JP2014114765A - Ejector device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1流体がガス供給路から管内を流れる事で生じた負圧で、前記管内に第2流体(スタック複流)を吸引して前記第1流体と第2流体を混合させて、二次側へ流体を供給するエゼクタ装置に関する。 The present invention is a negative pressure generated by flowing the first fluid from the gas supply path in the pipe, sucking the second fluid (stack double flow) into the pipe and mixing the first fluid and the second fluid, The present invention relates to an ejector device for supplying a fluid to a secondary side.
従来、この種のエゼクタ装置として、例えば特開2009−301951号公報(特許文献1)、特開2010−242508号公報(特許文献2)に開示されたものがある。これらのエゼクタ装置は、燃料電池システムにおいて燃料電池から排出される燃料オフガス(水素オフガス)を、新たに供給される燃料ガス(水素ガス)と混合して再循環させるものである。 Conventionally, as this type of ejector device, for example, there are those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-301951 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-242508 (Patent Document 2). These ejector devices mix and recirculate fuel off-gas (hydrogen off-gas) discharged from the fuel cell in a fuel cell system with newly supplied fuel gas (hydrogen gas).
特許文献1のものは、ノズル内に配設したニードルを電磁アクチュエータにより駆動するよう構成し、電磁アクチュエータのソレノイドの非励磁状態でニードルをノズルのノズル孔に挿通し、励磁状態でニードルをノズル孔に対して非挿通状態とする。そして、非励磁状態では、ノズルに供給される水素ガスの流量をニードルとノズル孔とによって絞って水素ガスを加速し、ノズルから噴出された水素ガスのジェットポンプ効果よって生じる負圧により、水素オフガスをノズルの外周に吸引し、この吸引された水素オフガスを加速された水素ガスと混合し、ディフューザを介してアウトレットポートから、燃料電池に通じる水素供給通路に供給する。また、ソレノイドの励磁状態では、ニードルをノズル孔に対して非挿通状態とすることで、ノズル孔の有効面積を大きくして比較的大流量の水素を燃料電池に供給するものである。
In
特許文献2には、図6に示すようなエゼクタ装置を用いた燃料電池システムが開示されている。水素タンク内の第1流体(水素ガス)が流量調整弁で所定流量に調整されてエゼクタ装置(可変エゼクタ)内に流入し、この第1流体を燃料電池スタック内に供給する。エゼクタ装置では、第1流体がノズル部から噴出された際に生じる負圧により、燃料電池から排出された第2流体(水素オフガス)を吸引し、これを第1流体と混合して再び燃料電池へ供給する。なお、特許文献2のエゼクタ装置は、感圧室の付勢部材の伸縮作用によりニードルを変位させ、第1流体(水素ガス)が無圧(システム停止)時には、ニードルでノズル部の開口を塞ぐよう構成したものであり、また、ノズル部の開口量を変化させる開口調整部を構成している。
特許文献2に開示されている燃料電池システムでは、図6に示すように、エゼクタ装置に供給する第1流体の流量を調整するために流量調整弁を用いているが、この従来のシステムでは、流量調整弁をエゼクタ装置の上流側に配置しているため、システム全体が大型化し、高価となっている。
In the fuel cell system disclosed in
本発明は、従来の問題点に鑑み、流量調整弁とエゼクタを一体化したエゼクタ装置を提供することを課題とする。 In view of the conventional problems, an object of the present invention is to provide an ejector device in which a flow rate adjusting valve and an ejector are integrated.
請求項1のエゼクタ装置は、吸引室内にノズルが収容され、第1流体が前記ノズルから噴出された際に、前記吸引室に生じる負圧による吸引力で、第2流体を前記吸引室に取り込み、前記ノズルのノズルポートから噴出する第1流体と吸引室内の第2流体とを混合して、前記ノズルの下流側の流通路へ流体を供給するエゼクタ装置であって、ハウジングに、前記吸引室と、前記流通路と、前記吸引室に連通する第2流体導入ポートと、前記ノズルの軸線上で該ノズルの上流側に位置する弁収容室と、供給源からの第1流体を弁収容室に流入させる入口ポートとが形成され、前記弁収容室に流量調整弁が収容され、該流量調整弁と前記ノズルの間の前記軸線上に該流量調整弁の弁体と連動して変位するニードルが配置され、前記流量調整弁における流量制御とともに、前記ニードルを変位させ、前記ノズルポートとニードル先端との間の開口面積を変化させるよう構成し、前記ノズルポートとニードル先端の開口面積を、前記流量調整弁の弁開度が大きい時には大きく、流量調整弁の弁開度が小さい時には小さくなるようにしたことを特徴とする。
The ejector device according to
請求項2のエゼクタ装置は、請求項1に記載のエゼクタ装置であって、前記流量調整弁の前記弁体と前記ニードルとが、該弁体の変位量と該ニードルの変位量との比を設定する設定ばねと主ばねを介して連結されていることを特徴とする。 An ejector device according to a second aspect is the ejector device according to the first aspect, wherein the valve body and the needle of the flow rate adjusting valve have a ratio between a displacement amount of the valve body and a displacement amount of the needle. It is connected via a setting spring to be set and a main spring.
請求項3のエゼクタ装置は、請求項1または2に記載のエゼクタ装置であって、前記流量調整弁が弁閉の時、前記ニードルにて前記ノズルポートを全閉させることを特徴とする。 An ejector device according to a third aspect is the ejector device according to the first or second aspect, wherein the nozzle port is fully closed by the needle when the flow rate adjusting valve is closed.
請求項4のエゼクタ装置は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のエゼクタ装置であって、前記流量調整弁が、複座式制御弁であることを特徴とする。 An ejector device according to a fourth aspect is the ejector device according to any one of the first to third aspects, wherein the flow rate adjusting valve is a double seat type control valve.
請求項5のエゼクタ装置は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のエゼクタ装置であって、前記流量調整弁が、単座式制御弁であることを特徴とする。 An ejector device according to a fifth aspect is the ejector device according to any one of the first to third aspects, wherein the flow rate adjusting valve is a single-seat control valve.
請求項1のエゼクタ装置によれば、ハウジングの弁収容室内に流量調整弁を一体に組み付けたので、流量調整弁の二次側ポートと、エゼクタ装置との間に、圧損の原因となる配管部材がないため、ノズルでの第1流体の流速を大きくできる。したがって、エゼクタ装置の第2流体に対する吸引力を高めることができる。また、エゼクタ装置がコンパクト化され、安価となる。 According to the ejector device of the first aspect, since the flow rate adjusting valve is integrally assembled in the valve accommodating chamber of the housing, the piping member that causes pressure loss between the secondary side port of the flow rate adjusting valve and the ejector device. Therefore, the flow rate of the first fluid at the nozzle can be increased. Therefore, the suction force with respect to the 2nd fluid of an ejector apparatus can be raised. Further, the ejector device is made compact and inexpensive.
請求項2のエゼクタ装置によれば、請求項1の効果に加えて、設定ばねと主ばねの関係により、弁体の変位量に対してニードルの変位量を大きくできる。ここで、ばね定数の異なるばねで物体を挟むと、ばね定数の違いにより一方のばねに入力した変位に対して、物体の変位の出力を所定の割合にすることができる。設定ばねのばね定数を主ばねのばね定数よりも小さくすることで、弁体の変位量よりも、ニードルの変位量の方が大きくなる。このように弁体の変位量に対してニードルの変位量を大きくできるので、流量調整弁の弁体のストロークを小さくでき、流量調整弁を小型化できる。 According to the ejector device of the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, the displacement amount of the needle can be increased with respect to the displacement amount of the valve body by the relationship between the setting spring and the main spring. Here, when the object is sandwiched between springs having different spring constants, the output of the displacement of the object can be set to a predetermined ratio with respect to the displacement input to one spring due to the difference in the spring constant. By making the spring constant of the setting spring smaller than the spring constant of the main spring, the displacement amount of the needle becomes larger than the displacement amount of the valve body. Thus, since the displacement amount of the needle can be increased with respect to the displacement amount of the valve body, the stroke of the valve body of the flow rate adjustment valve can be reduced, and the flow rate adjustment valve can be reduced in size.
請求項3のエゼクタ装置によれば、請求項1または2の効果に加えて、例えば燃料電池システムの停止時に流量調整弁が弁閉となるが、この時、ニードル先端にてノズルポートを全閉させるので、加湿流体である第2流体(水素オフガス)が流量調整弁側に流入するのを防止でき、低温(凍結)時の作動にも支障をきたさない。 According to the ejector device of the third aspect, in addition to the effect of the first or second aspect, for example, when the fuel cell system is stopped, the flow rate adjustment valve is closed. At this time, the nozzle port is fully closed at the needle tip. Therefore, the second fluid (hydrogen off-gas), which is a humidifying fluid, can be prevented from flowing into the flow rate adjustment valve side, and operation at a low temperature (freezing) is not hindered.
請求項4のエゼクタ装置によれば、請求項1乃至3のいずれか一項の効果に加えて、流量調整弁が複座式制御弁であるので、流量調整弁に流れる第1流体が大流量の時でも、弁ポートを複数備えている分、流量調整弁を小型化できる。 According to the ejector device of the fourth aspect, in addition to the effect of any one of the first to third aspects, since the flow rate adjusting valve is a double seat type control valve, the first fluid flowing through the flow rate adjusting valve is a large flow rate. Even at this time, the flow control valve can be miniaturized by the provision of a plurality of valve ports.
請求項5のエゼクタ装置によれば、請求項1乃至3のいずれか一項の効果に加えて、流量調整弁が単座式制御弁であるので、流量調整弁に流れる第1流体が小流量のシステムに適したエゼクタ装置として、さらにコンパクト化され、安価となる。 According to the ejector device of the fifth aspect, in addition to the effect of any one of the first to third aspects, since the flow rate adjusting valve is a single seat type control valve, the first fluid flowing through the flow rate adjusting valve has a small flow rate. As an ejector apparatus suitable for the system, it is further downsized and inexpensive.
次に、本発明の実施形態について説明する。図1は第1実施形態のエゼクタ装置の弁開度小時の断面図、図2は第1実施形態のエゼクタ装置の弁開度大時の断面図、図3は第1実施形態のエゼクタ装置の流量調整弁とニードルの一部断面図である。この実施形態のエゼクタ装置は第1のハウジング10と第2のハウジング20を有している。
Next, an embodiment of the present invention will be described. 1 is a cross-sectional view of the ejector device of the first embodiment when the valve opening is small, FIG. 2 is a cross-sectional view of the ejector device of the first embodiment when the valve opening is large, and FIG. 3 is a diagram of the ejector device of the first embodiment. It is a partial cross section figure of a flow control valve and a needle. The ejector device according to this embodiment includes a
ハウジング10には、吸引室10aと、吸引室10aから外部に連通する流通路10bと、吸引室10aの側部に連通する第2流体導入ポート10cとが形成されている。ハウジング20には、後述のノズル30の軸線L上で該ノズル30の上流側に位置する弁収容室20aと、弁収容室20aの底部をノズル30の中空部30aに連通する二次側ポート20bと、図示しない水素タンク等の供給源からの第1流体(水素ガス)を弁収容室20aの側部中央に流入させる入口ポート20cと、弁収容室20aの一端側と他端側を連通する出口ポート20d,20eと、出口ポート20d,20eを連結するとともに蓋部材20Aによって密閉された連結路20fとが形成されている。
The
ハウジング20の二次側ポート20b側にはノズル30が取り付けられている。このノズル30はハウジング10の吸引室10a内に突出されており、先端側のノズルポート30bを流通路10bに対向させている。
A
ハウジング20の弁収容室20a内には流量調整弁40が収容されている。図1及び図2では流量調整弁40の要部のみ符号を付記してある。図3に示すように、流量調整弁40は複座式制御弁であり、弁ハウジング1を有している。なお、流量調整弁40は軸線Lを横方向にして配置されるが、図3の説明では図面の上下を「上下」として説明する。
A flow
弁ハウジング1には、出口ポート20dに連通する第2の二次側ポート1aと、入口ポート20cに連通する一次側ポート1bと、第2の二次側ポート1aに連通する円柱状の副第2弁室11と、一次側ポート1bに連通する第1弁室12と、副第2弁室11と第1弁室12を連通する第2弁ポート13と、第1弁室12の下部に位置する略円柱状の主第2弁室14とが形成されている。第2弁ポート13は水平断面形状が円形であり、その副第2弁室11側に第2弁座13aが配設されている。
The
主第2弁室14内には弁座部材17bと弁ガイド16が嵌め込まれ、弁座部材17bと弁ガイド16は弁ハウジング1の端部をかしめることで固定されている。弁座部材17bには第1弁室12と主第2弁室14を導通する第1弁ポート17が形成されており、第1弁ポート17の第1弁室12側開口の周囲は第1弁座17aが配設されている。弁ガイド16には中心にスライド孔16aが形成されるとともに、スライド孔16aの周囲に第1の二次側ポート16bが形成されている。そして、第2の二次側ポート1aは、前記ハウジングの出口ポート20d,20eにより主第2弁室14及び第1の二次側ポート16bに導通される。
A
後述の第1弁体26のシール面26aの内径と第2弁体21のシール面21aの内径とは略同径に設定されている。また、これらの内径は、副第2弁室11の内径、第1弁室12の内径及び主第2弁室14の内径より小さく設定されている。また、弁ハウジング1において、副第2弁室11の上端の開口部分11a(後述のプランジャケース3が固着される箇所)は当該弁ハウジング1の一方に開口しており、この開口部分11aの内径は副第2弁室11の内径と略同径となっている。また、弁ハウジング1において、主第2弁室14の下端の開口部分14aは当該弁ハウジング1の他方に開口しており、この開口部分14aの内径は主第2弁室14の内径と略同径となっている。また、第1弁室12は、副第2弁室11と主第2弁室14との間に位置し、第1弁室12と主第2弁室14は、後述のカップ状の第1弁体26より大きな内径を有する挿通孔12aによって導通されている。なお、第1弁体26のシール面26aの内径と第2弁体21のシール面21aの内径とは同径でもよい。
An inner diameter of a
副第2弁室11、第1弁室12、第2弁ポート13、第1弁ポート17及び主第2弁室14内には、軸線Lに沿った方向に変位可能な複弁部材2が延在されている。複弁部材2は、第2弁部材2Bと第1弁部材2Aとから構成されている。第2弁部材2Bは、副第2弁室11内に位置して第2弁座13aに対して接離が可能な第2弁体21と、第2弁体21から下方に伸びる長尺円柱状の弁棒22と、第2弁体21から上方に伸びる円柱状のガイド部23と、ガイド部23からさらに上方に延びる連結ロッド部24とを有している。第2弁体21の第2弁座13a側の軸線Lに直角な円環状の端面は第2弁ポート13に対するシール面21aとなっている。なお、副第2弁室11の上方に配設された円環状の整流板23aは第2弁ポート13を通過した流体がプランジャ5側に流入せず、副第2弁室11から第2の2次側ポート1aに排出し易くなるように整流している。
In the sub
第1弁部材2Aは、第1弁室12と主第2弁室14内に配置され、円筒形状で軸線Lを中心とする円筒部25と、円筒部25より第1弁室12側に形成され第1弁座17aに対して接離可能なカップ状の第1弁体26と、円筒部25の下方に形成された球状部27と、球状部27から下方に伸びるニードル28とを有している。これら、円筒部25,第1弁体26、球状部27、ニードル28は一体に形成されている。第1弁体26の第1弁座17a側の軸線Lに直角な円環状の端面は第1弁ポート17に対するシール面26aとなっている。円筒部25には軸線Lを中心とする挿入孔25aが形成されている。そして、ニードル28は弁ガイド16のスライド孔16aに挿通され、球状部27をスライド孔16a内に嵌め込まれた状態となっている。
The
第2弁部材2Bと第1弁部材2Aは以下のように組み付けられている。第2弁部材2Bの弁棒22に、第1弁部材2Aの円筒部25が挿入孔25aにて挿入された後、弁ハウジング1の下部に弁座部材17bと弁ガイド16を組み込み、第2弁部材2Bで第2弁ポート13を閉じ、かつ第1弁部材2Aで第1弁ポート17を閉じた状態で、第1弁部材2Aのカップ状の第1弁体26内にロック剤29が注入されてこのロック剤29が固化することで第2弁部材2Bと第1弁部材2Aとが一体に固着されている。これにより、第2弁体21と第1弁体26のシール部間の寸法が、第2弁座13aと第1弁座17aのシール部間の寸法と同寸になる。なお、このロック剤29の箇所において、第1弁体26の内面と、弁棒22の外周面には、軸線L周りの円周をなす複数の溝からなる固定溝が形成されている。これにより、ロック剤29の固化後の第2弁部材2Bと第1弁部材2Aの軸線L方向の相対的なずれ(変位)が防止される。
The
副第2弁室11の開口上端には、円筒状のプランジャケース3が気密に固着されており、このプランジャケース3の上部には吸引子4が溶接により気密に固着されている。また、プランジャケース3の内部にはプランジャ5が配設され、プランジャ5と、ガイド部23と連結ロッド部24との段部23aとの間には、プランジャばね6が圧縮した状態で配設されている。プランジャばね6は、一端をプランジャ5の内側底面52に当接させるとともに、他端を上記段部23aに係止させている。これにより、プランジャ5を後述の抜け止め部材24aに当接させている。なお、吸引子4及びプランジャ5は磁性体からなり、プランジャ5の通気孔5a以外はそれぞれ軸線Lを軸にして回転対称な形状となっている。
A
吸引子4及びプランジャ5には軸線Lと同軸な挿通孔41,51がそれぞれ形成されている。そして、第2弁部材2Bの連結ロッド部24が、プランジャ5の挿通孔51に挿通され、吸引子4の挿通孔41内で、連結ロッド部24の端部に筒状の抜け止め部材24aが嵌め込まれている。この抜け止め部材24aと連結ロッド部24の端部とは溶接により固着されている。
The
吸引子4には挿通孔41より径の大きな調整部用孔42が形成されており、この調整部用孔42内には設定調整部43が配設されている。この設定調整部43は、調整ねじ43a、ボール受け43b、調整ばね43c、ボール43dを有している。調整ばね43cは調整ねじ43aとボール受け43bとの間に圧縮状態で配設されており、ボール43dはボール受け43bに当接した状態で吸引子4の挿通孔41内に配設されている。そして、調整ばね43cは、ボール受け43bを介してボール43dを抜け止め部材24aの上端に当接するように付勢している。また、調整ねじ43aは、その外周の雄ねじ部43a1を吸引子4の上部内周面に形成された雌ねじ部4aに螺合することにより、吸引子4に取り付けられている。
The
プランジャケース3および吸引子4の外周部には、ボビン71に巻回された電磁コイル7が設けられており、電磁コイル7の励磁により、磁気回路が形成されて吸引子4とプランジャ5との間に磁気による吸引力が発生する。
An
以上の構成により、流量調整弁40は次のように作用する。設定調整部43は、調整ばね43cによりボール受け43b、ボール43d及び抜け止め部材24aを介して複弁部材2を第2弁座13a及び第1弁座17a側に付勢している。電磁コイル7を励磁することにより、プランジャ5が吸引子4に吸引され、複弁部材2は調整ばね43cの付勢力に抗して変位し、第2弁体21と第1弁体26が、それぞれ第2弁座13a、第1弁座17aから離座する。これにより、弁閉から弁開となるとともに、電磁コイル7に印加する電流値により第2弁ポート13と第1弁ポート17の開度が制御される。
With the above configuration, the flow
また、電磁コイル7の励磁を無くすことにより、第2弁体21と第1弁体26が、それぞれ第2弁座13a、第1弁座17aに着座し、弁閉となる。なお、前述のように第2弁座13aと第1弁座17aのシール部間の寸法に対する、第2弁体21と第1弁体26のシール部間の寸法は同寸になっている。したがって、第2弁体21と第1弁体26は同時に着座する。
Further, by eliminating the excitation of the
複弁部材2には第1弁室12の圧力と副第2弁室11及び主第2弁室14の圧力の差圧により、第1弁ポート17で第1弁体26に作用する弁閉方向の力と、第2弁ポート13で第2弁体21に作用する弁開方向の力が働くが、第1弁体26のシール面26aの内径と第2弁体21のシール面21aとの内径とが略等しく設定されているので、差圧により複弁部材2に働く力はキャンセルされ、差圧の影響を受けない制御が可能になる。
The
なお、弁ガイド16の第1の二次側ポート16bの内径を変えることにより、弁開状態時において、第1弁ポート17で第1弁体26に作用する差圧(P1−P2′)が変わり、一次側ポート1bの圧力の変化に対する弁開度の変化特性を任意に変えることができる。
Note that, by changing the inner diameter of the first
また、ニードル28は先端に円錐状部28aを有し、この円錐状部28aが前記ノズル30のノズルポート30b内に挿入される。流量調整弁40の電磁コイル7への通電量を制御することで、第2弁体21と第1弁体26の弁開度が制御されるとともに、ニードル28は第2弁体21と第1弁体26とに連結されているので、弁開度に応じてニードル28も変位する。このニードル28の変位により、ノズルポート30bとニードル28の円錐状部28aとの間の隙間量(開口面積)が変化し、ノズル30から噴出する水素ガスの速度が調整される。
The
流量調整弁40で、第2弁体21と第1弁体26を弁開とすると、入口ポート20cから流入する水素ガス(第1流体)が第1弁ポート17を介して、第1の二次側ポート16bに流れ、二次側ポート20bに流れる。また、第2弁ポート13を介しても、第2の二次側ポート1a、出口ポート20d,20eに流れ、二次側ポート20bに流れる。二次側ポート20bを通過した水素ガスはノズル30の中空部30aに供給され、ニードル28の円錐状部28aとノズル30のノズルポート30bの隙間から流通路10b内に噴出される。そして、この噴出された水素ガスのジェットポンプ効果によって生じる負圧による吸引力で、第2流体である水素オフガスが第2流体導入ポート10cから吸引室10a内に取り込まれ、ノズルポート30bから噴出する水素ガスと水素オフガスとが混合され、ノズル10の下流側の流通路10bへ供給される。なお、このように、流量調整弁40の第1弁ポート17と、ノズル30のノズルポート30bを軸線L上あるいは軸線Lと平行な方向で対向させているため、該第1弁ポート17とノズル30との間の圧損が小さく水素ガスの流速が低下しない。
When the
電磁コイル7を励磁し、流量調整弁40の二次側流量が増加した場合、ニードル28は第2弁体21及び第1弁体26とともに図2の如く左側に変位する。この時、流量調整弁40からの二次側流量は増加するので、本来であればノズル30から噴出する流速は増加するが、ノズルポート30bと円錐状部28aとの隙間量が増加しているため、ノズル30から噴出される水素ガスの流速は低下する。したがって、水素ガスがノズル30から噴出された際に生じる吸引力も低下し、吸引室10a内に取り込む水素オフガス(第2流体)の流量の増加を抑制する。
When the
流量調整弁40からの二次側流量が少ない場合、すなわち流量調整弁40の弁開度が小さい場合は、電磁コイル7に小電流が通電された状態である。この時、ニードルは弁体とともに図1の如く右側に位置する。この時、流量調整弁40の二次側流量は減少するので、本来であればノズル30から噴出される流速は低下するが、ノズルポート30bと円錐状部28aとの隙間量が小さくなり、ノズル30から噴出される水素ガスの流速が増加する。したがって、ノズル部30から流通路10b内に噴出された水素ガスのジェットポンプ効果によって生じる負圧による吸引力は低下することがなく、吸引室10a内に取り込む水素オフガス(第2流体)の流量の低下を抑制する。
When the secondary flow rate from the
このように、流量調整弁40からの流量が低流量から大流量まで、エゼクタ管内を流れる事により生じる吸引力が適正に保持され、吸引室10a内に水素オフガス(第2流体)が取り込まれるので、供給源の水素ガス(第1流体)と合わせてシステム内に流体を十分に循環させることができる。
In this way, the suction force generated by flowing through the ejector pipe from the low flow rate to the large flow rate from the flow
なお、システム停止(流量調整弁40が弁閉)時には、ニードル28の円錐状部28aがノズルポート28bに当接して、加湿流体である水素オフガス(第2流体)が流量調整弁40側に流入するのを防止するので、低温(凍結)時の作動にも支障をきたさない。
When the system is stopped (the flow
このように、流量調整弁とエゼクタ装置を一体化したので、流量調整弁の二次側ポートと、エゼクタ装置との間に、圧損の原因となる配管部材がないため、ノズルでの第1流体の流速を大きくできる。したがって、エゼクタ装置の第2流体に対する吸引力を高めることができる。また、エゼクタ装置がコンパクト化され、安価となる。 As described above, since the flow regulating valve and the ejector device are integrated, there is no piping member that causes pressure loss between the secondary port of the flow regulating valve and the ejector device, so the first fluid at the nozzle The flow rate of can be increased. Therefore, the suction force with respect to the 2nd fluid of an ejector apparatus can be raised. Further, the ejector device is made compact and inexpensive.
図4は第2実施形態のエゼクタ装置の弁開度小時の断面図であり、第1実施形態と同様な要素には同符号を付記して詳細な説明は省略する。この第2実施形態は、流量調整弁40の第1弁部材2Aとニードルとを別体にした例である。図4の拡大図に示したように、第1弁部材2Aは、ボール8aに当接する円筒部25′と第1弁体26′とから構成されており、第1弁体26′内のロック剤29により弁棒22(第2弁部材2B)に固着されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the ejector device according to the second embodiment when the valve opening is small. Elements similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The second embodiment is an example in which the
ボール8aにはボール受け8bが当接されている。ニードル28′は弁収容室20a内の端部にフランジ部28b′を有しており、このフランジ部28b′とボール受け8bとの間に主ばね8cが圧縮状態で配設されている。また、フランジ部28b′とハウジング20との間に設定ばね8dが圧縮状態で配設されている。すなわち、主ばね8cと設定ばね8dは、フランジ部28b′を挟んで軸線L上で直列に配設されている。
A
なお、プランジャケース3、連結ロッド部24とプランジャ5との連結構造、吸引子4、電磁コイル7、設定調整部43等は第1実施形態と同様である。
The
以上の構成により、流量調整弁40の第1弁体26′(及び第2弁体21)が変位する時、この弁体の変位量により、ニードル28′は、主ばね8cのばね定数と設定ばね8dのばね定数に応じた量だけ変位する。このばね定数の関係は、
設定ばね8dのばね定数<主ばね8cのばね定数
の関係が好ましい。
With the above configuration, when the
The relationship of the spring constant of the
このように、第2実施形態では、設定ばね8dと主ばね8cとの関係により、第1弁体26′(及び第2弁体21)の変位量に対してニードル28′の変位量を大きくできるので、第1弁体26′(及び第2弁体21)のストロークを小さくでき、流量制御弁40′を小型化できる。
Thus, in the second embodiment, the displacement amount of the needle 28 'is larger than the displacement amount of the first valve body 26' (and the second valve body 21) due to the relationship between the setting
図5は第3実施形態のエゼクタ装置の弁開度小時の断面図であり、サイズは異なるが第1実施形態と同様な要素には同符号を付記して詳細な説明は省略する。第1実施形態及び第2実施形態の流量調整弁40は複座式制御弁であるが、この第3実施形態の流量調整弁40′は単座式制御弁である。この実施形態のエゼクタ装置は第1のハウジング10と第2のハウジング20′を有している。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the ejector device according to the third embodiment when the valve opening is small. Although the sizes are different, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The flow
ハウジング10には、前記実施形態と同様に、吸引室10a、流通路10b、第2流体導入ポート10cが形成されている。ハウジング20′には、ノズル30の軸線L上で該ノズル30の上流側に位置する弁収容室20a′と、弁収容室20a′の底部をノズル30の中空部30aに連通する二次側ポート20b′と、図示しない水素タンク等の供給源が形成されている。ノズル30は前記実施形態と同様に、ハウジング20′の二次側ポート20b′側に取り付けられている。弁収容室20a′内には流量調整弁40′が収容されている。
In the
流量調整弁40′は、弁ハウジング1′を有している。弁ハウジング1′には、入口ポート20c′に連通する一次側ポート1b′と、一次側ポート1b′に連通する弁室12′とが形成されている。弁ハウジング1′の端部には弁座部材17bと弁ガイド16が固定されている。弁座部材17bには弁ポート17が形成されている。弁ガイド16には中心にスライド孔16aが形成されるとともに、スライド孔16aの周囲に二次側ポート16bが形成されている。
The flow regulating valve 40 'has a valve housing 1'. A
弁室12′、弁ポート17、弁ガイド16内には、軸線Lに沿った方向に変位可能な弁部材2″が延在されている。弁部材2″は、弁室12′内に配置され、円筒形状で弁座部材17bに対して接離可能な弁体26″と、弁体26″から延びる連結ロッド部24と、第1実施形態と同様な球状部27と、球状部27から下方に伸びるニードル28とを有している。これら、弁体26″、連結ロッド部24、球状部27、ニードル28は一体に形成されている。
A
なお、プランジャケース3、連結ロッド部24とプランジャ5との連結構造、吸引子4、電磁コイル7、設定調整部43等は前記実施形態と同様である。
The
以上の構成により、電磁コイル7を励磁することにより、弁部材2″が図5において左側に変位し、弁体26″が弁座部材17bから離間して、弁開状態となる。電磁コイル7に印加する電流値により弁ポート17の開度が制御される。また、電磁コイル7の励磁を無くすことにより、弁体26″が弁座部材17bに着座し、弁閉となる。
With the above configuration, when the
また、電磁コイル7への通電量の制御時に、弁体26″の弁開度が調整されるとともに、ニードル28は弁体26″と連結されているので、弁開度に応じてニードル28も変位する。これにより、ノズルポート30bとニードル28の円錐状部28aとの間の隙間量(開口面積)が変化し、第1実施形態、第2実施形態と同様に、ノズル30から噴出する水素ガスの速度が調整される。
Further, when the energization amount to the
この第3実施形態では、流量調整弁40′が単座式制御弁であり、流量調整弁40′に流れる水素ガス(第1流体)が小流量のシステムに適しており、エゼクタ装置としてコンパクト化されている。 In the third embodiment, the flow rate adjustment valve 40 'is a single seat control valve, and the hydrogen gas (first fluid) flowing through the flow rate adjustment valve 40' is suitable for a system with a small flow rate, and is compact as an ejector device. ing.
なお、この第3実施形態の単座式制御弁においても、前記弁体26″とニードル28との間に前記第2実施形態と同様な主ばね及び設定ばねを設けるようにしてもよい。
In the single seat type control valve of the third embodiment, a main spring and a setting spring similar to those of the second embodiment may be provided between the
10 第1のハウジング
10a 吸引室
10b 流通路
10c 第2流体導入ポート
20 第2のハウジング
20a 弁収容室
20b 二次側ポート
20c 入口ポート
20d 出口ポート
20e 出口ポート
30 ノズル
30a 中空部
30b ノズルポート
40 流量調整弁
L 軸線
1 弁ハウジング
1a 第2の二次側ポート
1b 一次側ポート
11 副第2弁室
12 第1弁室
13 第2弁ポート
13a 第2弁座
14 主第2弁室
16 弁ガイド
16a スライド孔
16b 第1の二次側ポート
17 第1弁ポート
17a 第1弁座
17b 弁座部材
2 複弁部材
2A 第1弁部材
2B 第2弁部材
21 第2弁体
22 弁棒
24 連結ロッド部
25 円筒部
25a 挿入孔
26 第1弁体
27 球状部
28 ニードル
28a 円錐状部
29 ロック剤
4 吸引子
5 プランジャ
7 電磁コイル
8a ボール
25′ 円筒部
8b ボール受け
28′ ニードル
28a′ 円錐状部
28b′ フランジ部
8c 主ばね
8d 設定ばね
20′ ハウジング
20a′ 弁収容室
40′ 流量調整弁
12′ 弁室
2″ 弁部材
26″ 弁体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ハウジングに、前記吸引室と、前記流通路と、前記吸引室に連通する第2流体導入ポートと、前記ノズルの軸線上で該ノズルの上流側に位置する弁収容室と、供給源からの第1流体を弁収容室に流入させる入口ポートとが形成され、
前記弁収容室に流量調整弁が収容され、該流量調整弁と前記ノズルの間の前記軸線上に該流量調整弁の弁体と連動して変位するニードルが配置され、
前記流量調整弁における流量制御とともに、前記ニードルを変位させ、前記ノズルポートとニードル先端との間の開口面積を変化させるよう構成し、
前記ノズルポートとニードル先端の開口面積を、前記流量調整弁の弁開度が大きい時には大きく、流量調整弁の弁開度が小さい時には小さくなるようにしたことを特徴とするエゼクタ装置。 When the nozzle is accommodated in the suction chamber and the first fluid is ejected from the nozzle, the second fluid is taken into the suction chamber by the negative pressure generated in the suction chamber and ejected from the nozzle port of the nozzle. An ejector device that mixes the first fluid and the second fluid in the suction chamber and supplies the fluid to the flow passage on the downstream side of the nozzle,
A housing, the suction chamber, the flow passage, a second fluid introduction port communicating with the suction chamber, a valve storage chamber located upstream of the nozzle on the axis of the nozzle, and a first from a supply source An inlet port for allowing one fluid to flow into the valve storage chamber;
A flow rate adjusting valve is accommodated in the valve accommodating chamber, and a needle that is displaced in conjunction with the valve body of the flow rate adjusting valve is disposed on the axis between the flow rate adjusting valve and the nozzle,
Along with the flow control in the flow control valve, the needle is displaced, and the opening area between the nozzle port and the needle tip is changed,
An ejector device characterized in that the opening area of the nozzle port and the tip of the needle is large when the valve opening degree of the flow rate adjusting valve is large and small when the valve opening degree of the flow rate adjusting valve is small.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012270192A JP2014114765A (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Ejector device |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105363582A (en) * | 2015-12-16 | 2016-03-02 | 山东大学 | Needle control device capable of adjusting area of ejector nozzle and ejector |
-
2012
- 2012-12-11 JP JP2012270192A patent/JP2014114765A/en active Pending
Cited By (2)
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CN105363582A (en) * | 2015-12-16 | 2016-03-02 | 山东大学 | Needle control device capable of adjusting area of ejector nozzle and ejector |
CN105363582B (en) * | 2015-12-16 | 2018-06-12 | 山东大学 | A kind of nozzle needle control device and injector that can adjust injector nozzle area |
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