喷射器

摘要

本发明提供一种喷射器，所述喷射器具备喷嘴(110)，该喷嘴(110)在内部具有圆形剖面的流体通路(111)且喷出流体，流体通路(111)具备：喉部(113)，其截面积最小，对流入的流体进行减压；扩宽部(114)，其随着从喉部(113)朝向流体的流动方向的下游侧而截面积扩大；以及喷出口(114a)，其设置在扩宽部(114)的下游侧前端，供扩宽部(114)中的流体喷出。扩宽部(114)的通路壁面(114b)具有从通路壁面(114b)的径向内侧朝向外侧凹陷的凹部(115)，凹部(115)位于喷出口(114a)附近，凹部(115)以包围流体通路(111)的方式沿着通路壁面(114b)的周向延伸而设置成环形状。由此，能够减少喷出的流体的膨胀波所引起的噪声。

权利要求

1.一种喷射器，其中，

所述喷射器具备喷出流体的喷嘴(110)，所述喷嘴(110)在内部具有圆形剖面的流体通路(111)，所述流体通路(111)具备：

喉部(113)，其截面积最小，对向所述流体通路(111)流入的所述流体进行减压；

扩宽部(114)，其随着从所述喉部(113)朝向所述流体的流动方向的下游侧而截面积扩大；以及喷出口(114a)，其设置在所述扩宽部(114)的下游侧前端，供扩宽部(114)中的所述流体喷出，所述扩宽部(114)的通路壁面(114b)具有从所述通路壁面(114b)的径向内侧朝向外侧凹陷且具有底部的凹部(115)，所述凹部(115)位于所述喷出口(114a)附近，所述凹部(115)沿着所述通路壁面(114b)的周向连续地延伸而设置成环形状，所述凹部(115)所具有的与所述周向正交的剖面形状形成为：位于凹部(115)的底部的凹角部(115b)的角度比位于通路壁面(114b)和凹部(115)的交界的凸角部(115a)的角度小。

2.根据权利要求1所述的喷射器，其中，

所述凹部(115)的与所述周向正交的剖面形状为V字状。

3.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述凹部(115)设置在从所述喷出口(114a)朝向所述流体的上游侧离开所述扩宽部(114)的轴向长度的5％～10％的位置。

说明书

喷射器

技术领域

[0001] 本申请基于2012年3月7日申请的日本专利申请2012-050830而提出，并将其公开内容援引入本申请。

[0002] 本发明涉及一种作为对流体进行减压并且利用高速喷出的工作流体的吸引作用进行流体输送的动量输送式泵的喷射器。

背景技术

[0003] 作为以往的喷射器，例如公知有专利文献1所示的喷射器。在专利文献1的喷射器中，喷嘴具备通路截面积最小的喉部、以及随着从喉部朝向下游侧而通路截面积扩大的扩宽部。并且，扩宽部具有上游侧的中间部和下游侧的出口部。

[0004] 并且，中间部的通路壁面的扩展角度θ1在中间部形成为恒定，另外，出口部的通路壁面的扩展角度θ2设定为比扩展角度θ1大。

[0005] 当以气液二相状态向喉部流入的流体在扩宽部被减压时，伴随着减压，尤其是在出口部处流体中的气体量大幅增大。在专利文献1的喷射器中，以与该增大的气体量对应的方式使出口部的扩展角度θ2比中间部的扩展角度θ1大，从而使出口部的通路截面积的扩大率比中间部大。因此，容易在扩宽部内使流体加速，能够稳定地提高喷嘴效率。

[0006] 在先技术文献

[0007] 专利文献

[0008] 专利文献1：日本专利第4760843号公报

[0009] 然而，根据本申请的发明人的研究，在引用文献1的喷射器中，若向喷射器流入的流体的流量变动，例如流量增加，则存在从出口部喷出的流体成为膨胀不足状态的情况。由此，可能会产生膨胀波所引起的噪声。

发明内容

[0010] 本发明的目的在于鉴于上述问题而提供一种喷射器，该喷射器能够减少喷出的流体的膨胀波所引起的噪声。

[0011] 在本发明的第一方案中，喷射器具备喷出流体的喷嘴，喷嘴在内部具有圆形剖面的流体通路。流体通路具备：喉部，其截面积最小，对向流体通路流入的流体进行减压；扩宽部，其随着从喉部朝向流体的流动方向的下游侧而截面积扩大；以及喷出口，其设置在扩宽部的下游侧前端，供扩宽部中的流体喷出。扩宽部的通路壁面具有从通路壁面的径向内侧朝向外侧凹陷的凹部，凹部位于喷出口附近，凹部沿着通路壁面的周向连续地延伸而设置成环形状。

[0012] 由此，在喉部被减压了的流体在扩宽部被加速而到达凹部。在凹部的上游部，首先，通路截面积随着从通路壁面朝向凹部的底部而扩大，因此超音速的流体被加速，在扩宽部内产生膨胀波。此时，流体的压力降低。接下来，在凹部的下游部，通路截面积随着从凹部的底部朝向通路壁面而缩小，因此加速后的流体被急剧减速，产生冲击波。此时，流体的压力上升。由此，能够消除从喷出口喷出的喷流中的膨胀波的产生，能够将喷流的流动维持为接近适度膨胀或过度膨胀的状态，能够减少喷流所引起的噪声。

[0013] 在本发明的第二方案中，也可以构成为，凹部的与周向正交的剖面形状为V字状。

[0014] 由此，通过使凹部的剖面形状为V字状，由此能够使凹部的上游部以及下游部的通路面积的扩大率、缩小率固定，从而能够适当地获得凹部的上游部的流体的加速效果以及凹部的下游部的流体的减速效果。

[0015] 在本发明的第三方案中，也可以构成为，凹部设置在从喷出口朝向流体的上游侧离开扩宽部的轴向长度的5％～10％的位置。

[0016] 由此，能够尽可能地不对扩宽部的流体的基本流动造成妨碍，能够发挥凹部的效果。

[0017] 在本发明的第四方案中，以第一方案～第三方案中的任一方案所述的喷射器为基础，凹部所具有的与周向正交的剖面形状形成为：位于凹部的底部的凹角部的角度比位于通路壁面和凹部的交界的凸角部的角度小。

附图说明

[0018] 图1是示出具备本发明的一实施方式的喷射器的制冷循环的简图。

[0019] 图2是示出一实施方式的喷射器的概要的剖视图。

[0020] 图3A是示出用于一实施方式的喷射器的喷嘴部的剖视图。

[0021] 图3B是图3A的线B-B处的剖视图。

[0022] 图4是示出用于一实施方式的喷射器的喷嘴部中的流体的流动的示意图。

[0023] 图5是示出用于一实施方式的喷射器的喷嘴部的在冷媒的流动方向上的下游端部的示意图。

具体实施方式

[0024] 以下，参照附图对用于实施本发明的一实施方式进行说明。

[0025] 图1示出将一实施方式的喷射器100应用于蒸气压缩式制冷循环(以下称作制冷循环)10的情况。该制冷循环10作为空调装置用而搭载于车辆，通过利用冷媒配管将压缩机11、冷凝器12、喷射器100、气液分离器13以及蒸发器14连接而成。压缩机11由未图示的控制装置来控制其工作，冷媒在制冷循环10内进行循环。冷媒也可以用作在喷射器100中流通的流体的一例。

[0026] 压缩机11是吸入气液分离器13内的气相冷媒并将其压缩成高温高压而向冷凝器12侧排出的流体机械，由车辆行驶用发动机借助未图示的电磁离合器以及带来驱动旋转。
压缩机11例如是通过向电磁式容量控制阀输入来自控制装置的控制信号来改变排出容量的斜盘式可变容量型压缩机。需要说明的是，压缩机11也可以是由电动机驱动旋转的电动压缩机。在为电动压缩机的情况下，利用电动机的转速来改变排出容量。

[0027] 冷凝器12是通过在从压缩机11排出的高压冷媒与由未图示的冷却风扇强制鼓入的车室外空气(以下称作外部空气)之间进行热交换，由此使高压冷媒的热量向外部空气释放(冷却)而将冷媒冷凝液化的热交换器。需要说明的是，在由压缩机11压缩后的冷媒的压力超过临界压力的情况下，冷媒即使被冷却也不会冷凝液化，在这种情况下，冷凝器12作为对高压冷媒进行冷却的散热器而发挥功能。冷凝器12的冷媒流出侧与喷射器100的喷嘴部110(详细内容见后述)连接。

[0028] 喷射器100是对从冷凝器12流出的液相冷媒(液相流体)进行减压的减压机构，并且还是利用高速喷出的冷媒流的吸引作用(卷入作用)进行冷媒的循环的流体输送用的冷媒循环机构。如图2、图3A所示，喷射器100具备喷嘴部110、吸引部120、混合部130以及扩散部140。

[0029] 喷嘴部110将从冷凝器12流出的液相冷媒取入，随着朝向冷媒流动的下游侧而缩小通路面积，将冷媒的压力能转换为速度能，而使冷媒等熵地进行减压膨胀。喷嘴部110也可以用作对流体进行减压的喷嘴的一例。喷嘴部110由细长的圆筒状的构件形成，在中心部具有沿着中心轴延伸的剖面圆形的冷媒通路111。冷媒通路111可以用作供流体流通的流体通路的一例。并且，喷嘴部110具备随着从上游端朝向下游侧而冷媒通路111变细的缩窄部112、以及配设在该缩窄部112的下游侧且随着朝向下游侧而冷媒通路111扩大的扩宽部
114。缩窄部112与扩宽部114连接的部位成为流路面积最缩小的喷嘴喉部113。喷嘴喉部113可以用作在流体通路的途中通路截面积最小的喉部的一例。

[0030] 扩宽部114的下游端成为使由喷嘴喉部113以及扩宽部114减压而成为气液二相的冷媒喷出的喷出口114a。另外，扩宽部114的内壁成为通路壁面114b。并且，在通路壁面114b设置有凹部115。

[0031] 凹部115是沿着通路壁面114b的周向延伸的槽，形成为在通路壁面114b上沿周向整周连续的环状的槽。凹部115的与周向正交的剖面形状为V字状。V字形状的宽度尺寸比深度尺寸大。另外，凹部115在扩宽部114中设置在喷出口114a的附近(图3A中的尺寸M的位置)。具体而言，在扩宽部114的轴向的长度设为L时，扩宽部114中的设置凹部115的位置(尺寸M)是从喷出口114a朝向冷媒的上游侧离开扩宽部114的轴向长度L的5％～10％左右的位置。如图3B所示，凹部115沿着通路壁面114b的周向连续地延伸而设置成环形状。

[0032] 吸引部120是沿着与喷嘴部110交叉的方向延伸的通路，配置成从喷射器100的外部与喷嘴部110的喷出口114a连通。吸引部120与蒸发器14的冷媒流出侧连接。

[0033] 混合部130是设置在喷嘴部110的下游侧的通路，将从喷嘴部110(喷出口114a)喷出的高速度的喷出冷媒与从吸引部120(蒸发器14)吸引来的吸引冷媒混合，并且使混合后的混合冷媒向扩散部140流动。

[0034] 扩散部140是使从混合部130流出的混合冷媒的流动减速，将速度能转换为压力能而使冷媒增压的增压部。扩散部140具备随着朝向下游侧而逐渐增大冷媒的流路截面积的形状(所谓的喇叭形状)，从而具有上述的增压功能。扩散部140与气液分离器13连接。

[0035] 返回图1，气液分离器13是将从喷射器100的扩散部140流出的混合冷媒分离成气液二相的分离器。在气液分离器13一体地设置有储液部，该储液部在内部贮存由气液分离器13分离后的气液二相的冷媒。由气液分离器13分离成气液二相的冷媒中的液相冷媒储存在储液部内的下侧，另外，气相冷媒在储液部内储存在液相冷媒的上侧。储液部的供液相冷媒储存的部位通过冷媒配管与蒸发器14的冷媒流入侧连接。另外，储液部的供气相冷媒储存的部位通过冷媒配管与压缩机11的吸入侧连接。

[0036] 蒸发器14是利用来自由鼓风机导入到空调装置的空调壳体内的外部空气或者车室内空气(以下称作内部空气)的吸热作用而使在内部流通的液相冷媒蒸发的热交换器。蒸发器14的冷媒流出侧通过冷媒配管与喷射器100的吸引部120连接。

[0037] 未图示的控制装置具备包括CPU、ROM以及RAM等在内的公知的微型计算机及其周边电路。向该控制装置输入基于乘坐人员的来自操作面板(未图示)的各种操作信号(空调工作开关、设定温度开关等)、来自各种传感器组的检测信号等，控制装置使用这些输入信号并基于存储在ROM内的控制程序进行各种运算、处理，从而控制各种设备(这里主要是压缩机11)的工作。

[0038] 接下来，对基于上述结构的本实施方式的动作以及作用效果进行说明。

[0039] 当乘坐人员接通空调工作开关、设定温度开关等时，基于从控制装置输出的控制信号向压缩机11的电磁离合器通电，使电磁离合器成为连接状态，从车辆行驶用发动机向压缩机11传递旋转驱动力。需要说明的是，在压缩机11是电动压缩机的情况下，电动机工作，从电动机向压缩机11传递旋转驱动力。

[0040] 并且，当从控制装置基于控制程序向压缩机11的电磁式容量控制阀输出控制电流In(控制信号)时，调节压缩机11的排出容量，压缩机11从储液部14吸入气相冷媒，对其进行压缩后排出。

[0041] 从压缩机11压缩排出的高温高压的气相冷媒向冷凝器12流入。在冷凝器12中，高温高压的冷媒被外部空气冷却而冷凝液化。从冷凝器12流出的液相冷媒向喷射器100的喷嘴部110(缩窄部112)内流入。

[0042] 在喷嘴部110中，利用缩窄部112、喷嘴喉部113以及扩宽部114使冷媒进行减压膨胀，成为气液二相冷媒。在该减压膨胀时，冷媒的压力能被转换为速度能，因此，气液二相冷媒从喷出口114a高速度地喷出。并且，在该冷媒喷出流的冷媒吸引作用下，气液分离器13内的液相冷媒在蒸发器14内流通，成为气相冷媒并被吸引部120吸引。

[0043] 从喷出口114a喷出的气液二相冷媒与被吸引部120吸引的气相冷媒在喷嘴部110的下游侧的混合部130中混合，成为混合冷媒并向扩散部140流入。在该扩散部140中，利用趋向下游侧的通路面积的扩大而将冷媒的速度能转换为压力能，因此冷媒的压力上升。

[0044] 然后，从扩散部140流出的冷媒向气液分离器13流入。由气液分离器13分离成气液二相的冷媒向储液部流入。储液部内的气相冷媒被压缩机11吸入并被再次压缩。此时，被压缩机11吸入的冷媒的压力通过喷射器100的扩散部140而上升，因此能够减少压缩机11的驱动动力。

[0045] 另外，由气液分离器13分离成气液二相的冷媒中的、液相冷媒在喷射器100的冷媒吸引作用下从储液部向蒸发器14流入。在蒸发器14中，低压的液相冷媒从空调壳体内的空气(外部空气或者内部空气)吸热而蒸发气化。换句话说，空调壳体内的空气被冷却。并且，通过蒸发器14后的气相冷媒被喷射器100吸引，从扩散部140流出。

[0046] 这里，在本实施方式中，在扩宽部114设置有凹部115。如图4所示，在喷嘴喉部113中被减压了的冷媒在扩宽部114中被加速，成为超音速而到达凹部115。在凹部115的上游部，首先，通路截面积随着从通路壁面114b朝向凹部115的底部而扩大，因此超音速的冷媒被加速，在扩宽部114内产生膨胀波。此时，冷媒的压力降低。接下来，在凹部115的下游部，通路截面积随着从凹部115的底部朝向通路壁面114b而缩小，因此加速后的冷媒被急剧减速，产生冲击波。此时，冷媒的压力上升。由此，能够消除从喷出口114a喷出的喷流中的膨胀波的产生，能够将喷流的流动维持为接近适度膨胀或过度膨胀的状态，能够减少喷流所引起的噪声。

[0047] 另外，由于将凹部115的与周向正交的剖面形状形成为V字状，因此能够使凹部115的上游部以及下游部的通路面积的扩大率、缩小率固定，从而能够适当地获得凹部115的上游部的冷媒的加速效果以及凹部115的下游侧的冷媒的减速效果。

[0048] 另外，将设置凹部115的位置设为从喷出口114a朝向上游侧离开扩宽部114的轴向长度L的5％～10％的位置，而位于喷出口114a的附近，因此能够尽可能地不对扩宽部114中的冷媒的基本流动造成妨碍，从而能够发挥上述那样的凹部115的效果。

[0049] 以上，虽说明了本发明的优选实施方式，但本发明完全不受上述的实施方式限制，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形来实施。

[0050] 也可以构成为，与位于通路壁面114b和凹部115的交界的凸角部115a的角度相比，位于凹部115的底部的凹角部115b的角度较小。由此，与在位于凹部115的底部的凹角部115b处的情况相比，在位于通路壁面114b和凹部115的交界的凸角部115a处更能够减少冷媒的冲击波的产生。因此，能够朝向凹部115的底部不损失能量地使超音速的冷媒加速。并且，从通路壁面114b朝向凹部115的底部的加速随着从凹部115的底部朝向通路壁面114b而急剧减小，因此能够高效地产生冲击波。通过采用该结构，能够进一步有效地减少喷流所引起的噪声。另外，也可以构成为，与位于凹部115的上游侧的凸角部115a的角度相比，位于凹部115的下游侧的凸角部115a的角度设置为较小。相反，也可以构成为，与位于凹部115的下游侧的凸角部115a的角度相比，位于凹部115的上游侧的凸角部115a的角度设置为较小。

[0051] 在所述实施方式中，设置于扩宽部114的凹部115的剖面形状为V字状，但并不局限于此，也可以是U字状。

[0052] 另外，说明了向喷嘴部110流入的高压冷媒是液相冷媒的情况，但并不局限于此，也可以是气液二相冷媒。

[0053] 另外，使用本喷射器100的制冷循环10不限于上述实施方式的制冷循环，也可以具备两个蒸发器，使从扩散部140流出的冷媒向第一蒸发器流入，另外，使从冷凝器流出的冷媒的一部分向第二蒸发器流入，使从第二蒸发器流出的冷媒被吸引部120吸引。或者，也可以使从扩散部140流出的冷媒向压缩机流出，另外，使从冷凝器流出的冷媒的一部分减压后向蒸发器流入，使从蒸发器流出的冷媒被吸引部120吸引。

[0054] 另外，上述实施方式的制冷循环10能够应用于车辆用冷库、或者家庭用的热水器用或室内空调用的热泵循环，而取代应用于上述那样的车辆用空调装置。

[0055] 另外，在上述实施方式中，没有特别指定冷媒的种类，可以使用氟类冷媒、HC类冷媒、二氧化碳冷媒等，除了应用于普通循环，还能够应用于超临界循环以及亚临界循环。