CN107429710A - 喷射器及喷射器式制冷循环 - Google Patents

Abstract

本发明的喷射器具备：喷嘴(21、32)、回转流产生部(20e、21a、30a、36a、36b)；形成有制冷剂吸引口(22a、31b)及扩散部(20g)的主体(22、30)；通路形成部件(23、35)；及使通路形成部件位移的驱动装置(23a、37)。在喷嘴与通路形成部件之间形成喷嘴通路(20a、25a)。在喷嘴通路中设有通路截面积缩小到最小的最小通路截面积部(20b、25b)。在回转流产生部设有与喷嘴同轴地配置的旋转体形状的回转空间(20e、30a)、及使制冷剂向回转空间流入的制冷剂流入通路(21a、36a、36b)。喷射器还具备使制冷剂流入通路的通路截面积变化的面积调整装置(24、38)。由此，能够提高喷嘴通路中的能量转换效率。

Description

喷射器及喷射器式制冷循环

关联申请的相互参照

本申请基于通过参照而将其公开内容引用于本申请的2015年3月9日提出申请的日本专利申请2015-045872。

技术领域

本发明涉及利用以高速喷射的喷射流体的吸引作用来吸引流体的喷射器、及具备喷射器的喷射器式制冷循环。

背景技术

以往，专利文献1公开了一种利用以高速喷射的喷射制冷剂的吸引作用从制冷剂吸引口吸引制冷剂，并使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合而升压的喷射器、及具备喷射器的蒸气压缩式的制冷循环装置即喷射器式制冷循环。

在该专利文献1的喷射器中，在主体的内部配置圆锥形状的通路形成部件，在主体与通路形成部件的圆锥状侧面的间隙中形成有截面圆环状的制冷剂通路。并且，将该制冷剂通路中的制冷剂流最上游侧的部位作为使高压制冷剂减压而喷射的喷嘴通路利用，将该制冷剂通路中的喷嘴通路的制冷剂流下游侧的部位作为使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合而使混合制冷剂升压的扩散通路利用。

此外，在专利文献1的喷射器的主体中形成有作为使向喷嘴通路流入的制冷剂产生回转流的回转流产生部的回转空间。在该回转空间中，通过使过冷液相制冷剂绕着喷嘴的中心轴回转而使回转中心侧的制冷剂减压沸腾，在回转中心侧产生柱状的气相制冷剂(气柱)。并且，使回转中心侧的二相分离状态的制冷剂向喷嘴通路流入。

由此，在专利文献1的喷射器中，想要促进喷嘴通路中的制冷剂的沸腾，提高在喷嘴通路中将制冷剂的压力能量转换为运动能量时的能量转换效率。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2013-177879号公报

然而，根据本发明者们的研究，在专利文献1的喷射器中，当由于喷射器式制冷循环的负荷变动而在循环中进行循环的循环制冷剂流量变化时，有时无法充分得到上述能量转换效率的提高效果。

因此，本发明者们对其原因进行了调查，判断为原因是在专利文献1的喷射器中，当循环制冷剂流量变化时，在回转空间内形成的气柱的形状发生变化。因为当气柱的形状变化时，无法使为提高能量转换效率而成为适当的二相分离状态的制冷剂向喷嘴通路流入。

更详细地对该情况进行说明，例如，若在循环制冷剂流量变多的高负荷运行时，以使向喷嘴通路流入的制冷剂成为适当的二相分离状态的方式设定回转空间的形状，则在循环制冷剂流量变少的低负荷运行时，回转速度下降，有可能无法使制冷剂减压沸腾。因此，有可能无法对在喷嘴通路中流通的制冷剂供给充分的沸腾核。

反之，若在低负荷运行时，以使向喷嘴通路流入的制冷剂成为适当的二相分离状态的方式设定回转空间的形状，则在高负荷运行时回转速度变快，有可能使气柱的直径不必要地扩大。因此，有可能使二相分离状态的制冷剂在喷嘴通路中流通时的压力损失增加。

因此，当喷射器式制冷循环产生了负荷变动时，无法使成为适当的二相分离状态的制冷剂向喷嘴通路流入，有时无法使喷射器发挥较高的能量转换效率。

发明内容

本发明鉴于上述内容，目的是提供一种能够与所适用的制冷循环装置的负荷变动无关地发挥较高的能量转换效率的喷射器。

另外，本发明的另一目的是提供一种具备能够与循环的负荷变动无关地发挥较高的能量转换效率的喷射器的喷射器式制冷循环。

本发明基于以下的分析性见解而提出。首先，本发明者们确认了在以往技术在喷射器的回转空间内中，使制冷剂回转而生成气柱时的制冷剂流形态。在该确认中使用的回转空间形成为与以往的喷射器相同的旋转体形状。

首先判明为，如图13所示，在回转空间60a内形成的旋涡是组合自由旋涡与强制旋涡而成的所谓的兰金组合涡。因此，回转空间60a内的制冷剂的径向的速度分布(回转空间60a的轴向垂直截面上的速度分布)如图12所示地变化。

接着，本发明者们通过模拟分析而确认了回转空间60a的轴向截面上的制冷剂流形态。图13是表示该分析结果的回转空间60a的轴向剖视图。如图13所示，在回转空间60a的轴向截面中，气柱形成为大致恒定的直径。此外，确认了，如图13的虚线箭头所示，气柱的周围的液相制冷剂一边循环一边滞留。

因此，从制冷剂流入通路60b向回转空间60a内沿着径向流入，并从最小通路截面积部60c流出的液相制冷剂如图13的实线箭头所示，沿着形成回转空间60a的外周侧的壁面而流动。

此外，在图13中，为了使图示明确，通过点剖面线表示存在液相制冷剂的区域，并且通过各箭头表示该区域中的制冷剂的流线。另外，由各箭头表示的流线是能够在图13中图示的流线，即是能够通过去除了回转方向的速度成分的速度成分而描绘的流线。

此外，刚从制冷剂流入通路60b向回转空间60a内的流入后的流入液相制冷剂、及即将从最小通路截面积部60c流出之前的流出液相制冷剂使以下的关系成立。即，根据能量守恒定律，数学式1所示的关系成立。

在此，P0是流入液相制冷剂的压力、ρ0是流入液相制冷剂的密度、vθ0是流入液相制冷剂的回转方向的速度(回转速度)、vz0是流入液相制冷剂的轴向的速度(轴向速度)。另外，Pth是流出液相制冷剂的压力、ρth是流出液相制冷剂的密度、vθth是流出液相制冷剂的回转速度、vzth是流出液相制冷剂的轴向速度。此外，液相制冷剂能够作为非压缩性流体对待，因此ρ0等于ρth。因此，在以下的数学式中，将液相制冷剂的密度记载为ρ。

另外，根据角动量守恒定律，数学式2所示的关系成立。

在此，φ0是流入液相制冷剂的角动量、R0是流入液相制冷剂的最外周侧的回转半径、φth是流出液相制冷剂的角动量、Rth是流出液相制冷剂的最外周侧的回转半径、δ是最小通路截面积部60c处的液相制冷剂的厚度尺寸(液膜厚度)。因此，气柱的半径Rc能够由从流出液相制冷剂的回转半径Rth减去最小通路截面积部60c处的液膜厚度δ而得到的值表示。

另外，根据质量守恒定律，数学式3、数学式4所示的关系成立。

在此，Gnoz是流入液相制冷剂的流量，Rin是将制冷剂流入通路60b的通路截面积换算成圆时的半径。

另外，判明为，气柱的最外周部(气液界面)与在图12中进行了说明的强制旋涡与自由旋涡相交的位置大概一致，存在气相制冷剂的内侧区域成为强制旋涡，存在液相制冷剂的外侧区域成为自由旋涡。此外，在自由旋涡的区域中，也可根据数学式2理解的那样，速度与回转半径成反比。

并且，当将伯努利式适用于包含制冷剂流入通路60b的径向截面时，如数学式5所示，能够算出气液界面的液相制冷剂的压力Pc。

在此，在强制旋涡的区域中，与自由旋涡的区域相比压力的变化较少。因此，气柱内的压力与数学式5的气液界面的液相制冷剂的压力Pc大致一致。并且，该压力Pc只要与喷射器式制冷循环的负荷变动无关地成为制冷剂的饱和压力以下，则能够在回转空间60a内可靠地产生气柱。

此外，为了算出压力Pc(气柱内的压力)所需要的回转空间60a内的液相制冷剂的角动量如数学式2所示，由流入液相制冷剂的回转方向的速度vθ0、及流入液相制冷剂的回转半径R0决定。

因此，判明为，能够根据喷射器式制冷循环的负荷变动来调整上述参数(vθ0、R0)或即使产生负荷变动上述参数也不会大幅度变动，由此能够与喷射器式制冷循环的负荷变动无关地，在回转空间60a内产生向喷嘴通路流入的制冷剂成为适当的二相分离状态的气柱。

本发明的第一方式的喷射器适用于蒸气压缩式的制冷循环装置，具备：喷嘴，所述喷嘴喷射制冷剂；回转流产生部，所述回转流产生部使向喷嘴流入的制冷剂产生绕着喷嘴的中心轴的回转流。喷射器具有主体，所述主体形成有利用从喷嘴喷射的喷射制冷剂的吸引作用而从外部吸引制冷剂的制冷剂吸引口、及使喷射制冷剂与从制冷剂吸引口吸引来的吸引制冷剂混合而升压的扩散部。另外，喷射器具备：通路形成部件，所述通路形成部件插入于在喷嘴内形成的制冷剂通路内；及驱动装置，所述驱动装置使通路形成部件位移。在喷嘴通路设有通路截面积缩小到最小的最小通路截面积部、形成于最小通路截面积部的制冷剂流上游侧且通路截面积朝向最小通路截面积部而逐渐缩小的顶端变细部、及形成于最小通路截面积部的制冷剂流下游侧且通路截面积逐渐扩大的扩开部。在回转流产生部设有相对于喷嘴的中心轴而配置在同轴上的旋转体形状的回转空间、及使具有回转方向的速度成分的制冷剂向回转空间流入的制冷剂流入通路。喷射器还具备使制冷剂流入通路的通路截面积变化的面积调整装置。

由此，由于具备回转流产生部，能够使向喷嘴通路流入的制冷剂形成为气相制冷剂不均匀地存在于回转中心侧的二相分离状态。并且，将中心侧的气相制冷剂作为沸腾核向在喷嘴通路中流通的制冷剂供给，由此能够促进在喷嘴通路中流通的制冷剂的沸腾。因此，能够提高在喷嘴通路中将制冷剂的压力能量转换为运动能量时的能量转换效率。

此外，由于具备驱动装置，因此能够根据制冷循环装置的负荷变动而使通路形成部件位移，来调整喷嘴通路的通路截面积。因此，能够根据在制冷循环装置中进行循环的制冷剂的循环制冷剂流量，而使最小通路截面积部处的通路截面积适当地变化，使喷射器适当地动作。

此外，由于具备面积调整装置，因此能够根据制冷循环装置的负荷变动来调整制冷剂流入通路的通路截面积。因此，能够根据制冷循环装置的负荷变动来调整制冷剂流入通路向回转空间内流入的制冷剂的回转方向上的速度。

其结果是，能够适当地调整从制冷剂流入通路向回转空间内流入的制冷剂的角动量，使回转空间内产生使向喷嘴通路流入的制冷剂成为适当的二相分离状态的气柱。

即，根据本技术方案的上述公开内容，能够提供能够与所适用的制冷循环装置的负荷变动无关地发挥较高的能量转换效率的喷射器。

在上述特征的喷射器的基础上，具体而言，面积调整装置也可以使制冷剂流入通路的通路截面积伴随着向回转空间流入的制冷剂的流量的增加而扩大。另外，面积调整装置也可以使制冷剂流入通路的通路截面积伴随着向回转空间流入的制冷剂的温度的上升而扩大。

本发明的第二方式的喷射器适用于蒸气压缩式的制冷循环装置，具备：喷嘴，所述喷嘴喷射制冷剂；回转流产生部，所述回转流产生部使向喷嘴流入的制冷剂产生绕着喷嘴的中心轴的回转流。喷射器具有主体，所述主体形成有利用从喷嘴喷射的喷射制冷剂的吸引作用而从外部吸引制冷剂的制冷剂吸引口、及使喷射制冷剂与从制冷剂吸引口吸引来的吸引制冷剂混合而升压的扩散部。另外，喷射器具备：通路形成部件，所述通路形成部件插入于在喷嘴内形成的制冷剂通路内；及驱动装置，所述驱动装置使通路形成部件位移。在喷嘴的内周面与通路形成部件的外周面之间形成的制冷剂通路是使制冷剂减压的喷嘴通路。在喷嘴通路中设有通路截面积缩小到最小的最小通路截面积部、形成于最小通路截面积部的制冷剂流上游侧且通路截面积朝向最小通路截面积部而逐渐缩小的顶端变细部、及形成于最小通路截面积部的制冷剂流下游侧且通路截面积逐渐扩大的扩开部。在回转流产生部设有相对于喷嘴的中心轴而同轴地配置的旋转体形状的回转空间、及使具有回转方向的速度成分的制冷剂向回转空间流入的制冷剂流入通路。将从制冷剂流入通路向回转空间流入的制冷剂的速度定义为vin。将从制冷剂流入通路向回转空间流入的制冷剂的回转半径定义为R0。将最小通路截面积部处的制冷剂的回转半径定义为Rth，将液相制冷剂的密度定义为ρ。并且，将从向制冷剂流入通路流入的制冷剂的压力减去使该制冷剂等熵减压时的饱和压力而得到的压力差定义为ΔPsat时，

由此，如后述的实施方式所说明那样，即使由于制冷循环装置的负荷变动，而从制冷剂流入通路向回转空间流入的制冷剂的速度产生了变动，也能够形成如下的回转空间：能够在该速度的变动的范围内，在回转空间内产生适当的气柱。因此，根据本方式，能够提供能够与所适用的制冷循环装置的负荷变动无关地发挥较高的能量转换效率的喷射器。

本发明的第三方式的喷射器式制冷循环具备：上述喷射器；及散热器，所述散热器将从压缩制冷剂的压缩机排出的高压制冷剂冷却至成为过冷却液相制冷剂。过冷却液相制冷剂向回转流产生部流入。

由此，提供具备能够与循环的负荷变动无关地发挥较高的能量转换效率的喷射器的喷射器式制冷循环。

附图说明

图1是第一实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。

图2是第一实施方式的喷射器的轴向剖视图。

图3是图2的III-III剖视图。

图4是表示第一实施方式的喷射器式制冷循环中的制冷剂的状态的变化的莫里尔图。

图5是第二实施方式的喷射器式制冷循环的整体结构图。

图6是第二实施方式的喷射器的轴向剖视图。

图7是图6的示意性的VII-VII剖视图。

图8是示意性地扩大图6的VIII部的扩大剖视图。

图9是第三实施方式的回转空间的示意性的放大图，且与图8对应的附图。

图10是表示第三实施方式的喷射器式制冷循环中的制冷剂的状态的变化的莫里尔图。

图11是第三实施方式的变形例的回转空间的示意性的放大图，且与图8对应的附图。

图12是表示回转半径与回转速度之间的关系的曲线图。

图13是用于说明以往技术的喷射器的回转空间中的制冷剂流形态的说明图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对用于实施本发明的多个方式进行说明。在各方式中，有时对与在之前的方式中进行了说明的事项对应的部分标注相同的参照符号并省略重复的说明。在各方式中在仅对结构的一部分进行说明的情况下，结构的其他部分能够适用之前进行了说明的其他方式。在各实施方式中不仅能够组合具体地明示了能够组合的部分，只要组合不会产生特别的困难，则虽未明示也能够局部地组合实施方式。

(第一实施方式)

使用图1-图4来对本发明的第一实施方式进行说明。本实施方式的喷射器20如图1的整体结构图所示，适用于具备喷射器的蒸气压缩式的制冷循环装置、即喷射器式制冷循环10。此外，该喷射器式制冷循环10适用于车辆用空调装置，发挥对向空调对象空间即车室内吹送的送风空气进行冷却的功能。因此，本实施方式的喷射器式制冷循环10的冷却对象流体是送风空气。

另外，在本实施方式的喷射器式制冷循环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。当然，作为制冷剂也可以采用HFO类制冷剂(具体而言，R1234yf)等。此外，在制冷剂中混入有用于对压缩机11进行润滑的制冷机油，制冷机油的一部分与制冷剂一起在循环中进行循环。

在喷射器式制冷循环10中，压缩机11吸入制冷剂而升压至成为高压制冷剂并排出。具体而言，本实施方式的压缩机11是在一个壳体内收纳固定容量型的压缩机构、及驱动压缩机构的电动机而构成的电动压缩机。

作为该压缩机构，能够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，电动机由从后述的空调控制装置50输出的控制信号控制其动作(转速)，可以采用交流电动机、直流电动机中的任一形式。

压缩机11的排出口与散热器12的冷凝部12a的制冷剂入口侧连接。散热器12是通过使从压缩机11排出的高压制冷剂与由冷却风扇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冷却的散热用热交换器。

更具体而言，散热器12是具有冷凝部12a、储液部12b、及过冷却部12c而构成的所谓的过冷型的冷凝器，所述冷凝部12a使从压缩机11排出的高压气相制冷剂与从冷却风扇12d吹送的外气进行热交换，而使高压气相制冷剂散热并冷凝，所述储液部12b对从冷凝部12a流出的制冷剂的气液进行分离而存储剩余液相制冷剂，所述过冷却部12c使从储液部12b流出的液相制冷剂与从冷却风扇12d送风外气进行热交换，而使液相制冷剂过冷却。

冷却风扇12d是通过从空调控制装置50输出的控制电压来控制转速(送风空气量)的电动式鼓风机。

散热器12的过冷却部12c的制冷剂出口与喷射器20的制冷剂流入口侧连接。喷射器20发挥作为使从散热器12流出的过冷却状态的高压液相制冷剂减压而向下游侧流出的制冷剂减压装置的功能，并且发挥作为利用以高速喷射的喷射制冷剂的吸引作用力吸引(输送)从后述的蒸发器14流出的制冷剂并使其进行循环的制冷剂循环装置(制冷剂输送装置)的功能。

使用图2、图3来对喷射器20的具体结构进行说明。喷射器20具有喷嘴21、主体22、针阀23、流入面积调整阀24等而构成。首先，喷嘴21由朝向制冷剂的流动方向而顶端逐渐变细的大致圆筒状的金属(例如、不锈钢合金)形成，在形成于其内部的喷嘴通路20a中使制冷剂等熵地减压而进行喷射。

在喷嘴21的内部配置有作为通路形成部件的针状的针阀23。该针阀23的详细情况在后文叙述。在喷嘴21的内周面与针阀23的外周面之间形成的制冷剂通路形成使制冷剂减压的喷嘴通路20a的至少一部分。因此，在从与喷嘴21的轴向垂直的方向观察时，在喷嘴21与针阀23重合的范围中，喷嘴通路20a的轴向垂直截面的截面形状成为圆环状。

在喷嘴21的内周面设有喉部21b，该喉部21b形成制冷剂通路截面积缩小到最小的最小通路截面积部20b。因此，在喷嘴通路20a中形成有顶端变细部20c和扩开部20d，顶端变细部20c形成于最小通路截面积部20b的制冷剂流上游侧且通路截面积朝向最小通路截面积部20b而逐渐缩小，扩开部20d形成于最小通路截面积部20b的制冷剂流下游侧且通路截面积逐渐扩大。

即，在本实施方式的喷嘴通路20a中，使制冷剂通路截面积与所谓的拉瓦尔喷嘴相同地变化。此外，在本实施方式中，在喷射器式制冷循环10的通常运行时，以使从制冷剂喷射口21c喷射的喷射制冷剂的流速成为音速以上的方式使喷嘴通路20a的制冷剂通路截面积。

另外，在喷嘴21的形成喷嘴通路20a的部位的制冷剂流上游侧设有在与喷嘴21的轴线方向同轴上延伸的筒状部21d。在该筒状部21d的内部形成有使向喷嘴21的内部流入的制冷剂回转的回转空间20e。回转空间20e是在与喷嘴21的轴线方向同轴上延伸的大致圆柱状的空间。

此外，在筒状部21d中的喷嘴通路20a相反侧(在图2中为上方侧)的端部的外周面连接有通路截面积朝向制冷剂流动方向而逐渐缩小的形状的配管。在该配管的内部形成有使制冷剂从喷射器20的外部向回转空间20e流入的制冷剂流入通路21a。

如图3所示，制冷剂流入通路21a的中心轴沿着回转空间20e的内壁面的切线方向延伸。由此，从散热器12流出而经由制冷剂流入通路21a向回转空间20e流入的过冷却液相制冷剂沿着回转空间20e的壁面流动，从而绕着回转空间20e的中心轴回转。即，制冷剂流入通路21a连接成使具有回转方向的速度成分的制冷剂向回转空间20e流入。

在此，离心力作用于在回转空间20e内回转的制冷剂，因此在回转空间20e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，以在喷射器式制冷循环10的通常动作时，使回转空间20e内的中心轴侧的制冷剂压力降低至成为饱和液相制冷剂的压力或成为制冷剂减压沸腾(产生空泡现象)的压力的方式，设定回转空间20e等尺寸规格。

因此，在本实施方式中，制冷剂流入通路21a及筒状部21d内的回转空间20e构成使向喷嘴21流入的过冷液相制冷剂绕着喷嘴21的轴回转的回转流产生部。即，在本实施方式中，喷射器20(具体而言，喷嘴21)与回转流产生部一体地构成。

此外，在制冷剂流入通路21a内配置有流入面积调整阀24。流入面积调整阀24是使制冷剂流入通路21a的通路截面积(具体而言，制冷剂流入通路21a的出口部的通路截面积)变化的面积调整装置。

流入面积调整阀24具有朝向回转空间20e侧顶端变细的大致圆锥形状的阀芯部24a、及使阀芯部24a沿着制冷剂流入通路21a的轴向位移的由步进电动机构成的电动致动器24b而构成。该电动致动器24b利用从空调控制装置50输出的控制脉冲来控制其动作。

主体22由大致圆筒状的金属(例如、铝)或树脂形成，作为在内部支承固定喷嘴21的固定部件发挥作用，并且形成喷射器20的外壳。更具体而言，喷嘴21以收纳于主体22的长度方向一端侧的内部的方式通过压入而被固定。因此，制冷剂不会从喷嘴21与主体22的固定部(压入部)泄漏。

另外，在主体22的外周面中的与喷嘴21的外周侧对应的部位形成有制冷剂吸引口22a，该制冷剂吸引口22a设为贯通上述部位内外而与喷嘴21的制冷剂喷射口21c连通。该制冷剂吸引口22a是利用从喷嘴21喷射的喷射制冷剂的吸引作用而将从蒸发器14流出的制冷剂从喷射器20的外部向内部吸引的贯通孔。

此外，在主体22的内部形成有将从制冷剂吸引口22a吸引来的吸引制冷剂向喷嘴21的制冷剂喷射口侧引导的吸引通路20f、及作为使从制冷剂吸引口22a向喷射器20的内部流入的吸引制冷剂与喷射制冷剂混合而升压的升压部的扩散部20g。

扩散部20g以与吸引通路20f的出口连续的方式配置，由使制冷剂通路面积逐渐扩大的空间形成。由此，发挥一边使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合，一边使其流速减速而使喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂的压力上升的功能，即将混合制冷剂的速度能量转换为压力能量的功能。

针阀23发挥作为通路形成部件的功能，并且发挥使喷嘴通路20a的通路截面积变化的功能。更具体而言，针阀23由树脂形成，形成为从扩散部20g侧朝向制冷剂流上游侧(喷嘴通路20a侧)而顶端变细的针状的形状。当然，也可以采用由金属形成的针阀23。

此外，针阀23与喷嘴21同轴地配置。另外，在针阀23的扩散部20g侧的端部连结有作为使针阀23沿着喷嘴21的轴向位移的驱动装置的由步进电动机构成的电动致动器23a。该电动致动器23a利用从空调控制装置50输出的控制脉冲来控制其动作。

喷射器20的扩散部20g的制冷剂出口，如图1所示与气液分离器13的入口侧连接。气液分离器13是对从喷射器20的扩散部20g流出的制冷剂的气液进行分离的气液分离装置。此外，在本实施方式中，作为气液分离器13而采用几乎不储存分离出的液相制冷剂而使其从液相制冷剂流出口流出的内容积比较小的结构，但也可以采用具有作为存储循环内的剩余液相制冷剂的储液装置的功能的结构。

气液分离器13的气相制冷剂流出口与压缩机11的吸入口侧连接。另一方面，气液分离器13液相制冷剂流出口经由作为减压装置的固定节流阀13a而与蒸发器14的制冷剂入口侧连接。作为该固定节流阀13a，能够采用节流孔、毛细管等。

蒸发器14是通过使向内部流入的低压制冷剂与从送风风扇14a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的吸热用热交换器。送风风扇14a是利用从空调控制装置50输出的控制电压来控制转速(送风空气量)的电动式鼓风机。蒸发器14的制冷剂出口与喷射器20的制冷剂吸引口22a侧连接。

接着，对本实施方式的电气控制部的概要进行说明。空调控制装置50由包含CPU、ROM及RAM等周知的微型计算机和其周边电路构成。该空调控制装置50基于存储于其ROM内的控制程序进行各种运算、处理，来控制上述各种电气式的致动器11、12d、14a、23a等的动作。

另外，空调控制装置50与检测车室内温度(内气温)Tr的内气温传感器、检测外气温Tam的外气温传感器、检测车室内的日照量As的日照传感器、检测蒸发器14出口侧制冷剂的温度(蒸发器出口侧温度)Te的蒸发器出口侧温度传感器(蒸发器出口侧温度检测装置)51、检测蒸发器14出口侧制冷剂的压力(蒸发器出口侧压力)Pe的蒸发器出口侧压力传感器(蒸发器出口侧压力检测装置)52、检测散热器12出口侧制冷剂的温度(散热器出口侧温度)Td的散热器出口侧温度传感器(散热器出口侧温度检测装置)53、及检测散热器12出口侧制冷剂的压力Pd的出口侧压力传感器等空调控制用的传感器组连接，上述传感器组的检测值被输入至空调控制装置50。

此外，空调控制装置50的输入侧与配置在车室内前部的仪表板附近的未图示的操作面板连接，来自设于该操作面板的各种操作开关的操作信号向空调控制装置50输入。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Tset的车室内温度设定开关等。

此外，本实施方式的空调控制装置50是一体地构成对连接于其输出侧的各种控制对象设备的动作进行控制的控制部的结构，但空调控制装置50中的控制各控制对象设备的动作的结构(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，控制压缩机11的动作的结构构成排出能力控制部50a，控制针阀23的电动致动器23a的动作的结构构成阀开度控制部50b，控制流入面积调整阀24的动作的结构构成流入面积控制部52c。当然，也可以将各控制部50a-50c相对于空调控制装置50以分体的控制装置构成。

接着，对上述结构的本实施方式的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置中，当操作面板的空调动作开关被投入(ON)时，空调控制装置50执行预先存储的空调控制程序。

在该空调控制程序中，读入上述空调控制用的传感器组的检测信号及操作面板的操作信号。并且，基于所读入的检测信号及操作信号而算出向车室内吹出的空气的目标温度即目标吹出温度TAO。

目标吹出温度TAO基于以下数学式6而算出。

TAO＝Kset·Tset-Kr·Tr-Kam·Tam-Ks·As+C…(数学式6)

此外，Tset是通过温度设定开关设定的车室内温度、Tr是由内气温传感器检测出的内气温、Tam是由外气温传感器检测出的外气温、As是由日照传感器检测出的日照量。另外，Kset、Kr、Kam、Ks是控制增益，C是校正用的常数。

此外，在空调控制程序中，基于算出的目标吹出温度TAO及传感器组的检测信号，决定与控制装置的输出侧连接的各种控制对象设备的动作状态。

例如，关于压缩机11的制冷剂排出能力、即向压缩机11的电动机输出的控制信号，如以下那样决定。首先，基于目标吹出温度TAO，参照预先存储于存储电路的控制映射，来决定从蒸发器14吹出的送风空气的目标蒸发器吹出温度TEO。

并且，基于由蒸发器出口侧温度传感器51检测出的蒸发器出口侧温度Te与目标蒸发器吹出温度TEO之间的偏差(TEO-Te)，使用反馈控制手法以使蒸发器出口侧温度Te接近目标蒸发器吹出温度TEO的方式决定向压缩机11的电动机输出的控制信号。

更具体而言，本实施方式的排出能力控制部50a以伴随着偏差(TEO-Te)扩大，即伴随着喷射器式制冷循环10的热负荷变高而在循环中进行循环的循环制冷剂流量增加的方式，控制压缩机11的制冷剂排出能力(转速)。

另外，关于向使针阀23位移的电动致动器23a输出的控制脉冲，以使蒸发器14出口侧制冷剂的过热度SH接近预先确定的基准过热度KSH的方式决定，所述蒸发器14出口侧制冷剂的过热度SH根据蒸发器出口侧温度Te及由蒸发器出口侧压力传感器52检测出的蒸发器出口侧压力Pe算出。

更具体而言，本实施方式的阀开度控制部50b以伴随着蒸发器14出口侧制冷剂的过热度SH变高而使最小通路截面积部20b的通路截面积扩大的方式控制电动致动器23a的动作。

另外，关于向流入面积调整阀24的电动致动器24a输出的控制脉冲，基于由散热器出口侧温度传感器53检测出的散热器出口侧温度Td，参照预先存储于存储电路的控制映射而决定。在该控制映射中，伴随着散热器出口侧温度Td的上升，而使流入面积调整阀24的阀开度增加。

即，本实施方式的流入面积控制部50c以使制冷剂流入通路21a的通路截面积伴随着向回转空间20e流入的制冷剂的温度的上升而扩大的方式控制流入面积调整阀24的动作。

在此，散热器出口侧温度Td伴随着外气温的上升、压缩机11的制冷剂排出能力的增加而上升。因此，本实施方式的流入面积控制部50c以使制冷剂流入通路21a的通路截面积伴随着循环的热负荷的上升而扩大的方式控制流入面积调整阀24的动作。

此外，本实施方式的流入面积控制部50c以使制冷剂流入通路21a的通路截面积伴随着循环制冷剂流量的增加，即伴随着向回转空间20e流入的制冷剂的流量的增加而扩大的方式控制流入面积调整阀24的动作。

并且，空调控制装置50将决定出的控制信号等向各种控制对象设备输出。然后，直至要求车辆用空调装置的动作停止，按照规定的控制周期反复进行如下的控制例程：读入上述检测信号及操作信号→算出目标吹出温度TAO→决定各种控制对象设备的动作状态→输出控制信号等。

由此，在喷射器式制冷循环10中，制冷剂如图1的粗实线箭头所示地流动。并且，制冷剂的状态如图4的莫里尔图所示地变化。

更详细而言，从压缩机11排出的高温高压制冷剂(图4的a点)向散热器12的冷凝部12a流入，与从冷却风扇12d吹送的外气进行热交换，从而散热并冷凝。在冷凝部12a中冷凝后的制冷剂在储液部12b中被气液分离。在储液部12b中被分离出的液相制冷剂在过冷却部12c中与从冷却风扇12d吹送的外气进行热交换，进一步散热而成为过冷液相制冷剂(图4的从a点到b点的变化)。

从散热器12的过冷却部12c流出的过冷却液相制冷剂向喷射器20的回转空间20e流入。此时，流入面积控制部50c以使制冷剂流入通路21a的通路截面积伴随着散热器出口侧温度Td的上升而扩大的方式控制流入面积调整阀24的动作。

从喷射器20的回转空间20e向喷嘴通路20a流入的制冷剂在喷嘴通路20a中等熵地减压而进行噴射(图4的从b点到c点的变化)。此时，阀开度控制部50b以使蒸发器14出口侧制冷剂(图4的h点)的过热度SH接近预先确定的基准过热度KSH的方式控制电动致动器23a的动作。

并且，利用从喷嘴通路20a喷射的喷射制冷剂的吸引作用，来从制冷剂吸引口22a吸引从蒸发器14流出的制冷剂(图4的h点)。从喷嘴通路20a喷射的喷射制冷剂及从制冷剂吸引口22a吸引的吸引制冷剂向扩散部20g流入而合流(图4的从c点到d点的变化、从h’点到d点的变化)。

在此，本实施方式的吸引通路20f形成为通路截面积朝向制冷剂流动方向而逐渐缩小的形状。因此，一边降低在吸引通路20f中通过的吸引制冷剂的压力(图4的从h点到h’点的变化)，一边增加流速。由此，缩小吸引制冷剂与喷射制冷剂的速度差，减少在扩散部20g中吸引制冷剂与喷射制冷剂混合时的能量损失(混合损失)。

在扩散部20g中，通过制冷剂通路截面积的扩大，而将制冷剂的运动能量转换为压力能量。由此，喷射制冷剂与吸引制冷剂混合，并且混合制冷剂的压力上升(图4的从d点到e点的变化)。从扩散部20g流出的制冷剂在气液分离器13中被气液分离(图4的从e点到f点的变化、从e点到g点的变化)。

在气液分离器13被分离出的液相制冷剂在固定节流阀13a中被减压(图4的从g点到g’点的变化)，而向蒸发器14流入。向蒸发器14流入的制冷剂从由送风风扇14a吹送的送风空气吸热而蒸发(图4的从g’点到h点的变化)。由此，送风空气被冷却。另一方面，在气液分离器13中被分离出的气相制冷剂被向压缩机11吸入而再次被压缩(图4的从f点到a点的变化)。

本实施方式的喷射器式制冷循环10如上所述地动作，能够向车室内吹送的送风空气进行冷却。

此时，在本实施方式的喷射器式制冷循环10中，使在喷射器20的扩散部20g中升压后的制冷剂向压缩机11吸入。因此，根据喷射器式制冷循环10，与使蒸发器中的制冷剂蒸发压力与向压缩机吸入的制冷剂的压力大致同等的通常的制冷循环装置相比，能够减少压缩机11的消耗动力，而提高循环的成绩系数(COP)。

另外，根据本实施方式的喷射器20，在回转空间20e中使制冷剂回转，由此能够使回转空间20e内的回转中心侧的制冷剂压力下降至成为饱和液相制冷剂的压力或者制冷剂减压沸腾(产生空泡现象)的压力。由此，如使用图13进行了说明的那样，使回转中心侧存在柱状的气相制冷剂(气柱)，而回转空间20e内的回转中心线附近能够形成气体单相、绕其周围液体单相这样二相分离状态。

并且，使在回转空间20e内成为二相分离状态的制冷剂向喷嘴通路20a流入，由此在喷嘴通路20a内，通过制冷剂从圆环状的制冷剂通路的外周侧壁面剥离时所产生的壁面沸腾及基于因圆环状的制冷剂通路的中心轴侧的制冷剂的空泡现象而产生的沸腾核的界面沸腾来促进制冷剂的沸腾。

由此，向喷嘴通路20a的最小通路截面积部20b流入的制冷剂成为气相与液相均匀地混合的气液混合状态。并且，在最小通路截面积部20b的附近在气液混合状态的制冷剂流中产生闭塞(扼流)，由于该扼流而达到音速的气液混合状态的制冷剂在扩开部20d中被加速而喷射。

这样一来，通过基于壁面沸腾及界面沸腾这双方的沸腾促进，从而能够高效地将气液混合状态的制冷剂加速至音速，由此能够提高喷嘴通路20a的能量转换效率。

另外，本实施方式的喷射器20具有作为通路形成部件的针阀23、及作为驱动装置的电动致动器23a，因此能够根据喷射器式制冷循环10的负荷变动来调整最小通路截面积部20b的通路截面积。因此，能够根据喷射器式制冷循环10的负荷变动而使喷射器20适当地动作。

在此，在如本实施方式的喷射器20的那样，在回转空间20e中使制冷剂回转而产生气柱的结构中，当根据喷射器式制冷循环10的负荷变动不同而向回转空间20e流入的制冷剂的流量变化时，在回转空间20e内产生的气柱的形状容易变化。

因此，当喷射器式制冷循环10产生了负荷变动时，有可能无法使成为用于提高喷嘴通路20a中的能量转换效率的适当的二相分离状态的制冷剂向喷嘴通路20a流入。

与此相对，在本实施方式的喷射器20中，具备作为面积调整装置的流入面积调整阀24，因此能够根据喷射器式制冷循环10的负荷变动来调整制冷剂流入通路21a的通路截面积。因此，能够根据喷射器式制冷循环10的负荷变动，来调整从制冷剂流入通路21a向回转空间20e内流入的流入液相制冷剂的速度。

此外，如使用上述图13及数学式2进行了说明的那样，气柱的形状能够通过流入液相制冷剂的角动量φ0来调整。此外，角动量φ0根据流入液相制冷剂的回转方向的速度vθ0不同而变化。因此，如本实施方式的喷射器20那样，如果能够调整流入液相制冷剂的速度，则能够调整气柱的形状。

另外，在本实施方式中，具体而言，流入面积控制部50c使制冷剂流入通路21a的通路截面积伴随着向回转空间20e流入的流入液相制冷剂的温度的上升，即伴随着向回转空间20e流入的流入液相制冷剂的流量的增加而扩大。因此，能够使流入液相制冷剂的回转方向的速度vθ0不大幅度变动而维持成大致恒定的值，能够抑制气柱的形状大幅度变化。

其结果是，根据本实施方式的喷射器20，能够提供一种无论喷射器式制冷循环10的负荷变动如何，都能够发挥较高的能量转换效率的喷射器。

(第二实施方式)

在本实施方式中，相对于第一实施方式，如图5的整体结构图所示，对在喷射器式制冷循环10a中采用了喷射器25的例进行说明。此外，在图5中，对于与第一实施方式相同或均等的部分标注相同的符号。这一点对于以下附图也相同。另外，在图5中，为了明确图示，省略了蒸发器出口侧温度传感器51、蒸发器出口侧压力传感器52等空调控制用的传感器组的图示。

本实施方式的喷射器25使与在第一实施方式进行了说明的喷射器20、气液分离器13、固定节流阀13a对应的结构一体化(组件化)而成。因此，喷射器25也能够表述为“带气液分离功能的喷射器”“喷射器组件”。

使用图6-8来对喷射器25的具体结构进行说明。此外，图6中的上下箭头表示将喷射器25搭载于喷射器式制冷循环10a的状态下的上下各方向。

如图6所示，喷射器25具备通过组合多个构成部件而形成的主体30。具体而言，主体30具有由方柱状或圆柱状的金属、或树脂形成，而形成喷射器25的外壳的壳体主体31。此外，在壳体主体31的内部固定有喷嘴32、中部主体33、下部主体34、上部罩36等。

在壳体主体31上形成有：使从散热器12流出的制冷剂向内部流入的制冷剂流入口31a；吸引从蒸发器14流出的制冷剂的制冷剂吸引口31b、使在形成于主体30的内部的气液分离空间30f中分离出的液相制冷剂向蒸发器14的制冷剂入口侧流出的液相制冷剂流出口31c；及使在气液分离空间30f中分离出的气相制冷剂向压缩机11的吸入口侧流出的气相制冷剂流出口31d等。

此外，在本实施方式中，在将气液分离空间30f与液相制冷剂流出口31c连接的液相制冷剂通路上配置有作为使向蒸发器14流入的制冷剂减压的减压装置的节流孔31i。此外，本实施方式的气液分离空间30f是与在第一实施方式中说明的气液分离器13对应的结构，本实施方式的节流孔31i是与在第一实施方式中说明的固定节流阀13a对应的结构。

上部罩36是由金属或树脂等形成的有底的圆筒状部件，上部罩36的外周面通过压入或螺纹紧固等手段而固定于在壳体主体31的上表面上形成的固定孔。另外，在上部罩36的下方侧通过压入等手段而固定有由朝向制冷剂流动方向顶端变细的大致圆锥形状的金属部件等形成的喷嘴32。该喷嘴32的详细情况在后文叙述。

在上部罩36的内部且喷嘴32的上方侧，形成有使从制冷剂流入口31a流入的制冷剂回转的回转空间30a。回转空间30a与第一实施方式的回转空间20e相同地，是与上部罩36及喷嘴32的轴向在同轴上延伸的大致圆柱状的空间。

在上部罩36的筒状侧面设有向内周侧凹入的截面矩形状的槽部。更详细而言，该槽部在从上部罩36的轴向观察时，沿着上部罩36的外周而设为缺口环状(C字状)。因此，当上部罩36固定于壳体主体31时，如图7的剖视图所示，通过槽部与壳体主体31的内周面而形成分配空间30g。

在壳体主体31中形成有使制冷剂流入口31a与分配空间30g连通的分配用制冷剂通路31g。在上部罩36中形成有使分配空间30g与回转空间30a连通的多个(本实施方式中为两个)第一制冷剂流入通路36a、第二制冷剂流入通路36b。

第一制冷剂流入通路36a、第二制冷剂流入通路36b在从回转空间30a的中心轴方向观察时，都沿着上部罩36及喷嘴32中的形成回转空间30a的部位的内周壁面的切线方向延伸。

由此，从分配空间30g经由第一制冷剂流入通路36a、第二制冷剂流入通路36b而向回转空间30a流入的制冷剂沿着回转空间30a的壁面流动，从而绕着回转空间30a的中心轴回转。即，第一制冷剂流入通路36a、第二制冷剂流入通路36b形成为使具有回转方向的速度成分的制冷剂向回转空间30a流入。

在本实施方式的回转空间30a中，也与第一实施方式相同地，在喷射器式制冷循环10的通常动作时，使回转空间30a内的中心轴侧的制冷剂压力下降至成为饱和液相制冷剂的压力或者成为制冷剂减压沸腾(产生空泡现象)的压力。

因此，在本实施方式中，第一制冷剂流入通路36a、第二制冷剂流入通路36b及回转空间30a构成使向喷嘴32流入的过冷却液相制冷剂绕着喷嘴32的轴回转的回转流产生部。即，在本实施方式中，喷射器25(具体而言，主体30)与回转流产生部一体地构成。

另外，在各第一制冷剂流入通路36a、第二流入制冷剂通路36b的分配空间30g侧形成的制冷剂入口，从回转空间30a的中心轴方向观察时，绕着中心轴以彼此等角度间隔(在本实施方式中为180°间隔)形成开口。因此，在本实施方式中，从分配用制冷剂通路31g向分配空间30g流入的制冷剂先到达第一制冷剂流入通路36a的制冷剂入口，然后到达第二制冷剂流入通路36a的制冷剂入口。

此外，在分配空间30g中的第一制冷剂流入通路36a的制冷剂入口与第二制冷剂流入通路36a的制冷剂入口之间，配置有恒温阀38。恒温阀38通过感温件(感温部件)使阀芯位移的温度响应阀，该感温件根据向分配空间30g流入的制冷剂的温度而进行体积变化。

更具体而言，在向分配空间30g流入的制冷剂的温度成为预先确定的基准温度以下时，恒温阀38以将分配空间30g划分成两个空间的方式使阀芯位移。

因此，在本实施方式中，在向分配空间30g流入的制冷剂的温度成为基准温度以下时，第二制冷剂流入通路36b的入口侧被闭塞，如图7的实线箭头所示，能够经由第一制冷剂流入通路36a而使分配空间30g与回转空间30a连通。

另一方面，在向分配空间30g流入的制冷剂的温度高于基准温度时，如图7的实线箭头及虚线箭头所示，能够经由第一制冷剂流入通路36a、第二制冷剂流入通路36b双方而使分配空间30g与回转空间30a连通。

即，本实施方式的恒温阀38发挥作为使多个制冷剂流入通路(36a、36b)中的至少一部分闭塞的开闭装置的功能。此外，恒温阀38构成伴随着向回转空间30a流入的制冷剂的温度的上升，而使第一制冷剂流入通路36a、第二制冷剂流入通路36b的合计通路截面积扩大的面积调整装置。

另外，如图6所示，在喷嘴32的内部形成有使从回转空间30a流出的制冷剂减压而向下游侧流出的减压用空间30b。该减压用空间30b形成为使圆柱状空间与从该圆柱状空间的下方侧连续并朝向制冷剂流动方向而逐渐扩大的圆锥台形状空间结合而成的旋转体形状，减压用空间30b的中心轴与回转空间30a的中心轴同轴地配置。

在减压用空间30b的内部配置有通路形成部件35。通路形成部件35发挥与在第一实施方式中说明的针阀23相同的功能。更具体而言，通路形成部件35由树脂形成，并形成有截面积伴随着远离减压用空间30b侧而扩大的圆锥状。另外，通路形成部件35的中心轴与减压用空间30b的中心轴同轴地配置。

由此，在喷嘴32的形成减压用空间30b的部位的内周面与通路形成部件35的外周面之间，如图8所示，形成用于使制冷剂减压的截面圆环状的喷嘴通路25a至少一部分。

另外，在喷嘴32的内壁面设有喉部32a，该喉部32a形成制冷剂通路截面积缩小到最小的最小通路截面积部25b。因此，在喷嘴通路25a中形成有顶端变细部25c和扩开部25d，顶端变细部25c形成于最小通路截面积部25b的制冷剂流上游侧且通路截面积朝向最小通路截面积部25b而逐渐缩小，扩开部25d形成于最小通路截面积部25b的制冷剂流下游侧且通路截面积逐渐扩大。

因此，本实施方式的喷嘴通路25a与拉瓦尔喷嘴相同地制冷剂通路截面积产生变化。此外，在本实施方式中，在喷射器式制冷循环10a的通常运行时，以使从喷嘴通路25a喷射的喷射制冷剂的流速成为音速以上的方式使喷嘴通路25a的制冷剂通路截面积变化。

接着，图6所示中部主体33是在其中心部设有贯通表背(上下)的贯通孔的金属制的圆板状部件。此外，在中部主体33的贯通孔的外周侧配置有作为使通路形成部件35位移的驱动装置的驱动机构37。中部主体33通过压入等手段而固定于壳体主体31的内部且喷嘴32的下方侧。

在中部主体33的上表面和与其相向的壳体主体31的内壁面之间，形成有使从制冷剂吸引口31b流入的制冷剂滞留的流入空间30c。此外，在中部主体33的贯通孔的内周面与喷嘴32的下方侧的外周面之间，形成有使流入空间30c与减压用空间30b的制冷剂流下游侧连通的吸引通路30d。

另外，在中部主体33的贯通孔中的吸引通路30d的制冷剂流下游侧形成有升压用空间30e，该升压用空间30e形成为朝向制冷剂流动方向而逐渐扩大的大致圆锥台形状。升压用空间30e是使从上述喷嘴通路25a喷射的喷射制冷剂与从吸引通路30d吸引的吸引制冷剂混合的空间。升压用空间30e的中心轴与回转空间30a及减压用空间30b的中心轴同轴地配置。

在升压用空间30e的内部配置通路形成部件35的下方侧。此外，在形成中部主体33的升压用空间30e的部位的内周面与通路形成部件35的下方侧的外周面之间形成的制冷剂通路形成为朝向制冷剂流下游侧而通路截面积逐渐扩大的形状。由此，在该制冷剂通路中，能够使喷射制冷剂及吸引制冷剂的混合制冷剂的速度能量转换成压力能量。

因此，在形成升压用空间30e的中部主体33的内周面与通路形成部件35的下方侧的外周面之间形成的制冷剂通路构成扩散通路，该扩散通路作为使喷射制冷剂及吸引制冷剂混合而升压的扩散器(升压部)发挥作用。

接着，对配置于中部主体33的内部的驱动机构37进行说明。驱动机构37具有作为压力响应部件的圆形薄板状的膜片37a而构成。更具体而言，如图6所示，膜片37a以将形成于中部主体33的外周侧的圆柱状的空间分隔成上下2个空间的方式通过焊接等手段被固定。

由膜片37a分隔出的2个空间中的上方侧(流入空间30c侧)的空间构成密封有根据蒸发器14出口侧制冷剂(具体而言，从蒸发器14流出的制冷剂)的温度而压力变化的感温介质的密封空间37b。在该密封空间37b中，将以在喷射器式制冷循环10a中循环的制冷剂为主成分的感温介质以成为预先确定的密度的方式予以密封。

另一方面，由膜片37a分隔出的2个空间中的下方侧的空间构成经由未图示的连通路而使蒸发器14出口侧制冷剂导入的导入空间37c。因此，蒸发器14出口侧制冷剂的温度经由对流入空间30c与密封空间37b进行分隔的盖部件37d及膜片37a而向密封于密封空间37b的感温介质传递。

此外，膜片37a根据密封空间37b的内压与向导入空间37c流入的蒸发器14出口侧制冷剂的压力之间的差压而变形。因此，膜片37a优选由富有弹性且热传导良好、强韧的材质形成。具体而言，作为膜片37a，也可以采用不锈钢(SUS304)制的金属薄板、含有基布的EPDM(乙烯丙烯二烯共聚物橡胶)等。

在膜片37a的中心部接合有圆柱状的动作棒37e的一端侧端部(上方侧端部)。动作棒37e是从驱动机构37向通路形成部件35传递用于使通路形成部件35位移的驱动力的部件。此外，动作棒37e的另一端侧端部(下方侧端部)配置为与通路形成部件35的底面侧的外周侧抵接。

另外，如图6所示，通路形成部件35的底面承受螺旋弹簧40的载荷。螺旋弹簧40是对通路形成部件35施加向上方侧(通路形成部件35使最小通路截面积部25b的通路截面积缩小的一侧)施力的载荷的弹性部件。因此，通路形成部件35以使从回转空间30a侧的高压制冷剂受到的载荷、从气液分离空间30f侧的低压制冷剂受到的载荷、从动作棒37e受到的载荷、及从螺旋弹簧40受到的载荷平衡的方式进行位移。

更具体而言，当蒸发器14出口侧制冷剂的温度(过热度)上升时，密封于密封空间37b的感温介质的饱和压力上升，从密封空间37b的内压减去导入空间37c的压力而得到的差压变大。由此，膜片37a向导入空间37c侧位移，通路形成部件35从动作棒37e受到的载荷增加。因此，当蒸发器14出口侧制冷剂的温度上升时，通路形成部件35向使最小通路截面积部25b的通路截面积扩大的方向(铅垂方向下方侧)位移。

另一方面，当蒸发器14出口侧制冷剂的温度(过热度)下降时，密封于密封空间37b的感温介质的饱和压力下降，从密封空间37b的内压减去导入空间37c的压力而得到的差压变小。由此，膜片37a向密封空间37b侧位移，通路形成部件35从动作棒37e受到的载荷减少。因此，当蒸发器14出口侧制冷剂的温度下降时，通路形成部件35向使最小通路截面积部25b的通路截面积缩小的方向(铅垂方向上方侧)位移。

在本实施方式的驱动机构37中，通过这样根据蒸发器14出口侧制冷剂的过热度而膜片37a使通路形成部件35位移，从而以使蒸发器14出口侧制冷剂的过热度接近预先确定的基准过热度KSH的方式，调整最小通路截面积部25b的通路截面积。该基准过热度KSH能够通过调整螺旋弹簧40的载荷来变更。

此外，动作棒37e与中部主体33之间的间隙由未图示的O型环等密封部件密封，即使动作棒37e位移制冷剂也不会从该间隙泄漏。

另外，在本实施方式中，在中部主体33中设置多个(在本实施方式为3个)圆柱状的空间，在该空间的内部分别固定圆形薄板状的膜片37a而构成多个驱动机构37。此外，多个驱动机构37为了向通路形成部件35均等地传递驱动力而绕着中心轴以等角度间隔配置。

接着，下部主体34由圆柱状的金属部件形成，以闭塞壳体主体31的底面的方式通过螺钉紧固等手段而固定于壳体主体31内。在下部主体34的上方侧与中部主体33之间形成有气液分离空间30f，该气液分离空间30f使从形成于升压用空间30e内的扩散通路流出的制冷剂的气液分离。

气液分离空间30f形成为大致圆柱状的旋转体形状的空间，气液分离空间30f的中心轴也与回转空间30a、减压用空间30b、升压用空间30e等的中心轴同轴地配置。在该气液分离空间30f中，通过使制冷剂绕着中心轴回转时的离心力的作用而使制冷剂的气液分离。此外，该气液分离空间30f的内容积成为即使在循环中产生负荷变动而在循环中进行循环的制冷剂循环流量发生变动，也无法实质上积留剩余制冷剂的程度的容积。

在下部主体34的中心部设有圆筒状的管34a，该管34a相对于气液分离空间30f同轴地配置而向上方侧延伸。并且，在气液分离空间30f中分离出的液相制冷剂暂时地滞留于管34a的外周侧而从液相制冷剂流出口31c流出。在管34a的内部形成有将在气液分离空间30f中分离出的气相制冷剂向壳体主体31的气相制冷剂流出口31d引导的气相制冷剂流出通路34b。

在管34a的上端部固定有上述螺旋弹簧40。该螺旋弹簧40也发挥作为使由制冷剂减压时的压力脉动引起的通路形成部件35的振动衰减的振动缓冲部件的功能。另外，在气液分离空间30f的底面形成有机油返回孔34c，该机油返回孔34c使液相制冷剂中的制冷机油经由气相制冷剂流出通路34b而向压缩机11内返回。

因此，本实施方式的喷射器25具备主体30，该主体30形成有：使从制冷剂流入口31a流入的制冷剂产生回转流的回转空间30a；使从回转空间30a流出的制冷剂减压的减压用空间30b；与减压用空间30b的制冷剂流下游侧连通而使从外部吸引来的制冷剂流通的吸引用通路30c、30d；以及使从减压用空间30b喷射的喷射制冷剂与从吸引用通路30c、30d吸引来的吸引制冷剂混合的升压用空间30e。喷射器25的至少一部分配置于减压用空间30b的内部、及升压用空间30e的内部，并且具有形成为截面积伴随着远离减压用空间30b侧而扩大的圆锥状的通路形成部件35、和输出使通路形成部件35位移的驱动力的驱动装置37。在主体30中的形成减压用空间30b的部位的内周面与通路形成部件35的外周面之间形成的制冷剂通路是作为使从制冷剂流入口31a流入的制冷剂减压而喷射的喷嘴发挥作用的喷嘴通路25a。在主体30中的形成升压用空间30e的部位的内周面与通路形成部件35的外周面之间形成的制冷剂通路是作为使喷射制冷剂及吸引制冷剂混合而升压的升压部发挥作用的扩散通路。在喷嘴通路25a中形成有通路截面积缩小到最小的最小通路截面积部25b、形成于最小通路截面积部25b的制冷剂流上游侧且通路截面积朝向最小通路截面积部25b而逐渐缩小的顶端变细部25c、及形成于最小通路截面积部25b的制冷剂流下游侧且通路截面积逐渐扩大的扩开部25d。

此外，在喷射器25的主体30中形成有将制冷剂从制冷剂流入口31a向回转空间30a引导的制冷剂流入通路36a、36b，

能够表现为具备使制冷剂流入通路36a、36b的通路截面积变化的面积调整装置38。

其他的喷射器式制冷循环10a的结构与第一实施方式的喷射器式制冷循环10相同。在此，本实施方式的喷射器25使构成循环的多个构成设备一体化而成。因此，即使使本实施方式的喷射器式制冷循环10a动作，也与第一实施方式的喷射器式制冷循环10相同地动作，能够得到相同的效果。

另外，在本实施方式的喷射器25中，形成有作为回转流产生部的回转空间30a及第一制冷剂流入通路36a、第二流入制冷剂通路36b，因此在喷射器式制冷循环10a的通常动作时，使制冷剂在回转空间30a中回转，从而与第一实施方式相同地能够发挥较高的能量变化效率。

此外，在本实施方式的喷射器25中，具有作为面积调整装置的恒温阀38，因此能够根据喷射器式制冷循环10a的负荷变动，调整经由第一制冷剂流入通路36a、第二制冷剂流入通路36b而向回转空间30a内流入的流入液相制冷剂的速度。

因此，与第一实施方式相同地，能够抑制气柱的形状大幅度地变化。其结果是，能够提供无论喷射器式制冷循环10a的负荷变动如何，都能够发挥较高的能量转换效率的喷射器。

(第三实施方式)

在上述实施方式中，对通过面积调整装置来调整向回转空间内流入的制冷剂的角动量φ的例子进行了说明，在本实施方式中，对通过使在第二实施方式中进行了说明的回转空间变形后的回转空间几何学形状，而无论喷射器式制冷循环的负荷变动如何，都在回转空间内产生适当的气柱的例子进行说明。

更详细而言，在本实施方式中，在与第二实施方式相同的喷射器式制冷循环10a中，如图9所示地使喷射器25的回转空间30a’的形状变化。此外，图9是与第二实施方式的图8对应的示意性的扩大剖视图。在本实施方式的喷射器25中，设有一个制冷剂流入通路36a。当然，也可以与第二实施方式相同地设置多个制冷剂流入通路。

首先，为了在回转空间30a’内生成气柱，需要使气液界面的液相制冷剂的压力Pc、即气柱内的压力Pc如图10的莫里尔图所示那样低于饱和压力。

P0-Pc＝ΔPsat…(数学式7)

在此，P0是流入液相制冷剂的压力，图10是与在第一实施方式中进行了说明的莫里尔图同等的莫里尔图中表示了P0、Pc、ΔPsat的图。ΔPsat是由制冷剂的物理性质决定的值，能够定义为从向制冷剂流入通路36a流入的制冷剂的压力减去使该制冷剂等熵减压(在等熵线上进行减压)时的饱和压力而得到的压力差。

另外，根据能量守恒定律，数学式8所示的关系成立。

在此，Pin是即将从制冷剂流入通路36c向回转空间30a’流入之前的流入液相制冷剂的压力、ρin是制冷剂流入通路36c内的制冷剂密度、vin即将从制冷剂流入通路36c向回转空间30a’流入之前的流入液相制冷剂的速度。因此，实质上，Pin等于流入液相制冷剂的压力P0，vin等于流入液相制冷剂的回转速度vθ0。

Pc是气柱的压力，ρc是气液界面处的液相制冷剂的密度，vθc是气液界面处的液相制冷剂的回转速度、vzc是气液界面处的液相制冷剂的轴向速度。如通过上述数学式1说明的那样，液相制冷剂能够作为非压缩性流体处理，因此在上述数学式8中，ρin等于ρc。

另外，最小通路截面积部25b处的液膜厚度δ比较薄，因此，当δ≈0时，根据上述表示角动量守恒定律的数学式2，以下数学式9的关系成立。

并且，当将数学式9代入数学式8时，能够求出以下数学式10。此外，R0、Rc、Rth分别如图9所示，是流入液相制冷剂的回转半径、气柱的半径、流出液相制冷剂的回转半径。此外，可根据数学式10与数学式7的关系求出数学式11。

即，即使由于喷射器式制冷循环10a的负荷变动，而流入液相制冷剂的速度vin产生变动，在该速度vin的变动的范围内，以满足上述数学式11的方式决定流入液相制冷剂的回转半径R0及流出液相制冷剂的回转半径Rth，由此能够使回转空间30a’内产生气柱。因此，在本实施方式中，以满足数学式11的方式决定回转空间30a’的形状。

更具体而言，在本实施方式中，作为满足数学式11的回转空间30a’的形状，采用了在下方侧比顶端变细的圆锥形状更向内侧凹入的形状。换言之，轴向截面上的从制冷剂流入通路36a的出口部到喉部32a的范围的形状成为比连结制冷剂流入通路36a的出口部与喉部32a的直线(图9中的双点划线)更向中心轴侧凸出的形状。

根据本发明者们的研究，确认了：通过将回转空间30a’的形状设为如上所述地向中心轴侧凸出的形状，从而即使由于喷射器式制冷循环10a的负荷变动而流入液相制冷剂的速度vin产生变动，气柱的形状也不会大幅度变化。

此外，根据本发明者们的研究，确认了：在将在最小通路截面积部25b中流通的制冷剂的雷诺数定义为Re时，通过将Re设定为10000以上，从而无论喷射器式制冷循环10a的负荷变动如何，都能够生成使向喷嘴通路25a流入的制冷剂成为适当的二相分离状态的气柱。

另外，在本实施方式中，对轴向截面上的从制冷剂流入通路36a的出口部到喉部32a的范围的形状形成为曲线状的例子进行了说明，但当然只要能够满足数学式11，例如也可以如图11所示那样成为组合多个直线而成的形状。

本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够如以下那样进行各种变形。另外，上述各实施方式所公开的手段也可以在能够实施的范围适当组合。

(1)在上述第一实施方式中，对伴随着散热器出口侧温度Td的上升而使作为面积调整装置的流入面积调整阀24的阀开度增加的例子进行了说明，但流入面积调整阀24的控制方式不限定于此。

即，只要伴随着向回转空间20e流入的制冷剂的流量的增加而使制冷剂流入通路21a的通路截面积增加即可，例如可以伴随着散热器12出口侧制冷剂的压力Pd的上升，而使流入面积调整阀24的阀开度增加，也可以伴随着压缩机11的制冷剂排出能力的增加，而使流入面积调整阀24的阀开度增加。

(2)在上述第二实施方式中，对作为面积调整装置而采用了开闭装置即恒温阀38的例子进行了说明，但也可以代替恒温阀38，而采用根据从空调控制装置50输出的控制电压而进行动作的开闭阀。在该情况下，例如，在散热器出口侧温度Td高于预先确定的基准温度时，以使分配用制冷剂通路31g与第二制冷剂流入通路36b的入口侧连通的方式控制开闭阀的动作即可。

另外，在上述第二实施方式中，对设有2个流入制冷剂通路36a、36b的例子进行了说明，但也可以设置3个以上流入制冷剂通路。在该情况下，在分配空间30g中的各制冷剂流入通路的制冷剂入口彼此之间分别配置恒温阀或开闭阀(面积调整装置)，伴随着温度上升而使接近于分配用制冷剂通路31g一侧的开闭装置(恒温阀、开闭阀)依次打开即可。

(3)构成喷射器式制冷循环10的各构成设备不限定于上述实施方式所公开的结构。

例如，在上述实施方式中，对作为压缩机11而采用了电动压缩机的例子进行了说明，但作为压缩机11也可以采用由经由带轮、传送带等而从车辆行驶用发动机传递的旋转驱动力驱动的发动机驱动式的压缩机。此外，作为发动机驱动式的压缩机，可采用能够通过排出容量的变化来调整制冷剂排出能力的可变容量型压缩机、或通过电磁离合器的接合、断开而改变压缩机的运转率并调整制冷剂排出能力的固定容量型压缩机。

另外，在上述实施方式中，对作为散热器12而采用了过冷型的热交换器的例子进行了说明，但也可以采用仅由冷凝部12a构成的通常的散热器。此外，也可以采用将通常的散热器与使在该散热器中散热后的制冷剂的气液分离而存储剩余液相制冷剂的受液器(储液器)一体化的储液器一体型的冷凝器。

另外，在上述实施方式中，对作为制冷剂而能够采用R134a或R1234yf等进行了说明，但制冷剂不限定于此。例如，能够采用R600a、R410A、R404A、R32、R1234yfxf、R407C等。或者，也可以采用使上述制冷剂中的多种混合而成的混合制冷剂等。

(4)在上述实施方式中，对将本发明涉及的喷射器式制冷循环10适用于车辆用空调装置的例子进行了说明，但喷射器式制冷循环10的适用不限定于此。例如也可以适用于固定型空调装置、冷库、自动贩卖机用冷却加热装置等。

(5)在上述实施方式中，将本发明涉及的喷射器式制冷循环10的散热器12用作使制冷剂与外气进行热交换的室外侧热交换器，将蒸发器14用作对送风空气进行冷却的利用侧热交换器，但也可以反之构成将蒸发器14用作从外气等热源吸热的室外侧热交换器，将散热器12用作对空气或水等被加热流体进行加热的室内侧热交换器的热泵循环。

本发明以实施例为基准而进行了记述，但可以理解本发明不限定于该实施例、构造。本发明还包含各种变形例、均等范围内的变形。而且，各种组合、方式，进而包含仅一要素、其以上或其以下的其他组合、方式也在本发明的范畴和思想范围内。

Claims (9)

1.一种喷射器，适用于蒸气压缩式的制冷循环装置(10、10a)，其特征在于，具备：

喷嘴(21、32)，所述喷嘴喷射制冷剂；

回转流产生部(20e、21a、30a、36a、36b)，所述回转流产生部使向所述喷嘴(21、32)流入的制冷剂产生绕着所述喷嘴(21、32)的中心轴的回转流；

主体(22、30)，所述主体形成有利用从所述喷嘴(21、32)喷射的喷射制冷剂的吸引作用而从外部吸引制冷剂的制冷剂吸引口(22a、31b)、以及使所述喷射制冷剂与从所述制冷剂吸引口(22a、31b)吸引来的吸引制冷剂混合而升压的扩散部(20g)；

通路形成部件(23、35)，所述通路形成部件插入于在所述喷嘴(21、32)内形成的制冷剂通路内；以及

驱动装置(23a、37)，所述驱动装置使所述通路形成部件(23、35)位移，

在所述喷嘴(21、32)的内周面与所述通路形成部件(23、35)的外周面之间形成的制冷剂通路是使制冷剂减压的喷嘴通路(20a、25a)，

在所述喷嘴通路(20a、25a)设有通路截面积缩小到最小的最小通路截面积部(20b、25b)、形成于所述最小通路截面积部(20b、25b)的制冷剂流上游侧且通路截面积朝向所述最小通路截面积部(20b、25b)而逐渐缩小的顶端变细部(20c、25c)、以及形成于所述最小通路截面积部(20b、25b)的制冷剂流下游侧且通路截面积逐渐扩大的扩开部(20d、25d)，

在所述回转流产生部设有相对于所述喷嘴(21、32)的中心轴而同轴地配置的旋转体形状的回转空间(20e、30a)、以及使具有回转方向的速度成分的制冷剂向所述回转空间(20e、30a)流入的制冷剂流入通路(21a、36a、36b)，

所述喷射器还具备使所述制冷剂流入通路(21a、36a、36b)的通路截面积变化的面积调整装置(24、38)。

2.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，

所述面积调整装置由使所述制冷剂流入通路(21a、36a、36b)的通路截面积变化的流入面积调整阀(24)构成。

3.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，

所述制冷剂流入通路(36a、36b)设有多个，

所述面积调整装置由使所述制冷剂流入通路(21a、36a、36b)的至少一部分闭塞的开闭装置(38)构成。

4.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，

所述面积调整装置(24、38)使所述制冷剂流入通路(21a、36a、36b)的通路截面积伴随着向所述回转空间(20e、30a)流入的制冷剂的流量的增加而扩大。

5.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，

所述面积调整装置(24、38)使所述制冷剂流入通路(21a、36a、36b)的通路截面积伴随着向所述回转空间(20e、30a)流入的制冷剂的温度的上升而扩大。

6.一种喷射器，适用于蒸气压缩式的制冷循环装置(10a)，其特征在于，具备：

喷嘴(32)，所述喷嘴喷射制冷剂；

回转流产生部(30a、36a)，所述回转流产生部使向所述喷嘴(32)流入的制冷剂产生绕着所述喷嘴(32)的中心轴的回转流；

主体(30)，所述主体形成有利用从所述喷嘴(32)喷射的喷射制冷剂的吸引作用而从外部吸引制冷剂的制冷剂吸引口(31b)、以及使所述喷射制冷剂与从所述制冷剂吸引口(31b)吸引来的吸引制冷剂混合而升压的扩散部；

通路形成部件(35)，所述通路形成部件插入于在所述喷嘴(32)内形成的制冷剂通路内；以及

驱动装置(37)，所述驱动装置使所述通路形成部件(35)位移，

在所述喷嘴(32)的内周面与所述通路形成部件(35)的外周面之间形成的制冷剂通路是使制冷剂减压的喷嘴通路(25a)，

在所述喷嘴通路(25a)设有通路截面积缩小到最小的最小通路截面积部(25b)、形成于所述最小通路截面积部(25b)的制冷剂流上游侧且通路截面积朝向所述最小通路截面积部(25b)而逐渐缩小的顶端变细部(25c)、以及形成于所述最小通路截面积部(25b)的制冷剂流下游侧且通路截面积逐渐扩大的扩开部(25d)，

在所述回转流产生部设有相对于所述喷嘴(32)的中心轴而同轴地配置的旋转体形状的回转空间(30a)、以及使具有回转方向的速度成分的制冷剂向所述回转空间(30a)流入的制冷剂流入通路(36a)，

在将从所述制冷剂流入通路(36a)向所述回转空间(30a)流入的制冷剂的速度定义为vin，将从所述制冷剂流入通路(36a)向所述回转空间(30a)流入的制冷剂的回转半径定义为R0，将所述最小通路截面积部(25b)处的制冷剂的回转半径定义为Rth，将液相制冷剂的密度定义为ρ，将从向所述制冷剂流入通路(36a)流入的制冷剂的压力减去使该制冷剂等熵减压时的饱和压力而得到的压力差定义为ΔPsat时，

<mrow> <mfrac> <mrow> <mi>R</mi> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>R</mi> <mi>t</mi> <mi>h</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&gt;</mo> <msqrt> <mrow> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>P</mi> <mi>s</mi> <mi>a</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mrow> <mi>&amp;rho;</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mi>vin</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msqrt> <mo>.</mo> </mrow>

7.根据权利要求6所述的喷射器，其特征在于，

将在所述最小通路截面积部(25b)中流通的制冷剂的雷诺数定义为Re时，

Re＞10000。

8.一种喷射器式制冷循环，其特征在于，具备：

权利要求1至5中任一项所述的喷射器(20、25)；以及

散热器(12)，所述散热器将从压缩制冷剂的压缩机(11)排出的高压制冷剂冷却至成为过冷却液相制冷剂，

所述过冷却液相制冷剂向所述回转流产生部(20e、21a、30a、36a、36b)流入。

9.一种喷射器式制冷循环，其特征在于，具备：

权利要求6或7所述的喷射器(20、25)；以及

散热器(12)，所述散热器将从压缩制冷剂的压缩机(11)排出的高压制冷剂冷却至成为过冷却液相制冷剂，

所述过冷却液相制冷剂向所述回转流产生部(30a、36a)流入。