JP2020070783A - Ejector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エジェクタに関するものである。 The present invention relates to an ejector.
例えば、冷媒を循環させる回路には、エジェクタを備えたものがある。エジェクタは、先端の噴射口から駆動流体が噴射されるノズルと、ノズルの周囲を取り囲むように配置され、ノズルの噴射口延長上となる部位に駆動流体との合流部が設けられた本体部と、本体部の内部に開口するように接続された吸引管路とを備えて構成されている。このエジェクタでは、ノズルの噴射口から冷媒を駆動流体として噴射すると、吸引管路を通じて外部の冷媒が本体部の内部に吸引され、吸引された外部の流体が合流部において駆動流体に合流されて下流のディフューザに至る(例えば、特許文献1参照)。 For example, some circuits that circulate a refrigerant include an ejector. The ejector includes a nozzle from which a driving fluid is ejected from an ejection port at the tip, a main body portion which is arranged so as to surround the periphery of the nozzle, and has a confluence portion with the driving fluid provided at a portion on the extension of the ejection port of the nozzle. , And a suction conduit connected so as to open inside the main body. In this ejector, when the refrigerant is ejected from the ejection port of the nozzle as the driving fluid, the external refrigerant is sucked into the main body through the suction conduit, and the sucked external fluid is merged with the driving fluid at the confluence portion to be downstream. (See, for example, Patent Document 1).
ところで、エジェクタにおいては、噴射口からの駆動流体とこれに隣接する吸引流体との間の速度差が大きいため、合流部において駆動流体の周囲に渦が生じる場合がある。合流部において渦が生じた場合には、駆動流体の運動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換され、ディフューザにおいて流体を十分に昇圧させることができなくなる等、エジェクタの運転効率が低下する要因となる。 By the way, in the ejector, since the speed difference between the drive fluid from the ejection port and the suction fluid adjacent thereto is large, a vortex may occur around the drive fluid at the confluence. When a vortex is generated at the confluence, a part of the kinetic energy of the driving fluid is converted into thermal energy, which makes it impossible to sufficiently pressurize the fluid in the diffuser, which causes a decrease in the operating efficiency of the ejector. .
本発明は、上記実情に鑑みて、運転効率の向上を図ることの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 circumstances, and an object of the present invention is to provide an ejector capable of improving operating efficiency.
上記目的を達成するため、本発明に係るエジェクタは、先端の噴射口から駆動流体を噴射するノズルと、前記ノズルの周囲を取り囲むように配置され、前記噴射口の延長上となる部位に合流部が設けられた本体部とを備え、前記噴射口から駆動流体を噴射することにより外部の流体を前記本体部の内部に吸引し、前記合流部において駆動流体と吸引された外部の流体とを合流させるエジェクタであって、前記ノズルには前記噴射口の周囲となる部位に駆動流体を噴射する副噴射口が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, an ejector according to the present invention is provided with a nozzle that ejects a driving fluid from an ejection port at the tip, and a confluence part that is arranged so as to surround the periphery of the nozzle and is an extension of the ejection port. And a main body portion provided with, and sucks an external fluid into the main body portion by injecting a driving fluid from the jet port, and joins the driving fluid and the sucked external fluid in the merging portion. The ejector is characterized in that the nozzle is provided with a sub-injection port for injecting a driving fluid to a portion around the injection port.
また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記副噴射口は、前記噴射口を中心として回転対称となる位置に複数設けられていることを特徴とする。 Further, the invention is characterized in that, in the ejector described above, a plurality of the sub injection ports are provided at positions that are rotationally symmetrical with respect to the injection port.
また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記噴射口は、主噴射通路部の端部に開口したものであり、前記副噴射口は、前記主噴射通路部の軸心に直交する平面上において互いに同一の断面積を有するように構成されていることを特徴とする。 Further, the present invention is the above-mentioned ejector, wherein the injection port is opened at an end of the main injection passage portion, and the sub-injection ports are mutually on a plane orthogonal to an axis of the main injection passage portion. It is characterized in that they are configured to have the same cross-sectional area.
また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記副噴射口は、それぞれの断面が円形状を成す開口であることを特徴とする。 In the ejector described above, the present invention is characterized in that each of the sub injection ports is an opening having a circular cross section.
また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記副噴射口は、それぞれの断面が前記噴射口を中心とした円周に沿って円弧状を成す開口であることを特徴とする。 In the ejector described above, the present invention is characterized in that each of the sub-injection ports is an opening whose cross section forms an arc shape along a circumference around the injection port.
また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記噴射口は、下流に向けて内径が漸次減少した後に漸次増大する主噴射通路部の端部に開口したものであり、かつ前記副噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する副噴射通路部の端部に開口したものであることを特徴とする。 The present invention is also the ejector described above, wherein the injection port is opened at the end of the main injection passage portion where the inner diameter gradually decreases toward the downstream side and then gradually increases, and the sub injection port is downstream. It is characterized in that it is opened at the end of the sub-injection passage portion whose cross-sectional area gradually decreases toward the.
また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する主噴射通路部の端部に開口したものであり、かつ前記副噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する副噴射通路部の端部に開口したものであり、前記副噴射口のそれぞれは、開口面積が前記噴射口の開口面積よりも大きく構成されていることを特徴とする。 The present invention is the ejector described above, wherein the injection port is opened at an end of the main injection passage portion whose cross-sectional area gradually decreases toward the downstream side, and the auxiliary injection port is directed toward the downstream side. The sub-injection passage is opened at the end of the sub-injection passage portion whose cross-sectional area is gradually reduced, and the opening area of each of the sub-injection openings is larger than the opening area of the injection opening.
本発明によれば、噴射口からの駆動流体と吸引流体との間に副噴射口から駆動流体が噴射されるため、隣接する流体の間の速度差を緩和することができる。これにより、合流部において渦が生じる事態が抑えられ、運転効率の向上を図ることができるようになる。 According to the present invention, since the drive fluid is ejected from the sub-ejection port between the drive fluid and the suction fluid from the ejection port, it is possible to reduce the speed difference between the adjacent fluids. As a result, a situation in which a vortex is generated at the merging portion is suppressed, and the operation efficiency can be improved.
以下、添付図面を参照しながら本発明に係るエジェクタの好適な実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態であるエジェクタを示したものである。ここで例示するエジェクタは、図には明示していないが、冷媒の循環回路に適用され、第1の冷媒経路を流通する冷媒を駆動流体として第2の冷媒経路を流通する冷媒の吸引を行うもので、本体部10、ノズル20を備えている。
Hereinafter, preferred embodiments of an ejector according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an ejector according to an embodiment of the present invention. Although not shown in the drawing, the ejector illustrated here is applied to a circulation circuit of the refrigerant, and sucks the refrigerant flowing through the second refrigerant path by using the refrigerant flowing through the first refrigerant path as a driving fluid. The
本体部10は、中心部に中空部を有した柱状部材である。本体部10の中空部には、図1において左側となる基端から右側の先端に向けて合流部11、混合部12及びディフューザ部13が順次設けてある。合流部11は、先端に向けて漸次内径が減少したテーパ状を成すものである。混合部12は、合流部11の先端に連続した一定の内径を有する部分である。ディフューザ部13は、混合部12の先端に連続し、先端に向けて漸次内径が増大するように形成した部分である。
The
本体部10において合流部11に対応する部位には、吸引管路14が設けてある。吸引管路14は、断面が円形の筒状を成すもので、本体部10の外周面から合流部11の内部に連通する状態で本体部10に取り付けてある。図には明示していないが、この吸引管路14には、第2の冷媒経路(図示せず)が接続してある。
A
ノズル20は、円柱状を成す基部21と、基部21の先端面に設けたコーン部22とを有したものである。基部21は、本体部10に設けた合流部11の基端開口を閉塞することのできる外径に構成したものである。コーン部22は、先端に向けて漸次外径が減少したテーパ状を成すもので、基部21の軸心延長上に構成してある。図からも明らかなように、このコーン部22は、軸心に沿った長さが合流部11よりも短く構成してあり、また最大外径が合流部11の最大内径よりも小さく構成してある。従って、互いに軸心を合致させた状態で本体部10の基端面を基部21の先端面に当接した場合には、コーン部22が合流部11に収容され、かつコーン部22の外周面と合流部11の内周面との間にテーパ環状の吸引空間11aが構成されることになる。コーン部22の先端面22aは、基部21の軸心に直交する平面であり、混合部12の内径よりも小さい外径を有するように構成してある。
The
ノズル20の内部には、冷媒通路23が設けてある。冷媒通路23は、図2に示すように、基部21の軸心上に設けた主通路部23aと、主通路部23aからコーン部22の先端面22aに延在する主噴射通路部23bとを有して構成したものである。主通路部23aは、一定の内径を有した円柱形状の空間部分であり、基部21の軸心を中心とした位置に設けてある。主通路部23aの基端は、ノズル基板24によって閉塞してある。この主通路部23aには、第1の冷媒経路(図示せず)との間を連通する供給管路25が接続してある。主噴射通路部23bは、先端に向けて漸次内径が減少するように延在した漸減部23b1と、漸減部23b1の先端端から先端に向けて漸次内径が増大するように延在した漸増部23b2とを有した、いわゆるラバルノズルを構成するもので、主通路部23aの軸心延長上に設けてある。図からも明らかなように、漸減部23b1と漸増部23b2との境界となる位置は、コーン部22の先端部に設定してある。この主噴射通路部23bは、漸増部23b2の先端が円形の噴射口23cとしてコーン部22の先端面22aに開口している。なお、漸減部23b1及び漸増部23b2は、必ずしも連続して設ける必要はない。例えば、漸減部23b1及び漸増部23b2の間に一定の内径を有した円柱状の流路部分が介在するように主噴射通路部23bを構成しても良い。
A
さらに、ノズル20の内部には、複数の副噴射通路部26が設けてある。副噴射通路部26は、主噴射通路部23bにおいて漸減部23b1の途中となる部位から分岐してコーン部22の先端面22aに延在するもので、断面が円形で先端に向けて漸次内径が減少した、いわゆる先細ノズルを構成するように構成してある。副噴射通路部26の軸心26Cは、それぞれ主噴射通路部23bの軸心23Cと平行となるように延在している。図3に示すように、それぞれの副噴射通路部26は、コーン部22の先端面22aにおいて噴射口23cの周囲となる部位に、互いに独立した円形の副噴射口26aとして開口している。副噴射口26aは、互いに同一の断面積を有しており、主噴射通路部23bの軸心23Cを中心とした円周上において互いに等間隔となる位置に開口している。本実施の形態では、8個の副噴射口26aがコーン部22の先端面22aに開口するように副噴射通路部26が設けてある。図2に示すように、副噴射通路部26は、副噴射口26aから冷媒を噴射した場合の噴射領域が、混合部12の開口よりも小さい内径の範囲内となるように、副噴射口26aの位置や内径等々の寸法が設定してある。
Further, a plurality of sub
なお、図1中の符号30は、噴射口23cから噴射される駆動流体の流量を調整するためのニードルである。
上記のように構成したエジェクタでは、ノズル20の周囲を取り囲むように本体部10が配設してあり、ノズル20の噴射口23cの延長上となる部位に合流部11が位置している。従って、供給管路25を通じて第1の冷媒経路(図示せず)からノズル20の冷媒通路23に駆動流体として冷媒を供給すると、ノズル20の噴射口23cから駆動流体が噴射され、これに伴って第2の冷媒経路(図示せず)の冷媒が吸引流体として吸引管路14を通じて吸引空間11aに吸引される。吸引空間11aに吸引された吸引流体は、合流部11及び混合部12において噴射口23cから噴射された駆動流体と混合され、ディフューザ部13を介して図示せぬ冷媒経路に送出される。
In the ejector configured as described above, the
ここで、このエジェクタでは、噴射口23cから駆動流体が噴射されると同時に、複数の副噴射口26aからも駆動流体が噴射されることになる。副噴射口26aからの駆動流体は、噴射口23cから噴射される駆動流体の周囲を取り囲むようにほぼ均等に噴射されるものである。つまり、上述のエジェクタでは、噴射口23cからの駆動流体と、吸引空間11aからの吸引流体との間に副噴射口26aから駆動流体が噴射されることになる。しかも、先細ノズルの開口となる副噴射口26aからの駆動流体は、吸引流体よりも流速が大きくなるものの、ラバルノズルの開口となる噴射口23cからの駆動流体の流速を上回ることはない。従って、副噴射口26aから噴射される駆動流体により、隣接する流体の間の速度差が緩和されることになり、合流部11において渦が生じる事態が抑えられ、運転効率の向上を図ることが可能となる。
Here, in this ejector, the drive fluid is ejected from the
なお、上述した実施の形態では、主噴射通路部23bがラバルノズルとなるように構成し、副噴射通路部26が先細ノズルとなるように構成しているが、本発明は必ずしもこれらの組み合わせに限らない。例えば、図4の変形例1に示すように、主噴射通路部123b及び副噴射通路部126をそれぞれ先細ノズルとして構成することも可能である。但し、変形例1の場合には、それぞれの副噴射口126aの開口面積が、噴射口123cの開口面積よりも大きくなるように構成することが好ましい。すなわち、副噴射口126aの開口面積を噴射口123cの開口面積よりも大きく構成すれば、噴射口123cから噴射される駆動流体の流速が副噴射口126aから噴射される駆動流体の流速よりも大きくなり、隣接する流体の間の速度差を緩和することができるようになる。なお、副噴射口126aが主噴射通路部123bの軸心123Cを中心とした円周上において互いに等間隔となる位置に開口している点、及び副噴射通路部126の軸心126Cが主噴射通路部123の軸心123Cに対して平行となるように延在している点は、実施の形態と同様である。さらに、変形例1において実施の形態と同様の構成については同一の符号が付してある。
In the embodiment described above, the main
また、上述した実施の形態及び変形例1では、副噴射口26a,126aとして断面が円形状を成すものを例示しているが、必ずしも副噴射口は断面が円形状を成している必要はない。例えば、図5及び図6に示す変形例2では、円形状を成す噴射口28aの周囲に円弧状を成す副噴射口226aを設けるようにしている。副噴射口226aは、噴射口28aを中心とした円周に沿って円弧状を成すもので、噴射口28aの周囲に4個開口するように構成している。具体的に説明すると、変形例2では、ノズル20の冷媒通路23が基部21の主通路部23aと、コーン部22の装着孔223bとを有するように形成し、装着孔223bに別体のノズルピース27を装着するようにしている。
Further, in the above-described embodiment and
ノズル20の装着孔223bは、先端に向けて漸次内径が減少したテーパ状を成すもので、内周面の複数箇所(変形例2では4箇所)に嵌合溝223cが設けてある。嵌合溝223cは、装着孔223bの軸心に沿って延在する断面が矩形状の空所であり、装着孔223bの周方向に沿って互いに等間隔となる位置に形成してある。
The mounting
ノズルピース27は、断面が円形の柱状を成すもので、軸心に沿った長さが装着孔223bとほぼ同一となるように構成してある。ノズルピース27の外径は、互いの軸心を合致させた状態で装着孔223bに配置した場合に、装着孔223bの内周面との相互間隔が先端に向けて漸次減少するテーパ環状の副噴射通路部226が構成されるように構成してある。特に変形例2では、ノズルピース27の外周面と装着孔223bの内周面との間の中心を結ぶ仮想の面Cが、装着孔223bの軸心223Cを中心とした一定の半径を有する円筒となるように、先端に向けて漸次増大するようにノズルピース27の外径が構成してある。ノズルピース27において嵌合溝223cに対応する部位には、それぞれ嵌合突条27aが設けてある。嵌合突条27aは、嵌合溝223cに嵌合する幅を有した突出部である。ノズルピース27の中心部には、基端面から先端面にわたる部位に主噴射通路部28が設けてある。図示の例では、ラバルノズルを構成する主噴射通路部28がノズルピース27の中心部に形成してある。なお、変形例2において実施の形態と同様の構成については同一の符号が付してある。
The
この変形例2では、嵌合突条27aが嵌合溝223cに嵌合する状態でノズル20の装着孔223bにノズルピース27を装着すれば、主噴射通路部28の軸心28Cを中心として周囲となる部位に円弧状の副噴射口226aが構成されることになる。この変形例2においても、図示せぬ供給管路を通じて第1の冷媒経路(図示せず)からノズル20の冷媒通路23に駆動流体として冷媒を供給すると、ノズル20の噴射口28aから駆動流体が噴射されると同時に複数の副噴射口226aからも駆動流体が噴射されることになる。従って、副噴射口226aから噴射される駆動流体により、噴射口28aからの駆動流体と吸引流体との間の速度差が緩和されることになり、合流部11において渦が生じる事態が抑えられ、運転効率の向上を図ることが可能となる。なお、変形例2においても主噴射通路部28としては、先細ノズルを構成するものであっても良い。
In the second modification, if the
なお、上述した実施の形態、変形例1及び変形例2では、いずれも副噴射通路部26,126,226として下流に向けて断面積が漸次減少するものを例示しているが、必ずしもこれに限定されず、断面積が一定となる副噴射通路部を設けるようにしても同様の作用効果を奏することが可能である。また、ノズル20の先端面に副噴射口26a,126a,226aを開口させるようにしているが、混合部12の開口範囲内であれば、ノズルのコーン部において外周面となる部位に副噴射口を開口させるようにしても良い。さらに、副噴射口の数は8個や4個に限定されない。実施の形態や変形例1のように、副噴射口26a,126aが円形であるものの場合には8個や4個以外の複数であっても良い。また変形例2のように、副噴射口226aが円弧状の場合には8個や4個以外の複数であっても良いし、単一の副噴射口を設けるようにしても良い。例えば、ノズルピースの基端部側にのみ嵌合突条を設けるようにすれば、噴射口の周囲となる部位に円環状を成す単一の副噴射口を開口させることが可能である。
In addition, in the above-mentioned embodiment, the first modified example and the second modified example, the
さらに、上述した実施の形態、変形例1及び変形例2では、主噴射通路部23b,28.123bの軸心23C,28C,123Cを中心とした円周上に、換言すれば噴射口23c,28a,123cを中心とした一つの円周上に複数の副噴射口26a,126a,226aを設けるようにしているが、本発明は必ずしも一つの円周上に複数の副噴射口を設ける必要はなく、噴射口を中心として回転対称となる位置に複数の副噴射口が設けられていれば良い。この場合においても副噴射口は互いに等間隔となるように設けられていることが好ましい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the first modification and the second modification, on the circumference centered on the shaft centers 23C, 28C, 123C of the main
10 本体部
11 合流部
20 ノズル
23b,28,123b 主噴射通路部
23c,28a,123c 噴射口
26,126,226 副噴射通路部
26a,126a,226a 副噴射口
10
Claims (7)
前記ノズルの周囲を取り囲むように配置され、前記噴射口の延長上となる部位に合流部が設けられた本体部と
を備え、前記噴射口から駆動流体を噴射することにより外部の流体を前記本体部の内部に吸引し、前記合流部において駆動流体と吸引された外部の流体とを合流させるエジェクタであって、
前記ノズルには前記噴射口の周囲となる部位に駆動流体を噴射する副噴射口が設けられていることを特徴とするエジェクタ。 A nozzle that ejects a driving fluid from the tip ejection port,
A main body portion that is arranged so as to surround the periphery of the nozzle and that has a confluent portion at a position that is an extension of the ejection port, and ejects a driving fluid from the ejection port to remove an external fluid from the main body. An ejector that sucks into the interior of the portion and joins the driving fluid and the external fluid that is attracted in the confluence portion,
The ejector characterized in that the nozzle is provided with a sub-injection port for injecting a driving fluid in a region around the injection port.
前記副噴射口は、前記主噴射通路部の軸心に直交する平面上において互いに同一の断面積を有するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のエジェクタ。 The injection port is an opening at the end of the main injection passage portion,
The ejector according to claim 2, wherein the auxiliary injection ports are configured to have the same cross-sectional area on a plane orthogonal to the axis of the main injection passage portion.
前記副噴射口のそれぞれは、開口面積が前記噴射口の開口面積よりも大きく構成されていることを特徴とする請求項4に記載のエジェクタ。 The injection port is opened at an end of the main injection passage part whose cross-sectional area gradually decreases toward the downstream side, and the sub-injection port has a sub-injection passage part whose cross-sectional area gradually decreases toward the downstream side. It has an opening at the end of
The ejector according to claim 4, wherein an opening area of each of the sub injection ports is larger than an opening area of the injection port.
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