CN105051375A - 喷射器 - Google Patents

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Abstract

在喷射器(13)的喷管(31)的内部形成使制冷剂回旋的回旋空间(31c)、以及使从回旋空间(31c)流出的制冷剂减压的制冷剂通道。作为该制冷剂通道，设有制冷剂通道面积最小的最小通道面积部(31d)、以及使制冷剂通道面积从最小通道面积部(31d)向制冷剂喷射口(31b)逐渐扩大的扩展部(31f)，并且，在制冷剂通道内配置板状部件(33)，该板状部件使向最小通道面积部(31d)流入的制冷剂的回旋方向的速度分量下降。由此，将向最小通道面积部(31d)流入的制冷剂的状态接近气相制冷剂和液相制冷剂均匀混合的气液混合状态，从而提高喷射器(13)的喷管效率。由此，可抑制利用喷管使气液混合状态的流体减压的喷射器的喷管效率的下降。

Description

喷射器
相关申请的互相参照
本申请基于2013年3月27日申请的日本专利申请第2013-066221号，且参照该公开内容而引入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种喷射器，该喷射器使流体减压、并利用高速喷射的喷射流体的吸引作用而吸引流体。
背景技术
以往，专利文献1公开了一种减压装置，该减压装置应用于蒸气压缩式的制冷循环装置而使制冷剂减压。
在该专利文献1的减压装置中，具有主体部，该主体部形成使制冷剂回旋的回旋空间，使在回旋空间内回旋的制冷剂中的、回旋中心侧的气相制冷剂和液相制冷剂混合而成的气液混合状态的制冷剂减压流入制冷剂通道面积最缩小的最小通道面积部。由此，不会受外气温度的变化等影响而使流入最小通道面积部的制冷剂的状态成为气液混合状态，抑制向减压装置下游侧流出的制冷剂流量的变动。
此外，专利文献1也记载了一种将该减压装置用作为喷管而构成的喷射器。在这种喷射器中，利用从喷管喷射的喷射制冷剂的吸引作用而吸引从蒸发器流出的气相制冷剂，由升压部(喉部)将喷射制冷剂和吸引制冷剂混合而可使其升压。
因此，在具有喷射器作为制冷剂减压构件的制冷循环装置(以下，记载为喷射器式制冷剂循环)中，可利用喷射器的升压部中的制冷剂升压作用而使压缩机的消耗动力降低，相比于具有膨胀阀等作为制冷剂减压构件的通常的制冷循环，可使循环的制冷效率(COP)提高。
专利文献1：日本特开2012-202653号公报
然而，根据本申请发明人的研究，当将专利文献1记载的喷射器应用于喷射器式制冷循环时，尽管能抑制从喷射器流出的制冷剂流量的变动，但是，有时存在喷射器的升压部中的制冷剂升压量低于所需的升压量的现象。
因此，本发明的发明人们对其原因进行了调查，判断为是这样的原因：在专利文献1记载的喷射器中，流入到喷管的最小通道面积部的制冷剂的状态，是气相制冷剂和液相制冷剂不均匀混合后的气液混合状态。更详细地说，判断为是这样的原因：流入喷管的最小通道面积部的制冷剂的状态，是因回旋流动的离心力的作用而使气相制冷剂偏向回旋中心侧、液相制冷剂偏向外周侧的状态。
其理由是因为：当流入喷管的最小通道面积部的制冷剂中气相制冷剂偏向回旋中心侧时，沸腾核就难以供给到偏向外周侧的液相制冷剂，偏向外周侧的液相制冷剂就会产生沸腾延迟。并且，这种沸腾延迟会使喷管效率下降，并使喷射器的升压部中的制冷剂升压性能下降。另外，所谓喷管效率，是在喷管中制冷剂的压力能量变换为动能时的能量变换效率。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于，抑制通过喷管使气液混合状态的流体减压的喷射器的喷管效率的下降。
根据本发明的第1方式，喷射器具有：回旋空间形成部件、喷管、以及主体。回旋空间形成部件形成流体进行回旋的回旋空间。喷管具有：使从回旋空间流出的流体减压的流体通道；以及使由流体通道减压的流体喷出的流体喷射口。主体具有：流体吸引口，该流体吸引口利用从流体喷射口喷射的高速的流体的吸引作用而吸引流体；以及升压部，该升压部将喷射流体和从流体吸引口吸引的吸引流体的混合流体的速度能量变换为压力能量。喷管的流体通道具有：通道截面积最缩小的最小通道面积部；以及通道截面积从最小通道面积部向流体喷射口逐渐扩大的扩展部。喷射器还具有回旋抑制部，该回旋抑制部配置在喷管的流体通道，使从回旋空间向最小通道面积部流入的流体的回旋方向的速度分量下降。
由此，通过在回旋空间使流体回旋，从而可使回旋空间的回旋中心侧的流体压力下降至流体产生减压沸腾(产生气穴)的压力。并且，通过使回旋空间的回旋中心侧的流体流入喷管，从而可利用喷管使气相流体和液相流体混合而成的气液混合状态的流体减压。
此外，由于具有回旋抑制部，因此，可向最小通道面积部流入的流体的回旋方向的速度分量下降。由此，可抑制因回旋流动的离心力的作用而使向最小通道面积部流入的流体的状态成为气相流体偏向回旋中心侧、液相流体偏向外周侧的不均匀的气液混合状态。
换言之，可使向最小通道面积部流入的流体的状态接近气相流体和液相流体均匀混合的气液混合状态，可抑制流体中产生沸腾延迟的现象。因此，可使刚流入最小通道面积部之后的流体产生闭塞(阻塞)，将流体的流速加速至二相流音速以上，进一步由扩展部对成为超音速的流体进行加速。
其结果，可有效地使从流体喷射口喷射的流体的流速增速，可抑制由喷管使气液混合状态的流体减压的喷射器的喷管效率的下降。另外，可抑制由喷管使气液混合状态的流体减压的喷射器的升压部中的流体升压性能的下降。
另外，所谓的气相流体和液相流体均匀混合的气液混合状态，可定义为这样的状态：液相流体不偏向喷管的流体通道的一部分(例如，通道的内壁面侧等)而是成为液滴(液相流体的粒),并在气相流体中成为均匀分布。另外，在气相流体和液相流体均匀混合的气液混合状态下，液滴的流速接近气相制冷剂的流速。
根据本发明的第2方式，喷射器具有：回旋空间形成部件、喷管、以及主体。回旋空间形成部件形成流体进行回旋的回旋空间。喷管具有：使从回旋空间流出的流体减压的流体通道；以及使由流体通道减压的流体喷出的流体喷射口。主体具有：流体吸引口，该流体吸引口利用从流体喷射口喷射的高速的流体的吸引作用而吸引流体；以及升压部，该升压部将喷射流体和从流体吸引口吸引的吸引流体的混合流体的速度能量变换为压力能量。喷管的流体通道具有：通道截面积最缩小的最小通道面积部、设在最小通道面积部的下游侧并使流体的回旋方向的速度分量下降的回旋抑制空间、以及通道截面积从回旋抑制空间的流体出口向流体喷射口逐渐扩大的扩展部。
由此，与上述第1方式相同，可使由喷管混合了气相流体和液相流体的气液混合状态的流体减压。
此外，由于在喷管的流体通道形成有回旋抑制空间，因此，在回旋抑制空间内，可使流体的回旋方向的速度分量下降，使流体的状态接近将气相流体和液相流体均匀混合的气液混合状态。因此，可使回旋抑制空间内的流体产生闭塞，将流体的流速加速至二相流音速以上，进一步由扩展部对成为超音速的流体进行加速。
其结果，与上述第1方式相同，可有效地使从流体喷射口喷射的流体的流速增速，可抑制由喷管使气液混合状态的流体减压的喷射器的喷管效率的下降。另外，可抑制由喷管使气液混合状态的流体减压的喷射器的升压部中的流体升压性能的下降。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。
图2是第1实施方式的喷射器的剖视图。
图3是图2中的III－III剖视图。
图4是表示第1实施方式的在喷管的内部的制冷剂通道中流通的制冷剂的压力变化及流速变化的示图。
图5是本发明的第2实施方式的喷射器的剖视图。
图6是图5中的VI－VI剖视图。
图7A是本发明的第3实施方式的喷射器的剖视图。
图7B是表示第3实施方式的喷射器的喷管的一部分的剖视图。
图8是表示第3实施方式的在喷管内部的制冷剂通道中流通的制冷剂的压力变化及流速变化的示图。
图9是表示一般的制冷剂的密度比(ρL/ρg)的示图。
图10是表示本发明的变形例的喷射器的喷管的一部分的剖视图。
具体实施方式
以下，参照说明书附图来说明实施本发明用的多个方式。在各方式中，对于与先前方式中说明的事项对应的部分，有时标上相同的参考符号而省略重复说明。在各方式中仅说明结构的一部分时，对于结构的其它部分可适用先前说明的其它方式。不仅可以将在各实施方式中具体明示了可组合的部分之间组合，而且只要不特别对组合产生妨碍，即使未进行明示也可将实施方式之间部分组合。
(第1实施方式)
用图1～图4来说明本发明的第1实施方式。本实施方式的喷射器13如图1的整体结构图所示，适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，即适用于喷射器式制冷循环10。因此，制冷剂也可用作为在喷射器13内流通的流体的一例子。此外，该喷射器式制冷循环10适用于车辆用空调装置，发挥对送风空气进行冷却的功能，所述送风空气是向作为空调对象空间的车室内吹送的空气。
首先，在喷射器式制冷循环10中，压缩机11的作用是吸入制冷剂并将其升压至成为高压制冷后将其排出。具体来说，本实施方式的压缩机11是在一个壳体内收容如下部件而构成的电动压缩机：固定容量型的压缩机构11a；以及对压缩机构11a进行驱动的电动机11b。
作为该压缩机构11a，可采用涡旋型压缩机构、叶片型压缩机构等各种压缩机构。另外，电动机11b的动作(转速)根据从后述的控制装置输出的控制信号而被控制，电动机11b可采用交流电动机、直流电动机中的任一形式。
在压缩机11的排出口，连接有散热器12的冷凝部12a的制冷剂入口侧。散热器12是散热用热交换器，该散热用热交换器通过使从压缩机11排出的高压制冷剂和由冷却风扇12d吹送的车室外空气(外气)进行热交换，从而使高压制冷剂散热而进行冷却。
更具体地说，该散热器12是包括如下部件的所谓低温处理型的冷凝器：冷凝部12a，该冷凝部12a使从压缩机11排出的高压气相制冷剂和从冷却风扇12d吹送的外气进行热交换，使高压气相制冷剂散热而使其冷凝；接收部12b，该接收部12b将从冷凝部12a流出的制冷剂的气液予以分离并储存剩余的液相制冷剂；以及过冷却部12c，该过冷却部12c使从接收部12b流出的液相制冷剂和从冷却风扇12d吹送的外气进行热交换，对液相制冷剂进行过冷却。
另外，在该喷射器式制冷循环10中，采用HFC类制冷剂(具体来说，是R134a)作为制冷剂，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。当然，作为制冷剂，也可采用HFO系制冷剂(具体来说，是R1234yf)等。此外，在制冷剂中混入有对压缩机11进行润滑用的制冷机油，制冷机油的一部分与制冷剂一起在循环中循环。
另外，冷却风扇12d是转速(送风空气量)由从控制装置输出的控制电压来控制的电动式送风机。
在散热器12的过冷却部12c的制冷剂出口侧，连接有喷射器13的喷管31的制冷剂流入口31a。喷射器13起到减压装置的作用，使从散热器12流出的流体即制冷剂减压，且喷射器13起到制冷剂循环装置(制冷剂输送装置)的作用，利用从喷管31高速喷射的喷射制冷剂的吸引作用而吸引(输送)制冷剂，并使其在循环中进行循环。
对于喷射器13的详细结构，用图2、图3来说明。喷射器13如图2所示，包括喷管31及主体32。首先，喷管31由向制冷剂的流动方向逐渐变细的大致圆筒状的金属(例如不锈钢合金)形成，是一种使流入内部的制冷剂等焓性地减压、从设在制冷剂流动最下游侧的制冷剂喷射口31b喷射的部件。
在喷管31的内部形成有：使从制冷剂流入口31a流入的制冷剂回旋的回旋空间31c；以及使从回旋空间31c流出的制冷剂减压的制冷剂通道。此外，在该制冷剂通道形成有：制冷剂通道面积最缩小的最小通道面积部31d；使制冷剂通道面积从回旋空间31c向最小通道面积部31d逐渐缩小的收缩部31e；以及使制冷剂通道面积从最小通道面积部31d向制冷剂喷射口31b逐渐扩大的扩展部31f。
回旋空间31c，是设在喷管31的制冷剂流动最上游侧、且形成在筒状部31g的内部的圆柱状的空间，所述筒状部31g与喷管31的轴线方向同轴地延伸。此外，将制冷剂流入口31a和回旋空间31c连接起来的制冷剂流入通道，当从回旋空间31c的中心轴方向看时沿回旋空间31c的内壁面的切线方向延伸。
由此，从制冷剂流入口31a流入回旋空间31c的制冷剂沿回旋空间31c的内壁面流动，且绕回旋空间31c的中心轴回旋。因此，筒状部31g，作为其一例子也可使用回旋空间形成部件，该回旋空间形成部件形成流体进行回旋的回旋空间31c，在本实施方式中，回旋空间形成部件和喷管形成为一体。
这里，由于离心力作用于在回旋空间31c内进行回旋的制冷剂，因此，在回旋空间31c内，中心轴侧的制冷剂压力低于外周侧的制冷剂压力。因此，在本实施方式中，喷射器式制冷循环10在通常运行时，使回旋空间31c内的中心轴侧的制冷剂的压力下降至成为饱和液相制冷剂的压力，或下降至制冷剂进行减压沸腾(产生气穴)的压力。
这种回旋空间31c内的中心轴侧的制冷剂压力的调整，可通过调整在回旋空间31c内进行回旋的制冷剂的回旋流速来实现。此外，回旋流速的调整，例如，可通过调整制冷剂流入通道的通道截面积与回旋空间31c的轴向垂直截面积的面积比等来进行。另外，本实施方式中的所谓的回旋流速，是指回旋空间31c的最外周部近旁的制冷剂的回旋方向的流速。
收缩部31e与回旋空间31c同轴地配置，并形成为使制冷剂通道面积从回旋空间31c向最小通道面积部31d逐渐缩小的圆锥台状。因此，在回旋空间31c中进行回旋的制冷剂的回旋中心侧的气相制冷剂和液相制冷剂混合而成的气液混合状态的制冷剂流入最小通道面积部31d。
扩展部31f与回旋空间31c及与收缩部31e同轴地配置，并形成为使制冷剂通道面积从最小通道面积部31d向制冷剂喷射口31b逐渐扩大的圆锥台状。
此外，在本实施方式的喷管31的制冷剂通道的内周壁面，配置有作为回旋抑制部的一例的板状部件33，该板状部件33使从回旋空间31c经收缩部31e流入最小通道面积部31d的制冷剂的回旋方向的速度分量下降。该板状部件33如图2、图3所示，与喷管31的轴线方向(回旋空间31c的中心轴方向)及喷管31的径向(回旋空间31c的径向)平行地扩大。
并且，板状部件33配置在形成于喷管31内部的制冷剂通道的内周壁面中最小通道面积部31d的上游侧(即收缩部31e内)。另外，板状部件33如图3的放大剖视图所示，设有多个(本实施方式中为八个)，且绕喷管31的轴以等角度间隔配置。
这里，板状部件33是使制冷剂的回旋方向的速度分量下降的部件，而不是使制冷剂的回旋方向的速度分量完全消失的部件。因此，在本实施方式中，如图3的放大剖视图所示，当从轴向看时，板状部件33的中心轴侧的端部，被定位成与最小通道面积部31d的内周壁面同等，或位于最小通道面积部31d的内周壁面的外周侧。
接着，主体32是由大致圆筒状的金属(例如，铝)形成的，起到将喷管31支承固定在内部的固定部件的作用，且形成喷射器13的外壳。更具体地说，喷管31利用压入等方式而被固定成收容在主体32的长度方向一端侧的内部的状态。
另外，在主体32的外周侧面中与喷管31的外周侧对应的部位，形成有制冷剂吸引口32a，该制冷剂吸引口32a被设成贯通主体32的内外并与喷管31的制冷剂喷射口31b连通的状态。该制冷剂吸引口32a是利用从喷管31的制冷剂喷射口31b喷射出的喷射制冷剂的吸引作用而将从蒸发器16流出的制冷剂吸引到喷射器13内部的贯通孔。
因此，在主体32内部的制冷剂吸引口32a的周边，形成有使制冷剂流入的入口空间，在喷管31的收缩形状的顶端部周边的外周侧与主体32的内周侧之间，形成有将流入到主体32内部的吸引制冷剂引导到喉部32b的吸引通道32c。
吸引通道32c的制冷剂通道面积向制冷剂流动方向逐渐缩小。由此，在本实施方式的喷射器13中，使在吸引通道32c中流通的吸引制冷剂的流速逐渐增速，使由喉部32b混合吸引制冷剂和喷射制冷剂时的能量损失(混合损失)减少。
喉部32b配置成与吸引通道32c的出口侧连续，且制冷剂通道面积形成为逐渐扩大的状态。由此，起到将喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂的速度能量变换为压力能量的作用，即，起到使混合制冷剂的流速减速并使混合制冷剂升压的升压部的作用。
更具体地说，本实施方式的形成喉部32b的主体32内周壁面的壁面形状如图2的轴向截面所示，是将多个曲线组合而形成的。并且，喉部32b的制冷剂通道截面积的扩大程度在向制冷剂流动方向逐渐变大后再变小，由此可使制冷剂等焓性地升压。
在喷射器13的喉部32b的制冷剂出口侧，如图1所示，连接有储存器14的制冷剂流入口。储存器14是将流入内部的制冷剂的气液予以分离的气液分离装置。此外，本实施方式的储存器14起到对循环内的剩余液相制冷剂进行储存的贮液部的作用。
在储存器14的液相制冷剂流出口，借助固定节流器15而连接有蒸发器16的制冷剂入口侧。固定节流器15是使从储存器14流出的液相制冷剂减压的减压装置，具体来说，可采用小孔或毛细管等。
蒸发器16是吸热用热交换器，通过使由喷射器13及由固定节流器15减压后的低压制冷剂和从送风风扇16a向车室内吹送的送风空气进行热交换，从而使低压制冷剂蒸发而发挥吸热作用。
送风风扇16a是电动式送风机，其转速(送风空气量)由从控制装置输出的控制电压来控制。在蒸发器16的出口侧，连接有喷射器13的制冷剂吸引口32a。另外，在储存器14的气相制冷剂流出口，连接有压缩机11的吸入侧。
接着，未图示的控制装置由包含CPU、ROM及RAM等在内的众所周知的微机和其周边电路构成。该控制装置基于存储在ROM内的控制程序而进行各种运算、处理，对上述的各种电气式的促动器11b、12d、16a等的动作进行控制。
对于控制装置，连接如下的空调控制用的传感器群：对车室内温度进行检测的内气温传感器；对外气温进行检测的外气温传感器；对车室内的日照量进行检测的日照传感器；对蒸发器16的吹出空气温度(蒸发器的温度)进行检测的蒸发器温度传感器；对散热器12出口侧制冷剂的温度进行检测的出口侧温度传感器；以及对散热器12出口侧制冷剂的压力进行检测的出口侧压力传感器等，这些传感器群的检测值被输入控制装置。
此外，在控制装置的输入侧，连接有配置在车室内前部的仪表盘附近的未图示的操作面板，来自设于该操作面板的各种操作开关的操作信号被输入控制装置。作为设于操作面板的各种操作开关，设有要求进行车室内空调的空调动作开关、设定车室内温度的车室内温度设定开关等。
另外，本实施方式的控制装置，一体构成有对连接在其输出侧的各种控制对象设备的动作进行控制的控制部，控制装置中，对各控制对象设备的动作进行控制的结构(硬件及软件)构成各控制对象设备的控制部。例如，在本实施方式中，对压缩机11的电动机11b的动作进行控制的结构(硬件及软件)构成排出能力控制部。
接着，说明上述结构中的本实施方式的动作。首先，当操作面板的动作开关被接通(ON)时，控制装置使压缩机11的电动机11b、冷却风扇12d和送风风扇16a等进行动作。由此，压缩机11吸入制冷剂，且进行压缩并排出。
从压缩机11排出的高温高压状态的气相制冷剂，流入散热器12的冷凝部12a，与从冷却风扇12d吹送的送风空气(外气)进行热交换，进行散热而冷凝。由冷凝部12a散热后的制冷剂，利用接收部12b而被气液分离。由接收部12b气液分离的液相制冷剂，利用过冷却部12c而与从冷却风扇12d吹送的送风空气进行热交换，再进行散热而成为过冷却液相制冷剂。
从散热器12的过冷却部12c流出的过冷却液相制冷剂，利用喷射器13的喷管31而等焓性地被减压并被喷射。并且，利用从喷管31的制冷剂喷射口31b喷射的喷射制冷剂的吸引作用，而从制冷剂吸引口32a吸引从蒸发器16流出的制冷剂。此外，喷射制冷剂和从制冷剂吸引口32a吸引的吸引制冷剂，流入喉部32b。
在喉部32b，由于制冷剂通道面积的扩大，制冷剂的速度能量被变换为压能。由此，喷射制冷剂和吸引制冷剂的混合制冷剂的压力上升。从喉部32b流出的制冷剂，流入储存器14而被气液分离。
由储存器14分离出的液相制冷剂，利用固定节流器15而被等焓性地减压。由固定节流器15减压后的制冷剂，流入蒸发器16，并从由送风风扇16a吹送的送风空气吸热而蒸发。由此，送风空气被冷却。另一方面，由储存器14分离出的气相制冷剂，被吸入到压缩机11而再被压缩。
本实施方式的喷射器式制冷循环10，如上那样进行动作，可对向车室内吹送的送风空气进行冷却。此外，在该喷射器式制冷循环10中，由于使压缩机11吸入由喉部32b升压后的制冷剂，因此，可使压缩机11的驱动动力降低，并使循环的制冷效率(COP)提高。
另外，在本实施方式的喷射器13的喷管31中，利用回旋空间31c使制冷剂回旋，使回旋空间31c的回旋中心侧的制冷剂压力下降至制冷剂产生减压沸腾(产生气穴)的压力。并且，通过使回旋空间31c的回旋中心侧的制冷剂流入喷管31，从而可利用喷管31使混合了气相制冷剂和液相制冷剂的气液混合状态的制冷剂减压。
此外，本实施方式的喷射器13，由于具有作为回旋抑制部的一例的板状部件33，因此，可使向最小通道面积部31d流入的制冷剂的回旋方向的速度分量下降。由此，对如下的现象进行控制：流入最小通道面积部31d的制冷剂的状态，因回旋流动的离心力的作用而成为气相制冷剂偏向回旋中心侧、液相制冷剂偏向外周侧的不均匀的气液混合状态。
换言之，可使向最小通道面积部31d流入的制冷剂的状态，接近气相制冷剂和液相制冷剂均匀混合的气液混合状态，可抑制制冷剂中产生沸腾延迟的现象。因此，可使刚流入最小通道面积部31d之后的制冷剂产生闭塞(阻塞)，使该制冷剂的流速加速至成为超音速状态(二相流音速以上的流速)，进一步可利用扩展部31f对成为超音速的制冷剂进行加速。
其结果，可有效地使从制冷剂喷射口31b喷射的制冷剂的流速增速，可抑制喷射器13的喷管效率的下降。并且，通过使从制冷剂喷射口31b喷射的制冷剂的流速增速，从而可使利用喉部32b变换为压力能量的速度能量增加，因此，可抑制喷射器13的喉部32b中的制冷剂升压性能的下降。即，能可靠地获得喷射器式制冷循环10的COP提高的效果。
另外，所谓的气相制冷剂和液相制冷剂均匀混合的气液混合状态，可定义为这样的状态：气相制冷剂不会偏向喷管31的流体通道的一部分而是成为液滴(液相制冷剂的粒)，均匀分布在气相制冷剂中。另外，在气相制冷剂和液相制冷剂均匀混合的气液混合状态中，液滴的流速和气相制冷剂的流速是同等的。
现用图4来更详细地说明这种情况。另外，图4是表示在喷管31的制冷剂通道中流通的制冷剂的压力变化及流速变化的曲线图。另外，在图4的上层，为了使喷管31的制冷剂通道和在该制冷剂通道中流通的制冷剂的对应关系明确化而示意性地图示了喷管31。
首先，从回旋空间31c流出的制冷剂，流入喷管31的收缩部31e，且随着收缩部31e的制冷剂通道面积的缩小，而使压力下降并以亚音速状态(比二相流音速低的流速)进行加速。
此外，在理想的状态下，制冷剂流入最小通道面积部31d，同时产生闭塞，当制冷剂处于超音速状态(二相流音速以上的流速)时，在理想的状态下，如图4的粗虚线所示，在扩展部31f，尽管刚流入最小通道面积部31d之后的制冷剂的压力随着制冷剂通道面积的扩大而下降，但可进一步对成为超音速状态的制冷剂的流速进行加速。
然而，如本发明的比较例所示，当向最小通道面积部31d流入的制冷剂的状态为不均匀的气液混合状态时，制冷剂的沸腾就产生延迟，因此，在制冷剂流入最小通道面积部31d的同时不能使其成为超音速状态。因此，如图4的点划线所示，在流入扩展部31f的制冷剂产生闭塞之前，即使制冷剂的压力下降，也不能对制冷剂进行加速。
相反，在本实施方式中，由于具有作为回旋抑制部的一例的板状部件33，因此，可使向最小通道面积部31d流入的制冷剂接近均匀的气液混合状态，在流入最小通道面积部31d后，迅速使制冷剂产生闭塞，可使制冷剂成为超音速状态。
因此，如图4的粗实线所示，在扩展部31f，尽管刚流入最小通道面积部31d之后的制冷剂的压力随着制冷剂通道面积的扩大而下降，但可对流入最小通道面积部31d后迅速成为超音速状态的制冷剂的流速进行加速。其结果，可抑制由喷管31使气液混合状态的流体减压的喷射器13的喷管效率的下降。
(第2实施方式)
在第1实施方式中，说明了由板状部件33构成了回旋抑制部的例子，但在本实施方式中，如图5、图6所示，对代替板状部件33而由槽部34构成的例子进行说明，该槽部34形成在制冷剂通道的内周面，而制冷剂通道形成在喷管31的内部。另外，图5、图6是分别与第1实施方式的图2、图3对应的附图。另外，在图5、图6中，对于与第1实施方式相同或等同的部分，标上相同的符号。这在以下的附图中也是相同的。
更具体地说，用作为本实施方式的回旋抑制部的一例的槽部34，形成为沿喷管31的轴向延伸的形状。此外，在形成于喷管31内部的制冷剂通道的内周壁面中，槽部34形成在从最小通道面积部31d的上游侧(即收缩部31e内)至最小通道面积部31d的下游侧(即扩展部31f内)的范围。
另外，槽部34如图6的放大剖视图所示，设有多个(在本实施方式中为九个)，且绕喷管31的轴以等角度间隔配置。其它的结构及动作是与第1实施方式相同的。
因此，本实施方式的喷射器13的喷管31中，也可利用作为回旋抑制部的一例的槽部34而使向最小通道面积部31d流入的制冷剂的回旋方向的速度分量下降。其结果，与第1实施方式相同，可抑制喷射器13的喷管效率的下降。进而，可抑制由喷管31使气液混合状态的制冷剂减压的喷射器13的喉部32b中的制冷剂升压性能的下降。
(第3实施方式)
在本实施方式中，如图7A、7B所示，说明这样的例子：在形成于喷管31内部的制冷剂通道的最小通道面积部31d的下游侧，形成回旋抑制空间31h。该回旋抑制空间31h与回旋空间31c及收缩部31e同轴地配置，且形成为使制冷剂通道面积从最小通道面积部31d向扩展部31f稍微扩大的圆锥台状。
具体来说，回旋抑制空间31h的轴向截面中的扩开角度θ被设定成满足以下数学式F1。
0＜θ≤1.5°…(F1)
即，本实施方式的回旋抑制空间31h形成为非常接近圆柱的形状的圆锥台状。因此，回旋抑制空间31h的轴向截面上的扩开角度θ，小于扩展部31f的轴向截面上的扩开角度。换言之，制冷剂流动方向上的通道截面积的增加率，扩展部31f大于回旋抑制空间31h。
另外，在将最小通道面积部31d的等效直径设为φ时，形成有回旋抑制空间31h的轴向长度L被设定为满足以下数学式F2。
0.25×φ≤L≤10×φ…(F2)
其它的喷射器13及喷射器式制冷循环10的结构是与第1实施方式相同的。
因此，当使本实施方式的喷射器式制冷循环10动作时，与第1实施方式相同，可对向车室内吹送的送风空气进行冷却，且可使循环的COP提高。
此外，由于在喷管31的制冷剂通道形成有回旋抑制空间31h，因此，在回旋抑制空间31h内，可使制冷剂的回旋方向的速度分量下降，使制冷剂的状态接近气相制冷剂和液相制冷剂均匀混合的气液混合状态。因此，可使回旋抑制空间31h内的制冷剂产生闭塞，将制冷剂的流速加速至成为二相流音速以上，且利用扩展部31f进一步对成为超音速的流体进行加速。
其结果，可有效地使从制冷剂喷射口31b喷射的制冷剂的流速增速，可抑制喷射器13的喷管效率的下降。进而，可抑制喷射器13的喉部32b中的制冷剂升压性能的下降，能可靠地获得喷射器式制冷循环10的COP提高的效果。
现用图8来更详细地说明这种情况。另外，图8是与第1实施方式的图4对应的附图。在本实施方式的喷射器13中，由于不具有第1、第2实施方式中说明的回旋抑制部，因此，向最小通道面积部31d流入的制冷剂的状态，是液相制冷剂偏向外周侧的不均匀的气液混合状态。因此，在本实施方式的喷管31中，不能使刚流入最小通道面积部31d之后的制冷剂成为超音速状态。
相反，在本实施方式的喷管31的制冷剂通道中，在最小通道面积部31d的下游侧设有回旋抑制空间31h，因此，偏向外周侧(回旋抑制空间31h的内周壁面侧)的液相制冷剂与回旋抑制空间31h的内周壁面摩擦，从而可使制冷剂的回旋方向的速度分量下降。
由此，可将流入回旋抑制空间31h内的制冷剂的状态接近气相制冷剂和液相制冷剂均匀混合的气液混合状态，可在回旋抑制空间31h内使制冷剂闭塞，使制冷剂成为超音速状态。此外，回旋抑制空间31h，由于其轴向截面的扩开角度θ形成得非常小，因此，在回旋抑制空间31h中，难以产生随制冷剂通道面积的扩大而带来的压力下降。
因此，如图8的粗实线所示，在扩展部31f，尽管刚流入最小通道面积部31d之后的制冷剂的压力随着制冷剂通道面积的扩大而下降，但可对在回旋抑制空间31h内成为超音速状态的制冷剂的流速进行加速。其结果，可抑制由喷管31使气液混合状态的流体减压的喷射器13的喷管效率的下降。
另外，根据本发明的发明人们的研究，判断为：如本实施方式那样，通过将形成有回旋抑制空间31h的轴向长度L设定成满足上述F2，从而能可靠地使回旋方向的速度分量下降至不均匀的气液混合状态成为均匀的气液混合状态，且可在回旋抑制空间31h内可靠地使制冷剂成为超音速状态。
更详细地说，判断为：使回旋方向的速度分量下降至不均匀的气液混合状态成为均匀的气液混合状态所需的回旋抑制空间31h的轴向长度L，与液相制冷剂的密度ρL与气相制冷剂的密度ρg的密度比(ρL/ρg)有相关关系，该密度比(ρL/ρg)用作为制冷剂的沸腾容易性的指标。
因此，在本实施方式中，如图9所示，基于一般所使用的制冷剂的密度比的最小值(二氧化碳的密度比)及最大值(R600a的密度比)，确定上述数学式F2所示的轴向长度L的范围。
本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，如以下那样可作各种变形。
(1)在上述的第1实施方式中，说明了这样的例子：将作为回旋抑制部的一例的板状部件33配置在最小通道面积部31d的上游侧，但是，板状部件33的配置不限于此。例如，只要板状部件33的至少一部分配置在最小通道面积部31d的上游侧，板状部件33也可配置在从最小通道面积部31d的上游侧至最小通道面积部31d的下游侧的范围。
另外，在第2实施方式中，说明了这样的例子：将作为回旋抑制部的一例的槽部34形成在从最小通道面积部31d的上游侧至最小通道面积部31d的下游侧的范围，但是，也可将槽部34仅形成在最小通道面积部31d的上游侧。此外，板状部件33的板面或槽部34，也可相对于喷管31的轴线而倾斜或弯曲配置。
(2)在上述的第2实施方式中，说明了这样的例子：采用了形成为圆锥台状的回旋抑制空间31h，但是，也可如图10所示，回旋抑制空间31h形成为与回旋空间31c及收缩部31e同轴地配置的圆柱状。换言之，回旋抑制空间31h也可形成为，其从最小通道面积部31d至扩展部31f的范围的制冷剂通道面积为一定。即，回旋抑制空间31h的轴向截面上的扩开角度θ也可是0°。
(3)在上述的实施方式中，说明了在喷管31上一体构成作为回旋空间形成部件的筒状部31g的例子，但当然也可相对于喷管31而分体地构成筒状部31g。
此外，在上述的实施方式中，形成于筒状部31g内的回旋空间31c的最外径，形成得大于最小通道面积部31d的直径。因此，作为用于将回旋空间31c的出口部和最小通道面积部31d连接起来的制冷剂通道，设有使制冷剂通道面积逐渐缩小的收缩部31e。
相反，即使将回旋空间31c的最外径做成与最小通道面积部31d的直径同等，只要能使回旋空间31c内的制冷剂充分回旋，也可不要收缩部31e，而将回旋空间31c的出口部作为最小通道面积部31d。在该情况下，由于回旋空间31c和回旋抑制空间31h构成为一体，因此，与第3实施方式相同，可抑制喷射器13的喷管效率的下降。
(4)在上述的实施方式中，说明了在喷射器13的出口侧连接有储存器14的喷射器式制冷循环10，但本发明的喷射器的应用不限定于此。
例如，也可应用于循环结构的喷射器式制冷循环：在喷射器13的喷管31的上游侧设置将从散热器12流出的高压制冷剂的流动分歧的分歧部，使由分歧部分歧出的一方的制冷剂流入喷管31，使由分歧部分歧出的另一方的制冷剂经由减压装置而流入蒸发器16。
(5)在上述的实施方式中，说明了这样的例子：对于车辆用空调装置用的喷射器式制冷循环10，应用了本发明的喷射器，但是，本发明的喷射器的应用不限定于此。既可应用于固定式空调装置用或冷温保存库用的喷射器式制冷循环，也可应用于喷射器式制冷循环以外。
(6)在上述的实施方式的喷射器式制冷循环10中，说明了这样的例子：将散热器12用作为使制冷剂和外气进行热交换的室外侧热交换器，将蒸发器16用作为对室内送风空气进行冷却的利用侧热交换器，但是，也可构成为热泵循环，即：将蒸发器16用作为从外气等热源进行吸热的室外侧热交换器，将散热器12用作为对空气或水等被加热流体进行加热的室内侧热交换器。

Claims (13)

1.一种喷射器，其特征在于，具有：
回旋空间形成部件(31g)，该回旋空间形成部件形成流体进行回旋的回旋空间(31c)；
喷管(31)，该喷管具有使从所述回旋空间(31c)流出的流体减压的流体通道、和使由所述流体通道减压的所述流体喷出的流体喷射口(31b)；以及
主体(32)，该主体具有：流体吸引口(32a)，该流体吸引口利用从所述流体喷射口(31b)喷射的高速的所述流体的吸引作用而吸引流体；和升压部(32b)，该升压部将所述喷射流体和从所述流体吸引口(32a)吸引的吸引流体的混合流体的速度能量变换为压力能量，
所述喷管(31)的所述流体通道具有：通道截面积最小的最小通道面积部(31d)、以及通道截面积从所述最小通道面积部(31d)向所述流体喷射口(31b)逐渐扩大的扩展部(31f)，
所述喷射器还具有回旋抑制部(33、34)，该回旋抑制部配置在所述喷管(31)的所述流体通道，使从所述回旋空间(31c)向所述最小通道面积部(31d)流入的所述流体的回旋方向的速度分量下降。
2.如权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述回旋抑制部包含突出到所述喷管(31)的所述流体通道内的至少一个板状部件(33)，
所述板状部件(33)的至少一部分配置在所述最小通道面积部(31d)的上游侧。
3.如权利要求2所述的喷射器，其特征在于，所述板状部件(33)沿所述喷管(31)的轴向延伸。
4.如权利要求2或3所述的喷射器，其特征在于，多个所述板状部件(33)以规定间隔配置在所述回旋方向。
5.如权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述回旋抑制部包含形成在所述喷管(31)的所述流体通道的内周面的至少一个槽部(34)，
所述槽部(34)的至少一部分形成在所述最小通道面积部(31d)的上游侧。
6.如权利要求5所述的喷射器，其特征在于，所述槽部(34)沿所述喷管(31)的所述轴向延伸。
7.如权利要求5或6所述的喷射器，其特征在于，多个所述槽部(34)以规定间隔形成在所述回旋方向。
8.一种喷射器，其特征在于，具有：
回旋空间形成部件(31g)，该回旋空间形成部件形成流体进行回旋的回旋空间(31c)；
喷管(31)，该喷管具有使从所述回旋空间(31c)流出的流体减压的流体通道、和使由所述流体通道减压的所述流体喷出的流体喷射口(31b)；以及
主体(32)，该主体具有：流体吸引口(32a)，该流体吸引口利用从所述流体喷射口(31b)喷射的高速的所述流体的吸引作用而吸引流体；和升压部(32b)，该升压部将所述喷射流体和从所述流体吸引口(32a)吸引的吸引流体的混合流体的速度能量变换为压力能量，
所述喷管(31)的所述流体通道具有：通道截面积最小的最小通道面积部(31d)、设在所述最小通道面积部(31d)的下游侧并使流体的回旋方向的速度分量下降的回旋抑制空间(31h)、以及通道截面积从所述回旋抑制空间(31h)的流体出口向所述流体喷射口(31b)逐渐扩大的扩展部(31f)。
9.如权利要求8所述的喷射器，其特征在于，所述回旋抑制空间(31h)与所述喷管(31)的中心轴同轴地配置，且形成为通道截面积向流体的流动方向逐渐扩大的圆锥台状，
所述扩展部(31f)的所述流体的流动方向上的所述通道截面积的增加率大于所述回旋抑制空间(31h)的所述流体的流动方向上的所述通道截面积的增加率。
10.如权利要求9所述的喷射器，其特征在于，当将所述回旋抑制空间(31h)的轴向截面上的扩开角度设为θ时，θ满足0＜θ≤1.5°的条件。
11.如权利要求8所述的喷射器，其特征在于，所述回旋抑制空间(31h)形成为与所述喷管(31)的中心轴同轴地配置的圆柱状。
12.如权利要求8至11中任一项所述的喷射器，其特征在于，当将所述回旋抑制空间(31h)的轴向长度设为L，将所述最小通道面积部(31d)的等效直径设为φ时，L及φ满足条件0.25×φ≤L≤10×φ。
13.如权利要求1至12中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述回旋空间形成部件(31g)和所述喷管(31)一体化。
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