JP2019167947A - エジェクタ - Google Patents
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Abstract
Description
以下、第1実施形態について説明する。本実施形態に係るエジェクタは、車両空調装置用のエジェクタサイクルに用いられる。図1は二酸化炭素を冷媒とするエジェクタサイクルの模式図であり、図2はエジェクタ40の模式図であり、図3はノズル41の拡大図である。冷媒が作動流体に対応する。
次に第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、ニードル44の形状が変更されている。その他は、第1実施形態と同様である。
次に第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、第1絞り面411、第2絞り面412の形状が変更されている。その他は、第1実施形態と同様である。本実施形態では、図7に示すように、軸線CLを含む平面で第1絞り面411を切断したときの断面は、滑らかな曲線となっている。また同様に、軸線CLを含む平面で第2絞り面412を切断したときの断面も、滑らかな曲線となっている。
次に第4実施形態について説明する。本実施形態に係るエジェクタは、車両空調装置用のエジェクタサイクルに用いられる。図8は、二酸化炭素を冷媒とするエジェクタサイクルの模式図である。
A1=π×r42−π×r32=π×r42−π×(r4−R×tan(θE1/2))2
A2=π×r22−π×r12=π×r22−π×(r3−L×tan(θE1/2))2
=π×(r4−L×tan(θZ2/2))2
−π×(r4−R×tan(θE1/2)−L×tan(θE1/2))2
ここで、Rはニードルリフト量である。また、Lは出口41zの軸線方向位置と喉部41xの軸線方向位置の差の絶対値、すなわち、先端部長さである。r1は、出口41zを含むと共に軸線CLに直交する断面における、ニードル44の第1テーパ部441の半径である。r2は、出口41zの半径である。r3は、喉部41xを含むと共に軸線CLに直交する断面における、ニードル44の第1テーパ部441の半径である。r4は、喉部41xの半径である。なお、これらの式は、ニードル44の第1テーパ部441の先端が出口41zの外に突き出ている、すなわち、第1テーパ部441の先端が出口41zよりも先端側に位置していることを前提としている。
Y=(tan(θE1/2)−tan(θZ2/2))×(2×r4−L×tan(θZ2/2)−L×tan(θE1/2))/(2×tan2(θE1/2))>R
となる。
冷房運転モードは、不図示の操作パネルの作動スイッチにより冷房運転モードが選択されると実行される。冷房運転モードでは、上記制御装置が、圧縮機111、送風機142a、送風機144aを作動させるとともに、冷媒流路が図8の実線矢印となるよう第1四方弁141および第2四方弁143を切り替える。
暖房運転モードは、不図示の操作パネルの作動スイッチにより暖房運転モードが選択されると実行される。暖房運転モードでは、上記制御装置が、圧縮機111、送風機142a、送風機144aを作動させるとともに、冷媒流路が図8の破線矢印となるよう第1四方弁141および第2四方弁143を切り替える。
次に第5実施形態について説明する。本実施形態は、第4実施形態に対し、ニードル44の形状が変更されている。その他は、第4実施形態と同様である。
次に第6実施形態について説明する。本実施形態は、第4実施形態に対し、第1絞り面411、第2絞り面412の形状が変更されている。その他は、第4実施形態と同様である。本実施形態では、図15に示すように、軸線CLを含む平面で第1絞り面411を切断したときの断面は、滑らかな曲線となっている。また同様に、軸線CLを含む平面で第2絞り面412を切断したときの断面も、滑らかな曲線となっている。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、センサから車両の外部環境情報(例えば車外の湿度)を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、本発明は、上記各実施形態に対する以下のような変形例および均等範囲の変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。
上記実施形態では、エジェクタ40は車両空調装置用のエジェクタサイクルに用いられる。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。例えば、給湯器に用いられてもよい。
上記実施形態では、ノズル41の第1テーパ角θZ1は第2テーパ角θZ2よりも大きくなっている。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。エジェクタ40において巻き込み作用が発揮されるときに、喉部41xよりも境界部44xの方が先端側にあれば、第1テーパ角θZ1と第2テーパ角θZ2の関係はどのようになっていてもよい。
上記第1、第2、第3実施形態のエジェクタ40は、第4実施形態のエジェクタサイクルに用いられてもよい。その場合、このエジェクタ40のニードルリフト量は可変となっている。そして、ニードルリフト量が第1範囲にある場合、上述の冷房中間運転、暖房定格運転、暖房中間運転が実現する。この第1範囲では、ノズル41とニードル44の間の流路断面積は、喉部41xの位置において最小かつ極小となり、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも小さい。また、ニードルリフト量が第1範囲よりも大きい第2範囲にある場合、冷房定格運転が実現する。この第2範囲では、ノズル41とニードル44の間の流路断面積は、喉部41xの位置において最小となり、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも大きい。また、設計値Yよりもニードルリフト量が大きい場合に、ニードル44の第1テーパ部441の先端が出口41zよりも先端側にある。したがって、第4実施形態と同様の効果を得ることができる。
上記第4実施形態以降のエジェクタ40は、図8に示すようなエジェクタサイクル以外のサイクルにおいて用いられてもよい。例えば、冷房と暖房のうち冷房のみが可能でニードルリフト量が調整されることで冷房能力が調整されるエジェクタサイクルに用いられてもよい。あるいは、冷房と暖房のうち暖房のみが可能でニードルリフト量が調整されることで冷房能力が調整されるエジェクタサイクルに用いられてもよい。
上記実施形態では、設計値Yよりもニードルリフト量Rが大きい場合に、ニードル44の第1テーパ部441の先端が出口41zよりも先端側にある。しかし、必ずしもこのようになっていなくてもよい。つまり、設計値Yよりもニードルリフト量Rが大きい場合に、ニードル44の第1テーパ部441の先端が出口41zよりも根元側にあってもよい。
上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、エジェクタにおいて、ニードルリフト量が第1範囲にある場合、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも小さく、かつ、流体流路内において軸線方向に直交するすべての断面におけるノズルとニードルとの間の空隙の面積のうち、喉部流路断面積が最小であり、ニードルリフト量が第1範囲よりも大きい第2範囲にある場合、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも大きく、かつ、流体流路内において軸線方向に直交するすべての断面におけるノズルとニードルとの間の空隙の面積のうち、出口流路断面積が最小である。
の壁面によって囲まれる流路を先端側に向かって狭めることで、境界部における沸騰を抑
制することができる。その結果、意図した部分以外で作動流体が沸騰して沸騰遅れが発生
してしまうことに起因して発生するエネルギー回収効率の低下を抑制することができる。
41 ノズル
44 ニードル
441 第1テーパ部
442 第2テーパ部
41x 喉部
41z 出口
44x 境界部
Claims (7)
- エジェクタであって、
ノズル(41)と、
前記ノズルの内部の流体流路に配置され、前記ノズルに対して軸線方向に移動すると共に当該エジェクタの先端側に向かって先細るニードル(44)と、を備え、
前記ノズルの内部の流体流路を通って前記ノズルにおける当該エジェクタの先端側から噴射される作動流体の巻き込み作用によって、前記ノズルの外部の流体が吸引され、
前記ノズルの前記ニードル側の壁面は、前記流体流路における前記先端側の端部に位置する出口(41z)と、前記出口よりも前記先端側とは反対側に位置して前記ニードルに向かって突出する喉部(41x)と、を有し、
喉部流路断面積(200)は、前記喉部を通り前記軸線方向に直交する断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積であり、
出口流路断面積(201)は、前記出口を通り前記軸線方向に直交する断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積であり、
前記軸線方向における前記ニードルの前記ノズルに対する離れ度合いを示すニードルリフト量(R)が第1範囲にある場合、前記喉部流路断面積は前記出口流路断面積よりも小さく、かつ、前記流体流路内において前記軸線方向に直交するすべての断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積のうち、前記喉部流路断面積が最小であり、
前記ニードルリフト量が前記第1範囲よりも大きい第2範囲にある場合、前記喉部流路断面積は前記出口流路断面積よりも大きく、かつ、前記流体流路内において前記軸線方向に直交するすべての断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積のうち、前記出口流路断面積が最小である、エジェクタ。 - 前記壁面は、前記出口において、前記先端側に向かって先細っている請求項1に記載のエジェクタ。
- 閉弁状態において、前記ニードルの前記壁面と前記ノズルとが接触し、
前記ニードルのうち、閉弁状態において前記ノズルの前記壁面と接触する部分および前記部分よりも前記先端側にある部分のテーパ角は、前記ノズルの前記壁面の前記出口におけるテーパ角よりも大きい請求項2に記載のエジェクタ。 - 前記第2範囲において、前記ニードルの一部が前記出口よりも前記先端側にある請求項1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ。
- 前記ニードルは、前記先端側に向かって先細る第1テーパ部(441)と、前記第1テーパ部の前記先端側の端に接続すると共に更に前記先端側に向かって先細る第2テーパ部(442)と、を備え、
前記第1テーパ部と前記第2テーパ部との境界部(44x)における前記第1テーパ部のテーパ角である第1テーパ角(θE1)よりも、前記境界部における前記第2テーパ部のテーパ角である第2テーパ角(θE2)の方が大きくなっており、
前記喉部では、前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の流路断面積が極小になり、
前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記喉部よりも前記先端側に前記境界部があり、
前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記壁面のうち前記喉部よりも前記先端側の部分は、前記壁面によって囲まれる領域を前記先端側に向かって狭める形状を有する請求項1ないし4のいずれか1つに記載のエジェクタ。 - 前記喉部よりも前記先端側において前記壁面が前記先端側に向かって先細るテーパ角(θZ2)は、前記第1テーパ角よりも小さい請求項5に記載のエジェクタ。
- エジェクタであって、
ノズル(41)と、
前記ノズルの内部の流体流路に配置されるニードル(44)と、を備え、
前記ノズルの内部の流体流路を通って前記ノズルにおける当該エジェクタの先端側から噴射される作動流体の巻き込み作用によって、前記ノズルの外部の流体が吸引され、
前記ニードルは、前記先端側に向かって先細る第1テーパ部(441)と、前記第1テーパ部の前記先端側の端に接続すると共に更に前記先端側に向かって先細る第2テーパ部(442)と、を備え、
前記第1テーパ部と前記第2テーパ部との境界部(44x)における前記第1テーパ部のテーパ角である第1テーパ角(θE1)よりも、前記境界部における前記第2テーパ部のテーパ角である第2テーパ角(θE2)の方が大きくなっており、
前記ノズルの前記ニードル側の壁面には、前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の流路断面積を極小にする喉部(41x)が形成され、
前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記喉部よりも前記先端側に前記境界部があり、
前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記壁面のうち前記喉部よりも前記先端側の部分は、前記壁面によって囲まれる領域を前記先端側に向かって狭める形状を有するエジェクタ。
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