CN109312761B - 喷射器 - Google Patents

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Abstract

在喷射器中,利用固定于主体的支承部件(39),将与在主体(30)的内部形成制冷剂通路(13a、13c)的通路形成部件(35)连结的轴(38)支承为能够滑动。利用驱动机构(37)使轴沿轴向位移,从而使制冷剂通路的通路截面面积变化。此外,作为通路形成部件的振动抑制部件,设置作用使制冷剂通路扩大的一侧的载荷的膜片(371)及作用使制冷剂通路缩小的一侧的载荷的螺旋弹簧(41),将膜片的第一可动侧端部(MP1)及螺旋弹簧的第二可动侧端部(MP2)这两方相对于支承部件中的滑动区域(39a)配置于轴向上的同一侧。由此,能够根据从驱动机构输出的驱动力来高精度地变更在内部形成的制冷剂通路的通路截面面积。

Description

喷射器
相关申请的相互参照
本申请基于2016年6月6日申请的日本专利申请2016-112855号,并通过参照将其公开内容编入本申请。
技术领域
本发明涉及一种对流体进行减压并且通过以高速度喷射的喷射流体的吸引作用来对流体进行吸引的喷射器。
背景技术
以往,在专利文献1中公开了一种在蒸汽压缩式的制冷循环装置中应用的喷射器。在该专利文献1的喷射器中,通过从使高压制冷剂减压的喷嘴通路喷射的喷射制冷剂的吸引作用,从而对经由形成于主体的制冷剂吸引口及吸引用通路而从蒸发器流出的制冷剂进行吸引。并且,在扩散通路中,使喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂升压并向压缩机的吸入侧流出。
更具体而言,在专利文献1的喷射器中,在形成于主体的内部的旋转体形状的内部空间配置有大致圆锥形状的通路形成部件。由此,在主体的内壁面与通路形成部件的圆锥状侧面之间形成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用作喷嘴通路,将该制冷剂通路中的喷嘴通路的制冷剂流下游侧的部位用作扩散通路。
此外,专利文献1的喷射器具备使通路形成部件位移而使制冷剂通路(即,喷嘴通路及扩散通路)的通路截面面积变化的驱动机构。由此,在专利文献1的喷射器中,根据应用的制冷循环装置的负载变动而使制冷剂通路的通路截面面积变化,根据在循环中进行循环的循环制冷剂流量而使喷射器适当地工作。
更详细而言,在通路形成部件设置有圆柱状的轴,在主体设置有将轴支承为能够滑动的圆筒状的支承部件。该支承部件的中心轴与主体的内部空间的中心轴同轴地配置。由此,在专利文献1的喷射器中,在驱动机构使通路形成部件位移时,使通路形成部件沿内部空间的轴向位移。
此外,专利文献1的喷射器具有作为对通路形成部件作用轴向的载荷而对通路形成部件的振动进行抑制的振动抑制部件的螺旋弹簧。由此,提高在从外部传递振动时的防振性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-137565号公报
在如专利文献1的喷射器那样利用螺旋弹簧来使载荷作用于通路形成部件的结构中,螺旋弹簧不仅使轴向的载荷作用于通路形成部件,还使与轴向垂直的方向的载荷(以下,记载为横力)作用。此外,由于轴能够滑动地支承于支承部件,因此在轴的外周面与支承部件的内周面之间形成间隙。
因此,当螺旋弹簧使横力作用于通路形成部件时,通路形成部件及轴的位移方向相对于主体的内部空间、支承部件的中心轴倾斜。
当产生这样的倾斜时,会使轴与支承部件的摩擦力增加,从而导致驱动机构使通路形成部件位移时的响应性的恶化和迟滞的增加。因此,当通路形成部件等的位移方向相对于支承部件等的中心轴倾斜时,即使驱动机构根据制冷循环装置的负载变动而输出用于使通路形成部件位移的驱动力,也可能会无法使制冷剂通路的通路截面面积变化为适当的面积。
此外,当通路形成部件等的位移方向相对于支承部件等的中心轴倾斜时,形成为圆环状的制冷剂通路的截面形状在周向上变得不均匀。因此,有驱动机构使通路形成部件位移时的制冷剂通路的通路截面面积变得不稳定的情况。其结果是,在制冷剂通路中流通的制冷剂流量变得不稳定,可能会导致喷嘴通路中的能量转换效率的降低。
发明内容
本发明是鉴于上述点而完成的,其目的在于提供一种能够根据从驱动机构输出的驱动力来高精度地变更制冷剂通路的通路截面面积的喷射器。
根据本申请的一方案,喷射器被应用于蒸汽压缩式的制冷循环装置。喷射器具备:主体,该主体形成有流入空间、旋转体形状的减压用空间、吸引用通路以及升压用空间,该流入空间使高压制冷剂流入,该减压用空间使从流入空间流出的制冷剂减压,该吸引用通路与减压用空间的制冷剂流下游侧连通并使从制冷剂吸引口吸引的制冷剂流通,该升压用空间使从减压用空间喷射出的喷射制冷剂和经由吸引用通路吸引的吸引制冷剂流入;通路形成部件,该通路形成部件的至少一部分配置于减压用空间的内部及升压用空间的内部;驱动机构,该驱动机构输出使通路形成部件位移的驱动力;筒状的支承部件,该支承部件将与通路形成部件连结的圆柱状的轴支承为能够滑动;振动抑制部件,该振动抑制部件对通路形成部件的振动进行抑制。在主体中的形成减压用空间的部位的内周面与通路形成部件的外周面之间所形成的制冷剂通路是喷嘴通路,该喷嘴通路作为使制冷剂减压并喷射的喷嘴而发挥功能。在主体中的形成升压用空间的部位的内周面与通路形成部件的外周面之间所形成的制冷剂通路是扩散通路,该扩散通路作为使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合并升压的升压部而发挥功能。支承部件的中心轴与减压用空间的中心轴同轴地配置,在从与减压用空间的轴向垂直的方向观察时,形成于主体且使喷嘴通路的通路截面面积缩小到最小的喉部配置于与支承部件中的供轴滑动的滑动区域重合的范围外。振动抑制部件具有第一弹性部件及第二弹性部件,第一弹性部件使喷嘴通路的通路截面面积扩大的方向的载荷作用于通路形成部件,第二弹性部件使与第一弹性部件相反方向的载荷作用于通路形成部件。将第一弹性部件中的使载荷作用于通路形成部件的可动侧的端部定义为第一可动侧端部,将第二弹性部件中的使载荷作用于通路形成部件的可动侧的端部定义为第二可动侧端部。在从与减压用空间的轴向垂直的方向观察时,第一可动侧端部及第二可动侧端部配置于与滑动区域重合的范围外,此外,第一可动侧端部及第二可动侧端部这两方相对于滑动区域配置于轴向上的同一侧,并且配置于与配置有喉部的一侧相反的一侧。
这样一来,喷射器具备振动抑制部件,因此能够提高喷射器的防振性能。
此外,在从与减压用空间的轴向垂直的方向观察时,第一可动侧端部及第二可动侧端部这两方相对于支承部件的滑动区域配置于轴向上的同一侧。因此,能够使第一可动侧端部及第二可动侧端部这两方接近滑动区域的轴向一端部而配置。
并且,能够缩短在轴的中心轴相对于支承部件的中心轴倾斜时的从旋转中心到第一可动侧端部的距离及从旋转中心到第二可动侧端部的距离。在此,轴的旋转中心是支承部件的中心轴上的点,能够定义为滑动区域的轴向中央点。
由此,能够减少由第一弹性部件及第二弹性部件作用于轴的与轴向垂直的载荷(即,横力)产生的旋转力矩,能够抑制轴与支承部件的摩擦力的增加。
另外,在从与减压用空间的轴向垂直的方向观察时,由于能够使第一可动侧端部及第二可动侧端部这两方接近滑动区域的轴向一端部而配置,因此对于喉部,能够接近滑动区域的轴向另一端部而配置。
因此,即使是在从与减压用空间的轴向垂直的方向观察时喉部配置于与滑动区域重合的范围外的喷射器,也能够极力缩短轴的旋转中心与喉部的轴向上的距离。
由此,在驱动机构使通路形成部件位移时,即使通路形成部件及轴的位移方向相对于减压用空间及支承部件的中心轴倾斜,也能够减小喷嘴通路的截面形状在周向上变得不均匀的程度。
其结果是,能够提供一种根据从驱动机构输出的驱动力而能够高精度地变更喷嘴通路的通路截面面积的喷射器。并且,能够抑制喷嘴通路中的能量转换效率的降低。
根据本申请的另一方案,喷射器被应用于蒸汽压缩式的制冷循环装置。喷射器具备:主体,该主体形成有流入空间、旋转体形状的减压用空间、吸引用通路以及升压用空间,该流入空间使高压制冷剂流入,该减压用空间使从流入空间流出的制冷剂减压,该吸引用通路与减压用空间的制冷剂流下游侧连通并使从制冷剂吸引口吸引的制冷剂流通,该升压用空间使从减压用空间喷射出的喷射制冷剂和经由吸引用通路吸引的吸引制冷剂流入;通路形成部件,该通路形成部件的至少一部分配置于减压用空间的内部及升压用空间的内部;驱动机构,该驱动机构输出使通路形成部件位移的驱动力;筒状的支承部件,该支承部件将与通路形成部件连结的圆柱状的轴支承为能够滑动;振动抑制部件,该振动抑制部件对通路形成部件的振动进行抑制。在主体中的形成减压用空间的部位的内周面与通路形成部件的外周面之间所形成的制冷剂通路是喷嘴通路,该喷嘴通路作为使制冷剂减压并喷射的喷嘴而发挥功能。在主体中的形成升压用空间的部位的内周面与通路形成部件的外周面之间所形成的制冷剂通路是扩散通路,该扩散通路作为使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合并升压的升压部而发挥功能。支承部件的中心轴与减压用空间的中心轴同轴地配置,在从与减压用空间的轴向垂直的方向观察时,形成于主体且使喷嘴通路的通路截面面积缩小到最小的喉部配置于与支承部件中的供轴滑动的滑动区域重合的范围外。振动抑制部件具有第一弹性部件及第二弹性部件,第一弹性部件使喷嘴通路的通路截面面积扩大的方向的载荷作用于通路形成部件,第二弹性部件使与第一弹性部件相反方向的载荷作用于通路形成部件。将第一弹性部件中的使载荷作用于通路形成部件的可动侧的端部定义为第一可动侧端部,将第二弹性部件中的使载荷作用于通路形成部件的可动侧的端部定义为第二可动侧端部。在从与减压用空间的轴向垂直的方向观察时,第一可动侧端部及第二可动侧端部配置于与滑动区域重合的范围外,此外,第一可动侧端部及第二可动侧端部这两方相对于滑动区域配置于轴向上的同一侧,喷射器还具备载荷承受部件,该载荷承受部件与第一可动侧端部及第二可动侧端部接触,轴与载荷承受部件形成为相互独立的部件,并且以相互接触的方式配置。
附图说明
图1是表示第一实施方式的喷射器式制冷循环的图。
图2是沿着第一实施方式的喷射器的轴向的剖视图。
图3是图2的III-III剖视图。
图4是图2的IV部分的放大剖视图。
图5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6是示意性地表示第一实施方式的第一可动侧端部、第二可动侧端部、旋转中心等的位置关系的说明图。
图7是示意性地表示比较例1的第一可动侧端部、第二可动侧端部、旋转中心等的位置关系的说明图。
图8是示意性地表示比较例2的第一可动侧端部、第二可动侧端部、旋转中心等的位置关系的说明图。
图9是表示第二实施方式的喷射器式制冷循环的图。
图10是沿着第二实施方式的喷射器的轴向的剖视图。
图11是图10的XI部分的放大剖视图。
图12是图11的XII-XII剖视图。
图13是从轴向观察第二实施方式的载荷承受部件的主视图。
图14是图10的XIV部分的放大剖视图。
图15是示意性地表示第二实施方式的第一可动侧端部、第二可动侧端部、旋转中心等的位置关系的说明图。
图16是第三实施方式的喷射器的轴向剖视图。
图17是其他实施方式的喷射器的轴向剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的多个方式进行说明。对于在各方式中与先行的方式所说明了的事项对应的部分,有附加相同参照符号并省略重复的说明的情况。在各方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下,对于结构的其他部分,能够应用先行说明的其他方式。不限于在各实施方式中明确表示了能够具体地组合的部分之间的组合,只要不对组合产生特别的阻碍,即使未明确表示也能够将实施方式彼此局部地组合。
(第一实施方式)
使用图1~图8,对本发明的第一实施方式进行说明。如图1所示,本实施方式的喷射器13被应用于具备作为制冷剂减压装置的喷射器的蒸汽压缩式的制冷循环装置,即,喷射器式制冷循环10。该喷射器式制冷循环10被应用于车辆用空调装置,起到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,采用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。在该制冷剂中混入有用于对压缩机11进行润滑的冷冻机油,冷冻机油的一部分与制冷剂一起在循环中进行循环。
喷射器式制冷循环10的构成设备中的压缩机11是将制冷剂吸入并升压直到变为高压制冷剂为止而排出的设备。压缩机11与输出车辆行驶用的驱动力的发动机(内燃机)一起配置于发动机室内。此外,压缩机11是经由带轮、带等而由从发动机输出的旋转驱动力驱动的发动机驱动式的压缩机。
更具体而言,在本实施方式中,采用构成为能够通过使排出容量变化而调整制冷剂排出能力的斜板式的可变容量型压缩机作为压缩机11。在该压缩机11中,具有用于使排出容量变化的未图示的排出容量控制阀。排出容量控制阀的工作由从后述的控制装置输出的控制电流控制。
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(外部气体)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。散热器12配置于发动机室内的车辆前方侧。
更具体而言,散热器12构成为具有冷凝部12a、接收部12b及过冷却部12c的所谓的低温处理型的冷凝器。
冷凝部12a是使从压缩机11排出的高压气相制冷剂与从冷却风扇12d吹送的外部气体进行热交换从而使高压气相制冷剂散热而冷凝的冷凝用的热交换部。接收部12b是对从冷凝部12a流出的制冷剂进行气液分离并蓄积剩余液相制冷剂的制冷剂容器。过冷却部12c是使从接收部12b流出的液相制冷剂与从冷却风扇12d吹送的外部气体进行热交换从而将液相制冷剂过冷却的过冷却用的热交换部。
冷却风扇12d是转速(即,送风空气量)由从控制装置输出的控制电压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的制冷剂流入口31a。
喷射器13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并向下游侧流出的制冷剂减压装置的功能。此外,喷射器13发挥作为通过以高速度喷射的喷射制冷剂的吸引作用来吸引从后述的蒸发器14流出的制冷剂(即,蒸发器14出口侧制冷剂)并进行输送的制冷剂输送装置的功能。
除此之外,本实施方式的喷射器13还兼具使减压后的制冷剂进行气液分离的气液分离器的功能。换言之,本实施方式的喷射器13构成为使喷射器与气液分离器一体化(即,模块化)而构成的带气液分离功能的喷射器。喷射器13与压缩机11及散热器12一起配置于发动机室内。
对于喷射器13的具体的结构,使用图2~图4来进行说明。图2、图3是喷射器13的轴向剖视图,图2是图3的II-II剖视图,图3是图2的III-III剖视图。另外,图3中的上下的各箭头表示将喷射器13搭载于车辆的状态下的上下的各方向。
如图2、图3所示,本实施方式的喷射器13具备通过使多个构成部件组合而形成的主体30。
更具体而言,主体30具有上主体311、下主体312、气液分离主体313等。这些上主体311、下主体312、气液分离主体313发挥作为形成喷射器13的外壳并且在内部收容其他构成部件的壳体的功能。
上主体311、下主体312、气液分离主体313由金属制(在本实施方式中为铝合金制)的中空部件形成。上主体311、下主体312、气液分离主体313也可以利用树脂形成。
在通过使上主体311与下主体312组合而形成的内部空间中,固定有后述的喷嘴主体32、扩散器主体33等主体30的构成部件。
在上主体311形成有制冷剂流入口31a、制冷剂吸引口31b这样的多个制冷剂流入口。制冷剂流入口31a是使从散热器12流出的高压制冷剂流入的制冷剂流入口。制冷剂吸引口31b是吸引从蒸发器14流出的低压制冷剂的制冷剂流入口。
在气液分离主体313形成有液相制冷剂流出口31c、气相制冷剂流出口31d这样的多个制冷剂流出口。液相制冷剂流出口31c是使在形成于气液分离主体313的内部的气液分离空间30f分离出的液相制冷剂向蒸发器14的制冷剂入口侧流出的制冷剂流出口。气相制冷剂流出口31d是使在气液分离空间30f分离出的气相制冷剂向压缩机11的吸入口侧流出的制冷剂流出口。
喷嘴主体32由金属制(在本实施方式中为不锈钢制)的圆筒状部件形成。如图2、图3所示,喷嘴主体32配置于上主体311中的下主体312侧的底面。喷嘴主体32通过被压入在上主体311形成的孔部而固定,不会从上主体311与喷嘴主体32之间的间隙泄漏制冷剂。
在喷嘴主体32的内部形成有使从制冷剂流入口31a流入的制冷剂流入的流入空间30a。流入空间30a形成为大致圆柱状的旋转体形状。流入空间30a的中心轴与后述的减压用空间30b的中心轴CL同轴地配置。此外,由图3可知,本实施方式的中心轴CL沿大致水平方向延伸。需要说明的是,旋转体形状是使平面图形绕着同一平面上的一个直线(中心轴)旋转时形成的立体形状。
另外,在上主体311形成有将从制冷剂流入口31a流入的高压制冷剂向流入空间30a内引导的制冷剂流入通路31e。制冷剂流入通路31e在从流入空间30a的轴向观察时形成为沿径向延伸的形状,并且形成为使向流入空间30a流入的制冷剂朝向流入空间30a的中心轴流入。
在喷嘴主体32的内部且流入空间30a的制冷剂流下游侧,以与流入空间30a连续的方式形成有使从流入空间30a流出的制冷剂减压并向下游侧流出的减压用空间30b。
减压用空间30b形成为使两个圆锥台形状的空间的顶部侧彼此结合而成的旋转体形状。在喷嘴主体32形成有使减压用空间30b(具体而言为后述的喷嘴通路13a)中的通路截面面积缩小到最小的喉部30m。
在减压用空间30b的内部配置有形成为圆锥状的通路形成部件35的顶部侧。通路形成部件35是通过沿轴向位移而使在喷射器13的内部形成的制冷剂通路的通路截面面积变化的阀芯部。
通路形成部件35形成为随着远离减压用空间30b(即,朝向制冷剂流下游侧)而外径扩大的圆锥状。因此,在喷嘴主体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的顶部侧的部位的外周面之间,形成轴向垂直截面的形状为圆环状的制冷剂通路。对于通路形成部件35的更详细的结构在之后叙述。
该制冷剂通路是作为使制冷剂等熵地减压并进行喷射的喷嘴而发挥功能的喷嘴通路13a。在喷嘴通路13a中,从流入空间30a侧朝向喉部30m,通路截面面积减少,从喉部30m朝向制冷剂流下游侧,通路截面面积再次扩大。即,在喷嘴通路13a中,通路截面面积与所谓的拉瓦尔喷嘴同样地变化。
由此,在本实施方式的喷嘴通路13a中,能够使制冷剂减压,并且能够使制冷剂的流速增速为超音速而进行喷射。
扩散器主体33配置于上主体311的内部且比喷嘴主体32靠制冷剂流下游侧。扩散器主体33由金属制(在本实施方式中为铝合金性)的圆筒状部件形成。
扩散器主体33通过使其外周侧被压入上主体311的内周侧面而固定于上主体311。在扩散器主体33的外周面与上主体311的内周面之间,配置有未图示的作为密封部件的O形环,从而使制冷剂不从扩散器主体33与上主体311之间的间隙泄漏。
在扩散器主体33的中心部形成有沿轴向贯通的贯通孔33a。贯通孔33a的中心轴与流入空间30a、减压用空间30b的中心轴CL同轴地配置。贯通孔33a形成为朝向制冷剂流下游侧而截面面积扩大的大致圆锥台形状。此外,在本实施方式中,喷嘴主体32的制冷剂喷射口侧的顶端部延伸至扩散器主体33的贯通孔33a的内部为止。
并且,在扩散器主体33的贯通孔33a的内周面与喷嘴主体32的筒状的顶端部的外周面之间,形成有将从制冷剂吸引口31b吸引的制冷剂向减压用空间30b(即,喷嘴通路13a)的制冷剂流下游侧引导的吸引用通路13b的下游侧。因此,在从轴向观察时,成为吸引用通路13b的最下游部的吸引制冷剂出口在制冷剂喷射口的外周侧圆环状地开口。
在扩散器主体33的贯通孔33a中的吸引用通路13b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是使从上述的喷嘴通路13a喷射出的喷射制冷剂和被从吸引用通路13b吸引出的吸引制冷剂流入的空间。
在升压用空间30e的内部配置有通路形成部件35的比顶部靠制冷剂流下游侧的部位。在扩散器主体33的形成升压用空间30e的部位的内周面与通路形成部件35的制冷剂流下游侧的外周面之间,形成轴向垂直截面的形状为圆环状的制冷剂通路。
该制冷剂通路是作为使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合并升压的升压部而发挥功能的扩散通路13c。在扩散通路13c中,朝向制冷剂流下游侧而使通路截面面积逐渐扩大。由此,在扩散通路13c中,能够将喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂的速度能量转换为压力能量。
接着,对通路形成部件35的详细结构进行说明。通路形成部件35由相对于制冷剂具有耐性的树脂制(在本实施方式中为尼龙6或尼龙66制)的圆锥状部件形成。在通路形成部件35的内部,形成有从其底面侧开始大致圆锥台状的空间。即,通路形成部件35形成为杯状(即,杯状)。
在通路形成部件35连结有轴38。轴38由金属制(在本实施方式中为不锈钢制)的圆柱状部件形成。轴38嵌件成型于通路形成部件35。由此,通路形成部件35与轴38一体化。通路形成部件35的中心轴与轴38的中心轴同轴地配置。
轴38的一端侧(即,流入空间30a侧)从通路形成部件35的顶部突出并向流入空间30a侧延伸。此外,固定于上主体311的支承部件39将轴38的一端侧支承为能够滑动。
支承部件39通过将轴38支承为能够滑动,从而抑制通路形成部件35的位移方向相对于减压用空间30b的中心轴方向倾斜。支承部件39由金属制(在本实施方式中为与轴38相同的不锈钢制)的圆筒状部件形成。
更具体而言,如图4的放大图所示,支承部件39具有径不同的两个圆筒状部。作为两个圆筒状部,在接近通路形成部件35的一侧形成有小径部391,且在远离通路形成部件35的一侧形成有大径部392。并且,在小径部391的内部,轴38被支承为能够滑动。因此,小径部391的内周面成为供轴38滑动的滑动区域39a。
另外,如图4所示,在轴38的外周面中的能够与滑动区域39a接触的范围内,形成有多个突起部381。多个突起部381朝向支承部件39的小径部391的内周面突出,并且与小径部391的内周面点接触。
大径部392的外周面通过被压入在上主体311形成的孔部而固定。因此,制冷剂不从大径部392的外周侧与上主体311之间的间隙泄漏。此外,在本实施方式中,以小径部391的中心轴与减压用空间30b的中心轴CL同轴配置地配置的方式将大径部392固定于上主体311。
因此,理想的是,支承于小径部391的轴38的中心轴能够与减压用空间30b的中心轴CL同轴地配置。然而,实际上,由于在轴38的外周面与小径部391的内周面之间存在间隙,因此轴38的位移方向也可能会相对于小径部391的中心轴倾斜。
另外,在大径部392的内部配置有螺旋弹簧41。螺旋弹簧41是相对于轴38施加如下方向的载荷的弹性部件:通路形成部件35使喉部30m处的通路截面面积缩小的方向。
更详细而言,在轴38固定有与螺旋弹簧41接触而承受来自螺旋弹簧41的载荷的载荷承受部件40。载荷承受部件40由金属制(在本实施方式中为铝合金性)的圆筒状部件形成。载荷承受部件40通过螺纹固定而固定于轴38的外周侧。
载荷承受部件40的外径形成为比支承部件39的大径部392的内径稍小的径。因此,在载荷承受部件40的外周面与大径部392的内周面之间形成有间隙。因此,在本实施方式中,在形成于载荷承受部件40的外周侧的圆环状的槽配置有作为密封部件的O形环42。
因此,制冷剂不从载荷承受部件40的外周面与大径部392的内周面之间的间隙泄漏。此外,载荷承受部件40以如下的方式固定于轴38:即使轴38位移,在全部的可动范围内,O形环42也能够将间隙密封。
另外,如图2、图3所示,轴38的一端侧的顶端部与驱动机构37连结。驱动机构37输出使通路形成部件35及轴38沿轴向位移的驱动力。换言之,驱动机构37通过使通路形成部件35沿轴向位移而使喷嘴通路13a的喉部30m等的通路截面面积变化。
更具体而言,如图2、图3所示,驱动机构37配置于上主体311的外侧且轴38的轴向的延长线上。驱动机构37具有膜片371、上罩372、下罩373等。
上罩372是与膜片371一起形成封入空间37a的一部分的封入空间形成部件。上罩372是由金属(在本实施方式中为不锈钢)形成的杯状部件。
封入空间37a是封入有伴随温度变化而发生压力变化的感温介质的空间。更详细而言,封入空间37a是将与在喷射器式制冷循环10中进行循环的制冷剂具有相同组成的感温介质以成为预先确定的封入密度的方式封入的空间。
因此,作为本实施方式的感温介质,能够采用以R134a为主成分的介质(例如,R134a和氦的混合介质)。此外,感温介质的封入密度以如后述那样在循环的通常工作时能够使通路形成部件35适当地位移的方式设定。
下罩373是与膜片371一起形成导入空间37b的导入空间形成部件。下罩373由与上罩372相同的金属部件形成。导入空间37b是经由形成于上主体311的连通路311b而使从制冷剂吸引口31b吸引出的吸引制冷剂导入的空间。
上罩372及下罩373通过铆接等而将外周缘部彼此固定。此外,膜片371的外周侧部被夹持于上罩372与下罩373之间。由此,膜片371将在上罩372与下罩373之间形成的空间分隔为封入空间37a和导入空间37b。
膜片371是根据封入空间37a的内压与在吸引用通路13b流通的吸引制冷剂的压力的压力差而进行位移的压力应动部件。因此,膜片371优选由富有弹性并且耐压性及气密性优秀的材质形成。因此,在本实施方式中,采用不锈钢(SUS304)制的金属薄板作为膜片371。
在膜片371的导入空间37b侧,以接触的方式配置有由金属(在本实施方式中为铝合金)形成的圆板状的板部件374。此外,在板部件374连结有轴38的顶端部。
在此,在本实施方式中,采用富有弹性的金属薄板作为膜片371。此外,在向封入空间37a侧挠曲的状态下使用膜片371。因此,膜片371起到作为相对于轴38施加如下方向的载荷的弹性部件的功能:通路形成部件35使喉部30m处的通路截面面积扩大的方向。
即,膜片371是使喉部30m处的通路截面面积扩大的方向的载荷作用于通路形成部件35的第一弹性部件。另外,前述的螺旋弹簧41是使与第一弹性部件相反方向(即,使喉部30m处的通路截面面积缩小的方向)的载荷作用于通路形成部件35的第二弹性部件。
此外,在本实施方式中,如图4的右侧粗实线所示,将第一弹性部件中的使载荷作用于轴38的可动侧的端部(在本实施方式中为板部件374与轴38的顶端部的接触部)定义为第一可动侧端部MP1。另外,如图4的左侧粗实线所示,将第二弹性部件中的使载荷作用于轴38(具体而言为载荷承受部件40)的可动侧的端部(在本实施方式中为载荷承受部件40与螺旋弹簧41的接触部)定义为第二可动侧端部MP2。
因此,本实施方式的轴38及通路形成部件35以通过第一可动侧端部MP1从驱动机构37(具体而言为膜片371)承受的载荷与通过第二可动侧端部MP2从螺旋弹簧41承受的载荷的合计载荷平衡的方式位移。
更详细而言,当蒸发器14出口侧制冷剂的温度(过热度SH)上升时,被封入到封入空间37a的感温介质的饱和压力上升,封入空间37a内的内压减去导入空间37b内的内压所得的压力差增大。因此,膜片371向导入空间37b侧位移从而使合计载荷平衡。
因此,当蒸发器14出口侧制冷剂的温度(过热度SH)上升时,通路形成部件35向使喉部30m处的通路截面面积扩大的方向位移。
另一方面,当蒸发器14出口侧制冷剂的温度(过热度SH)降低时,被封入到封入空间37a的感温介质的饱和压力降低,封入空间37a内的内压减去导入空间37b内的内压所得的压力差减小。因此膜片371向封入空间37a侧位移从而使合计载荷平衡。
因此,当蒸发器14出口侧制冷剂的温度(过热度SH)降低时,通路形成部件35向使喉部30m处的通路截面面积缩小的方向位移。
即,本实施方式的驱动机构37由机械机构构成,且膜片371根据蒸发器14出口侧制冷剂的过热度SH使通路形成部件35位移。并且,以蒸发器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的方式对喉部30m处的通路截面面积进行调整。该基准过热度KSH也能够通过对将载荷承受部件40安装于轴38的位置进行调整来变更。
另外,第一弹性部件(即,膜片371)及第二弹性部件(即,螺旋弹簧41)也实现作为抑制由从外部传递的振动引起通路形成部件35发生振动的振动抑制部件的功能。
此外,如图4所示,在从与中心轴CL方向垂直的方向观察时,第一可动侧端部MP1及第二可动侧端部MP2均配置于与支承部件39的滑动区域39a重合的范围外且滑动区域39a的轴向一端侧(在本实施方式中为通路形成部件35的相反侧)。
此外,在从与中心轴CL方向垂直的方向观察时,喷嘴通路13a的喉部30m配置于与支承部件39的滑动区域39a重合的范围外且比滑动区域39a靠轴向另一端侧(在本实施方式中为通路形成部件35侧)处。此外,喉部30m以在能够配置的范围内接近滑动区域39a的轴向另一端部的方式配置。
因此,如利用后述的图6进行说明的那样,在从与中心轴CL方向垂直的方向观察时,第一可动侧端部MP1及第二可动侧端部MP2这两方相对于滑动区域39a配置于轴向上的同一侧且为配置喉部30m一侧的相反侧。
另外,在本实施方式的喷射器13中,如图2、图3所示,在驱动机构37的外周侧配置了覆盖驱动机构37的罩部件375。由此,抑制封入空间37a内的感温介质受到发动机室内的外部气体温度的影响。
接着,在下主体312的制冷剂流下游侧形成有混合制冷剂流出口31g。混合制冷剂流出口31g是使从扩散通路13c流出的气液混合状态的制冷剂向形成于气液分离主体313内的气液分离空间30f侧流出的制冷剂流出口。混合制冷剂流出口31g的通路截面面积形成得比扩散通路13c的最下游部的通路截面面积小。
气液分离主体313形成为圆筒状。在气液分离主体313的内部形成有气液分离空间30f。气液分离空间30f形成为大致圆筒状的旋转体形状的空间。气液分离主体313及气液分离空间30f的中心轴沿上下方向延伸。因此,气液分离主体313和气液分离空间30f的中心轴与中心轴CL正交。
此外,气液分离主体313配置为从下主体312的混合制冷剂流出口31g流入气液分离空间30f内的制冷剂沿着气液分离空间30f的外周侧的壁面流入。由此,在气液分离空间30f中,通过制冷剂绕着中心轴回旋而产生的离心力的作用来对制冷剂进行气液分离。
在气液分离主体313的轴中心部配置有圆筒状的管道313a,该管道313a相对于气液分离空间30f同轴地配置并且沿上下方向延伸。并且,在气液分离主体313的底面侧的筒状侧面形成有液相制冷剂流出口31c,该液相制冷剂流出口31c使由气液分离空间30f分离出的液相制冷剂沿着气液分离空间30f的外周侧壁面流出。此外,在管道313a的下方侧端部形成有气相制冷剂流出口31d,该气相制冷剂流出口31d使由气液分离空间30f分离出的气相制冷剂流出。
在气液分离空间30f内的管道313a的根部(即,气液分离空间30f内的最下方侧的部位)形成有回油孔313b,该回油孔313b使气液分离空间30f与形成于管道313a内的气相制冷剂通路连通。回油孔313b是用于使溶入到液相制冷剂的冷冻机油与液相制冷剂一起经由气相制冷剂通路而返回压缩机11内的连通路。
如图1所示,在喷射器13的液相制冷剂流出口31c连接有蒸发器14的制冷剂入口侧。蒸发器14是通过使由喷射器13减压后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是转速(送风空气量)由从控制装置输出的控制电压控制的电动式送风机。在蒸发器14的制冷剂出口侧连接有喷射器13的制冷剂吸引口31b。此外,在喷射器13的气相制冷剂流出口31d连接有压缩机11的吸入口侧。
接着,未图示的控制装置由包含CPU、ROM及RAM等的周知的微型计算机和其周边电路构成。该控制装置基于存储于其ROM内的控制程序而进行各种运算、处理。并且,对上述的各种电气式的致动器11、12d、14a等的工作进行控制。
另外,对于控制装置,连接有内部气体温度传感器、外部气体温度传感器、日照传感器、蒸发器温度传感器、排出压力传感器等多个空调控制用的传感器群,并被输入这些传感器群的检测值。
更具体而言,内部气体温度传感器是对车室内温度进行检测的内部气体温度检测部。外部气体温度传感器是对外部气体温度进行检测的外部气体温度检测部。日照传感器是对车室内的日照量进行检测的日照量检测部。蒸发器温度传感器是对蒸发器14的吹出空气温度(蒸发器温度)进行检测的蒸发器温度检测部。排出压力传感器是对散热器12出口侧制冷剂的压力进行检测的出口侧压力检测部。
此外,对于控制装置的输入侧,连接有配置于车室内前部的仪表盘附近的未图示的操作面板,来自于设置在该操作面板的各种操作开关的操作信号被向控制装置输入。作为设置于操作面板的各种操作开关,设置有要求进行车室内空调的空调工作开关、设定车室内温度的车室内温度设定开关等。
需要说明的是,在本实施方式的控制装置中,对连接于其输出侧的各种控制对象设备的工作进行控制的控制部构成为一体,但控制装置中的对各控制对象设备的工作进行控制的结构(硬件及软件)构成各控制对象设备的专用的控制部。
例如,在本实施方式中,对压缩机11的排出容量控制阀的工作进行控制从而对压缩机11的制冷剂排出能力进行控制的结构构成排出能力控制部。当然,也可以利用相对于控制装置单独的控制装置构成排出能力控制部。
接着,使用图5的莫里尔图对上述结构中的本实施方式的工作进行说明。首先,当接通(ON)操作面板的工作开关时,控制装置使压缩机11的排出容量控制阀、冷却风扇12d、送风风扇14a等进行工作。由此,压缩机11吸入制冷剂并进行压缩而排出。此时,控制装置使压缩机11的制冷剂排出能力伴随喷射器式制冷循环10的热负载的增加而增加。
从压缩机11排出的高温高压制冷剂(图5的a点)向散热器12的冷凝部12a流入,与从冷却风扇12d吹送的外部气体进行热交换从而散热而冷凝。在冷凝部12a冷凝后的制冷剂在接收部12b被气液分离。在接收部12b气液分离后的液相制冷剂在过冷却部12c与从冷却风扇12d吹送的外部气体进行热交换,从而进一步散热而成为过冷却液相制冷剂(图5的a点→b点)。
从散热器12的过冷却部12c流出的过冷却液相制冷剂在形成于喷射器13的减压用空间30b的内周面与通路形成部件35的外周面之间的喷嘴通路13a被等熵地减压喷射(图5的b点→c点)。此时,减压用空间30b的喉部30m处的通路截面面积以蒸发器14出口侧制冷剂(图5的h点)的过热度接近基准过热度KSH的方式被调整。
此外,通过从喷嘴通路13a喷射出的喷射制冷剂的吸引作用,从蒸发器14流出的制冷剂(图5的h点)经由制冷剂吸引口31b及吸引用通路13b而被吸引。从喷嘴通路13a喷射的喷射制冷剂及经由吸引用通路13b而被吸引的吸引制冷剂向扩散通路13c流入并合流(图5的c点→d点、h1点→d点)。
在此,本实施方式的吸引用通路13b的最下游部形成为朝向制冷剂流动方向而通路截面面积逐渐缩小的形状。因此,对于通过吸引用通路13b的吸引制冷剂,一边使其压力降低(图5的h点→h1点)一边使流速增加。由此,使吸引制冷剂与喷射制冷剂的速度差缩小,从而使吸引制冷剂与喷射制冷剂在扩散通路13c混合时的能量损失(混合损失)减少。
在扩散通路13c中,通过通路截面面积的扩大而将制冷剂的动能转换为压力能量。由此,使喷射制冷剂与吸引制冷剂混合并且使混合制冷剂的压力上升(图5的d点→e点)。从扩散通路13c流出的制冷剂在气液分离空间30f被气液分离(图5的e点→f点,e点→g点)。
在气液分离空间30f分离出的液相制冷剂在从喷射器13到蒸发器14的制冷剂流路流通时,伴随着压力损失而向蒸发器14流入(图5的g点→g1点)。流入蒸发器14的制冷剂从由送风风扇14a吹送的送风空气吸热而蒸发(图5的g1点→h点)。由此,送风空气被冷却。
另一方面,在气液分离空间30f分离出的气相制冷剂从气相制冷剂流出口31d流出,并且被向压缩机11吸入而再次被压缩(图5的f点→a点)。
本实施方式的喷射器式制冷循环10能够如以上那样进行工作而对向车室内吹送的送风空气进行冷却。
此时,在喷射器式制冷循环10中,将在扩散通路13c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,与蒸发器中的制冷剂蒸发压力与压缩机吸入制冷剂的压力大致相同的通常的制冷循环装置相比,能够降低压缩机11的消耗动力而提高循环的能效比(COP)。
另外,在本实施方式的喷射器13中,由于具备驱动机构37,因此能够根据喷射器式制冷循环10的负载变动来使通路形成部件35位移,从而对喷嘴通路13a的通路截面面积(喉部30m处的通路截面面积)及扩散通路13c的通路截面面积进行调整。
由此,能够根据喷射器式制冷循环10的负载变动来使形成于内部的制冷剂通路(具体而言为喷嘴通路13a及扩散通路13c)的通路截面面积变化,从而根据在喷射器式制冷循环10进行循环的循环制冷剂流量来使喷射器13适当地进行工作。
另外,在本实施方式的喷射器13中,由于具有振动抑制部件(即,第一弹性部件及第二弹性部件),因此能够使由从外部传递的振动、制冷剂减压时的压力脉动导致的通路形成部件35的振动衰减。由此,能够提高喷射器13整体的防振性能。
此外,作为振动抑制部件,本实施方式的喷射器13具有使喷嘴通路13a的喉部30m处的通路截面面积扩大的方向的载荷作用的第一弹性部件(即,膜片371)及作用使喉部30m处的通路截面面积缩小的方向的载荷作用的第二弹性部件(即,螺旋弹簧41)。
这样一来,对通路形成部件35施加载荷的弹性部件的合计弹簧常数为第一弹性部件的弹簧常数与第二弹性部件的弹簧常数的合计值。因此,相对于仅采用第一弹性部件及第二弹性部件中的任一方的情况,能够使包含通路形成部件35的振动系统的固有振动频率上升。其结果是,能够抑制包含通路形成部件35的振动系统与从外部传递的车辆振动等共振。
此外,驱动机构37使喷嘴通路13a的通路截面面积扩大时所需的驱动力为第一弹性部件所施加的载荷与第二弹性部件所施加的载荷的差。因此,即使包含通路形成部件35的振动系统的固有振动频率变高,驱动机构37使喷嘴通路13a等的通路截面面积扩大时所需的驱动力也不增大。因此,无需为了使驱动机构37的驱动力增加而使驱动机构37大型化。
然而,在如本实施方式那样具有第一弹性部件及第二弹性部件的喷射器中,第一弹性部件及第二弹性部件不仅使中心轴CL方向的载荷作用于通路形成部件35及轴38,还可能会使与中心轴CL方向垂直的载荷(即,横力)作用于通路形成部件35及轴38。
因此,如前所述,通路形成部件35及轴38的位移方向可能会相对于支承部件39的中心轴方向(即,中心轴CL方向)倾斜。这样的倾斜会使轴38与支承部件39的摩擦力增加而导致驱动机构37使通路形成部件35位移时的响应性的恶化、迟滞的增加。
因此,当通路形成部件35等的位移方向相对于支承部件39的中心轴方向倾斜时,即使驱动机构37根据喷射器式制冷循环10的负载变动而输出驱动力,也无法使喷嘴通路13a等的通路截面面积变化为与负载变动对应的适当的面积。
此外,当通路形成部件35的位移方向相对于中心轴CL方向倾斜时,形成为圆环状的喷嘴通路13a等的制冷剂通路的截面形状在周向上变得不均匀。因此,驱动机构37使通路形成部件35位移时的喷嘴通路13a的喉部30m处的通路截面面积变得不稳定,在喷嘴通路13a流通的制冷剂流量变得不稳定。
相对于此,在本实施方式的喷射器13中,在从与中心轴CL方向垂直的方向观察时,第一可动侧端部MP1及第二可动侧端部MP2配置于与滑动区域39a重合的范围外,此外,第一可动侧端部MP1及第二可动侧端部MP2这两方相对于滑动区域39a配置于轴向上的同一侧。因此,能够使第一可动侧端部MP1及第二可动侧端部MP2这两方接近滑动区域39a的轴向一端部而配置。
因此,能够缩短从轴38的中心轴相对于支承部件39的中心轴倾斜时的旋转中心CP到第一可动侧端部MP1的距离及从旋转中心CP到第二可动侧端部MP2的距离。由此,在本实施方式中,能够减少由第一弹性部件及第二弹性部件作用于轴38的横力产生的最大旋转力矩M。
需要说明的是,如图4等所示,轴的旋转中心CP是支承部件39的中心轴上的点(即,中心轴CL上的点)且能够定义为滑动区域39a的轴向中央点。
使用图6~图8对此进行说明。图6~图8是示意性地表示从与中心轴CL方向垂直的方向观察时的支承部件39的滑动区域39a、第一可动侧端部MP1、第二可动方端部MP2、旋转中心CP、通路形成部件35及喉部30m的位置关系的说明图。
首先,在本实施方式中,如图6所示,能够用以下算式F1表示由第一弹性部件及第二弹性部件作用于轴38的横力产生的最大旋转力矩M。
M=MF1×ML1+MF2×ML2…(F1)
在此,MF1是第一弹性部件作用于轴38的横力,MF2是第二弹性部件作用于轴38的横力。ML1是从旋转中心CP到第一可动侧端部MP1的距离,ML2是从旋转中心CP到第二可动侧端部MP2的距离。
接着,在图7所示的比较例1中,将第一可动侧端部MP1及第二可动侧端部MP2分别配置于支承部件39的滑动区域39a的轴向两端侧的不同侧。更具体而言,将第一可动侧端部MP1配置于比滑动区域39a靠轴向一端侧处,将第二可动侧端部MP2配置于比滑动区域39a靠轴向另一端侧处。
此外,在比较例1中,与本实施方式同样,以在能够配置的范围内接近滑动区域39a的轴向另一端侧部的方式配置喉部30m。因此,在比较例1中,第二可动侧端部MP2比喉部30m远离滑动区域39a的轴向另一端部而配置。
因此,在比较例1中,能够用以下算式F2表示由第一弹性部件及第二弹性部件作用于轴38的横力产生的最大旋转力矩M1。
M1=MF1×ML1+MF2×ML3…(F2)
在此,ML3是比较例1中的从旋转中心CP到第二可动侧端部MP2的距离。
如上所述,在比较例1中,由于喉部30m与本实施方式同样地配置,因此ML3大于本实施方式的ML2。因此,本实施方式的最大旋转力矩M小于比较例的最大旋转力矩M1。其结果是,在本实施方式中,与比较例1相比,能够抑制轴38与支承部件39的摩擦力的增加。
相对于此,在图8所示的比较例2中,使喉部30m与比较例1相比更远离滑动区域39a的轴向另一端部而配置,并且在喉部30m与滑动区域39a的轴向另一端部之间配置第二可动侧端部MP2。由此,在比较例2中,将从旋转中心CP到第二可动侧端部MP2的距离设定为与本实施方式相同的ML2。
因此,在比较例2中,能够用以下算式F3表示由第一弹性部件及第二弹性部件作用于轴38的横力产生的最大旋转力矩M2。
M2=MF1×ML1+MF2×ML2…(F3)
即,比较例2的最大旋转力矩M2与本实施方式的最大旋转力矩M相等。因此,在比较例2中,与比较例1相比,能够抑制轴38与支承部件39的摩擦力的增加。
然而,在比较例2中,相对于本实施方式,喉部30m与滑动区域39a的轴向另一端部的距离远。因此,在比较例2中,当轴38及通路形成部件35的位移方向相对于支承部件39的中心轴方向倾斜时,如图8的虚线所示那样通路形成部件35的位置从理想的位置大幅度偏移。因此,喉部30m处的喷嘴通路13a的截面形状在周向上不均匀的程度增大。
相对于此,在本实施方式的喷射器13中,喉部30m以在能够配置的范围内接近滑动区域39a的轴向另一端部的方式配置。因此,即使在从与中心轴CL垂直的方向观察时喉部30m配置于与支承部件39的滑动区域39a重合的范围外,也能够在可能的范围内尽量缩短旋转中心CP与喉部30m的轴向上的距离。
因此,在本实施方式的喷射器13中,即使轴38及通路形成部件35的位移方向相对于支承部件39的中心轴方向倾斜,也如图6的虚线所示那样能够抑制通路形成部件35的位置从理想的位置大幅度偏移。因此,能够减小喉部30m处的喷嘴通路13a的截面形状在周向上不均匀的程度。
其结果是,根据本实施方式的喷射器13,能够根据驱动机构37输出的驱动力而使喷嘴通路13a的喉部30m的通路截面面积高精度地变化。此外,也能够抑制在喷嘴通路13a将制冷剂的压力能量转换为速度能量时的能量转换效率的降低。
在此,喷嘴通路13a的喉部30m处的通路截面面积为决定在喷嘴通路13a流通的制冷剂流量的最小通路截面面积。因此,能够缩小喷嘴通路13a的喉部30m处的制冷剂通路的截面形状在周向上不均匀的程度,这在用于使在喷射器13流通的制冷剂流量稳定是有效的。
另外,在本实施方式的喷射器13中,在轴38的外周面形成有突起部381。这样一来,能够降低轴38与支承部件39的接触面积,能够进一步降低轴38与支承部件39的摩擦力。
(第二实施方式)
在本实施方式中,对于应用于图9所示的喷射器式制冷循环10a的喷射器130进行说明。
喷射器式制冷循环10a及喷射器130的基本的结构与第一实施方式所说明的喷射器式制冷循环10及喷射器13相同。因此,在图9、图10中,对于与第一实施方式相同或等同的部分附加相同符号。这在之后的附图中也同样。需要说明的是,图10中的上下各箭头表示将本实施方式的喷射器130搭载于车辆的状态下的上下各方向。
首先,在本实施方式的喷射器130中,图10所示的制冷剂流入通路31e以在从中心轴CL方向观察时使向流入空间30a流入的制冷剂沿着流入空间30a的外周侧壁面流入的方式形成。由此,从制冷剂流入通路31e流入流入空间30a的制冷剂绕着流入空间30a的中心轴回旋。
通过该制冷剂的回旋,从而使流入空间30a内的回旋中心侧的制冷剂压力降低到成为饱和液相制冷剂的压力或者制冷剂减压沸腾的(产生气蚀的)压力。由此,在本实施方式的喷射器130中,促进喷嘴通路13a中的制冷剂的沸腾。
另外,在喷射器130中,连结于通路形成部件35的轴38从通路形成部件35的顶部侧朝向制冷剂流下游侧(即,气液分离空间30f侧)延伸。因此,在喷射器130中,支承部件39、载荷承受部件40、第一螺旋弹簧41a、第二螺旋弹簧41b等配置于比喷嘴通路13a的喉部30m靠制冷剂流下游侧(在图10中为下方侧)处。
更详细而言,如图11的放大剖视图所示,本实施方式的支承部件39形成为大致圆筒状。如图12所示,在支承部件39,在制冷剂流下游侧形成有多个(在本实施方式中为四个)腿部393。因此,在本实施方式的支承部件39中,形成为圆筒状的部位的内周面,即,未形成腿部393的部位的内周面成为滑动区域39a。
支承部件39经由形成为大致圆板状的夹置部件394而固定于主体30。夹置部件394以使支承部件39的中心轴与减压用空间30b的中心轴CL一致的方式固定支承部件39。另外,在本实施方式中,在轴38的外周面中的能够与滑动区域39a接触的范围内,也形成有与第一实施方式同样的多个突起部381。
如图13的主视图所示,本实施方式的载荷承受部件40形成为圆板状。在载荷承受部件40的中心部,通过焊接等而接合有轴38的制冷剂流下游侧的端部。此外,如图13所示,在载荷承受部件40的与轴38接合的接合部的周围,形成有供支承部件39的腿部393插入的多个(在本实施方式中为四个)插入孔40a。
如图11所示,在夹置部件394与载荷承受部件40之间配置有第一螺旋弹簧41a。第一螺旋弹簧41a是使喉部30m处的通路截面面积扩大的方向的载荷作用于载荷承受部件40及轴38的第一弹性部件。
此外,在本实施方式中,如图11的载荷承受部件40的上方侧的粗实线所示,第一螺旋弹簧41a中的使载荷作用于载荷承受部件40的可动侧的端部为第一可动侧端部MP1。
另外,在支承部件39的腿部393的外周形成有螺纹。在该螺纹螺合有螺母422。
在载荷承受部件40与螺母422之间配置有第二螺旋弹簧41b。第二螺旋弹簧41b是使与第一螺旋弹簧41a相反方向(即,使喉部30m处的通路截面面积缩小的方向)的载荷作用于载荷承受部件40及轴38的第二弹性部件。
此外,在本实施方式中,如图11的载荷承受部件40的下方侧的粗实线所示,第二螺旋弹簧41b中的使载荷作用于载荷承受部件40的可动侧的端部为第二可动侧端部MP2。
接着,对本实施方式的驱动机构37进行说明。本实施方式的驱动机构37配置于在扩散器主体33的喷嘴主体32侧(在图10中为上方侧)的面形成的圆环状的槽部33b。本实施方式的驱动机构37的基本的结构与第一实施方式相同。
因此,如图14所示,本实施方式的驱动机构37也具有膜片371a、上罩372、下罩373等,并且在其内部形成有封入空间37a、导入空间37b。此外,本实施方式的膜片371a、上罩372、下罩373均形成为在从中心轴CL方向观察时与扩散器主体33的槽部33b重合的大小的圆环状。
另外,在本实施方式中,采用由掺入基布(聚酯)的EPDM(三元乙丙橡胶)形成的部件作为圆环状的膜片371a。在此,当如本实施方式那样采用橡胶制的部件作为膜片371a时,与金属制的部件相比弹性力变低。因此,在本实施方式中,追加作为第一弹性部件的第一螺旋弹簧41a。
如图14所示,在膜片371a的下方侧的导入空间37b内配置有用于将膜片371a的位移向通路形成部件35传递的环形板376及多个工作棒377(在本实施方式中为三个)。这些多个工作棒377优选绕着中心轴CL以等角度间隔配置,以将膜片371a的位移向通路形成部件35适当地传递。
环形板376由金属制(在本实施方式中为铝合金制)的平板圆环状部件形成。工作棒377由金属制(在本实施方式中为铝合金制)的圆柱状部件形成。工作棒377以其上方侧端部与环形板376的下侧面接触且下方侧端部与载荷承受部件40的上侧面的外周侧接触的方式配置。
因此,本实施方式的轴38及通路形成部件35以如下方式位移:在第一可动侧端部MP1从第一螺旋弹簧41a承受的载荷、在第二可动侧端部MP2从第二螺旋弹簧41b承受的载荷及从驱动机构37(具体而言为工作棒377)承受的载荷的合计载荷平衡。
并且,在本实施方式的驱动机构37中,与第一实施方式同样地使通路形成部件35以蒸发器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的方式位移。本实施方式的基准过热度KSH也能够通过利用螺母422对第一螺旋弹簧41a及第二螺旋弹簧41b的载荷进行调整来变更。
其他的喷射器130的基本的结构及工作与第一实施方式的喷射器13相同。此外,对于其他的喷射器式制冷循环10a的结构及工作,也与第一实施方式相同。
因此,如图15所示,在本实施方式的喷射器130中,在从与中心轴CL方向垂直的方向观察时,第一可动侧端部MP1及第二可动侧端部MP2配置于与滑动区域39a重合的范围外,此外,第一可动侧端部MP1及第二可动侧端部MP2这两方相对于滑动区域39a配置于轴向上的同一侧。因此,能够与第一实施方式同样地抑制轴38与支承部件39的摩擦力的增加。
此外,在从与中心轴CL方向垂直的方向观察时,喉部30m以在能够配置的范围内接近滑动区域39a的轴向一端部的方式配置。因此,能够如图15的虚线所示那样抑制通路形成部件35的位置从理想的位置大幅度偏移。因此,能够与第一实施方式同样地抑制喉部30m处的喷嘴通路13a的截面形状在周向上不均匀的程度。
其结果是,在本实施方式的喷射器130中,也能够与第一实施方式同样地根据驱动机构37输出的驱动力来使喷嘴通路13a的喉部30m的通路截面面积高精度地变化。需要说明的是,图15是与第一实施方式所说明的图6对应的附图。
(第三实施方式)
相对于本实施方式的喷射器130,如图16所示,对使轴38及载荷承受部件40形成为彼此独立的部件并且以相互点接触的方式配置的例子进行说明。更详细而言,轴38的轴向另一端部(在图16中为下方侧的端部)形成为球面状,与载荷承受部件40点接触而不焊接。其他的喷射器130的结构及工作与第二实施方式相同。
因此,在本实施方式的喷射器130中,也能够得到与第二实施方式相同的效果。另外,在本实施方式的喷射器130中,轴38及载荷承受部件40由彼此独立的部件形成,因此第一弹性部件及第二弹性部件作用于载荷承受部件40的横力不传递到轴38。
此外,由于轴38与载荷承受部件40相互点接触,因此能够有效地抑制载荷承受部件40从第一螺旋弹簧41a及第二螺旋弹簧41b承受的横力向轴38传递。根据本发明的发明者们的研究可以确认,根据本实施方式的喷射器130,相对于以往技术能够使驱动机构37使通路形成部件35位移时的迟滞降低50%。
本发明不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够如下那样进行各种变形。
(1)在上述的第一实施方式中,对采用富有弹性的金属薄板作为膜片371的例子进行了说明,当然,也可以与第二、第三实施方式同样地采用橡胶制的膜片。
在此,如在第二实施方式中说明的那样,橡胶制的膜片与金属制的膜片相比弹性力低。因此,在第一实施方式的喷射器13中,在采用橡胶制的膜片作为膜片的情况下,如图17所示,也可以相对于喷射器13追加作为第一弹性部件的螺旋弹簧41c。
在该情况下,如图17所示,如载荷承受部件40的右侧的粗实线所示,第一弹性部件即螺旋弹簧41c中的使载荷作用于轴38(具体而言,载荷承受部件40)的可动侧的端部(具体而言,载荷承受部件40与螺旋弹簧41a的接触部)为第一可动侧端部MP1。
另外,作为橡胶制的膜片,也可以采用由HNBR(氢化腈橡胶)形成的膜片。
(2)在上述的各实施方式中,对在轴38的外周面形成有多个突起部381的例子进行了说明,但也可以在支承部件39的内周面形成朝向轴38的外周面突出而接触的突起部。即,在轴38的外周面及支承部件39的内周面中的任一方设置朝向另一方突出而接触的突起部即可。
(3)构成喷射器13、130的各构成部件的材质、固定方案等不限于上述的实施方式所公开的内容。例如,在上述的实施方式中,对采用树脂制的部件作为通路形成部件35的例子进行了说明,但也可以采用金属制的部件作为通路形成部件35。
另外,例如在上述的第一实施方式中,对载荷承受部件40通过螺纹固定而固定于轴38的外周侧的例子进行了说明,但载荷承受部件40也可以通过压入或者焊接等而固定于轴38的外周侧。
(4)构成喷射器式制冷循环10、10a的各构成设备不限于上述的实施方式所公开的内容。
例如,在上述的实施方式中,对采用发动机驱动式的可变容量型压缩机作为压缩机11的例子进行了说明,但也可以采用通过电磁离合器的接通/断开来使压缩机的运转率变化从而对制冷剂排出能力进行调整的固定容量型压缩机作为压缩机11。此外,也可以采用具备固定容量型压缩机构和电动机并通过被供给电力来进行工作的电动压缩机。在电动压缩机中,能够通过对电动机的转速进行调整来控制制冷剂排出能力。
另外,在上述的实施方式中,对采用低温处理型的热交换器作为散热器12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,也可以采用使通常的散热器与对在该散热器散热后的制冷剂进行气液分离并蓄积剩余液相制冷剂的受液器(接收器)一体化而形成的接收器一体型的冷凝器。
另外,驱动机构37不限于上述的实施方式所说明的。例如,也可以采用根据温度而发生体积变化的热蜡作为感温介质。也可以采用具有形状记忆合金性的弹性部件而构成的机构作为驱动机构。此外,也可以采用通过电动机、螺线管等电气机构来使通路形成部件35位移的机构作为驱动机构。
另外,在上述的实施方式中,对采用R134a作为制冷剂的例子进行了说明,但制冷剂不限于此。例如,能够采用R1234yf、R600a、R410A、R404A、R32、R407C等。或者,也可以采用使这些制冷剂中的多种混合而成的混合制冷剂等。此外,也可以采用二氧化碳作为制冷剂而构成高压侧制冷剂压力为制冷剂的临界压力以上的超临界制冷循环。
(5)在上述的实施方式中,对将本发明所涉及的喷射器式制冷循环10、10a应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、10a的应用不限于此。例如,也可以应用于固定型空调装置、低温保存库、自动贩卖机用冷却加热装置等。
另外,在上述的实施方式中,将具备本发明所涉及的喷射器13的喷射器式制冷循环10、10a的散热器12设为使制冷剂与外部气体进行热交换的室外侧热交换器,将蒸发器14设为对送风空气进行冷却的利用侧热交换器。相对于此,也可以将蒸发器14用作从外部气体等热源吸热的室外侧热交换器,将散热器12用作对空气或者水等被加热流体进行加热的利用侧热交换器。
本发明参照实施例而进行了记载,但应当理解,本发明不限于公开的上述实施例、构造。当然,本发明包含各种变形例、等同范围内的变形。此外,本发明的各种要素由各种组合、方式进行了展示,但包含比这些要素多的要素、少的要素或者仅包含其中一个要素的其他组合、方式也在本发明的范畴、思想范围内。

Claims (9)

1.一种喷射器,应用于蒸汽压缩式的制冷循环装置(10、10a),该喷射器的特征在于,具备:
主体(30),该主体形成有流入空间(30a)、旋转体形状的减压用空间(30b)、吸引用通路(13b)以及升压用空间(30e),该流入空间使高压制冷剂流入,该减压用空间使从所述流入空间流出的制冷剂减压,该吸引用通路与所述减压用空间的制冷剂流下游侧连通并使从制冷剂吸引口(31b)吸引的制冷剂流通,该升压用空间使从所述减压用空间喷射出的喷射制冷剂和经由所述吸引用通路吸引的吸引制冷剂流入;
通路形成部件(35),该通路形成部件的至少一部分配置于所述减压用空间的内部及所述升压用空间的内部;
驱动机构(37),该驱动机构输出使所述通路形成部件位移的驱动力;
筒状的支承部件(39),该支承部件将与所述通路形成部件连结的圆柱状的轴(38)支承为能够滑动;以及
振动抑制部件,该振动抑制部件对所述通路形成部件的振动进行抑制,
所述主体中的形成所述减压用空间的部位的内周面与所述通路形成部件的外周面之间所形成的制冷剂通路是喷嘴通路(13a),该喷嘴通路作为使制冷剂减压并喷射的喷嘴而发挥功能,
所述主体中的形成所述升压用空间的部位的内周面与所述通路形成部件的外周面之间所形成的制冷剂通路是扩散通路(13c),该扩散通路作为使所述喷射制冷剂与所述吸引制冷剂混合并升压的升压部而发挥功能,
所述支承部件的中心轴与所述减压用空间的中心轴(CL)同轴地配置,
在从与所述减压用空间的轴向垂直的方向观察时,形成于所述主体且使所述喷嘴通路的通路截面面积缩小到最小的喉部(30m)配置于与所述支承部件中的供所述轴滑动的滑动区域(39a)重合的范围外,
所述振动抑制部件具有第一弹性部件(41a)及第二弹性部件(41、41b),所述第一弹性部件使所述喷嘴通路的通路截面面积扩大的方向的载荷作用于所述通路形成部件,所述第二弹性部件使与所述第一弹性部件相反方向的载荷作用于所述通路形成部件,
将所述第一弹性部件中的使载荷作用于所述通路形成部件的可动侧的端部定义为第一可动侧端部(MP1),
将所述第二弹性部件中的使载荷作用于所述通路形成部件的可动侧的端部定义为第二可动侧端部(MP2),
在从与所述减压用空间的轴向垂直的方向观察时,所述第一可动侧端部及所述第二可动侧端部配置于与所述滑动区域重合的范围外,此外,所述第一可动侧端部及所述第二可动侧端部这两方相对于所述滑动区域配置于轴向上的同一侧,并且配置于与配置有所述喉部的一侧相反的一侧。
2.根据权利要求1所述的喷射器,其特征在于,
还具备载荷承受部件(40),该载荷承受部件与所述第一可动侧端部及所述第二可动侧端部接触,
所述轴与所述载荷承受部件形成为相互独立的部件,并且以相互接触的方式配置。
3.根据权利要求2所述的喷射器,其特征在于,
所述载荷承受部件与所述轴点接触。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的喷射器,其特征在于,
所述轴的外周面及所述支承部件的内周面中的任一方具有突起部(381),该突起部朝向所述轴的所述外周面及所述支承部件的所述内周面中的另一方突出而接触。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的喷射器,其特征在于,
所述驱动机构具有:封入空间形成部件(372),该封入空间形成部件形成封入空间(37a),该封入空间封入有伴随温度变化而发生压力变化的感温介质;导入空间形成部件(373),该导入空间形成部件形成使所述吸引制冷剂流入的导入空间(37b);以及压力应动部件(371a),该压力应动部件根据所述感温介质的压力与所述吸引制冷剂的压力的压力差而位移,
所述压力应动部件由橡胶形成。
6.一种喷射器,应用于蒸汽压缩式的制冷循环装置(10、10a),该喷射器的特征在于,具备:
主体(30),该主体形成有流入空间(30a)、旋转体形状的减压用空间(30b)、吸引用通路(13b)以及升压用空间(30e),该流入空间使高压制冷剂流入,该减压用空间使从所述流入空间流出的制冷剂减压,该吸引用通路与所述减压用空间的制冷剂流下游侧连通并使从制冷剂吸引口(31b)吸引的制冷剂流通,该升压用空间使从所述减压用空间喷射出的喷射制冷剂和经由所述吸引用通路吸引的吸引制冷剂流入;
通路形成部件(35),该通路形成部件的至少一部分配置于所述减压用空间的内部及所述升压用空间的内部;
驱动机构(37),该驱动机构输出使所述通路形成部件位移的驱动力;
筒状的支承部件(39),该支承部件将与所述通路形成部件连结的圆柱状的轴(38)支承为能够滑动;以及
振动抑制部件,该振动抑制部件对所述通路形成部件的振动进行抑制,
所述主体中的形成所述减压用空间的部位的内周面与所述通路形成部件的外周面之间所形成的制冷剂通路是喷嘴通路(13a),该喷嘴通路作为使制冷剂减压并喷射的喷嘴而发挥功能,
所述主体中的形成所述升压用空间的部位的内周面与所述通路形成部件的外周面之间所形成的制冷剂通路是扩散通路(13c),该扩散通路作为使所述喷射制冷剂与所述吸引制冷剂混合并升压的升压部而发挥功能,
所述支承部件的中心轴与所述减压用空间的中心轴(CL)同轴地配置,
在从与所述减压用空间的轴向垂直的方向观察时,形成于所述主体且使所述喷嘴通路的通路截面面积缩小到最小的喉部(30m)配置于与所述支承部件中的供所述轴滑动的滑动区域(39a)重合的范围外,
所述振动抑制部件具有第一弹性部件(41a)及第二弹性部件(41、41b),所述第一弹性部件使所述喷嘴通路的通路截面面积扩大的方向的载荷作用于所述通路形成部件,所述第二弹性部件使与所述第一弹性部件相反方向的载荷作用于所述通路形成部件,
将所述第一弹性部件中的使载荷作用于所述通路形成部件的可动侧的端部定义为第一可动侧端部(MP1),
将所述第二弹性部件中的使载荷作用于所述通路形成部件的可动侧的端部定义为第二可动侧端部(MP2),
在从与所述减压用空间的轴向垂直的方向观察时,所述第一可动侧端部及所述第二可动侧端部配置于与所述滑动区域重合的范围外,此外,所述第一可动侧端部及所述第二可动侧端部这两方相对于所述滑动区域配置于轴向上的同一侧,
所述喷射器还具备载荷承受部件(40),该载荷承受部件与所述第一可动侧端部及所述第二可动侧端部接触,
所述轴与所述载荷承受部件形成为相互独立的部件,并且以相互接触的方式配置。
7.根据权利要求6所述的喷射器,其特征在于,
所述载荷承受部件与所述轴点接触。
8.根据权利要求6或7所述的喷射器,其特征在于,
所述轴的外周面及所述支承部件的内周面中的任一方具有突起部(381),该突起部朝向所述轴的所述外周面及所述支承部件的所述内周面中的另一方突出而接触。
9.根据权利要求6或7所述的喷射器,其特征在于,
所述驱动机构具有:封入空间形成部件(372),该封入空间形成部件形成封入空间(37a),该封入空间封入有伴随温度变化而发生压力变化的感温介质;导入空间形成部件(373),该导入空间形成部件形成使所述吸引制冷剂流入的导入空间(37b);以及压力应动部件(371a),该压力应动部件根据所述感温介质的压力与所述吸引制冷剂的压力的压力差而位移,
所述压力应动部件由橡胶形成。
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