CN105823254A - 喷射器以及热泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷射器以及热泵装置。喷射器具备配置于第1喷嘴的前端部的雾化机构。雾化机构包括多个喷射孔、和从多个喷射孔喷射出来的多个喷射流分别碰撞的碰撞板。碰撞板具有分别朝向喷射器的出口延伸的第1主面以及第2主面作为喷射流碰撞的碰撞面。多个喷射孔包括配置于碰撞板的第1主面侧的多个第1喷射孔和配置于碰撞板的第2主面侧的多个第2喷射孔。

Description

喷射器以及热泵装置

技术领域

本发明涉及应用了单流体雾化技术的喷射器以及使用了该喷射器的热泵装置。

背景技术

雾化技术除了可应用于液体燃料的燃烧技术等能源相关技术之外，还可应用于喷雾涂装、喷雾干燥、湿度调节、农药喷撒、消防等各种产业领域。喷雾喷嘴所要求的性能因喷雾喷嘴的用途而各种各样。另外，关于喷雾喷嘴的雾化原理，正在研究的有由湍流实现的雾化、包括使喷雾扩散并薄膜化的方式的雾化、应用了离心力的雾化、由两流体的相互作用实现的雾化等各种各样的原理。但是，并不存应用单流体雾化原理、能同时实现流量大、雾化性能高、喷雾速度快、喷雾角度小、进而能实现缩流喷雾的喷嘴。

喷射器在真空泵、制冷循环装置等各种各样的设备中被作为减压手段使用。如图18所示，专利文献1所记载的制冷循环装置300具备压缩机102、冷凝器103、喷射器104、分离器105以及蒸发器106。喷射器104从冷凝器103接收作为驱动流的制冷剂液，并吸入从蒸发器106供给的制冷剂蒸汽使其升压而向分离器105喷出。制冷剂液和制冷剂蒸汽在分离器105中被分离。压缩机102将由喷射器104升压后的制冷剂蒸汽吸入。由此，压缩机102的压缩做功减轻，制冷循环的COP(性能系数：coefficientofperformance)提高。

如图19所示，喷射器104具有喷嘴140、吸引口141、混合部142以及升压部143。在喷嘴140的出口附近，设有将喷嘴140的内部和外部连通的多个连通口144。制冷剂蒸汽被从吸引口141吸入喷射器104。所吸入的制冷剂蒸汽的一部分经由连通口144而被导入喷嘴140的内部。

另外，喷射器104的喷嘴140在出口附近具有缩径部。在缩径部中制冷剂的流速上升、压力下降。因而，被供给到喷嘴140的制冷剂(驱动流)在缩径部中从液相向气液两相变化。也就是说，图19所示的喷射器104是被称为两相流喷射器的喷射器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3158656号公报

发明内容

喷射器的性能依赖于是否能有效率地进行驱动流和吸引流之间的动量的传递。本发明的目的在于提供一种用于提高喷射器的性能的液体的单流体雾化技术。

即，本发明提供一种喷射器，其具备：

第1喷嘴，其被供给液相的工作流体；

第2喷嘴，其吸入气相的工作流体；

雾化机构，其配置于所述第1喷嘴的前端部，使所述液相的工作流体在液相状态下直接雾化；

混合部，其使由所述雾化机构生成的雾状的工作流体和被所述第2喷嘴吸入的所述气相的工作流体混合而生成流体混合物，其中，

所述雾化机构包括多个喷射孔、和从所述多个喷射孔喷射出来的多个喷射流分别碰撞的碰撞板，

所述碰撞板具有分别朝向所述喷射器的出口延伸的第1主面以及第2主面作为所述喷射流碰撞的碰撞面，

所述多个喷射孔包括配置于所述碰撞板的所述第1主面侧的多个第1喷射孔和配置于所述碰撞板的所述第2主面侧的多个第2喷射孔。

根据上述的技术，液相的工作流体(驱动流)的动量能够被有效率地传递给气相的工作流体(吸引流)。因而，喷射器的性能提高。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的喷射器的剖视图。

图2A是图1所示的喷射器的雾化机构的局部放大剖视图。

图2B是图1所示的喷射器的雾化机构的平面图。

图3是图1所示的喷射器的混合部的沿着A-A线的剖视图。

图4A是表示使喷射流仅与碰撞板的单面碰撞时产生的问题的图。

图4B是表示使喷射流与碰撞板的两个面碰撞时所获得的效果的图。

图5A是表示雾化机构的碰撞板和混合部的内壁面之间的位置关系的图。

图5B是表示雾化机构的碰撞板和混合部的内壁面之间的位置关系的另一图。

图6是变形例的雾化机构的平面图。

图7是利用图6所示的雾化机构所获得的效果的图。

图8是另一变形例的雾化机构的平面图。

图9A是又一变形例的雾化机构的局部放大剖视图。

图9B是图9A所示的雾化机构的平面图。

图9C是又一变形例的雾化机构的局部放大剖视图。

图10是表示又一变形例的雾化机构的碰撞板和混合部的内壁面之间的位置关系的图。

图11是本发明的实施方式2的喷射器的剖视图。

图12A是图11所示的喷射器的雾化机构的局部放大剖视图。

图12B是图11所示的喷射器的雾化机构的平面图。

图13是图11所示的喷射器的混合部的沿着B-B线的剖视图。

图14是又一变形例的雾化机构的平面图。

图15是又一变形例的雾化机构的平面图。

图16是又一变形例的雾化机构的平面图。

图17是使用了喷射器的热泵装置的结构图。

图18是以往的制冷循环装置的结构图。

图19是图18的制冷循环装置所使用的喷射器的剖视图。

附图标记说明

11，61喷射器

12第1提取器

13第1泵

14第1换热器

15液路径

15a～15d配管

21蒸发器

22第2泵

23第2换热器

24循环路

31压缩机

32蒸汽路径

40第1喷嘴

41第2喷嘴

42混合部

42p内周面

42q开口面

43扩散部

44，44B，44C，44E，44F，46，46B，46C，46D雾化机构

51，71喷射部

51a，71a第1喷射孔

51b，71b第2喷射孔

53，73碰撞板

53p，73p第1主面

53q，73q第2主面

200热泵装置

O中心轴

具体实施方式

在驱动流是气体或具有较大的空隙率的两相流(二相流)、而吸引流是气体的情况下，只要使驱动流和吸引流混合，就能够在驱动流和吸引流之间有效率地传递动量。但是，在驱动流是液体、吸引流是气体的情况下，速度的缓和时间(直到驱动流的速度和吸引流的速度变得大致相等为止的时间)较长，由此，难以进行从驱动流向吸引流的动量的传递。其结果，无法期待喷射器的高效率的驱动。

在驱动流是液体、吸引流是气体的情况下，喷射器的混合室被两相流充满。从驱动流向吸引流传递动量的主要因素在于由粘性阻力等引起的喷雾阻力。若向被气体充满的混合室喷射液体，则形成分散相是液滴、连续相是气体的气液两相的喷雾流。在分散相和连续相具有相对速度的两相流中，动量的传递受液滴的运动方程式支配。根据液滴的运动方程式，液滴和气体之间的接触面积越大，则越能在短时间内进行动量的传递。即，基于喷射器的尺寸受限这样的制约，液滴的合计的表面积越大(各个液滴的直径越小)，则越能有效率地进行动量的传递。

另一方面，在所喷雾的驱动流(喷雾流)碰撞到喷射器的内壁面的情况下，由于由多个液滴合体所导致的表面积的减少和动量被作为力消耗，喷射器的性能会降低。另外，在液滴彼此碰撞的情况下，也由于多个液滴合体而使粒径增加。其结果，液滴的合计的表面积减少，喷射器的性能降低。并且，当在用于喷射驱动流的机构部产生积留液的情况下，液滴的合计的表面积也减少，喷射器的性能也降低。

基于上述见解，本发明人等想到了用于抑制液滴向喷射器的内壁面的碰撞、液滴的合体、以及喷射驱动流的机构部上的积留液的技术。

本发明的第1技术方案提供一种喷射器，其具备：

第1喷嘴，其被供给液相的工作流体；

第2喷嘴，其吸入气相的工作流体；

雾化机构，其配置于所述第1喷嘴的前端部，使所述液相的工作流体在液相状态下直接雾化；以及

混合部，其使由所述雾化机构生成的雾状的工作流体和被所述第2喷嘴吸入的所述气相的工作流体混合而生成流体混合物，其中，

所述雾化机构包括多个喷射孔、和供从所述多个喷射孔喷射出来的多个喷射流分别碰撞的碰撞板，

所述碰撞板具有分别朝向所述喷射器的出口延伸的第1主面以及第2主面来作为供所述喷射流碰撞的碰撞面，

所述多个喷射孔包括配置于所述碰撞板的所述第1主面侧的多个第1喷射孔和配置于所述碰撞板的所述第2主面侧的多个第2喷射孔。

根据第1技术方案，从喷射孔喷射出来的喷射流与碰撞板碰撞而生成薄的液膜。液膜是不稳定的，迅速地雾化而被向混合部供给。在混合部中，雾状的工作流体与气相的工作流体混合，生成流体混合物。该流体混合物具有微细喷雾流的形态。通过使液相的工作流体雾化，使液相的工作流体和气相的工作流体之间的接触面积增加。在通过喷射流与碰撞板碰撞而生成的液膜中，碰撞板的表面附近的流速慢。流速慢的液流以及因水跃现象而减速了的液流因液体的表面张力而旋绕到碰撞板的前端面，产生积留液。根据本发明的第1技术方案，因为使喷射流与碰撞板的第1主面以及第2主面碰撞，由此能够抑制可能在碰撞板的前端面产生的积留液。因而，在第1技术方案的喷射器中，液相的工作流体(驱动流)的动量能够被有效率地传递给气相的工作流体(吸引流)。即，根据本发明，能够提供具有优异性能的喷射器。

本发明的第2技术方案，在第1技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，在包含所述喷射器的中心轴的截面中，下述条件(a)或者条件(b)成立，条件(a)：所述碰撞板的所述第1主面的延长线与所述混合部的内壁面交叉，条件(b)：在用r表示在所述混合部的出口侧的开口面中从所述喷射器的所述中心轴到所述混合部的内壁面的距离时，所述碰撞板的所述第1主面的延长线与所述混合部的所述出口侧的开口面的交点位于距所述混合部的所述出口侧的开口面和所述混合部的所述内壁面的边界r/4的范围内。根据第2技术方案，能够使喷雾流在整个混合部均匀地扩散，并尽可能地避免喷雾流与混合部的内壁面碰撞。其结果，能够抑制因喷雾流与混合部的内壁面碰撞而引起的动量的损失以及多个液滴的合体，进而提高喷射器的效率。

本发明的第3技术方案，在第1或第2技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，所述雾化机构具有多个所述碰撞板。根据第3技术方案，容易应对喷射器的大流量化。

本发明的第4技术方案，在第2技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，沿着从所述喷射器的所述中心轴朝向所述混合部的所述内壁面的方向设有多个所述碰撞板，在配置于最靠近所述混合部的所述内壁面的位置的所述碰撞板中，所述第1主面位于比所述第2主面靠近所述混合部的所述内壁面的位置，且满足所述条件(a)或所述条件(b)。根据这样的结构，在设有多个碰撞板的情况下，也能获得在第2技术方案中所说明的效果。

本发明的第5技术方案，在第1～第4中任一技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，在从所述喷射器的出口侧平面观察所述雾化机构时，所述多个第1喷射孔配置于第1假想圆上，所述多个第2喷射孔配置于与所述第1假想圆成同心关系的第2假想圆上。根据这样的配置，能够充分地抑制由液相的工作流体的旋绕形成的积留液。

本发明的第6技术方案，在第1～第5中任一技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，所述碰撞板的所述第1主面以及所述第2主面是圆锥面或圆柱面。根据这种形状的碰撞板能够均匀地向混合部供给喷雾流。

本发明的第7技术方案，在第1～第4中任一技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，沿着从所述喷射器的所述中心轴朝向所述混合部的所述内壁面的方向设有多个所述碰撞板，在从所述喷射器的出口侧平面观察所述雾化机构时，所述多个喷射孔配置于相互成同心关系的多个假想圆上，在彼此相邻的各所述假想圆之间配置所述碰撞板。根据第7技术方案，容易应对喷射器的大流量化。

本发明的第8技术方案，在第7技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，所述碰撞板的所述第1主面以及所述第2主面是与所述多个假想圆成同心关系的圆锥面或圆柱面。通过这种形状的碰撞板，能够向混合部均匀地供给喷雾流。

本发明的第9技术方案，在第1～第4中任一技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，在从所述喷射器的出口侧平面观察所述雾化机构时，所述多个第1喷射孔配置于第1假想直线上，所述多个第2喷射孔配置于与所述第1假想直线平行的第2假想直线上。根据这样的配置，能充分地抑制由液相的工作流体的旋绕形成的积留液。

本发明的第10技术方案，在第1～第4中任一技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，所述雾化机构具有多个所述碰撞板，在从所述混合部的出口侧平面观察所述雾化机构时，所述多个喷射孔配置于彼此平行的多条假想直线上，在彼此相邻的各所述假想直线之间配置所述碰撞板。根据第10技术方案，容易应对喷射器的大流量化。

本发明的第11技术方案，在第1～第8中任一技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，在与所述喷射器的中心轴垂直的截面中，所述混合部的所述内壁面呈圆形。通过使混合部的截面形状与雾化机构中的喷射孔的配置成相似关系，换言之，使混合部的截面形状与喷雾流的扩散形状成相似关系，能够提高喷射器的体积效率。

本发明的第12技术方案，在第1、第9或第10的技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，在与所述喷射器的中心轴垂直的截面中，所述混合部的所述内壁面呈多边形。通过使混合部的截面形状与雾化机构中的喷射孔的配置成相似关系，换言之，使混合部的截面形状与喷雾流的扩散形状成相似关系，能够提高喷射器的体积效率。

本发明的第13技术方案，在第1～第12中任一技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，所述多个第1喷射孔和所述多个第2喷射孔沿着所述碰撞板相互错开地配置。根据第13技术方案，能够更充分地获得抑制积留液的抑制效果。

本发明的第14技术方案，在第1～第13中任一技术方案的基础上提供一种喷射器，其中，该喷射器还具备通过使所述流体混合物减速而使静压恢复的扩散部。在扩散部中，流体混合物被减速，由此，流体混合物的静压恢复。

本发明的第15技术方案提供一种喷射器，其具备：

第1喷嘴，其被供给液相的工作流体；

第2喷嘴，其吸入气相的工作流体；

雾化机构，其配置于所述第1喷嘴的前端部，使所述液相的工作流体在液相状态下直接雾化；以及

混合部，其使由所述雾化机构生成的雾状的工作流体和被所述第2喷嘴吸入的所述气相的工作流体混合而生成流体混合物，其中，

所述雾化机构包括多个喷射孔、和供从所述多个喷射孔喷射出来的多个喷射流分别碰撞的碰撞板，

所述碰撞板具有朝向所述喷射器的出口延伸的主面作为供所述喷射流碰撞的碰撞面，

在包含所述喷射器的中心轴的截面中，下述条件(a)或者条件(b)成立，条件(a)：所述碰撞板的所述主面的延长线与所述混合部的内壁面交叉，条件(b)：在用r表示在所述混合部的出口侧的开口面中从所述喷射器的所述中心轴到所述混合部的内壁面的距离时，所述碰撞板的所述主面的延长线和所述混合部的所述出口侧的开口面的交点位于距所述混合部的所述出口侧的开口面和所述混合部的所述内壁面的边界r/4的范围内。

根据第15技术方案，能够使喷雾流在整个混合部均匀地扩散，并能够尽可能地避免喷雾流与混合部的内壁面碰撞。其结果，能够抑制因喷雾流与混合部的内壁面碰撞而引起的动量的损失以及多个液滴的合体，进而提高喷射器的效率。

本发明的第16技术方案提供一种热泵装置，其具备：

压缩机，其压缩制冷剂蒸汽；

换热器，其中流动制冷剂液；

第1～第15技术方案中任一项所述的喷射器，其用由所述压缩机压缩后的所述制冷剂蒸汽和从所述换热器流出来的所述制冷剂液来生成制冷剂混合物；

提取器，其从所述喷射器接收所述制冷剂混合物，从所述制冷剂混合物提取所述制冷剂液；

液路径，其从所述提取器经由所述换热器到达所述喷射器；以及

蒸发器，其储存所述制冷剂液，通过使所述制冷剂液蒸发而生成应被所述压缩机压缩的所述制冷剂蒸汽。

根据第16技术方案，将供给到喷射器的制冷剂液用作驱动流，使来自压缩机的制冷剂蒸汽吸入喷射器。喷射器用制冷剂液和制冷剂蒸汽来生成制冷剂混合物。因为使压缩机应担负的做功减少，所以能够大幅度地削减压缩机中的压缩比，与以往相比能够实现同等或更高的热泵装置的效率。另外，还能够使热泵装置小型化。

本发明的第17技术方案，在第16技术方案的基础上提供一种热泵装置，其中，从所述喷射器喷出来的所述制冷剂混合物的压力高于被吸入所述喷射器的所述制冷剂蒸汽的压力，低于向所述喷射器供给的所述制冷剂液的压力。根据第17技术方案，能够有效率地提升制冷剂的压力。

本发明的第18技术方案，在第16或第17技术方案的基础上提供一种热泵装置，其中，所述制冷剂是常温下饱和蒸汽压为负压的制冷剂。

本发明的第19技术方案，在第16～第18中任一技术方案的基础上提供一种热泵装置，其中，所述制冷剂含有水作为主要成分。主要成分为水的制冷剂对环境造成的负担较小。

以下参照附图说明本发明的实施方式。本发明并不限定于以下实施方式。

(实施方式1)

如图1所示，喷射器11具有第1喷嘴40、第2喷嘴41、混合部42、扩散部43以及雾化机构44。也可以省略扩散部43。第1喷嘴40是配置于喷射器11的中心部的筒状的部分。向第1喷嘴40供给作为驱动流的制冷剂液(液相的工作流体)。第2喷嘴41是在第1喷嘴40的周围形成有环状的空间的部分。制冷剂蒸汽(气相的工作流体)被吸入第2喷嘴41。混合部42是与第1喷嘴40以及第2喷嘴41双方连通的筒状的部分。雾化机构44配置于第1喷嘴40的前端部而面对混合部42。雾化机构44具有使制冷剂液在液相状态下直接雾化的功能。由雾化机构44生成的雾状的制冷剂和吸入到第2喷嘴41的制冷剂蒸汽在混合部42混合，生成制冷剂混合物(流体混合物)。扩散部43是与混合部42连通的筒状的部分，具有使制冷剂混合物向喷射器11的外部喷出的开口部。扩散部43的内径从上游侧朝向下游侧逐渐扩大。在扩散部43中，制冷剂混合物被减速，由此，制冷剂混合物的静压恢复。在省略扩散部43的情况下，制冷剂混合物的静压在混合部42恢复。第1喷嘴40、第2喷嘴41、混合部42、扩散部43以及雾化机构44具有共用的中心轴O。

如图2A以及图2B所示，雾化机构44具有喷射部51以及碰撞板53(碰撞面形成部)。喷射部51是安装于第1喷嘴40的前端部的部分。在喷射部51形成有多个喷射孔51a以及51b(喷射口)。多个喷射孔51a以及51b贯通喷射部51以将第1喷嘴40和混合部42连通。制冷剂液被从第1喷嘴40经由多个喷射孔51a以及51b朝向碰撞板53喷射。即，喷射部51能够生成制冷剂液的喷射流。从多个喷射孔51a以及51b喷射出来的多个喷射流分别与碰撞板53碰撞。由此，生成微细喷雾流。

碰撞板53具有第1主面53p以及第2主面53q作为从喷射部51喷射出来的喷射流碰撞的碰撞面。第1主面53p以及第2主面53q分别朝向喷射器11的出口延伸。多个喷射孔51a以及51b包括多个第1喷射孔51a以及多个第2喷射孔51b。多个第1喷射孔51a配置于碰撞板53的第1主面53p侧。多个第2喷射孔51b配置于碰撞板53的第2主面53q侧。从第1喷射孔51a喷射出来的喷射流与碰撞板53的第1主面53p碰撞。从第2喷射孔51b喷射出来的喷射流与碰撞板53的第2主面53q碰撞。这样，雾化机构44构成为使喷射流与碰撞板53的两个面碰撞。“主面”是指具有最大面积的面。

如图4A所示，在使制冷剂液的喷射流JF仅与碰撞板47的单面碰撞时，在碰撞板47的表面形成喷射流的膜jf。喷射流的膜jf沿着碰撞板47流动，一边从碰撞板47的前端飞出一边雾化。此时，在喷射流的膜jf形成速度梯度。即，喷射流的膜jf的速度在靠近碰撞板47的位置慢，在远离碰撞板47的位置快。由于流速之差以及表面张力，制冷剂液旋绕到碰撞板47的前端面，产生积留液WD并滴下。这样的积留液WD是使喷射器的性能降低的原因之一。

如图4B所示，在使制冷剂液的喷射流JF分别与碰撞板47的两个面碰撞时，喷射流的膜jf形成于碰撞板47的两个面。在图4B的例子中，制冷剂液也旋绕到碰撞板47的前端面而产生积留液。但是，在一个面产生的积留液被卷入另一个面的喷射流的膜jf而雾化。也就是说，根据本实施方式的雾化机构44，能够抑制积留液的产生，并有效率地生成喷雾流。

如图2A所示，在本实施方式中，碰撞板53是从喷射部51的表面朝向喷射器11的出口延伸的筒状的部分。第1主面53p以及第2主面53q均是圆锥面。详细而言，第1主面53p被形成为从中心轴O到第1主面53p的距离随着朝向喷射器11的出口靠近而增大。第2主面53q被形成为从中心轴O到第2主面53q的距离随着朝向喷射器11的出口靠近而减小。通过这种形状的碰撞板53，能够向混合部42均匀地供给喷雾流。但是，碰撞板的形状并没有特别限定。

如图2A所示，第1喷射孔51a的中心轴相对于碰撞板53的第1主面53p倾斜，并与碰撞板53交叉。第2喷射孔51b的中心轴相对于碰撞板53的第2主面53q倾斜，并与碰撞板53交叉。另外，第1喷射孔51a的轴线以及第2喷射孔51b的轴线也可以分别相对于混合部42的内壁面42p倾斜。喷射孔51a以及51b的开口形状(截面形状)并没有特别限定。喷射孔51a以及51b的开口形状例如是圆形、椭圆形或矩形。通过适当地规定喷射孔51a以及51b的形状、数量、配置等，能够使喷雾流中的液滴的大小均匀化。

如图2B所示，多个第1喷射孔51a沿着碰撞板53的第1主面53p以等角度间隔配置。也就是说，多个第1喷射孔51a配置于第1假想圆C1上。同样地，多个第2喷射孔51b沿着碰撞板53的第2主面53q以等角度间隔配置。也就是说，多个第2喷射孔51b配置于与第1假想圆C1成同心关系的第2假想圆C2上。在绕中心轴O的相同的角度位置配置有第1喷射孔51a和第2喷射孔51b的组。作为圆锥面的第1主面53p与第1假想圆C1以及第2假想圆C2成同心关系。作为圆锥面的第2主面53q也与第1假想圆C1以及第2假想圆C2成同心关系。根据这样的配置，能充分抑制由制冷剂液的旋绕形成的积留液。另外，多个第1喷射孔51a呈轴对称地配置，多个第2喷射孔51b呈轴对称地配置。因此，能抑制喷雾流中的液滴直径的偏差。此外，第1喷射孔51a的数量既可以与第2喷射孔51b的数量一致，也可以不同。

如图3所示，在与喷射器11的中心轴O垂直的截面中，混合部42的内壁面42p呈圆形。在本实施方式中，作为碰撞面的第1主面53p以及第2主面53q分别是圆锥面。因而，喷雾流也在混合部42中呈圆锥状扩散。通过使混合部42的截面形状与雾化机构44中的喷射孔51a以及51b的配置成相似关系，换言之使混合部42的截面形状与喷雾流的扩散形状成相似关系，能够提高喷射器11的体积效率。

在本实施方式中，混合部42由截面积(内径)渐减的部分和具有恒定的截面积(内径)的部分构成。但如后所述，混合部42也可以仅由截面积渐减的部分构成。

如之前说明的那样，为了提高喷射器11的性能，优选为由雾化机构44生成的喷雾流尽可能不与混合部42的内壁面42p碰撞。除了距离中心轴O最远的位置的碰撞面(第1主面53p)的倾斜之外，碰撞面与混合部42的内壁面42p之间的位置关系也重要。在本实施方式中采用了以下说明的构造。

如图5A所示，在包含喷射器11的中心轴O的截面中，碰撞板53的第1主面53p的延长线L1与混合部42的内壁面42p交叉。延长线L1和内壁面42p的交点K1位于比混合部42的出口侧的开口面42q与混合部42的内壁面42p的边界K稍靠上游侧的位置。喷雾流由于与在碰撞板53的前端面形成的积液干涉而向比延长线L1稍靠内的内侧(靠近中心轴O侧)扩散。因而，根据图5A所示的结构，能够使喷雾流在整个混合部42均匀地扩散，并能够尽可能地避免喷雾流与混合部42的内壁面42p碰撞。其结果，能够抑制因喷雾流与混合部42的内壁面42p碰撞而引起的动量的损失以及多个液滴的合体，进而提高喷射器11的效率。

或者，如图5B所示，在包含喷射器11的中心轴O的截面中，碰撞板53的第1主面53p的延长线L1和混合部42的出口侧的开口面42q的交点K2位于距混合部42的出口侧的开口面42q和混合部42的内壁面42p的边界K为r/4的范围内。其中，r表示的是在混合部42的出口侧的开口面42q中从喷射器11的中心轴O到混合部42的内壁面42p的距离。根据图5B所示的结构，也能够使喷雾流在整个混合部42均匀地扩散，并能够尽可能地避免喷雾流与混合部42的内壁面42p碰撞。

当然，在包含喷射器11的中心轴O的截面中，碰撞板53的第1主面53p的延长线L1也可以与边界K交叉。另外，满足图5A所示的条件的延长线L1和混合部42的内壁面42p之间的夹角例如是10度以下。满足图5B所示的条件的延长线L1和混合部42的内壁面42p(详细而言，内壁面42p的延长线)之间的夹角例如是10度以下。

如图6所示，在变形例的雾化机构44B中，第1喷射孔51a以及第2喷射孔51b沿着碰撞板53互相错开地配置。换言之，第1喷射孔51a和第2喷射孔51b绕中心轴O交错地配置。如图7所示，从第1喷射孔51a喷射出来的喷射流JF1与第1主面53p碰撞而形成液膜(喷雾流)。此时，在碰撞板53的前端面容易产生已参照图4A说明过的积留液。但是，在碰撞板53的第2主面53q一侧也存在液膜，因此，在本实施方式中，能够抑制积留液(参照图4B)。进而，积留液容易在液膜的两端附近的区域48产生。但是，若在相邻的喷射流JF1和喷射流JF1之间存在从第2喷射孔51b喷射出来的喷射流JF2，则液体难以在碰撞板53的前端面沿着宽度方向散逸。因此，能够更加充分地获得积留液的抑制效果。另外，若第1喷射孔51a和第2喷射孔51b交错地配置，则能够抑制因动压的影响以及表面张力而使液膜彼此合流。

如图8所示，在另一变形例的雾化机构44C中，喷射孔51a以及51b的开口形状是矩形。即，雾化机构44C具有狭缝状的喷射孔51a以及51b。本变形例中，第1喷射孔51a和第2喷射孔51b也绕中心轴O交错地配置。

如图9A以及图9B所示，在又一变形例的雾化机构44D中设有多个(在本实施方式为两个)碰撞板53。详细而言，沿着从喷射器11的中心轴O朝向混合部42的内壁面42p的方向配置有多个碰撞板53。多个喷射孔51a以及51b配置于相互成同心关系的多个假想圆(省略图示)上。碰撞板53配置在彼此相邻的各个假想圆之间。筒状的碰撞板53也与假想圆成同心关系。碰撞板53的第1主面53p以及第2主面53q可如之前说明那样是圆锥面。根据本变形例，容易应对喷射器11的大流量化。另外，容易采用具有小的截面积的喷射孔51a以及51b。

第1喷射孔51a和第2喷射孔51b也可以绕中心轴O交错地配置。

根据雾化机构44D，在配置于最靠近混合部42的内壁面42p的位置的碰撞板53中，第1主面53p位于比第2主面53q靠近混合部42的内壁面42p的位置。并且，最靠近混合部42的内壁面42p的第1主面53p满足已参照图5A以及图5B说明的条件。即，该第1主面53p的延长线L1与混合部42的内壁面42p交叉，或该第1主面53p的延长线L1和混合部42的出口侧的开口面42q的交点K2位于距边界K为r/4的范围内。根据这样的结构，在设有多个碰撞板53的情况下也能够获得参照图5A以及图5B所说明的效果。

另外，如图9C所示，在又一变形例的雾化机构44E中，从已参照图9A以及图9B说明的雾化机构44D省略了第2喷射孔51b。也就是说，只要适当地设计碰撞板53的数量、第1喷射孔51a的数量等，则不使喷射流与碰撞板53的两个面碰撞也有能够向混合部42供给均匀的喷雾流的可能性。

如图10所示，在又一变形例的雾化机构44F中也设有多个(在本实施方式为两个)碰撞板53。各碰撞板53的第1主面53p以及第2主面53q是圆柱面。也就是说，第1主面53p以及第2主面53q平行于中心轴O。最靠近混合部42的内壁面42p的第1主面53p的延长线L1满足已参照图5A以及图5B说明的条件。在图10所示的例子中，延长线L1与边界K交叉。根据这样的结构也能够获得之前说明的效果。

在图10所示的例中，混合部42的截面积随着朝向出口侧的开口面42q渐减。这样的构造也能够很好地被用于本发明的喷射器。

(实施方式2)

如图11、图12A以及图12B所示，在本实施方式的喷射器61中，雾化机构46在平面观察下具有矩形形状。详细而言，雾化机构46具有矩形的喷射部71以及平板状的碰撞板73。在喷射部71形成有多个喷射孔71a以及71b。碰撞板73具有第1主面73p以及第2主面73q作为从喷射部71喷射出来的喷射流碰撞的碰撞面。第1主面73p以及第2主面73q分别朝向喷射器61的出口延伸。第1主面73p以及第2主面73q均为平坦面。第1主面73p相对于第2主面73q稍微倾斜。多个喷射孔71a以及71b包括多个第1喷射孔71a以及多个第2喷射孔71b。多个第1喷射孔71a配置于碰撞板73的第1主面73p侧。多个第2喷射孔71b配置于碰撞板73的第2主面73q侧。从第1喷射孔71a喷射出来的喷射流与碰撞板73的第1主面73p碰撞。从第2喷射孔71b喷射出来的喷射流与碰撞板73的第2主面73q碰撞。

如图12B所示，多个第1喷射孔71a沿着碰撞板73的第1主面73p等间隔地配置。也就是说，在从喷射器61的出口侧平面观察雾化机构46时，多个第1喷射孔71a配置于第1假想直线G1上。同样地，多个第2喷射孔71b沿着碰撞板73的第2主面73q等间隔地配置。也就是说，多个第2喷射孔71b配置于与第1假想直线G1平行的第2假想直线G2上。第1主面73p与第1假想直线G1以及第2假想直线G2平行。第2主面73q也与第1假想直线G1以及第2假想直线G2平行。根据这样的配置，能够充分地抑制由液相的工作流体的旋绕形成的积留液。

此外，图11的剖视图是包含喷射器61的中心轴O、且与喷射孔71a的排列方向(和/或喷射孔71b的排列方向)垂直的剖视图。

如图13所示，在与喷射器61的中心轴O垂直的截面中，混合部42的内壁面42p呈多边形。详细而言，在该截面中内壁面42p所呈现的形状是矩形。在本实施方式中，作为碰撞面的第1主面73p以及第2主面73q分别为平坦面。因而，喷雾流在混合部42中呈矩形状扩散。通过使混合部42的截面形状与雾化机构46的喷射孔71a以及71b的配置成相似关系，换言之，使混合部42的截面形状与喷雾流的扩散形状成为相似关系，可以提高喷射器61的体积效率。

如图14所示，在变形例的雾化机构46B中，第1喷射孔71a以及第2喷射孔71b沿着碰撞板73相互错开地配置。如在第1实施方式中已参照图6以及图7所说明的那样，根据这样的结构，能够充分地获得抑制积留液的抑制效果。

如图15所示，在另一变形例的雾化机构46C中，喷射孔71a以及71b的开口形状是矩形。即，雾化机构46C具有狭缝状的喷射孔71a以及71b。

如图16所示，另一变形例的雾化机构46D具有多个(在本实施方式中为3个)碰撞板73。多个喷射孔71a以及71b配置于彼此平行的多个假想直线(省略图示)上。碰撞板73配置在彼此相邻的各假想直线之间。根据本变形例，容易应对喷射器61的大流量化。另外，容易采用具有较小的截面积的喷射孔71a以及71b。

以上所说明的几个实施方式以及变形例的结构，只要在技术上不矛盾就能够相互组合。

(使用了喷射器的热泵装置的实施方式)

如图17所示，本实施方式的热泵装置200(制冷循环装置)具备第1换热单元10、第2换热单元20、压缩机31以及蒸汽路径32。第1换热单元10以及第2换热单元20分别形成有散热侧回路以及吸热侧回路。由第2换热单元20生成的制冷剂蒸汽经由压缩机31以及蒸汽路径32向第1换热单元10供给。

在热泵装置200中填充有常温(日本工业标准：20℃±15℃/JISZ8703)下的饱和蒸汽压为负压(以绝对压力计低于大气压的压力)的制冷剂。作为这样的制冷剂，可列举含有水、醇或醚作为主要成分的制冷剂。在热泵装置200运行时，热泵装置200内部的压力低于大气压。压缩机31的入口的压力在例如0.5～5kPaA的范围内。压缩机31的出口的压力在例如5～15kPaA的范围内。作为制冷剂，出于防冻等理由，可以使用含有水作为主要成分，且换算成质量％计混合有10～40％的乙二醇、耐美载冷剂、无机盐类等而成的制冷剂。所谓“主要成分”是指以质量比计含得最多的成分。

第1换热单元10具备喷射器11、第1提取器12、第1泵13以及第1换热器14。喷射器11、第1提取器12、第1泵13以及第1换热器14按该顺序由配管15a～15d连接成环状。

喷射器11通过配管15d与第1换热器14连接，通过蒸汽路径32与压缩机31连接。向喷射器11供给从第1换热器14流出来的制冷剂液作为驱动流，向喷射器11供给由压缩机31压缩后的制冷剂蒸汽作为吸引流。喷射器11生成干度(干燥度)小的制冷剂混合物并将其向第1提取器12供给。制冷剂混合物是液相状态或干度非常小的气液两相状态的制冷剂。从喷射器11喷出来的制冷剂混合物的压力高于例如被吸入喷射器11的制冷剂蒸汽的压力，且低于被供给喷射器11的制冷剂液的压力。

第1提取器12从喷射器11接收制冷剂混合物，从制冷剂混合物提取制冷剂液。也就是说，第1提取器12担负作为使制冷剂液和制冷剂蒸汽分离的气液分离器的作用。从第1提取器12基本上仅提取制冷剂液。第1提取器12例如由具有绝热性的耐压容器形成。但只要能够提取制冷剂液，第1提取器12的构造就没有特别限定。配管15b～15d形成了从第1提取器12经由第1换热器14到达喷射器11的液路径15。第1泵13，在第1提取器12的出液口和第1换热器14的入口之间设置于液路径15。通过第1泵13将储存于第1提取器12的制冷剂液向第1换热器14压送。第1泵13的喷出压力低于大气压。第1泵13配置于使得将从该第1泵13的吸入口到第1提取器12中的制冷剂液的液面的高度考虑在内的有效吸入压头大于所需的净正吸入压头(requiredNPSH)的位置。第1泵13也可以配置于第1换热器14的出口和喷射器11的液入口之间。

第1换热器14由翅片管换热器、列管式换热器等公知的换热器形成。在热泵装置200为进行室内制冷的空气调节装置的情况下，第1换热器14配置于室外，通过制冷剂液对室外的空气进行加热。

第2换热单元20具有蒸发器21、泵22(第3泵)以及第2换热器23。蒸发器21储存制冷剂液，通过使制冷剂液蒸发而生成应由压缩机31压缩的制冷剂蒸汽。蒸发器21、泵22以及第2换热器23利用配管24a～24c连接成环状。蒸发器21例如由具有绝热性的耐压容器形成。配管24a～24c形成了使储存于蒸发器21的制冷剂液经由第2换热器23进行循环的循环路24。泵22，在蒸发器21的出液口和第2换热器23的入口之间设置于循环路24。通过泵22将储存于蒸发器21的制冷剂液向第2换热器23压送。泵22的喷出压力低于大气压。泵22配置于使得从该泵22的吸入口到蒸发器21中的制冷剂液的液面的高度大于所需的净正吸入压头(requiredNPSH)的位置。

第2换热器23由翅片管换热器、列管式换热器等公知的换热器形成。在热泵装置200为进行室内制冷的空气调节装置的情况下，第2换热器23配置于室内，通过制冷剂液对室内的空气进行冷却。

在本实施方式中，蒸发器21是使通过在循环路24中循环而被加热的制冷剂液在内部直接蒸发的换热器。储存于蒸发器21的制冷剂液与在循环路24中循环的制冷剂液直接接触。也就是说，蒸发器21中的制冷剂液的一部分被第2换热器23加热，被用作对饱和状态的制冷剂液进行加热的热源。优选配管24a的上游端与蒸发器21的下部连接。优选配管24c的下游端与蒸发器21的中间部连接。此外，第2换热单元20也可以构成使得储存于蒸发器21的制冷剂液不与在循环路24中循环的其他制冷剂液混合。例如，在蒸发器21具有如列管式换热器那样的换热构造的情况下，可以利用在循环路24中循环的热介质对储存于蒸发器21的制冷剂液进行加热而使其蒸发。用于对储存于蒸发器21的制冷剂液进行加热的热介质在第2换热器23中流动。

蒸汽路径32具有上游部分32a以及下游部分32b。在蒸汽路径32上配置有压缩机31。蒸发器21的上部通过蒸汽路径32的上游部分32a连接于压缩机31的吸入口。压缩机31的喷出口通过蒸汽路径32的下游部分32b连接于喷射器11的第2喷嘴41。压缩机31是离心式压缩机或容积式压缩机。在蒸汽路径32上也可以设有多个压缩机。压缩机31经由上游部分32a从第2换热单元20的蒸发器21吸入制冷剂蒸汽并将其压缩。压缩后的制冷剂蒸汽经由下游部分32b向喷射器11供给。

根据本实施方式，制冷剂的温度以及压力在喷射器11中上升。使压缩机31所应担负的做功减少，因此，能够大幅度地削减压缩机31中的压缩比，且与以往相比能够实现同等或更高的热泵装置200的效率。另外，还能够使热泵装置200小型化。

热泵装置200并不限定于制冷专用的空气调节装置。也可以设置四通阀、三通阀等流路切换部，以将第1换热器14作为吸热用换热器发挥作用、将第2换热器23作为散热用换热器发挥作用。这样一来，能够获得可切换制冷运行和制暖运行的空气调节装置。另外，热泵装置200并不限定于空气调节装置，也可以是冷机、蓄热装置等其他装置。第1换热器14的加热对象以及第2换热器23的冷却对象也可以是空气以外的气体或液体。

另外，也可以设置用于使制冷剂从第1换热单元10返回第2换热单元20的返回路径33。在返回路径33设有毛细管、膨胀阀等膨胀机构34。在本实施方式中，通过返回路径33将第1提取器12和蒸发器21连接，以能够将储存于第1提取器12的制冷剂向蒸发器21输送。典型地，第1提取器12的下部和蒸发器21的下部由返回路径33连接。制冷剂液一边在膨胀机构34中被减压，一边经由返回路径33从第1提取器12返回蒸发器21。

此外，返回路径33也可以从第1换热单元10的某个位置分支。例如，返回路径33可以从连接喷射器11和第1提取器12的配管15a分支，也可以从第1提取器12的上部分支。进而，并非必须使制冷剂从第1换热单元10返回第2换热单元20。例如，第1换热单元10也可以构成为能够将多余的制冷剂适当地排出，第2换热单元20也可以构成为能够适当补充制冷剂。

本说明书所公开的喷射器以及热泵装置对家庭用空调、商业用空调等空气调节装置特别有用。

Claims (19)

1.一种喷射器，其具备：

第1喷嘴，其被供给液相的工作流体；

第2喷嘴，其吸入气相的工作流体；

雾化机构，其配置于所述第1喷嘴的前端部，使所述液相的工作流体在液相状态下直接雾化；以及

混合部，其使由所述雾化机构生成的雾状的工作流体和被所述第2喷嘴吸入的所述气相的工作流体混合而生成流体混合物，其中，

所述雾化机构包括多个喷射孔、和供从所述多个喷射孔喷射出来的多个喷射流分别碰撞的碰撞板，

所述碰撞板具有分别朝向所述喷射器的出口延伸的第1主面以及第2主面作为供所述喷射流碰撞的碰撞面，

所述多个喷射孔包括配置于所述碰撞板的所述第1主面侧的多个第1喷射孔和配置于所述碰撞板的所述第2主面侧的多个第2喷射孔。

2.根据权利要求1所述的喷射器，其中，

在包含所述喷射器的中心轴的截面中，下述条件(a)或者条件(b)成立，

条件(a)：所述碰撞板的所述第1主面的延长线与所述混合部的内壁面交叉，

条件(b)：在用r表示在所述混合部的出口侧的开口面中从所述喷射器的所述中心轴到所述混合部的内壁面的距离时，所述碰撞板的所述第1主面的延长线和所述混合部的所述出口侧的开口面的交点位于距所述混合部的所述出口侧的开口面和所述混合部的所述内壁面的边界r/4的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述雾化机构具有多个所述碰撞板。

4.根据权利要求2所述的喷射器，其中，

沿着从所述喷射器的所述中心轴朝向所述混合部的所述内壁面的方向设有多个所述碰撞板，

在配置于最靠近所述混合部的所述内壁面的位置的所述碰撞板中，所述第1主面位于比所述第2主面靠近所述混合部的所述内壁面的位置，且满足所述条件(a)或所述条件(b)。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的喷射器，其中，

在从所述喷射器的出口侧平面观察所述雾化机构时，所述多个第1喷射孔配置于第1假想圆上，所述多个第2喷射孔配置于与所述第1假想圆成同心关系的第2假想圆上。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的喷射器，其中，

所述碰撞板的所述第1主面以及所述第2主面是圆锥面或圆柱面。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的喷射器，其中，

沿着从所述喷射器的所述中心轴朝向所述混合部的所述内壁面的方向设有多个所述碰撞板，

在从所述喷射器的出口侧平面观察所述雾化机构时，所述多个喷射孔配置于相互成同心关系的多个假想圆上，

在彼此相邻的各所述假想圆之间配置所述碰撞板。

8.根据权利要求7所述的喷射器，其中，

所述碰撞板的所述第1主面以及所述第2主面是与所述多个假想圆成同心关系的圆锥面或圆柱面。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的喷射器，其中，

在从所述喷射器的出口侧平面观察所述雾化机构时，所述多个第1喷射孔配置于第1假想直线上，所述多个第2喷射孔配置于与所述第1假想直线平行的第2假想直线上。

10.根据权利要求1～4任一项所述的喷射器，其中，

所述雾化机构具有多个所述碰撞板，

在从所述混合部的出口侧平面观察所述雾化机构时，所述多个喷射孔配置于相互平行的多条假想直线上，

在彼此相邻的各所述假想直线之间配置所述碰撞板。

11.根据权利要求1～8中任一项所述的喷射器，其中，

在与所述喷射器的中心轴垂直的截面中，所述混合部的所述内壁面呈圆形。

12.根据权利要求1、9和10中任一项所述的喷射器，其中，

在与所述喷射器的中心轴垂直的截面中，所述混合部的所述内壁面呈多边形。

13.根据权利要求1～12任一种所述的喷射器，其中，

所述多个第1喷射孔和所述多个第2喷射孔沿着所述碰撞板相互错开地配置。

14.根据权利要求1～13任一种所述的喷射器，其中，

该喷射器还具备通过使所述流体混合物减速而使静压恢复的扩散部。

15.一种喷射器，其具备：

第1喷嘴，其被供给液相的工作流体；

第2喷嘴，其吸入气相的工作流体；

雾化机构，其配置于所述第1喷嘴的前端部，使所述液相的工作流体在液相状态下直接雾化；以及

混合部，其使由所述雾化机构生成的雾状的工作流体和被所述第2喷嘴吸入的所述气相的工作流体混合而生成流体混合物，其中，

所述雾化机构包括多个喷射孔、和供从所述多个喷射孔喷射出来的多个喷射流分别碰撞的碰撞板，

所述碰撞板具有朝向所述喷射器的出口延伸的主面作为供所述喷射流碰撞的碰撞面，

在包含所述喷射器的中心轴的截面中，下述条件(a)或者条件(b)成立，

条件(a)：所述碰撞板的所述主面的延长线与所述混合部的内壁面交叉，

条件(b)：在用r表示在所述混合部的出口侧的开口面中从所述喷射器的所述中心轴到所述混合部的内壁面的距离时，所述碰撞板的所述主面的延长线和所述混合部的所述出口侧的开口面的交点位于距所述混合部的所述出口侧的开口面和所述混合部的所述内壁面的边界r/4的范围内。

16.一种热泵装置，其具备：

压缩机，其压缩制冷剂蒸汽；

换热器，其中流动制冷剂液；

权利要求1～15中任一项所述的喷射器，其使用由所述压缩机压缩后的所述制冷剂蒸汽和从所述换热器流出来的所述制冷剂液来生成制冷剂混合物；

提取器，其从所述喷射器接收所述制冷剂混合物，从所述制冷剂混合物提取所述制冷剂液；

液路径，其从所述提取器经由所述换热器到达所述喷射器；以及

蒸发器，其储存所述制冷剂液，通过使所述制冷剂液蒸发而生成应被所述压缩机压缩的所述制冷剂蒸汽。

17.根据权利要求16所述的热泵装置，其中，

从所述喷射器喷出来的所述制冷剂混合物的压力高于被吸入所述喷射器的所述制冷剂蒸汽的压力，且低于向所述喷射器供给的所述制冷剂液的压力。

18.根据权利要求16或17所述的热泵装置，其中，

所述制冷剂是常温下饱和蒸汽压为负压的制冷剂。

19.根据权利要求16～18中任一项所述的热泵装置，其中，

所述制冷剂含有水作为主要成分。