本公開涉及具備一流體微?；瘒娮斓膰娚淦骷笆褂昧嗽搰娚淦鞯臒岜醚b置。

背景技術(shù)：

微?；夹g(shù)除了被應(yīng)用于液體燃料的燃燒技術(shù)等的能量關(guān)聯(lián)技術(shù)之外，還被應(yīng)用于噴霧涂裝、噴霧干燥、調(diào)濕、農(nóng)藥撒放、滅火等各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。對(duì)噴霧噴嘴所要求的性能根據(jù)噴霧噴嘴的用途而各種各樣。另外，關(guān)于噴霧噴嘴的微粒化原理，研究了通過亂流實(shí)現(xiàn)的微?；?、包括使通過擴(kuò)散噴霧而形成的薄膜分裂的微粒化、使用了離心力的微?；?、包括形成液線并使其分裂的微?；?、通過二流體的相互作用實(shí)現(xiàn)的微?；雀鞣N各樣的原理。

噴射器在真空泵、制冷循環(huán)裝置等各種各樣的設(shè)備中被用作減壓單元。如圖9所示，專利文獻(xiàn)1所記載的制冷循環(huán)裝置200具備壓縮機(jī)102、冷凝器103、噴射器104、分離器105以及蒸發(fā)器106。噴射器104從冷凝器103接受作為驅(qū)動(dòng)流的制冷劑液，將從蒸發(fā)器106供給的制冷劑蒸氣吸入并使其升壓，然后朝向分離器105排出。在分離器105中將制冷劑液和制冷劑蒸氣分離。壓縮機(jī)102吸入由噴射器104升壓后的制冷劑蒸氣。由此，壓縮機(jī)102的壓縮做功減少，制冷循環(huán)的COP(coefficient of performance：性能系數(shù))提高。

如圖10所示，噴射器104具有噴嘴140、吸引口141、混合部142以及升壓部143。在噴嘴140的出口附近設(shè)置有將噴嘴140的內(nèi)部和外部連通的多個(gè)連通口144。制冷劑蒸氣從吸引口141被噴射器104吸入。吸入的制冷劑蒸氣的一部分經(jīng)過連通口144而被導(dǎo)入噴嘴140的內(nèi)部。另外，噴射器104的噴嘴140在出口附近具有縮徑部。在縮徑部，制冷劑的流速上升，壓力下降。因此，供給到噴嘴140的制冷劑(驅(qū)動(dòng)流)在縮徑部處從液相向氣液二相變化。但是，在將過冷卻狀態(tài)的液體作為驅(qū)動(dòng)流的情況下，由于不會(huì)發(fā)生相變化，所以無法將驅(qū)動(dòng)流微粒化。

如圖11所示，專利文獻(xiàn)2所記載的噴射器300具備第1噴嘴301、第2噴嘴302、霧化機(jī)構(gòu)303以及混合部304。第1噴嘴301被供給液相的工作流體。第2噴嘴302吸入氣相的工作流體。霧化機(jī)構(gòu)303配置于第1噴嘴301的頂端部，使液相的工作流體保持液相狀態(tài)而霧化。由霧化機(jī)構(gòu)303生成的霧狀的工作流體和被第2噴嘴302吸入的氣相的工作流體在混合部304中混合，生成流體混合流(merged fluid flow)。

如圖12所示，霧化機(jī)構(gòu)303具有噴射部306及碰撞面形成部307。噴射部306是安裝于第1噴嘴301的頂端部的部分。噴射部306形成有多個(gè)節(jié)流孔308。多個(gè)節(jié)流孔308以將第1噴嘴301和混合部304連通的方式貫通筒狀的噴射部306的底部。制冷劑液經(jīng)過這些節(jié)流孔308而從第1噴嘴306朝向碰撞面形成部307噴射。碰撞面形成部307是具有應(yīng)該與來自噴射部306的噴流碰撞的碰撞面309的部分，由軸部310及擺部311構(gòu)成。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第3158656號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：國際公開第2015/019563號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

噴射器的性能依賴于驅(qū)動(dòng)流與吸引流之間的動(dòng)量輸送是否高效地進(jìn)行。在該觀點(diǎn)下，專利文獻(xiàn)2的噴射器300還有進(jìn)一步改良的余地。

本公開提供一種用于提高噴射器的性能的技術(shù)。

即，本公開提供一種噴射器，具備：

第1噴嘴，其被供給液相的工作流體；

第2噴嘴，其吸入氣相的所述工作流體；

霧化機(jī)構(gòu)，其配置于所述第1噴嘴的頂端部，使液相的所述工作流體保持液相狀態(tài)而霧化；以及

混合室，其將由所述霧化機(jī)構(gòu)生成的霧狀的所述工作流體和被所述第2噴嘴吸入的氣相的所述工作流體混合而生成流體混合流，

所述霧化機(jī)構(gòu)具有節(jié)流孔和在所述節(jié)流孔的中心軸的延長線上設(shè)置的碰撞板，

所述碰撞板包括相對(duì)于所述節(jié)流孔的所述中心軸傾斜的碰撞面，

在將所述碰撞板正投影到投影面上時(shí)，在所述碰撞板的投影像中，所述碰撞面的輪廓線上的至少1點(diǎn)相對(duì)于第2基準(zhǔn)線位于基準(zhǔn)點(diǎn)側(cè)，

在此，

將所述節(jié)流孔的所述中心軸的延長線與所述碰撞面的交點(diǎn)定義為基準(zhǔn)點(diǎn)，

將包含所述節(jié)流孔的所述中心軸且與所述碰撞面垂直地交叉的平面定義為基準(zhǔn)面，

將所述基準(zhǔn)面與所述碰撞面的輪廓線的交點(diǎn)定義為碰撞端點(diǎn)，

將連結(jié)所述基準(zhǔn)點(diǎn)和所述碰撞端點(diǎn)的線段定義為第1基準(zhǔn)線，

將包含所述碰撞端點(diǎn)且與所述第1基準(zhǔn)線垂直的直線定義為所述第2基準(zhǔn)線，并且，

將包含所述第1基準(zhǔn)線且與所述基準(zhǔn)面垂直的面定義為投影面。

根據(jù)上述技術(shù)，噴射器的性能得以提高。

附圖說明

圖1是本公開的一實(shí)施方式的噴射器的剖視圖。

圖2A是圖1所示的噴射器的霧化機(jī)構(gòu)的局部放大剖視圖。

圖2B是圖1所示的噴射器的霧化機(jī)構(gòu)的平面圖。

圖3是圖1所示的噴射器的混合部的沿著A-A線的剖視圖。

圖4A是通過將霧化機(jī)構(gòu)的碰撞板的一部分向與噴射器的中心軸平行的投影面投影而得到的局部投影圖。

圖4B是碰撞板的展開圖。

圖5A是專利文獻(xiàn)2所記載的噴射器的作用說明圖。

圖5B是在專利文獻(xiàn)2所記載的噴射器中生成的液膜的沿著VB-VB線的剖視圖。

圖6A是實(shí)施方式的噴射器的作用說明圖。

圖6B是在實(shí)施方式的噴射器中生成的液膜的沿著VIB-VIB線的剖視圖。

圖7A是通過將變形例的碰撞板的一部分向與噴射器的中心軸平行的投影面投影而得到的局部投影圖。

圖7B是變形例的碰撞板的展開圖。

圖7C是通過將另一變形例的碰撞板的一部分向與噴射器的中心軸平行的投影面投影而得到的局部投影圖。

圖7D是通過將又一變形例的碰撞板的一部分向與噴射器的中心軸平行的投影面投影而得到的局部投影圖。

圖8是使用了噴射器的熱泵裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖9是以往的制冷循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖10是圖9的制冷循環(huán)裝置所使用的噴射器的剖視圖。

圖11是專利文獻(xiàn)2所記載的噴射器的剖視圖。

圖12是圖11所示的噴射器的霧化機(jī)構(gòu)的放大剖視圖。

具體實(shí)施方式

(成為本公開的基礎(chǔ)的見解)

噴射器的性能依賴于驅(qū)動(dòng)流與吸引流之間的動(dòng)量的輸送是否高效地進(jìn)行。在驅(qū)動(dòng)流是液體、吸引流是氣體的情況下，需要擴(kuò)大參與動(dòng)量的輸送的氣液界面。若考慮使噴射器的效率最大(使驅(qū)動(dòng)能最?。绞箍偫淠颗c吸入蒸氣量相等)，則需要將一流體微?；夹g(shù)應(yīng)用于噴射器。

根據(jù)專利文獻(xiàn)2的噴射器300的霧化機(jī)構(gòu)303，來自噴射部306的噴流與碰撞面309碰撞，成為薄的液膜。液膜在飛出到混合部304的空間之后，通過液膜自身的不穩(wěn)定現(xiàn)象而分裂為許多粒子。液膜越薄，則生成越微細(xì)的粒子。從碰撞面309向混合部304的空間飛出的液膜的厚度隨著液膜的速度的下降而增加。液膜的速度隨著液膜的移動(dòng)距離的增加而下降。因此，碰撞面309中的液膜的擴(kuò)張角越大，則液膜的厚度越大，通過液膜的分裂而生成的粒子的直徑也越大。若粒子的直徑大，則混合部304中的動(dòng)量的輸送的效率也不會(huì)上升，噴射器的性能也不會(huì)上升。也就是說，對(duì)于具備霧化機(jī)構(gòu)的噴射器而言，生成薄的液膜是性能提高的一個(gè)關(guān)鍵。

本公開的第1技術(shù)方案的噴射器具備：

第1噴嘴，其被供給液相的工作流體；

第2噴嘴，其吸入氣相的所述工作流體；

霧化機(jī)構(gòu)，其配置于所述第1噴嘴的頂端部，使液相的所述工作流體保持液相狀態(tài)而霧化；以及

混合室，其將由所述霧化機(jī)構(gòu)生成的霧狀的所述工作流體和被所述第2噴嘴吸入的氣相的所述工作流體混合而生成流體混合流，

所述霧化機(jī)構(gòu)具有節(jié)流孔和在所述節(jié)流孔的中心軸的延長線上設(shè)置的碰撞板，

所述碰撞板包括相對(duì)于所述節(jié)流孔的所述中心軸傾斜的碰撞面，

在將所述碰撞板正投影到投影面上時(shí)，在所述碰撞板的投影像中，所述碰撞面的輪廓線上的至少1點(diǎn)相對(duì)于第2基準(zhǔn)線位于基準(zhǔn)點(diǎn)側(cè)，

在此，

將所述節(jié)流孔的所述中心軸的延長線與所述碰撞面的交點(diǎn)定義為基準(zhǔn)點(diǎn)，

將包含所述節(jié)流孔的所述中心軸且與所述碰撞面垂直地交叉的平面定義為基準(zhǔn)面，

將所述基準(zhǔn)面與所述碰撞面的輪廓線的交點(diǎn)定義為碰撞端點(diǎn)，

將連結(jié)所述基準(zhǔn)點(diǎn)和所述碰撞端點(diǎn)的線段定義為第1基準(zhǔn)線，

將包含所述碰撞端點(diǎn)且與所述第1基準(zhǔn)線垂直的直線定義為所述第2基準(zhǔn)線，并且，

將包含所述第1基準(zhǔn)線且與所述基準(zhǔn)面垂直的面定義為投影面。

根據(jù)第1技術(shù)方案，可抑制碰撞面上的液膜的速度的下降，所以能夠形成薄的液膜。通過薄的液膜的分裂而形成直徑小的粒子。由此，動(dòng)量的輸送的效率提高，噴射器的性能也提高。

本公開的第2技術(shù)方案中，例如，在第1技術(shù)方案的噴射器的所述碰撞板的所述投影像中，從所述碰撞面的所述輪廓線到所述第2基準(zhǔn)線的距離隨著遠(yuǎn)離所述碰撞端點(diǎn)而連續(xù)地或階段性地?cái)U(kuò)大。根據(jù)第2技術(shù)方案，即使在對(duì)噴射器所要求的能力及壓力比都低的情況下，也能夠提高噴射器的性能。

本公開的第3技術(shù)方案中，例如，在第1或第2技術(shù)方案的噴射器的所述碰撞板的所述投影像中，從所述碰撞面的所述輪廓線到所述第2基準(zhǔn)線的距離的最大值為所述第1基準(zhǔn)線的長度以下。根據(jù)第3技術(shù)方案，即使在對(duì)噴射器所要求的能力低且對(duì)噴射器所要求的壓力比高的情況下，也能夠提高噴射器的性能。

本公開的第4技術(shù)方案的噴射器具備：

第1噴嘴，其被供給液相的工作流體；

第2噴嘴，其吸入氣相的所述工作流體；

霧化機(jī)構(gòu)，其配置于所述第1噴嘴的頂端部，使液相的所述工作流體保持液相狀態(tài)而霧化；以及

混合室，其將由所述霧化機(jī)構(gòu)生成的霧狀的所述工作流體和被所述第2噴嘴吸入的氣相的所述工作流體混合而生成流體混合流，

所述霧化機(jī)構(gòu)具有節(jié)流孔和在所述節(jié)流孔的中心軸的延長線上設(shè)置的碰撞板，

所述碰撞板包括相對(duì)于所述節(jié)流孔的所述中心軸傾斜的碰撞面，

滿足從包含a條件和b條件的組中選擇的至少一個(gè)條件，所述a條件是所述碰撞面的輪廓線上的點(diǎn)的位置在與所述噴射器的中心軸平行的方向上變化，所述b條件是所述碰撞面的所述輪廓線包括朝向所述噴射器的所述出口而凸出的部分。

本公開的第5技術(shù)方案中，例如，在第4技術(shù)方案的噴射器中，在將所述節(jié)流孔的所述中心軸的延長線與所述碰撞面的交點(diǎn)定義為基準(zhǔn)點(diǎn)，將包含所述節(jié)流孔的所述中心軸且與所述碰撞面垂直地交叉的平面定義為第1基準(zhǔn)面，將所述碰撞面的所述輪廓線與所述第1基準(zhǔn)面的交點(diǎn)定義為碰撞端點(diǎn)，將包含所述碰撞端點(diǎn)且與所述噴射器的中心軸垂直的平面定義為第2基準(zhǔn)面時(shí)，從所述碰撞面的所述輪廓線到所述第2基準(zhǔn)面的距離隨著遠(yuǎn)離所述碰撞端點(diǎn)而連續(xù)地或階段性地?cái)U(kuò)大。

本公開的第6技術(shù)方案中，例如，在第5技術(shù)方案的噴射器中，從所述碰撞面的所述輪廓線到所述第2基準(zhǔn)面的距離的最大值為從所述基準(zhǔn)點(diǎn)到所述第2基準(zhǔn)面的距離以下。

根據(jù)第4～第6技術(shù)方案，可得到與第1～第3技術(shù)方案相同的效果。

本公開的第7技術(shù)方案的熱泵裝置具備：

對(duì)制冷劑蒸氣進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)；

制冷劑液在其中流動(dòng)的熱交換器；

第1～第6技術(shù)方案的任一技術(shù)方案的噴射器，其使用由所述壓縮機(jī)壓縮后的所述制冷劑蒸氣和從所述熱交換器流出的所述制冷劑液生成制冷劑混合流，

提取器，其從所述噴射器接受所述制冷劑混合流，從所述制冷劑混合流中提取所述制冷劑液；

液路徑，其從所述提取器經(jīng)由所述熱交換器而到達(dá)所述噴射器；以及

蒸發(fā)器，其儲(chǔ)存所述制冷劑液，通過使所述制冷劑液蒸發(fā)來生成應(yīng)該由所述壓縮機(jī)壓縮的所述制冷劑蒸氣。

根據(jù)第7技術(shù)方案，將供給到噴射器的制冷劑液用作驅(qū)動(dòng)流，使來自壓縮機(jī)的制冷劑蒸氣吸入噴射器。噴射器使用制冷劑液和制冷劑蒸氣生成制冷劑混合流。由于能夠減少壓縮機(jī)應(yīng)該承擔(dān)的做功，所以既能大幅削減壓縮機(jī)中的壓縮比，又能達(dá)成與以往同等或更高的熱泵裝置的效率。另外，也能夠使熱泵裝置小型化。

本公開的第8技術(shù)方案中，例如，在第7技術(shù)方案的熱泵裝置中，從所述噴射器排出的所述制冷劑混合流的壓力比被所述噴射器吸入的所述制冷劑蒸氣的壓力高，比向所述噴射器供給的所述制冷劑液的壓力低。根據(jù)第8技術(shù)方案，能夠高效地提高制冷劑的壓力。

本公開的第9技術(shù)方案中，例如，在第7或第8技術(shù)方案的熱泵裝置中，所述制冷劑是常溫下的飽和蒸氣壓為負(fù)壓的制冷劑。

本公開的第10技術(shù)方案中，例如，在第7～第9技術(shù)方案的任一技術(shù)方案的熱泵裝置中，所述制冷劑包含水作為主成分。主成分為水的制冷劑對(duì)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)小。

以下，參照附圖對(duì)本公開的實(shí)施方式進(jìn)行說明。本公開不限定于以下的實(shí)施方式。

如圖1所示，噴射器11具有第1噴嘴40、第2噴嘴41、混合部42、擴(kuò)散部43以及霧化機(jī)構(gòu)44。擴(kuò)散部43也可以省略。第1噴嘴40是配置于噴射器11的中心部的筒狀部分。第1噴嘴40被供給作為驅(qū)動(dòng)流的制冷劑液(液相的工作流體)。第2噴嘴41是在第1噴嘴40的周圍形成了環(huán)狀空間的部分。第2噴嘴41吸入制冷劑蒸氣(氣相的工作流體)?；旌喜?2是與第1噴嘴40及第2噴嘴41的雙方連通的筒狀部分?；旌喜?2具有作為混合室的內(nèi)部空間。霧化機(jī)構(gòu)44以面對(duì)混合部42的方式配置于第1噴嘴40的頂端部。霧化機(jī)構(gòu)44具有使制冷劑液保持液相狀態(tài)而霧化的功能。由霧化機(jī)構(gòu)44生成的霧狀的制冷劑和被第2噴嘴41吸入的制冷劑蒸氣在混合部42中混合，生成制冷劑混合流(流體混合流)。擴(kuò)散部43是與混合部42連通的筒狀部分，具有使制冷劑混合流排出到噴射器11的外部的開口部。擴(kuò)散部43的內(nèi)徑從上游側(cè)朝向下游側(cè)而慢慢擴(kuò)大。在擴(kuò)散部43處，制冷劑混合流的速度降低，由此，制冷劑混合流的靜壓恢復(fù)。在省略了擴(kuò)散部43的情況下，在混合部42處制冷劑混合流的靜壓恢復(fù)。第1噴嘴40、第2噴嘴41、混合部42、擴(kuò)散部43以及霧化機(jī)構(gòu)44具有共同的中心軸O。

如圖2A及圖2B所示，霧化機(jī)構(gòu)44具有噴射部51及碰撞板53(碰撞面形成部)。噴射部51是安裝于第1噴嘴40的頂端部的部分。在噴射部51形成有多個(gè)節(jié)流孔51a及51b(噴射口)。多個(gè)節(jié)流孔51a及51b以將第1噴嘴40和混合部42連通的方式貫通噴射部51。碰撞板53設(shè)置在節(jié)流孔51a及51b的中心軸52a及52b的延長線上。制冷劑液經(jīng)過多個(gè)節(jié)流孔51a及51b而從第1噴嘴40朝向碰撞板53噴射。即，噴射部51能夠生成制冷劑液的噴流(jet)。從多個(gè)節(jié)流孔51a及51b噴射出的多個(gè)噴流分別與碰撞板53碰撞。由此，生成微細(xì)噴霧流。

作為供從噴射部51噴射出的噴流碰撞的碰撞面，碰撞板53具有第1主面53p及第2主面53q。第1主面53p及第2主面53q分別朝向噴射器11的出口延伸。多個(gè)節(jié)流孔51a及51b包括多個(gè)第1節(jié)流孔51a及多個(gè)第2節(jié)流孔51b。多個(gè)第1節(jié)流孔51a配置于碰撞板53的第1主面53p側(cè)。多個(gè)第2節(jié)流孔51b配置于碰撞板53的第2主面53q側(cè)。從第1節(jié)流孔51a噴射出的噴流與碰撞板53的第1主面53p碰撞。從第2節(jié)流孔51b噴射出的噴流與碰撞板53的第2主面53q碰撞。這樣，霧化機(jī)構(gòu)44構(gòu)成為噴流與碰撞板53的兩面碰撞。“主面”是指具有最大面積的面。

在如本實(shí)施方式這樣使制冷劑液的噴流分別與碰撞板53的兩面碰撞時(shí)，噴流的膜會(huì)形成于碰撞板53的兩面。因此，即使在一個(gè)面產(chǎn)生了液懸垂滴，液懸垂滴也會(huì)被卷入另一個(gè)面的噴流的膜而微?；Ｒ簿褪钦f，根據(jù)本實(shí)施方式中的霧化機(jī)構(gòu)44，既能抑制液懸垂滴的產(chǎn)生，又能高效地生成噴霧流。

如圖2A所示，在本實(shí)施方式中，碰撞板53是從噴射部51的表面朝向噴射器11的出口延伸的筒狀部分。第1主面53p及第2主面53q都是環(huán)狀的面。詳細(xì)而言，第1主面53p形成為隨著靠近噴射器11的出口而從中心軸O到第1主面53p的距離增加。第2主面53q形成為隨著靠近噴射器11的出口而從中心軸O到第2主面53q的距離減少。通過這樣的形狀的碰撞板53，能夠均勻地朝向混合部42供給噴霧流。

如圖2A所示，第1節(jié)流孔51a的中心軸52a相對(duì)于碰撞板53的第1主面53p傾斜，與碰撞板53交叉。第2節(jié)流孔51b的中心軸52b相對(duì)于碰撞板53的第2主面53q傾斜，與碰撞板53交叉。另外，第1節(jié)流孔51a的中心軸52a及第2節(jié)流孔51b的中心軸52b也可以分別相對(duì)于混合部42的內(nèi)壁面42p傾斜。節(jié)流孔51a及51b的開口形狀(截面形狀)沒有特別的限定。節(jié)流孔51a及51b的開口形狀例如是圓形、橢圓形或矩形。通過適當(dāng)設(shè)定節(jié)流孔51a及51b的形狀、數(shù)量、配置等，能夠使噴霧流中的液滴的大小均勻化。

如圖2B所示，多個(gè)第1節(jié)流孔51a沿著碰撞板53的第1主面53p以等角度間隔配置。也就是說，多個(gè)第1節(jié)流孔51a配置在第1假想圓C1上。同樣，多個(gè)第2節(jié)流孔51b沿著碰撞板53的第2主面53q以等角度間隔配置。也就是說，多個(gè)第2節(jié)流孔51b配置在與第1假想圓C1為同心關(guān)系的第2假想圓C2上。在中心軸O周圍的相同角度位置配置有第1節(jié)流孔51a和第2節(jié)流孔51b的組。環(huán)狀的第1主面53p與第1假想圓C1及第2假想圓為同心關(guān)系。環(huán)狀的第2主面53q也與第1假想圓C1及第2假想圓C2為同心關(guān)系。根據(jù)這樣的配置，可充分地抑制由制冷劑液的繞過產(chǎn)生的液懸垂滴。另外，多個(gè)第1節(jié)流孔51a軸對(duì)稱地配置，多個(gè)第2節(jié)流孔51b軸對(duì)稱地配置。因此，可抑制噴霧流中的液滴的直徑的不均。此外，第1節(jié)流孔51a的數(shù)量可以與第2節(jié)流孔51b的數(shù)量一致，也可以不同。

如圖3所示，在與噴射器11的中心軸O垂直的截面中，混合部42的內(nèi)壁面42p呈圓形。在本實(shí)施方式中，作為碰撞面的第1主面53p及第2主面53q分別是環(huán)狀的面。因此，噴霧流也在混合部42中呈環(huán)狀擴(kuò)散?；旌喜?2的截面形狀與霧化機(jī)構(gòu)44中的節(jié)流孔51a及51b的配置為相似關(guān)系，換言之，通過使混合部42的截面形狀與噴霧流的擴(kuò)散形狀為相似關(guān)系，能夠提高噴射器11的體積效率。

在本實(shí)施方式中，混合部42由截面積(內(nèi)徑)漸減的部分和具有恒定的截面積(內(nèi)徑)的部分構(gòu)成。但是，也可以僅由截面積漸減的部分構(gòu)成混合部42。

根據(jù)噴射器11，輸入到第1噴嘴40的液相的驅(qū)動(dòng)流和輸入到第2噴嘴41的氣相的吸引流在混合部42(混合室)中混合，生成制冷劑混合流。輸入到第1噴嘴40的液相的驅(qū)動(dòng)流通過霧化機(jī)構(gòu)44而成為微細(xì)噴霧流，流入混合部42。在生成制冷劑混合流的過程中，制冷劑混合流的壓力通過液相的驅(qū)動(dòng)流的動(dòng)量向氣相的吸引流輸送而上升，制冷劑混合流的溫度通過吸引流的冷凝而上升。對(duì)霧化機(jī)構(gòu)44應(yīng)用了一流體微粒化原理。具體而言，霧化機(jī)構(gòu)44通過從節(jié)流孔51a及51b噴射液相的驅(qū)動(dòng)流來形成液柱狀的噴流。液柱狀的噴流與碰撞板53碰撞而形成液膜。從碰撞板53的頂端部向空間排出液膜，液膜向微細(xì)的粒子變化。

如先前所說明那樣，為了提高噴射器11的性能，在碰撞面(第1主面53p及第2主面53p)上形成薄的液膜并通過薄的液膜的分裂而生成微細(xì)的粒子(液滴)是重要的。為了形成厚度均勻的薄的液膜，本實(shí)施方式的噴射器11的霧化機(jī)構(gòu)44具有參照?qǐng)D4A及圖4B而說明的構(gòu)造。圖4A是通過將碰撞板53的一部分向與噴射器11的中心軸O平行的投影面投影而得到的局部投影圖。圖4B是碰撞板53的展開圖。

如圖4A及圖4B所示，將節(jié)流孔53a的中心軸52a(參照?qǐng)D2A)與第1主面53p(碰撞面)的交點(diǎn)定義為基準(zhǔn)點(diǎn)80。將包含節(jié)流孔51a的中心軸52a(噴流的中心軸)且與第1主面53p垂直地交叉的平面定義為基準(zhǔn)面81。將基準(zhǔn)面81與噴射器11的出口側(cè)的第1主面53p的輪廓線54的交點(diǎn)定義為碰撞端點(diǎn)82。將連結(jié)基準(zhǔn)點(diǎn)80和碰撞端點(diǎn)82的線段定義為第1基準(zhǔn)線83。將包含第1基準(zhǔn)線83且與基準(zhǔn)面81垂直的面定義為投影面84。在圖4A中，基準(zhǔn)面81與紙面垂直。在將碰撞板53正投影到投影面84時(shí)，在碰撞板53的投影像中，第1主面53p的輪廓線54上的至少1點(diǎn)相對(duì)于包含碰撞端點(diǎn)82且與第1基準(zhǔn)線83垂直的第2基準(zhǔn)線85位于基準(zhǔn)點(diǎn)80側(cè)。在本實(shí)施方式中，在碰撞板53的投影像中，第1主面53p的整個(gè)輪廓線54相對(duì)于第2基準(zhǔn)線85位于基準(zhǔn)點(diǎn)80側(cè)。

換言之，在本實(shí)施方式中，噴射器11的出口側(cè)的第1主面53p的輪廓線54上的點(diǎn)的位置在與噴射器11的中心軸O平行的方向上變化。再換言之，第1主面53p的輪廓線54包含朝向噴射器11的出口凸出的部分。凸出的部分處于與來自節(jié)流孔53a的噴流碰撞的位置(角度位置)。中心軸O周圍的凸出的部分的位置(角度位置)與形成有節(jié)流孔53a的位置(角度位置)一致。根據(jù)這樣的構(gòu)造，可得到以下說明的效果。

首先，參照?qǐng)D5A對(duì)專利文獻(xiàn)2所記載的噴射器300的霧化機(jī)構(gòu)303進(jìn)行說明。來自節(jié)流孔308的噴流與碰撞面309碰撞。噴流呈放射狀擴(kuò)散而形成薄的液膜313。從碰撞面309飛出的薄的液膜313因液膜自身的不穩(wěn)定現(xiàn)象而向細(xì)小的粒子315分裂。液膜313越薄，液膜313的速度越快，則液膜313分裂得越細(xì)小。但是，薄的液膜313因邊界層的發(fā)展而在碰撞面309上流動(dòng)的過程中減速及厚膜化。噴射器300的出口側(cè)的碰撞面309的輪廓線上的點(diǎn)的位置在與噴射器300的中心軸平行的方向上不變(恒定)，所以液膜313的兩端部在碰撞面309上行進(jìn)的距離比液膜313的中心部在碰撞面309上行進(jìn)的距離長。其結(jié)果，如圖5B所示，寬度方向上的液膜313的兩端部的厚度超過液膜313的中心部的厚度，粒子315的直徑也增加。

如圖6A所示，根據(jù)本實(shí)施方式，第1主面53p的輪廓線54上的至少1點(diǎn)相對(duì)于第2基準(zhǔn)線85位于基準(zhǔn)點(diǎn)80側(cè)(參照?qǐng)D4A)。因此，液膜55的兩端部在第1主面53p上行進(jìn)的距離與液膜55的中心部在第1主面53p上行進(jìn)的距離大概相等，可抑制液膜55的兩端部的減速。如圖6B所示，能夠形成均勻且薄的液膜55。飛出到空間(混合部42)的液膜55分裂而形成的粒子56的直徑也小。其結(jié)果，氣相的制冷劑與液相的制冷劑(液相的制冷劑的粒子)之間的動(dòng)量的輸送高效地進(jìn)行，所以噴射器11的性能也提高。另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在實(shí)現(xiàn)了足夠高的性能(壓力比及效率)的情況下，可以縮小噴射器的尺寸。

另外，在對(duì)噴射器所要求的能力小的情況下、對(duì)噴射器所要求的壓力比低的情況下或者滿足這雙方的情況下，需要使驅(qū)動(dòng)流的流量減少。在該情況下，來自節(jié)流孔的噴流的速度下降，液膜的流量也減少。在噴流的速度慢且液膜的流量少的情況下，寬度方向上的液膜的兩端部的速度的下降顯著，從液膜形成的粒子的直徑也容易擴(kuò)大。“對(duì)噴射器要求的能力”是指應(yīng)該升壓的蒸氣的流量?！皩?duì)噴射器要求的壓力比”是指噴射器的出口的靜壓相對(duì)于噴射器的入口的全壓的比，在出口處流體為二相流的情況下是指飽和壓力。

如圖4A所示，根據(jù)本實(shí)施方式，在碰撞板53的投影像中，從第1主面53p的輪廓線54到第2基準(zhǔn)線85的距離隨著遠(yuǎn)離碰撞端點(diǎn)82而連續(xù)地?cái)U(kuò)大。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在液膜55的流量少的情況下也可抑制液膜55的減速，可形成足夠薄的液膜55。因此，通過液膜55的分裂而形成的粒子56的直徑也足夠小。此外，也可以將包含碰撞端點(diǎn)82且與噴射器11的中心軸O垂直的平面定義為第2基準(zhǔn)面185。在該情況下，從第1主面53p的輪廓線54到第2基準(zhǔn)面185的距離隨著遠(yuǎn)離碰撞端點(diǎn)82而連續(xù)地?cái)U(kuò)大。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式，由于可平均地抑制液膜55的減速，所以在碰撞板53的頂端部處，由于表面張力而繞向碰撞板53的背側(cè)的制冷劑液減少，也可抑制液懸垂滴。

如圖4A所示，根據(jù)本實(shí)施方式，在碰撞板53的投影像中，從第1主面53p的輪廓線54到第2基準(zhǔn)線85的距離的最大值為第1基準(zhǔn)線83的長度以下。詳細(xì)而言，從第1主面53p的輪廓線54到第2基準(zhǔn)線85的距離的最大值與第1基準(zhǔn)線83的長度大概相等。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在噴流的速度快且液膜的流量少的情況下也可抑制液膜55的減速，也可防止水躍的發(fā)生。其結(jié)果，可抑制液膜55的兩端部的厚度的增大，通過液膜55的分裂而形成的粒子56的直徑也足夠小。此外，在定義了第2基準(zhǔn)面185的情況下，從第1主面53p的輪廓線54到第2基準(zhǔn)面185的距離的最大值可以為從基準(zhǔn)點(diǎn)80到第2基準(zhǔn)面185的距離以下?！八S”是指在流過了一定的距離的時(shí)刻液膜不連續(xù)地厚膜化的現(xiàn)象。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在碰撞板53的供噴流碰撞的部分以外形成空間。換言之，對(duì)碰撞板53的頂端部賦予了周期性的凹凸形狀。在該情況下，在凹形狀的部分處，可促進(jìn)碰撞板53的一個(gè)面(第1主面53p)與另一個(gè)面(第2主面53q)之間的氣體(氣相的制冷劑)的擴(kuò)散。其結(jié)果，可抑制由碰撞板53的表背的壓力分布引起的噴霧方向的變化。

此外，根據(jù)圖7A及圖7B所示的變形例，在碰撞板153的投影像中，從第1主面53p的輪廓線54到第2基準(zhǔn)線85的距離的最大值小于第1基準(zhǔn)線83的長度。根據(jù)本變形例的碰撞板153，也可得到與圖4A及圖4B所示的碰撞板53相同的效果。在定義了第2基準(zhǔn)面185的情況下，從第1主面53p的輪廓線54到第2基準(zhǔn)面185的距離的最大值可以小于從基準(zhǔn)點(diǎn)80到第2基準(zhǔn)面185的距離。

如圖4A及圖4B所示，根據(jù)本實(shí)施方式，第1主面53p的輪廓線54由曲線與直線的組合形成。但是，也可以如圖7A及圖7B所示的碰撞板153那樣，第1主面53p的輪廓線54僅由曲線形成。而且，也可以如圖7C所示的碰撞板253那樣，第1主面53p的輪廓線54僅由直線形成。通過圖7A及圖7C所示的碰撞板153及253，也可得到與參照?qǐng)D4A及圖4B說明的碰撞板53相同的效果。

根據(jù)圖7D所示的碰撞板353，從第1主面53p的輪廓線54到第2基準(zhǔn)線85(第2基準(zhǔn)面185)的距離隨著遠(yuǎn)離碰撞端點(diǎn)82而階段性地?cái)U(kuò)大。通過圖7D所示的碰撞板353，也可得到與參照?qǐng)D4A及圖4B說明的碰撞板53相同的效果。

另外，參照?qǐng)D4A～圖7D說明的構(gòu)造也可以在第2節(jié)流孔51b與第2主面53q之間成立。參照?qǐng)D4A～圖7D說明的構(gòu)造也可僅在第2節(jié)流孔51b與第2主面53q之間成立。

在實(shí)施方式及變形例中，碰撞板53、153、252及353分別為筒狀。但是，適合霧化機(jī)構(gòu)44的碰撞板的形狀不限于筒狀。例如，也可以在噴射器11的霧化機(jī)構(gòu)44中采用平板狀的碰撞板。

另外，在碰撞板53也可以僅設(shè)置面對(duì)第1主面53p的第1節(jié)流孔51a和面對(duì)第2主面53q的第2節(jié)流孔51b中的一方。

(使用了噴射器的熱泵裝置的實(shí)施方式)

如圖8所示，本實(shí)施方式的熱泵裝置100(制冷循環(huán)裝置)具備第1熱交換單元10、第2熱交換單元20、壓縮機(jī)31以及蒸氣路徑32。第1熱交換單元10及第2熱交換單元20分別形成放熱側(cè)回路及吸熱側(cè)回路。由第2熱交換單元20生成的制冷劑蒸氣經(jīng)由壓縮機(jī)31及蒸氣路徑32而向第1熱交換單元10供給。

在熱泵裝置100中填充有常溫(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：20℃±15℃/JIS Z8703)下的飽和蒸氣壓為負(fù)壓(絕對(duì)壓比大氣壓低的壓力)的制冷劑。作為這樣的制冷劑，可舉出包含水、醇或醚作為主成分的制冷劑。在熱泵裝置100運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，熱泵裝置100的內(nèi)部的壓力比大氣壓低。壓縮機(jī)31的入口的壓力例如處于0.5～5kPaA的范圍。壓縮機(jī)31的出口的壓力例如處于5～15kPaA的范圍。作為制冷劑，出于防止凍結(jié)等理由，也可以采用包含水作為主成分且換算成質(zhì)量％而混合有10～40％的乙二醇、ナイブライン(日本注冊(cè)商標(biāo))、無機(jī)鹽等制冷劑?！爸鞒煞帧笔且再|(zhì)量比計(jì)包含有最多的成分。

第1熱交換單元10具備噴射器11、第1提取器12、第1泵13以及第1熱交換器14。噴射器11、第1提取器12、第1泵13以及第1熱交換器14通過配管15a～15d依次連接成環(huán)狀。

噴射器11通過配管15d連接于第1熱交換器14，通過蒸氣路徑32連接于壓縮機(jī)31。噴射器11被供給從第1熱交換器14流出的制冷劑液作為驅(qū)動(dòng)流，被供給由壓縮機(jī)31壓縮后的制冷劑蒸氣作為吸引流。噴射器11生成干度(干燥度)小的制冷劑混合流，并向第1提取器12供給。制冷劑混合流是液相狀態(tài)或干度非常小的氣液二相狀態(tài)的制冷劑。從噴射器11排出的制冷劑混合流的壓力例如比被吸入噴射器11的制冷劑蒸氣的壓力高，且比向噴射器11供給的制冷劑液的壓力低。

第1提取器12從噴射器11接受制冷劑混合流，從制冷劑混合流提取制冷劑液。也就是說，第1提取器12承擔(dān)作為將制冷劑液和制冷劑蒸氣分離的氣液分離器的作用。從第1提取器12基本上僅取出制冷劑液。第1提取器12例如由具有隔熱性的耐壓容器形成。但是，只要能夠提取制冷劑液即可，第1提取器12的構(gòu)造沒有特別的限定。配管15b～15d形成從第1提取器12經(jīng)由第1熱交換器14到達(dá)噴射器11的液路徑15。第1泵13設(shè)置于第1提取器12的液出口與第1熱交換器14的入口之間的液路徑15。由第1泵13將儲(chǔ)存于第1提取器12的制冷劑液向第1熱交換器14壓送。第1泵13的排出壓力比大氣壓低。第1泵13配置于考慮了從該第1泵13的吸入口到第1提取器12中的制冷劑液的液面的高度的、有效吸入壓頭比所需吸入壓頭(required NPSH)大的位置。第1泵13也可以配置于第1熱交換器14的出口與噴射器11的液入口之間。

第1熱交換器14由翅管熱交換器、殼管熱交換器等公知的熱交換器形成。在熱泵裝置100是進(jìn)行室內(nèi)的制冷的空氣調(diào)節(jié)裝置的情況下，第1熱交換器14配置于室外，利用制冷劑液對(duì)室外的空氣進(jìn)行加熱。

第2熱交換單元20具有蒸發(fā)器21、泵22(第3泵)以及第2熱交換器23。蒸發(fā)器21儲(chǔ)存制冷劑液，通過使制冷劑液蒸發(fā)來生成應(yīng)由壓縮機(jī)31壓縮的制冷劑蒸氣。蒸發(fā)器21、泵22以及第2熱交換器23通過配管24a～24c而連接成環(huán)狀。蒸發(fā)器21例如由具有隔熱性的耐壓容器形成。配管24a～24c形成使儲(chǔ)存于蒸發(fā)器21的制冷劑液經(jīng)由第2熱交換器23而循環(huán)的循環(huán)路24。泵22設(shè)置于蒸發(fā)器21的液出口與第2熱交換器23的入口之間的循環(huán)路24。通過泵22來將存儲(chǔ)于蒸發(fā)器21的制冷劑液向第2熱交換器23壓送。泵22的排出壓力比大氣壓低。泵22配置于從該泵22的吸入口到蒸發(fā)器21中的制冷劑液的液面的高度比所需吸入壓頭(required NPSH)大的位置。

第2熱交換器23由翅管型熱交換器、殼管型熱交換器等公知的熱交換器形成。在熱泵裝置100是進(jìn)行室內(nèi)的制冷的空氣調(diào)節(jié)裝置的情況下，第2熱交換器23配置于室內(nèi)，利用制冷劑液對(duì)室內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻。

在本實(shí)施方式中，蒸發(fā)器21是使通過在循環(huán)路24中循環(huán)而被加熱后的制冷劑液在內(nèi)部直接蒸發(fā)的熱交換器。儲(chǔ)存于蒸發(fā)器21的制冷劑液與在循環(huán)路24中循環(huán)的制冷劑液直接接觸。也就是說，蒸發(fā)器21中的制冷劑液的一部分在第2熱交換器23中加熱，被用作對(duì)飽和狀態(tài)的制冷劑液進(jìn)行加熱的熱源。配管24a的上游端優(yōu)選連接于蒸發(fā)器21的下部。配管24c的下游端優(yōu)選連接于蒸發(fā)器21的中間部。此外，第2熱交換單元20也可以構(gòu)成為，儲(chǔ)存于蒸發(fā)器21的制冷劑液不會(huì)與在循環(huán)路24中循環(huán)的其他制冷劑液混合。例如，在蒸發(fā)器21具有殼管型熱交換器那樣的熱交換構(gòu)造的情況下，可以利用在循環(huán)路24中循環(huán)的熱介質(zhì)對(duì)儲(chǔ)存于蒸發(fā)器21的制冷劑液加熱，使其蒸發(fā)。在第2熱交換器23中流動(dòng)用于對(duì)儲(chǔ)存于蒸發(fā)器21的制冷劑液進(jìn)行加熱的熱介質(zhì)。

蒸氣路徑32具有上游部分32a及下游部分32b。在蒸氣路徑32配置有壓縮機(jī)31。蒸發(fā)器21的上部通過蒸氣路徑32的上游部分32a而連接于壓縮機(jī)31的吸入口。壓縮機(jī)31的排出口通過蒸氣路徑32的下游部分32b而連接于噴射器11的第2噴嘴41。壓縮機(jī)31是離心式壓縮機(jī)或容積式壓縮機(jī)。在蒸氣路徑32也可以設(shè)置有多個(gè)壓縮機(jī)。壓縮機(jī)31從第2熱交換單元20的蒸發(fā)器21經(jīng)過上游部分32a而吸入制冷劑蒸氣并進(jìn)行壓縮。壓縮后的制冷劑蒸氣經(jīng)過下游部分32b而向噴射器11供給。

根據(jù)本實(shí)施方式，在噴射器11中制冷劑的溫度及壓力被提高。由于使壓縮機(jī)31應(yīng)該承擔(dān)的做功減少，所以既能大幅削減壓縮機(jī)31中的壓縮比，又能達(dá)成與以往同等或更高的熱泵裝置100的效率。另外，也能夠使熱泵裝置100小型化。

熱泵裝置100不限于制冷專用的空氣調(diào)節(jié)裝置。也可以設(shè)置四通閥、三通閥等流路切換部，以使第1熱交換器14作為吸熱用熱交換器發(fā)揮功能，第2熱交換器23作為放熱用熱交換器發(fā)揮功能。這樣一來，可得到能夠切換制冷運(yùn)轉(zhuǎn)和制熱運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣調(diào)節(jié)裝置。另外，熱泵裝置100不限于空氣調(diào)節(jié)裝置，也可以是冷卻器(chiller)、蓄熱裝置等其他裝置。第1熱交換器14的加熱對(duì)象及第2熱交換器23的冷卻對(duì)象也可以是空氣以外的氣體或液體。

另外，也可以設(shè)置有用于使制冷劑從第1熱交換單元10返回第2熱交換單元20的返回路徑33。在返回路徑33設(shè)置有毛細(xì)管、膨脹閥等膨脹機(jī)構(gòu)34。在本實(shí)施方式中，第1提取器12和蒸發(fā)器21由返回路徑33連接，以使得能夠?qū)?chǔ)存于第1提取器12的制冷劑向蒸發(fā)器21轉(zhuǎn)送。典型地，第1提取器12的下部和蒸發(fā)器21的下部由返回路徑33連接。制冷劑液一邊在膨脹機(jī)構(gòu)34中被減壓，一邊通過返回路徑33而從第1提取器12返回蒸發(fā)器21。

此外，返回路徑33可從第1熱交換單元10任意位置分支。例如，返回路徑33可以從連接噴射器11和第1提取器12的配管15a分支，也可以從第1提取器12的上部分支。而且，不是必須使制冷劑從第1熱交換單元10返回第2熱交換單元20。例如，第1熱交換單元10可以構(gòu)成為能夠適當(dāng)排出多余的制冷劑，第2熱交換單元20可以構(gòu)成為能夠適當(dāng)補(bǔ)充制冷劑。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本說明書所公開的噴射器及熱泵裝置對(duì)于利用蒸氣的溫水制熱裝置、家用空調(diào)、商用空調(diào)等空氣調(diào)節(jié)裝置、熱水器等設(shè)備是有用的。

標(biāo)號(hào)說明

11 噴射器

12 第1提取器

13 第1泵

14 第1熱交換器

15 液路徑

15a～15d 配管

21 蒸發(fā)器

22 第2泵

23 第2熱交換器

24 循環(huán)路

31 壓縮機(jī)

32 蒸氣路徑

40 第1噴嘴

41 第2噴嘴

42 混合部

43 擴(kuò)散器

44 霧化機(jī)構(gòu)

51 噴射部

51a 第1節(jié)流孔

51b 第2節(jié)流孔

52a 第1節(jié)流孔的中心軸

52b 第2節(jié)流孔的中心軸

53、153、253、353 碰撞板

53p 第1主面(碰撞面)

53q 第2主面(碰撞面)

54 輪廓線

80 基準(zhǔn)點(diǎn)

81 基準(zhǔn)面

82 碰撞端點(diǎn)

83 第1基準(zhǔn)線

84 投影面

85 第2基準(zhǔn)線

100 熱泵裝置

O 中心軸