噴射器的製造方法
2023-06-21 00:52:41 2
噴射器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種噴射器，所述噴射器具備噴嘴(110)，該噴嘴(110)在內部具有圓形剖面的流體通路(111)且噴出流體，流體通路(111)具備：喉部(113)，其截面積最小，對流入的流體進行減壓；擴寬部(114)，其隨著從喉部(113)朝向流體的流動方向的下遊側而截面積擴大；以及噴出口(114a)，其設置在擴寬部(114)的下遊側前端，供擴寬部(114)中的流體噴出。擴寬部(114)的通路壁面(114b)具有從通路壁面(114b)的徑向內側朝向外側凹陷的凹部(115)，凹部(115)位於噴出口(114a)附近，凹部(115)以包圍流體通路(111)的方式沿著通路壁面(114b)的周向延伸而設置成環形狀。由此，能夠減少噴出的流體的膨脹波所引起的噪聲。
【專利說明】噴射器
【技術領域】
[0001]本申請基於2012年3月7日申請的日本專利申請2012-050830而提出，並將其公開內容援引入本申請。
[0002]本發明涉及一種作為對流體進行減壓並且利用高速噴出的工作流體的吸引作用進行流體輸送的動量輸送式泵的噴射器。
【背景技術】
[0003]作為以往的噴射器，例如公知有專利文獻I所示的噴射器。在專利文獻I的噴射器中，噴嘴具備通路截面積最小的喉部、以及隨著從喉部朝向下遊側而通路截面積擴大的擴寬部。並且，擴寬部具有上遊側的中間部和下遊側的出口部。
[0004]並且，中間部的通路壁面的擴展角度Θ I在中間部形成為恆定，另外，出口部的通路壁面的擴展角度Θ 2設定為比擴展角度ΘI大。
[0005]當以氣液二相狀態向喉部流入的流體在擴寬部被減壓時，伴隨著減壓，尤其是在出口部處流體中的氣體量大幅增大。在專利文獻I的噴射器中，以與該增大的氣體量對應的方式使出口部的擴展角度Θ2比中間部的擴展角度θ I大，從而使出口部的通路截面積的擴大率比中間部大。因此，容易在擴寬部內使流體加速，能夠穩定地提高噴嘴效率。
[0006]在先技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利第4760843號公報
[0009]然而，根據本申請的發明人的研究，在引用文獻I的噴射器中，若向噴射器流入的流體的流量變動，例如流量增加，則存在從出口部噴出的流體成為膨脹不足狀態的情況。由此，可能會產生膨脹波所引起的噪聲。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在於鑑於上述問題而提供一種噴射器，該噴射器能夠減少噴出的流體的膨脹波所引起的噪聲。
[0011]在本發明的第一方案中，噴射器具備噴出流體的噴嘴，噴嘴在內部具有圓形剖面的流體通路。流體通路具備:喉部，其截面積最小，對向流體通路流入的流體進行減壓；擴寬部，其隨著從喉部朝向流體的流動方向的下遊側而截面積擴大；以及噴出口，其設置在擴寬部的下遊側前端，供擴寬部中的流體噴出。擴寬部的通路壁面具有從通路壁面的徑向內側朝向外側凹陷的凹部，凹部位於噴出口附近，凹部沿著通路壁面的周向連續地延伸而設置成環形狀。
[0012]由此，在喉部被減壓了的流體在擴寬部被加速而到達凹部。在凹部的上遊部，首先，通路截面積隨著從通路壁面朝向凹部的底部而擴大，因此超音速的流體被加速，在擴寬部內產生膨脹波。此時，流體的壓力降低。接下來，在凹部的下遊部，通路截面積隨著從凹部的底部朝向通路壁面而縮小，因此加速後的流體被急劇減速，產生衝擊波。此時，流體的壓力上升。由此，能夠消除從噴出口噴出的噴流中的膨脹波的產生，能夠將噴流的流動維持為接近適度膨脹或過度膨脹的狀態，能夠減少噴流所引起的噪聲。
[0013]在本發明的第二方案中，也可以構成為，凹部的與周向正交的剖面形狀為V字狀。
[0014]由此，通過使凹部的剖面形狀為V字狀，由此能夠使凹部的上遊部以及下遊部的通路面積的擴大率、縮小率固定，從而能夠適當地獲得凹部的上遊部的流體的加速效果以及凹部的下遊部的流體的減速效果。
[0015]在本發明的第三方案中，也可以構成為，凹部設置在從噴出口朝向流體的上遊側離開擴寬部的軸向長度的5%?10%的位置。
[0016]由此，能夠儘可能地不對擴寬部的流體的基本流動造成妨礙，能夠發揮凹部的效果O
[0017]在本發明的第四方案中，以第一方案?第三方案中的任一方案所述的噴射器為基礎，凹部所具有的與周向正交的剖面形狀形成為:位於凹部的底部的凹角部的角度比位於通路壁面和凹部的交界的凸角部的角度小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是示出具備本發明的一實施方式的噴射器的製冷循環的簡圖。
[0019]圖2是示出一實施方式的噴射器的概要的剖視圖。
[0020]圖3A是示出用於一實施方式的噴射器的噴嘴部的剖視圖。
[0021]圖3B是圖3A的線B-B處的剖視圖。
[0022]圖4是示出用於一實施方式的噴射器的噴嘴部中的流體的流動的示意圖。
[0023]圖5是示出用於一實施方式的噴射器的噴嘴部的在冷媒的流動方向上的下遊端部的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，參照附圖對用於實施本發明的一實施方式進行說明。
[0025]圖1示出將一實施方式的噴射器100應用於蒸氣壓縮式製冷循環(以下稱作製冷循環)10的情況。該製冷循環10作為空調裝置用而搭載於車輛，通過利用冷媒配管將壓縮機11、冷凝器12、噴射器100、氣液分離器13以及蒸發器14連接而成。壓縮機11由未圖示的控制裝置來控制其工作，冷媒在製冷循環10內進行循環。冷媒也可以用作在噴射器100中流通的流體的一例。
[0026]壓縮機11是吸入氣液分離器13內的氣相冷媒並將其壓縮成高溫高壓而向冷凝器12側排出的流體機械，由車輛行駛用發動機藉助未圖示的電磁離合器以及帶來驅動旋轉。壓縮機11例如是通過向電磁式容量控制閥輸入來自控制裝置的控制信號來改變排出容量的斜盤式可變容量型壓縮機。需要說明的是，壓縮機11也可以是由電動機驅動旋轉的電動壓縮機。在為電動壓縮機的情況下，利用電動機的轉速來改變排出容量。
[0027]冷凝器12是通過在從壓縮機11排出的高壓冷媒與由未圖示的冷卻風扇強制鼓入的車室外空氣(以下稱作外部空氣)之間進行熱交換，由此使高壓冷媒的熱量向外部空氣釋放(冷卻)而將冷媒冷凝液化的熱交換器。需要說明的是，在由壓縮機11壓縮後的冷媒的壓力超過臨界壓力的情況下，冷媒即使被冷卻也不會冷凝液化，在這種情況下，冷凝器12作為對高壓冷媒進行冷卻的散熱器而發揮功能。冷凝器12的冷媒流出側與噴射器100的噴嘴部110(詳細內容見後述)連接。
[0028]噴射器100是對從冷凝器12流出的液相冷媒(液相流體)進行減壓的減壓機構，並且還是利用高速噴出的冷媒流的吸引作用(捲入作用)進行冷媒的循環的流體輸送用的冷媒循環機構。如圖2、圖3A所示，噴射器100具備噴嘴部110、吸引部120、混合部130以及擴散部140。
[0029]噴嘴部110將從冷凝器12流出的液相冷媒取入，隨著朝向冷媒流動的下遊側而縮小通路面積，將冷媒的壓力能轉換為速度能，而使冷媒等熵地進行減壓膨脹。噴嘴部110也可以用作對流體進行減壓的噴嘴的一例。噴嘴部I1由細長的圓筒狀的構件形成，在中心部具有沿著中心軸延伸的剖面圓形的冷媒通路111。冷媒通路111可以用作供流體流通的流體通路的一例。並且，噴嘴部110具備隨著從上遊端朝向下遊側而冷媒通路111變細的縮窄部112、以及配設在該縮窄部112的下遊側且隨著朝向下遊側而冷媒通路111擴大的擴寬部114。縮窄部112與擴寬部114連接的部位成為流路面積最縮小的噴嘴喉部113。噴嘴喉部113可以用作在流體通路的途中通路截面積最小的喉部的一例。
[0030]擴寬部114的下遊端成為使由噴嘴喉部113以及擴寬部114減壓而成為氣液二相的冷媒噴出的噴出口 114a。另外，擴寬部114的內壁成為通路壁面114b。並且，在通路壁面114b設置有凹部115。
[0031]凹部115是沿著通路壁面114b的周向延伸的槽,形成為在通路壁面114b上沿周向整周連續的環狀的槽。凹部115的與周向正交的剖面形狀為V字狀。V字形狀的寬度尺寸比深度尺寸大。另外，凹部115在擴寬部114中設置在噴出口 114a的附近(圖3A中的尺寸M的位置)。具體而言，在擴寬部114的軸向的長度設為L時，擴寬部114中的設置凹部115的位置(尺寸M)是從噴出口 114a朝向冷媒的上遊側離開擴寬部114的軸向長度L的5%?10%左右的位置。如圖3B所示，凹部115沿著通路壁面114b的周向連續地延伸而設置成環形狀。
[0032]吸引部120是沿著與噴嘴部110交叉的方向延伸的通路，配置成從噴射器100的外部與噴嘴部110的噴出口 114a連通。吸引部120與蒸發器14的冷媒流出側連接。
[0033]混合部130是設置在噴嘴部110的下遊側的通路，將從噴嘴部110 (噴出口 114a)噴出的高速度的噴出冷媒與從吸引部120(蒸發器14)吸引來的吸引冷媒混合，並且使混合後的混合冷媒向擴散部140流動。
[0034]擴散部140是使從混合部130流出的混合冷媒的流動減速，將速度能轉換為壓力能而使冷媒增壓的增壓部。擴散部140具備隨著朝向下遊側而逐漸增大冷媒的流路截面積的形狀(所謂的喇叭形狀)，從而具有上述的增壓功能。擴散部140與氣液分離器13連接。
[0035]返回圖1，氣液分離器13是將從噴射器100的擴散部140流出的混合冷媒分離成氣液二相的分離器。在氣液分離器13—體地設置有儲液部，該儲液部在內部貯存由氣液分離器13分離後的氣液二相的冷媒。由氣液分離器13分離成氣液二相的冷媒中的液相冷媒儲存在儲液部內的下側，另外，氣相冷媒在儲液部內儲存在液相冷媒的上側。儲液部的供液相冷媒儲存的部位通過冷媒配管與蒸發器14的冷媒流入側連接。另外，儲液部的供氣相冷媒儲存的部位通過冷媒配管與壓縮機11的吸入側連接。
[0036]蒸發器14是利用來自由鼓風機導入到空調裝置的空調殼體內的外部空氣或者車室內空氣(以下稱作內部空氣)的吸熱作用而使在內部流通的液相冷媒蒸發的熱交換器。蒸發器14的冷媒流出側通過冷媒配管與噴射器100的吸引部120連接。
[0037]未圖示的控制裝置具備包括CPU、R0M以及RAM等在內的公知的微型計算機及其周邊電路。向該控制裝置輸入基於乘坐人員的來自操作面板(未圖示)的各種操作信號(空調工作開關、設定溫度開關等)、來自各種傳感器組的檢測信號等，控制裝置使用這些輸入信號並基於存儲在ROM內的控制程序進行各種運算、處理，從而控制各種設備(這裡主要是壓縮機11)的工作。
[0038]接下來，對基於上述結構的本實施方式的動作以及作用效果進行說明。
[0039]當乘坐人員接通空調工作開關、設定溫度開關等時，基於從控制裝置輸出的控制信號向壓縮機11的電磁離合器通電，使電磁離合器成為連接狀態，從車輛行駛用發動機向壓縮機11傳遞旋轉驅動力。需要說明的是，在壓縮機11是電動壓縮機的情況下，電動機工作，從電動機向壓縮機11傳遞旋轉驅動力。
[0040]並且，當從控制裝置基於控制程序向壓縮機11的電磁式容量控制閥輸出控制電流In(控制信號)時，調節壓縮機11的排出容量，壓縮機11從儲液部14吸入氣相冷媒，對其進行壓縮後排出。
[0041]從壓縮機11壓縮排出的高溫高壓的氣相冷媒向冷凝器12流入。在冷凝器12中，高溫高壓的冷媒被外部空氣冷卻而冷凝液化。從冷凝器12流出的液相冷媒向噴射器100的噴嘴部110 (縮窄部112)內流入。
[0042]在噴嘴部110中，利用縮窄部112、噴嘴喉部113以及擴寬部114使冷媒進行減壓膨脹，成為氣液二相冷媒。在該減壓膨脹時，冷媒的壓力能被轉換為速度能，因此，氣液二相冷媒從噴出口 114a高速度地噴出。並且，在該冷媒噴出流的冷媒吸引作用下，氣液分離器13內的液相冷媒在蒸發器14內流通，成為氣相冷媒並被吸引部120吸引。
[0043]從噴出口 114a噴出的氣液二相冷媒與被吸引部120吸引的氣相冷媒在噴嘴部110的下遊側的混合部130中混合，成為混合冷媒並向擴散部140流入。在該擴散部140中，利用趨向下遊側的通路面積的擴大而將冷媒的速度能轉換為壓力能，因此冷媒的壓力上升。
[0044]然後，從擴散部140流出的冷媒向氣液分離器13流入。由氣液分離器13分離成氣液二相的冷媒向儲液部流入。儲液部內的氣相冷媒被壓縮機11吸入並被再次壓縮。此時，被壓縮機11吸入的冷媒的壓力通過噴射器100的擴散部140而上升，因此能夠減少壓縮機11的驅動動力。
[0045]另外，由氣液分離器13分離成氣液二相的冷媒中的、液相冷媒在噴射器100的冷媒吸引作用下從儲液部向蒸發器14流入。在蒸發器14中，低壓的液相冷媒從空調殼體內的空氣(外部空氣或者內部空氣)吸熱而蒸發氣化。換句話說，空調殼體內的空氣被冷卻。並且，通過蒸發器14後的氣相冷媒被噴射器100吸引，從擴散部140流出。
[0046]這裡，在本實施方式中，在擴寬部114設置有凹部115。如圖4所示，在噴嘴喉部113中被減壓了的冷媒在擴寬部114中被加速，成為超音速而到達凹部115。在凹部115的上遊部，首先，通路截面積隨著從通路壁面114b朝向凹部115的底部而擴大，因此超音速的冷媒被加速，在擴寬部114內產生膨脹波。此時，冷媒的壓力降低。接下來，在凹部115的下遊部，通路截面積隨著從凹部115的底部朝向通路壁面114b而縮小，因此加速後的冷媒被急劇減速，產生衝擊波。此時，冷媒的壓力上升。由此，能夠消除從噴出口 114a噴出的噴流中的膨脹波的產生，能夠將噴流的流動維持為接近適度膨脹或過度膨脹的狀態，能夠減少噴流所引起的噪聲。
[0047]另外，由於將凹部115的與周向正交的剖面形狀形成為V字狀，因此能夠使凹部115的上遊部以及下遊部的通路面積的擴大率、縮小率固定，從而能夠適當地獲得凹部115的上遊部的冷媒的加速效果以及凹部115的下遊側的冷媒的減速效果。
[0048]另外，將設置凹部115的位置設為從噴出口 114a朝向上遊側離開擴寬部114的軸向長度L的5%?10%的位置，而位於噴出口 114a的附近，因此能夠儘可能地不對擴寬部114中的冷媒的基本流動造成妨礙，從而能夠發揮上述那樣的凹部115的效果。
[0049]以上，雖說明了本發明的優選實施方式，但本發明完全不受上述的實施方式限制，能夠在不脫離本發明的主旨的範圍內進行各種變形來實施。
[0050]也可以構成為，與位於通路壁面114b和凹部115的交界的凸角部115a的角度相t匕，位於凹部115的底部的凹角部115b的角度較小。由此，與在位於凹部115的底部的凹角部115b處的情況相比，在位於通路壁面114b和凹部115的交界的凸角部115a處更能夠減少冷媒的衝擊波的產生。因此，能夠朝向凹部115的底部不損失能量地使超音速的冷媒加速。並且，從通路壁面114b朝向凹部115的底部的加速隨著從凹部115的底部朝向通路壁面114b而急劇減小，因此能夠高效地產生衝擊波。通過採用該結構，能夠進一步有效地減少噴流所引起的噪聲。另外，也可以構成為，與位於凹部115的上遊側的凸角部115a的角度相比，位於凹部115的下遊側的凸角部115a的角度設置為較小。相反，也可以構成為，與位於凹部115的下遊側的凸角部115a的角度相比，位於凹部115的上遊側的凸角部115a的角度設置為較小。
[0051]在所述實施方式中，設置於擴寬部114的凹部115的剖面形狀為V字狀，但並不局限於此，也可以是U字狀。
[0052]另外，說明了向噴嘴部110流入的高壓冷媒是液相冷媒的情況，但並不局限於此，也可以是氣液二相冷媒。
[0053]另外，使用本噴射器100的製冷循環10不限於上述實施方式的製冷循環，也可以具備兩個蒸發器，使從擴散部140流出的冷媒向第一蒸發器流入，另外，使從冷凝器流出的冷媒的一部分向第二蒸發器流入，使從第二蒸發器流出的冷媒被吸引部120吸引。或者，也可以使從擴散部140流出的冷媒向壓縮機流出，另外，使從冷凝器流出的冷媒的一部分減壓後向蒸發器流入，使從蒸發器流出的冷媒被吸引部120吸引。
[0054]另外，上述實施方式的製冷循環10能夠應用於車輛用冷庫、或者家庭用的熱水器用或室內空調用的熱泵循環，而取代應用於上述那樣的車輛用空調裝置。
[0055]另外，在上述實施方式中，沒有特別指定冷媒的種類，可以使用氟類冷媒、HC類冷媒、二氧化碳冷媒等，除了應用於普通循環，還能夠應用於超臨界循環以及亞臨界循環。
【權利要求】
1.一種噴射器，其中， 所述噴射器具備噴出流體的噴嘴(110)， 所述噴嘴(110)在內部具有圓形剖面的流體通路(111)， 所述流體通路(111)具備: 喉部(113)，其截面積最小，對向所述流體通路(111)流入的所述流體進行減壓；擴寬部(114)，其隨著從所述喉部(113)朝向所述流體的流動方向的下遊側而截面積擴大；以及 噴出口(I 14a)，其設置在所述擴寬部(114)的下遊側前端，供擴寬部(114)中的所述流體噴出， 所述擴寬部(114)的通路壁面(114b)具有從所述通路壁面(114b)的徑向內側朝向外側凹陷的凹部(115)， 所述凹部(115)位於所述噴出口(114a)附近， 所述凹部(115)沿著所述通路壁面(114b)的周向連續地延伸而設置成環形狀。
2.根據權利要求1所述的噴射器，其中， 所述凹部(115)的與所述周向正交的剖面形狀為V字狀。
3.根據權利要求1或2所述的噴射器，其中， 所述凹部(115)設置在從所述噴出口(114a)朝向所述流體的上遊側離開所述擴寬部(114)的軸向長度的5%?10%的位置。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的噴射器，其中， 所述凹部(115)所具有的與所述周向正交的剖面形狀形成為:位於凹部(115)的底部的凹角部(115b)的角度比位於通路壁面(114b)和凹部(115)的交界的凸角部(115a)的角度小。
【文檔編號】F04F5/20GK104160159SQ201380012936
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年2月21日 優先權日:2012年3月7日
【發明者】山田悅久, 西島春幸 申請人:株式會社電裝