喷射器的制造方法
【专利说明】
[0001] 关联申请的相互参照
[0002] 本申请基于2012年11月16日申请的日本专利申请2012-252473以及2013年6 月18日申请的日本专利申请2013-127583,通过参照将其公开内容引入本申请。
技术领域
[0003] 本发明涉及使流体减压并且通过以高速度喷射的喷射流体的吸引作用来吸引流 体的喷射器。
【背景技术】
[0004] 以往，公知应用于蒸气压缩式的制冷循环装置且作为减压装置而发挥功能的喷射 器。这种喷射器具有使冷媒减压的喷嘴部，利用从喷嘴部喷射的喷射冷媒的吸引作用来吸 引从蒸发器流出的气相冷媒，通过升压部（扩压部）使喷射冷媒与吸引冷媒的混合冷媒升 压。
[0005] 因此，在具备喷射器作为减压装置的制冷循环装置（以下记载为喷射器式制冷循 环系统。）中，通过喷射器的升压部的冷媒升压作用使向压缩机吸入的冷媒压力上升，能够 减少压缩机的消耗动力。由此，在喷射器式制冷循环系统中，与具备膨胀阀等作为减压装置 的通常的制冷循环装置相比，能够提高循环系统的性能系数（COP)。
[0006] 此外，在专利文献1中，公开了应用于空气调节装置且进行向空气调节对象空间 输送的空气的温度调整的喷射器式制冷循环系统。该专利文献1的喷射器式制冷循环系统 构成为具备切换制冷媒循环的冷媒回路的冷媒回路切换部，能够根据运转模式切换为各种 冷媒回路。
[0007] 例如，在对于作为热交换对象流体的空气进行冷却从而对空气调节对象空间进行 制冷的制冷模式下，切换为利用室外热交换器使冷媒通过室内蒸发器从空气吸收的热量向 外部气体散热的冷媒回路。另外，在对空气进行加热从而对空气调节对象空间进行供暖的 供暖模式下，切换为利用室内冷凝器使冷媒通过室外热交换器从外部气体吸收的热量向空 气散热的冷媒回路。
[0008] 在先技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本专利第4311115号公报
[0011] 根据本申请发明人等的研宄，在专利文献1的喷射器式制冷循环系统的供暖模 式这样的冷媒回路结构中，为了提高室外热交换器中使冷媒从外部气体充分吸收供暖所 需的热量，必须使室外热交换器中的冷媒蒸发温度降至比外部气体温度低。因此，在低 外部气体温度时等，必须使室外热交换器中的冷媒蒸发温度（冷媒蒸发压力）大幅降 至-20°C~-30°C这样的极低温。
[0012] 然而，应用于通常的喷射器式制冷循环系统的冷媒的密度随着压力的降低而降 低。因此，若使室外热交换器中的冷媒蒸发压力大幅降低，则向压缩机吸入的冷媒的密度也 大幅降低，向室内冷凝器流入的冷媒的流量减少。其结果是，冷媒通过室内冷凝器能够向空 气散热的总散热量相比于为了进行空气调节对象空间的适当的供暖所需的热量不足，有时 无法充分加热空气。
【发明内容】
[0013] 鉴于上述问题，本发明的第一目的在于，抑制向喷嘴部流入的流体的干燥度在规 定范围内的喷射器的升压性能的降低。
[0014] 另外，本发明的第二目的在于，抑制以使喷射器式制冷循环系统的加热用热交换 器中的热交换对象流体的加热能力接近极大值的方式调整向喷嘴部流入的流体的干燥度 的喷射器的升压性能的降低。
[0015] 本发明是为了实现上述目的而完成的，本发明的喷射器应用于蒸气压缩式的制冷 循环装置。
[0016] 本发明的喷射器具备：喷嘴部，其使冷媒减压而从冷媒喷射口喷射；以及主体部， 其形成有冷媒吸引口以及升压部，所述冷媒吸引口通过从喷嘴部喷射的高速度的喷射冷媒 的吸引作用吸引冷媒，所述升压部使喷射冷媒与从冷媒吸引口吸引来的吸引冷媒的混合冷 媒升压。
[0017] 在制冷循环装置中，将向喷嘴部流入的冷媒的干燥度X调整为0.5以上且0.8以 下。此外，在主体部的内部空间中的、从冷媒喷射口到升压部的入口部的范围内，形成有使 喷射冷媒与吸引冷媒混合的混合部。
[0018] 混合部形成为冷媒通路面积朝向冷媒流下游侧逐渐缩小的形状。入口部的冷媒通 路面积设定为比冷媒喷射口的冷媒通路面积小。
[0019] 由此，混合部形成为冷媒通路面积朝向冷媒流下游侧逐渐缩小的形状。由于入口 部的冷媒通路面积设定为小于冷媒喷射口的冷媒通路面积，因此，能够通过混合部使喷射 冷媒与吸引冷媒的混合冷媒的流速逐渐减速
[0020] 因此，即使从喷嘴部的冷媒喷射口喷射的喷射冷媒的流速成为二相音速a h以上 (超音速状态），也能够在到达升压部的入口部之前，使二相状态的混合冷媒的流速降低为 低于二相音速a h的值（亚音速状态）。
[0021] 换句话说，能够使二相状态的冷媒的流速从超音速状态向亚音速状态转变时产生 的冲击波不在升压部内产生，而是在混合部内产生。其结果是，能够抑制因在升压部内产生 冲击波而使得喷射器的升压性能不稳定的情况，抑制向喷嘴部流入的冷媒的干燥度为〇. 5 以上且0. 8以下的喷射器的升压性能的降低。
[0022] 或者，也可以构成为，本发明的喷射器应用于制冷循环装置中，该制冷循环装置具 有将冷媒压缩并排出的压缩机、以及将从压缩机排出的高压冷媒作为热源而对热交换对象 流体进行加热的加热用热交换器。
[0023] 在将从加热用热交换器的入口侧冷媒的焓减去出口侧冷媒的焓所得到的焓差设 为A icond，将向加热用热交换器流入的冷媒流量设为Gr，并且将焓差与冷媒流量的乘积 值作为加热用热交换器中的热交换对象流体的加热能力时，在制冷循环装置中，以使加热 能力接近极大值的方式调整向喷嘴部流入的冷媒的干燥度。此外，在主体部的内部空间中 的、从冷媒喷射口到升压部的入口部的范围内，形成有使喷射冷媒与吸引冷媒混合的混合 部。
[0024] 混合部形成为冷媒通路面积朝向冷媒流下游侧逐渐缩小的形状。入口部的冷媒通 路面积设定为比冷媒喷射口的冷媒通路面积小。
[0025] 这里，在以使加热能力接近极大值的方式调整向喷嘴部流入的冷媒的干燥度的制 冷循环装置中，如上所述，向喷嘴部流入的冷媒的干燥度被调整为〇. 5以上且0. 8以下。因 此，与应用于蒸气压缩式的制冷循环装置的喷射器相同，能够使在二相状态的冷媒的流速 从超音速状态向亚音速状态转变时产生的冲击波在混合部内产生，而不是在升压部内产 生。
[0026] 其结果是，能够抑制因在升压部内产生冲击波而使喷射器的升压性能不稳定，能 够抑制以使加热用热交换器中的热交换对象流体的加热能力接近极大值的方式调整向喷 嘴部流入的流体的干燥度的喷射器的升压性能的降低。
[0027] 或者，本发明的喷射器在应用于蒸气压缩式的制冷循环装置中的情况下，作为形 成在喷嘴部内的冷媒通路，设置有冷媒通路面积逐渐缩小的前端变细部、以及从前端变细 部向冷媒喷射口引导冷媒的喷射部。喷嘴部也可以形成为，通过使喷射部的轴向剖面中的 扩展角度为0°以上而使向混合部喷射的喷射冷媒自由膨胀。
[0028] 由此，在形成于喷嘴部内的冷媒通路的最下游侧设置有喷射部，使向混合部喷射 的喷射冷媒自由膨胀，因此，作为冷媒通路，无需设置使冷媒通路面积逐渐扩大的末端扩大 部等，就能够通过混合部对冷媒进行加速。
[0029] 因此，能够使冷媒与冷媒通路的壁面摩擦降低，抑制在冷媒通路中流动的冷媒所 具有的动能的损失，从而抑制喷射冷媒的流速降低的情况。其结果是，能够抑制向喷嘴部流 入的冷媒的干燥度为〇. 5以上且0. 8以下的喷射器的升压性能的降低。
[0030] 或者，也可以构成为，本发明的喷射器在应用于具有将冷媒压缩并排出的压缩机、 以及将从压缩机排出的高压冷媒作为热源而对热交换对象流体进行加热的加热用热交换 器的制冷循环装置的情况下，作为形成在喷嘴部内的冷媒通路，设置有冷媒通路面积逐渐 缩小的前端变细部、以及从前端变细部向冷媒喷射口引导冷媒的喷射部。喷嘴部形成为，通 过使喷射部的轴向剖面中的扩展角度为0°以上，由此使向混合部喷射的喷射冷媒自由膨 胀。
[0031] 这里，在以使加热能力接近极大值的方式调整向喷嘴部流入的冷媒的干燥度的制 冷循环装置中，如上所述，向喷嘴部流入的冷媒的干燥度被调整为0. 5以上且0. 8以下。因 此，能够使冷媒与冷媒通路的壁面摩擦降低，抑制在冷媒通路中流动的冷媒所具有的动能 的损失。
[0032] 其结果是，能够抑制以使加热用热交换器中的热交换对象流体的加热能力接近极 大值的方式调整向喷嘴部流入的流体的干燥度的喷射器的升压性能的降低。
【附图说明】
[0033] 图1是示出第一实施方式的制冷循环装置的制冷模式时以及弱除湿供暖模式时 的冷媒回路的整体结构图。
[0034] 图2是示出第一实施方式的制冷循环装置的除湿供暖模式时的冷媒回路的整体 结构图。
[0035] 图3是示出第一实施方式的制冷循环装置的供暖模式时的冷媒回路的整体结构 图。
[0036] 图4是第一实施方式的加热侧喷射器的轴向剖视图。
[0037]图5是示出第一实施方式的制冷循环装置的制冷模式时的冷媒的状态的莫里尔 图。
[0038] 图6是示出第一实施方式的制冷循环装置的弱除湿供暖模式时的冷媒的状态的 莫里尔图。
[0039] 图7是示出第一实施方式的制冷循环装置的除湿供暖模式时的冷媒的状态的莫 里尔图。
[0040]图8是示出第一实施方式的制冷循环装置的供暖模式时的冷媒的状态的莫里尔 图。
[0041] 图9是用于对在加热侧喷射器的内部产生冲击波的部位进行说明的说明图。
[0042] 图10是第二实施方式的加热侧喷射器的轴向剖视图。
[0043] 图11是第三实施方式的制冷循环装置的整体结构图。
[0044]图12是示出第四实施方式的制冷循环装置的制冷模式时以及弱除湿供暖模式时 的冷媒回路的整体结构图。
[0045] 图13是示出第四实施方式的制冷循环装置的除湿供暖模式时的冷媒回路的整体 结构图。
[0046] 图14是示出第四实施方式的制冷循环装置的供暖模式时的冷媒回路的整体结构 图。
[0047] 图15是示出第四实施方式的制冷循环装置的除湿供暖模式时的冷媒的状态的莫 里尔图。
[0048] 图16是示出吸引流量比的变化所对应的喷射器的升压量的变化的曲线图。
[0049] 图17是示出第四实施方式的制冷循环装置的供暖模式时的冷媒的状态的莫里尔 图。
[0050] 图18是第五实施方式的制冷循环装置的整体结构图。
[0051] 图19是第六实施方式的加热侧喷射器的轴向剖视图。
[0052] 图20是图19的XX-XX剖视图。
[0053] 图21是第七实施方式的加热侧喷射器的轴向剖视图。
[0054] 图22是第七实施方式的变形例的加热侧喷射器的轴向剖视图。
[0055] 图23是第八实施方式的加热侧喷射器的轴向剖视图。
[0056] 图24是图23的C部放大图。
[0057] 图25是第九实施方式的加热侧喷射器的轴向剖视图。
[0058] 图26是第九实施方式的变形例的加热侧喷射器的轴向剖视图。
[0059] 图27是示出室内冷凝器出口侧冷媒的焓的变化所对应的加热能力Qc的变化的曲 线图。
[0060] 图28是用于对通常的喷射器式制冷循环系统动作时在喷射器内产生冲击波的部 位进行说明的说明图。
[0061]图29是用于对向喷嘴部流入的冷媒的干燥度变得较高的运转时在喷射器内产生 冲击波的部位进行说明的说明图。
【具体实施方式】
[0062](第一实施方式）
[0063] 根据图1~图9对本发明的第一实施方式进行说明。在本实施方式中，将本发明 的喷射器应用于在车辆用空气调节装置1中使用的制冷循环装置10,该车辆用空气调节装 置1搭载于从行驶用电动马达获得车辆行驶用的驱动力的电动机动车中。因此，制冷循环 装置10作为喷射器式制冷循环系统而构成。此外，空气是热交换对象流体。
[0064] 如图1~图3所示，该制冷循环装置10构成为能够在将空气冷却从而对车室内进 行制冷的制冷模式的冷媒回路（参照图1)、将冷却并除湿后的空气再加热从而进行车室内 的除湿供暖的弱除湿供暖模式的冷媒回路（参照图1)、以比弱除湿供暖模式高的加热能力 将空气再加热从而进行车室内的除湿供暖的除湿供暖模式（参照图2)、以及将空气加热从 而对车室内进行供暖的供暖模式的冷媒回路（参照图3)之间切换。需要说明的是，在图 1~图3中，用实线箭头表示各个运转模式下的冷媒的流动。
[0065]另外，在制冷循环装置10中采用HFC系冷媒（具体而言是R134a)作为冷媒，构成 高压侧冷媒压力不超过冷媒的临界压力的蒸气压缩式的亚临界制冷循环系统。当然，也可 以采用HFO系冷媒（例如R1234yf)等。此外，在冷媒中混入用于对压缩机11进行润滑的 冷冻机油，冷冻机油的一部分与冷媒一起在循环系统中循环。
[0066] 制冷循环装置10的构成设备中的压缩机11配置在车辆发动机盖内，在制冷循环 装置10中将冷媒吸入，压缩后排出，构成为利用电动马达对排出容量固定的固定容量型的 压缩机构进行旋转驱动的电动压缩机。压缩机11的电动马达的动作（转速）根据从后述 的空气调节控制装置输出的控制信号控制。
[0067] 在压缩机11的排出口侧连接有室内冷凝器12的冷媒入口侧。室内冷凝器12在 后述的室内空气调节单元30中配置在形成向车室内输送的空气的空气通路的外壳31内。 室内冷凝器12是加热用热交换器，使从压缩机11排出的高压冷媒与通过后述的室内蒸发 器23后的空气进行热交换，对空气进行加热。需要说明的是，室内空气调节单元30的详细 情况后述。
[0068] 在室内冷凝器12的冷媒出口侧连接有第一三通接头13a。该第一三通接头13a的 三个流入流出口中的一个用作冷媒流入口，剩余的两个用作冷媒流出口。因此，第一三通接 头13a构成使从室内冷凝器12流出的冷媒的流动分支的分支部。
[0069] 此外，在第一三通接头13a的一方的冷媒流出口连接有与第一三通接头13a相同 结构的第二三通接头13b。在该第二三通接头13b的一方的冷媒流出口连接有第一流量调 整阀14a的入口侧，在另一方的冷媒流出口连接有第二流量调整阀14b的入口侧。
[0070] 第一、第二流量调整阀14a、14b均是如下的电气式的可变节流机构：构成为具有 使冷媒通路的开度变化的阀芯、以及由使该阀芯的开度变化的步进电机构成的电动致动 器，作为膨胀阀调整冷媒流量并使冷媒减压膨胀。
[0071] 此外，第一、第二流量调整阀14a、14b具有全开功能和全闭功能，在全开功能中， 通过使阀开度全开，从而基本不发挥流量调整作用以及冷媒减压作用，仅作为冷媒通路发 挥功能，在全闭功能中，通过使阀开度全闭而关闭冷媒流路。
[0072] 并且，利用该全开功能以及全闭功能，第一、第二流量调整阀14a、14b能够在使从 室内冷凝器12流出的冷媒向第一流量调整阀14a侧流入的冷媒回路与向第二流量调整阀 14b侧流入的冷媒回路之间切换。
[0073] 因此，第一、第二流量调整阀14a、14b构成在制冷模式、弱除湿供暖模式、除湿供 暖模式以及供暖模式下的冷媒回路之间切换的冷媒回路切换部。需要说明的是，第一、第二 流量调整阀14a、14b的动作均由从空气调节控制装置输出的控制信号控制。
[0074] 另外，在第一流量调整阀14a的出口侧连接有加热侧喷射器15的加热侧喷嘴部 15a(喷嘴部的一例）的入口侧。加热侧喷射器15作为在除湿供暖模式时以及供暖模式时 使从室内冷凝器12流出的冷媒减压的减压器而发挥功能。此外，还作为通过高速喷射的喷 射冷媒的吸引作用吸引（输送）冷媒并使其在循环系统内循环的冷媒循环器（冷媒输送 器）而发挥功能。
[0075] 使用图4对加热侧喷射器15的详细结构进行说明。加热侧喷射器15具有加热侧 喷嘴部15a以及加热侧主体部15b。首先，加热侧喷嘴部15a利用朝向冷媒的流动方向而前 端逐渐变细的大致圆筒状的金属（例如不锈钢合金）形成，发挥通过形成在内部的冷媒通 路（节流通路）使冷媒等熵地减压膨胀的功能。
[0076] 在形成于加热侧喷嘴部15a的内部的冷媒通路中，设置有冷媒通路面积最小的喉 部（最小通路面积部），此外，还设置有从该喉部朝向喷射冷媒的冷媒喷射口15c而冷媒通 路面积逐渐扩大的末端扩大部。换句话说，加热侧喷嘴部15a由拉瓦尔喷嘴构成。
[0077] 另外，在本实施方式中，作为加热侧喷嘴部15a，采用设定为至少在后述的供暖模 式的高加热能力运转时，从冷媒喷射口 15c喷射的喷射冷媒的流速为二相音速ah以上 (超音速状态）的喷嘴部。
[0078] 接下来，加热侧主体部15b利用大致圆筒状的金属（例如铝）形成，作为在内部支 承固定加热侧喷嘴部15a的固定部件而发挥功能，并且形成加热侧喷射器15的外部壳体。 更具体而言，加热侧喷嘴部15a通过压入等方法固定为收纳在加热侧主体部15b的长边方 向一端侧的内部。
[0079] 另外，在加热侧主体部15b的外周侧面中的、与加热侧喷嘴部15a的外周侧对应的 部位，形成有以贯通加热侧主体部15b的外周侧面的内外而与加热侧喷嘴部15a的冷媒喷 射口 15c连通的方式设置的、作为冷媒吸引口的一例的加热侧冷媒吸引口 15d。该加热侧冷 媒吸引口 15d是如下的贯通孔：在除湿供暖模式时以及供暖模式时，通过从加热侧喷嘴部 15a的冷媒喷射口 15c喷射的喷射冷媒的吸引作用，将从室外热交换器17的一方的冷媒流 入流出口流出的冷媒向加热侧喷射器15的内部吸引。
[0080] 此外，在加热侧主体部15b的内部形成有混合部15e、吸引通路15f以及加热侧扩 压部15g。混合部15e使从冷媒喷射口 15c喷射的喷射冷媒与从加热侧冷媒吸引口 15d吸 引的吸引冷媒混合。吸引通路15f将从加热侧冷媒吸引口 15d吸引的吸引冷媒向混合部 15e引导。加热侧扩压部15g