喷射器式制冷循环以及喷射器的制造方法
【专利说明】喷射器式制冷循环以及喷射器
[0001 ]相关申请的相互参照
[0002]本申请基于2013年8月29日申请的日本专利申请2013-177739，该
【发明内容】
作为参照编入本申请。
技术领域
[0003]本发明涉及一种对流体进行减压且利用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、以及作为制冷剂减压装置而具有喷射器的喷射器式制冷循环。
【背景技术】
[0004]以往，已知一种作为制冷剂减压装置而具有喷射器的蒸气压缩式的制冷循环，SP喷射器式制冷循环。
[0005]例如，在专利文献1中，公开了如下的喷射器式制冷循环:该喷射器式制冷循环具有作为低压侧气液分离装置的储液器，该低压侧气液分离装置对从喷射器流出的制冷剂进行气液分离并存储剩余液相制冷剂，该喷射器式制冷循环对利用储液器分离出的液相制冷剂进一步进行减压并使其向蒸发器流入，并且使利用储液器分离出的气相制冷剂向压缩机吸入。
[0006]在该专利文献1的喷射器式制冷循环中，利用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从喷射器的制冷剂吸引口吸引蒸发器的下游侧的制冷剂，并利用喷射器的升压部(扩散部)使喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂升压并向储液器流入。
[0007]由此，在专利文献1的喷射器式制冷循环中，能够使储液器内的制冷剂压力上升到比蒸发器的制冷剂蒸发压力高，与蒸发器的制冷剂蒸发压力和压缩机的吸入制冷剂压力大致相等的通常制冷循环装置相比，能够降低压缩机的消耗动力而提高循环的性能系数(COP)ο
[0008]另外，在包括喷射器式制冷循环的通常的蒸气压缩式制冷循环的制冷剂中，混入作为用于润滑压缩机的机油的制冷机油，作为这种制冷机油，采用对液相制冷剂具有相溶性的制冷机油。
[0009]因此，在如专利文献1的喷射器式制冷循环那样使利用储液器分离出的气相制冷剂向压缩机吸入的结构中，制冷机油难以向压缩机供给，产生压缩机的润滑不足而容易对压缩机的耐久寿命产生不良影响。并且，利用储液器分离出的液相制冷剂的制冷机油的浓度上升，使制冷机油的浓度高的液相制冷剂向蒸发器流入的话，制冷机油容易滞留在蒸发器内而使蒸发器的热交换性能变差。
[0010]因此，一般来说，在具有储液器的制冷循环中，使利用储液器分离且制冷机油的浓度较高的液相制冷剂的一部分向吸入压缩机的气相制冷剂返回，从而抑制压缩机的润滑不足，并且使向蒸发器流入的制冷机油的量减少而抑制制冷机油滞留在蒸发器内。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特开2006-118727号公报
[0014]并且，本发明的发明人们为了探讨使利用储液器分离出的液相制冷剂中的制冷机油有效地向吸入压缩机的气相制冷剂返回的方法，研究了在具有储液器的制冷循环中，向蒸发器流入的液相制冷剂中的制冷机油的浓度和蒸发器的冷却对象流体的冷却能力之间的关系。
[0015]其结果是，不仅确认了伴随着向蒸发器流入的液相制冷剂中的制冷机油的浓度上升，滞留在蒸发器内的制冷机油的量增加而使蒸发器的冷却能力降低，还确认了向蒸发器流入的液相制冷剂中的制冷机油的浓度比规定浓度低时，伴随着制冷机油的浓度的降低，蒸发器的冷却能力降低。
[0016]在此，本发明的发明人们研究了其理由，认为在向蒸发器流入的制冷剂中的制冷机油的浓度成为适当浓度时，溶入制冷剂的制冷机油粒(油滴)起到相当于制冷剂的沸腾核的作用，能够促进蒸发器内的液相制冷剂的蒸发气化而能够提高蒸发器的冷却能力。
[0017]这表示在蒸发器的冷却能力中，与制冷机油的浓度对应地，存在极大值(峰值)。即，通过将向蒸发器流入的液相制冷剂中的制冷机油的浓度调节为适当值，能够使蒸发器的冷却能力接近极大值。
【发明内容】
[0018]本发明鉴于上述点，其目的在于提供一种构成为能够调节向蒸发器流入的液相制冷剂中的制冷机油的浓度的喷射器式制冷循环。
[0019]另外，本发明的另一个目的在于，提供一种适用于蒸气压缩式制冷循环的气液分离装置一体型的喷射器，其构成为能够调节向外部流出的液相制冷剂中的制冷机油的浓度。
[0020]根据本发明的一实施方式，喷射器式制冷循环具有:压缩机、散热器、喷射器、上游侧气液分离装置、蒸发器、下游侧气液分离装置以及制冷机油浓度调节装置。压缩机对混入有制冷机油的制冷剂进行压缩并排出，在散热器中，对从压缩机排出的制冷剂进行散热。喷射器具有:对从散热器流出的制冷剂进行减压的喷嘴部、利用从喷嘴部喷射的高速度的喷射制冷剂的吸引作用来吸引制冷剂的制冷剂吸引口、使喷射制冷剂和从制冷剂吸引口吸引的吸引制冷剂的混合制冷剂升压的升压部。上游侧气液分离装置将从喷射器流出的制冷剂分离为液相制冷剂和残余的气液二相制冷剂。上游侧气液分离装置具有:使分离出的液相制冷剂不被存储而流出的液相制冷剂流出口和使残余的气液二相制冷剂流出的混相制冷剂流出口。在蒸发器中，使从液相制冷剂流出口流出的液相制冷剂蒸发，并向制冷剂吸引口侧流出。下游侧气液分离装置将从混相制冷剂流出口流出的气液二相制冷剂分离为气相制冷剂和液相制冷剂。下游侧气液分离装置存储分离出的液相制冷剂，并使分离出的气相制冷剂向压缩机的吸入口侧流出。制冷机油浓度调节装置调节从液相制冷剂流出口流出的液相制冷剂中的制冷机油的浓度。
[0021]由此，由于具有制冷机油浓度调节装置，因此能够将从上游侧气液分离装置的液相制冷剂流出口向蒸发器流入的液相制冷剂中的制冷机油的浓度调节为所期望的浓度。因此，能够使蒸发器的对于冷却对象流体的冷却能力接近极大值。
[0022]并且，在上游侧气液分离装置中，使分离出的液相制冷剂不被存储而从液相制冷剂流出口流出。因此，不会像采用具有储液功能的上游侧气液分离装置的情况那样，因溶于上游侧气液分离装置内所存储的液相制冷剂的制冷机油而使向蒸发器流入的液相制冷剂中的制冷机油的浓度发生变化。
[0023]另外，在下游侧气液分离装置中，由于具有存储分离出的液相制冷剂的功能，因此能够切实地向压缩机的吸入口侧供给气相制冷剂，能够避免压缩机的液压缩的问题。并且，通过使存储于下游侧气液分离装置内的溶入有制冷机油的液相制冷剂的一部分向压缩机的吸入口侧的气相制冷剂返回，能够抑制压缩机的润滑不良。
[0024]此外，蒸发器的冷却对象流体的冷却能力能够定义为将所期望的流量的冷却对象流体冷却为所期望的温度的能力。
[0025]因此，冷却能力随着蒸发器的制冷剂蒸发温度降低而提高，随着制冷剂利用蒸发器发挥的制冷能力(从蒸发器的出口侧制冷剂的焓减去入口侧制冷剂的焓后的值)提高而提尚，并且，随着向蒸发器流入的制冷剂流量增加而提尚。
[0026]并且，具体而言，制冷机油浓度调节装置也可以由将喷射器的升压部内的制冷机油向混相制冷剂流出口的制冷剂流下游侧引导的制冷机油旁通通路构成。
[0027]并且，作为上游侧气液分离装置，采用离心分离方式的装置，该装置利用离心力的作用来对制冷剂进行气液分离，所述离心力是使向该装置的内部流入的制冷剂回旋而产生的，制冷机油浓度调节装置也可以由将上游侧气液分离装置内的制冷机油向混相制冷剂流出口的制冷剂流下游侧引导的制冷机油旁通通路构成。
[0028]根据本发明的另一实施方式，喷射器应用于使混入有制冷机油的制冷剂循环的蒸气压缩式的制冷循环装置。喷射器具有主体，该主体具有对制冷剂进行减压的减压用空间、与减压用空间的制冷剂流下游侧连通并从外部吸引制冷剂的吸引用通路、以及从减压用空间喷射的喷射制冷剂与从吸引用通路吸引的吸引制冷剂所流入的升压用空间。并且喷射器具有通路形成部件，该通路形成部件至少配置在减压用空间的内部以及升压用空间的内部，具有截面积随着远离减压用空间而扩大的圆锥形状。减压用空间在主体的内周面与通路形成部件的外周面之间具有喷嘴通路，该喷嘴通路起到对制冷剂进行减压并喷射的喷嘴的作用。升压用空间在主体的内周面与通路形成部件的外周面之间具有扩散通路，该扩散通路起到将喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂的运动能量向压力能量转换并扩散的扩散器的作用。主体还具有:上游侧气液分离空间，其对从扩散通路流出的制冷剂进行气液分离，使分离出的液相制冷剂不被存储而从液相制冷剂流出口向外部流出，并且使残余的气液二相制冷剂从混相制冷剂流出口流出；以及制冷机油旁通通路，其将扩散通路内的制冷机油以及上游侧气液分离空间内的制冷机油中的至少一方向混相制冷剂流出口的下游侧引导，从而调节从液相制冷剂流出口流出的液相制冷剂中的制冷机油的浓度。
[0029]因此，由于形成制冷机油旁通通路，因此能够将从液相制冷剂流出口向外部流出的液相制冷剂中的制冷机油的浓度调节为所期望的浓度。即，能够提供一种构成为能够调节向外部流出的液相制冷剂中的制冷机油的浓度的气液分离装置一体型的喷射器。
[0030]因此，在应用于蒸气压缩式的制冷循环时，通过使从液相制冷剂流出口流出的液相制冷剂向蒸发器流入，能够使蒸发器的冷却对象流体的冷却能力接近极大值。
[0031]并且，在上游侧气液分离空间中，使分离出的液相制冷剂不被存储而从液相制冷剂流出口流出。因此，不会像使上游侧气液分离空间具有储液功能的情况那样，因溶于上游侧气液分离空间内所存储的液相制冷剂的制冷机油而使向外部流出的液相制冷剂中的制冷机油的浓度发生变化。
[0032]此外，在本权利要求中，通路形成部件不限于仅由截面积随着远离减压用空间而严格地扩大的形状形成，通过至少一部分包含截面积随着远离减压用空间而扩大的形状，能够使扩散通路的形状成为随着远离减压用空间而向外侧扩展的形状。
[0033]并且，“形成为圆锥状”不限于通路形成部件形成为完全的圆锥形状的含义，还包括接近圆锥的形状，或者一部分包括圆锥形状而形成的含义。具体而言，轴向截面形状不限于等腰三角形，是指还包含夹着顶点的两边向内周侧凸出的形状，夹着顶点的两边为向外周侧凸出的形状，以及截面形状为半圆形状的形状等。
【附图说明】
[0034]图1是本发明的第一实施方式的喷射器式制冷循环的概略图。
[0035]图2是表示向蒸发器流入的制冷剂中的制冷机油的浓度和蒸发器的热交换性能之间的关系的图。
[0036]图3是本发明的第二实施方式的喷射器式制冷循环的概略图。
[0037]图4是本发明的第三实施方式的喷射器式制冷循环的概略图。
[0038]图5是第三实施方式的喷射器的与轴向平行的剖视图。
[0039]图6是用于说明第三实施方式的喷射器的各制冷剂通路的功能的示意性剖视图。
[0040]图7是本发明的第四实施方式的喷射器的与轴向平行的剖视图。
[0041 ]图8是本发明的第五实施方式的喷射器式制冷循环的概略图。
[0042]图9是本发明的第六实施方式的喷射器式制冷循环的概略图。
【具体实施方式】
[0043]以下，参照【附图说明】实施本发明的多个实施方式。在各方式中有对与在先前的方式中进行了说明的事项对应的部分标记相同的参照符号而省略重复说明的情况。在仅对各方式中的结构的一部分进行说明的情况下，能够对结构的其他部分应用先前进行了说明的其他方式。不光能够将在各实施方式中具体明示为能够组合的部分彼此组合，只要不特别妨碍组合，即使未明示也能够部分地将实施方式彼此组合。
[0044](第一实施方式)
[0045]参照图1、图2说明本发明的第一实施方式。如图1的整体结构图所示，本实施方式的喷射器20被应用于作为制冷剂减压装置而具有喷射器的蒸气压缩式的制冷循环装置，SP喷射器式制冷循环10。并且，该喷射器式制冷循环10被应用于车辆用空调装置，并具有冷却向作为空调对象空间的车室内吹送的送风空气的作用。
[0046]另外，在该喷射器式制冷循环10中，作为制冷剂，采用HFC类制冷剂(具体而言，R134a)，构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环。