喷射器的制作方法

专利名称：喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷射器，在所述的喷射器中，通过利用从喷嘴喷射的 高速喷射流体的抽吸作用从流体吸入口抽取流体。
背景技术：
专利文献JP 2004-270460A(对应于US2004/0172966 Al)提出了一种喷 射器，该喷射器包括喷嘴，用于高速喷射流体；流体吸入口，通过利用 从喷嘴的流体喷射口喷射的高速喷射流体的抽吸作用从所述流体吸入口 抽取流体；和增压部分(例如扩散器(difftiser))，其中，所述喷射流体 和所述抽取的流体被混合，且所述混合的流体的压力被增高。另外，所述 喷射器设置有锥形针，所述锥形针从所述喷嘴的流体通道的内部延伸至与 所述喷嘴的流体通道共中心的所述喷嘴的流体喷射口的外部。所述针的尖 端部沿喷嘴中的流体的喷射方向朝下游逐渐变细。
在上述的喷射器中，所述流体从所述喷嘴的流体喷射口喷射以沿所述 针的表面流动，使得所述喷射流体具有合适的膨胀的形状，从而改善了所 述喷射器的喷嘴效率。所述喷嘴效率是喷嘴中的能量转换效率，且被定义 为喷射流体的速度能量与喷嘴的进口处的流体和喷嘴的喷射口处的流体 之间的热函差(膨胀能量)的比。
然而，依据本申请人的发明人的研究，即使在增加所述喷嘴效率的情 况下，也很难使扩散器中的流体的增压量增加对应于喷嘴效率的增加量的
为了充分提高扩散器中的流体的增压量，不仅需要提高喷嘴效率，而 且还需要减小在混合所述喷射流体和所述抽取流体时引起的混合能量损 失。
在抽取到所述喷射器中的流体的流向(吸入方向)与如在上述的喷射 器中的流体的喷射方向不同时，很容易引起所述混合能量损失。如果吸入方向和喷射方向在喷射器中彼此不同，在混合所述吸入流体和喷射流体 时，吸入流体的流向需要被改变至喷射流体的喷射方向，从而导致了吸入 流体的速度分布。
在具有速度分布的吸入流体与喷射流体混合时，喷射流体和吸入流体 的混合流体变成不均匀的状态，从而减小了扩散器中的增压量。

发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种喷射器，所述喷射器 可减小在混合喷射流体和吸入流体时引起的能量损失，从而增加所述喷射 器的增压部分中的增压量。
根据本发明的一个方面， 一种喷射器，包括被配置以减压和喷射流 体的喷嘴、主体部分以及增压部分。所述主体部分具有流体吸入口和流体 抽吸通道，通过从所述喷嘴喷射的流体的喷射流从所述流体吸入口抽取流 体，从所述流体吸入口抽取的所述流体在流向被改变的同时流过流体抽吸 通道。在所述增压部分中，从所述流体吸入口流过所述流体抽吸通道的流 体和从所述喷嘴喷射的流体的流体混合物的压力被增加。在所述喷射器 中，所述流体抽吸通道被配置以具有抽吸入口部分、抽吸空间部分、以及 抽吸出口部分，来自所述流体吸入口的所述流体流入到抽吸入口部分，从 所述流体吸入口流出的流体的流向被在所述抽吸空间部分中改变，以及来 自所述抽吸空间部分的所述流体从抽吸出口部分沿所述喷射流体的喷射 方向流出。另外，所述抽吸入口部分具有比所述流体吸入口的开口面积和 所述抽吸空间部分的流体通道面积小的流体通道面积，所述抽吸出口部分 的流体通道面积小于所述抽吸空间部分的流体通道面积。
因为所述抽吸入口部分的流体通道面积小于所述流体吸入口的开口 面积，所以从所述抽吸入口部分流入到所述抽吸空间部分中的吸入流体的 流速与从所述流体吸入口抽取的所述吸入流体的流速相比可被增加。因 此，可以增加从所述抽吸入口部分流入到所述抽吸空间部分中的吸入流体 的动态压力。因此，所述流体在所述抽吸空间部分中被搅动，从而在所述 喷射器的抽吸空间部分中有效地混合流体。另外，因为在流入到所述抽吸 空间部分之后所述吸入流体的流速比刚刚流入到抽吸空间部分中的流体的流速被降低的更多，所以吸入流体的动态压力在抽吸空间部分中被转换 成所述吸入流体的静态压力。因此，所述抽吸空间部分可被用于平衡从所 述抽吸出口部分流出的流体的压力。另外，因为所述抽吸出口部分的流体 通道面积小于喷射器中的抽吸空间部分的流体通道面积，所以在减小流速 分布差之前可防止流体从所述抽吸出口部分流出。结果，所述喷射器可减 小在混合所述喷射流体和吸入流体时引起的能量损失，从而增加所述增压 部分中的增压量。
所述流体吸入口可被连接至流体吸入管，将被抽取到所述流体吸入口 中的流体在所述流体吸入管中流动。在这种情况下，所述抽吸入口部分的 流体通道面积小于所述流体吸入管的流体通道面积。另外，所述流体吸入 管的流体通道面积可朝所述流体吸入口逐渐减小。
例如，所述抽吸入口部分可以是节流孔。替代地/另外地，从所述流 体吸入口抽取的流体的流向的延长线可与从所述喷嘴喷射的流体的喷射 方向的延长线垂直相交。所述抽吸空间部分可设置在所述喷嘴的外周侧 上。
在所述喷射器中，所述抽吸入口部分的流体通道面积与所述流体吸入 口的开口面积的比可以等于或小于0.5，或/和所述抽吸入口部分的流体通 道面积与所述流体吸入管的最大流体通道面积的比可以等于或小于0.5， 或/和所述抽吸出口部分的流体通道面积与所述抽吸空间部分的流体通道
面积的比可以等于或小于0.5。
例如，所述抽吸空间部分可以是设置在喷嘴的外周侧上的大致圆柱形 的通道，以在所述喷嘴的轴向上延伸，所述抽吸出口部分可以与所述抽吸 空间部分的圆柱形通道同轴地延伸且向下游逐渐变细。另外，所述喷嘴可 被定位以从抽吸空间部分与所述圆柱形通道同轴地突出到所述抽吸出口 部分中，所述抽吸入口部分可以在大致垂直于所述喷嘴的轴向的方向上开 口至所述圆柱形的通道。


本发明的其它的目的及优点将通过对优选实施例的以下详细描述及 附图而变得更加明显。在所述附图中-图l是显示根据本发明的第一实施例的用于热泵式热水器的具有喷射 器的制冷剂循环装置的示意图2是显示根据第一实施例的喷射器的截面示意图；和 图3是显示根据本发明的第二实施例的喷射器的截面示意图。
具体实施例方式
(第一实施例)
参考图1和2，将对根据本发明的第一实施例的喷射器15和包括所 述喷射器15的制冷剂循环装置IO进行描述。在本实施例中，具有喷射器 15的制冷剂循环装置10典型地用于在图1中显示的热泵式热水器1。
所述热泵式热水器1包括使水箱21中的水循环的水循环回路20，和 被配置以加热将要储存在水箱21中的水的制冷剂循环装置10。水箱21 用于临时储存被制冷剂循环装置10加热的热水。在本实施例中，作为流 体的一个例子的制冷剂在制冷剂循环装置10中循环，且二氧化碳(C02) 用作所述制冷剂。在二氧化碳用作制冷剂循环装置10中的制冷剂时，从 压縮机11排放的高压侧的制冷剂的压力变得比制冷剂的临界压力高。
首先，将对水循环回路20进行描述。水箱21是由具有热绝缘结构的 金属(例如不锈钢)制成的热水存储箱，其中，高温热水可被长时间地储 存。通常，水箱21由具有足够抗腐蚀性的金属制成。
储存在水箱21中的水是怎样被从设置在水箱21的上部处的热水出口 供给至外部。通过使用温度调节阔可将来自水箱21的热水出口的热水与 自来水适当地混合，之后，被供给至使用地点(例如厨房、浴室或与其类 似的地方)。进水口设置在水箱21的下部，使得例如自来水的水可从水箱 21的进水口被供给至水箱21。
使水循环的电泵22位于水循环回路20中。由电气控制部分(未显示) 输出的控制信号控制电泵22的操作。在电气控制部分使得电泵22运行时， 水依次从电泵22循环至水-制冷剂热交换器12的水通道12a、水存储箱 21以及电泵22。
其次，将对制冷剂循环装置IO进行描述。所述制冷剂循环装置10包 括被配置以抽取和压縮制冷剂以及排放所述压縮的制冷剂的压縮机11。例如，所述压縮机11是电力压縮机，其包括具有固定排放容量的压缩机
构lla和用于驱动所述压縮机构lla的电动机llb。各种类型的压縮机构 (例如，涡旋式、叶片式、旋转活塞式)可被用作所述压缩机构lla。
因为电动机lib的操作(例如电动机lib的旋转速度)由电气控制部 分输出的控制信号来控制，所以可以使用交流电动机或直流电动机。通过 控制电动机lib的旋转速度，可改变压縮机构lla的制冷剂排放容量(排 量)。因此，电动机lib可被用作排放容量改变部分，用于改变压縮机构 lla的制冷剂排放容量。
水-制冷剂热交换器12的制冷剂通道12b连接至压縮机11的制冷剂 排放侧。水-制冷剂热交换器12是其中具有制冷剂通道12b和水通道12a 的热交换器，从所述压缩机11排放的高温和高压制冷剂通过所述制冷剂 通道12b流动，水通过所述水通道12a流动以执行与流过所述制冷剂通道 12b的制冷剂的热交换。因此，从所述压縮机11排放的高温和高压制冷 剂的热量辐射至所述水-制冷剂热交换器12中的水，使得所述水被加热且 所述制冷剂在所述水-制冷剂热交换器12中被冷却。在本实施例中，所述 水-制冷剂热交换器12是用于冷却从所述压缩机11排放的制冷剂的制冷 散热器。
在本实施例中，因为所述制冷剂循环装置10以超临界制冷剂状态被 操作，所以所述制冷剂(例如，二氧化碳)在穿过水-制冷剂热交换器12 的制冷剂通道Ub时不被冷凝。
分支部分13连接至水-制冷剂热交换器12的制冷剂通道12b的出口 侧，使得从制冷剂通道12b流出的高压制冷剂被分支部分12分流成第一 和第二流。所述分支部分13是具有单个的制冷剂进口和两个制冷剂出口 的三向接头。所述三向接头可具有不同的管直径或可具有相同的管直径。 所述分支部分13可由其中具有多个制冷剂通道的金属块或树脂块形成。
第一制冷剂管14a的一端连接至分支部分13的一个制冷剂出口，第 一制冷剂管14a的另一端连接至喷射器15的喷嘴151的制冷剂进口侧， 使得在分支部分13处分流的第一流的制冷剂通过第一制冷剂管14a流入 到喷射器15的喷嘴151的制冷剂进口侧。第二制冷剂管14b的一端连接 至分支部分13的另一制冷剂出口，第二制冷剂管14b的另一端连接至电力膨胀阀17的制冷剂进口侧，使得在分支部分13处分流的第二流的制冷 剂通过第二制冷剂14b流入到所述电力膨胀阀17的制冷剂进口侧。
喷射器15用作用于在喷嘴151处减压制冷剂的制冷剂减压部分且用 作用于通过利用从喷嘴151喷射的喷射制冷剂的抽吸作用使制冷剂循环 的动能抽吸部分。其次，将参考图2对喷射器15的具体结构进行描述。
如图2所示，喷射器15包括喷嘴151、主体部分152、扩散器153、 针154、驱动部分155或类似装置。喷嘴151被配置以便等熵地减压通过 第一制冷剂管14a流入到喷嘴151内部的制冷剂。喷嘴151可由具有大致 圆柱形的金属部件通过钻孔或切削等方式形成。例如，可由例如不锈钢制 成喷嘴151。
例如，通过同轴地结合具有不同直径的两个圆柱形构件形成喷嘴151。 也就是，喷嘴151包括大直径部分151a和小直径部分151b。大直径部分 151a的外周表面压配至主体部分152。大直径部分151a设置有喷嘴进口 151d，通过所述喷嘴进口，从第一制冷剂管14a流出的制冷剂流入到设置 在喷嘴151中的制冷剂通道151c中。
所述制冷剂通道151c设置在喷嘴151中，使得制冷剂通过制冷剂通 道151c从大直径部分151a的一侧流至小直径部分151b的一侧。而且， 制冷剂通道151c沿喷嘴151的轴向延伸，使得喷嘴151的制冷剂通道151c 的制冷剂通道面积在制冷剂通道151c的下游部分(即，小直径部分151b 的一侧)逐渐减小。因此，通过制冷剂通道151c的制冷剂在小直径部分 中被减压，且减压的制冷剂如箭头100显示从制冷剂喷射口 151e被喷射， 制冷剂喷射口 151e设置在制冷剂通道151c的最下游的位置处。
针154位于喷嘴151的制冷剂通道151c中，使得制冷剂通道151c的 制冷剂通道面积随着针154在喷嘴151的轴向上的位移而改变。针154是 与喷嘴151同轴延伸的针状构件。可通过切削例如不锈钢构件的圆柱形金 属构件来形成所述针154。
针154具有在喷嘴151的制冷剂喷射口 151e的一侧上沿制冷剂喷射 方向朝下游逐渐变细的尖端部。针154的尖端部从喷嘴151的制冷剂喷射 口 151e向下游侧延伸一定尺寸。因此，在针154被位移时，制冷剂通道 151c的制冷剂通道面积和制冷剂喷射口 151e的开口面积被改变。相对于所述锥形的尖端部的所述针154的另一端部设置有连接驱动部分155的螺
纹部分(例如外螺纹)。
例如，驱动部分155是用于驱动和移动针154的电动机致动器，且被 配置以具有线圈155a、转子155b和外壳155c。线圈155a被配置以根据 电气控制部分输出的控制信号产生旋转磁力，使得转子155b可围绕喷嘴 151的轴旋转。
螺纹件158被装压至喷嘴151中，且针154可滑动地插入到所述螺纹 件158的内径部分中。在驱动部分155 —侧的针154的一个端部经由垫圈 156连接至转子155b。转子155b具有在内侧上设置有内螺纹部分的圆筒 体，且转子155b的内螺纹部分与设置在螺纹件158的外周表面上的外螺 纹拧紧。因此，在转子155b旋转时，转子155b和针154在针154的轴向 上位移。外壳155c是由非磁性金属制成的杯状金属外壳155c，且是用于 收容转子155b的壳体构件。外壳155c被焊接且固定至主体部分152的轴 向上的一个端侧。弹簧157设置在垫圈156和螺纹件158之间，且被偏压 以沿与喷嘴侧相反的轴向方向推动转子155b。
喷嘴151和驱动部分155固定至主体部分152。主体部分152在其中 具有各种开口孔和与各种开口孔连通的各种制冷剂通道，通过各种开口孔 所述制冷剂流入或流出主体部分152的内部。可由圆柱形金属构件通过切 削和钻孔来形成所述主体部分152。
扩散器153的出口如之后描述地连接至第一蒸发器15的制冷剂进口 侧上。设置在主体部分152中的各种幵口孔是:与喷嘴151的喷嘴进口 151d连通的制冷剂进口部分152a;制冷剂吸入口 152b，通过所述制冷剂 吸入口 152b抽取从吸入侧蒸发器(即第二蒸发器)18流出的制冷剂；以 及制冷剂出口 152c，通过所述制冷剂出口 152c从制冷剂吸入口 152b抽取 的制冷剂和从制冷剂喷射口 151e喷射的制冷剂作为混合的制冷剂流出。
制冷剂进口 152a位于喷嘴151的大直径部分151a的外周侧上，且在 垂直于喷嘴151的轴向的方向上开口。第一制冷剂管14a连接至制冷剂进 口 152a，使得流入到第一制冷剂管14a的制冷剂从分支部分13流入到喷 嘴进口 151d。
制冷剂吸入口 152b位于主体部分152中且在喷嘴151的小直径部分151b的外周侧上，并且制冷剂吸入口 152b在垂直于喷嘴151的轴向的方
向开口。因此，从制冷剂吸入口 152b抽取的制冷剂的流向与从喷嘴151 的制冷剂喷射口 151e喷射的喷射制冷剂的喷射方向不垂直相交。连接至 第二蒸发器18的制冷剂出口侧的第三制冷剂管14c (吸入管)连接至制 冷剂吸入口 152b，使得从第二蒸发器18流出的制冷剂通过第三制冷剂管 14c被抽取到制冷剂吸入口 152b中。
制冷剂出口 152c与喷嘴151同轴设置，且在喷嘴151的轴向上开口。 扩散器153连接至主体部分152的制冷剂出口 152c。可由例如铜管的金 属管分别形成第一制冷剂管14a、第三制冷剂管14c以及扩散器153，且 它们可通过铜焊或类似方法被分别结合至主体部分152上。
设置在主体部分152中的各种制冷剂通道包括:制冷剂抽吸通道152d 和用于制冷剂抽吸通道152d的被连续设置的圆柱形混合通道152e，通过 制冷剂抽吸通道152d从制冷剂吸入口 152b抽取的制冷剂被朝喷嘴151的 制冷剂喷射口 151e引导，通过所述圆柱形混合通道混合的制冷剂被引导 至制冷剂出口152c。此处，混合的制冷剂是从制冷剂喷射口 151e喷射的 制冷剂和从制冷剂吸入口 152b抽取的制冷剂的混合物。
制冷剂抽吸通道152d由抽吸入口部分152f、抽吸空间部分152g以及 抽吸出口部分152h来构造，来自制冷剂吸入口 152b的吸入制冷剂流动通 过所述抽吸入口部分152f，从抽吸入口部分152f引入的吸入制冷剂流动 通过抽吸空间部分152g，以及来自所述抽吸空间部分152g的吸入制冷剂 通过抽吸出口部分152h流入到所述混合通道152e中。
抽吸入口部分152f与制冷剂吸入口 152b在相同的方向上开口，使得 抽吸入口部分152f的通道开口面积小于制冷剂吸入口 152b的通道开口面 积。例如，在本实施例中，抽吸入口部分152f的通道开口面积与制冷剂 吸入口 152b的开口面积的比可被设定为等于或小于0.5。
如图2所示，抽吸入口部分152f的通道开口面积大大小于第三制冷 剂管(吸入制冷剂管)14c的最大通道开口面积。在本实施例中，抽吸入 口部分152f由节流孔构建。抽吸入口部分152f可通过在主体部分152中 直接形成节流孔来构建，或可通过将具有节流孔的另一构件安装到主体部 分中来构建。抽吸空间部分152g大致为设置在喷嘴151的小直径部分151b的外周 侧的圆柱形空间。从抽吸入口部分152f流出的吸入制冷剂在通过抽吸空 间部分152g时在抽吸空间部分152g中改变流向。抽吸空间部分152g的 制冷剂通道面积(即，通道横截面面积)大于抽吸入口部分152f的制冷 剂通道面积(即，通道横截面面积)。
也就是，抽吸空间部分152g的制冷剂通道面积是在垂直于流过抽吸 空间部分152g的制冷剂的流向的横截面中的抽吸空间部分152g的横截面 面积。因此，如果改变流过抽吸空间部分152g的吸入制冷剂的流向，那 么也改变抽吸空间部分152g的制冷剂通道面积。
在本实施例中，抽吸空间部分152g的制冷剂通道面积的最小制冷剂 通道面积被设定为大于抽吸入口部分152f的制冷剂通道面积。也就是， 抽吸入口部分152f的制冷剂通道面积小于抽吸空间部分152g的最小制冷 剂通道面积。例如，抽吸入口部分152f的制冷剂通道面积与第三制冷剂 管(吸入制冷剂管)14c的最小制冷剂通道面积的比等于或小于0.5。
抽吸出口部分152h在喷嘴151的轴向上开口，即在从制冷剂喷射口 151e喷射的喷射制冷剂的喷射方向(图2中的箭头100)上开口，使得抽 吸空间部分152g中的制冷剂如在由图2中的箭头100显示的喷射方向上 从抽吸出口部分152h流出。
抽吸出口部分152h被设置以具有小于抽吸空间部分152g的最小制冷 剂通道面积的制冷剂通道面积。例如，抽吸出口部分152h的制冷剂通道 面积与抽吸空间部分152g的最小制冷剂通道面积的比被设定等于或小于 0.5。
喷嘴151被设置，使得喷嘴151的小直径部分151b的尖端部分可穿 透抽吸出口部分152h的轴向中间部分。因此，抽吸出口部分152h具有围 绕喷嘴151的小直径部分151b的尖端部分的环形通道。
扩散器153是喷射器15中的增压部分，在该增压部分中制冷剂的流 速被降低且制冷剂的压力被增加。可通过使金属管(铜管)塑性形变来形 成扩散器153，使得扩散器153的制冷剂通道面积朝下游被逐渐增加。因 此，在扩散器153中制冷剂被减速且制冷剂的压力被增加，使得制冷剂的 速度能量被转换成制冷剂的压力能量。如图2所示，使得制冷剂通道面积在扩散器153的进口侧和出口侧上大致恒定。如图1所示，扩散器153的
制冷剂出口侧连接至第一蒸发器16的制冷剂进口侧。
例如，第一蒸发器16是吸热热交换器，从扩散器153流入其中的制 冷剂通过吸收由鼓风机16a吹送的外部空气的热量被蒸发。也就是，从扩 散器153流入到第一蒸发器16中的制冷剂与鼓风机16a吹送的外部空气 进行热交换，以被蒸发。所述鼓风机16a可以是电力吹风机，其中，风扇 旋转速度由电气控制部分输出的控制电压控制。第一蒸发器16的制冷剂 出口侧连接至压縮机11的制冷剂吸入口。
如图1所示，电力膨胀阀17连接至第二制冷剂管14b，使得在分支 部分13处分流的制冷剂的第二流通过第二制冷剂管14b流入到电力膨胀 阀17中。电力膨胀阀17是被配置以减压和膨胀流入到第二制冷剂管14b 中的制冷剂的减压单元。可由电气控制部分输出的控制信号来控制电力膨 胀阀17的操作。如图1所示，电力膨胀阀17包括阀部分17a和用于控制 阀部分17a的阀打开程度的电动机部分17b。由电动机部分17b根据电气 控制部分输出的控制信号来控制阀部分17a的阔打开程度。
第二蒸发器18 (吸入蒸发器)连接至电力膨胀部分17的阀部分17a 的制冷剂出口侧。例如，第二蒸发器18是吸热热交换器，从电力膨胀阀 17流入其中的制冷剂通过吸收通过第一蒸发器16之后且被鼓风机16a吹 送的外部空气的热量而被蒸发。也就是，从电力膨胀阀17流入到第二蒸 发器18中的制冷剂与由鼓风机16a吹送的外部空气热交换，以被蒸发。 图1中，第二蒸发器18位于空气流动方向200上第一蒸发器16的下游， 然而，第二蒸发器18可与第一蒸发器16分离地设置。第二蒸发器18的 制冷剂出口侧经由第三制冷剂管14c连接至喷射器15的制冷剂吸入口 152b。
在图1的例子中，由具有翅片和管结构的一体的换热单元构建第一蒸 发器16和第二蒸发器18。例如，第一蒸发器16和第二蒸发器18可被配 置以具有共同的换热翅片，同时具有独立的管结构。在第一蒸发器16和 第二蒸发器18的一体的结构中，从喷射器15流出的制冷剂在其中流动的 管结构和从电力膨胀阀17中流出的制冷剂在其中流动的管结构被彼此独 立地设置。因此，由鼓风机16a吹送的空气的热量首先被第一蒸发器16的制冷 剂吸收，之后被第二蒸发器18的制冷剂吸收。
在图1的实施例中，第一蒸发器16和第二蒸发器18在空气流动方向 200上串联地设置，以形成为一体。然而，彼此分离的第一蒸发器16和 第二蒸发器18可以在空气流动方向200上串联地设置。替代地，可以在 不同位置上彼此分离地设置第一蒸发器16和第二蒸发器18。
其次，将对根据第一实施例的制冷循环装置的电气控制部分进行描 述。电气控制部分是由公知的其中具有CPU、 ROM和RAM等的微处理 器以及圆周电路所构建的控制装置。电气控制部分的输出侧连接至例如压 缩机11的电动机llb、喷射器15的驱动部分155、鼓风机16a的电动机、 电力膨胀阀17的电动机17b等的各种致动器，以便控制所述部件。
电气控制部分的输入侧连接至传感器组、操作面板等。传感器组包括 被配置以检测在水-制冷剂热交换器12的水通道12a的水出口侧的加热的 水的温度的水温度传感器、被配置以检测由鼓风机16a吹送的空气(例如， 外部空气)的温度的外部空气温度传感器。所述操作面板连接至电气控制 部分的输入侧，使得例如热水器1的启动信号和停止信号和热水器1的水 温设定信号的操作信号被输入到电气控制部分。
其次，将描述根据第一实施例的热泵式热水器1的操作。在从热泵式 热水器1的外部供给电力且热水器1的操作开始信号从操作面板输入到电 气控制部分时，电气控制部分执行储存在ROM中的预定的控制程序，从 而制冷剂循环装置10的部件llb、 155、 16a、 17、 22等被操作。
从压縮机11排放的高温和高压制冷剂流入到水-制冷剂热交换器12 的制冷剂通道12b中以与从水箱21的下侧流入到水-制冷剂热交换器12 的水通道12a中的水进行热交换。水由电力泵12从水箱21的下侧引入到 水通道12a中，且与流过水-制冷剂热交换器12的制冷剂通道12b的高温 高压制冷剂进行热交换。因此，水在通过水-制冷剂热交换器12的水通道 12a时被加热，并且，加热的水被储存在水箱21的上侧。
从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通道12b流出的高压制冷剂流入到 制冷剂分支部分13中，且被分流成第一流和第二流。在分支部分13处被 分流的第一流的制冷剂经由第一制冷剂管14a流入到喷射器15的喷嘴部分151，且在喷嘴151中被等熵地减压。在喷嘴151中被等熵地减压的制
冷剂被高速地从制冷剂喷射口 151e喷射。
由电气控制部分输出的控制信号控制喷射器15的驱动部分155，以 便控制喷射器15的制冷剂通道151c和制冷剂喷射口 151e的制冷剂通道 面积，使得抽取到压缩机ll中的制冷剂的过热度接近预定值。因此，可 以防止液体制冷剂被返回至压縮机11。
从第二蒸发器18流出的制冷剂被从制冷剂吸入口 152b抽取到喷射器 15中。而且，从制冷剂喷射口 151e喷射的喷射制冷剂和从制冷剂吸入口 152b抽取的吸入制冷剂在混合通道152e的进口侧和混合通道152处被混 合，之后，混合的制冷剂流入到扩散到153中。
因为扩散器153的通道面积朝下游逐渐增加，所以通过将制冷剂的速 度能量转换成制冷剂的压力能量来增加制冷剂的压力。从喷射器15的扩 散器153流出的制冷剂流入到第一蒸发器16中，且通过从由鼓风机16a 吹送的外部空气吸收热量而被蒸发。之后，从第一蒸发器16流出的制冷 剂被抽取到压縮机11和在压縮机11中被压縮。
在分支部分13处被分流的第二流的制冷剂在电力膨胀阀17处被减压 且被膨胀，且之后流入到第二蒸发器18。流入到第二蒸发器18中的制冷 剂通过从外部空气吸收热量而被蒸发，且从第二蒸发器18流出的蒸发的 气体制冷剂从制冷剂吸入口 152b被抽取到喷射器15中。
根据电气控制部分输出的控制信号改变电力膨胀阀17的节流通道面 积(即，阀打开程度),使得在被减压之前在制冷循环的高压侧上的制冷 剂压力接近目标压力。根据从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通道12b流 出的制冷剂的温度，所述目标压力被确定，使得制冷循环的性能系数 (COP)大致接近最大值。因此，制冷剂循环装置IO可在很高值的COP 的情况下运行。
在制冷剂循环装置10中，扩散器153中被加压的制冷剂流入到第一 蒸发器16中。相反，因为第二蒸发器18连接至制冷剂吸入口 152b，所 以第二蒸发器18中的制冷剂蒸发压力对应于紧接在喷嘴151的制冷剂喷 射口 151e之后的最低压力。
因此，可使得第二蒸发器18中的制冷剂蒸发压力(制冷剂 发温度)低于第一蒸发器16中的制冷剂蒸发压力(制冷剂蒸发温度)。结果，即使
在第二蒸发器18位于在空气流向200上的第一蒸发器16的下游时，也可 同时在第一蒸发器16和第二蒸发器18处设定制冷剂和由鼓风机16a吹送 的空气之间的适合的温度差，从而制冷剂可在第一蒸发器16和第二蒸发 器18处均可有效地从空气中吸收热量。
在本实施例中，制冷剂抽吸通道152d由抽吸入口部分152f、抽吸空 间部分152g以及抽吸出口部分152h构建。其次，将对包括制冷剂抽吸通 道152d的喷射器15的配置进行描述。
在本实施例中，因为抽吸入口部分152f的制冷剂通道面积小于制冷 剂吸入口 152b的开口面积，所以从抽吸入口部分152f流入到抽吸空间部 分152g的吸入制冷剂的流速与通过制冷剂吸入口 152b抽取的吸入制冷剂 的流速相比可被增加。因此，可以有效地增加从抽吸入口部分152f流入 到抽吸空间部分152g中的吸入制冷剂的动态压力。
由于所述动态压力，流入到抽吸空间部分152g中的制冷剂被搅动， 所以流入到抽吸空间部分152g中的制冷剂可被有效地混合均匀。而且， 因为在流入到抽吸空间部分152g之后吸入制冷剂(吸入流体)的流速与 在从抽吸入口部分152f刚刚流入到抽吸空间部分152g时的吸入制冷剂 (吸入流体)的流速相比被减小，所以吸入制冷剂的动态压力被转换成静 态压力。因此，抽吸空间部分152g可被用于平衡从抽吸出口部分152h流 出的制冷剂的压力，从而可减小流速分布上的流速差。
另外，因为抽吸出口部分152h的流动通道面积(即，流动通道横截 面面积)小于抽吸空间部分152g的流动通道面积，所以在减小流速分布 的流速差之前可防止制冷剂从抽吸出口部分152h中流出。
因此，在喷射制冷剂和吸入制冷剂被混合时引起的混合压力损失可被 减小，从而在混合通道152e和扩散器153中的增压量可被增加。因此， 压縮机11中消耗的电力可被减小，从而增加了制冷循环中的COP。
在本实施例中，因为抽吸入口部分152f由节流孔构建，所以可使从 抽吸入口部分152f流入到抽吸空间部分152g中的制冷剂的流速有效地比 从制冷剂吸入口 152b抽取到抽吸入口部分152f中的制冷剂的流速快。因 此，可相对地减小制冷剂抽吸通道152d的长度。因为圆柱形抽吸空间部分152g设置在喷嘴151的外周侧，所以吸入 制冷剂可在喷射制冷剂的整个外周侧上均匀地混合，从而有效地减小混合 压力损失。
与围绕喷嘴151的小直径部分151b的圆柱形抽吸空间部分152g连通 的抽吸出口部分152h设置在混合通道152e的上游，喷嘴151的制冷剂喷 射口 151e位于抽吸出口部分152d的径向中心区域上。因此，从抽吸入口 部分152f抽取的制冷剂在圆柱形抽吸空间部分152g中转向且之后流入到 抽吸出口部分152h。因此，从抽吸空间部分152g进入到抽吸出口部分152h 的制冷剂的流向大致对应于从制冷剂喷射口 151e经由抽吸出口部分152h 被喷射到混合通道152e中的制冷剂的喷射方向100。因此，混合压力损 失可被更加有效地减小。
在第一实施例中，本发明被应用至喷射器15，其中，从制冷剂吸入 口 152b抽取的吸入制冷剂的流向与从制冷剂喷射口 151e喷射的制冷剂的 喷射方向的延长线大致垂直相交。在这种情况下，在喷射制冷剂和吸入制 冷剂在喷射器15中被混合时引起的混合压力损失可被更有效地减小。
(第二实施例)
将参考图3对本发明的第二实施例进行描述。在上述的第一实施例 中，连接至制冷剂吸入口 152b的第三制冷剂管(吸入制冷剂管)14c是 具有恒定通道面积的普通管。然而，在第二实施例中，如图3所示，连接 至制冷剂吸入口 152b的第三制冷剂管(吸入制冷剂管)14c被配置以具 有朝制冷剂吸入口 152b逐渐减小的通道横截面面积。
在第二实施例中，使得抽吸入口部分152f的通道横截面面积小于第 三制冷剂管14c的通道横截面面积。因此，抽吸入口部分152f的通道横 截面面积小于第三制冷剂管14c的最大通道横截面面积。作为第二实施例 的一个例子，抽吸入口部分152f的通道横截面面积可比第三制冷剂管14c 的最小横截面面积小。在第二实施例中，喷射器15的其他部分可类似于 第一实施例的喷射器15的其他部分。
根据本发明的第二实施例，在热泵式热水器1被操作时，通过第三制 冷剂管14c的制冷剂的流速朝制冷剂吸入口 152b逐渐增加。因此，可增加从抽吸入口部分152f流入到抽吸空间部分152g中的制冷剂的动态压力。
结果，可减小从抽吸出口部分152h流出的吸入制冷剂的流速分布上 的流速差，从而减小在喷射制冷剂和吸入制冷剂混合时引起的混合压力损 失。另外，流过第三制冷剂管14c的制冷剂的流速被逐渐增加，从而减小 噪声的产生。
虽然参考附图且结合本发明的优选实施例对本发明进行了全面地描 述，但是应注意各种改变和修改将对本领域技术人员来说将变得很明显。
在上述的实施例的喷射器15中，从制冷剂吸入口 152b抽取的吸入制 冷剂的流向与从喷嘴151的制冷剂喷射口 151e喷射的喷射制冷剂的喷射 方向100的延长线垂直相交。然而，从制冷剂吸入口 152b抽取的吸入制 冷剂的流向和从喷嘴151的制冷剂喷射口 151e喷射的喷射制冷剂的喷射 方向100可以被设定在彼此不同的方向上。
例如，因为从抽吸入口部分152f流出的吸入制冷剂的流向在抽吸空 间部分152g中被改变，之后抽吸空间部分152g中的制冷剂从抽吸出口部 分152h流出，所以可有效地减小混合压力损失。
在上述实施例中，改变了喷嘴151的制冷剂通道面积，使得在第一蒸 发器16的制冷剂出口侧上的制冷剂的过热度变成目标过热度，且改变了 电力膨胀阀17的节流通道面积，使得制冷循环中的高压侧上的制冷剂压 力变成目标值。然而，喷嘴151的控制和电力膨胀阀17的控制可被相反 地执行。'
也就是，电力膨胀阀17的节流通道面积可被改变，使得在第一蒸发 器16的制冷剂出口侧上的制冷剂的过热度变成目标过热度，且喷嘴151 的制冷剂通道面积被改变，使得制冷循环中的高压侧上的制冷剂压力变成 目标值。
在上述的实施例中，二氧化碳用作制冷剂。然而，可使用公知的流体， 例如碳氢化物(carbon hydride)制冷剂、弗龙基(flon-based)制冷剂。 另外，上述的实施例的喷射器15可被用于次临界制冷剂循环装置，其中， 在高压侧上的制冷剂压力小于制冷剂的临界压力。
在上述的实施例中，电力压縮机用作压缩机11。然而，公知的压缩机(例如由引擎等驱动的压縮机)可被用作压縮机11。另外，固定排量
压縮机构或可变排量压縮机构可被用作压縮机构lla。
在上述的实施例中，喷嘴151是可变的喷嘴，被配置以使得可改变喷
嘴151的制冷剂通道。然而，喷嘴151可以不是可变的喷嘴，被配置使得 喷嘴151的制冷剂通道被固定。
在上述的实施例中，制冷剂循环装置10用于热泵式热水器1。然而， 制冷剂循环装置10可以用于固定类型的空气调节器、车辆空气调节器等。 在这种情况下，第一蒸发器16和第二蒸发器18可被用作内部热交换器， 散热器12用作外部热交换器。
这些变化和修改应被理解为落在如所附权利要求所限定的本发明的 范围内。
权利要求
1.一种喷射器，包括喷嘴(151)，被配置以减压和喷射流体；主体部分(152)，所述主体部分具有流体吸入口(152b)和流体抽吸通道(152d)，从所述喷嘴喷射的流体的喷射流从所述流体吸入口(152b)抽取流体，从所述流体吸入口抽取的流体在流向被改变的同时流过所述流体抽吸通道(152d)；和增压部分(153)，在所述增压部分中，从所述流体吸入口流过所述流体抽吸通道的流体和从所述喷嘴喷射的流体的流体混合物的压力被增加，其中，所述流体抽吸通道被配置以具有抽吸入口部分(152f)、抽吸空间部分(152g)以及抽吸出口部分(152h)，来自所述流体吸入口的流体流入所述抽吸入口部分(152f)中，从所述流体吸入口流出的流体的流向在所述抽吸空间部分(152g)中被改变，并且，来自所述抽吸空间部分的流体从所述抽吸出口部分(152h)沿喷射流体的喷射方向流出，所述抽吸入口部分具有比所述流体吸入口的开口面积和所述抽吸空间部分的流体通道面积小的流体通道面积，和所述抽吸出口部分的所述流体通道面积小于所述抽吸空间部分的流体通道面积。
2. 根据权利要求l所述的喷射器，其中所述流体吸入口 (152b)连接至流体吸入管(14c)，将要被抽取到所 述流体吸入口中的流体在所述流体吸入管(14c)中流动，和所述抽吸入口部分的流体通道面积小于所述流体吸入管的流体通道 面积。
3. 根据权利要求2所述的喷射器，其中，所述流体吸入管的流体通道 面积朝所述流体吸入口逐渐减小。
4. 根据权利要求l-3中任一项所述的喷射器，其中，所述抽吸入口部 分是节流孔。
5. 根据权利要求l-3中任一项所述的喷射器，其中，从所述流体吸入口抽取的流体的流向的延长线与从所述喷嘴喷射的流体的喷射方向的延 长线垂直相交。
6. 根据权利要求l-3中任一项所述的喷射器，其中，所述抽吸空间部分(152g)设置在所述喷嘴的外周侧。
7. 根据权利要求l-3中任一项所述的喷射器，其中，所述抽吸入口部 分的流体通道面积与所述流体吸入口的开口面积的比等于或小于0.5。
8. 根据权利要求2或3所述的喷射器，其中，所述抽吸入口部分的流 体通道面积与所述流体吸入管的最大流体通道面积的比等于或小于0.5。
9. 根据权利要求1至3中任一项所述的喷射器，其中，所述抽吸出口 部分的流体通道面积与所述抽吸空间部分的流体通道面积的比等于或小 于0.5。
10. 根据权利要求1至3中任一项所述的喷射器，其中 所述抽吸空间部分是设置在喷嘴的外周侧以在喷嘴的轴向上延伸的大致圆柱形的通道，和所述抽吸出口部分与所述抽吸空间部分的圆柱形通道同轴地延伸且 朝下游逐渐变细。
11. 根据权利要求10所述的喷射器，其中所述喷嘴被定位以从抽吸空间部分与所述圆柱形通道同轴地突出到 所述抽吸出口部分中，和所述抽吸入口部分在大致垂直于所述喷嘴的轴向的方向上开口至所 述圆柱形的通道。
12. 根据权利要求1至3中任一项所述的喷射器，进一步包括 同轴地设置在所述抽吸出口部分(152h)和所述扩散器(153)之间的圆柱形混合通道(152e)。
13. —种喷射器，包括喷嘴(151)，被配置以减压和喷射流体；主体部分(152)，所述主体部分具有流体吸入口 (152b)和流体抽吸 通道(152d)，从所述喷嘴喷射的流体的喷射流从所述流体吸入口 (152b) 抽取流体，从所述流体吸入口抽取的流体在流向被改变的同时流过所述流 体抽吸通道(152d);和增压部分(153)，在所述增压部分中，从所述流体吸入口流过所述流 体抽吸通道的流体和从所述喷嘴喷射的流体的流体混合物的压力被增加， 其中，所述流体吸入口连接至流体吸入管，将要被抽取到所述流体吸入口中 的流体在所述流体吸入管中流动，所述流体抽吸通道被配置以具有抽吸入口部分(152f)、抽吸空间部 分(152g)以及抽吸出口部分(152h)，来自所述流体吸入口的流体流入 到抽吸入口部分(152f)中，从所述流体吸入口流出的流体的流向在所述 抽吸空间部分(152g)中被改变，且来自所述抽吸空间部分的流体从所述 抽吸出口部分(152h)沿所述喷射流体的喷射方向流出，所述抽吸入口部分具有比所述流体吸入管的流体通道面积和所述抽 吸空间部分的流体通道面积小的流体通道面积，和所述抽吸出口部分的流体通道面积小于所述抽吸空间部分的流体通 道面积。
14.根据权利要求13所述的喷射器，其中所述流体吸入管的流体通道面积朝所述流体吸入口逐渐减小，和 所述抽吸入口部分的流体通道面积小于所述流体吸入管的最小流体 通道面积。
全文摘要
一种喷射器包括喷嘴(151)、主体部分(152)和增压部分(153)。所述主体部分(152)具有流体吸入口(152b)和流体抽吸通道(152d)，从所述喷嘴(151)喷射的流体喷射流从所述流体吸入口(152b)抽取流体，从所述流体吸入口(152b)抽取的流体在流向改变的同时通过所述流体抽吸通道(152d)流动。所述流体抽吸通道(152d)具有抽吸入口部分(152f)、抽吸空间部分(152g)和抽吸出口部分(152h)，来自所述抽吸空间部分(152g)的流体沿所述喷射流体的喷射方向(100)从所述抽吸出口部分流出。所述抽吸入口部分的流体通道面积小于所述流体吸入口的开口面积和所述抽吸空间部分的流体通道面积，且所述抽吸出口部分的流体通道面积小于所述流体空间部件的流体通道面积。
文档编号F04F5/24GK101608642SQ20091014934
公开日2009年12月23日 申请日期2009年6月16日 优先权日2008年6月16日
发明者吉井桂一 申请人:株式会社电装