CN101487641B - 喷射器循环系统 - Google Patents

Abstract

一种具有致冷剂循环的喷射器循环系统，其中致冷剂流过所述致冷剂循环，所述系统包括设置在散热器(12)下游的喷射器(15)、蒸发流出喷射器(15)的致冷剂的第一蒸发器(16)、从散热器(12)和喷射器(15)的喷嘴部分(15a)之间的支路部分(Z)分支并连接到喷射器(15)的致冷剂吸入口(15b)的支路通道(18)、位于支路通道(18)中的节流单元(19)以及位于节流单元(19)的下游用于蒸发致冷剂的第二蒸发器(20)。在所述喷射器循环系统中，可变节流装置(31，35，38，40)位于散热器(12)的致冷剂出口和支路部分(Z)之间的致冷剂通道中，以对流出散热器(12)的致冷剂进行减压。

Description

喷射器循环系统

本申请为2006年6月29日递交的、申请号为200610095883.4、发明名称为“喷射器循环系统”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有喷射器的喷射器循环系统，其中所述喷射器起到致冷剂减压装置和致冷剂循环装置的作用。

背景技术

设置有多个蒸发器的喷射器循环系统已经为公众所知，如日本专利No.3322263(对应于US专利6,574,987和US专利6,477,857)中所公开的。

如图6中所述，相对于致冷剂流，第一蒸发器16被连接至喷射器15的下游。相对于致冷剂流，构成汽-液分离器的储罐32被定位在第一蒸发器16的下游。另外，第二蒸发器20被定位在储罐32的液相致冷剂出口和喷射器15的致冷剂吸入口15b之间。这两个蒸发器16、20同时被操作。

在所述致冷剂循环中，由于高速致冷剂流膨胀所产生的压力降被利用，以吸取从第二蒸发器20中流出的致冷剂，另外，致冷剂在膨胀时的速度能在扩散部分15d(压力增加部分)被转变为压力能，以升高致冷剂压力(也就是，压缩机11的进口压力)。这样，可以降低驱动压缩机11的功率，从而可以提高循环操作的效率。

在所述致冷剂循环中，使用第一蒸发器16和第二蒸发器20可以从分离开的空间中产生吸热(冷却)作用，或者它通过两个蒸发器16、20可从同一空间中产生。同样，使用两个蒸发器16、20可以冷却车厢内部。

在所述致冷剂循环中，流出散热器12的致冷剂全部通过喷射器15的喷嘴部分15a。这里，通过喷射器15的喷嘴部分15a的致冷剂流速被称为Gnoz。Gnoz被设置为这样的流速：使得第一蒸发器16的出口侧的致冷剂的干燥度变为预定值或之下。通过喷嘴部分15a被减压的致冷剂与通过喷射器15的致冷剂吸入口15b被抽吸的致冷剂相混合，并且流入第一蒸发器16。流出第一蒸发器16的致冷剂在储罐32中被分离为气相致冷剂和液相致冷剂。

喷射器15的致冷剂吸入口15b被减压，从而产生抽吸作用。因此，第二蒸发器20被供给有在储罐32中分离的液相致冷剂。这里，通过致冷剂吸入口15b被抽吸的致冷剂的流速被称为Ge。流入第二蒸发器20的液相致冷剂在第二蒸发器20处被蒸发。因此，通过致冷剂吸入口15b被抽吸的致冷剂的大部分或全部是气相致冷剂。结果，液相致冷剂的流速Gnoz基本上为第一蒸发器16的冷却能力作贡献。因此，第一蒸发器16的冷却能力受Gnoz影响。

通过增加吸取至喷射器15的致冷剂吸入口15b的致冷剂的流速Ge，使流入第二蒸发器20的液相致冷剂的流速增加。因此，第二蒸发器20的冷却能力可被增加，而不降低第一蒸发器16的冷却能力，从而整个循环的冷却能力还被增加。

蒸发器的冷却能力例如被定义为致冷剂从蒸发器中的空气吸热时观测到的致冷剂焓的增量。焓的增量被定义为：每单位重量的致冷剂的比焓(specific enthalpy)的增量乘以致冷剂的流速。整个循环的冷却能力被定义为在第一和第二蒸发器16和20处致冷剂焓的增量之和Qer。冷却能力还可被定义为性能系数(COP)，其中所述性能系数通过用Qer除以压缩机11消耗的功率而得到。

在常规循环中，因此，发生图8中说明的现象。也就是，在流动比率η(η＝Ge/Gnoz)被增加时，整个循环的冷却能力Qer还被增加。流动比率η是吸入喷射器15的致冷剂吸入口15b的致冷剂的流速Ge与通过喷射器15的喷嘴部分15a的致冷剂的流速Gnoz的比值。

在常规热载荷是低的时，循环中致冷剂的高压和低压之间的差值被降低；因此，对喷射器15的输入被减少。在这种情况中，问题出现在常规循环中。由于致冷剂流速Ge仅仅依赖于喷射器15的致冷剂吸取能力，因此下面的情况会发生：减少对喷射器15的输入-＞降低喷射器15的致冷剂吸取能力-＞降低流入第二蒸发器20中的液相致冷剂的流速-＞降低流动比率η。这导致冷却能力Qer的降低。

US 2005/0178150提出一种图示在图7中的喷射器循环(图8中的比较循环)。在图7的所述喷射器循环中，支路通道18被设置在散热器12的排放侧和喷射器15的致冷剂流进口之间。调节致冷剂的压力和流速的节流机构和第二蒸发器20被定位在所述支路通道18中。第二蒸发器20的出口被连接至喷射器15的致冷剂吸入口15b。

致冷剂流在喷射器15的上游被分离，并且被分离的致冷剂通过支路通道18被吸入致冷剂吸入口15b。因此，在连接方面，支路通道18与喷射器15成并联关系。为此，在致冷剂被供给给支路通道18时，除了喷射器15的致冷剂吸取能力之外，可以利用压缩机11的致冷剂吸取和排出能力。

因此，即使至喷射器15的输入减少和喷射器15的致冷剂吸取能力降低的现象出现，吸入喷射器15的致冷剂吸入口15b中的致冷剂的流速Ge减少的程度可远远低于常规循环中的降低程度。

在US 2005/0178150中提出的喷射器循环中，致冷剂流在喷射器15的上游被分离。因此，流出散热器12的致冷剂的流速Gn等于通过喷射器15的喷嘴部分15a的致冷剂的流速Gnoz和流入第二蒸发器20中的致冷剂的流速之和。流入第二蒸发器20中的致冷剂的流速等于被吸入喷射器15的致冷剂吸入口15b的致冷剂的流速Ge。

因此，表示为Gn＝Gnoz+Ge的关系可被保持。从而，在Gnoz降低时，Ge增加。反之在Gnoz增加时，Ge降低。因此，即使在第一蒸发器16的冷却能力被降低时，第二蒸发器20的冷却能力也会被增加；即使在第二蒸发器20的冷却能力被降低时，第一蒸发器16的冷却能力也会被增加。因此，产生图8中说明的比较循环的冷却能力Qer。也就是，在比较循环中，对应流动比率η的改变的冷却能力的改变小于常规循环中的改变，并且冷却能力在最优流动比率ηmax处达到最高点。

此外，在使用喷射器的吸力使致冷剂在致冷剂循环中流通的喷射器循环系统中，油基于喷射器的工作状态容易停留在的蒸发器中。一般地，在所述系统长时间工作在低载荷下时，预定油流通量是必需的，以便保护压缩机。

发明概述

考虑到前述问题，需要在循环中使流动比率η接近最优流动比率ηmax，以便以高冷却能力Qer操作喷射器循环系统。

本发明的目的是，在全部致冷剂循环中以高冷却能力操作喷射器循环系统。

本发明的另一目的是提供一种喷射器循环系统，在所述喷射器循环系统中，可变节流装置位于散热器的致冷剂出口侧和喷射器的喷嘴部分上游的支路部分之间，以便提高在整个致冷剂循环中的循环效率。

依据本发明的一方面，一种具有致冷剂循环的喷射器循环系统，其中致冷剂流过所述致冷剂循环，所述喷射器循环系统包括：压缩机，其配置用于吸入和压缩致冷剂；散热器，其布置用于从所述压缩机排放的高压致冷剂辐射热量；喷射器，其被设置在所述散热器的下游，所述喷射器具有用于使致冷剂减压和膨胀的喷嘴部分、通过从喷嘴部分喷射的高速致冷剂流使致冷剂通过其中被吸入的致冷剂吸入口和压力增加部分，所述压力增加部分用于将通过致冷剂吸入口吸入的致冷剂与高速致冷剂流相混合、以及用于减速混合的致冷剂流以升高致冷剂流的压力；第一蒸发器，其布置用于蒸发流出喷射器的致冷剂；支路通道，其从在散热器和喷射器的喷嘴部分之间的支路部分分支，并且被连接至致冷剂吸入口，用于将流出散热器的致冷剂引导入致冷剂吸入口；节流单元，其被定位在支路通道中且对致冷剂减压以调节致冷剂的流量；以及第二蒸发器，其被定位在节流单元的下游以蒸发致冷剂。在喷射器循环系统中，可变节流装置被定位在所述散热器的致冷剂出口侧和支路部分之间，以对流出所述散热器的致冷剂减压。

因为所述可变节流装置被定位在所述散热器的致冷剂出口侧和支路部分之间的致冷剂通道中，所以能够通过适当地设置所述喷射器的喷嘴部分的致冷剂通道横截面积和节流单元的节流开口量来使流动比率η接近最优流动比率ηmax。因此，所述喷射器循环系统可以以在整个致冷剂循环中的高冷却能力进行操作，并可以提高在整个致冷剂循环中的循环效率。

例如，所述可变节流装置配置用于，基于与在致冷剂循环中的致冷剂的状态、由第一蒸发器和第二蒸发器所冷却的空间的温度以及被冷却的空间的外部环境温度中的至少一种相关的至少一个物理量，调节整个致冷剂循环中的致冷剂的流量。

作为一个例子，所述物理量可与在所述第一蒸发器的致冷剂出口侧上的致冷剂的过热度相关。在这种情况下，所述可变节流装置配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在所述第一蒸发器的致冷剂出口侧上的致冷剂的过热度达到预定值。

作为另一个例子，所述物理量可与在所述第二蒸发器的致冷剂出口侧上的致冷剂的过热度相关。在这种情况下，所述可变节流装置配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在所述第二蒸发器的致冷剂出口侧上的致冷剂的过热度达到预定值。

作为另一个例子，所述物理量可与在所述散热器的致冷剂出口侧上的致冷剂的过冷度相关。在这种情况下，所述可变节流装置配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在所述散热器的致冷剂出口侧上的致冷剂的过冷度达到预定值。

替代地，从所述压缩机排出的所述高压致冷剂的压力可高于所述致冷剂的临界压力。在这种情况下，所述物理量与在所述散热器的致冷剂出口侧上的致冷剂的温度和压力相关，以及所述可变节流装置配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在所述散热器的致冷剂出口侧上的致冷剂的压力或温度达到预定值。

替代地，所述物理量可与从所述压缩机排出的致冷剂的流量相关。在这种情况下，所述可变节流装置配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量达到预定值。

附图说明

在将附图结合在一起时，根据下面优选实施例的详细说明，本发明的其它目的和优点将变得更清楚，其中：

图1是示出依据用于解释本发明的下列第二到第五实施例的第一实施例的喷射器循环系统的示意图；

图2是示出依据本发明的第二实施例的喷射器循环系统的示意图；

图3是示出依据本发明的第三实施例的喷射器循环系统的示意图；

图4是示出依据本发明的第四实施例的喷射器循环系统的示意图；

图5是示出依据本发明的第五实施例的喷射器循环系统的示意图；

图6是示出依据常规例子的喷射器循环系统的示意图；

图7是示出依据本发明的比较例子的喷射器循环系统的示意图；以及

图8是示出图6和7的循环中冷却能力和流动比率之间的关系的图表。

具体实施方式

(第一实施例)

第一实施例是用于解释本发明的下列第二到第五实施例的初始实施例。

图1说明第一实施例所述喷射器循环系统10被应用至车辆的致冷设备的例子。在本实施例中车辆的致冷设备被构造成：使得车厢内的温度降低至非常低的温度，例如接近-20℃。

在喷射器循环系统10中，压缩机11吸入、压缩和排出致冷剂。压缩机11通过电磁离合器11a和皮带被运行着的车辆的发动机(未显示)可旋转地驱动。所述实施例使用斜盘式可变排量压缩机，所述压缩机的排放容量可由外部控制信号连续地、可变地控制。

下面将给出更具体的说明。利用压缩机11的排放压力和进口压力，控制斜盘室(未显示)内的压力。这样，斜盘的倾斜角度是变化的，以改变活塞冲程，因而排放容量在从基本上0％至100％的范围内是连续改变的。通过这个排放容量的改变，而可调节致冷剂排放能力。

所述排放容量是工作空间的几何容积，在所述工作空间中致冷剂被吸入和压缩，所述排放容量相当于活塞冲程的上死点和下死点之间的气缸容量。

下面将给出对斜盘室内压力的控制的说明。压缩机11被配置有电磁容量控制阀11b。电磁容量控制阀11b结合：压力响应机构(未显示)，其根据在压缩机11的吸取侧处低致冷剂压力而产生力F1；产生电磁力F2的电磁机构(未显示)，其对由低致冷剂压力Ps产生的所述力F1进行计数。

通过从后面所述的空气调节器控制器21输出的控制电流In确定电磁机构的电磁力F2。通过改变由阀体(未显示)引入斜盘室内的高压致冷剂对低压致冷剂的比率，改变斜盘室内的压力，其中所述斜盘室内的压力与力F1和电磁力F2相对应地被取代，其中所述力F1对应于低致冷剂压力Ps。

通过调节斜盘室内的压力，压缩机11的排放容量可在从100％至基本上0％的范围内被连续地改变。因此，通过将排放容量减少至大致为0％，能够使压缩机11可大致上进入停止工作状态。因此，压缩机11可被构造为无离合器式压缩机，其中所述无离合器式压缩机的旋转轴不变地通过带轮和V形皮带与车辆发动机相连接。

散热器12被连接在压缩机11的致冷剂排放侧。散热器12是热交换器，其在从压缩机11排放的高压致冷剂和由散热器的送风机12a输送的外部空气(也就是，车厢外部的空气)之间进行热交换，以冷却高压致冷剂。

散热器的送风机12a由用于驱动的电动机12b驱动。用于驱动的所述电动机12b被构造成：在从空气调节控制器21输出施加电压V1时其被可旋转地驱动。因此，由于用于驱动的电动机12b的转动数可以由空气调节控制器21(A/C ECU)通过改变施加的电压V1来改变，所以由散热器12的送风机12a输送的空气量可被改变。

所述实施例使用普通碳氟化合物致冷剂作为在所述循环中循环的致冷剂。因此，喷射器循环系统10构成亚临界(subcritical)循环，在所述亚临界循环中高压没有超过临界压力。因此，散热器12起到冷却和凝结致冷剂的冷凝器的作用。

液体接收器13相对于致冷剂流被定位在散热器12的下游，其中所述液体接收器13作为将致冷剂分离为汽体和液体并且存储液相致冷剂的汽-液分离器。液相致冷剂被导出所述液体接收器13至下游侧。可变节流机构14相对于致冷剂流被连接在液体接收器13的下游。

具体地，所述可变节流机构14是通常已知的热膨胀阀门。所述可变节流机构14起到使来自液体接收器13的高压液相致冷剂降压为具有汽和液两相的中间压力致冷剂。

热膨胀阀门依据在后面描述的第一蒸发器16的出口侧处的致冷剂的过热程度，调节阀体部分(未显示)的打开。因此，通过可变节流机构14的致冷剂的流速可被调节，以使第一蒸发器16的出口侧处的致冷剂的过热程度到达预定值。也就是，在所述实施例中，热膨胀阀门的阀体部分实现用于调节流动比率(η)的装置。

热膨胀阀门的阀体与隔膜机构14a相连接，所述隔膜机构形成压力响应装置。所述隔膜机构14a通过依据以下因素移动阀体来调节阀体的开启：温度敏感气缸14b内的填充气体介质的压力(在第一蒸发器16的出口侧处对应于致冷剂温度的压力)；以及第一蒸发器16的出口侧处、被引导通过平衡管14c的致冷剂的压力。也就是，在本实施例中，温度敏感气缸14b和平衡管14c实现用于检测与循环中致冷剂状态相关的物理量的装置。

喷射器15与可变节流机构14的出口相连接。所述喷射器15是减压单元，用于对致冷剂减压，并且还是一种致冷剂循环装置，用于通过高速喷射出的致冷剂流的吸取作用(吞没作用，engulfing action)而使致冷剂流通。

喷射器15配置有：喷嘴部分15a，其在通道区域的下面变窄且等熵地使通过可变节流机构14的中间压力致冷剂减压；以及致冷剂吸入口15b，其定位在与喷嘴部分15a的致冷剂喷管相同的空间内，且从下面描述的第二蒸发器20吸入汽相致冷剂。

另外，混合部分15c位于喷嘴部分15a和致冷剂吸入口15b的下游。混合部分15c将来自喷嘴部分15a的高速致冷剂流与通过致冷剂吸入口15b吸取的致冷剂相混合。构成压力增加部分的扩散部分15d被定位在混合部分15c的下游。

扩散部分15d以这样的形状被形成：朝向致冷剂通道出口，致冷剂通道的面积是逐渐增加的。扩散部分15d起到使致冷剂流减速以增加致冷剂压力的作用。也就是，扩散部分15d具有将致冷剂的速度能转变为压力能的作用。

第一蒸发器16被连接在喷射器15的扩散部分15d的下游。第一蒸发器16是热交换器，其交换由蒸发器的送风机16a输送的空气和致冷剂之间的热量，以蒸发所述致冷剂，从而产生吸热作用。

蒸发器的送风机16a由用于驱动的电动机16b驱动。用于驱动的电动机16b被构造成：使得它在从空气调节控制器21输出施加的电压V2时被可旋转地驱动。由于通过空气调节控制器21改变施加的电压V2能够改变用于驱动的电动机16b的转动数，因此可改变由蒸发器的送风机16a输送的空气量。

第一蒸发器16相对于致冷剂流的下游部分被连接至内部热交换器17，并且内部热交换器17的致冷剂出口被连接至压缩机11的吸入侧。

支路通道18是致冷剂通道，其连接上述液体接收器13和可变节流机构14及喷射器15的致冷剂吸入口15b之间的部分。参考字符Z表示支路通道18的支路部分。上述内部热交换器17位于支路通道18中，固定的节流阀19位于内部热交换器17的下游。另外，第二蒸发器20位于固定的节流阀19的下游。

内部热交换器17使通过支路通道18的高温、高压致冷剂与第一蒸发器16下游侧的低温、低压致冷剂之间交换热量。作为在内部热交换器17中致冷剂间热量交换的结果，通过支路通道18的致冷剂被冷却。因此，在第一蒸发器16和第二蒸发器20的致冷剂进口和出口处的致冷剂之间的焓差可被增加。也就是，第一蒸发器16和第二蒸发器20的冷却能力可被增加。

固定节流阀19调节流入第二蒸发器20的致冷剂的流速，并且降低流入第二蒸发器20的致冷剂的压力。具体地，可以由诸如毛细管或孔之类的固定节流阀来构造固定节流阀19。

在本实施例中，固定节流阀19的节流开口量被预先设置为预定数量，以使流动比率η变得等于图8中说明的最优流动比率ηmax。这里，η＝Ge/Gnoz，其中Ge是通过喷射器15的致冷剂吸入口15b吸入的致冷剂的流速；以及Gnoz是在第一蒸发器16的出口侧处的致冷剂的过热程度等于预定数值时通过可变节流机构14且进一步通过喷射器15的喷嘴部分15a的致冷剂流速。最优流动比率ηmax是整个系统的冷却能力Qer达到最大值处的流动比率。

在第一蒸发器16的出口侧处的致冷剂的过热程度等于预定值时，使观测到的可变节流机构14的节流开口量为合适值的方案可以被执行。例如，可以以适当数值制造喷射器15的喷嘴部分15a中的致冷剂通道的面积、混合部分15c和扩散部分15d的尺寸以及固定节流阀19的节流开口量。还有，考虑了下面因素而实现所述设计：通道中的压力损失，通过可变节流机构14的致冷剂流过所述通道；以及通道(支路通道18)，通过固定节流阀19的致冷剂流过所述通道。

第二蒸发器20是热交换器，其蒸发致冷剂且产生吸热作用。在该实施例中，第一蒸发器16和第二蒸发器20被组装在一起以使可以形成整体结构。更具体地，第一蒸发器16和第二蒸发器20的部件由铝制成，并且它们使用铜焊连接在一起，以使它们成为整体结构。

为此，由上述蒸发器的送风机16a输送的空气如箭头A所示一样流动。空气在第一蒸发器16处被冷却，然后在第二蒸发器20处被冷却。也就是，使用第一蒸发器16和第二蒸发器20冷却将被冷却的同一空间。

空气调节控制器21由一般公知的微型计算机来构造，所述微型计算机包含CPU、ROM、RAM等等及其外围电路。所述空气调节控制器21基于存储在其ROM中的控制程序执行各种计算和处理，以控制各种装置11a、11b、12b、16b等等的工作。

空气调节控制器21被输入有来自成组的各种传感器的检测信号和来自操作面板(未显示)的各种操作信号。具体地，所提供的成组传感器包括检测外部空气温度(车厢外部温度)的外部环境温度传感器(外部空气温度传感器)及类似物。操作面板被配置有温度设置开关，所述开关用于设置将被冷却的空间及类似物的冷却温度。

以下将描述如上所述构造的所述实施例的操作。在电磁离合器11a通过空气调节控制器21的控制输出被激励以使电磁离合器11a接合时，从车辆的发动机传递出旋转驱动力，并传送至压缩机11。在控制电流In基于控制程序从空气调节控制器2被1输出至电磁容量控制阀11b时，压缩机11吸入、压缩、排放汽相致冷剂。

在压缩机11中被压缩且从压缩机11中排出的高温、高压汽相致冷剂流入散热器12。在散热器12处，高温、高压致冷剂由外部空气冷却且凝结。从散热器12流出的带有辐射热量的高压致冷剂在液体接收器13中被分离为汽相致冷剂和液相致冷剂。从液体接收器13中流出的液相致冷剂在支路部分Z处被分离为流向可变节流机构14的致冷剂流和流向支路通道18的致冷剂流。

流向可变节流机构14的致冷剂流在可变节流机构14处使其压力被降低且使其流速被调节，然后流入喷射器15。同时，可变节流机构14调节通过可变节流机构14的致冷剂的流速，以使在第一蒸发器16的出口侧的致冷剂的过热程度达到预定值。也就是，它调节了致冷剂流速Gnoz。

进入喷射器15的致冷剂流进一步通过喷嘴部分15a被减压和被膨胀。因此，致冷剂的压力能在喷嘴部分15a处被转换为速度能，并且从喷嘴部分15a的喷射口处以增大的速度喷射致冷剂。已经通过支路通道18中的第二蒸发器20的所述致冷剂(汽相致冷剂)通过同时产生的致冷剂吸取作用被吸取穿过致冷剂吸入口15b。

从喷嘴部分15a喷射出的致冷剂和吸入致冷剂吸入口15b的致冷剂在位于喷嘴部分15a下游的混合部分15c处被混合在一起，进而流入扩散部分15d。在所述扩散部分15d处，致冷剂的速度(膨胀)能通过通道面积的增加而被转换为压力能。因此，致冷剂的压力被升高。

从喷射器15的扩散部分15d流出的致冷剂流入第一蒸发器16。在第一蒸发器16中，低温低压致冷剂从由蒸发器的送风机16a输送的空气处吸收热量，并且被蒸发。已经通过第一蒸发器16的汽相致冷剂流入内部热交换器17，并且在它和流过支路通道18的高温高压致冷剂之间在支路部分Z处交换热量。从内部热交换器17流出的汽相致冷剂被吸入压缩机11且被再次压缩。

进入支路通道18的致冷剂流进入内部热交换器17，并且在它和已经从第一蒸发器16流出的低温低压汽相致冷剂之间交换热量，如上所述。通过内部热交换器17被冷却的致冷剂通过固定节流阀19被降压，并且转变为低压致冷剂。所述低压致冷剂流入第二蒸发器20。

在第二蒸发器20处，低压流入致冷剂送入第一蒸发器16中且在此处被冷却的空气中吸收热量，进而被蒸发。已经通过第二蒸发器20的汽相致冷剂通过致冷剂吸入口15b被吸入喷射器15。如上所述，固定节流阀19的节流开口量被预先设置为预定量。因此，被吸入喷射器15的致冷剂吸入口15b中的致冷剂的流速Ge是这样的流速：其对Gnoz的流动比率η达到最优流动比率ηmax。

在第二蒸发器20处被蒸发的汽相致冷剂通过喷射器15的致冷剂吸入口15b被吸入。在混合部分15c处，它与已经通过喷嘴部分15a的液相致冷剂相混合，进而流入第一蒸发器16。

在所述实施例中，如上所述，喷射器15的扩散部分15d的下游侧上的致冷剂可被供给至第一蒸发器16；同时，在支路通道18侧处的致冷剂可通过固定节流阀19被供给至第二蒸发器20。因此，可以由第一蒸发器16和第二蒸发器20同时产生冷却作用。

第一蒸发器16的致冷剂蒸发压力是通过扩散部分15d加压后得到的压力。其间，第二蒸发器20的出口被连接至喷射器15的致冷剂吸入口15b。因此，在通过喷嘴部分15a处减压后立即获得的最低压力可被应用至第二蒸发器20。从而，第二蒸发器20的致冷剂蒸发压力(致冷剂蒸发温度)可低于第一蒸发器16的致冷剂蒸发压力(致冷剂蒸发温度)。

通过喷射器15的扩散部分15d处的压力升高作用，压缩机11的压缩工作载荷可被减少一数量，该减少的量为压缩机11的进口压力可被升高的量。因此，可以实现节约功率的效果。

在本实施例中，可变节流机构14调节致冷剂流速Gnoz，以使第一蒸发器16的出口侧处的致冷剂的过热程度达到预定值。因此，流动比率η被调节，以使它达到最优流动比率ηmax，在所述最优流动比率ηmax处整个系统的冷却能力被增强。因此，整体循环能够在高冷却能力被实现的同时被操作。

第一蒸发器16的出口侧上的致冷剂的过热程度被控制；因此，能够防止液相致冷剂返回至压缩机11，进而可确保所述循环的稳定性。

(第二实施例)

在第一实施例中，可变节流机构14被定位在支路部分Z和喷射器15之间。在所述第二实施例中，如图2中所示，图1中示出的可变节流机构14被停止使用，可变节流机构31被设置在液体接收器13和支路部分Z之间。

可变节流机构31是热膨胀阀门，所述阀门调节致冷剂流速，以使第一蒸发器16的出口侧上的致冷剂的过热程度达到预定值。所述热膨胀阀门的结构与第一实施例中的相同。也就是，可变节流机构31的阀体是用于调节整个循环的致冷剂流速的装置，可变节流机构31的平衡管和温度敏感气缸是用于检测循环中与致冷剂的状态相关的物理量的装置。

在所述第二实施例中，喷射器15的喷嘴部分15a中的致冷剂通道的面积等以及固定节流阀19的开口量被预先设置为预定量，以使相对于在第一蒸发器16的出口侧上的致冷剂的过热程度变得等于预定值时通过可变节流机构31的致冷剂流速，流动比率η变得等于最优流动比率ηmax。第二实施例中的循环结构的其余方面与第一实施例中的相同。

因此，在本实施例中的循环被操作时，可变节流机构31调节通过所述可变节流机构31的致冷剂流速，以使第一蒸发器16的出口侧上的致冷剂的过热程度达到预定值。因此，流动比率η被调节，以使它达到最优流动比率ηmax，进而可以获得与第一实施例相同的效果。

(第三实施例)

在如图3所示的第三实施例中，可变节流机构35被设置在散热器12和支路部分Z之间。

可变节流机构35是热膨胀阀门，所述阀门调节致冷剂的流速，以使第二蒸发器20的出口侧处的致冷剂的过热程度达到预定值。也就是，可变节流机构35的阀体是用于调节整个循环的致冷剂流速的装置；可变节流机构35的平衡管和温度敏感气缸是用于检测循环中与致冷剂的状态相关的物理量的装置。

如图3所示，用于使液相致冷剂和汽相致冷剂相互分离的储罐32被设置在第一蒸发器16的下游。由于储罐32被设置在第一蒸发器16的出口侧，因此，可以防止液相致冷剂返回至压缩机11，并且可确保所述循环的稳定性。

在本实施例中，喷射器15的喷嘴部分15a中的致冷剂通道的面积等以及固定节流阀19的节流开口量被预先设置为预定量，以使下面的被实现：在第二蒸发器20的出口侧处致冷剂的过热程度变得等于预定值时，相对于流过可变节流机构35的致冷剂的流速，流动比率η变得等于最优流动比率ηmax。

因此，在操作本实施例中的循环时，可变节流机构35调节流过可变节流机构35的致冷剂流速，以使第二蒸发器20的出口侧处致冷剂的过热程度达到预定值。结果是，流动比率η被调节，以使它达到最优流动比率ηmax。

(第四实施例)

在如图4中所示的第四实施例中，电可变节流机构38被设置在温度传感器55和压力传感器56的下游并且在散热器12和支路部分Z之间。所述温度传感器55检测散热器12的出口侧致冷剂的温度Tc，而压力传感器56检测其压力Pc。

空气调节控制器21通过以下方法调节电可变节流机构38中的致冷剂通道的面积：基于检测值计算散热器12的出口侧处致冷剂的过冷却程度；以及输出控制信号(脉冲信号)，以使散热器12的出口侧处致冷剂的过冷却程度达到预定值。

也就是，本实施例中的电可变节流机构38是用于调节整个循环的致冷剂流速的装置；以及温度传感器55和压力传感器56是用于检测循环中与致冷剂的状态相关的物理量的装置。

在所述实施例中，喷射器15的喷嘴部分15a中的致冷剂通道的面积等以及固定节流阀19的节流开口量被预先设置为预定量，以使在散热器12的出口侧处致冷剂的过冷却程度变得等于预定值时，相对于通过电可变节流机构38的致冷剂的流速，流动比率η变得等于最优流动比率ηmax。

因此，在所述实施例中的循环工作时，电可变节流机构38操作控制通过电可变节流机构38的致冷剂的流速，以使散热器12的出口侧处致冷剂的过冷却程度达到预定值。结果是，流动比率η被调节以使它达到最优流动比率ηmax。

(第五实施例)

在如图5所示的第五实施例中，电可变节流机构40被设置在散热器12和支路部分Z之间。

如在第5实施例中所述，空气调节控制器21根据Tsi、Psi、旋转数Nc和控制电流In计算压缩机11的致冷剂排放流速。在空气调节控制器21中，预先存储有对应于控制信号(脉冲信号)的输出(脉冲计数的数量)的致冷剂通道面积，其中所述控制信号被输出至电可变节流机构40。

在所述实施例中，喷射器15的喷嘴部分15a中的致冷剂通道的面积等以及固定节流阀19的节流开口量被预先设置为预定量，以使下面情形被实现：在通过电可变节流机构40的致冷剂的流速变得等于预定值时，流动比率η变得等于最优流动比率ηmax。

也就是，在所述实施例中，电可变节流机构40是用于调节整个循环的致冷剂流速的装置；温度传感器57、压力传感器58和转速计11c是用于检测循环内与致冷剂状态相关的物理量的装置。

因此，在所述实施例中的循环工作时，空气调节控制器21计算压缩机11的致冷剂排放流速。因此，电可变节流机构40中的致冷剂通道的面积被调节，以使基于下面情况，通过电可变节流机构40的致冷剂的流速变得等于预定值：计算的致冷剂排放流速；以及预先存储的致冷剂通道的面积，所述致冷剂通道的面积对应于输出至电可变节流机构40的控制信号(脉冲信号)的输出(脉冲计数的数量)。结果是，在第五实施例中，通过调整电可变节流机构40，致冷剂在整个循环中的流量达到预定量，且因此流动比率η达到最优流动比率ηmax。

(其他实施例)

本发明不限于上述实施例中，各种改变可以如下所述被实现。

上面实施例是示例，在其中本发明被应用至车辆的致冷装置，并且将通过第一蒸发器16和第二蒸发器20被冷却的空间是相同的。将通过第一蒸发器16和第二蒸发器20被冷却的空间可以是互相分离的。

例如，下面结构可以被采用：将通过第一蒸发器16被冷却的空间是车厢的前座椅区域，将通过第二蒸发器20被冷却的空间是车厢的后座椅区域。在将被冷却的空间互不相同的情况中，下面结构可以被采用：蒸发器的专用送风机被用于各个蒸发器，以及由蒸发器的多个送风机输送的空气量是单独控制的。因而，通过调节实际通过喷射器15的喷嘴部分15a的致冷剂的流速Gnoz和吸入喷射器15的致冷剂吸入口15b的流速Ge，流动比率η可被调节。

在上述实施例中，可变排量压缩机被用于压缩机11。然后，它的电容量控制阀11b由空气调节控制器21控制，从而控制压缩机11的致冷剂排放能力。作为代替，下面结构可以被采用：固定排量压缩机被使用，并且固定排量压缩机的操作状态对非操作状态的比率(操作比)由电磁离合器控制。从而控制压缩机的致冷剂排放能力。

电压缩机可被用于压缩机。在这种情况中，致冷剂排放能力可以通过控制电压缩机11的旋转数而被控制。

在上述实施例中，其喷嘴开口量是可变化的可变喷射器可被用于调节致冷剂流速Gnoz。具体地，可变喷射器是配置有通道面积变化机构的喷射器，其中所述通道面积变化机构能够依据外部信号可改变地控制在其喷嘴部分中的致冷剂通道的面积。可变喷射器的使用还能够节省用于喷射器循环系统的空间。

在第一和第二实施例中，使用热膨胀阀的温度敏感气缸和平衡管，检测第一蒸发器16的出口侧处致冷剂的过热程度。在第四至第五实施例中，使用温度传感器51和压力传感器52来检测。用于第一蒸发器16出口侧处致冷剂的过热程度的检测装置不限于此。

将采用几个例子。能够根据第一蒸发器16的致冷剂蒸发温度或压力及第一蒸发器16出口侧处致冷剂的温度进行估算。

还可以根据第一蒸发器16的致冷剂蒸发温度或压力及第一蒸发器16的吹送的空气温度进行估算。这是因为，在过热程度被增加时，第一蒸发器16的冷却能力被降低，且第一蒸发器16的被吹送的空气温度被升高。

此外，还能够根据第一蒸发器16的进口空气温度和第一蒸发器16的出口侧处的致冷剂温度估算过热程度。也可以根据第一蒸发器16的进口空气温度和第一蒸发器16的吹送的空气温度估算过热程度。

仅仅根据第一蒸发器16的进口空气温度也可估算过热程度。对此理由如下：在将被冷却的空间(冷冻室)内的空气被流通且如在冰箱中一样在蒸发器中被冷却的情况中，在过热程度变得太高时，来自第一蒸发器16的空气温度上升。结果是，冷冻室内温度上升，从而第一蒸发器16的进口空气温度也上升。

因此，使用用于检测上述物理量的装置，还可检测第一蒸发器16的出口侧处的致冷剂的过热程度。

在第三实施例中，使用热膨胀阀的平衡管和温度敏感气缸检测第二蒸发器20的出口侧处致冷剂的过热程度。用于第二蒸发器20的出口侧处致冷剂的过热程度的检测装置不限于此。

一些例子将被采用。在上述描述中，第一蒸发器16的出口侧处致冷剂的过热程度被检测。同样地，可以根据第二蒸发器20的致冷剂蒸发温度或压力以及第二蒸发器20出口侧处的致冷剂温度而被估算。此外，可以根据第二蒸发器20的致冷剂蒸发温度或压力以及第二蒸发器20的吹送的空气温度而被估算。

还可以通过其他方法估算过热程度。所述方法包括通过以下量进行估算：第二蒸发器20的进口空气温度和第二蒸发器20的出口侧处致冷剂温度的组合；第二蒸发器20的进口空气温度和第二蒸发器20的吹送的空气温度的组合；仅通过第二蒸发器20的进口空气温度。

因此，使用用于检测上述物理量的装置，还可检测第二蒸发器20出口侧处致冷剂的过热程度。

在第四实施例中，使用温度传感器55和56检测散热器12的出口侧处致冷剂的过冷却程度。用于散热器12出口侧处致冷剂的过冷却程度的检测装置不限于此。

例如，可以根据以下量被估算：散热器12的致冷剂冷凝温度(致冷剂压力)和散热器12出口侧处致冷剂温度的组合；散热器12的进口空气温度和散热器12的出口致冷剂温度的组合；或散热器12出口侧处的致冷剂的干燥度。

因此，使用用于检测上述物理量的装置，还可检测散热器12出口侧处致冷剂的过冷却程度。

在上述实施例中，可变节流机构14、31、35及电可变节流机构38、40被如下设置，以调节流动比率η：它们被布置在支路部分Z和喷射器15之间并且在支路部分Z和第二蒸发器20之间。在支路部分Z处可以使用可变流速三通阀。

具体地，可使用由步进电动机驱动的旋转阀型可变流速三通阀。因而，在支路部分Z处喷射器15侧的开口面积和支路通道18侧(第二蒸发器20侧)的开口面积可被同时和连续地改变。这使流动比例η的调节变得容易。

在上述实施例中，热膨胀阀被用于可变节流机构14、31、35，由步进电动机驱动的流动控制阀被用于电可变节流机构38、40。作为代替，可使用在其中性能不同的多个固定节流阀被改变和使用的可变节流机构。

或者，在上面实施例中的上述可变节流机构、电可变节流机构和固定节流阀可以被组合和使用。

上面实施例使用两个蒸发器，第一蒸发器16和第二蒸发器20。蒸发器的数量可进一步被增加，可以使用三个或多个蒸发器。

例如，相关于第一实施例，下面结构可以被采用：第二支路通道被提供，所述第二支路通道连接内部热交换器17和支路通道18中的固定节流阀19以及第一蒸发器的出口之间的部分，固定节流阀和第三蒸发器被设置在第二支路通道中。

在这种情况中，布置在第二支路通道中的固定节流阀的节流开口量和固定节流阀19的节流开口量不得不被这样设置、以使下面的情况被实现：在第一蒸发器16出口侧处致冷剂的过热程度变得等于预定值时通过可变节流机构14的致冷剂的流速、通过固定节流阀19的致冷剂的流速、和通过布置在第二支路通道中的固定节流阀的致冷剂的流速增强了整个系统的冷却能力Qer。

上面实施例中的循环是亚临界循环的例子，在其中高压没有超过致冷剂的临界压力。如与第11实施例相联系的描述，本发明可被应用至超临界循环，在其中，高压超过致冷剂的临界压力。

在本发明中，基于检测装置的检测值，调节流动比率(η)、整个循环的致冷剂流速、致冷剂排放流速和空气量。作为代替，大量这些调节装置可以被组合。例如，下面结构可以被采用：第一可变节流机构被设置在支路部分Z和喷射器15之间；第二可变节流机构被设置在第二蒸发器20的上游处的支路通道18中；以及通过控制Gnoz和Ge直接控制流动比率η。

在上面实施例中，本发明的喷射器循环系统被应用至车辆的致冷设备中。作为代替，它可被应用至固定式致冷器、固定式冷冻室、致冷系统或蒸汽压缩循环，诸如用于水加热器的热泵循环。

在上述任意实施例中，CO₂致冷剂或HC致冷剂可以被用作致冷剂。含氯氟烃(Chlorofluorocarbon)是包括碳、氟、氯及氢的有机化合物的总称，并且被广泛地用作致冷剂。

碳氟化合物致冷剂包含HCFC(氯氟碳氢化合物)致冷剂、HFC(氢氟碳化物)致冷剂及类似物。这些致冷剂被指定作为含氯氟烃的替换物，因为它们不破坏臭氧层。

HC(碳氢化合物)致冷剂是包含氢和碳且在自然中出现的致冷剂物质。HC致冷剂包括R600a(异丁烷)、R290(丙烷)及类似物。

尽管本发明已经参考其优选实施例而被描述，但是将被理解的是，本发明不限于所述优选实施例和结构。本发明目的在于覆盖各种改变和等效布置。另外，尽管优选实施例的各种部件以各种组合和结构被示出，但这是优选的，包含多、少或仅仅单个部件的其它组合和结构也在本发明的宗旨和范围内。

Claims (6)

1.一种具有致冷剂循环的喷射器循环系统，其中致冷剂流过所述致冷剂循环，所述喷射器循环系统包括：

压缩机(11)，其配置用于吸入和压缩致冷剂；

散热器(12)，其布置用于从所述压缩机排放的高压致冷剂辐射热量；

喷射器(15)，其被设置在所述散热器的下游，所述喷射器具有用于使致冷剂减压和膨胀的喷嘴部分(15a)、通过从喷嘴部分喷射的高速致冷剂流使致冷剂通过其中被吸入的致冷剂吸入口(15b)和压力增加部分，所述压力增加部分用于将通过致冷剂吸入口吸入的致冷剂与高速致冷剂流相混合、以及用于减速混合的致冷剂流以升高致冷剂流的压力；

第一蒸发器(16)，其布置用于蒸发流出喷射器的致冷剂；

支路通道(18)，其从在散热器和喷射器的喷嘴部分之间的支路部分(Z)分支，并且被连接至致冷剂吸入口，用于将流出散热器的致冷剂引导入致冷剂吸入口；

节流单元(19)，其被定位在支路通道中且对致冷剂减压以调节致冷剂的流量；

第二蒸发器(20)，其被定位在节流单元的下游以蒸发致冷剂；以及

可变节流装置(31、35、38、40)，所述可变节流装置被定位在散热器(12)的致冷剂出口侧和支路部分(Z)之间的致冷剂通道中，以对流出散热器(12)的致冷剂减压；

其中，可变节流装置(31、35、38、40)配置用于，基于与在致冷剂循环中的致冷剂的状态、由第一蒸发器和第二蒸发器所冷却的空间的温度以及被冷却的空间的外部环境温度中的至少一种相关的至少一个物理量，调节整个致冷剂循环中的致冷剂的流量。

2.依据权利要求1的喷射器循环系统，其中，

所述物理量与在第一蒸发器(16)的致冷剂出口侧上的致冷剂的过热度相关，以及

所述可变节流装置(31)配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在所述第一蒸发器(16)的致冷剂出口侧上的致冷剂的过热度达到预定值。

3.依据权利要求1的喷射器循环系统，其中，

所述物理量与在第二蒸发器(20)的致冷剂出口侧上的致冷剂的过热度相关，以及

所述可变节流装置(35)配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在所述第二蒸发器(20)的致冷剂出口侧上的致冷剂的过热度达到预定值。

4.依据权利要求1的喷射器循环系统，其中，

所述物理量与在散热器(12)的致冷剂出口侧上的致冷剂的过冷度相关，以及

所述可变节流装置(38)配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在所述散热器(12)的致冷剂出口侧上的致冷剂的过冷度达到预定值。

5.依据权利要求1的喷射器循环系统，其中，

从所述压缩机排出的所述高压致冷剂的压力高于所述致冷剂的临界压力，

所述物理量与在所述散热器的致冷剂出口侧上的致冷剂的温度和压力相关，以及

所述可变节流装置(38)配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在所述散热器(12)的致冷剂出口侧上的致冷剂的压力或温度达到预定值。

6.依据权利要求1的喷射器循环系统，其中，

所述物理量与从所述压缩机排出的致冷剂的流量相关，以及

所述可变节流装置(40)配置用于调节在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量，以使得在整个致冷剂循环中的致冷剂的流量达到预定值。

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