CN1657845A - 喷射器 - Google Patents

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Abstract

一种喷射器，包括：喷嘴17，该喷嘴17具有：高压制冷剂自入口17a流入的高压空间18，以及高压制冷剂从高压空间18向喷射端口17b的通路面积变小的节流部分17c；针阀19，该针阀19通过沿节流器部分17c的轴向方向R产生位移而改变节流部分17c的开口；以及其中设置有喷射端口17b和气态制冷剂入口22a的吸入空间22，其中：作为与高压空间18不同的空间，位于喷射端口相反侧的针阀19的端部部分19c被设置在相反侧端部空间21中。

Description

喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于减小流体压力的作为减压装置的喷射器(参照JIS(日本工业标准)Z 8126，No.2.1.2.3.)，并涉及一种通过由高速喷射的操作流体夹带而传送流体的动量传送型泵(momentum transportation typepump)。这种喷射器可有效地应用于将该喷射器作为减小制冷剂压力的减压装置和作为循环制冷剂的泵装置的冰箱、空调等。
背景技术
日本未审查专利公布No.2003-185275描述了一种用作制冷剂减压装置和制冷剂循环装置以及调整通过喷射器的制冷剂流速的喷射器。
在如图4所示的现有技术实例的喷射器50中，由压缩机加压到高压的制冷剂经入口51而流入高压空间18。随着喷嘴17的节流部分17c收缩通路面积，高压制冷剂的压能被转换为速度能。因此，制冷剂被加速而从喷射口17b被喷出。通过高速喷射制冷剂流的夹带，在蒸发器中被蒸发的气态制冷剂被从气态制冷剂入口22a吸入。
然后，制冷剂流经混合部分23而流入扩散器部分24。该喷射器在这一扩散器部分24中将制冷剂的膨胀能转换为压力能，提高了压缩机吸入侧制冷剂的压力，并减少了制冷剂流下游侧压缩机的功耗。在通过扩散器部分24后，制冷剂被气-液分离器分为液态制冷剂和气态制冷剂。气态制冷剂被抽入压缩机，而液态制冷剂在蒸发器内蒸发，变为气态制冷剂而到达气态制冷剂入口22a。
在现有技术实例中，位移装置52使针阀19沿喷嘴的轴向方向R(图3中的横向方向)移动以改变节流部分17c的开口，即喷嘴17的开口(制冷剂能够流经的流动通路面积)，因此能够增加或减小通过喷嘴17的制冷剂的流速。在该现有技术实例中，当针阀19沿喷射端口方向R1(在图3中向右)移动时，喷嘴17的开口减小，而当针阀19沿喷射口相反(在图3中向左)的方向R2移动时，喷嘴17的开口增加。
当压缩机高速运转时，即当流入喷射器50的制冷剂量较大时，该喷射器50可以增加喷嘴17的开口，而增加流经喷嘴17(喷射器50)的制冷剂量。由于沿制冷剂流动方向流经喷射器50下游的蒸发器的制冷剂量因此而增加，与流经喷射器50的制冷剂的流速不能增加或减小的情况相比，制冷容量能够得到提高，尤其当流经该循环的制冷剂量较大时。
本发明的发明人检验了使用图4中所示电磁线圈20作为导致针阀19位移的常用方式的对比实例的喷射器53。该对比实例包括设置以沿喷嘴的轴向方向R可滑动地支撑针阀19的隔板54。因为隔板54被设置在分隔高压空间18与相反侧端部空间21(在喷射端口对面的针阀19的一个端部19c所处的位置)的位置处，连通通路54a将两个空间18和21彼此连通，以便两个空间18和21内部的压力实质上相同。因此，实际上允许针阀19沿喷嘴的轴向方向R移动。
然而，在对比实例的喷射器的针阀19中，与喷射端口相对的相反侧端部19c(高压)与喷射端口侧端部19b(低压)之间的压差沿针阀19较大。因此，针阀19沿喷射端口方向R1(在图4中向右)受力(拉力)，而移动针阀19就需要较大的力。因此，存在电磁线圈20较大而难以做到沿喷嘴的轴向方向R精密位移的难题，尤其是当流速较小时。
发明内容
考虑到上述问题，本发明致力于减小喷射器中针阀移动所需的力，其中该喷射器通过针阀的移动而调节流体的流速或流量。
为实现该目的，本发明提供了一种喷射器，包括：节流装置(17)，该节流装置(17)具有从入口(17a)流入高压流体的高压空间(18)，该节流装置(17)具有高压流体从高压空间(18)向流体喷射端口(17b)的通路面积变小的节流部分(17c)；针阀(19)，该针阀(19)通过沿节流部分(17c)的轴向方向(R)产生位移而改变节流部分(17c)的开口；以及吸入空间(22)，该吸入空间(22)具有流体流入的第二入口(22a)以及设置在其中的喷射端口(17b)，吸入空间(22)利用从流体喷射端口(17b)以高速喷射的操作流体的夹带操作而从第二入口(22a)吸入流体；其中：喷射端口侧的针阀(19)的端部(19b)处的空间与位于喷射端口相反侧的针阀(19)的端部部分(19c)处的空间彼此连通。
由于在上述喷射器中，喷射端口侧的针阀(19)的端部(19b)所在的空间与位于喷射端口相反侧的端部部分(19c)所在的空间彼此连通，两个端部(19b和19c)之间的压差很小。因此，与其中一个端部(19b和19c)压力较大的如图4所示的对比实例相比，因压差而作用在针阀(19)上的拉力较小，所以移动针阀(19)就可以利用更小的力。
因此，可以防止用于产生位移力的位移装置较大。此外，尤其当通过节流部分(17c)的制流量较小时，也可以实现对针阀(19)的位移的精密调节。
在当前发明中，位于喷射端口相反侧的针阀(19)的端部(19c)被设置在相反侧端部空间(21)(作为与高压空间(18)不同的空间)中，而相反侧端部空间(21)与吸入空间(22)彼此连通。
顺便提及，在喷射器内部，高压流体流入的高压空间18，流体具有最高的压力。另一方面，刚从喷射端口(17b)喷射出的流体具有最低的压力，即在吸入空间(22)内。换言之，当流体喷射端口侧的针阀(19)的端部(19b)和与喷射端口相反侧的端部(19c)中的任一个位于高压空间(18)内部，而另一个端部位于吸入空间(22)中时，两个端部(19b和19c)之间的压差最大。
一般而言，大多种情况中，针阀(19)的喷射端口侧端部(19b)位于流体喷射端口(17b)附近，或在流体流的下游侧的部分，更确切地说是在吸入空间(22)内。因此，当与流体喷射端口相反侧针阀(19)的端部(19c)位于高压空间(18)时，针阀的两个端部(19b和19c)之间的压差变得最大。
在当前发明中，位于喷射端口相反侧的针阀(19)的端部(19c)被设置在相反侧端部空间(21)(作为与高压空间(18)不同的空间)中，而相反侧端部空间(21)与吸入空间(22)彼此连通。
因此，针阀(19)的两个端部(19b和19c)的压力实质上彼此相同，所以能够减小两个端部(19b和19c)之间的压差，而实际上可以消除上述影响。
在当前发明中，位于喷射端口相反侧的针阀(19)的端部(19c)被设置在作为与高压空间(18)不同的空间的相反侧端部空间(21)中，混合部分(23)实质上具有某一预定通路面积，而用于混合从喷射端口(17b)喷射的流体和从第二入口(22a)吸入的流体，该混合部分(23)形成在沿流体流动方向的吸入空间(22)的下游位置处；而相反侧端部空间(21)与混合部(23)连通。
在混合部(23)中的流体压力远低于高压空间(18)中的压力，但略高于吸入空间(22)中的压力。因此，即使当其中设置有针阀(19)的流体喷射端口和相反侧端部(19c)的相反侧端部空间(21)与混合部(23)彼此连通时，也可以减小针阀(19)的两个端部(19b和19c)之间的压差，而实际上可以消除上述影响。
在本发明中，作为制冷剂的流体可以是二氧化碳(CO2)。
参照附图，通过对下述本发明优选实施例的描述，可以更全面地了解本发明。
附图说明
图1为其中应用了根据本发明第一实施例的喷射器的车用空调系统制冷循环示意图；
图2为显示根据本发明第一实施例的喷射器的横断面视图；
图3为根据现有技术实例的喷射器的横断面视图；以及
图4为根据现有技术实例的喷射器的横断面视图。
具体实施方式
(第一实施例)
在当前实施例中，根据本发明的喷射器被应用于车用空调系统的制冷循环。图1为根据当前实施例的制冷循环的示意图。该实例使用二氧化碳(CO2)作为制冷剂。而该循环为其中高压侧制冷剂压力超过制冷剂的临界压力的超临界循环。在图1中，标号11表示用于吸入和压缩制冷剂的压缩机。该压缩机11产生的高压状态的制冷剂流入散热器12。散热器12内的制冷剂向外部空气辐射热量。换言之，制冷剂由外部空气冷却。
这样被冷却的制冷剂流入喷射器13。喷射器13减小了从散热器12流出的制冷剂压力，使制冷剂膨胀，吸入被以后将描述的蒸发器蒸发的气态制冷剂，将膨胀能(expansion energy)转换为压力能，而提高压缩机11的吸入压力。该喷射器13将在后面详细描述。
从喷射器13流出的制冷剂流入气-液分离器14。气-液分离器14将流入的制冷剂分为气态制冷剂和液态制冷剂，并存贮这些制冷剂。被分离的气态制冷剂会被压缩机11吸入并再次被压缩，而分离的液态制冷剂被蒸发器16吸入。
当液态制冷剂与被吹入车厢中的空气交换热量时，蒸发器16表现其制冷功能。顺便提及，介于气-液分离器14和蒸发器16之间的第一减压装置15为节流(减压)装置，用于减小从气-液分离器14吸入流向蒸发器16侧的液态制冷剂的压力，从而可靠地减小蒸发器16内部的压力(蒸发压力)。
以下，将参照图2描述根据本发明的喷射器13。喷射器13可大致分为：主要用于减小制冷剂压力的喷嘴17；沿制冷剂流动方向在喷嘴17下游侧的吸入空间22，该吸入空间22主要用于从蒸发器16吸入(循环)气态制冷剂；混合部分23；以及扩散部分24。
该喷嘴17具有：经散热器12后高压制冷剂流入的入口17a；在喷嘴17内确定的高压空间18；以及用于从喷嘴17喷射制冷剂的喷射口17b。节流部分17c形成在高压空间18和喷射端口17b之间，该节流部分17c具有锥形，该锥形的高压制冷剂的通道面积从高压空间18到喷射17b减小。
针阀19设置在喷嘴17的内部。当沿喷嘴17的轴向方向R产生位移时，针阀19就会改变节流部分17b的开启度，从而调整经过喷嘴17的制冷剂的流速或流量。针阀19实质上为针状杆件，其横断面在喷射端口侧锥形19a中沿方向R1向端部19b减小。另一方面，被动部分(动铁芯)19d沿与喷射端口的相反方向R2形成在端部19c处。当电流流经电磁线圈的线圈20时，被动部分19d受到产生的电磁力，而沿轴向方向R产生位移。
顺便提及，被动部分19d和线圈20位于喷射端口17b相反侧的端部空间21内，而压力隔板17d设置在相反侧端部空间21和高压空间18之间。在压力隔板17d中膛或钻有孔17e，该孔17e以针阀19可以在轴向方向R中滑动而产生位移的方式支撑针阀19。
喷射端口17b设置在带有气态制冷剂入口22a的吸入空间22内，在蒸发器16中蒸发的气态制冷剂经气态制冷剂入口22a而进入吸入空间22内。带有预定通路部分或截面的混合部分23沿制冷剂流动方向形成在吸入空间22的下游侧。此外，扩散器部分24沿制冷剂流动方向形成在混合部分23的下游侧。该扩散器部分24的横断面积朝向制冷剂流动方向的下游方向逐渐增加。吸入空间22和相反侧端部空间21之间设置有连通它们的通路。
以下，将参照图1和图2描述制冷循环和喷射器13的操作。当压缩机操作时，气态制冷剂被从气-液分离器14吸入压缩机11，而被压缩的制冷剂被喷射到散热器12。经散热器12冷却的制冷剂从喷射器13的喷嘴17的入口17a流入喷射端口侧空间18a。其后，制冷剂流向喷射端口17b(如图2中箭头A所示)。同时，随着节流部分17c的通路面积收缩，制冷剂的压力减小而膨胀。换言之，压力能被转换为速度能。
由于电磁线圈20，针阀19沿喷嘴17的轴向方向产生R产生位移，从而调节了通过节流部分17c的制冷剂量。当针阀19沿喷射端口方向R1产生位移时，锥形部分19a逐渐配合到节流部分17c，从而减小了制冷剂的通路面积(减小制冷剂流量)。当针阀19沿与喷射端口相反方向R2产生位移时，锥形部分19a远离节流部分17c而扩大制冷剂的通路面积(增加制冷剂流量)。
顺便提及，针阀19的喷射端口、相反侧端部分19c和被动部分19d位于相反侧端部空间21内，由于连通通路25，该相反侧端部空间21的压力实质上与吸入空间22的压力相同。电磁线圈20同样设置在相反侧端部空间21内，该电磁线圈20的电磁力导致被动部分19d(即针阀19)沿喷嘴17的轴向方向产生位移。
通过节流部分17c的制冷剂以高速从喷射端口17b喷射入吸入空间22。此时，由于高速喷射流，由蒸发器16转变为气态的制冷剂被从气态制冷剂入口22a吸入。从喷射端口17b喷射的制冷剂与从气态制冷剂入口22a吸入的气态制冷剂流到扩散器部分22，同时它们在混合部23进行混合。扩散器部分24将制冷剂的动压力转变为静压力，而将制冷剂返回到气-液分离器14。当喷射器13吸入蒸发器16内部的制冷剂时，另一方面，液态制冷剂从气-液分离器14流入蒸发器16，而流入的制冷剂从吹入车厢内的空气中吸收热量并且蒸发。
以下，将描述第一实施例的功能与效果。由于针阀19两个端部19b和19c之间的压差设置为较小的值，针阀19允许以较小的力实现位移。
顺便提及，在喷射器内部，高压制冷剂流入的高压空间18具有最高的压力。另一方面，刚从喷射端口17b喷射出的制冷剂具有最低的压力，即在吸入空间22内。换言之，当喷射端口侧的针阀19的端部19b和喷射端口相反侧的其端部19c中的一个位于高压空间18内部而另一个位于吸入空间22中时，两个端部19b和19c之间的压差取得最大值。顺便提及，大多种情况中，在喷射端口侧的针阀19的端部19b位于喷射端口17b附近或在制冷剂流的下游部分，更确切地说是在吸入空间22内。
然而在当前实施例中，喷射端口侧的针阀19的端部19b位于喷射端口17b附近(更确切地说是在吸入空间22内)，而喷射端口相反侧的端部19c位于相反侧端部空间21内。由于连通通路25连通这两个空间21和22，所以该空间之间(更确切地说是两个端部19b和19c之间)的压差很小。
因此，与端部19b和19c中的一个压力更高而压差较大的现有技术相比，针阀19的两个端部19b和19c的压力实质上彼此相同，而它们之间的压差就更小。
因此，与现有技术实例相比，因压差而沿针阀19出现的拉力更小，而移动针阀19就可以利用更小的力。因此，可以防止为了产生较大位移力而位移装置(例如电磁线圈20)尺寸很大。此外，尤其当通过节流部分17c的制冷剂量较小时，也可以实现对针阀19的位移的灵敏调节。
顺便提及，本发明对于使用二氧化碳(CO2)等作为制冷剂的超临界循环的情况尤其有效。在超临界循环中，高压空间18与喷射端口17附近的部分(吸入空间22)之间的压差有时大约为10MPa，而在多数情况中，除非针阀19的位移力较大，否则实现针阀19的位移就比较困难。
(另一实施例)
上述第一实施例表示相反侧端部空间21与吸入空间22相互连通的实例，其中针阀19的喷射端口与其相反侧端部19c位于其中。然而，与相反侧端部空间21连通的空间并不局限于吸入空间22，而可以是其中针阀19的端部19b和19c取得实质上相同压力的那些空间。例如，当相反侧端部空间21与混合部23连通时也可以取得同样的效果。
上述给出的第一实施例表示针阀19的喷射端口侧端部19b位于喷嘴17的喷射端口17b附近的情况，但喷射端口侧端部19c或19b也可以位于吸入空间22或混合空间23中。同时，如果相反侧端部空间21与喷射端口侧端部19b或19c所在空间连通时，两个端部19b和19c的压差自然可以变小。
上述第一实施例表示了高压空间18形成在喷嘴17内部的实例，但高压空间18也可以与图3所示的现有技术同样的方式形成在喷射器13的主体内部。此时，入口自然地形成在喷射器13的主体内，而不在喷嘴17内。
上述第一实施例表示了针阀19由电磁线圈实施位移的实例。然而，针阀19也同样能够沿节流部分17c的轴向方向R产生位移，而步进电机的旋转力例如可以被转换为沿轴向方向R的线性位移。
虽然为了说明目的，本发明参照所选特定实施例进行描述，但很明显：在不背离本发明原理和范围的情况下，本领域的技术人员可以对其做多种修改。

Claims (5)

1.一种喷射器，包括：
高压流体自入口流入的高压空间；
节流装置，所述节流装置具有所述高压流体从所述高压空间向流体喷射端口的通路面积变小的节流部分；
针阀，所述针阀用于通过沿所述节流部分的轴向方向(R)产生位移而改变所述节流部分的开口；以及
吸入空间，所述吸入空间具有流体流入的第二入口以及设置在其中的所述喷射端口，并通过从所述流体喷射端口以高速喷射的操作流体的夹带操作而从所述第二入口吸入所述流体；
其中：所述喷射端口侧的所述针阀的端部处的空间与位于所述喷射端口相反侧的所述针阀的端部处的空间彼此连通。
2.根据权利要求1中所述的喷射器，其中：位于所述喷射端口相反侧的所述针阀的端部被布置在作为与所述高压空间不同的空间的相反侧端部空间中，而所述相反侧端部空间与所述吸入空间连通。
3.根据权利要求1中所述的喷射器，其中：位于所述喷射端口相反侧的所述针阀的端部被布置在作为与所述高压空间不同的空间的相反侧端部空间中；混合部分实质上具有预定通路面积，并用于混合从所述喷射端口喷射的流体和从所述第二入口吸入的流体，所述混合部分形成在沿流体流动方向的所述吸入空间的下游位置处；而所述相反侧端部空间与所述混合部分连通。
4.根据权利要求1中所述的喷射器，还包括：诸如电磁线圈或步进电机的位移装置，用于使所述针阀沿轴向方向(R)产生位移。
5.根据权利要求1中所述的喷射器，其中：所述流体为二氧化碳CO2。
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