JP2005307814A - Ejector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気や高圧水などの高圧流体を駆動源として、真空排気を行うエジェクタに関するものである。 The present invention relates to an ejector that performs evacuation using a high-pressure fluid such as steam or high-pressure water as a drive source.
この種のエジェクタとしては、ノズル部とディフューザ部等から構成され、蒸気や高圧の流体を駆動源として、真空排気を行うものが広く知られている。このように一般的なエジェクタの構成例を図7に示す。図示するようにエジェクタ50は、エジェクタ本体51にノズル部53、該ノズル部53に対向して配置されたディフューザ部54、該ノズル部53とディフューザ部54の間に形成された吸気チャンバ部56を具備する構成である。高圧の駆動流体101が駆動流体入口52より供給され、該高圧の駆動流体101はノズル部53で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部54に向かって噴出する。その際、吸気チャンバ部56は負圧となり、真空吸気ポート57により気体を吸い込んで真空吸気102を行ない、駆動流体101と伴に駆動流体出口55により排出流体103として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させるものである。
As this type of ejector, there is widely known an ejector that is composed of a nozzle portion, a diffuser portion, and the like and that performs vacuum evacuation using steam or a high-pressure fluid as a driving source. A configuration example of a general ejector is shown in FIG. As shown in the figure, the
通常、エジェクタはその用途仕様に応じて、ノズル部やディフューザ部等の各部を最適に設計するが、幅広い流量や圧力に対応するため、また効率を向上させるため、特許文献1、特許文献2、特許文献3に示すようにノズルの内部やディフューザ下流に絞りを設けたものや、ノズルをアクチュエータで可変にしたものなどが提案されている。
本発明者らが行なった実験によると、このようなエジェクタにおいて、ノズルとディフューザの間隔が狭い場合は排気速度は遅いが最終到達真空度は良好となり、逆にノズルとディフューザの間隔が大きい場合は排気速度は速いが最終到達真空度が悪化することが確認された。即ち、真空側の圧力が高い場合はノズル部とディフューザ部の間隔を広げて排気速度を大きくし、真空側が低圧になるに従って前記間隔を次第に狭くしてゆくことができれば、最終真空度を犠牲にすることなく排気速度を速くすることができる。 According to experiments conducted by the present inventors, in such an ejector, when the gap between the nozzle and the diffuser is narrow, the exhaust speed is slow but the final ultimate vacuum is good, and conversely, when the gap between the nozzle and the diffuser is large. Although the exhaust speed was fast, it was confirmed that the final ultimate vacuum deteriorated. That is, if the pressure on the vacuum side is high, the gap between the nozzle part and the diffuser part is widened to increase the exhaust speed, and if the gap can be gradually narrowed as the vacuum side becomes low pressure, the final vacuum degree is sacrificed. It is possible to increase the exhaust speed without doing.
しかしながら、ノズル部とディフューザ部の間隔を可変にするために油圧シリンダや電動モータなどといったアクチュエータを使用すると、機構が複雑になるばかりではなく、調整の手間が増えたり、故障の可能性が高くなるほか、機器が大型化し、製造コストが高くなってしまうという問題がある。 However, if an actuator such as a hydraulic cylinder or an electric motor is used to make the gap between the nozzle part and the diffuser part variable, not only will the mechanism be complicated, but the adjustment will increase and the possibility of failure will increase. In addition, there is a problem that the equipment becomes large and the manufacturing cost becomes high.
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、アクチュエータや外部の制御機構を使用することなく、ノズル部とディフューザ部の間隔を可変にでき、簡単な構造によって最終到達真空度を犠牲にすることなく排気速度を速くすることができるエジェクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and the interval between the nozzle portion and the diffuser portion can be made variable without using an actuator or an external control mechanism, and the ultimate ultimate vacuum is sacrificed by a simple structure. An object of the present invention is to provide an ejector capable of increasing the exhaust speed without any problems.
上記課題を解決するため請求項1に記載の発明は、ノズル部と、該ノズル部に対向して配置したディフューザ部と、該ノズル部とディフューザ部の間に形成された吸気チャンバ部を具備し、ノズル部からディフューザ部に向かって高圧流体を噴出し、吸気チャンバ部を負圧にするエジェクタにおいて、前記ノズル部をその径及び位置を固定とし、前記ディフューザ部を可動な構造としたノズル部とディフューザ部の間隔を可動とする間隔可動手段を具備することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 includes a nozzle portion, a diffuser portion disposed to face the nozzle portion, and an intake chamber portion formed between the nozzle portion and the diffuser portion. In the ejector that ejects high-pressure fluid from the nozzle part toward the diffuser part and makes the intake chamber part negative pressure, the nozzle part has a fixed diameter and position, and the diffuser part has a movable structure; An interval moving means for moving the interval of the diffuser portion is provided.
請求項2に記載の発明は、ノズル部と、該ノズル部に対向して配置したディフューザ部と、該ノズル部とディフューザ部の間に形成された吸気チャンバ部を具備し、ノズル部からディフューザ部に向かって高圧流体を噴出し、吸気チャンバ部を負圧にするエジェクタにおいて、ノズル部とディフューザ部の間隔を可動とする間隔可動手段を具備し、間隔可動手段は、内部に空洞を有する円環状の弾性体を、ノズル部又はディフューザ部の先端に設置し、該弾性体の伸縮により間隔を可動にする構成であること特徴とする。 The invention according to claim 2 includes a nozzle portion, a diffuser portion disposed to face the nozzle portion, and an intake chamber portion formed between the nozzle portion and the diffuser portion, and the nozzle portion to the diffuser portion. In the ejector that ejects high-pressure fluid toward the negative and makes the intake chamber section have a negative pressure, it is equipped with a distance movable means that allows the distance between the nozzle part and the diffuser part to move, and the distance movable means has an annular shape having a cavity inside The elastic body is installed at the tip of the nozzle portion or the diffuser portion, and the interval is made movable by expansion and contraction of the elastic body.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のエジェクタにおいて、円環状の弾性体内部の空洞に大気雰囲気中で該弾性体を膨張させないか又は低圧状態が保たれる程度の量の圧縮流体を封入することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the ejector according to the second aspect of the present invention, the amount of compression is such that the elastic body is not expanded in an air atmosphere in the annular elastic body or the low pressure state is maintained. It is characterized by enclosing a fluid.
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2に記載のエジェクタにおいて、円環状の弾性体の伸縮方向を拘束するためのガイドを設置したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the ejector according to the first or second aspect, a guide for restricting the expansion and contraction direction of the annular elastic body is provided.
また、請求項1に記載のエジェクタにおいて、円環状の弾性体が、ディフューザ部の一部を動作させる構成であることを特徴とする。 Further, in the ejector according to claim 1, the annular elastic body is configured to operate a part of the diffuser portion.
また、請求項2に記載のエジェクタにおいて、円環状の弾性体が、ノズル又はディフューザ部の一部を動作させる構成であることを特徴とする。 Further, in the ejector according to claim 2, the annular elastic body is configured to operate a part of the nozzle or the diffuser portion.
請求項1に記載の発明によれば、ノズル部とディフューザ部の間隔を可動とする間隔可動手段を、ノズル部をその径及び位置を固定とし、最終到達真空度を犠牲にすることなく、常に排気速度が最適なところでエジェクタを運転することが可能となる。また、アクチュエータや外部の制御機構を使用しない簡素な構造でこのような効果が得られるので、調整の手間や故障の可能性が低く、小型で低コスト化が実現できる。 According to the first aspect of the present invention, the distance movable means for moving the distance between the nozzle part and the diffuser part is fixed at the diameter and position of the nozzle part, and without sacrificing the final ultimate vacuum. The ejector can be operated at the optimum exhaust speed. In addition, since such an effect can be obtained with a simple structure that does not use an actuator or an external control mechanism, adjustment effort and the possibility of failure are low, and a small size and low cost can be realized.
請求項2に記載の発明によれば、ノズル部とディフューザ部の間隔を可動とする間隔可動手段を、内部に空洞を有する円環状の弾性体を、ノズル部又はディフューザ部の先端に設置し、該弾性体の伸縮によりノズル部とディフューザ部の間隔を可動する構成とするので、最終到達真空度を犠牲にすることなく、常に排気速度が最適なところでエジェクタを運転することが可能となる。また、アクチュエータや外部の制御機構を使用しない簡素な構造でこのような効果が得られるので、調整の手間や故障の可能性が低く、小型で低コスト化が実現できる。 According to the invention described in claim 2, the interval movable means for moving the interval between the nozzle portion and the diffuser portion, the annular elastic body having a cavity inside is installed at the tip of the nozzle portion or the diffuser portion, Since the gap between the nozzle portion and the diffuser portion can be moved by the expansion and contraction of the elastic body, the ejector can always be operated where the exhaust speed is optimal without sacrificing the ultimate vacuum. In addition, since such an effect can be obtained with a simple structure that does not use an actuator or an external control mechanism, adjustment effort and the possibility of failure are low, and a small size and low cost can be realized.
請求項3に記載の発明によれば、円環状の弾性体内部の空洞に大気雰囲気中で該弾性体を膨張させないか又は低圧状態が保たれる程度の量の圧縮流体を封入するので、弾性体は吸気チャンバ部の内部圧力により伸縮自在となる。 According to the invention described in claim 3, since the elastic body is sealed in the cavity inside the annular elastic body in such an amount that the elastic body is not expanded in an atmospheric atmosphere or the low pressure state is maintained. The body can be expanded and contracted by the internal pressure of the intake chamber.
請求項4に記載の発明によれば、円環状の弾性体の伸縮方向を拘束するためのガイドを設置したので、円環状の弾性体を所定の方向に伸縮でき、効果的にノズル部とディフューザ部の間隔を可動にすることができる。 According to the invention described in claim 4, since the guide for restricting the expansion / contraction direction of the annular elastic body is installed, the annular elastic body can be expanded and contracted in a predetermined direction, and the nozzle portion and the diffuser are effectively The interval between the parts can be made movable.
以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1及び図2は本発明に係るエジェクタの構成例を示す断面図である。本エジェクタ10は、図7の従来例と同様、ノズル部13、該ノズル部13に対向して配置されたディフューザ部14、該ノズル部13とディフューザ部14の間に形成された吸気チャンバ部16を具備する。そして高圧の駆動流体101をエジェクタ本体11の駆動流体入口12より供給することにより、該高圧の駆動流体101は、ノズル部13で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部14に向かって噴出し、その際吸気チャンバ部16は負圧となり、真空吸気ポート17により気体を吸い込んで真空吸気102を行ない、駆動流体101と伴に駆動流体出口15により排出流体103として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させる。
1 and 2 are cross-sectional views showing a configuration example of an ejector according to the present invention. As in the conventional example of FIG. 7, the
本エジェクタ10は、ディフューザ部14の入口に、内部に空洞18aを有する円環状の弾性体18を設置し、周囲の圧力、即ち吸気チャンバ部16の圧力によって該空洞18aの容積が変化して弾性体18が伸縮し、これにより図2に示すようにノズル部13とディフューザ部14との間隔が変化する。また、弾性体18が伸縮する方向を拘束するために、その外側にガイド19を設置した。これにより、吸気チャンバ部16の圧力が高い場合は弾性体18の空洞18aが収縮して弾性体18の体積が小さくなり、ノズル部13とディフューザ部14との間隔が大きくなる。逆に吸気チャンバ部16の圧力が低い場合は、弾性体18の空洞18aが膨張して弾性体18の体積が大きくなり、ノズル部13とディフューザ部14との間隔が小さくなる。
In the
上記のようにノズル部13とディフューザ部14の間隔が狭い場合には、排気速度は遅いが最終到達真空度が良好となり、逆にノズル部13とディフューザ部14の間隔が大きい場合には排気速度は速いが最終到達真空度は悪化することが本願発明者が行なった実験により確認されている。本実施例によれば、吸気チャンバ部16側、即ち真空側の圧力が高い場合は弾性体18の体積が小さくなり、ノズル部13とディフューザ部14の間隔が広くなるために排気速度を大きくすることができ、真空側が低圧になるに従って弾性体18の体積が大きくなり、ノズル部13とディフューザ部14の間隔が次第に狭くなり、優れた最終到達真空度を得ることができる。即ち、最終到達真空度を犠牲にすることなく、排気速度が最適となるところでエジェクタ10を運転できる。
As described above, when the distance between the
また、弾性体18の動作は吸気チャンバ部16の真空度のみで決まり、ノズル部13とディフューザ部14の間隔を可変にするために油圧シリンダや電動モータ等といったアクチュエータが一切必要がないため、機構(構造)が簡単で、調整の手間や故障の可能性が低く、小型化、低コスト化が可能である。
Further, the operation of the
図3及び図4は本発明に係るエジェクタの他の構成例を示す断面図である。本エジェクタ20は、ノズル部23、ディフューザ部24、該ノズル部23とディフューザ部24の間に形成された吸気チャンバ部26を具備する点は、図1及び図2のエジェクタ10と同一であるが、ディフューザ部24の先端部外周に円環状の可動ディフューザ部29を設け、該可動ディフューザ部29を円環状の弾性体28によって動作させる構成となっている点が異なる。そして高圧の駆動流体101をエジェクタ本体21の駆動流体入口22より供給することにより、該高圧の駆動流体101は、ノズル部23で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部24に向かって噴出し、その際吸気チャンバ部26は負圧となり、真空吸気ポート27により気体を吸い込んで真空吸気102を行ない、駆動流体101と伴に駆動流体出口25により排出流体103として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させる。
3 and 4 are cross-sectional views showing other structural examples of the ejector according to the present invention. The
上記のようにディフューザ部24の先端部外周に可動ディフューザ部29を設け、該可動ディフューザ部29を弾性体28によって動作させるように構成することによりノズル部23と可動ディフューザ部29との間隔が可変になっている。即ち、可動ディフューザ部29は吸気チャンバ部26内の圧力による弾性体28の膨張収縮によりその位置が決まることになり、吸気チャンバ部26の圧力が高い場合は図3に示すように、弾性体28は収縮し、可動ディフューザ部29は図面右方向に動き、逆に吸気チャンバ部26が圧力が低い場合は図4に示すように空洞28aが膨張して弾性体28の体積が大きくなり、可動ディフューザ部29は図面左方向に動く。
As described above, the
本実施例によれば、吸気チャンバ部26側、即ち真空側の圧力が高い場合はノズル部23と可動ディフューザ部29の間隔が広くなるために排気速度を大きくすることができ、真空側が低圧になるに従って可動ディフューザ部29は弾性体の膨張により図面左方向に押出され移動することによって、ノズル部23と可動ディフューザ部29の間隔は次第に狭くなり、優れた最終到達真空度を得ることができる。即ち、最終到達真空度を犠牲にすることなく、排気速度が最適となるところでエジェクタ20を運転できる。
According to this embodiment, when the pressure on the
図5及び図6は本発明に係るエジェクタの他の構成例を示す断面図である。本エジェクタ30は、ノズル部33、ディフューザ部34、該ノズル部33とディフューザ部34の間に形成された吸気チャンバ部36を具備する点は、図3及び図4のエジェクタ20と同一であるが、ディフューザ部34の先端部外周に円環状のブラケット39を設け、ブラケット39の内周側に径方向に伸縮する円環状の弾性体38を取付けている点が異なる。そして高圧の駆動流体101をエジェクタ本体31の駆動流体入口32より供給することにより、該高圧の駆動流体101は、ノズル部33で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部34に向かって噴出し、その際吸気チャンバ部36は負圧となり、真空吸気ポート37により気体を吸い込んで真空吸気102を行ない、駆動流体101と共に駆動流体出口35により排出流体103として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させる。
5 and 6 are cross-sectional views showing other structural examples of the ejector according to the present invention. The
上記のようにディフューザ部34の先端部外周に径方向に伸縮する円環状の弾性体38を設けたことにより、弾性体38(弾性体38はディフューザ部34の一部を構成する)とノズル部33との間隔が吸気チャンバ部36内の圧力により変化する。即ち、吸気チャンバ部36の圧力が高い場合は図5に示すように、弾性体38は収縮し、ノズル部33と弾性体38との間隔が大きくなり、逆に吸気チャンバ部36が圧力が低い場合は図6に示すように弾性体38の内径方向に伸びノズル部33と弾性体38との間隔が小さくなる。吸気チャンバ部36、即ち真空側の圧力が高い場合はノズル部33と弾性体38との間隔が広くなるために排気速度が大きくなり、真空側が低圧になるに従って弾性体38が内径方向に伸び、ノズル部33と弾性体38との間隔は次第に狭くなり、優れた最終到達真空度を得ることができる。即ち、最終到達真空度を犠牲にすることなく、排気速度が最適となるところでエジェクタ30を運転できる。
By providing the annular
なお、上記実施例では弾性体をディフューザ部側に設け、ノズル部の径及び位置を固定としているが、弾性体をノズル部側に設けても良い。弾性体内部空洞には、大気雰囲気中で該弾性体を膨張させないか又は低圧状態が保たれる程度の量の圧縮流体を封入する。また、弾性体の空洞の数や形状には特に制限は無く、多孔質体でもよい。 In the above embodiment, the elastic body is provided on the diffuser portion side and the diameter and position of the nozzle portion are fixed. However, the elastic body may be provided on the nozzle portion side. The elastic body internal cavity is filled with an amount of compressed fluid that does not expand the elastic body in an air atmosphere or maintains a low pressure state. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the number and shape of the cavity of an elastic body, A porous body may be sufficient.
図8は本発明に係るエジェクタを使用する装置例として吸収冷凍機の構成例を示す図である。図において、61は吸収器、62は蒸発器、63は再生器、64は凝縮器、65は溶液熱交換器、66は溶液ポンプ、67は冷媒ポンプである。冷媒を吸収した希溶液は、吸収器61から溶液ポンプ66により、溶液熱交換器65の被加熱側を通り、再生器63に導入される。再生器63では加熱蒸気により加熱され、希溶液から冷媒が蒸発して濃縮された溶液が溶液熱交換器65の加熱側を通り、吸収器61に戻され、冷媒を吸収する。一方、蒸発した冷媒は凝縮器64で冷却水により冷却されて凝縮され、蒸発器62に入る。蒸発器62では冷媒が冷媒ポンプ67により循環されて蒸発し、その際蒸発熱を熱交換器72を介して負荷側の冷水から奪い、冷水を冷却し、冷房に供する。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of an absorption refrigerator as an example of an apparatus using the ejector according to the present invention. In the figure, 61 is an absorber, 62 is an evaporator, 63 is a regenerator, 64 is a condenser, 65 is a solution heat exchanger, 66 is a solution pump, and 67 is a refrigerant pump. The diluted solution that has absorbed the refrigerant is introduced from the
上記構成の吸収冷凍機は、吸収溶液にLi塩水溶液等を用いる吸収冷凍機であり、冷凍機缶胴の鉄鋼材表面に四三酸化鉄ができる際、水素ガスが発生する。この水素ガスが、不凝縮ガスとして作用し、吸収器61での吸収作用に悪影響を及ぼすと共に、各部伝熱を阻害して著しく冷凍能力を低下させるばかりではなく、機内の腐蝕発生原因となり故障を起す等の問題があった。そこで水素ガスを抽気する必要がある。
The absorption refrigerator having the above configuration is an absorption refrigerator using an Li salt aqueous solution or the like as the absorption solution, and hydrogen gas is generated when iron tetroxide is formed on the steel material surface of the refrigerator can body. This hydrogen gas acts as a non-condensable gas and adversely affects the absorption action in the
そこで吸収冷凍機の吸収器61から水素ガスを、循環する吸収溶液によるエジェクタ68で管71を用いて抜出し、タンク69に導入して気液分離し、水素ガスはタンク69の上部に設けたパラジウムセル70を通って機外に出ていく。このようにエジェクタ68に本発明に係るエジェクタを使用することにより、効率良く水素ガスを抽気し、機外に排出できる。
Therefore, hydrogen gas is extracted from the
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible.
10 エジェクタ
11 エジェクタ本体
12 駆動流体入口
13 ノズル部
14 ディフューザ部
15 駆動流体出口
16 吸気チャンバ部
17 真空ポート
18 弾性体
19 ガイド部材
20 エジェクタ
21 エジェクタ本体
22 駆動流体入口
23 ノズル部
24 ディフューザ部
25 駆動流体出口
26 吸気チャンバ部
27 真空吸気ポート
28 弾性体
29 可動ディフューザ部
30 エジェクタ
31 エジェクタ本体
32 駆動流体入口
33 ノズル部
34 ディフューザ部
35 駆動流体出口
36 吸気チャンバ部
37 真空吸気ポート
38 弾性体
39 ブラケット
61 吸収器
62 蒸発器
63 再生器
64 凝縮器
65 溶液熱交換器
66 溶液ポンプ
67 冷媒ポンプ
68 エジェクタ
69 タンク
70 パラジウムセル
71 管
72 熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ノズル部をその径及び位置を固定とし、前記ディフューザ部を可動な構造とした前記ノズル部とディフューザ部の間隔を可動とする間隔可動手段を具備することを特徴とするエジェクタ。 A nozzle unit, a diffuser unit disposed opposite to the nozzle unit, and an intake chamber unit formed between the nozzle unit and the diffuser unit, and jets high-pressure fluid from the nozzle unit toward the diffuser unit And in the ejector which makes the said intake chamber part a negative pressure,
An ejector comprising: a distance moving means for fixing the diameter and position of the nozzle portion and making the diffuser portion movable; and moving a distance between the nozzle portion and the diffuser portion.
前記ノズル部とディフューザ部の間隔を可動とする間隔可動手段を具備し、
前記間隔可動手段は、内部に空洞を有する円環状の弾性体を、前記ノズル部又はディフューザ部の先端に設置し、該弾性体の伸縮により前記間隔を可動にする構成であること特徴とするエジェクタ。 A nozzle unit, a diffuser unit disposed opposite to the nozzle unit, and an intake chamber unit formed between the nozzle unit and the diffuser unit, and jets high-pressure fluid from the nozzle unit toward the diffuser unit And in the ejector which makes the said intake chamber part a negative pressure,
Comprising a gap movable means for moving the gap between the nozzle part and the diffuser part;
The ejector characterized in that the interval moving means is configured to install an annular elastic body having a cavity inside at a tip of the nozzle portion or the diffuser portion, and to move the interval by expansion and contraction of the elastic body. .
前記円環状の弾性体内部の空洞に大気雰囲気中で該弾性体を膨張させないか又は低圧状態が保たれる程度の量の圧縮流体を封入することを特徴とするエジェクタ。 The ejector according to claim 2, wherein
An ejector characterized in that a compressed fluid in such an amount that does not expand or keep a low pressure state in an air atmosphere is sealed in a cavity inside the annular elastic body.
前記円環状の弾性体の伸縮方向を拘束するためのガイドを設置したことを特徴とするエジェクタ。 The ejector according to claim 1 or 2,
An ejector comprising a guide for restricting the expansion and contraction direction of the annular elastic body.
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