JP2016169729A - エジェクタ、エジェクタの製造方法、およびエジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents
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Abstract
Description
冷媒を噴射するノズル(21、32)と、ノズル(21、32)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口(22a、31b)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(22a、31b)から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(20g)を有するボデー(22、30)と、ノズル(21、32)内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材(23、35)と、通路形成部材(23、35)を変位させる駆動手段(23a、37)と、を備え、
ノズル(21、32)の内周面と通路形成部材(23、35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路(20a、25a)であり、ノズル通路(20a、25a)には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部(20b、25b)、最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部(20b、25b)へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部(20c、25c)、および最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部(20d、25d)が形成されており、
通路形成部材(23、35)には、ノズル通路(20a、25a)の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部(23b、35a)が形成されていることを特徴とする。
冷媒を噴射するノズル(21、32)と、ノズル(21、32)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口(22a、31b)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(22a、31b)から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(20g)を有するボデー(22、30)と、ノズル(21、32)内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材(23、35)と、通路形成部材(23、35)を変位させる駆動手段(23a、37)と、を備え、
ノズル(21、32)の内周面と通路形成部材(23、35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路(20a、25a)であり、ノズル通路(20a、25a)には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部(20b、25b)、最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部(20b、25b)へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部(20c、25c)、および最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部(20d、25d)が形成されており、
ノズル(21、32)の軸線を含む断面において、ノズル(21、32)のうち末広部(20d、25d)を形成する部位は、冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、最小通路断面積部(20b、25b)を形成する喉部(21b、32a)の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっていることを特徴とする。
図1〜図7を用いて、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタ20は、図1の全体構成図に示すように、エジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置、すなわちエジェクタ式冷凍サイクル10に適用されている。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル10は、車両用空調装置に適用されており、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10の冷却対象流体は、送風空気である。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×As+C…(F1)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内温度、Trは内気温センサによって検出された内気温、Tamは外気温センサによって検出された外気温、Asは日射センサによって検出された日射量である。また、Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
本実施形態では、第1実施形態に対して、図8、図9に示すように、ニードル弁23の溝部23bを廃止し、ノズル21の内壁面の形状を変化させた例を説明する。なお、図8、図9は、それぞれ第1実施形態で説明した図3、図7に対応する図面であって、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。
本実施形態では、第1実施形態に対して、図10の全体構成図に示すように、エジェクタ式冷凍サイクル10aに、エジェクタ25を採用した例を説明する。エジェクタ25は、第1実施形態で説明したエジェクタ20、気液分離器13、固定絞り13aに対応する構成を一体化(モジュール化)させたものである。従って、エジェクタ25は、「気液分離機能付きエジェクタ」「エジェクタモジュール」と表現することもできる。
1の底面を閉塞するように、ハウジングボデー31内にネジ止め等の手段によって固定されている。ロワーボデー34の上方側とミドルボデー33との間には、昇圧用空間30e内に形成されたディフューザ通路から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間30fが形成されている。
冷媒流入口(31a)から流入した冷媒を減圧させる減圧用空間(30b)、減圧用空間(30b)の冷媒流れ下流側に連通して外部から吸引された冷媒を流通させる吸引用通路(30c、30d)、減圧用空間(30b)から噴射された噴射冷媒と吸引用通路(30c、30d)から吸引された吸引冷媒とを混合させる昇圧用空間(30e)が形成されたボデー(30)と、
少なくとも一部が減圧用空間(30b)の内部、および昇圧用空間(30e)の内部に配置されるとともに、減圧用空間(30b)側から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成された通路形成部材(35)と、
通路形成部材(35)を変位させる駆動力を出力する駆動手段(37)と、を備え、
ボデー(30)のうち減圧用空間(30b)を形成する部位の内周面と通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒流入口(31a)から流入した冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路(25a)であり、
ボデー(30)のうち昇圧用空間(30e)を形成する部位の内周面と通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路であり、
ノズル通路(25a)には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部(25b)、最小通路断面積部(25b)の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部(25b)へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部(25c)、および最小通路断面積部(25b)の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部(25d)が形成されていると表現することができる。
本実施形態では、第1実施形態に対して、図13に示すように、ニードル弁23の溝部23bが、低負荷運転時にノズル通路20aの最小通路断面積部20bの冷媒流れ方向上流側に配置されている例を説明する。なお、図13は、第1実施形態で説明した図7に対応する図面である。その他のエジェクタ20およびエジェクタ式冷凍サイクル10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。
本実施形態では、第1実施形態に対して、図14に示すように、ニードル弁23の溝部23bが、軸周りの全周に亘って連続的に形成されておらず、複数の溝部23cが軸周りに円環状に、かつ、等角度間隔に配置されている。より具体的には、本実施形態では、中心軸方向から見たときに半円弧状に形成された2つの溝部23cが、円環状に配置されている。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
20、25 エジェクタ
20a、25a ノズル通路
20b、25b 最小通路断面積部
21、32 ノズル
21b、32a 喉部
22、30 ボデー
23、35 ニードル弁、通路形成部材
23b、35a 溝部
23a、37 ステッピングモータ、駆動機構(駆動手段)
Claims (11)
- 蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10、10a)に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル(21、32)と、
前記ノズル(21、32)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口(22a、31b)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(22a、31b)から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(20g)を有するボデー(22、30)と、
前記ノズル(21、32)内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材(23、35)と、
前記通路形成部材(23、35)を変位させる駆動手段(23a、37)と、を備え、
前記ノズル(21、32)の内周面と前記通路形成部材(23、35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路(20a、25a)であり、
前記ノズル通路(20a、25a)には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部(20b、25b)、前記最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路断面積部(20b、25b)へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部(20c、25c)、および前記最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部(20d、25d)が形成されており、
前記通路形成部材(23、35)には、前記ノズル通路(20a、25a)の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部(23b、35a)が形成されていることを特徴とするエジェクタ。 - 前記溝部(23b、35a)は、前記ノズル(21、32)の軸周りの全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ。
- 前記溝部(23b、35a)は、前記ノズル通路(20a、25a)へ流入した液相冷媒が沸騰を開始する位置に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のエジェクタ。
- 前記駆動手段(23a、37)が前記通路形成部材(23、35)を変位させることによって、前記ノズル(21、32)の軸方向に垂直な方向から見たときに、前記最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ方向の直後に前記溝部(23b、35a)を配置可能に構成されてい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。
- 前記駆動手段(23a、37)が、前記通路形成部材(23、35)を前記ノズル(21、32)に接触するように変位させた際に、前記ノズル(21、32)の内周面および前記通路形成部材(23、35)の外周面が面接触するように形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載のエジェクタ。
- 前記ノズル(21、32)の軸線を含む断面において、前記ノズル(21、32)のうち前記末広部(20d、25d)を形成する部位は冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、前記最小通路断面積部(20b、25b)を形成する喉部(21b、32a)の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載のエジェクタ。
- 蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10、10a)に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル(21、32)と、
前記ノズル(21、32)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口(22a、31b)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(22a、31b)から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(20g)を有するボデー(22、30)と、
前記ノズル(21、32)内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材(23、35)と、
前記通路形成部材(23、35)を変位させる駆動手段(23a、37)と、を備え、
前記ノズル(21、32)の内周面と前記通路形成部材(23、35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路(20a、25a)であり、
前記ノズル通路(20a、25a)は、前記ノズル(21、32)の軸方向に垂直な断
面における断面形状が環状に形成されており、
前記ノズル通路(20a、25a)には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部(20b、25b)、前記最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路断面積部(20b、25b)へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部(20c、25c)、および前記最小通路断面積部(20b、25b)の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部(20d、25d)が形成されており、
前記ノズル(21、32)の軸線を含む断面において、前記ノズル(21、32)のうち前記末広部(20d、25d)を形成する部位は、冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、前記最小通路断面積部(20b、25b)を形成する喉部(21b、32a)の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっていることを特徴とするエジェクタ。 - さらに、前記ノズル(21、32)へ流入する冷媒を前記ノズル(21、32)の中心軸周りに旋回させる旋回流発生手段(20e、21d、30a)を備えることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載のエジェクタ。
- 請求項1ないし5のいずれか1つに記載のエジェクタの製造方法であって、
前記通路形成部材(23)を前記ノズル(21)に押しつけることによって、前記溝部(23b)を形成する溝部形成工程を有することを特徴とするエジェクタの製造方法。 - 前記通路形成部材(23)は、樹脂で形成されており、
前記溝部形成工程では、加熱された前記通路形成部材(23)を前記ノズル(21)に押しつけることを特徴とする請求項9に記載のエジェクタの製造方法。 - 請求項8に記載のエジェクタ(20、25)と、
冷媒を圧縮する圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を過冷却液相冷媒となるまで冷却する放熱器(12)とを、備え、
前記旋回流発生手段(20e…30a)には、前記過冷却液相冷媒が流入することを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
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