喷射器装置和使用该喷射器装置的制冷循环设备

摘要

本发明提供一种喷射器装置(14)，其包括喷嘴(140)，该喷嘴具有限定从入口延伸到喷射口的圆形横截面流体通道(143)的内壁表面。此外，流体通道在入口和喷射口之间的位置具有喉部(144)，和通道扩展部分(145)，在通道扩展部分中，流体通道的横截面面积从喉部朝向下游被扩大。通道扩展部分包括中间部分(147)，在中间部分中，内壁表面在流体流动方向以第一扩展角度(θ1)扩展，和从中间部分到喷射口的出口部分(148)，在出口部分中，内壁表面在流体流动方向以大于第一扩展角度的第二扩展角度(θ2)扩展。喷射器装置能够适于用于制冷循环设备。

说明书

技术领域

本发明涉及一种设置有构造用于喷射流体的喷嘴的喷射器装置，和一种使用所述喷射器装置的制冷循环设备。

背景技术

常规地，用于制冷剂循环的喷射器装置在JP11-37577A中有叙述。在喷射器装置中，上游和下游节流部分在喷嘴主体的喷射口的上游侧设置在喷嘴主体中，并且流体通道从作为喉部的下游节流部分朝向喷射口扩展，使得制冷剂在流体通道被减压，并且制冷剂的压力能量被转化成制冷剂的速度能量。为了通过将制冷剂的压力能量转化为其速度能量来提高喷嘴效率，在喷嘴主体中的下游侧部分的通道壁表面的扩展角度被形成为小于在喷嘴主体中的上游侧部分的通道壁表面的扩展角度，因而限制制冷剂从通道壁表面分开流动和产生涡流。

然而，在JP11-37577A所述的喷射器装置中，当气-液两相制冷剂被引入到喷嘴主体的喉部时，很难稳定地提高喷嘴效率。

发明内容

考虑到前述的问题，本发明的目的是提供一种具有喷嘴的喷射器装置，其中，即使当气-液两相制冷剂流入到所述喷嘴的喉部时，喷嘴效率也能够稳定地提高。

本发明的另一目的在于提供一种具有喷射器装置的制冷循环设备，在其中，即使当气-液两相制冷剂流入到所述喷嘴的喉部时喷嘴效率也能够稳定地提高，同时可以提高喷射器效率。

根据本发明的第一方面，喷射器装置包括喷嘴，所述喷嘴具有内壁表面，所述内壁表面限定从所述喷嘴的入口延伸到喷射口的流体通道。所述流体通道的垂直于所述流体通道轴线的横截面是圆形形状。所述流体通道在所述入口和所述喷射口之间的位置具有喉部，在喉部处所述流体通道的横截面面积变成最小，和通道扩展部分，在所述通道扩展部分所述流体通道的横截面面积从所述喉部朝向下游被扩大以降低流入到所述喉部的流体压力。所述通道扩展部分包括中间部分，在所述中间部分所述内壁表面在流体流动方向上以第一扩展角度扩展，和从所述中间部分的下游端到所述喷射口的出口部分，在所述出口部分所述内壁表面在流体流动方向上以比所述第一扩展角度大的第二扩展角度扩展。因而，在所述喷嘴中，可以增加所述出口部分的所述通道横截面面积的扩展比到大于所述中间部分的所述通道横截面面积的扩展比。结果，流体能够容易地在所述喷嘴的所述通道扩展部分内进行加速，从而，即使当气-液两相制冷剂流入到所述喷嘴的所述喉部时仍然稳定地提高所述喷嘴效率。

根据本发明的第二方面，一种喷射器装置包括喷嘴，所述喷嘴其内具有从所述喷嘴入口延伸到所述喷嘴的喷射口的流体通道。所述流体通道具有在所述入口和所述喷射口之间的位置处的喉部，在所述喉部所述流体通道的横截面面积变成最小。所述喷嘴包括具有内壁表面的喷嘴主体，和从所述入口朝向所述喷射口插入在所述流体通道的针阀。所述喷嘴主体的所述内壁表面和所述针阀的外壁表面构造成在喷嘴内限定所述流体通道从所述喉部到所述喷射口的通道扩展部分。当所述流体通道的所述通道扩展部分被设想成具有圆形横截面的假想流体通道，且所述圆形横截面具有相当于在流体通道的各个横截面中的通道扩展部分的流体通道的直径时，假想流体通道的通道表面从喉部朝向下游被扩大，以减压流入喉部的流体。此外，通道扩展部分包括中间部分，其中假想流体通道的通道表面在流体流动方向上以第一扩展角度扩展，和从中间部分的下游端到喷射口的出口部分，在所述出口部分假想流体通道的通道表面在流体流动方向上以大于第一扩展角度的第二扩展角度扩展。因此，可以增加出口部分流体通道的通道横截面面积的扩展比到大于喷嘴的中间部分的流体通道的通道横截面面积的扩展比。结果，流体在喷嘴的通道扩展部分的流体通道中能够容易地加速，因此即使在气-液两相制冷剂流入喷嘴的喉部时，也能稳定地提高喷嘴效率。

在本申请的上述第一和第二方面，在出口部分的第二扩展角度在流体流动方向上朝向下游逐渐地增大。在这种情形中，流体能够在喷嘴的喉部下游侧更平滑地加速，并因而能够更稳定地提高喷嘴效率。可选地，第二扩展角度在喷嘴的出口部分的整个区域可以是恒定的。在这种情形中，喷嘴的出口部分能够容易地形成和检查。

出口部分的喷射口处的第二扩展角度与第一扩展角度的比值可以设定为等于或大于1.33。在这种情形中，能够更稳定地提高喷嘴效率。

喷嘴的通道扩展部分还包括设置成在流体流动方向上从喉部到中间部分的上游端的引入部分，并且引入部分的内壁表面或引入部分的假想流体通道的通道表面可以在流体流动方向上以大于第一扩展角度的第三扩展角度扩展。在这种情形中，流体能够容易地在喷嘴的引入部分内进行加速，因而进一步稳定地提高喷嘴效率。这里，第三扩展角度可以在流体流动方向朝向下游在引入部分逐渐地减小，或第三扩展角度在引入部分的整个区域可以是恒定的。

另外，第一扩展角度在中间部分的整个区域可以是恒定的，或第一扩展角度可以在流体流动方向朝向下游在中间部分逐渐地增大。

在上述的本发明的喷射器装置的第二方面，喷嘴主体的内壁表面可以以在流体流动方向上改变的扩展角度扩展，并且针阀的外壁表面可以在流体流动方向朝向下游以恒定锥形角度逐渐减小。可选地，喷嘴主体的内壁表面可以在流体流动方向以在流体流动方向是恒定的扩展角度扩展，并且针阀的外壁表面可以在流体流动方向朝向下游以在流体流动方向改变的锥形角度逐渐减小。可选地，喷嘴主体的内壁表面可以以在流体流动方向改变的扩展角度扩展，并且针阀的外壁表面可以在流体流动方向朝向下游以在流体流动方向上改变的锥形角度逐渐减小。

上述的任何本发明的喷射器装置可以适于用在制冷循环设备。在这种情形中，流体是制冷剂，喷射器装置还包括制冷剂吸入口，通过制冷剂吸入口气态制冷剂被从喷嘴的喷嘴喷射的制冷剂喷射流抽吸，和压力增大部分，在压力增大部分从喷嘴的喷射口喷射的制冷剂和从制冷剂吸入口抽吸的制冷剂被混合并且混合的制冷剂的压力通过将制冷剂的速度能量转化成制冷剂的压力能量而被增大。制冷循环设备还包括构造成压缩制冷剂并排出被压缩的制冷剂的压缩机、构造成冷却从压缩机流出的制冷剂的制冷剂散热器和构造成蒸发将要被抽吸进入喷射器的制冷剂吸入口的制冷剂的蒸发器。因此，在提高喷嘴效率的同时，能够提高制冷循环设备中的喷射器效率。

例如，制冷循环设备还包括构造成将来自制冷剂散热器的制冷剂减压成气-液两相制冷剂的减压装置，且喷嘴连接到减压装置使得气-液两相制冷剂从入口流入喷嘴的喉部。即使在这种情形中，喷嘴效率还可以进一步提高。

附图说明

与附图结合，通过下面优选的实施例的详细描述，本发明的其他方面和优点将会更加显而易见。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的具有喷嘴的喷射器的示意性截面图；

图2是根据第一实施例示出的喷嘴的横截面图；

图3是示出利用喷射器的制冷循环设备的示意图；

图4A是在压力-焓莫利尔图中解释根据第一实施例的喷嘴的减压状态的图，而图4B是在压力-焓莫利尔图中解释在对比示例中的喷嘴的减压状态的图；

图5是示出喷嘴效率和喷嘴条件之间关系的图；

图6是示出根据本发明的第一实施例的修改的用于喷射器的喷嘴的横截面视图；

图7是示出根据本发明的第二实施例的用于喷射器的喷嘴的横截面视图；

图8是示出根据本发明的第二实施例的修改的用于喷射器的喷嘴的横截面视图；

图9是示出根据本发明的另一实施例的用于喷射器的喷嘴的横截面视图；

图10是示出根据本发明的另一实施例的用于喷射器的喷嘴的横截面视图；

图11是示出根据本发明的另一实施例的用于喷射器的喷嘴的横截面视图；

图12是示出根据本发明的另一实施例的具有喷射器的制冷循环设备的示意图；

图13是示出根据本发明的另一实施例的具有喷射器的制冷循环设备的示意图；

图14是示出根据本发明的另一实施例的具有喷射器的制冷循环设备的示意图；和

图15是示出根据本发明的另一实施例的具有喷射器的制冷循环设备的示意图。

具体实施方式

图1示出作为本发明的第一实施例的喷射器装置的示例的喷射器14，图2示出喷射器14的喷嘴140，图3示出使用喷射器14的制冷循环设备10。

图3中示出的制冷循环设备可以用于例如车辆空气调节装置。可以使用例如HFC134a的制冷剂作为在制冷循环设备10的制冷循环中使用的制冷剂，使得在高压侧的制冷剂压力不会超过制冷剂的临界压力。

在图3中示出的制冷循环设备10中，压缩机11构造成抽吸并压缩制冷剂，并且排出压缩的高压高温制冷剂。压缩机11由车辆引擎(未示出)通过电磁离合器11a、传动带或类似部件(作为例子)驱动并旋转。

压缩机11可以是可变容积式压缩机，在可变容积式压缩机中制冷剂的排出容积能够连续地可调节的，或者可以是固定容积式压缩机，在固定容积式压缩机中制冷剂的排出容积可以通过改变压缩机运行速度来进行调节。例如，在固定容积式压缩机中，压缩机运行速度通过电磁离合器11a的中断来改变。可选地，电动压缩机可用作压缩机11，使得压缩机11的制冷剂排出容积可以通过调节电动机的旋转速度来进行调节。

用作用于热辐射的热交换器的冷凝器12(制冷剂散热器)，例如制冷剂冷却器，设置在压缩机11的制冷剂排出侧。冷凝器12被构造成在从压缩机11排出的高压制冷剂和由风扇(未示出)吹送的外部空气(即车辆车厢外部的空气)之间执行热交换，因而冷却在冷凝器12中的高压制冷剂。

液体容器12a位于冷凝器12的制冷剂出口侧。液体容器12a是具有垂直细长罐的气-液分离器。液体容器12a构造成将其内流动的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂，并在其中存储制冷剂循环中的剩余液态制冷剂。液体容器12a具有在罐的下侧的液态制冷剂出口，使得液态制冷剂从液态制冷剂出口流出液体容器12。作为本实施例的示例，容器12a与冷凝器12一体地形成。

热膨胀阀13位于液体容器12a的制冷剂出口侧。热膨胀阀13是构造成降低从容器12a流入的液态制冷剂的压力的减压装置。热膨胀阀13具有位于压缩机11的制冷剂吸入通道的温度传感部分(未示出)，以探测将要被抽吸进入压缩机11的制冷剂吸入口的制冷剂的过热度。

在本实施例中，在压缩机11的制冷剂吸入侧的制冷剂对应于第一蒸发器15的制冷剂出口侧的制冷剂。热膨胀阀13构造成基于在压缩机11的制冷剂吸入侧的制冷剂的温度和压力探测在压缩机11的制冷剂吸入侧的制冷剂的过热度，并且热膨胀阀13的阀开度被调整，使得压缩机11的制冷剂吸入侧的制冷剂的过热度接近预定值。

可以利用其他结构代替热膨胀阀13作为用于降低从冷凝器12流入的高压制冷剂的压力的减压装置。例如，可以应用电动可变节流装置或固定的节流装置，或其他类型膨胀阀作为减压装置。

喷射器14位于膨胀阀13的制冷剂出口侧。喷射器14适于作为进一步降低从膨胀阀13流入的制冷剂的压力的减压部分，并且作为用于通过从喷嘴140喷射的高速制冷剂流的吸入作用循环所述制冷剂的制冷剂循环部分。

如图1所示，喷射器14设置有喷嘴140，喷嘴140构造成进一步减压和膨胀从膨胀阀13流入的制冷剂；制冷剂吸入口14b，从所述制冷剂吸入口抽吸在第二蒸发器18中蒸发的气态制冷剂；混合部分14c，在所述混合部分从喷嘴140喷射的制冷剂和从制冷剂吸入口14b抽吸的制冷剂被混合；以及扩压器部分14d。制冷剂吸入口14b设置在与喷嘴140的喷射口同样的位置，使得流出第二蒸发器18的气态制冷剂能够由从喷嘴140的喷射口142喷射的喷射制冷剂流容易地抽吸。

在制冷剂流动方向上，混合部分14c设置在喷嘴140和制冷剂吸入口14b的下游，使得从喷嘴140喷射的制冷剂和从制冷剂吸入口14b抽吸的制冷剂在喷射器14的混合部分14c进行混合。在混合部分14c混合的制冷剂在扩压器部分14d被增压，并且在扩压器部分14d经过增压的制冷剂从喷射器14的出口排出。也就是说，扩压器部分14d是压力增大部分，在所述扩压器部分14d通道截面面积朝向喷射器14的出口逐渐增大。在喷射器14的扩压器部分14d，制冷剂流被减速因而增大了制冷剂压力，使得制冷剂的速度能量转化成制冷剂的压力能量。

在本实施例中，因为在混合部分14c制冷剂压力也增大，喷射器14的压力增大部分由混合部分14c和扩压器部分14d两者构成。因而，在喷射器14的压力增大部分，从喷嘴140的喷射口142喷射的制冷剂和从制冷剂吸入口14b抽吸的制冷剂被混合，并且混合的制冷剂的压力通过将制冷剂的速度能量转化成制冷剂的压力能量而被增大。

喷射器14的扩压器部分14d的出口侧连接到第一蒸发器15的制冷剂入口侧，并且第一蒸发器15的制冷剂出口侧连接到压缩机11的制冷剂吸入侧。

压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13、喷射器14和第一蒸发器15通过制冷剂循环通道20连接起来。支路通道16从分支点Z分支，所述分支点Z在膨胀阀13的制冷剂出口和喷射器14的喷嘴部分140的入口部分之间的位置处位于制冷剂循环通道20上。支路通道16在其上游端从分支点Z分支，并且在其下游端与喷射器14的制冷剂吸入口14b连接。

节流单元17作为节流机构位于支路通道16内，并且第二蒸发器18在节流单元17的下游侧位于支路通道16内。固定的节流装置或可变的节流装置可用作节流单元17。制冷剂循环通道20和支路通道16通过制冷剂管构造成形成制冷剂环路。

电动鼓风机19位于第一蒸发器15的上游空气侧，以便朝向第一蒸发器15和第二蒸发器18吹送空气，如图1箭头所示。因而，由鼓风机19吹送的空气由第一蒸发器15和第二蒸发器18冷却。

第一和第二蒸发器15、18设置成冷却将要被冷却的公共空间。因而，通过第一和第二蒸发器15、18冷却的空气吹送到将要被冷却的公共空间。在第一和第二蒸发器15、18两者之间，第一蒸发器15在空气吹送的方向上位于第二蒸发器18的上游。

在本实施例中，因为制冷循环设备10被用于车辆空气调节装置，将要被冷却的公共空间是车辆的乘客车厢。然而，制冷循环设备10可以通过利用两个蒸发器15、18来冷却不同的空间。例如，第一蒸发器15可以设置用于冷却车辆的乘客车厢，而第二蒸发器18可以设置成冷却安装到车辆的制冷装置的内部空间。通常，因为在喷射器14的压力增大部分(14c、14d)制冷剂的压力被增大，在第一蒸发器15的制冷剂蒸发压力和制冷剂蒸发温度比在第二蒸发器18的制冷剂蒸发压力和制冷剂蒸发温度高。因此，通过第二蒸发器18冷却的温度可以设定得低于通过第一蒸发器15冷却的温度。

如图2所示，喷射器14的喷嘴140具有接近圆柱的形状，并且其中具有从入口141延伸到作为喷嘴140的制冷剂出口的喷射口142的流体通道143。流体通道143的中心线(轴向线)是直线形状，并且垂直于流体通道143的轴向线的流体通道143的各个横截面是圆形。也就是说，在具有各个的圆形的同时，流体通道143的横截面面积在喷嘴140的轴线方向上是改变的。

在流体通道143中的通道横截面积变得最小的喉部144被设置在流体通道143中的、入口141和喷嘴140的喷射口142之间的位置上。更具体地，喉部144位于图2中左侧的入口141的一侧，而喷射口142位于图2的右侧。流体通道143的位于入口141到喉部144之间的上游通道部分具有逐渐减小的锥形部分，使得在锥形部分的通道横截面面积朝向喉部144逐渐减小，并且位于喉部144的通道横截面面积变成最小。流体通道143的喉部144到喷射口142之间的下游通道部分是通道扩展部分145，在通道扩展部分通道横截面面积从喉部144到喷嘴140的喷射口142被增大。也就是说，在通道扩展部分145中从喉部144朝向下游通道横截面面积变大。

通道扩展部分145由中间部分147和出口部分148构造，所述中间部分147中限定流体通道143的通道壁表面以第一扩展角度θ1扩展，所述出口部分148中限定流体通道143的通道壁表面以第二扩展角度θ2扩展。在中间部分147第一扩展角度θ1是恒定的，并且出口部分148的第二扩展角度θ2大于中间部分147的第一扩展角度θ1。

在出口部分148的上游端的第二扩展角度θ2等于中间部分147的第一扩展角度θ1，并且在流体流动方向上(也就是制冷剂流动方向)在出口部分148内朝向下游逐渐增大。也就是，第二扩展角度θ2从出口部分148的上游端到喷嘴140的喷射口142逐渐地增大，使得在出口部分148的上游端的第二扩展角度θ2是等于第一扩展角度θ1的最小的角度，而在喷射口142的第二扩展角度θ2是最大的角度。

因而，在喷嘴140的流体通道143的喉部144的下游侧的通道扩展部分145中，中间部分147和出口部分148可以平滑地连接。在图2示出的沿着包含中心线(也就是轴向线)的面截得的横截面中，中间部分147的限定流体通道143的通道壁表面(也就是内壁表面)呈直线，而出口部分148的限定流体通道143的通道壁表面(也就是内壁表面)呈在内侧平滑地微凸的线。

在第一实施例的喷嘴140中，在通道扩展部分145的横截面上的圆形通道的直径在朝向流体流动方向下游增加，同时中间部分147的横截面上的圆形通道的直径朝向下游的增加比恒定，并且出口部分148的横截面上的圆形通道的直径朝向下游的增加比逐渐地增大。

接下来，介绍根据第一实施例的具有上述结构喷射器14的制冷循环设备10的运行。

当压缩机11由车辆引擎驱动，在压缩机11中压缩和从压缩机11排出的高温和高压制冷剂流向冷凝器12。高温和高压的制冷剂在冷凝器12通过与外部空气热交换进行冷却和冷凝。流出冷凝器12的冷却的高压制冷剂流入到容器12a，并且在容器12a中被分离成气态制冷器和液态制冷剂。然后，被分离的液态制冷剂从容器12a的液态制冷剂出口流入膨胀阀13。

膨胀阀13的阀开度被调整成使得在第一蒸发器15的制冷剂出口侧制冷剂的过热度接近预定值。也即是说，膨胀阀13被调整成使得在压缩机11的制冷剂吸入侧制冷剂的过热度接近预定值。因此，从容器12a流过来的高压制冷剂在膨胀阀13被减压，以便形成气-液两相状态。通过膨胀阀13后的制冷剂在分支点Z处分支成进入到流入喷射器14的喷嘴140的第一支流和流入到支路通道16的第二支流。因为节流单元17和第二蒸发器18设置在支路通道16中，从分支点Z流入到支路通道16的制冷剂流过节流单元17和第二蒸发器18，然后被抽吸到喷射器14的制冷剂吸入口14b。也就是，支路通道16具有连接到分支点Z的一端和连接到喷射器14的制冷剂吸入口14b的另一端。

从分支点Z流入到喷射器14的喷嘴140的制冷剂在喷嘴140的流体通道143被减压并膨胀。在喷嘴140中，制冷剂的压力能量被转化成制冷剂的速度能量，并随后从喷嘴140的喷射口142喷射出高速制冷剂。在从喷嘴140的喷射口142喷射出制冷剂的同时，制冷剂压力在喷嘴140的喷射口142的周围被降低，使得穿过在支路通道16的第二蒸发器18的制冷剂从制冷剂吸入口14b被抽吸到喷射器14。

从喷嘴140喷射的制冷剂和从制冷剂吸入口14b抽吸的制冷剂在混合部分14c混合，并流入到扩压器部分14d。因为扩压器部分14d的横截面面积在朝向喷射器14的下游端被扩大，在扩压器部分14d制冷剂的速度能量被转化为制冷剂的压力能量，随后在扩压器部分14d中将制冷剂加压。

从喷射器14的扩压器部分14d流出的低温和低压的制冷剂流入到第一蒸发器15，并且通过从电动鼓风机19吹入的空气吸收热量在第一蒸发器15被蒸发。然后，在第一蒸发器15被蒸发后的被蒸发的气态制冷剂被抽吸进入压缩机11以在压缩机11中再次进行压缩。

从分支点Z流入到支路通道16的制冷剂在节流单元17被减压，并且被减压的低压制冷剂流入到第二蒸发器18。在第二蒸发器18，低压制冷剂通过吸收已经通过第一蒸发器15的空气的热量而被蒸发。在第二蒸发器18被蒸发的气态制冷剂通过制冷剂吸入口14b被抽吸到喷射器14。

根据具有蒸汽压缩制冷剂环路的制冷循环设备10，在喷射器14的扩压器部分14d的下游制冷剂被供给到第一蒸发器15，同时在支路通道16的节流单元17中被减压的制冷剂可以被提供到第二蒸发器18。因而，有可能第一和第二蒸发器15、18两者同时获得冷却效果。因为，通过第一和第二蒸发器15、18两者冷却的空气被吹送到待冷却空间(例如车辆车厢，制冷装置的空间)，所以在制冷循环设备10中能够有效地提高冷却所述待冷却空间的冷却能力。

根据本发明的实施例，喷嘴140的通道扩展部分145在流体通道143的制冷剂流动方向上顺序设置有中间部分147和出口部分148。在喷嘴140的通道扩展部分145，中间部分147的通道壁表面以恒定的第一扩展角度θ1朝向下游扩展，并且从中间部分147的下游端到喷射口142的出口部分148的通道壁表面以第二扩展角度θ2扩展。在喷嘴140内，通道扩展部分145的出口部分148的第二扩展角度θ2等于在中间部分147的下游端的第一扩展角度θ1，并且在通道扩展部分145的出口部分148内朝向下游逐渐增大。

在流入到喷嘴140的喉部144的气-液两相制冷剂在喷嘴140的通道扩展部分145被减压的同时，来自膨胀阀13的气-液两相制冷剂从其细泡沫沸腾，由此，在出口部分148中流体(也就是制冷剂)中气体的量遵循减压过程变得更大。出口部分148的扩展角度θ2被形成得比喷嘴140的中间部分147的延伸角度θ1大，以对应于增大的气体量，并因此出口部分148的通道横截面面积的增加比相对于中间部分147变得更大。

在通道扩展部分145的出口部分148，扩展角度θ2朝向下游逐渐地增大，使得出口部分148的通道内壁表面是平滑地覆盖的表面，并且在喷嘴140的通道扩展部分145中，中间部分147的下游端部分平滑地连接到出口部分148。

因而，在通道扩展部分145内制冷剂容易被平滑地加速，并因而稳定地提高了喷嘴效率，所述喷嘴效率是一种用于在喷嘴140内将制冷剂的压力能量转化成制冷剂的速度能量的效率。结果，提高了喷射器效率，随之提高了在制冷循环设备10中的制冷剂环路的制冷系数(COP)。

图4A是示出根据第一实施例的喷射器14的喷嘴140中的制冷剂状态的图，图4B是示出从喷嘴的喉部到喷射口的通道扩展部分的扩展角度是恒定不变的对比示例的喷射器喷嘴内的制冷剂状态的图。此外，在图4B中，一般地，液态制冷剂被引入到喷嘴140的入口内。在图4A和4B中，A表示在喷嘴入口的制冷剂状态，B表示在喷嘴喉部的制冷剂状态，C表示在喷嘴出口(也就是喷射口)的制冷剂状态。当制冷剂沿着等熵线D减压时，喷嘴效率可以降低。如图4B所示，因为液态制冷剂在喷嘴中被减压，喷嘴的减压量更大。因而，即使当从喉部到喷嘴的出口(喷射口)的通道扩展部分的扩展角度被保持恒定，也有可能在喷嘴内沿着等熵线D在相对高压侧容易对制冷剂减压。

相对比，在本实施例中，制冷剂在流入到喷嘴140前通过膨胀阀13被减压并膨胀成处于气-液两相状态。在这种情形中，在通道扩展部分145中减压的量相对地小，并因此在喷嘴140中的制冷剂减压在相对低压的区域实施。

如图4A所示，在通道扩展部分145减压制冷剂的低压侧，等熵线D转到左侧(也就是焓减小侧)。如果具有恒定角度的通道扩展部分用在低压侧，在喷嘴内沿着链式线D’实施减压，并且从等熵线D偏移，因而增加熵。

根据第一实施例的喷射器14的喷嘴140，通道扩展部分145的出口部分148的扩展角度θ2制成比通道扩展部分145的中间部分147的扩展角度θ1大，使得出口部分148的通道横截面面积的扩展比被制成比中间部分147的通道横截面面积的扩展比大。因而，制冷剂的减压可以基本上沿着等熵线D实施，而不用产生从通道扩展部分145分离的流动，或在通道扩展部分145内引起涡旋形流动。因而，就可以易于在通道扩展部分145内加速制冷剂，并因此获得高的稳定的喷嘴效率。

根据本申请的发明人的实验，当在出口部分148的下游端的喷射口142的扩展角度θ2与中间部分147的扩展角度θ1的比值(θ2/θ1)被设定成等于或大于1.33，制冷剂(液态)能够容易地在喷嘴140的通道扩展部分145加速，因此稳定地提高喷嘴效率。

图5示出了当在喷嘴140的入口141的制冷剂处于恒定压力的气-液两相状态，并且当喷嘴140的出口压力(也就是背压)根据位于喷射器14的下游的蒸发器15的外部环境条件在0.248MPa到0.428MPa范围内变化时，本申请发明人实施的实验结果。

在图5的实验中，第一扩展角度θ1设定为0.75°，第二扩展角度θ2在0.5°-1.5°范围内变化。当第二扩展角度θ2是0.5°，作为对比示例其中第二扩展角度θ2比第一扩展角度θ1小。当第二扩展角度θ2是0.75°，作为对比示例其中第二扩展角度θ2等于第一扩展角度θ1，使得通道扩展部分以恒定扩展角度扩大。

如图5所示，当第二扩展角度θ2在0.5°到1°之间的范围内时，喷嘴效率接近相等。当位于喷嘴的喷射口的第二扩展角度θ2等于或大于1°，比值(θ2/θ1)变得等于或大于1.33，因此相对于对比示例提高了喷嘴效率。

图6示出第一实施例的另一示例，在其中从喉部144到喷射口142的通道扩展部分145由从喉部144到喷射口142顺序设置的引入部分146、中间部分147和出口部分148构成。从喉部144到中间部分147的引入部分146的通道壁表面以设定成等于或大于第一扩展角度θ1的扩展角度θin扩大。因而，在本发明的第一实施例的图6中示出的示例中，引入部分146的扩展角度θin设定成在引入部分146中朝向下游逐渐减小，使得引入部分146的通道壁表面是在制冷剂流动方向上平滑地弯曲的表面，并且引入部分146的下游端平滑地连接到中间部分147的上游端。

因而，在图6中的示例的流体通道143的喉部144的下游通道扩展部分145中，引入部分146、中间部分147和出口部分148可以平滑地彼此连接。在包括通道中心线的流体通道的通道截面中，如图6所示，引入部分146的通道壁表面(也就是内壁表面)形成为朝向径向外侧轻微地突出的曲线，中间部分147的通道壁表面(也就是内壁表面)形成为直线，并且出口部分148的通道壁表面(也就是内壁表面)形成为朝向内侧轻微地突出的曲线，这些部分彼此平滑地连接。

因而，在图6中示出的喷嘴140中，在通道扩展部分145中流体通道143的圆形横截面的直径朝向下游增大。流体通道143的圆形横截面的直径的增加比在引入部分146中朝向下游逐渐减小，在中间部分147的整个区域流体通道143的圆形横截面的直径的增加比是恒定的，并且流体通道143的圆形横截面的直径的增加比在出口部分148中朝向下游逐渐增大。

因而，在流入到中间部分147之前，流入到喷嘴140的喉部144的制冷剂首先在引入部分146扩展。

当流入到喉部144的制冷剂在喷嘴140的通道扩展部分145减压时，包含在制冷剂中的气体量首先在引入部分146中在紧接着通过喉部144后的位置迅速地增大。在图6中示出的喷嘴140的示例中，引入部分146的扩展角度θin大致大于扩展角度θ1，使得引入部分146的通道横截面面积的增加比形成为大于中间部分147的通道横截面面积的增加比。因而，制冷剂能够更加平滑地在通道扩展部分145内流动，因而进一步提高了喷嘴效率。也就是说，中间部分147的扩展角度θ1可以逐渐地增大，而不被限制为恒定的扩展角度。

在图2和图6中示出的喷嘴示例中，在包含流体通道143的中心线的截面中的中间部分147的通道壁表面可以形成为曲线，而不被限制为直线。

(第二实施例)

本发明的第二实施例将参考附图7和图8进行说明。图7是根据第二实施例的喷嘴140的示例，而图8是第二实施例的喷嘴的另一示例。在图7和图8中，喷嘴140中那些与第一实施例中的部分具有相同或对应功能的部分由相同的附图标记表示。

在图7的喷嘴的示例中，其中从喉部144到喷射口142的流体通道143由中间部分147和出口部分148构造形成，中间部分147的通道壁表面的扩展角度θ1在整个区域是恒定的，并且出口部分148的通道壁表面的扩展角度θ2在整个区域也是恒定的，但比中间部分147的扩展角度θ1大。也就是说，比中间部分147的扩展角度θ1大的出口部分148的扩展角度θ2在整个通道区域可设定成恒定的。

另一方面，在图8中的喷嘴的示例中，其中从喉部144到喷射口142的流体通道由在制冷剂流动方向上顺序布置的引入部分146、中间部分147和出口部分148构成。而且，引入部分146的通道壁表面的扩展角度θin在整个区域是恒定的，中间部分147的扩展角度θ1在整个区域是恒定的，并且出口部分148的扩展角度θ2在整个区域也是恒定的。此外，出口部分148的扩展角度θ2比中间部分147的扩展角度θ1大，并且引入部分146的扩展角度θin比中间部分147的扩展角度θ1大。

因此，在图7和图8中示出的喷嘴的示例中，在包括流体通道143的中心线的截面中，引入部分146、中间部分147和出口部分148的每一个通道壁表面呈直线。

因而，根据第二实施例的喷嘴140相对于第一实施例可以容易地形成。

在第二实施例中，用在制冷循环设备中的喷射器14的其他部分与上面提到的第一实施例中的那些部分类似。

(其他实施例)

虽然本发明已经参照附图充分描述了优选的实施例，但是应该注意的是，对于本领域技术人员各种改变和修改是明显的。

例如，在上面所述的实施例和变形中，具有喷嘴140的喷射器14被说成喷射器装置。本发明还可以应用于具有针阀的喷嘴140。

图9示出了设置有喷嘴主体540A和插入在喷嘴主体540A中的针阀540B的喷嘴140的示例。喷嘴140构造成减压流入喉部144的气-液两相制冷剂，并且从喷射口142排出减压的制冷剂。这里的喷嘴主体540A具有流体通道543，并且流体通道543的通道横截面面积在喉部144变得最小。针阀540B插入到流体通道543，从入口141到流体通道543的下游端的喷射口142，如图9所示。

因而，流体通道543由喷嘴主体540A的内壁表面5401和针阀540B的外壁表面5402限定，从喷嘴140的入口141到出口142。如果从喉部144到喷射口142的流体通道543设想成具有分别对应的圆形横截面的圆筒形假想流体通道(virtual fluid passage)，假想流体通道为通道横截面面积从喷嘴140的喉部144到喷射口142向下游扩大的通道扩展形状。即使在图9的示例中，在对应流体通道543的假想流体通道的通道表面上的中间部分147的扩展角度θ1被形成为小于在对应流体通道543的假想流体通道的通道表面上的出口部分148的扩展角度θ2。在对应流体通道543的假想流体通道的通道表面上的中间部分147的扩展角度θ1在中间部分147的整个区域上可以是恒定的，并且在对应流体通道543的假想流体通道的通道表面上的出口部分148的扩展角度θ2在出口部分148的整个区域上也可以是恒定的。

在图9的示例中，在对应流体通道543的假想流体通道的通道表面上的出口部分148的扩展角度θ2在出口部分148中朝向下游逐渐地增大。

此外，在图9的示例中，引入部分146设置在喉部144和中间部分147之间，并且在对应流体通道543的假想流体通道的通道表面上的引入部分146的扩展角度θin被设定成比在对应流体通道543的假想流体通道的通道表面上的中间部分147的扩展角度θ1大。在对应流体通道543的假想流体通道的通道表面上的引入部分146的扩展角度θin朝向下游逐渐地减小。

图9示出的喷嘴140可以用于制冷循环设备的喷射器14。即使在这种情形中，出口部分148的流体通道543的通道横截面面积的增加比被形成为比中间部分147的通道横截面面积的增加比大，使得制冷剂能够更容易地喉部144的下游侧在流体通道543中被加速。因而，能够稳定地提高喷嘴效率。而且，引入部分146的流体通道543的通道横截面面积的增加比被形成为比中间部分147的通道横截面面积的增加比大，使得制冷剂能够更容易地在紧接着喉部144后的区域被加速。因而，能够稳定地提高喷嘴效率。

在图9示出的喷嘴140的示例中，在针阀540B的外壁表面5402的锥形角度被设定成恒定的同时，喷嘴主体540A的内壁表面540的扩展角度被改变，以便形成具有假想流体通道的上面的结构的流体通道543。然而，可以形成具有假想流体通道的上面的结构的流体通道543，而不限制于图9中示出的喷嘴主体540A和针阀540B的结合。

例如，在图10的喷嘴140的示例中，喷嘴主体640A的内壁表面5401的扩展角度被形成为恒定，而针阀640B的外壁表面5402的锥形角度在流体流动方向(也就是制冷剂的流动方向)上被改变。流体通道643在喷嘴140中被限定在喷嘴主体640A的内壁表面5401和针阀640B的外壁表面5402之间。具有对应流体通道643的各个圆形横截面的假想流体通道被设定成具有与图9示出的流体通道543相同的结构。

图11示出根据本发明的喷嘴140的另一示例。在图11中示出的喷嘴140中，阀主体540A的内壁表面5401的扩展角度和针阀640B的外壁表面的锥形角度两者都在流体流动的方向上被改变，以便在喷嘴主体540A的内壁表面5401和针阀640B的外壁表面5402之间形成具有上述假想流体通道的结构的流体通道743。

根据本发明的图9和11中示出的示例的任何一个喷嘴140，在出口部分148的假想流体通道的通道表面的扩展角度可以朝向下游逐渐地增大，使得流体能够在出口部分148平滑地加速，并可稳定地提高喷嘴效率。此外，在引入部分146的假想流体通道的通道表面的扩展角度可以朝向下游从喉部144到中间部分147的上游端逐渐地减小，使得流体能够平滑地加速，并且稳定地提高喷嘴效率。

在由包括中心线的面截得的在图9-11示出的喷嘴140的截面中，阀主体540A、640A的内壁表面5401或/和针阀540B、640B的外壁表面5402可以通过结合各个部分的直线部分形成。如果针阀540B具有恒定的锥形角度，针阀540B能够容易地形成，并因此能够容易地形成喷嘴140。

在上述的实施例中，喷射器14的喷嘴140被使用成使得气-液两相制冷剂流入到喷嘴140的入口141。然而，在气-液两相制冷剂流入到喷射器14的喷嘴140的喉部144的情形中，本发明的效果也能有效地实现。

在本发明的上述的实施例和修改中，喷射器14的喷嘴140通常被用于图3中示出的制冷循环设备10，其中支路通道16在喷嘴140的上游侧从分支点Z分支。然而，具有根据本发明任何一个示例的喷嘴140的喷射器14能够适于用于例如图12示出的制冷循环设备或图13示出的制冷循环设备。

图12示出的制冷循环设备包括构造成压缩制冷剂并排出所压缩的制冷剂的压缩机11、构造成冷却从压缩机排出的制冷剂的制冷剂散热器(气体冷却装置)12、构造成将从散热器12流入的制冷剂减压和膨胀到气-液两相状态的膨胀阀13、以及喷射器14。用作存储器的气-液分离装置30可以位于喷射器14的下游侧。气-液分离装置30具有连接到支路通道16的一端的液态制冷剂出口，和连接到压缩机11的制冷剂吸入侧的气态制冷剂出口。支路通道16的另一端连接到喷射器14的制冷剂吸入口14b，使得被分离的液态制冷剂流入在支路通道16中的蒸发器18，并且蒸发器18中被蒸发的气态制冷剂被抽吸进入喷射器14的制冷剂吸入口14b。在图13示出的制冷循环设备中，蒸发器15另外设置在图12的制冷循环设备结构中喷射器14的出口和气-液分离装置30的制冷剂入口之间。即使在图12和13示出的制冷循环设备中，也能够有效地获得具有喷嘴140的喷射器14的效果。

可选地，具有喷嘴140的喷射器14能够用于不具有在图3的制冷循环设备中的液体容器12a的制冷循环设备。可选地，具有喷嘴140的喷射器14可以用于图14和15示出的制冷循环设备。在图14示出的制冷循环设备，压缩机11构造成压缩制冷剂和排出被压缩的制冷剂，制冷剂散热器12(气体冷却装置)设置在压缩机11的下游以冷却从压缩机11排出的制冷剂。流出制冷剂散热器12的制冷剂分支成两个制冷剂流。一个分支的制冷剂流在通过膨胀阀13后流入喷射器14的喷嘴140，而另一个分支的制冷剂流通过支路通道16流入到喷射器14的制冷剂吸入口14b。节流单元17和蒸发器18位于支路通道16上。内部热交换器40被安置成使得流过内部热交换器40的高压制冷剂通道40A的高压制冷剂与流过内部热交换器40的低压制冷剂通道40B的低压制冷剂进行热交换。如图14所示，内部热交换器40的高压制冷剂通道40A在膨胀阀17的上游侧被安置在支路通道16中，而低压制冷剂通道40B被安置在喷射器14的出口和压缩机11的制冷剂吸入侧之间。

图15示出的制冷循环设备包括构造成减压制冷剂并排出被减压的制冷剂的压缩机11、构造成冷却从压缩机11排出的制冷剂的制冷剂散热器12、设置成使流出散热器12的制冷剂减压的膨胀阀13和设置在喷射器14的下游的第一蒸发器15。第一蒸发器15的制冷剂出口连接到压缩机11的制冷剂吸入侧。分支部位于在喷射器14的出口和第一蒸发器15的制冷剂入口之间的制冷剂通道中。支路通道16的一端连接到分支部，而支路通道16的另一端连接到喷射器14的制冷剂吸入口14b，使得在喷射器14的出口下游的制冷剂被抽吸进入喷射器14的制冷剂吸入口14b。在图15示出的制冷循环设备中，第二蒸发器18位于支路通道16中。

在上述任何制冷循环设备中，其中使用了具有喷嘴140的喷射器14，可以使用通常公知的液体容器或/和存储器，或液体容器和存储器两者都省略。也就是说，具有喷嘴140的喷射器14可以适于用于任何制冷循环设备，这些循环装置包括构造成压缩制冷剂并排出被压缩的制冷剂的压缩机11、构造成冷却从压缩机11流出的制冷剂的制冷剂散热器12和构造成蒸发将要抽吸进入喷射器14的制冷剂吸入口14b的制冷剂的蒸发器15、18。优选地，制冷循环设备还包括构造成将来自制冷剂散热器12的制冷剂减压成气-液两相制冷剂的减压装置13。在这种情形中，喷嘴140连接到减压装置13，使得气-液两相制冷剂从入口141流入喷嘴140的喉部144。在制冷循环设备中，其他部件及其结构可以进行合适的改变，而不限制于上述的示例。

在上述的第一实施例中，描述了制冷循环设备安装到车辆的示例。然而，制冷循环设备可以用于其他应用，并可以稳定地固定在特定位置。

在上述的第一实施例中，HFC-134a被用作制冷剂的一个示例。然而，那些通常用到的任何氟里昂基的制冷剂、碳氢基制冷剂、二氧化碳、乙烯、乙烷、氧化氮或类似物都可以作为制冷剂使用。例如，碳氢基制冷剂，诸如丙烷，或混合制冷剂例如HFC-404A、HFC-407或HFC-410也可以使用。在制冷循环设备中，制冷剂循环可以是超-临界制冷剂循环，其中高压侧制冷剂压力超过制冷剂的临界压力，或可以是亚-临界制冷剂循环，其中高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力。

当具有喷嘴140的喷射器14用在制冷剂循环中，流入喷嘴140的流体和从制冷剂吸入口14b抽吸进入喷射器14的流体是在制冷剂循环中循环的制冷剂。然而，具有喷嘴140的喷射器14可以用于喷射器装置，其中流体流入到喷射器14中的喷嘴140的喉部144。当气-液两相制冷剂流入喷射器14中的喷嘴140的喉部144，喷嘴效率的提高效果变得更加显著。

应该认为：这些改变和修改处于由权利要求限定的本发明的保护范围内。