量(kinetic amount)和從蒸發器300的吸入流製冷劑的動力量的和，並且在混合部分420中製冷劑的壓力被增加。由此，在混合部分420，製冷劑的動壓被轉換成其靜壓，並且在混合部分420製冷劑的壓力被增加。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100的製冷劑的壓力被增加。
另一方面，由於氣態製冷劑從蒸發器300被吸入噴射器400，從氣體-液體分離器500過來的液態製冷劑流入蒸發器300，通過從被吹入客室的空氣中吸收熱量被蒸發。
圖3是仿真結果，圖中示出了從噴嘴410的製冷劑出口到混合部分420的製冷劑出口的製冷劑流速(相對流速)，和從噴射器400的製冷劑通道橫截面的中心沿徑向方向的徑向位置之間的關係。假定製冷劑流速分布(氣體流速分布)是相對於中心軸線對稱的，並且假定在噴嘴410的出口的製冷劑流速是1，進行圖3所示的仿真。在圖3中，A標示從噴嘴410流出的噴射流氣態製冷劑，而C標示從蒸發器300吸入的吸入氣態製冷劑(吸入流氣體)。如圖3所示，當噴射流氣態製冷劑吸入並且加速從蒸發器300來的製冷劑時，從噴嘴410排出的噴射流氣態製冷劑的流速變低。由此，在混合部分420的製冷劑出口側，噴射流氣態製冷劑的流速降低接近完成，如圖3中的B所示。
圖4示出了噴射器循環的操作。在圖4中，標號C1-C9表示在圖1所示的噴射器循環系統中的操作位置。此外，圖4示出了理想狀態，即在連接壓縮機100，散熱器200，蒸發器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。
根據本發明，形成噴嘴，使其具有第一，第二和第三製冷劑通道411，412，413，第一，第二和第三製冷劑通道411，412，413在橫截面中具有一定的通道直徑。及，製冷劑通道411，412，413中的每一個都具有簡單的圓柱形，通過諸如鑽孔的簡單切削能夠容易地製造噴嘴410。由此，能夠以低成本製造噴射器400。
在噴射器400中，製冷劑通道411，412，413形成為具有不同通道直徑的圓柱形，在製冷劑通道411，412，413中的相鄰的兩個之間形成階梯部分。由此，製冷劑流在階梯部分被攏動，並且與沒有階梯部分的情形相比將製冷劑的壓力能轉換成速度能的轉換效率降低。然而，在本實施例中，由於具有零乾燥度的液態製冷劑是從氣體-液體分離器500供給到蒸發器300，因此與利用膨脹閥對製冷劑進行減壓的蒸發壓縮製冷劑循環相比，在蒸發器300中的製冷劑的溼潤面積(wettedarea)變大。因此，在噴射循環中，增加了蒸發器300中的製冷劑的熱轉換效率。因此，在第一實施例中，噴射器400能夠以低成本被製造，而與蒸發-壓縮製冷劑循環相比壓縮機100實際消耗的電能能夠被降低。例如，在第一個實施例中，形成第一，第二和第三製冷劑通道411-413，使其具有通道直徑比(D1∶D2∶D)20∶2∶3。
在上述實施例中，使第三製冷劑通道413的通道直徑D3大於第二製冷劑通道412的通道直徑D2。然而，在第一個實施例中，可以使第三製冷劑通道413的通道直徑D3等於第二製冷劑通道412的通道直徑D2。作為選擇，可以使第三製冷劑通道413的通道直徑D3小於第二製冷劑通道412的通道直徑D2。
例如，在第一個實施例的噴射器循環系統中，碳氟化合物或二氧化碳可以用作製冷劑。當碳氟化合物用作噴射器循環系統中的製冷劑時，在高壓側的製冷劑壓力低於製冷劑的臨界壓力。另一方面，當二氧化碳用作噴射器循環系統中的製冷劑時，在高壓側的製冷劑壓力高於製冷劑的臨界壓力。(第二個實施例)下面將參照圖5-8描述本發明的第二個實施例。如圖5所示，在第二個實施例中，用於噴射器循環系統制的噴射器400中的製冷劑通道411-413的截面形狀被改變。在第二個實施例中，第一製冷劑通道(錐形部分)411是錐形的，以便錐形部分411的通道截面面積從製冷劑入口向製冷劑下遊側逐漸減小。錐形部分411的通道截面面積在第二製冷劑通道(節流部分)412處被減小並且變成最小。連接到節流部分412的第三製冷劑通道(出口通道部分)413是錐形的，以便第三製冷劑通道413的通道截面面積向出口通道部分413的製冷劑出口方向逐漸增加。即，在第二個實施例中，作為噴嘴410，採用了擴散噴嘴(漸縮漸闊噴嘴)。在圖5中，具有最小通道直徑的節流部分412形成為具有短軸向尺寸的節流閥狀。然而，節流部分412的軸向尺寸能夠被調整為更長。錐形部分411是通道面積減小的部分，在該部分從製冷劑入口向節流部分412通道截面面積被減小，並且出口通道部分413是通道面積增加部分，在該部分從節流部分412向製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，以便具有在製冷劑入口側的第一錐形部分411a，及在節流部分412側的第二錐形部分411b。這裡，在噴嘴410的錐形部分411中，設置第一錐形部分411a的錐角α1大於第二錐形部分411b的錐角α2。
圖6示出了在錐形部分中具有恆定錐角的比較噴嘴中的製冷劑流速。在該情況下，如圖6所示，圍繞錐形部分的入口部分的製冷劑的流速迅速增加，並且其後，流速相對較慢地增加。在節流部分之後，在出口通道部分流速稍稍增加。
在第二個實施例中，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中製冷劑流速能夠更迅速地被增節。再者，設置第一錐形部分411a的錐角α1大於第二錐形部分411b的錐角α2，以便能夠有效地增加製冷劑流速。由此，即使當設置節流部分的截面面積等於比較噴嘴的節流部分的截面面積時，與比較噴嘴相比第二實施例的噴嘴410的軸向尺寸也能夠被減小。
在上述第二個實施例中，錐形部分411的錐角在兩階中是變化的，具有兩個不同的錐角。然而，噴嘴410的錐形部分411能夠形成為具有多於兩個的多階錐形部分。
在圖5中，噴嘴410的出口通道413(第三製冷劑通道)形成為錐形，在該處從節流部分412到製冷劑出口通道截面面積增加。然而，在穿過節流部分412之後在噴嘴410中的製冷劑流速稍微增加。因此，在第二個實施例中，如圖8所示，噴嘴410的出口通道部分413能夠被形成為具有恆定通道直徑的圓柱形。在該情況下，可以設定出口通道部分413的恆定通道直徑等於節流部分412的通道直徑。
例如，類似於上述第一個實施例，第二個實施例的噴嘴410能夠被用於噴射器循環系統，在系統中碳氟化合物和二氧化碳可以用作製冷劑。
儘管參照附圖，結合優選實施例，充分描述了本發明，但應當注意，多種改變和修改對本領域的普通技術人員而言是非常明顯的。
例如，在上述實施例中，用於通過將速度能轉換為壓力能的增加製冷劑壓力的錐形擴散器可以設置在混合部分420的製冷劑出口處。
在本發明的上述實施例中，噴射器循環系統用於車輛空調設備。然而，該噴射器循環系統能夠用於任何隔間，冷卻單元，或使用熱泵的加熱單元的空調設備。
這種變化和修改被理解為在本發明權力要求所限定的範圍內。
權利要求
1.一種用於噴射氣循環系統的噴射器(400)，包括壓縮機(100)，散熱器(200)，蒸發器(300)和氣體-液體分離器(500)，構造所述噴射器循環系統，以便在所述氣體-液體分離器中被分離的氣態製冷劑被供給到所述壓縮機的吸入側，而在所述氣體-液體分離器中被分離的液態製冷劑被供給到所述蒸發器，所述噴射器包括噴嘴(410)，所述噴嘴用於通過將高壓製冷劑的壓力能轉換成速度能使從所述散熱器流出的高壓製冷劑減壓；及混合部分(420)，在所述蒸發器中蒸發的氣態製冷劑通過從所述噴嘴噴射的製冷劑流被吸入所述混合部分中，以便與從所述噴嘴噴射的製冷劑混合，其中所述噴嘴具有第一製冷劑通道(411)，第二製冷劑通道(412)，及第三製冷劑通道(413)，以此順序沿從所述噴嘴的製冷劑入口向製冷劑出口的製冷劑流方向布置；所述第一製冷劑通道，第二製冷劑通道和第三製冷劑通道分別具有圓柱形，其每一個都具有恆定的通道直徑；及所述第一製冷劑通道(411)的通道直徑(D1)大於所述第二製冷劑通道(412)的通道直徑(D2)。
2.根據權利要求1所述的噴射器，其中所述第二製冷劑通道(412)的通道直徑(D2)小於所述第三製冷劑通道(413)的通道直徑(D3)。
3.根據權利要求1所述的噴射器，其中所述第二製冷劑通道(412)的通道直徑(D2)等於所述第三製冷劑通道(413)的通道直徑(D3)。
4.根據權利要求1所述的噴射器，其中所述第二製冷劑通道(412)的通道直徑(D2)大於所述第三製冷劑通道(413)的通道直徑(D3)。
5.根據權利要求1所述的噴射器，其中所述第一製冷劑通道的通道直徑，所述第二製冷劑通道的通道直徑和所述第三製冷劑通道的通道直徑的比值約為20∶2∶3。
6.根據權利要求1-5中任何一項所述的噴射器，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恆定的通道直徑。
7.一種用於噴射氣循環系統的噴射器(400)，包括壓縮機(100)，散熱器(200)，蒸發器(300)和氣體-液體分離器(500)，構造所述噴射器循環系統，以便在所述氣體-液體分離器中被分離的氣態製冷劑被供給到所述壓縮機的吸入側，而在所述氣體-液體分離器中被分離的液態製冷劑被供給到所述蒸發器，所述噴射器包括噴嘴(410)，所述噴嘴用於通過將高壓製冷劑的壓力能轉換成速度能使從所述散熱器流出的高壓製冷劑減壓；及壓力增加部分(420)，在所述壓力增加部分(420)當從所述噴嘴噴射的製冷劑和從蒸發器來的氣態製冷劑被混合時速度能被轉化成壓力能以便增加製冷劑的壓力，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遊製冷劑側被減小以便具有其通道截面面積變成最小的節流部分(412)，及連接到在製冷劑下遊側的所述節流部分上的出口通道部分(413)；及錐形部分(411)具有在製冷劑入口側的錐角，所述錐角大於在節流部分(412)的一側的錐角。
8.根據權利要求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.根據權利要求7和8中的任何一項所述的噴射器，其中所述噴嘴的出口通道部分(413)具有圓柱形，所述圓柱形具有恆定的通道直徑。
10.根據權利要求7和8中的任何一項所述的噴射器，其中所述噴嘴的出口通道部分(413)是錐形的，以便從所述節流部分(412)到所述製冷劑下遊側通道截面面積逐漸增加。
全文摘要
一種用於噴射氣循環系統的噴射器(400)，噴嘴具有第一製冷劑通道(411)，第二製冷劑通道(412)，及第三製冷劑通道(413)，以此順序沿從所述噴嘴的製冷劑入口向製冷劑出口的製冷劑流方向布置。第一製冷劑通道，第二製冷劑通道和第三製冷劑通道分別形成為圓柱形，其每一個都具有恆定的通道直徑。再者，噴嘴的壓力增加部分(420)同樣形成為具有恆定通道直徑的圓柱形。由此，噴射器能夠容易地以低成本製造噴射器。
文檔編號F25B9/00GK1415924SQ0215030
公開日2003年5月7日 申請日期2002年10月30日 優先權日2001年10月30日
發明者堀田忠資, 尾崎幸克, 石川浩, 武內裕嗣 申請人:株式會社電裝