專利名稱：噴射器回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有噴射器的噴射器回路，該噴射器通過將膨脹能量轉(zhuǎn)化為壓力能量來增加壓縮機的吸入壓力，同時使蒸汽壓縮制冷回路中的致冷劑減壓膨脹，從而使熱量從低溫端向高溫端輸送。
在采用等熵方式的減壓裝置(例如膨脹閥)的冷卻回路中(下文中此種冷卻回路稱作膨脹閥回路)，從膨脹閥流出的致冷劑流入到蒸發(fā)器中。然而，在噴射器回路中，從噴射器流出的致冷劑流入到液態(tài)分離器中，同時從氣—液分離器分離出的液態(tài)致冷劑輸送到蒸發(fā)器中，而從氣—液分離器分離出的氣態(tài)致冷劑輸送到壓縮機中。
簡而言之，膨脹閥回路是一種致冷劑單向流動的回路，其中致冷劑通過壓縮機、冷卻器、膨脹閥、蒸發(fā)器和壓縮機的順序發(fā)生循環(huán)。如圖8所示，在噴射器回路中致冷劑有不同的流向。其中在一種流動方式中，致冷劑通過壓縮機100、冷卻器200、噴射器400、氣—液分離器500和壓縮機100的順序進行循環(huán)(以下將此種循環(huán)稱作驅(qū)動流動方式)。在另一種流動方式中，致冷劑通過氣—液分離器500、蒸發(fā)器300、噴射器400、氣—液分離器500、的順序進行循環(huán)(以下將此種循環(huán)稱作吸入流動方式)。
這樣，通過將閥門充分地開啟使高溫致冷劑流入到蒸發(fā)器中，可以使蒸發(fā)器中形成的結(jié)霜去除(即除霜操作)。然而，在噴射器回路中，流過冷卻器(驅(qū)動流動方式)和吸入流動方式中流經(jīng)蒸發(fā)器的致冷劑不同。由此，驅(qū)動方式中的致冷劑不能輸送到蒸發(fā)器中，從而不能完成除霜操作。
如圖9所示，本發(fā)明通過設(shè)置熱氣通道對具有下述結(jié)構(gòu)的噴射器回路進行了試驗，該熱氣通道(采用設(shè)置旁路管道的形式)600用于將高溫致冷劑從壓縮機100向蒸發(fā)器300的進口端輸送并同時使其通過旁路流經(jīng)冷卻器200和噴射器400。除霜控制閥610用于開啟和關(guān)閉熱氣通道600，這樣即可通過控制除霜控制閥610的開度來實現(xiàn)除霜操作。然而，這將帶來下述問題。
在圖9所述的試驗裝置中，通常操作情況下，致冷劑在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)，除霜控制閥610關(guān)閉以防止從壓縮機100中排放的致冷劑流過熱氣通道600。然而，從低溫端(蒸發(fā)器300的端部)流入到熱氣通道600的致冷劑滯留在熱氣通道600中。這樣使得能夠用于通常操作的致冷劑的可利用數(shù)量減少。
這樣，將要使用更多一些的致冷劑以補償滯留在熱氣通道600中的致冷劑流量。這樣將使噴射器回路的制造成本增加。同時在出現(xiàn)過載情形時，高壓端的壓力將急劇地增加。
在膨脹閥回路的一種變化形式中，其通過設(shè)置熱氣通道使熱氣導入到蒸發(fā)器中而不需要通過冷卻器和膨脹閥。在膨脹閥回路中，熱氣通道與壓縮機并聯(lián)，這樣在通常操作中，通過壓縮機的作用可以將滯留在熱氣通道中的致冷劑抽出。
另一方面，在噴射器回路中，噴射器中產(chǎn)生的壓差使致冷劑在低壓力下產(chǎn)生循環(huán)。這樣，將很難產(chǎn)生使滯留在熱氣通道中的致冷劑抽出的抽吸作用力。由此，流入到熱氣通道中的致冷劑滯留在熱氣通道中的可能性提高。
為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明提供一種噴射器回路，其包括用于吸入并壓縮致冷劑的壓縮機；用于冷卻從壓縮機中排放出來的冷卻致冷劑的冷卻器；用于蒸發(fā)致冷劑的蒸發(fā)器；噴射器，其包括通過將從冷卻器排放出的高壓致冷劑的壓力能量轉(zhuǎn)化成速度能量使致冷劑減壓膨脹的管口；吸入裝置，其用于利用從管口噴射出的致冷劑的高速流動吸入在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑并通過在從管口噴射出的致冷劑與蒸發(fā)器吸入的致冷劑混合過程中將速度能量轉(zhuǎn)化成壓力能量使致冷劑的壓力增加；用于分離氣態(tài)和液態(tài)致冷劑之后存儲致冷劑并將氣態(tài)致冷劑輸送到壓縮機的吸入端，而將液態(tài)致冷劑輸送到蒸發(fā)器中的氣—液分離器；和用于將從壓縮機排放的致冷劑導入蒸發(fā)器中的熱氣通道，其中所述的熱氣通道至少繞過噴射器，其中還設(shè)置有用于防止通常操作中在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的致冷劑流入熱氣通道的截流裝置。
這樣，可以防止熱氣通道中從低壓端(蒸發(fā)器的端部)排出的致冷劑滯留在熱氣通道中，這樣所需的致冷劑的數(shù)量減少并且噴射器回路的制造成本得以降低。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，本發(fā)明中的噴射器回路包括用于吸入并壓縮致冷劑的壓縮機；用于冷卻從壓縮機中排放出來的冷卻致冷劑的冷卻器；用于蒸發(fā)致冷劑的蒸發(fā)器；噴射器，其包括通過將從冷卻器排放出的高壓致冷劑的壓力能量轉(zhuǎn)化成速度能量使致冷劑減壓膨脹的管口；吸入裝置，其用于利用從管口噴射出的致冷劑的高速流動吸入在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑并通過在從管口噴射出的致冷劑與蒸發(fā)器吸入的致冷劑混合過程中將速度能量轉(zhuǎn)化成壓力能量使致冷劑的壓力增加；用于分離氣態(tài)和液態(tài)致冷劑之后存儲致冷劑并將氣態(tài)致冷劑輸送到壓縮機的吸入端，而將液態(tài)致冷劑輸送到蒸發(fā)器中的氣—液分離器；用于接收至少從蒸發(fā)器中產(chǎn)生的水分的排水盤；用于將從壓縮機排放的致冷劑至少通過排水盤導入蒸發(fā)器中并至少繞過噴射器的熱氣通道；其中還設(shè)置有用于防止通常操作中在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的致冷劑流入熱氣通道的截流裝置。
這樣，在通常操作模式中，可以防止熱氣通道中從低壓端(蒸發(fā)器的端部)排出的致冷劑滯留在熱氣通道中，這樣所需的致冷劑的數(shù)量減少并且噴射器回路的制造成本得以降低。
如上所述，如果熱氣通道設(shè)置成流經(jīng)排水盤，熱氣通道的長度將延長并且滯留于熱氣通道的致冷劑的數(shù)量增加。然而，由于本發(fā)明使回路中所需的致冷劑的數(shù)量減少，當熱氣通道延長時，本發(fā)明的技術(shù)效果非常明顯。這樣，排水盤中可能冷凍和集聚的致冷劑在除霜操作中得到解凍，從而使需求致冷劑的數(shù)量得到降低。
在本發(fā)明的另一種形式中，所述的截流裝置是使致冷劑只能沿單一方向流動的單向閥。
在本發(fā)明的另一種形式中，所述的截流裝置是能夠開啟和關(guān)閉熱氣通道的電磁閥。
另外，在本發(fā)明的另一種形式中，所述的截流裝置設(shè)置成使熱氣通道與致冷劑通道的上端相連，其中從氣—液分離器中的液態(tài)致冷劑流經(jīng)致冷劑通道。
這樣，在通常操作模式中，熱氣通道的進口和出口在通常操作過程中均處于關(guān)閉狀態(tài)，進而可以防止致冷劑滯留在熱氣通道。這樣使回路中需求的致冷劑的數(shù)量得到降低。
圖2是顯示本發(fā)明的實施方式中的噴射器的示意圖。
圖3是顯示噴射器中致冷劑通道的橫截面沿徑向方向相對于中心部位的位置與致冷劑從致冷劑管口的出口向致冷劑擴散部件出口的致冷劑流速之間關(guān)系的三維特征示意圖。
圖4是顯示本發(fā)明第一實施方式中的噴射器回路的技術(shù)效果的直方圖表。
圖5是顯示本發(fā)明第二實施方式的噴射器回路的示意圖。
圖6A是顯示本發(fā)明第三實施方式的噴射器回路的示意圖。
圖6B是顯示圖6A中圓形部位6B所示部件的局部放大圖。
圖7是顯示本發(fā)明第三實施方式的噴射器回路的示意圖。
圖8是顯示現(xiàn)有技術(shù)中的噴射器回路的示意圖。
圖9是顯示試驗用噴射器回路的示意圖。
在本實施方式中，本發(fā)明中的噴射器回路運用于使用氟利昂作為致冷劑的汽車用空調(diào)系統(tǒng)。

圖1示出了本發(fā)明中的噴射器回路。
附圖標號100表示通過從驅(qū)動源(圖中未示出)獲得驅(qū)動動力來吸入和壓縮致冷劑的壓縮機；標號200表示通過將從壓縮機100排放出來的冷卻致冷劑中的熱量向外部空氣傳導的冷卻器(冷卻器)。需要說明的是，本發(fā)明實施方式中的壓縮機100是可變功率壓縮機，該壓縮機的排放出來的致冷劑流量(排量)可以調(diào)節(jié)以將吸入到壓縮機100中的致冷劑的溫度控制到預定溫度。
從吹入到乘客車廂的空氣中的熱量傳輸?shù)揭簯B(tài)致冷劑中時，蒸發(fā)器300使液態(tài)致冷劑蒸發(fā)，從而使空氣得到制冷。噴射器400使從冷卻器200流出的致冷劑減壓膨脹并吸入在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑，同時將膨脹能轉(zhuǎn)化成壓力能量以增加壓縮機100的吸入壓力。
排水盤310用于集收蒸發(fā)器300產(chǎn)生的冷凝水或者下述除霜操作過程中產(chǎn)生的融化水。通常情況下，排水盤310設(shè)置于蒸發(fā)器300的下面。
另外，如圖2所示，噴射器400包括用于將從冷卻器200中流出的高壓壓力能量(壓差)轉(zhuǎn)化成速度能量(速差)以使致冷劑減壓膨脹的管口410；用于蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑流入的致冷劑進口420；用于使從管口410排放的致冷劑和從蒸發(fā)器300中吸入的致冷劑進行混合的混合部件430，同時其通過致冷劑的流動作用(噴射流動)使從管口410排出的高速運動的致冷劑流入到致冷劑進口420中；通過將流出混合部件430的致冷劑的速度能量轉(zhuǎn)化成壓力能量來增加致冷劑壓力的擴散部件440及其他部件。
致冷劑進口420形成沿靠近混合部件430方向逐漸增加橫截面積的圓錐形，擴散部件440也設(shè)置成沿靠近致冷劑出口方向逐漸增加橫截面積的圓錐形。
另外，在圖1中，氣—液分離器500接收從噴射器400流出的致冷劑并將氣態(tài)致冷劑和液態(tài)致冷劑進行分離并將氣體和液體儲存起來。分離出來的氣態(tài)致冷劑吸入到壓縮機100中，而分離出來的液態(tài)致冷劑吸入到蒸發(fā)器300中。
熱氣通道(采用熱氣管的形式)600使從壓縮機100中排放出來的致冷劑不經(jīng)過冷卻器200和噴射器400而導入到致冷劑進口中(即導入到位于蒸發(fā)器300和氣—液分離器500之間的致冷劑通道510中)。熱氣通道600設(shè)置成流經(jīng)排水盤310。
接下來，設(shè)置于熱氣通道600中用于開啟和關(guān)閉熱氣通道600的除霜控制閥(電磁閥)位于靠近壓縮機100而遠離排水盤310的位置。另外，用于使致冷劑只能從壓縮機100流向蒸發(fā)器300(即致冷劑通道510)的第一單向閥(防止致冷劑流入的閥)620設(shè)置于熱氣通道600中并處于靠近蒸發(fā)器300而遠離排水盤310的位置。此外，用于使從氣—液分離器500分離出來的致冷劑輸送到蒸發(fā)器300中的第二單向閥520設(shè)置于致冷劑通道510中并處于靠近氣—液分離器500而遠離熱氣通道600與致冷劑通道510相連的接頭部位的位置。
下面，對噴射器回路(運用于汽車空調(diào)系統(tǒng))的操作過程進行詳細的說明。
1.通常操作過程(致冷劑在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的情況)壓縮機100運行以使從壓縮機100排出的致冷劑流向冷卻器200從而產(chǎn)生循環(huán)。這樣，經(jīng)過冷卻器200冷凝的致冷劑減壓且在噴射器400的管口410中膨脹以從蒸發(fā)器300中吸入致冷劑，同時壓縮機100從氣—液分離器500中吸入氣態(tài)的致冷劑。
蒸發(fā)器300中的致冷劑被噴射器400吸入，這樣液態(tài)致冷劑從氣—液分離器500導入到蒸發(fā)器300中。導入的致冷劑在吹入到乘客車廂中的空氣熱量的作用下蒸發(fā)。
接著，從蒸發(fā)器300吸入的致冷劑(吸入流動的氣體)和從管口410中排放的致冷劑(驅(qū)動流動的氣體)在混合部件430中發(fā)生混合，同時通過擴散部件440將動態(tài)壓力轉(zhuǎn)化成靜態(tài)壓力并返回到氣—液分離器500中。
此時，如圖3所示，在混合部件430中，驅(qū)動流動氣體和吸入流動氣體混合在一起以儲存驅(qū)動流動氣體和吸入流動氣體的動能。這將使混合部件430中的致冷劑壓力(靜態(tài)壓力)增加。另一方面，在擴散部件440中，在橫截面積逐漸增大的通道作用下，致冷劑的速度動能(動態(tài)壓力)轉(zhuǎn)化成壓力能量(靜態(tài)壓力)。這樣，在噴射器400中，在混合部件430和擴散部件440中致冷劑的壓力增大。在下面敘述中，可將混合部件430和擴散部件440統(tǒng)稱為增壓器。具體地說，在理想噴射器400中，致冷劑的壓力增加以保持混合部件430中驅(qū)動流體和吸入流體的總動量，同時致冷劑壓力增加以維持擴散部件440中的能量。
如圖3所示，氣體速度表示從管口410中排放出來的致冷劑的速度，其設(shè)置成一個整數(shù)值。軸向參數(shù)以管口410的出口為起點進行測量；具體地說，管口410的出口位置對應(yīng)于圖3中下端軸原點位置。徑向參數(shù)(圖3中的下端右邊軸)以噴射器400的中心線的位置為起點進行測量。
2.除霜操作過程當除霜控制閥610開啟時，從壓縮機100中排放出來的高溫致冷劑(熱氣)通過熱氣通道600導入到蒸發(fā)器300中。這樣，致冷劑經(jīng)由壓縮機100、熱氣通道600(排水盤310)、第一單向閥620、蒸發(fā)器300、噴射器400(致冷劑進口420部件、混合部件430和擴散部件440)、氣—液分離器500產(chǎn)生循環(huán)，由此，可以在排水盤310中冷凍的水分，如融化水或者冷凝水得到解凍。
在本發(fā)明中，第一單向閥620設(shè)置于熱氣通道600中并使致冷劑只能從壓縮機100流向蒸發(fā)器300中(即致冷劑通道510中)。這樣，第一單向閥620用作防止致冷劑在通常操作模式中轉(zhuǎn)化成熱氣的裝置。
這樣，在通常操作模式中，致冷劑不能夠從低壓端(蒸發(fā)器300的端部)流向熱氣通道600中。由此，所需的致冷劑的數(shù)量減少并且噴射器回路的制造成本得到降低。
如上所述，如果熱氣通道600設(shè)置成流經(jīng)排水盤310，熱氣通道600的長度將延長并且滯留于熱氣通道600的致冷劑的數(shù)量增加。然而，由于本發(fā)明使回路中所需的致冷劑的數(shù)量實現(xiàn)最小化，圖1所示的本發(fā)明中熱氣通道延長的第一實施方式的技術(shù)效果十分明顯。這樣，排水盤310中可能冷凍和滯留的致冷劑在除霜操作中得到解凍，從而使需求致冷劑的數(shù)量得到降低。
另外，由于用于開啟和關(guān)閉熱氣通道600的除霜控制閥(電磁閥)610設(shè)置于熱氣通道600中靠近壓縮機100的位置，熱氣通道600的進口和出口在通常操作過程中均處于關(guān)閉狀態(tài)，進而可以防止致冷劑滯留在熱氣通道600。這樣使回路中需求的致冷劑的數(shù)量得到降低。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中的噴射器回路需求的致冷劑數(shù)量將降低10％。
第二實施方式在第一實施方式中，第一單向閥620起到防止致冷劑流入裝置的作用。在本發(fā)明的第二實施方式中，如圖5所示，用于開啟和關(guān)閉熱氣通道600的電磁閥用作截流裝置620。電磁閥600與除霜控制閥610協(xié)同運作。
第三實施方式在第一和第二實施方式中，截流裝置620采用單向閥、電磁閥及其類似裝置。在第三實施方式中，如圖6A所示，熱氣通道600與致冷劑通道510的上端相連，這樣即能防止從致冷劑通道510下部流經(jīng)的致冷劑(液態(tài)致冷劑)流入到與致冷劑通道510的上端相連的熱氣通道600中。
這樣，回路中所需的致冷劑的數(shù)量得以減少，同時噴射器回路中部件的數(shù)量減少。
如圖6B所示，熱氣通道600與致冷劑通道510的彎折部位相連。然而，本實施方式不僅限于此。熱氣通道600也可以與致冷劑通道510的直線部位相連。
第四實施方式如圖7所示，在第四實施方式中，截流裝置620設(shè)置于熱氣通道600中靠近壓縮機100的位置，而除霜控制閥610設(shè)置于熱氣通道600中的相對端靠近壓縮機100的位置。
其他實施方式在上述實施方式中，本發(fā)明主要運用于汽車空調(diào)系統(tǒng)中。然而，本發(fā)明不僅限于此而可以運用到熱水輸送、冰箱或者其類似物中。
在上述實施方式中，熱氣通道600與氣—液分離器500的下游端的致冷劑通道510相連。然而，本發(fā)明不僅限于此。
另外，在所述的實施方式中，熱氣通道600將致冷劑導入到蒸發(fā)器300中并繞過的冷卻器200和噴射器400。然而，本發(fā)明不僅限于此。熱氣通道也可以只繞過噴射器400。
此外，在本發(fā)明中，致冷劑不僅限于氟利昂?？梢耘e例來說，噴射器回路中也可以采用自然致冷劑，例如二氧化碳或氮氣，這樣高壓端形成臨界壓力或者更高的壓力。
權(quán)利要求
1.一種噴射器回路，其包括用于吸入并壓縮致冷劑的壓縮機(100)；用于冷卻從壓縮機(100)中排放出來的冷卻致冷劑的冷卻器(200)；用于蒸發(fā)致冷劑的蒸發(fā)器(300)；噴射器(400)，其包括通過將從冷卻器(200)排放出的高壓致冷劑的壓力能量轉(zhuǎn)化成速度能量使致冷劑減壓膨脹的管口(410)；吸入裝置(420、430)，其用于利用從管口(410)噴射出的致冷劑的高速流動吸入在蒸發(fā)器(300)中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑并在從管口(410)噴射出的致冷劑與蒸發(fā)器(300)吸入的致冷劑混合過程中將速度能量轉(zhuǎn)化成壓力能量使致冷劑的壓力增加；用于分離氣體及液體狀態(tài)的致冷劑、存儲致冷劑并將氣態(tài)致冷劑輸送到壓縮機(100)的吸入端，而將液態(tài)致冷劑輸送到蒸發(fā)器(300)中的氣—液分離器(500)；和用于將從壓縮機(100)排放的致冷劑導入蒸發(fā)器(300)中的熱氣通道(600)，其中所述的熱氣通道(600)繞過噴射器(400)；和用于防止通常操作中在蒸發(fā)器(300)中蒸發(fā)的致冷劑流入熱氣通道(600)的截流裝置(620)。
2.一種噴射器回路，其包括用于吸入并壓縮致冷劑的壓縮機(100)；用于冷卻從壓縮機(100)中排放出來的冷卻致冷劑的冷卻器(200)；用于蒸發(fā)致冷劑的蒸發(fā)器(300)；噴射器(400)，其包括通過將從冷卻器(200)排放出的高壓致冷劑的壓力能量轉(zhuǎn)化成速度能量使致冷劑減壓膨脹的管口(410)和吸入裝置(420、430)，其用于利用從管口(410)噴射出的致冷劑的高速流動吸入在蒸發(fā)器(300)中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑并在管口(410)噴射出的致冷劑與蒸發(fā)器(300)吸入的致冷劑混合過程中將速度能量轉(zhuǎn)化成壓力能量使致冷劑的壓力增加；用于分離氣體及液體狀態(tài)的致冷劑、存儲致冷劑并將氣態(tài)致冷劑輸送到壓縮機(100)的吸入端，而將液態(tài)致冷劑輸送到蒸發(fā)器(300)中的氣—液分離器(500)；和用于接收至少從蒸發(fā)器(300)中產(chǎn)生的水分的排水盤(310)；用于將從壓縮機(100)排放的致冷劑至少通過排水盤(310)導入蒸發(fā)器(300)中，其中所述的熱氣通道(600)繞過噴射器(400)；和用于防止通常操作中在蒸發(fā)器(300)中蒸發(fā)的致冷劑流入熱氣通道(600)的截流裝置(620)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的噴射器回路，其特征在于所述的截流裝置(620)是使致冷劑只能沿單一方向流動的單向閥。
4.如權(quán)利要求1或2所述的噴射器回路，其特征在于所述的截流裝置(620)是能夠開啟和關(guān)閉熱氣通道(600)的電磁閥。
5.如權(quán)利要求1或2所述的噴射器回路，其特征在于所述的截流裝置(620)設(shè)置成使熱氣通道(600)與致冷劑通道(510)的上端相連，其中從氣—液分離器(500)中的液態(tài)致冷劑流經(jīng)致冷劑通道(510)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的噴射器回路，其特征在于截流裝置(620)位于熱氣通道(600)中靠近蒸發(fā)器(300)的位置；用于開啟和關(guān)閉熱氣通道(600)的除霜控制閥(610)位于熱氣通道(600)中靠近壓縮機(100)的位置。
全文摘要
一種噴射器回路，用于使致冷劑只能從壓縮機(100)流向蒸發(fā)器(300)中(致冷劑通道(510))的第一單向閥(620)設(shè)置于熱氣通道(600)中，該熱氣通道將從壓縮機(100)中排放的致冷劑導入到蒸發(fā)器(300)中而不需要流經(jīng)冷卻器(200)和噴射器(400)。這樣，在通常操作模式中，可以防止熱氣通道(600)中從低壓端(蒸發(fā)器(300)的端部)排出的致冷劑滯留在熱氣通道(600)中，因此所需的致冷劑的數(shù)量減少并且噴射器回路的制造成本得以降低。
文檔編號F25B1/06GK1410734SQ02145740
公開日2003年4月16日 申請日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月4日
發(fā)明者武內(nèi)裕嗣 申請人:株式會社電裝