喷射器的制造方法
【专利说明】喷射器
[0001]相关申请的相互参照
[0002]本申请基于2013年6月18日申请的日本专利申请2013-127578，该
【发明内容】
作为参照编入本申请。
技术领域
[0003]本发明涉及一种喷射器，该喷射器使流体减压且通过以高速度喷射的喷射流体的吸引作用而吸引流体。
【背景技术】
[0004]在以往，已知一种具备喷射器的蒸气压缩式的制冷循环装置(以下称为喷射器式制冷循环)。
[0005]在这种喷射器式制冷循环中，通过从喷射器的喷嘴部喷射的高速度的喷射制冷剂的吸引作用而吸引从蒸发器流出的制冷剂，通过在喷射器的扩散部(升压部)将喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂的动能变换为压力能量，从而使混合制冷剂升压，向压缩机的吸入侧流出。
[0006]由此，与蒸发器中的制冷剂蒸发压力与压缩机的吸入制冷剂压力大致相同的通常的制冷循环装置相比，喷射器式制冷循环使压缩机的消耗功率降低，使循环的性能系数(C0P)提尚。
[0007]此外，作为这样的喷射器式制冷循环的具体结构，例如，专利文献1公开了如下的结构:具备两个蒸发器，使从制冷剂蒸发压力高一侧的蒸发器流出的制冷剂流入喷射器的喷嘴部，通过喷射制冷剂的吸引作用吸引从制冷剂蒸发压力低一侧的蒸发器流出的制冷剂。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2012-149790号公报
【发明内容】
[0011]然而，根据本申请发明人们的研究，实际使专利文献1的喷射器式制冷循环动作的话，有喷射器的扩散部无法发挥所希望的制冷剂升压性能，无法充分得到因具备喷射器而产生的C0P提高效果的情况。
[0012]因此，本申请发明人们调查了其原因，发现原因在于，在如专利文献1的喷射器式制冷循环这样使从蒸发器流出的气相制冷剂流入喷射器的喷嘴部的情况下，(i)喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂成为干燥度高的气液二相制冷剂，(?)在形成于喷嘴部内的制冷剂通路使气相制冷剂一边减压一边凝结。
[0013]本发明鉴于上述问题，其目的在于抑制使从蒸发器流出的制冷剂流入喷嘴部的喷射器的制冷剂升压性能的降低。
[0014]更详细而言，本发明的目的在于，在使从蒸发器流出的制冷剂流入喷嘴部的喷射器中，通过使制冷剂升压性能稳定化，从而抑制制冷剂升压性能的降低。
[0015]另外，本发明的另一个目的在于，在使从蒸发器流出的制冷剂流入喷嘴部的喷射器中，通过降低喷嘴部中的制冷剂的能量损失，从而抑制制冷剂升压性能的降低。
[0016]本发明是为了达成上述目的而提出的，本发明的喷射器适用于具备使制冷剂蒸发的第1蒸发器及第2蒸发器的蒸气压缩式的制冷循环装置。
[0017]喷射器具备喷嘴部、主体部、制冷剂吸引口、升压部及混合部。喷嘴部使从第1蒸发器流出的制冷剂减压直到成为气液二相状态，并将减压后的制冷剂作为喷射制冷剂从制冷剂喷射口喷射。制冷剂吸引口形成于主体部，通过从喷嘴部喷射的喷射制冷剂的吸引作用而将从第2蒸发器流出的制冷剂作为吸引制冷剂进行吸引。升压部形成于主体，且形成使喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂升压的升压部。
[0018]混合部形成于主体部的内部空间中的从制冷剂喷射口至升压部的入口部的范围，并使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合。
[0019]混合部中的从制冷剂喷射口至入口部的距离以使向入口部流入的制冷剂的流速为二相音速以下的方式决定。
[0020]由此，以向升压部的入口部流入的制冷剂的流速为二相音速以下的方式决定混合部中的从制冷剂喷射口至入口部的距离。因此，能够使混合制冷剂从超音速状态向亚音速状态转移时产生的冲击波在混合部内产生。
[0021]因此，能够抑制在升压部内产生冲击波，能够抑制因冲击波的作用而导致在升压部内流通的混合制冷剂的流速变得不稳定。其结果，在使从蒸发器流出的制冷剂流入喷嘴部的喷射器中，能够使升压部中的制冷剂升压性能稳定化，抑制制冷剂升压性能的降低。
[0022]或者，本发明的喷射器适用于具备使制冷剂蒸发的第1蒸发器及第2蒸发器的蒸气压缩式的制冷循环装置。
[0023]喷射器具备喷嘴部、主体部、制冷剂吸引口、升压部及混合部。喷嘴部使从第1蒸发器流出的制冷剂减压直到成为气液二相状态，并将减压后的制冷剂作为喷射制冷剂从制冷剂喷射口喷射。制冷剂吸引口形成于主体部，通过喷射制冷剂的吸引作用而将从第2蒸发器流出的制冷剂作为吸引制冷剂进行吸引。升压部形成于主体部，且使喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂升压。混合部形成于主体部的内部空间中的从制冷剂喷射口至升压部的入口部的范围，并使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合。
[0024]作为形成于喷嘴部内的制冷剂通路，设置有制冷剂通路截面积向制冷剂流下游侧慢慢缩小的顶端变细部及从顶端变细部的最下游部向制冷剂喷射口引导制冷剂的喷射部。喷嘴部形成为通过使喷射部的轴向截面上的扩展角度为0°以上，从而使向混合部喷射的所述喷射制冷剂自由膨胀。
[0025]由此，在形成于喷嘴部内的制冷剂通路的最下游侧设置有喷射部，使向混合部喷射的喷射制冷剂自由膨胀，因此，不设置制冷剂通路截面积向制冷剂流下游侧慢慢扩大的宽尾部等作为制冷剂通路，也能够在混合部使制冷剂加速。
[0026]因此，使制冷剂与制冷剂通路的壁面摩擦降低，能够抑制在制冷剂通路流动的制冷剂所具有的动能的损失，能够抑制喷射制冷剂的流速降低。其结果，在使从蒸发器流出的制冷剂流入喷嘴部的喷射器中，能够使喷嘴部中的制冷剂的能量损失降低，抑制制冷剂升压性能的降低。
[0027]“喷射部的轴向截面上的扩展角度为0°以上”是指在扩展角度比0°大的情况下，喷射部的形状成为制冷剂通路截面积向制冷剂流方向慢慢扩大的形状(例如，圆台形状)，在扩展角度为0°的情况下，是指喷射部的形状为使制冷剂通路截面积恒定的形状(例如，圆柱形)。
【附图说明】
[0028]图1是第1实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。
[0029]图2是第1实施方式的喷射器的轴向剖视图。
[0030]图3是表示使第1实施方式的喷射器式制冷循环动作时的制冷剂的状态的焓熵图。
[0031]图4是表示第1实施方式的喷射器的喷射器效率的曲线图。
[0032]图5是第2实施方式的喷射器的轴向剖视图。
[0033]图6是第3实施方式的喷射器的轴向剖视图。
[0034]图7是图6的VI1-VII剖视图。
[0035]图8是表示第3实施方式的喷射器的喷嘴效率的曲线图。
[0036]图9是第4实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。
[0037]图10是表示使第5实施方式的喷射器式制冷循环动作时的制冷剂的状态的焓熵图。
[0038]图11是第5实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。
[0039]图12是第5实施方式的储液罐的剖视图。
[0040]图13是第6实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。
[0041]图14是第7实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。
[0042]图15是第8实施方式的喷射器的轴向剖视图。
[0043]图16是第9实施方式的喷射器的轴向剖视图。
[0044]图17是第9实施方式的变形例的喷射器的轴向剖视图。
[0045]图18是第10实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。
[0046]图19是第10实施方式的变形例的喷射器式制冷循环的整体结构图。
[0047]图20是用于对一般的喷射器式制冷循环运转时在喷射器内产生冲击波的位置进行说明的说明图。
[0048]图21是用于对向喷嘴部流入的制冷剂的干燥度较高的运转时在喷射器内产生冲击波的位置进行说明的说明图。
[0049]图22是用于对一般的喷射器式制冷循环的运转时的混合制冷剂的压力变化进行说明的说明图。
[0050]图23是用于对向喷嘴部流入的制冷剂的干燥度较高的运转时的混合制冷剂的压力变化进行说明的说明图。
[0051]图24是用于对桶形冲击波进行说明的说明图。
[0052]图25是表示在喷射器的喷嘴部产生凝结延迟时的制冷剂的状态的焓熵图。
【具体实施方式】
[0053]在以往的喷射器式制冷循环中，通过从喷射器的喷嘴部喷射的高速度的喷射制冷剂的吸引作用而将从蒸发器流出的制冷剂作为吸引制冷剂进行吸引，在喷射器的扩散部(升压部)将喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂的动能变换为压力能量从而使混合制冷剂升压，向压缩机的吸入侧流出。
[0054]由此，与蒸发器中的制冷剂蒸发压力与压缩机的吸入制冷剂压力大致相同的通常的制冷循环装置相比，喷射器式制冷循环使压缩机的消耗功率降低，使循环的性能系数(C0P)提尚。
[0055]例如，专利文献1的喷射器式制冷循环公开了如下的结构:具备两个蒸发器，使从制冷剂蒸发压力高一侧的蒸发器流出的制冷剂流入喷射器的喷嘴部，通过喷射制冷剂的吸引作用吸引从制冷剂蒸发压力低一侧的蒸发器流出的制冷剂。
[0056]然而，根据本申请发明人们的研究，实际使专利文献1的喷射器式制冷循环动作的话，有喷射器的扩散部无法发挥所希望的制冷剂升压性能，无法充分得到因具备喷射器而得到C0P的提高效果的情况。
[0057]因此，本申请发明人们调查了其原因，发现原因在于，在如专利文献1的喷射器式制冷循环这样使从蒸发器流出的气相制冷剂流入喷射器的喷嘴部的情况下，(i)喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂成为干燥度高的气液二相制冷剂，(?)在形成于喷嘴部内的制冷剂通路使气相制冷剂一边减压一边凝结。
[0058](a)喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂成为干燥度高的气液二相制冷剂。
[0059]对喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂成为干燥度高的气液二相制冷剂，因而喷射器的扩散部无法发挥所希望的制冷剂升压性能的理由进行说明。
[0060]混合制冷剂变为相对干燥度X较高的气液二相制冷剂(例如，干燥度X为0.8以上的气液二相制冷剂)的话，由于该气液二相制冷剂而在扩散部附近或者扩散部内产生冲击波。因此，喷射器的扩散部中的制冷剂升压性能变得不稳定。
[0061]该冲击波是在处于气液二相状态的二相流体的流速从二相音速a h以上(超音速状态)向低于二相音速a h的值(亚音速状态)转移时产生的。
[0062]在此，二相音速a h是气相流体与液相流体所混合成的气液混合状态的流体的音速，由以下数学式F1定义。
[0063]a h = [Ρ/{α X (1-α ) X p I}]0.5...(FI)
[0064]数学式FI中的α为空隙率，表示每单位体积所含的空隙(气泡)的容积比例。更详细而言，空隙率α由以下数学式F2定义。
[0065]α = χ/ {χ+ ( p g/ ρ 1) X (1_χ)}...(F2)
[0066]另外，数学式Fl、F2中的Ρ g为气相流体密度，Ρ 1为液相流体密度，P为二相流体的压力。
[0067]根据图20、21对因该冲击波而导致喷射器的扩散部中的制冷剂升压性能变得不稳定的原因进行说明。在图20、图21的上段，示意性地图示了一般的喷射器的轴向截面图。为了图示的明确化，在图20、21中，对与在后述的实施方式中说明的本发明的喷射器18起到相同或等同的作用的部位标记与喷射器18相同的符号。
[0068]使干燥度χ较低的气液二相制冷剂(例如干燥度χ为0.5以下的气液二相制冷剂)流入喷射器18的喷嘴部18a。在该情况下，通过在喷嘴部18a使制冷剂等熵地膨胀，从而使即将从喷嘴部18a的制冷剂喷射口 18c喷射的制冷剂的干燥度χ为比向喷嘴部18a流入的制冷剂的干燥度χ低的值。
[0069]从喷嘴部18a的制冷剂喷射口 18c喷射的喷射制冷剂与成为气相状态的吸引制冷剂混合，从而使其流速降低且使干燥度χ急剧上升。由此，如图20的粗虚线所示，喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂的二相音速a h也急剧上升。
[0070]其结果，在使干燥度χ较低的气液二相制冷剂流入喷嘴部18a的情况下，刚从制冷剂喷射口 18c喷射的混合制冷剂的流速比二相音速ah低，在二相制冷剂的流速从超音速状态向亚音速状态变化时产生的冲击波在紧靠喷嘴部18a的制冷剂喷射口 18c附近产生。因此，冲击波对扩散部18g的制冷剂升压性能造成的影响较小。