JP2003139098A - エジェクタ - Google Patents
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- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
- F04F5/02—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid
- F04F5/04—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing elastic fluids
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
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- F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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- F25B2341/001—Ejectors not being used as compression device
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- F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エジェクタの製造原価低減を図る。
【解決手段】 通路直径が一定とした円筒状の第１〜３
冷媒通路部４１１〜４１３によりノズル４１０を構成す
るとともに、ディフューザの末広テーパ部を廃止する。
これにより、ドリル加工等の切削加工のみで容易にエジ
ェクタ４００を製造することができるので、エジェクタ
の製造原価低減を図ることができる。
冷媒通路部４１１〜４１３によりノズル４１０を構成す
るとともに、ディフューザの末広テーパ部を廃止する。
これにより、ドリル加工等の切削加工のみで容易にエジ
ェクタ４００を製造することができるので、エジェクタ
の製造原価低減を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルから吹き出
す高速のジェット流によりを流体を吸引して循環させる
エジェクタを用いたエジェクタサイクル用のエジェクタ
に関するものである。
す高速のジェット流によりを流体を吸引して循環させる
エジェクタを用いたエジェクタサイクル用のエジェクタ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エジェ
クタサイクル用のエジェクタは、例えば図９（実開昭５
７−７６３００号公報）に示すように、放熱器や凝縮器
等の高圧側熱交換器から流出した高圧冷媒の圧力エネル
ギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させる
ノズル４１０、ノズル４１０から噴射する高い速度の冷
媒流により蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引する混合
部４２０、及びノズル４１０から噴射する冷媒と蒸発器
から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを
圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディ
フューザ４３０等からなるものである。
クタサイクル用のエジェクタは、例えば図９（実開昭５
７−７６３００号公報）に示すように、放熱器や凝縮器
等の高圧側熱交換器から流出した高圧冷媒の圧力エネル
ギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させる
ノズル４１０、ノズル４１０から噴射する高い速度の冷
媒流により蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引する混合
部４２０、及びノズル４１０から噴射する冷媒と蒸発器
から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを
圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディ
フューザ４３０等からなるものである。
【０００３】このとき、ノズル４１０の冷媒入口側及び
ディフューザ４３０は、その内壁が円錐テーパ状に形成
されているが、円錐テーパ状の穴加工は、ドリルによる
単純な切削穴開け加工が困難であるので、通常、放電加
工やワイヤーカッター加工にて行う必要がある。このた
め、エジェクタの製造工数を低減することが難しく、エ
ジェクタの製造原価低減を図ることが難しいという第１
の問題点を有している。
ディフューザ４３０は、その内壁が円錐テーパ状に形成
されているが、円錐テーパ状の穴加工は、ドリルによる
単純な切削穴開け加工が困難であるので、通常、放電加
工やワイヤーカッター加工にて行う必要がある。このた
め、エジェクタの製造工数を低減することが難しく、エ
ジェクタの製造原価低減を図ることが難しいという第１
の問題点を有している。
【０００４】ところで、ノズル４１０に流入する冷媒
は、ノズル４１０の冷媒入口に形成された先細テーパ部
４１１にて、冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに
変換されてその流速を上昇させるが、通常、冷媒流れが
大きく乱れて損失が発生しないように、先細テーパ部４
１１のテーパ角度（ＪＩＳ Ｂ ０１５４参照）を比較
的に小さな一定角度としているので、ノズル４１０の軸
方向寸法が必然的に長くなる傾向があるという第２の問
題点を有している。
は、ノズル４１０の冷媒入口に形成された先細テーパ部
４１１にて、冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに
変換されてその流速を上昇させるが、通常、冷媒流れが
大きく乱れて損失が発生しないように、先細テーパ部４
１１のテーパ角度（ＪＩＳ Ｂ ０１５４参照）を比較
的に小さな一定角度としているので、ノズル４１０の軸
方向寸法が必然的に長くなる傾向があるという第２の問
題点を有している。
【０００５】本発明は、上記点に鑑み、上記２つの問題
のうち少なくとも一方の問題を解決することを目的とす
る。
のうち少なくとも一方の問題を解決することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、圧縮機（１
００）、放熱器（２００）、蒸発器（３００）及び気液
分離器（５００）を有し、気液分離器（５００）で分離
された液相冷媒を蒸発器（３００）に供給するととも
に、気液分離器（５００）で分離された気相冷媒を圧縮
機（１００）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側
に移動させるエジェクタサイクルに適用されるエジェク
タであって、放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の
圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧
膨張させるノズル（４１０）と、ノズル（４１０）から
噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３００）にて
蒸発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１０）から噴射
する冷媒と蒸発器（３００）から吸引した冷媒とを混合
させる混合部（４２０）とを備え、ノズル（４１０）
は、冷媒入口側から順に、第１冷媒通路部（４１１）、
第２冷媒通路部（４１２）及び第３冷媒通路部（４１
３）を有して構成されているとともに、第１〜３冷媒通
路部（４１１〜４１３）それぞれは、通路直径が一定な
円筒状であり、さらに、第１冷媒通路部（４１１）の通
路直径（Ｄ１）は、第２冷媒通路部（４１２）の通路直
径（Ｄ２）より大きく、かつ、第２冷媒通路部（４１
２）の通路直径（Ｄ２）は、第３冷媒通路部（４１３）
の通路直径（Ｄ３）より小さいことを特徴とする。
成するために、請求項１に記載の発明では、圧縮機（１
００）、放熱器（２００）、蒸発器（３００）及び気液
分離器（５００）を有し、気液分離器（５００）で分離
された液相冷媒を蒸発器（３００）に供給するととも
に、気液分離器（５００）で分離された気相冷媒を圧縮
機（１００）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側
に移動させるエジェクタサイクルに適用されるエジェク
タであって、放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の
圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧
膨張させるノズル（４１０）と、ノズル（４１０）から
噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３００）にて
蒸発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１０）から噴射
する冷媒と蒸発器（３００）から吸引した冷媒とを混合
させる混合部（４２０）とを備え、ノズル（４１０）
は、冷媒入口側から順に、第１冷媒通路部（４１１）、
第２冷媒通路部（４１２）及び第３冷媒通路部（４１
３）を有して構成されているとともに、第１〜３冷媒通
路部（４１１〜４１３）それぞれは、通路直径が一定な
円筒状であり、さらに、第１冷媒通路部（４１１）の通
路直径（Ｄ１）は、第２冷媒通路部（４１２）の通路直
径（Ｄ２）より大きく、かつ、第２冷媒通路部（４１
２）の通路直径（Ｄ２）は、第３冷媒通路部（４１３）
の通路直径（Ｄ３）より小さいことを特徴とする。
【０００７】これにより、第１冷媒通路部（４１１）を
先細テーパ状とした上記公報に記載のノズルに比べて単
純な形状となるので、例えばドリル加工等の切削加工に
て容易にノズル（４１０）を製造することができ、エジ
ェクタの製造原価低減を図ることができる。
先細テーパ状とした上記公報に記載のノズルに比べて単
純な形状となるので、例えばドリル加工等の切削加工に
て容易にノズル（４１０）を製造することができ、エジ
ェクタの製造原価低減を図ることができる。
【０００８】請求項２に記載の発明では、圧縮機（１０
０）、放熱器（２００）、蒸発器（３００）及び気液分
離器（５００）を有し、気液分離器（５００）で分離さ
れた液相冷媒を蒸発器（３００）に供給するとともに、
気液分離器（５００）で分離された気相冷媒を圧縮機
（１００）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側に
移動させるエジェクタサイクルに適用されるエジェクタ
であって、放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧
力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨
張させるノズル（４１０）と、ノズル（４１０）から噴
射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３００）にて蒸
発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１０）から噴射す
る冷媒と蒸発器（３００）から吸引した冷媒とを混合さ
せる混合部（４２０）とを備え、ノズル（４１０）は、
冷媒入口側から順に、第１冷媒通路部（４１１）、第２
冷媒通路部（４１２）及び第３冷媒通路部（４１３）を
有して構成されているとともに、第１〜３冷媒通路部
（４１１〜４１３）それぞれは、通路直径が一定な円筒
状であり、さらに、少なくとも第１冷媒通路部（４１
１）の通路直径（Ｄ１）は、第２冷媒通路部（４１２）
の通路直径（Ｄ２）より大きいことを特徴とする。
０）、放熱器（２００）、蒸発器（３００）及び気液分
離器（５００）を有し、気液分離器（５００）で分離さ
れた液相冷媒を蒸発器（３００）に供給するとともに、
気液分離器（５００）で分離された気相冷媒を圧縮機
（１００）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側に
移動させるエジェクタサイクルに適用されるエジェクタ
であって、放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧
力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨
張させるノズル（４１０）と、ノズル（４１０）から噴
射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３００）にて蒸
発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１０）から噴射す
る冷媒と蒸発器（３００）から吸引した冷媒とを混合さ
せる混合部（４２０）とを備え、ノズル（４１０）は、
冷媒入口側から順に、第１冷媒通路部（４１１）、第２
冷媒通路部（４１２）及び第３冷媒通路部（４１３）を
有して構成されているとともに、第１〜３冷媒通路部
（４１１〜４１３）それぞれは、通路直径が一定な円筒
状であり、さらに、少なくとも第１冷媒通路部（４１
１）の通路直径（Ｄ１）は、第２冷媒通路部（４１２）
の通路直径（Ｄ２）より大きいことを特徴とする。
【０００９】これにより、第１冷媒通路部（４１１）を
先細テーパ状とした上記公報に記載のノズルに比べて単
純な形状となるので、例えばドリル加工等の切削加工に
て容易にノズル（４１０）を製造することができ、エジ
ェクタの製造原価低減を図ることができる。
先細テーパ状とした上記公報に記載のノズルに比べて単
純な形状となるので、例えばドリル加工等の切削加工に
て容易にノズル（４１０）を製造することができ、エジ
ェクタの製造原価低減を図ることができる。
【００１０】請求項３に記載の発明では、混合部（４２
０）は、通路直径が一定な円筒状であることを特徴とす
る。
０）は、通路直径が一定な円筒状であることを特徴とす
る。
【００１１】これにより、例えばドリル加工等の切削加
工のみで容易にエジェクタを製造することができるの
で、エジェクタの製造原価低減をより一層図ることがで
きる。。
工のみで容易にエジェクタを製造することができるの
で、エジェクタの製造原価低減をより一層図ることがで
きる。。
【００１２】請求項５に記載の発明では、圧縮機（１０
０）、放熱器（２００）、蒸発器（３００）及び気液分
離器（５００）を有し、気液分離器（５００）で分離さ
れた液相冷媒を蒸発器（３００）に供給するとともに、
気液分離器（５００）で分離された気相冷媒を圧縮機
（１００）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側に
移動させるエジェクタサイクルに適用されるエジェクタ
であって、放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧
力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨
張させるノズル（４１０）と、ノズル（４１０）から噴
射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３００）にて蒸
発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１０）から噴射す
る冷媒と蒸発器（３００）から吸引した冷媒とを混合さ
せながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷
媒の圧力を昇圧させる昇圧部（４２０）とを備え、ノズ
ル（４１０）は、冷媒流れ下流側に向かうほど通路面積
が縮小する先細テーパ部（４１１）、最も通路断面積が
縮小した喉部（４１２）から連なる出口側通路部（４１
３）を有して構成されており、さらに、先細テーパ部
（４１１）の冷媒入口側にけるテーパ角度（α１）は、
喉部（４１２）側におけるテーパ角度（α２）より大き
いことを特徴とする。
０）、放熱器（２００）、蒸発器（３００）及び気液分
離器（５００）を有し、気液分離器（５００）で分離さ
れた液相冷媒を蒸発器（３００）に供給するとともに、
気液分離器（５００）で分離された気相冷媒を圧縮機
（１００）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側に
移動させるエジェクタサイクルに適用されるエジェクタ
であって、放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧
力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨
張させるノズル（４１０）と、ノズル（４１０）から噴
射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３００）にて蒸
発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１０）から噴射す
る冷媒と蒸発器（３００）から吸引した冷媒とを混合さ
せながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷
媒の圧力を昇圧させる昇圧部（４２０）とを備え、ノズ
ル（４１０）は、冷媒流れ下流側に向かうほど通路面積
が縮小する先細テーパ部（４１１）、最も通路断面積が
縮小した喉部（４１２）から連なる出口側通路部（４１
３）を有して構成されており、さらに、先細テーパ部
（４１１）の冷媒入口側にけるテーパ角度（α１）は、
喉部（４１２）側におけるテーパ角度（α２）より大き
いことを特徴とする。
【００１３】ところで、ノズルに流入した冷媒は、後述
する図６に示すように、先細テーパ部の入口近傍におい
て流速が急激に増速し、その後、喉部までは比較的穏や
かに流速が上昇する。そして、喉部を過ぎた後の速度上
昇は、微増である。
する図６に示すように、先細テーパ部の入口近傍におい
て流速が急激に増速し、その後、喉部までは比較的穏や
かに流速が上昇する。そして、喉部を過ぎた後の速度上
昇は、微増である。
【００１４】したがって、本発明のごとく、先細テーパ
部（４１１）の冷媒入口側にけるテーパ角度（α１）を
喉部（４１２）側におけるテーパ角度（α２）より大き
くすれば、通常の末広ノズルに比べて、先細テーパ部
（４１１）の軸方向寸法を通常の末広ノズルに比べて小
さくすることができる。
部（４１１）の冷媒入口側にけるテーパ角度（α１）を
喉部（４１２）側におけるテーパ角度（α２）より大き
くすれば、通常の末広ノズルに比べて、先細テーパ部
（４１１）の軸方向寸法を通常の末広ノズルに比べて小
さくすることができる。
【００１５】なお、先細テーパ部（４１１）のテーパ角
度（α）は、請求項６に記載の発明のごとく、段階的に
変化させてもよい。
度（α）は、請求項６に記載の発明のごとく、段階的に
変化させてもよい。
【００１６】また、請求項７に記載の発明のごとく、出
口側通路部（４１３）を通路直径が一定な円筒状として
もよい。
口側通路部（４１３）を通路直径が一定な円筒状として
もよい。
【００１７】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【００１８】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
車両用空調装置にエジェクタサイクルを適用したもので
あり、図１は本実施形態に係るエジェクタサイクルの模
式図である。なお、本実施形態は、上記第１の問題を解
決するための実施形態を示すものである。
車両用空調装置にエジェクタサイクルを適用したもので
あり、図１は本実施形態に係るエジェクタサイクルの模
式図である。なお、本実施形態は、上記第１の問題を解
決するための実施形態を示すものである。
【００１９】圧縮機１００は走行用エンジン等の駆動源
（図示せず。）から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮するも
のであり、放熱器２００は圧縮機１００から吐出した冷
媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却するものであ
る。
（図示せず。）から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮するも
のであり、放熱器２００は圧縮機１００から吐出した冷
媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却するものであ
る。
【００２０】蒸発器３００は室内に吹き出す空気と液相
冷媒とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより
冷凍能力を発揮する低圧側熱交換器であり、蒸発器３０
０内の冷媒はエジェクタ４００で発生する吸引力により
循環させられる。なお、エジェクタ４００の詳細は後述
する。
冷媒とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより
冷凍能力を発揮する低圧側熱交換器であり、蒸発器３０
０内の冷媒はエジェクタ４００で発生する吸引力により
循環させられる。なお、エジェクタ４００の詳細は後述
する。
【００２１】また、気液分離器５００はエジェクタ４０
０から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気
液分離手段であり、分離された気相冷媒は圧縮機１００
に吸引され、分離された液相冷媒は蒸発器３００側に吸
引される。
０から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気
液分離手段であり、分離された気相冷媒は圧縮機１００
に吸引され、分離された液相冷媒は蒸発器３００側に吸
引される。
【００２２】次に、エジェクタ４００について述べる。
【００２３】エジェクタ４００は、図２に示すように、
放熱器２００から流出した高圧冷媒の圧力エネルギーを
速度エネルギーに変換して冷媒を減圧させながら膨張加
速させるノズル４１０、ノズル４１０から噴射する高い
速度の冷媒ジェット流により蒸発器３００にて蒸発した
気相冷媒を吸引し、ノズル４１０から噴射する冷媒と蒸
発器３００から吸引した冷媒とを混合させる混合部４２
０等からなるものである。
放熱器２００から流出した高圧冷媒の圧力エネルギーを
速度エネルギーに変換して冷媒を減圧させながら膨張加
速させるノズル４１０、ノズル４１０から噴射する高い
速度の冷媒ジェット流により蒸発器３００にて蒸発した
気相冷媒を吸引し、ノズル４１０から噴射する冷媒と蒸
発器３００から吸引した冷媒とを混合させる混合部４２
０等からなるものである。
【００２４】このとき、ノズル４１０は、冷媒入口側か
ら順に、第１冷媒通路部４１１、第２冷媒通路部４１２
及び第３冷媒通路部４１３を有して構成されているとと
もに、これら第１〜３冷媒通路部４１１〜４１３それぞ
れは、通路直径が一定な円筒状に形成されている。
ら順に、第１冷媒通路部４１１、第２冷媒通路部４１２
及び第３冷媒通路部４１３を有して構成されているとと
もに、これら第１〜３冷媒通路部４１１〜４１３それぞ
れは、通路直径が一定な円筒状に形成されている。
【００２５】そして、第１冷媒通路部４１１の通路直径
Ｄ１は、第２冷媒通路部４１２の通路直径Ｄ２より大き
く、かつ、第２冷媒通路部４１２の通路直径Ｄ２は、第
３冷媒通路部４１３の通路直径Ｄ３より小さく、かつ、
第１冷媒通路部４１１の通路直径Ｄ１は、第３冷媒通路
部４１３の通路直径Ｄ３より大きくなっている。
Ｄ１は、第２冷媒通路部４１２の通路直径Ｄ２より大き
く、かつ、第２冷媒通路部４１２の通路直径Ｄ２は、第
３冷媒通路部４１３の通路直径Ｄ３より小さく、かつ、
第１冷媒通路部４１１の通路直径Ｄ１は、第３冷媒通路
部４１３の通路直径Ｄ３より大きくなっている。
【００２６】なお、エジェクタ４００は、ステンレス、
黄銅、又はアルミニウム等の金属材料にてダイカスト成
型した後、ノズル４１０、すなわち第１〜３冷媒通路部
４１１〜４１３及び混合部４２０をドリル加工等の切削
加工を施すことにより製作される。
黄銅、又はアルミニウム等の金属材料にてダイカスト成
型した後、ノズル４１０、すなわち第１〜３冷媒通路部
４１１〜４１３及び混合部４２０をドリル加工等の切削
加工を施すことにより製作される。
【００２７】次に、エジェクタサイクルの概略作動を述
べる。
べる。
【００２８】圧縮機１００が起動すると、気液分離器５
００から気相冷媒が圧縮機１００に吸入され、圧縮され
た冷媒が放熱器２００に吐出される。そして、放熱器２
００にて冷却された冷媒は、エジェクタ４００のノズル
４１０にて減圧膨張して蒸発器３００内の冷媒を吸引す
る。つまり、本実施形態においてエジェクタ４００は、
気液分離器５００と蒸発器３００との間で冷媒を循環さ
せるポンプとして機能する。
００から気相冷媒が圧縮機１００に吸入され、圧縮され
た冷媒が放熱器２００に吐出される。そして、放熱器２
００にて冷却された冷媒は、エジェクタ４００のノズル
４１０にて減圧膨張して蒸発器３００内の冷媒を吸引す
る。つまり、本実施形態においてエジェクタ４００は、
気液分離器５００と蒸発器３００との間で冷媒を循環さ
せるポンプとして機能する。
【００２９】次に、蒸発器３００から吸引された冷媒
（以下、吸引流と呼ぶ。）とノズル４１０から吹き出す
冷媒（以下、駆動流と呼ぶ。）とは、混合部４２０にて
混合しして気液分離器５００に戻る。このとき、混合部
４２０においては、図３に示すように、駆動流の運動量
と吸引流の運動量との和が保存されるように駆動流と吸
引流とが混合するので、混合部４２０では冷媒の圧力、
つまり静圧が上昇するので、混合部４２０は冷媒圧力を
昇圧させる昇圧部としても機能する。
（以下、吸引流と呼ぶ。）とノズル４１０から吹き出す
冷媒（以下、駆動流と呼ぶ。）とは、混合部４２０にて
混合しして気液分離器５００に戻る。このとき、混合部
４２０においては、図３に示すように、駆動流の運動量
と吸引流の運動量との和が保存されるように駆動流と吸
引流とが混合するので、混合部４２０では冷媒の圧力、
つまり静圧が上昇するので、混合部４２０は冷媒圧力を
昇圧させる昇圧部としても機能する。
【００３０】一方、エジェクタ４００にて蒸発器３００
内の冷媒が吸引されるため、蒸発器３００には気液分離
器５００から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、
室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。
内の冷媒が吸引されるため、蒸発器３００には気液分離
器５００から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、
室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。
【００３１】なお、図３において、ガス速度はノズル４
１０から噴射する冷媒の速度を１としたときの大きさで
あり、軸方向寸法はノズル４１０の冷媒出口を基準とし
た寸法であり、半径寸法はエジェクタ４００を回転対称
体としてその中心線からの寸法を表している。
１０から噴射する冷媒の速度を１としたときの大きさで
あり、軸方向寸法はノズル４１０の冷媒出口を基準とし
た寸法であり、半径寸法はエジェクタ４００を回転対称
体としてその中心線からの寸法を表している。
【００３２】因みに、図４は本実施形態に係るエジェク
タサイクルの作動を示すｐ−ｈ線図であり、図４に示す
番号は図１に示す番号の位置における冷媒の状態を示す
ものである。また、圧縮機１００、放熱器２００、蒸発
器３００、エジェクタ４００及び気液分離器５００を繋
ぐ冷媒配管、特に、気液分離器５００と蒸発器３００と
を繋ぐ冷媒配管は、冷媒が流通する際に発生する圧力損
失がなるべく小さくなるようにすることが望ましく、図
４に示すｐ−ｈ線図では、冷媒配管で発生する圧力損失
を無視した理想的なサイクル挙動を示している。
タサイクルの作動を示すｐ−ｈ線図であり、図４に示す
番号は図１に示す番号の位置における冷媒の状態を示す
ものである。また、圧縮機１００、放熱器２００、蒸発
器３００、エジェクタ４００及び気液分離器５００を繋
ぐ冷媒配管、特に、気液分離器５００と蒸発器３００と
を繋ぐ冷媒配管は、冷媒が流通する際に発生する圧力損
失がなるべく小さくなるようにすることが望ましく、図
４に示すｐ−ｈ線図では、冷媒配管で発生する圧力損失
を無視した理想的なサイクル挙動を示している。
【００３３】次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３４】本実施形態によれば、通路直径が一定とし
た円筒状の第１〜３冷媒通路部４１１〜４１３によりノ
ズル４１０を構成しているので、第１冷媒通路部４１１
を先細テーパ状とした上記公報に記載のノズルに比べて
単純な形状となる。したがって、前述のごとく、ドリル
加工等の切削加工にて容易にノズル４１０を製造するこ
とができるので、エジェクタの製造原価低減を図ること
ができる。
た円筒状の第１〜３冷媒通路部４１１〜４１３によりノ
ズル４１０を構成しているので、第１冷媒通路部４１１
を先細テーパ状とした上記公報に記載のノズルに比べて
単純な形状となる。したがって、前述のごとく、ドリル
加工等の切削加工にて容易にノズル４１０を製造するこ
とができるので、エジェクタの製造原価低減を図ること
ができる。
【００３５】またさらに、上記公報に記載の発明と異な
り、混合部４２０から連なる末広テーパ状のディフュー
ザ４３０（図９参照）を有していないので、ドリル加工
等の切削加工のみで容易にエジェクタ４００を製造する
ことができ、エジェクタの製造原価低減を図ることがで
きる。
り、混合部４２０から連なる末広テーパ状のディフュー
ザ４３０（図９参照）を有していないので、ドリル加工
等の切削加工のみで容易にエジェクタ４００を製造する
ことができ、エジェクタの製造原価低減を図ることがで
きる。
【００３６】ところで、通路直径が一定とした円筒状の
第１〜３冷媒通路部４１１〜４１３によりノズル４１０
を構成しているので、ノズル４１０の冷媒通路には、通
路面積が急激に変化する段付き部が形成されてしまう。
このため、段付き部において冷媒流れに乱れが発生して
しまうので、ノズル４１０における、冷媒の圧力エネル
ギーを速度エネルギーに変換する際の変換効率が低下し
てしまう。
第１〜３冷媒通路部４１１〜４１３によりノズル４１０
を構成しているので、ノズル４１０の冷媒通路には、通
路面積が急激に変化する段付き部が形成されてしまう。
このため、段付き部において冷媒流れに乱れが発生して
しまうので、ノズル４１０における、冷媒の圧力エネル
ギーを速度エネルギーに変換する際の変換効率が低下し
てしまう。
【００３７】したがって、混合部４２０も含めたエジェ
クタ４００内にて膨張エネルギーを圧力エネルギーに変
換する際のエネルギ変換効率が低下してしまうので、圧
縮機１００の吸入圧を十分に上昇させることができず、
圧縮機１００の消費動力を十分に低減することが難しく
なる。
クタ４００内にて膨張エネルギーを圧力エネルギーに変
換する際のエネルギ変換効率が低下してしまうので、圧
縮機１００の吸入圧を十分に上昇させることができず、
圧縮機１００の消費動力を十分に低減することが難しく
なる。
【００３８】しかし、蒸発器３００には、気液分離器５
００から液相（乾き度Ｘ＝０）の冷媒が蒸発器３００に
供給されるので、蒸発器３００内における冷媒のぬれ面
積が、膨張弁を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて
大きくなり、冷媒と蒸発器３００との間における熱伝達
率が、膨張弁を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて
大きくなる。
００から液相（乾き度Ｘ＝０）の冷媒が蒸発器３００に
供給されるので、蒸発器３００内における冷媒のぬれ面
積が、膨張弁を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて
大きくなり、冷媒と蒸発器３００との間における熱伝達
率が、膨張弁を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて
大きくなる。
【００３９】したがって、本実施形態によれば、膨張弁
を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて、実成績係
数、つまり実際に発生した蒸発器３００での吸熱量を実
際の圧縮機の消費動力で除した値を向上させながらエジ
ェクタ４００の製造原価低減を図ることがでこる。
を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて、実成績係
数、つまり実際に発生した蒸発器３００での吸熱量を実
際の圧縮機の消費動力で除した値を向上させながらエジ
ェクタ４００の製造原価低減を図ることがでこる。
【００４０】なお、エジェクタ４００内で冷媒圧力は、
前述のごとく、ディフューザが無くても上昇するので、
本実施形態に係るエジェクタサイクルは、理想的なエジ
ェクタに比べれば、圧縮機１００の消費動力が大きくな
るものの、膨張弁を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルに比
べれば、圧縮機１００の消費動力を十分に低減するこが
できる。因みに、本実施形態では、第１〜３冷媒通路４
１１〜４１３の通路直径比（Ｄ１:Ｄ２：Ｄ３）は、２
０：２：３である。
前述のごとく、ディフューザが無くても上昇するので、
本実施形態に係るエジェクタサイクルは、理想的なエジ
ェクタに比べれば、圧縮機１００の消費動力が大きくな
るものの、膨張弁を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルに比
べれば、圧縮機１００の消費動力を十分に低減するこが
できる。因みに、本実施形態では、第１〜３冷媒通路４
１１〜４１３の通路直径比（Ｄ１:Ｄ２：Ｄ３）は、２
０：２：３である。
【００４１】また、本実施形態では、第３冷媒通路部４
１３の通路直径Ｄ３を第２冷媒通路部４１２の通路直径
Ｄ２より大きくしたが、本実施形態はこれに限定される
ものではなく、第３冷媒通路部４１３の通路直径Ｄ３を
第２冷媒通路部４１２の通路直径Ｄ２と同じにする、又
は第３冷媒通路部４１３の通路直径Ｄ３を第２冷媒通路
部４１２の通路直径Ｄ２より小さくしてもよい。
１３の通路直径Ｄ３を第２冷媒通路部４１２の通路直径
Ｄ２より大きくしたが、本実施形態はこれに限定される
ものではなく、第３冷媒通路部４１３の通路直径Ｄ３を
第２冷媒通路部４１２の通路直径Ｄ２と同じにする、又
は第３冷媒通路部４１３の通路直径Ｄ３を第２冷媒通路
部４１２の通路直径Ｄ２より小さくしてもよい。
【００４２】なお、本実施形態では、冷媒をフロンとし
ていたので、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力未満であった
が、本実施形態はこれに限定されるものではなく、高圧
側の冷媒圧力が臨界圧以上となる冷媒（例えば、二酸化
炭素）を用いてもよい。
ていたので、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力未満であった
が、本実施形態はこれに限定されるものではなく、高圧
側の冷媒圧力が臨界圧以上となる冷媒（例えば、二酸化
炭素）を用いてもよい。
【００４３】（第２実施形態）本実施形態は、上記第２
の問題を解決するための実施形態を示すものであり、第
１実施形態と本実施形態とは、ノズル４１０の構造が相
違する。以下、本実施形態に係るノズル４１０について
述べる。
の問題を解決するための実施形態を示すものであり、第
１実施形態と本実施形態とは、ノズル４１０の構造が相
違する。以下、本実施形態に係るノズル４１０について
述べる。
【００４４】図５は本実施形態に係るノズル４１０の断
面図であり、本実施形態では、第１冷媒通路部４１１を
冷媒流れ下流側に向かうほど通路面積が縮小する先細テ
ーパ状とし、最も通路断面積が縮小した第２冷媒通路部
４１２から連なる第３冷媒通路部４１３を出口側に向か
うほど通路断面積が拡大する末広テーパ状とすることに
より、ノズル４１０として末広ノズル（ｄｉｖｅｒｇｅ
ｎｔ Ｎｏｚｚｌｅ、ｄｅ Ｌａｖａｌ Ｎｏｚｚｌ
ｅ）を採用している。
面図であり、本実施形態では、第１冷媒通路部４１１を
冷媒流れ下流側に向かうほど通路面積が縮小する先細テ
ーパ状とし、最も通路断面積が縮小した第２冷媒通路部
４１２から連なる第３冷媒通路部４１３を出口側に向か
うほど通路断面積が拡大する末広テーパ状とすることに
より、ノズル４１０として末広ノズル（ｄｉｖｅｒｇｅ
ｎｔ Ｎｏｚｚｌｅ、ｄｅ Ｌａｖａｌ Ｎｏｚｚｌ
ｅ）を採用している。
【００４５】そこで、本実施形態では、第１冷媒通路部
４１１を先細テーパ部４１１と呼び、第２冷媒通路部４
１２を喉部４１２と呼ぶ。なお、末広ノズルでは、喉部
４１２の長さは明確に規定できるものではなく、喉部４
１２とは、前述のごとく、ノズル４１０内の冷媒通路
中、通路断面積が最も小さい部位を言う。
４１１を先細テーパ部４１１と呼び、第２冷媒通路部４
１２を喉部４１２と呼ぶ。なお、末広ノズルでは、喉部
４１２の長さは明確に規定できるものではなく、喉部４
１２とは、前述のごとく、ノズル４１０内の冷媒通路
中、通路断面積が最も小さい部位を言う。
【００４６】そしてさらに、先細テーパ部４１１は、先
細テーパ部４１１の冷媒入口側にけるテーパ角度α１
が、喉部４１２側におけるテーパ角度α２より大きくな
るように、第１、２先細テーパ部４１１ａ、４１１ｂか
らなる２段テーパ形状となっている。
細テーパ部４１１の冷媒入口側にけるテーパ角度α１
が、喉部４１２側におけるテーパ角度α２より大きくな
るように、第１、２先細テーパ部４１１ａ、４１１ｂか
らなる２段テーパ形状となっている。
【００４７】次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４８】図６は、通常の末広ノズル、つまり先細テ
ーパ部のテーパ角度が一定のノズルにおけるノズル内冷
媒速度を示す図であり、ノズルに流入した冷媒は、先細
テーパ部の入口近傍において流速が急激に増速し、その
後、喉部までは比較的穏やかに流速が上昇する。そし
て、喉部を過ぎた後の速度上昇は、微増である。
ーパ部のテーパ角度が一定のノズルにおけるノズル内冷
媒速度を示す図であり、ノズルに流入した冷媒は、先細
テーパ部の入口近傍において流速が急激に増速し、その
後、喉部までは比較的穏やかに流速が上昇する。そし
て、喉部を過ぎた後の速度上昇は、微増である。
【００４９】したがって、本実施形態のごとく、先細テ
ーパ部４１１の冷媒入口側にけるテーパ角度α１を喉部
４１２側におけるテーパ角度α２より大きくすれば、先
細テーパ部４１１の冷媒入口断面積と喉部４１２の断面
積とを通常の末広ノズルと同等にしたとき、図７に示す
ように、先細テーパ部４１１の軸方向寸法を通常の末広
ノズルに比べて小さくすることができる。
ーパ部４１１の冷媒入口側にけるテーパ角度α１を喉部
４１２側におけるテーパ角度α２より大きくすれば、先
細テーパ部４１１の冷媒入口断面積と喉部４１２の断面
積とを通常の末広ノズルと同等にしたとき、図７に示す
ように、先細テーパ部４１１の軸方向寸法を通常の末広
ノズルに比べて小さくすることができる。
【００５０】なお、本実施形態では、先細テーパ部４１
１のテーパ角度αは、２段階的に変化させたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば３段テーパや
無段階的に連続変化するようにしてもよい。
１のテーパ角度αは、２段階的に変化させたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば３段テーパや
無段階的に連続変化するようにしてもよい。
【００５１】また、図５では、喉部４１２以降の第３冷
媒通路部４１３が末広テーパ状となっていたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、喉部４１２を過ぎた
後の速度上昇は微増であることから、図８に示すよう
に、ノズル４１０の出口側通路部である第３冷媒通路部
４１３を通路直径が一定な円筒状としてもよい。
媒通路部４１３が末広テーパ状となっていたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、喉部４１２を過ぎた
後の速度上昇は微増であることから、図８に示すよう
に、ノズル４１０の出口側通路部である第３冷媒通路部
４１３を通路直径が一定な円筒状としてもよい。
【００５２】また、本実施形態では、冷媒として高圧側
冷媒圧力が臨界圧力以上となる二酸化炭素を採用した
が、本実施形態はこれに限定されるものではなく、高圧
側の冷媒圧力が臨界圧力未満となる冷媒（例えば、フロ
ン）を採用してもよい。
冷媒圧力が臨界圧力以上となる二酸化炭素を採用した
が、本実施形態はこれに限定されるものではなく、高圧
側の冷媒圧力が臨界圧力未満となる冷媒（例えば、フロ
ン）を採用してもよい。
【００５３】また、気液分離器５００と蒸発器３００と
を繋ぐ冷媒配管中に絞り手段等を設けてもよい。
を繋ぐ冷媒配管中に絞り手段等を設けてもよい。
【００５４】また、混合部４２０の後に速度エネルギー
を圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させる末
広テーパ状のディフューザを設けてもよい。
を圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させる末
広テーパ状のディフューザを設けてもよい。
【００５５】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、車両用空調装置に本発明を適用したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、その他の蒸気圧縮式冷凍
機（ヒートポンプも含む。）にも適用することができ
る。
は、車両用空調装置に本発明を適用したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、その他の蒸気圧縮式冷凍
機（ヒートポンプも含む。）にも適用することができ
る。
【図１】本発明の第１実施形態に係るエジェクタサイク
ルの模式図である。
ルの模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエジェクタの模式
図である。
図である。
【図３】ノズルの冷媒出口からディフューザの冷媒出口
までにおける、エジェクタの冷媒通路断面の中央部を基
準とした半径方向の位置と冷媒流速との関係を示す三次
元特性図である。
までにおける、エジェクタの冷媒通路断面の中央部を基
準とした半径方向の位置と冷媒流速との関係を示す三次
元特性図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエジェクタサイク
ルのｐ−ｈ線図である。
ルのｐ−ｈ線図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るエジェクタのノズ
ルの断面図である。
ルの断面図である。
【図６】ノズル内冷媒速度の変化を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るエジェクタのノズ
ルの効果を示す説明図である。
ルの効果を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例に係るエジェク
タのノズルの断面図である。
タのノズルの断面図である。
【図９】従来の技術に係るエジェクタのノズルの断面図
である。
である。
４００…ノズル、４１１…第１冷媒通路部、４１２…第
２冷媒通路部、４１３…第３冷媒通路部、４２０…混合
部。
２冷媒通路部、４１３…第３冷媒通路部、４２０…混合
部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 尾崎 幸克
愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会
社日本自動車部品総合研究所内
(72)発明者 石川 浩
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
(72)発明者 武内 裕嗣
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 3H079 AA18 AA23 BB10 CC21 DD02
DD03 DD15 DD22
Claims (7)
- 【請求項１】 圧縮機（１００）、放熱器（２００）、
蒸発器（３００）及び気液分離器（５００）を有し、 前記気液分離器（５００）で分離された液相冷媒を前記
蒸発器（３００）に供給するとともに、前記気液分離器
（５００）で分離された気相冷媒を前記圧縮機（１０
０）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側に移動さ
せるエジェクタサイクルに適用されるエジェクタであっ
て、 前記放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させ
るノズル（４１０）と、 前記ノズル（４１０）から噴射する高い速度の冷媒流に
より前記蒸発器（３００）にて蒸発した気相冷媒を吸引
し、前記ノズル（４１０）から噴射する冷媒と前記蒸発
器（３００）から吸引した冷媒とを混合させる混合部
（４２０）とを備え、 前記ノズル（４１０）は、冷媒入口側から順に、第１冷
媒通路部（４１１）、第２冷媒通路部（４１２）及び第
３冷媒通路部（４１３）を有して構成されているととも
に、前記第１〜３冷媒通路部（４１１〜４１３）それぞ
れは、通路直径が一定な円筒状であり、 さらに、前記第１冷媒通路部（４１１）の通路直径（Ｄ
１）は、前記第２冷媒通路部（４１２）の通路直径（Ｄ
２）より大きく、かつ、前記第２冷媒通路部（４１２）
の通路直径（Ｄ２）は、前記第３冷媒通路部（４１３）
の通路直径（Ｄ３）より小さいことを特徴とするエジェ
クタ。 - 【請求項２】 圧縮機（１００）、放熱器（２００）、
蒸発器（３００）及び気液分離器（５００）を有し、 前記気液分離器（５００）で分離された液相冷媒を前記
蒸発器（３００）に供給するとともに、前記気液分離器
（５００）で分離された気相冷媒を前記圧縮機（１０
０）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側に移動さ
せるエジェクタサイクルに適用されるエジェクタであっ
て、 前記放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させ
るノズル（４１０）と、 前記ノズル（４１０）から噴射する高い速度の冷媒流に
より前記蒸発器（３００）にて蒸発した気相冷媒を吸引
し、前記ノズル（４１０）から噴射する冷媒と前記蒸発
器（３００）から吸引した冷媒とを混合させる混合部
（４２０）とを備え、 前記ノズル（４１０）は、冷媒入口側から順に、第１冷
媒通路部（４１１）、第２冷媒通路部（４１２）及び第
３冷媒通路部（４１３）を有して構成されているととも
に、前記第１〜３冷媒通路部（４１１〜４１３）それぞ
れは、通路直径が一定な円筒状であり、 さらに、少なくとも前記第１冷媒通路部（４１１）の通
路直径（Ｄ１）は、前記第２冷媒通路部（４１２）の通
路直径（Ｄ２）より大きいことを特徴とするエジェク
タ。 - 【請求項３】 前記混合部（４２０）は、通路直径が一
定な円筒状であることを特徴とする請求項１又は２に記
載のエジェクタ。 - 【請求項４】 前記第１〜３冷媒通路部（４１１〜４１
３）の通路直径比は、２０：２：３であることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェク
タ。 - 【請求項５】 圧縮機（１００）、放熱器（２００）、
蒸発器（３００）及び気液分離器（５００）を有し、 前記気液分離器（５００）で分離された液相冷媒を前記
蒸発器（３００）に供給するとともに、前記気液分離器
（５００）で分離された気相冷媒を前記圧縮機（１０
０）の吸入側に供給して、低温側の熱を高温側に移動さ
せるエジェクタサイクルに適用されるエジェクタであっ
て、 前記放熱器（２００）から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させ
るノズル（４１０）と、 前記ノズル（４１０）から噴射する高い速度の冷媒流に
より前記蒸発器（３００）にて蒸発した気相冷媒を吸引
し、前記ノズル（４１０）から噴射する冷媒と前記蒸発
器（３００）から吸引した冷媒とを混合させながら速度
エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇
圧させる昇圧部（４２０）とを備え、 前記ノズル（４１０）は、冷媒流れ下流側に向かうほど
通路面積が縮小する先細テーパ部（４１１）、最も通路
断面積が縮小した喉部（４１２）から連なる出口側通路
部（４１３）を有して構成されており、 さらに、前記先細テーパ部（４１１）の冷媒入口側にけ
るテーパ角度（α１）は、前記喉部（４１２）側におけ
るテーパ角度（α２）より大きいことを特徴とするエジ
ェクタ。 - 【請求項６】 前記先細テーパ部（４１１）のテーパ角
度（α）は、段階的に変化していることを特徴とする請
求項５に記載のエジェクタ。 - 【請求項７】 前記出口側通路部（４１３）は、通路直
径が一定な円筒状であることを特徴とする請求項５又は
６に記載のエジェクタ。
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