專(zhuān)利名稱：一種噴射循環(huán)系統(tǒng)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循環(huán)系統(tǒng)，在噴射器中，高壓側(cè)的致冷劑被減壓和膨脹，使蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑被吸入其中，并且通過(guò)將膨脹能轉(zhuǎn)換成壓力能，使將被吸入壓縮機(jī)的致冷劑壓力增大。
背景技術(shù)：
在噴射循環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)噴射效率ηe低時(shí)，會(huì)使致冷劑循環(huán)效率降低，例如JP-A57-129360公開(kāi)了一種噴射器，其中混合部分的直徑是3-7mm，混合部分的長(zhǎng)度是混合部分直徑的8-12倍，擴(kuò)壓管的延伸角是4-6°，并且擴(kuò)壓管的長(zhǎng)度是混合部分長(zhǎng)度的10-14倍。本發(fā)明人研究和測(cè)試了這種噴射器，但不能得到充分的噴射效率。

發(fā)明內(nèi)容
考慮上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種具有改善噴射效率的噴射循環(huán)系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種噴射循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)改善了蒸發(fā)器中的致冷能力(熱吸收能力)。
根據(jù)本發(fā)明，在一種噴射循環(huán)系統(tǒng)中，噴射器具有一個(gè)噴嘴，來(lái)自散熱器高壓側(cè)致冷劑的壓力能在其中被轉(zhuǎn)化成速度能，使致冷劑減壓并膨脹，還有壓力增加部分，速度能量在其中轉(zhuǎn)化成壓力能量，使致冷劑增壓，同時(shí)，使從所述噴嘴排放的致冷劑與從蒸發(fā)器吸入的致冷劑混合。所述噴嘴是一種其中具有喉管部分的擴(kuò)張型噴嘴，這種擴(kuò)張型噴嘴的致冷劑通道中的通道截面積在所述喉管部分變得最小。此外，這種擴(kuò)張型噴嘴具有在所述喉管部分與噴嘴出口之間第一直徑，以及在所述喉管與喉管上游的上游部分之間的第二直徑，所述擴(kuò)張型噴嘴的致冷劑通道中的通道截面積由此變小；而且，所述第一直徑大于第二直徑。所述壓力增加部分具有沿致冷劑流方向的長(zhǎng)度和最小等效直徑，所述長(zhǎng)度與最小等效直徑之比等于或小于120，而所述壓力增加部分的最小等效直徑與噴嘴出口的等效直徑之比在1.05-10范圍。在這種情況下，本噴射循環(huán)系統(tǒng)可在保持高噴射效率的同時(shí)工作。
所述壓力增加部分的形狀最好使致冷劑從所述壓力增加部分的致冷劑入口到出口沿等熵曲線變化。相應(yīng)地，可使噴射效率進(jìn)一步得到改善。
另外，所述壓力增加部分具有致冷劑通道，通道具有一定的通道截面積，并且在所述加壓部分致冷劑通道中從上游側(cè)到下游側(cè)，所述通道截面積基本為恒定。另外，在所述加壓部分致冷劑通道中從上游側(cè)到下游側(cè)，所述通道截面積逐漸加大。因此，可使所述壓力增加部分的結(jié)構(gòu)被做得簡(jiǎn)單，并易于以低成本制造這種噴射器。
根據(jù)本發(fā)明，在一種噴射循環(huán)系統(tǒng)中，噴射器具有一個(gè)噴嘴，來(lái)自散熱器的高壓側(cè)致冷劑流的壓力能量在其中被轉(zhuǎn)換成速度能量，使致冷劑減壓和膨脹；混合部分，蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑在其中由所述噴嘴噴射的高速致冷劑流被吸入，以與所述噴嘴噴射的致冷劑混合；還有擴(kuò)壓管，所述速度能量在其中轉(zhuǎn)換成壓力能量，使致冷劑的壓力增加。所述混合部分具有沿致冷劑流方向的長(zhǎng)度和等效直徑，所述長(zhǎng)度與等效直徑之比等于或小于120。此外，所述混合部分的等效直徑與噴嘴出口的等效直徑之比在1.05-10范圍。在這種情況下，可使噴射效率保持在20％以上。
所述致冷劑最好是二氧化碳，混合部分的等效直徑與噴嘴出口的等效直徑之比在1.3-5.3范圍。在這種情況下，本噴射循環(huán)系統(tǒng)可在噴射效率保持高于40％的同時(shí)工作。
所述致冷劑最好是氟里昂(flon)，混合部分的等效直徑與噴嘴出口處的等效直徑之比在1.05-4.5范圍。在這種情況下，本噴射循環(huán)系統(tǒng)可在噴射效率保持高于20％的同時(shí)工作。
所述擴(kuò)壓管具有致冷劑通道，該通道具有一定的通道截面積，所述通道截面積在擴(kuò)壓管的致冷劑通道中從上游側(cè)到下游側(cè)逐漸增大；所述擴(kuò)壓管具有一延伸角θd，它由擴(kuò)壓管的內(nèi)表面與平行于擴(kuò)壓管中軸線的參照線確定，這個(gè)擴(kuò)壓管延伸角θd在0.2-34°范圍。所述擴(kuò)壓管延伸角在0.2-7°度范圍尤好，相應(yīng)地，可使噴射效率進(jìn)一步得到改善。
所述噴嘴的形狀最好使致冷劑從噴嘴的致冷劑入口到致冷劑出口基本沿等熵曲線變化。因此即使致冷劑是混合致冷劑，如HFC-404、HFC-407、HFC-410，由于致冷劑在噴射器中基本沿等熵曲線變化，所以從噴射器到汽液分離器的致冷劑干度變小。因此，盡管本噴射系統(tǒng)中用混合致冷劑用作致冷劑，從汽液分離器供給蒸發(fā)器的致冷劑中氣態(tài)致冷劑的比率變小，可使致冷劑從汽液分離器被送至蒸發(fā)器時(shí)發(fā)生的壓力損失較小，并可使蒸發(fā)器的致冷能力(熱吸收能力)得到改善。
根據(jù)本發(fā)明，在一種噴射循環(huán)系統(tǒng)中，噴射器的噴嘴具有致冷劑噴射部分，使致冷劑從這里噴出，所述噴嘴與汽液分離器連接成，使得在所述分離器內(nèi)所述蒸發(fā)器中的氣態(tài)致冷劑被從噴嘴噴出的高速致冷劑流吸入，而且，在從噴嘴排放的致冷劑與從蒸發(fā)器吸入的致冷劑混合時(shí)，使致冷劑的速度能量轉(zhuǎn)換成壓力能量。另外，噴射器混合部分的致冷劑出口與汽液分離器連接成，使得在所述分離器中，來(lái)自所述混合部分的致冷劑流的速度能量轉(zhuǎn)換成壓力能量，以增大致冷劑的壓力。由于所述噴射器的噴嘴或混合部分與汽液分離器整體地連接，所以可將本噴射循環(huán)系統(tǒng)的尺寸做得較小，并可以低成本制造本噴射器。
根據(jù)本發(fā)明，在一種噴射循環(huán)系統(tǒng)中，噴射器具有第一噴嘴，來(lái)自散熱器的高壓側(cè)致冷劑流的壓力能量在其中被轉(zhuǎn)換成速度能量，使致冷劑減壓和膨脹，還具有第二噴嘴，它設(shè)置在所述第一噴嘴周?chē)?，使得?lái)自蒸發(fā)器的致冷劑由第一噴嘴噴射的致冷劑流被吸入并被噴出；還具有壓力增加部分，所述速度能量在其中被轉(zhuǎn)換成壓力能量，使第一噴嘴噴射的致冷劑與第二噴嘴噴射的致冷劑混合時(shí)，致冷劑的壓力增大。所述第一噴嘴具有第一注入部分，來(lái)自散熱器的致冷劑從這里被注入；所述第二噴嘴具有第二注入部分，來(lái)自蒸發(fā)器的致冷劑從這里被注入；并且所述第一注入部分和第二注入部分沿致冷劑流方向設(shè)置于噴射器致冷劑通道內(nèi)基本相同的位置處。因此可改善本噴射循環(huán)的效能。
根據(jù)本發(fā)明，在一種噴射循環(huán)系統(tǒng)中，噴射器具有一個(gè)噴嘴，來(lái)自散熱器高壓側(cè)致冷劑流的壓力能量在其中被轉(zhuǎn)換成速度能量，以使致冷劑減壓和膨脹；還有混合部分，蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑在其中被從所述噴嘴噴射的高速致冷劑流吸入，以與所述噴嘴噴射的致冷劑混合；還有擴(kuò)壓管，所述速度能量在其中被轉(zhuǎn)換成壓力能量，使致冷劑的壓力增大。所述噴射器被構(gòu)成，使得在混合部分內(nèi)從蒸發(fā)器吸入的致冷劑流量與噴嘴噴射的致冷劑流量變得基本相等之后，致冷劑流入擴(kuò)壓管。因此，本噴射器中，使混合部分和擴(kuò)壓管中致冷劑的壓力被有效地增加，并能提高噴射器的效率。
根據(jù)本發(fā)明，在一種噴射循環(huán)系統(tǒng)中，噴射器被構(gòu)造成，當(dāng)用二氧化碳作致冷劑時(shí)，混合部分壓力的增量與噴射器中整個(gè)壓力增量的壓力增加比被設(shè)定為等于或大于50％。當(dāng)用二氧化碳作致冷劑時(shí)，最好將混合部分的壓力增量與噴射器中整個(gè)壓力增量的壓力增加比設(shè)定在55-80％范圍。
另外，一種噴射器被構(gòu)造成，當(dāng)用氟里昂(flon)作致冷劑時(shí)，混合部分的壓力增量與噴射器中整個(gè)壓力增量的壓力增加比被設(shè)定為等于或大于30％。當(dāng)用氟里昂作致冷劑時(shí)，最好將混合部分壓力增量與噴射器中整個(gè)壓力增量的壓力增加比設(shè)定在35-80％范圍內(nèi)。在這種情況下，也使噴射效率得到提高。


從以下結(jié)合附圖的對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)愈為清晰，其中圖1是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；
圖2是所述第一實(shí)施例的噴射器放大示意圖；圖3是所述第一實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的莫利爾曲線圖(P-H圖)；圖4是表示所述第一實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)中噴射效率ηe與等效直徑比D2/D1之間的關(guān)系曲線；圖5是表示所述第一實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)中混合部分的比L/D2與噴射效率ηe之間的關(guān)系曲線；圖6是表示所述第一實(shí)施例中噴射效率ηe與使用膨脹閥的簡(jiǎn)單蒸汽壓縮致冷劑循環(huán)系統(tǒng)相關(guān)的提高比率的特性之間的關(guān)系曲線；圖7是表示在本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)中噴射效率ηe與等效直徑比D2/D1之間的關(guān)系曲線；圖8是表示在本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)中擴(kuò)壓管的延伸角θd與噴射效率ηe之間的關(guān)系曲線；圖9A和9B各表示本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的噴嘴的剖面示意圖；圖10A是本發(fā)明第五優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的噴射器的剖面示意圖；圖10B是圖10A的右視圖；圖11A和11B各表示本發(fā)明第六優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的噴嘴的剖面示意圖；圖12是表示本發(fā)明第七優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的噴射器的剖面示意圖；圖13是表示第七實(shí)施例的噴射器中增壓部分的延伸角θd與壓力增量(P2-P1)之間的關(guān)系曲線；圖14是表示第七實(shí)施例的噴射器中壓力增量(P2-P1)與增壓部分距離L′之間的關(guān)系曲線；圖15是表示本發(fā)明第八優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的噴射器示意圖；圖16是表示本發(fā)明第九優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的噴射器示意圖；圖17是本發(fā)明第十優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)中與噴射器成一體的汽液分離器示意圖；圖18是本發(fā)明第十一優(yōu)選實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)中與噴射器成一體的汽液分離器示意圖；
圖19是本發(fā)明第十二優(yōu)選實(shí)施例的三維特性曲線圖，表示從噴嘴的致冷劑出口到噴射器擴(kuò)壓管致冷劑出口的致冷劑相對(duì)流速與沿從噴射器的致冷劑通道截面中心的徑向方向的徑向位置之間的關(guān)系；圖20是表示第十二實(shí)施例的噴射器中壓力增量與離開(kāi)噴嘴出口的距離L之間的關(guān)系曲線；圖21是表示第十三優(yōu)選實(shí)施例中當(dāng)流量比α(Ge/Gn)作為參數(shù)，并以二氧化碳為致冷劑時(shí)，噴射循環(huán)系統(tǒng)的壓力增加率β與噴射效率ηe之間的關(guān)系曲線；圖22是表示第十三實(shí)施例中在以二氧化碳為致冷劑、噴射效率ηe為最大時(shí)，噴射循環(huán)系統(tǒng)的壓力增加率β與流量比α之間的關(guān)系曲線；圖23是表示第十三實(shí)施例中當(dāng)流量α(Ge/Gn)作為參數(shù)，并以HFC為致冷劑時(shí)，噴射循環(huán)系統(tǒng)的壓力增加率β與噴射效率ηe之間的關(guān)系曲線；圖24是表示第十三實(shí)施例在以HFC為致冷劑、噴射效率ηe為最大時(shí)，噴射循環(huán)系統(tǒng)的壓力增加率β與流量比α之間的關(guān)系曲線；圖25是本發(fā)明第十四優(yōu)選實(shí)施例中當(dāng)使用混合致冷劑HFC-404A(R404A)作為致冷劑時(shí)，噴射循環(huán)系統(tǒng)的莫利爾曲線圖(P-H圖)；圖26是表示第十四實(shí)施例的一噴射循環(huán)系統(tǒng)中，混合部分的比率L/D2與噴射效率ηe之間的關(guān)系曲線；圖27是表示本發(fā)明一種改型的噴射循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
參照附圖1-6，描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。按照第一實(shí)施例，本發(fā)明的噴射循環(huán)系統(tǒng)通常被用作汽車(chē)空調(diào)器的以二氧化碳作為致冷劑的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)。
如圖1所示，壓縮機(jī)100，利用來(lái)自如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力吸入并壓縮致冷劑，它被設(shè)置在噴射循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)。安裝散熱器200(氣體冷卻器)，使從壓縮機(jī)100排放出的致冷劑與乘客座艙外面的空氣熱交換，并為外面的空氣冷卻。
蒸發(fā)器300設(shè)置在所述噴射循環(huán)系統(tǒng)中，使被吹入所述乘客座艙的空氣與流過(guò)蒸發(fā)器300的液態(tài)致冷劑熱交換。在蒸發(fā)器300中，由液態(tài)致冷劑的蒸發(fā)得到用以冷卻空氣的致冷性能。噴射器400使來(lái)自散熱器200的致冷劑減壓并膨脹，以使蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑被吸入其中，并將膨脹能量轉(zhuǎn)換成壓力能量，從而增大被吸入壓縮機(jī)100中的致冷劑的壓力。
如圖2所示，所述噴射器400具有噴嘴410，它通過(guò)將從散熱器200流來(lái)的致冷劑高壓側(cè)壓力能(壓差)轉(zhuǎn)換成速度能(速度差)，而使致冷劑減壓和膨脹；還有混合部分420，在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑在此被從噴嘴410排放的高速致冷劑流(噴射流)吸入；還有擴(kuò)壓管430，所述速度能在其中被轉(zhuǎn)換成壓力能，以使被吸入壓縮機(jī)100中的致冷劑的壓力增大，同時(shí)來(lái)自噴嘴410的致冷劑與從蒸發(fā)器300中吸入的致冷劑混合。
在第一實(shí)施例中，確定噴嘴410和混合部分420的開(kāi)口直徑(通道直徑)，使混合部分420的等效直徑D2與噴嘴410出口的等效直徑D1的等效直徑比D2/D1成為1.05或更大。在第一實(shí)施例中，由于噴嘴410的出口和混合部分420是同心的，所以等效直徑D1、D2分別是噴嘴410出口的直徑和混合部分420的直徑。
在第一實(shí)施例中，混合部分420的等效直徑D2恒定，直到擴(kuò)壓管430為止。不過(guò)，混合部分420可為錐形的，使混合部分420的截面積S2朝向擴(kuò)壓管430變大。在這種情況下，混合部分420的等效直徑D2在混合部分420的進(jìn)口處被確定。
第一實(shí)施例的噴嘴410有一個(gè)喉管部分410a(節(jié)流部分)，這在噴嘴410的致冷劑通道上最小通道截面處。圖2中的“r”表示所述喉管部分410a的徑向尺寸。此外，噴嘴410為擴(kuò)張型噴嘴，其中，在喉管部分410a與噴嘴410出口之間的尺寸B大于喉管部分410a與噴嘴410通道截面變小的位置之間的尺寸A。
在噴射器400中，從噴嘴410排放的致冷劑的壓力，在包括混合部分420和擴(kuò)壓管430的壓力增加部分中被增大。
圖1中設(shè)置汽液分離器500，使從噴射器400排放的致冷劑流到汽液分離器500中。汽液分離器500儲(chǔ)存來(lái)自噴射器400的致冷劑，并使氣態(tài)致冷劑和液態(tài)致冷劑分離。汽液分離器500中分離的氣態(tài)致冷劑被吸入壓縮機(jī)100，而在汽液分離器500中分離的液態(tài)致冷劑被吸向蒸發(fā)器300。
連接汽液分離器500與蒸發(fā)器300的致冷劑通道301提供一條毛細(xì)管或固定喉管，使從汽液分離器500流向蒸發(fā)器300的致冷劑被減壓，通過(guò)這種在致冷劑通道301中的減壓，可有效地減小蒸發(fā)器300中的壓力(蒸發(fā)壓力)。
下面將描述第一實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的工作過(guò)程。壓縮機(jī)100工作時(shí)，氣態(tài)致冷劑被從汽液分離器500吸到壓縮機(jī)100中，并且加壓的致冷劑被送至散熱器200。致冷劑在散熱器200中被冷卻，并流入噴射器400。從散熱器200來(lái)的致冷劑在噴射器400的噴嘴410內(nèi)被減壓和膨脹，并且蒸發(fā)器300中的氣態(tài)致冷劑被從噴嘴410來(lái)的高速致冷劑吸入混合部分420。同時(shí)，從蒸發(fā)器300吸入的致冷劑與從噴嘴410噴入的致冷劑在混合部分420中混合，致冷劑的動(dòng)態(tài)壓力(速度能量)在擴(kuò)壓管430中被轉(zhuǎn)換成靜態(tài)壓力(壓力能量)。此后，來(lái)自噴射器400的擴(kuò)壓管430的致冷劑流入汽液分離器500。
另一方面，由于蒸發(fā)器300中的致冷劑被吸入噴射器400，所以汽液分離器500中的液態(tài)致冷劑流入蒸發(fā)器300，并通過(guò)吸收擬吹入乘客座艙之空氣的熱量在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)。
圖3是表示第一實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的工作過(guò)程的莫利爾曲線圖(P-H圖)。圖3中標(biāo)示出圖1所示不同位置處的致冷劑狀態(tài)。根據(jù)混合部分420和擴(kuò)散管439的工作效率，使壓縮機(jī)100致冷劑分壓的壓力增量Δp變化，而且隨著在噴嘴410的致冷劑進(jìn)口(圖1中C2所示的點(diǎn))處的致冷劑與擴(kuò)壓管430致冷劑進(jìn)口(圖1中C3所示的點(diǎn))的致冷劑之間的焓差Δie變大而變大。
下面將描述第一實(shí)施例噴射循環(huán)系統(tǒng)的特性(工作效果)。圖4是第一實(shí)施例的模擬結(jié)果，示出等效直徑比D2/D1與噴射效率ηe之間的關(guān)系。在圖4中，致冷劑的質(zhì)量流量值(下稱“致冷劑流量”)被用作參數(shù)。如圖4所示，當(dāng)?shù)刃е睆奖菵2/D1變?yōu)?.05或更大時(shí)，噴射效率ηe迅速增加。此外，當(dāng)?shù)刃е睆奖菵2/D1變?yōu)?或更大時(shí)，噴射效率ηe緩慢減小。
因此，當(dāng)?shù)刃е睆奖菵2/D1變?yōu)?.05或更大時(shí)，噴射循環(huán)系統(tǒng)可保持高噴射效率ηe(ηe＞20％)工作?？蓪⒌刃е睆奖菵2/D1設(shè)定在1.05-10范圍內(nèi)。
當(dāng)把等效直徑比D2/D1設(shè)定在1.3-5.3范圍時(shí)，噴射循環(huán)系統(tǒng)可保持噴射效率ηe為40％或更高地工作。于是，即使外面的空氣溫度很高，噴射循環(huán)系統(tǒng)的性能系數(shù)(COP)趨于減小(如處于空轉(zhuǎn)運(yùn)行)，第一實(shí)施例的噴射循環(huán)系統(tǒng)對(duì)于使用R134a作為致冷劑的蒸汽壓縮致冷劑循環(huán)，在COP方面有優(yōu)勢(shì)。
這里，在考慮致冷劑被吸入噴射器400之前的致冷劑速度能量的時(shí)候，噴射效率ηe由下述公式(1)確定ηe＝[Δp(Gn+Ge)/ρg-Ge(Ue2/2)]/(Δie·Gn)＝[(Gn+Ge)/Δir-Ge(Ue2/2)]/(Δie·Gn)…(1)其中，Gn是流入散熱器200(高壓側(cè)熱交換器)中的致冷劑流量，Ge是流入蒸發(fā)器300(低壓側(cè)熱交換器)中的致冷劑流量，Δie＝i(C2)-i(C3)，Δir＝i(C8′)-i(C8)，ΔP＝PD-PL，Ue是致冷劑的吸入流速，ρg是吸入的致冷劑流的氣體密度。這里的i(C2)、i(C3)、i(C8)和i(C8′)分別是圖1中由C2、C3、C8和C8′所表示的點(diǎn)處的焓。
圖5是第一實(shí)施例的模擬結(jié)果，示出L/D2比率與噴射效率ηe之間的關(guān)系，比率L/D2是混合部分420的長(zhǎng)度L與混合部分420的等效直徑D2之比。如圖5所示，當(dāng)比率L/D2是170或更小時(shí)，在用二氧化碳為致冷劑的噴射循環(huán)中，可使噴射效率ηe保持在5％或更高。
第一實(shí)施例中，將混合部分的比率L/D2設(shè)定為120或更小，使噴射效率ηe可保持在20％或更高。如圖2所示，混合部分420的長(zhǎng)度L是噴嘴410的致冷劑出口與擴(kuò)壓管430的致冷劑進(jìn)口之間的長(zhǎng)度。
當(dāng)噴射效率ηe保持在20％或更高時(shí)，如圖6所示，與采用膨脹閥的簡(jiǎn)單蒸汽壓縮致冷劑循環(huán)相比，用二氧化碳為致冷劑之噴射循環(huán)系統(tǒng)的COP被提高約3％或更高。另外，與簡(jiǎn)單蒸汽壓縮致冷劑循環(huán)相比，用R404A為致冷劑之噴射循環(huán)系統(tǒng)的COP被提高約8％或更高。另外，與采用簡(jiǎn)單蒸汽壓縮致冷劑循環(huán)相比，用R134a為致冷劑之噴射循環(huán)系統(tǒng)的COP被提高約10％或更高。
當(dāng)外面的溫度在-30至55℃(放置散熱器200位置處的溫度)范圍變化時(shí)，以及當(dāng)里面空氣的溫度在-30至55℃(放置蒸發(fā)器300位置處的溫度)范圍變化時(shí)，可實(shí)現(xiàn)圖5和6的模擬結(jié)果。
根據(jù)第一實(shí)施例，噴嘴410中的尺寸B被設(shè)定得大于尺寸A，比率L/D2被設(shè)定得等于或小于120，比率D2/D1被設(shè)定在1.05-10范圍。由此如圖4和5所示，不管致冷劑的流量和致冷劑材料，噴射循環(huán)系統(tǒng)都可以保持在高噴射效率ηe下工作。
下面參照?qǐng)D7描述本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例。在第二實(shí)施例中，使用氟里昂(flon)HFC-134a(R134a)作為致冷劑。在這種情況下，如圖7所示，當(dāng)?shù)刃е睆奖嚷蔇2/D1成為1.5或更大時(shí)，噴射效率ηe與致冷劑流量無(wú)關(guān)地迅速增大。因此，在第二實(shí)施例中，通過(guò)將等效直徑比D2/D1設(shè)定在1.5-4.5范圍，使噴射效率ηe得到提高。
如圖7所示，在氟里昂用作致冷劑的情況下，當(dāng)將等效直徑比率D2/D1設(shè)定為1.05或更大時(shí)，可獲得足夠的噴射效率ηe。在第二及以下各實(shí)施例中，在沒(méi)有關(guān)于這些方面的說(shuō)明時(shí)，噴射器400具有等于或小于120的L/D2比，而且將擴(kuò)張型噴嘴用作噴嘴410。
下面參照附圖8說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。在第三實(shí)施例中，通過(guò)優(yōu)化擴(kuò)壓管430的延伸角θd(參見(jiàn)圖2)改善噴射效率ηe。特別是將延伸角θd設(shè)定在0.2至34°范圍，最好將延伸角θd設(shè)定在0.2至7°范圍，比如在第三實(shí)施例中，延伸角θd被設(shè)定為6.5°。
圖8是第三實(shí)施例的模擬結(jié)果，示出擴(kuò)壓管430的延伸角θd與噴射效率ηe之間的關(guān)系，如圖8所示，當(dāng)把延伸角θd設(shè)定在0.2至34°范圍時(shí)，在使用二氧化碳作為致冷劑的噴射循環(huán)系統(tǒng)中，噴射效率ηe保持在20％或更高。
當(dāng)外面的溫度在-30至55℃(放置散熱器200位置處的溫度)范圍變化，以及當(dāng)里面空氣的溫度在-30至55℃(放置蒸發(fā)器300位置處的溫度)范圍變化時(shí)，可實(shí)現(xiàn)圖8的模擬結(jié)果。
圖8中的曲線“a”表示具有內(nèi)換熱器之噴射循環(huán)系統(tǒng)的模擬結(jié)果，在內(nèi)換熱器中，被吸入壓縮機(jī)100的致冷劑與散熱器200出口側(cè)的致冷劑之間交換熱量。此外，圖8中的曲線“b”表示沒(méi)有內(nèi)換熱器的噴射循環(huán)系統(tǒng)的模擬結(jié)果。
下面參照?qǐng)D9A和9B說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施例。在第四實(shí)施例中，通過(guò)優(yōu)化噴嘴410的形狀提高噴射效率ηe。特別使噴嘴410的致冷劑通道形成，使得致冷劑在噴嘴410內(nèi)從致冷劑進(jìn)口側(cè)到致冷劑出口側(cè)基本等熵地變化。
相應(yīng)地，由于致冷劑可在噴嘴410中絕熱地膨脹，能夠增加膨脹能量，因而提高噴射效率ηe。在擴(kuò)壓管430中，可由膨脹能量(能量復(fù)原)使致冷劑壓力增大。
在本說(shuō)明書(shū)中，致冷劑在噴嘴410內(nèi)從致冷劑進(jìn)口側(cè)到致冷劑出口側(cè)基本等熵地變化。這種基本等熵地變化意味著，產(chǎn)生于噴嘴410中從致冷劑進(jìn)口側(cè)到致冷劑出口側(cè)的等熵?zé)峤的埽?0％或更多地被轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。
在圖9A中，作為第四實(shí)施例的一個(gè)例子，噴嘴410為擴(kuò)張型噴嘴，它具有喉管部分，噴嘴410的致冷劑通道截面積在那里成為最小，而且在致冷劑進(jìn)口側(cè)有一個(gè)在0.05至20°范圍的收縮角θn1。另外，在圖9A中，在致冷劑進(jìn)口側(cè)的延伸角θn2在0.05至17.5°范圍。作為另一例子，圖9B中的噴嘴410是收縮型噴嘴，其中的致冷劑通道截面從噴嘴的致冷劑進(jìn)口側(cè)向著致冷劑出口側(cè)變小，并且在致冷劑進(jìn)口側(cè)的收縮角θn1在0.05至20°范圍。
噴嘴形狀由下述公式(2)、(3)的模擬等式確定，即公式(2)是一個(gè)運(yùn)動(dòng)等式，公式(3)是一個(gè)質(zhì)量等式。
ηn·(h1-h2)＝(V22-V12)…(2)其中“h”是特定焓，“V”是致冷劑流速，ηn是噴嘴效率。
G＝ηc·ρ·V·A …(3)其中A是截面積，G是致冷劑流量，“ρ”是密度，ηc是致冷劑流量系數(shù)。
下面參照附圖10A和10B說(shuō)明本發(fā)明的第五實(shí)施例。在第五實(shí)施例中，如圖10A和10B所示，由多個(gè)(第五實(shí)施例中為3個(gè))同心布置的噴嘴410構(gòu)成噴嘴組440。此外，設(shè)置閥451-453，使流入多個(gè)噴嘴410的致冷劑流量分別被單獨(dú)控制。在第五實(shí)施例中，每個(gè)噴嘴410都采用擴(kuò)張型噴嘴，并將L/D比設(shè)定為等于或小于120。
根據(jù)噴射循環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)控制每個(gè)閥451-453的開(kāi)度。特別是，當(dāng)噴射循環(huán)系統(tǒng)的熱載荷增加時(shí)，增加致冷劑流入其中之噴嘴410的數(shù)量。這里的熱載荷意味著，蒸發(fā)器300所要求的熱吸收能力，或散熱器200所要求的散熱能力。另一方面，當(dāng)噴射循環(huán)系統(tǒng)的熱載荷降低時(shí)，減少致冷劑流入其中的噴嘴410的數(shù)量。
由于同心設(shè)置多個(gè)噴嘴410，與將多個(gè)噴嘴410在直線上布置的情況相比，避免了使噴嘴組440的尺寸擴(kuò)大。此外，在第五實(shí)施例中，可使從噴嘴組440噴射的主動(dòng)致冷劑流與從蒸發(fā)器300吸入噴射器400的吸入致冷劑流之間的接觸面積增大。相應(yīng)地，可使吸入的致冷劑流被更精確地吸入噴射器400，由此使吸入致冷劑流與主動(dòng)致冷劑流之間的混合效率得以提高。
下面參照?qǐng)D11A和11B說(shuō)明本發(fā)明的第六實(shí)施例。在第六實(shí)施例中，如圖11A和11B所示，由多個(gè)(第六實(shí)施例中為3個(gè))同心布置的噴嘴410構(gòu)成噴嘴組440。另外，設(shè)置閥454，使流入多噴嘴組440的致冷劑流量受到控制。在第六實(shí)施例中，所述噴嘴410采用擴(kuò)張型噴嘴，并將L/D比設(shè)定為等于或小于120。
在第六實(shí)施例中，當(dāng)噴射循環(huán)系統(tǒng)的熱載荷增加時(shí)，閥454的開(kāi)度增加，因而流入噴嘴組440的致冷劑量增加。相反，當(dāng)噴射循環(huán)系統(tǒng)的熱載荷降低時(shí)，閥454的開(kāi)度減小，從而流入噴嘴組合440的致冷劑量減少。
因此，在第六實(shí)施例中，與分別控制多個(gè)噴嘴410中每一個(gè)的第五實(shí)施例相比，可以減小用以控制致冷劑流量的閥的數(shù)目。作為第六實(shí)施例的一個(gè)例子，圖11A中將各噴嘴410布置成，使各噴嘴410的致冷劑流的軸線基本上互相平行。作為第六實(shí)施例的另一個(gè)例子，圖11B中將各噴嘴410布置成，使各噴嘴410的致冷劑流的軸線彼此交叉。
下面參照附圖12-14說(shuō)明本發(fā)明的第七實(shí)施例。在上述各實(shí)施例中，增壓部分明確地分為混合部分420和擴(kuò)壓管430。然而，如圖12所示，在第七實(shí)施例中，以整體方式形成混合部分420和擴(kuò)壓管430，形成增壓部分423，在其中使致冷劑壓力增大(恢復(fù))，同時(shí)，從噴嘴410噴射的致冷劑與從蒸發(fā)器300吸入的致冷劑(吸入致冷劑流)混合。在所述增壓部分423中，致冷劑通道截面積從上游側(cè)到下游側(cè)增加。
圖13是表示增壓部分423的延伸角θd與噴射器400中壓力增量(P1-P2)之間關(guān)系的模擬結(jié)果。這里的壓力增量是，噴射器400(增壓部分423)致冷劑出口處的致冷劑壓力P2與從蒸發(fā)器300吸入噴射器400的致冷劑壓力P1之間的壓力差(P1-P2)。如圖13所示，當(dāng)延伸角θd在0.2至4°范圍(最好1.2°)時(shí)，壓力增量可等于或大于上述在噴射器400中混合部分420與擴(kuò)壓管430彼此明確分開(kāi)的實(shí)施例。
這里的模擬條件與第四和第五實(shí)施例相同，如圖12所示，延伸角θd由增壓部分423內(nèi)壁表面和與增壓部分423的中軸線平行的參考線限定。
第七實(shí)施例中，以整體方式形成混合部分420和擴(kuò)壓管430，同時(shí)保持足夠的功能(增壓性能)。因此，使噴射器400的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，從而降低了噴射器400的制造成本。
圖14是一個(gè)曲線圖(模擬結(jié)果)，表示增加的壓力(P2-P1)與從第七實(shí)施例噴射器400增壓部分423的致冷劑進(jìn)口到致冷劑出口的距離L′之間的關(guān)系，以及增加的壓力(P2-P1)與從混合部分420和擴(kuò)壓管430彼此分開(kāi)的對(duì)比實(shí)施例的混合部分420致冷劑進(jìn)口到致冷劑出口距離L之間的關(guān)系。如圖14所示，在對(duì)比實(shí)施例中，在混合部分420和擴(kuò)壓管430之間的連接部分產(chǎn)生一個(gè)壓力損失Pa。因此，在第七實(shí)施例中，擴(kuò)壓管430需要足夠大，以使致冷劑壓力增加到與噴射器400中相同的壓力。
這就是說(shuō)，在第七實(shí)施例的擴(kuò)壓管430中，與對(duì)比實(shí)施例相比，即便使增壓部分423(即噴射器400)被縮短一個(gè)縮短了的距離ΔL′，仍可獲得大于對(duì)比實(shí)施例的致冷劑壓力，由此，減小了噴射器400的尺寸。
如圖13所示，即使在延伸角θd為零時(shí)，也即增壓部分423的致冷劑通道截面積基本為恒定的，在主動(dòng)致冷劑流與吸入致冷劑流混合的同時(shí)，仍可使致冷劑壓力增大(恢復(fù))。
如圖12所示，在所述噴射循環(huán)系統(tǒng)中，使用以噴射吸入致冷劑流的吸入噴嘴411關(guān)于噴嘴410同軸設(shè)置。此外，最好將噴嘴410、411二者的致冷劑噴射部分410a、411a設(shè)置在基本相同的位置，比如在第七實(shí)施例中，位于增壓部分423的進(jìn)口部分處。
即使在第七實(shí)施例中噴射器400中，噴嘴410也可由擴(kuò)張型噴嘴構(gòu)成。此外，當(dāng)增壓部分423具有沿致冷劑流方向的長(zhǎng)度L′和最小等效直徑D2時(shí)，可將長(zhǎng)度L′和最小等效直徑D2之比設(shè)定為等于或小于120，并可將增壓部分423最小等效直徑D2與噴嘴410出口處等效直徑D1之比設(shè)定在1.05-10范圍。在這種情況下，與第一實(shí)施例類(lèi)似，可以提高噴射效率ηe。
下面參照?qǐng)D15說(shuō)明本發(fā)明的第八優(yōu)選實(shí)施例。如圖15所示，第八實(shí)施例是第六和第七實(shí)施例的組合。具體地說(shuō)，使用由多個(gè)噴嘴410構(gòu)成的噴嘴組440，并在噴射器400中形成整體的增壓部分423。
下面參照?qǐng)D16說(shuō)明本發(fā)明的第九優(yōu)選實(shí)施例。如圖16所示，在第九實(shí)施例中，將增壓部分423形成，使增壓部分423內(nèi)的致冷劑從致冷劑進(jìn)口側(cè)到致冷劑出口測(cè)基本等焓變化。因此，可使致冷劑在增壓部分423中絕熱膨脹，從而，提高噴射效率ηe。
下面參照附圖17說(shuō)明本發(fā)明的第十優(yōu)選實(shí)施例。如圖17所示，噴嘴410致冷劑噴射部分410a一側(cè)與汽液分離器500相連，而省略混合部分420和擴(kuò)壓管430(增壓部分423)。也就是說(shuō)，不再設(shè)置混合部分420和擴(kuò)壓管430(增壓部分423)，而使噴嘴410致冷劑噴射部分410a一側(cè)與汽液分離器500直接連接。由此，在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑被主動(dòng)致冷劑流吸入汽液分離器500。另外，在汽液分離器500內(nèi)，速度能量轉(zhuǎn)換成壓力能量，同時(shí)使從蒸發(fā)器300吸入的致冷劑(吸入致冷劑流)與來(lái)自噴嘴410的主動(dòng)致冷劑流混合，因此提高了致冷劑壓力。結(jié)果，可使噴射循環(huán)系統(tǒng)的尺寸減小，并可使噴射循環(huán)系統(tǒng)的制造成本降低。
下面參照?qǐng)D18說(shuō)明本發(fā)明的第十一優(yōu)選實(shí)施例。如圖18所示，混合部分420的致冷劑出口側(cè)接入汽液分離器500內(nèi)，并且從混合部分420排放之致冷劑的速度能量被轉(zhuǎn)換成壓力能量，從而增大了汽液分離器中致冷劑的壓力。結(jié)果，也可使第十一實(shí)施例中的噴射循環(huán)系統(tǒng)的制造成本被降低。
下面參照?qǐng)D19和20說(shuō)明本發(fā)明的第十二優(yōu)選實(shí)施例。圖19表示一個(gè)模擬結(jié)果，示出從噴嘴410的致冷劑出口到擴(kuò)壓管430的致冷劑出口的致冷劑流速(相對(duì)速度Vgi/Vgno)與沿從噴射器400致冷劑通道截面的中心起的徑向的徑向位置之間的關(guān)系。實(shí)現(xiàn)圖19的模擬，同時(shí)假定致冷劑流的速度分布(氣態(tài)流速度分布)是相對(duì)中軸線對(duì)稱的，還假定在噴嘴410出口處致冷劑流速度是1。圖中的A表示從噴嘴410的流出的噴射氣態(tài)致冷劑流，B表示從蒸發(fā)器300吸入的氣態(tài)致冷劑流(吸入氣態(tài)流)。如圖19所示，噴嘴410的噴射氣態(tài)致冷劑的流速變低，同時(shí)噴射氣態(tài)致冷劑吸入并加速?gòu)恼舭l(fā)器300來(lái)的致冷劑。于是，在混合部分420的致冷劑出口側(cè)(擴(kuò)壓管430的致冷劑進(jìn)口側(cè))，如圖19中“a”所示，噴射氣態(tài)致冷劑的流速降低接近結(jié)束，又如圖19中“b”所示，來(lái)自蒸發(fā)器300的吸入氣態(tài)致冷劑被充分加速。也就是說(shuō)，在混合部分420的致冷劑出口側(cè)(擴(kuò)壓管430的致冷劑進(jìn)口側(cè))，噴嘴410排放的氣態(tài)致冷劑流與從蒸發(fā)器300吸入的氣態(tài)致冷劑混合，使從蒸發(fā)器300吸入的氣態(tài)致冷劑的流速近似等于噴嘴410的噴射氣態(tài)致冷劑流速。在混合部分420混合的致冷劑流入擴(kuò)壓管430，而且致冷劑的壓力在擴(kuò)壓管430中被增大，同時(shí)致冷劑的流速降低。
在理想的噴射器400中，致冷劑在混合部分420中被增壓，使來(lái)自噴嘴410的主動(dòng)致冷劑流(噴射致冷劑流)的動(dòng)量和來(lái)自蒸發(fā)器300的吸入致冷劑流動(dòng)量的總和得以被保持，并且致冷劑在擴(kuò)壓管430內(nèi)也被增壓，使它的能量得以被保持。然而，如果主動(dòng)致冷劑流速并不與吸入致冷劑流量近似相等，而是它們的流速彼此有很大的差別，則難于有效地將速度能量轉(zhuǎn)換成壓力能量。因而在這種情況下，使擴(kuò)壓管430內(nèi)的壓力增量減小。另一方面，當(dāng)主動(dòng)致冷劑的流速與吸入致冷劑的流速變得近似相等之后，具有相同截面積的部分被延續(xù)，則由于表面摩擦力的緣故，使流入擴(kuò)壓管430的致冷劑的流速減小，并因此而使擴(kuò)壓管430中的壓力增量減小。
于是，在第十二實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)剡x擇混合部分420的長(zhǎng)度L，使得在因蒸發(fā)器300吸入的致冷劑流速與來(lái)自噴嘴410的主動(dòng)致冷劑的流速變成基本相等之后，致冷劑流入擴(kuò)壓管430中。由此，可使噴射效率ηe被進(jìn)一步提高。
如圖20所示，當(dāng)在混合部分420中的吸入致冷劑的流速與主動(dòng)致冷劑的流速近似相等時(shí)，混合部分420中的致冷劑壓力變得近似恒定，而且壓力增加的比率近似為零。因此，通過(guò)檢測(cè)噴嘴410致冷劑出口處的致冷劑壓力，可以確定吸入致冷劑的流速變得近似等于主動(dòng)致冷劑的流速。
以下參照?qǐng)D21-24說(shuō)明本發(fā)明的第十三優(yōu)選實(shí)施例。
在噴射器400內(nèi)，致冷劑的壓力在混合部分420中增大，使來(lái)自噴嘴410的主動(dòng)致冷劑流(噴射致冷劑流)的動(dòng)量和來(lái)自蒸發(fā)器300的吸入致冷劑流動(dòng)量的總和得以被維持，而且，致冷劑的壓力在擴(kuò)壓管430中增大，使它的能量得以被保持。然而，當(dāng)為了增大混合部分420內(nèi)的壓力增加比率而增大混合部分420的通道截面積時(shí)，擴(kuò)壓管430內(nèi)通道截面積的膨脹值被減小，也使擴(kuò)壓管430中的壓力增量減小。
因此，在第十三實(shí)施例中，混合部分420內(nèi)的壓力增量ΔPm與噴射器400內(nèi)壓力增量ΔP的增壓比率β(ΔPm/ΔP)被設(shè)定成使噴射效率ηe變得最大。這里的整個(gè)壓力增量ΔP是混合部分420中壓力增量ΔPm與擴(kuò)壓管430中壓力增量ΔPd之和。
圖21是一個(gè)模擬結(jié)果，示出在流量比α(Ge/Gn)作為參數(shù)，并使用二氧化碳為致冷劑時(shí)，增壓比率β與噴射效率ηe之間的關(guān)系。這里的Gn是流入散熱器200的致冷劑流量，Ge是流入蒸發(fā)器300的致冷劑流量。圖22的曲線表示增壓比率β與流量比α之間的關(guān)系，這里的噴射效率ηe變得最大。在圖22的模擬中，二氧化碳用作致冷劑，并且外面的空氣溫度在15℃至45℃范圍內(nèi)變化。
另外，圖23是一個(gè)模擬結(jié)果，示出在流量比α(Ge/Gn)作為參數(shù)，并使用HFC為致冷劑時(shí)，增壓比率β與噴射效率ηe之間的關(guān)系。圖24的曲線表示增壓比率β與流量比α之間的關(guān)系，這里的噴射效率ηe變得最大。在圖24的模擬中，HFC用作致冷劑，并且外面的空氣溫度在-20℃至45℃范圍內(nèi)變化。
如圖21-24所示，在把二氧化碳用作致冷劑時(shí)，增壓比率β設(shè)定為等于或大于50％。在這種情況下，當(dāng)將增壓比率β設(shè)定在50-80％的范圍時(shí)，可使噴射效率ηe進(jìn)一步得到提高。另一方面，當(dāng)把HFC(flon)用作致冷劑時(shí)，可將增壓比率β設(shè)定為等于或大于50％。在這種情況下，當(dāng)將增壓比率β設(shè)定在35-80％的范圍時(shí)，可使噴射效率ηe進(jìn)一步得到提高。
上述各實(shí)施例中，用二氧化碳或氟里昂作為致冷劑。然而，作為致冷劑，乙烯、乙烷、氧化氮、諸如丙烷的烴類(lèi)族致冷劑，或者混合致冷劑，如HFC-404A、HFC-407或HFC-410，均可被使用。
下面參照?qǐng)D25和26說(shuō)明本發(fā)明的第十四優(yōu)選實(shí)施例。在第十四實(shí)施例中，通常用混合致冷劑HFC-404A(R404A)作致冷劑。在第十四實(shí)施例中，噴射循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類(lèi)似上述第一實(shí)施例，并省略其說(shuō)明。
圖25表示在使用HFC-404A(R404A)混合致冷劑時(shí)噴射循環(huán)系統(tǒng)的P-H曲線圖。在圖25中，示出圖1中所示的不同位置(如C1、C2……)處的致冷劑狀態(tài)。此外，線L(i)表示等熵曲線。如圖25所示，混合致冷劑HFC-404A在噴射器400(噴嘴410)中沿等熵變化曲線減壓。因此，與通常的蒸汽壓縮致冷劑循環(huán)相比，一旦減壓之后，可使致冷劑的干度較小。即從噴射器400排放的致冷劑具有較大的液態(tài)致冷劑比率。相應(yīng)地，具有較小干度的氣態(tài)致冷劑可由噴射器400供給到汽液分離器500中。
于是，從汽液分離器500供給蒸發(fā)器300的致冷劑所含氣態(tài)致冷劑比例可被降大大減小，并且從汽液分離器500供給蒸發(fā)器300致冷劑時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失的變化范圍被降得很小。因此，可使在蒸發(fā)器300中的壓力變化較小，而且可使蒸發(fā)器300中致冷劑溫度的變化(蒸發(fā)溫度變化)較小。其結(jié)果是，使蒸發(fā)器300的致冷能力(熱吸收能力)得到改善。
當(dāng)使用單一致冷劑(如HFC-134a(R134a))時(shí)，與使用混合致冷劑HFC-404A的第十四實(shí)施例相比，在噴嘴410上游和下游之間的絕熱熱降(噴嘴效率)變小。
使沸點(diǎn)不同的多種致冷物質(zhì)混合，得到混合致冷劑。因此，當(dāng)使用混合致冷劑時(shí)，容易使蒸發(fā)器300內(nèi)的溫度變高。然而，在第十四實(shí)施中，雖然使用混合致冷劑HFC-404A(R404A)，但由于可使蒸發(fā)器300中的壓力變化很小，仍可有效地限制蒸發(fā)器300內(nèi)溫度的增高。
圖26是一個(gè)模擬結(jié)果，示出在流量比α(Ge/Gn)作為參數(shù)，并使用HFC-404A(R404A)作致冷劑時(shí)，混合部分420的比率L/D2與噴射效率ηe之間的關(guān)系。如圖26所示，當(dāng)把比率L/D2設(shè)定在2-152范圍，并將延伸角θd設(shè)定在0.2-70°范圍時(shí)，可使噴射效率ηe等于或大于10％。
在第十四實(shí)施例中，使用混合致冷劑HFC-404A(R404A)。但也可以使用其它混合致冷劑，如HFC-407(R407)和HFC-410(R410)。在這種情況下，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定混合部分420的尺寸，可提高噴射效率ηe。
雖然已經(jīng)參照附圖結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例充分描述了本發(fā)明，但應(yīng)說(shuō)明，本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員可以得到多種變換和改型。
例如，如圖27所示，在所述噴射循環(huán)中，可提供內(nèi)換熱器600，使從散熱器200排放的致冷劑和擬被吸入壓縮機(jī)100中的致冷劑在其中交換熱量。
應(yīng)能理解，這樣的變換和改型均在由所附各權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍中。
權(quán)利要求
1.一種噴射循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，用于吸入和壓縮致冷劑；散熱器，用于冷卻從壓縮機(jī)排放的致冷劑；蒸發(fā)器，致冷劑在其中通過(guò)吸收熱量被蒸發(fā)；噴射器，具有噴嘴，來(lái)自散熱器高壓側(cè)致冷劑的壓力能在其中被轉(zhuǎn)化成速度能，以使致冷劑減壓并膨脹；混合部分，蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑在其中被由噴嘴噴射的高壓致冷劑流吸入，以與噴嘴噴射的致冷劑混合；擴(kuò)壓管，速度能量在其中轉(zhuǎn)換成壓力能量，以使致冷劑的壓力增大；汽液分離器，用于儲(chǔ)存致冷劑，并使致冷劑分離成氣態(tài)致冷劑和液態(tài)致冷劑；其中噴射器，它被構(gòu)造成在用二氧化碳為致冷劑時(shí)，混合部分內(nèi)的壓力增量與噴射器中的整個(gè)壓力增量的壓力增加比被設(shè)定為等于或大于50％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述混合部分的壓力增量與噴射器中的整個(gè)壓力增量的壓力增加比被設(shè)定在55-80％的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴射循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述噴嘴是其中具有喉管部分的擴(kuò)張型噴嘴，所述擴(kuò)張型噴嘴的致冷劑通道中的通道截面積在喉管部分變得最小；所述擴(kuò)張型噴嘴具有在喉管部分與噴嘴的出口之間的第一尺寸(B)，和在喉管部分與喉管部分上游的上游部分之間的第二尺寸(A)，所述擴(kuò)張型噴嘴的致冷劑通道中的通道截面積由此變??；第一尺寸大于第二尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴射循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述混合部分具有沿致冷劑流方向的長(zhǎng)度(L)和等效直徑(D2)，所述長(zhǎng)度與等效直徑之比(L/D2)等于或小于120；所述混合部分的等效直徑與所述噴嘴出口處的等效直徑之比在1.05-10范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴射循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述混合部分的等效直徑與所述噴嘴出口處的等效直徑之比在1.3-5.3范圍。
6.一種噴射循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)，用于吸入和壓縮致冷劑；散熱器，用于冷卻從壓縮機(jī)排放的致冷劑；蒸發(fā)器，致冷劑在其中通過(guò)吸收熱量被蒸發(fā)；噴射器，具有噴嘴，來(lái)自散熱器高壓側(cè)致冷劑的壓力能在其中被轉(zhuǎn)化成速度能，以使致冷劑減壓并膨脹；混合部分，蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣態(tài)致冷劑在其中被由噴嘴噴射的高壓致冷劑流吸入，以與噴嘴噴射的致冷劑混合；擴(kuò)壓管，速度能量在其中轉(zhuǎn)換成壓力能量，以使致冷劑的壓力增大；汽液分離器，用于儲(chǔ)存致冷劑，并使致冷劑分離成氣態(tài)致冷劑和液態(tài)致冷劑；其中噴射器，它被構(gòu)造成在使用氟里昂作致冷劑時(shí)，所述混合部分的壓力增量與噴射器中的整個(gè)壓力增量的壓力增加比被設(shè)定為等于或大于30％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴射循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于在使用氟里昂作致冷劑時(shí)，所述混合部分的壓力增量與噴射器中的整個(gè)壓力增量的壓力增加比被設(shè)定在35-80％范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的噴射循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述噴嘴是其中具有喉管部分的擴(kuò)張型噴嘴，所述擴(kuò)張型噴嘴的致冷劑通道中的通道截面積在喉管部分變得最?。凰鰯U(kuò)張型噴嘴具有在喉管部分與噴嘴的出口之間的第一尺寸(B)，和在喉管部分與喉管部分上游的上游部分之間的第二尺寸(A)，所述擴(kuò)張型噴嘴的致冷劑通道中的通道截面積由此變小；第一尺寸大于第二尺寸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的噴射循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述混合部分具有沿致冷劑流方向的長(zhǎng)度(L)和等效直徑(D2)，所述長(zhǎng)度與等效直徑之比(L/D2)等于或小于120；所述混合部分的等效直徑與所述噴嘴出口處的等效直徑之比在1.05-10范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴射循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述混合部分的等效直徑與所述噴嘴出口處的等效直徑之比在1.05-4.5范圍。
全文摘要
一種噴射循環(huán)系統(tǒng)，噴射器400的混合部分420具有沿致冷劑流方向的長(zhǎng)度L和等效直徑D2，且混合部分的長(zhǎng)度與等效直徑比L/D2等于或小于120。此外，混合部分的等效直徑D2與噴射器的噴嘴410出口處的直徑D1的比率D2/D1在1.05－10的范圍。由此，噴射循環(huán)系統(tǒng)可在保持高噴射效率的同時(shí)工作。
文檔編號(hào)F04F5/04GK1532471SQ20041000285
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月1日
發(fā)明者武內(nèi)裕嗣, 久米祥隆, 押谷洋, 尾形豪太, 太, 隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝