JP2022124179A - エゼクタ - Google Patents

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定嗣 永田
Sadatsugu Nagata
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Abstract

【課題】内側ノズルと外側ノズルの位置関係を所望の位置関係に維持できるエゼクタを提供する。【解決手段】本開示の一態様は、内側ノズル25と、内側ノズル25を内側に備える外側ノズル26と、を有し、内側ノズル25と外側ノズル26との間には外側噴射孔32が設けられており、内側ノズル25の内側または/および外側噴射孔32から噴射される作動流体により発生する負圧によって目的流体を吸引し、目的流体を作動流体と合流させて放出するエゼクタ1において、外側噴射孔32に設けられ当該外側噴射孔32の間隔を規制するノズルガイド51を有する。【選択図】図2

Description

本開示は、作動流体を流すことにより負圧を発生させ、その負圧の作用により目的流体を流すエゼクタに関する。
特許文献1には、作動流体を噴射するノズルとして、内側のノズルである第1ノズルと、この第1ノズルを内側に備える外側のノズルである第2ノズルとを有するエゼクタが開示されている。
特開2002-56869号公報
特許文献1に開示されるエゼクタにおいて、第1ノズルと第2ノズルの位置関係として、第1ノズルと第2ノズルを同軸とする位置関係にしている。しかしながら、第1ノズルと第2ノズルの組付け時や組付け後において、第2ノズルに対して第1ノズルが偏心して、第1ノズルと第2ノズルの位置関係を所望の位置関係(すなわち、同軸とする位置関係)に維持できないおそれがある。そうすると、第1ノズルと第2ノズルとの間から安定して作動流体を噴射できず、作動流体の作用により流れる目的流体の流量が安定しないおそれがある。
そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、内側ノズルと外側ノズルの位置関係を所望の位置関係に維持できるエゼクタを提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、内側ノズルと、前記内側ノズルを内側に備える外側ノズルと、を有し、前記内側ノズルと前記外側ノズルとの間には隙間が設けられており、前記内側ノズルの内側または/および前記隙間から噴射される作動流体により発生する負圧によって目的流体を吸引し、前記目的流体を前記作動流体と合流させて放出するエゼクタにおいて、前記隙間に設けられ当該隙間の間隔を規制する間隔規制部を有すること、を特徴とする。
この態様によれば、間隔規制部により内側ノズルと外側ノズルとの間の隙間の間隔が規制されるので、内側ノズルと外側ノズルの位置関係を、所望の位置関係に維持できる。そして、これにより、内側ノズルと外側ノズルとの間の隙間から噴射される作動流体の流量が安定するので、作動流体の作用により流れる目的流体の流量が安定し、所望の流量の目的流体を流すことができる。
上記の態様においては、前記間隔規制部における前記作動流体の流れ方向の上流側の端部は、前記上流側に向かって収束する形状に形成されていること、が好ましい。
この態様によれば、間隔規制部が作動流体の流れの抵抗となることを抑制できる。そのため、内側ノズルと外側ノズルとの間の隙間から噴射される作動流体の流量が間隔規制部により低下することを抑制できる。
上記の態様においては、前記間隔規制部における前記作動流体の流れ方向の下流側の端部は、前記下流側に向かって収束する形状に形成されていること、が好ましい。
この態様によれば、間隔規制部によって作動流体の流れが整流される。そのため、整流された作動流体の作用により安定して目的流体を流すことができるので、目的流体の流量が安定する。
上記の態様においては、前記目的流体が供給される目的流体供給口を有し、前記内側ノズルの軸線方向から見た前記隙間の断面積は、前記目的流体供給口に近いほど大きいこと、が好ましい。
この態様によれば、内側ノズルと外側ノズルとの間の隙間のうち目的流体供給口に近い部分から噴射される作動流体の流量を増やすことができる。そのため、内側ノズルと外側ノズルとの間の隙間から噴射される作動流体の流量が目的流体供給口からの目的流体の流れ込みによる影響を受けて低減することを抑制できる。したがって、作動流体の作用によって流す目的流体の流量を維持できる。
上記の態様においては、前記間隔規制部は、当該間隔規制部における前記作動流体の流れ方向の上流側の端部と下流側の端部とを繋ぐ軸線が前記作動流体の流れ方向に対して傾くようにして配置されていること、が好ましい。
この態様によれば、間隔規制部の軸線が作動流体の流れ方向に対して傾いているので、作動流体を、内側ノズルや外側ノズルの周方向に旋回させながら流して、内側ノズルと外側ノズルとの間の隙間から噴射させることができる。そのため、内側ノズルと外側ノズルとの間の隙間から噴射される作動流体の作用によって目的流体が流れ易くなるので、目的流体の吸引量を増やすことができる。
上記の態様においては、前記目的流体が供給される目的流体供給口と、前記作動流体により発生する負圧によって前記目的流体を吸引し、前記目的流体を前記作動流体と合流させて放出口へ送出するディフューザと、を有し、前記ディフューザの吸引口は、前記目的流体供給口側の開口面積が広くなるように楕円状に形成されていること、が好ましい。
この態様によれば、ディフューザの吸引口における目的流体供給口側の部分から目的流体が吸引され易くなる。そのため、ディフューザへの目的流体の吸引量を増やすことができるので、目的流体の流量を増加させることができる。
本開示のエゼクタによれば、内側ノズルと外側ノズルの位置関係を所望の位置関係に維持できる。
本実施形態のエゼクタの断面図である。 内側ノズルと外側ノズルの先端部周辺の拡大図である。 第1実施例において、内側ノズルの先端部と外側ノズルの先端部を、作動流体の流れ方向の下流側(図2の左側)から見た図である。 第1実施例の内側ノズルの先端部の側面図である。 ノズルガイドの斜視図である。 第2実施例の内側ノズルの先端部の側面図であり、詳しくは、第2実施例の内側ノズルの先端部の外周面を平面状に展開して表した図である。 第3実施例の内側ノズルの先端部の側面図である。 第3実施例において、内側ノズルの先端部と外側ノズルの先端部を、作動流体の流れ方向の下流側から見た図である。 第4実施例において、内側ノズルの先端部と外側ノズルの先端部を、作動流体の流れ方向の下流側から見た図である。 変形例におけるディフューザの吸引口の形状を示す図である。 従来技術における内側ノズルと外側ノズルの先端部周辺の拡大図である。
本開示の実施形態であるエゼクタ1について説明する。
<エゼクタの全体の概要説明>
まず、エゼクタ1の全体の概要について説明する。
図1に示すように、エゼクタ1は、本体ケーシング11を有する。この本体ケーシング11は、作動流体(例えば、水素ガス)と目的流体(例えば、水素オフガス)を流すために管状に形成されている。
本体ケーシング11には、第1作動流体供給口21と、第2作動流体供給口22と、目的流体供給口23と、負圧発生室24と、内側ノズル25と、外側ノズル26と、ディフューザ27と、放出口28が設けられている。
第1作動流体供給口21は、作動流体が供給される供給口であり、内側ノズル25の内側の流路である内側噴射孔31(図2参照)に連通している。第2作動流体供給口22は、作動流体が供給される供給口であり、内側ノズル25と外側ノズル26の間の隙間の流路である外側噴射孔32(図2参照)に連通している。
目的流体供給口23は、目的流体が供給される供給口であり、負圧発生室24に連通している。負圧発生室24は、作動流体により負圧を発生させるための空間部である。
内側ノズル25と外側ノズル26は、それぞれ、第1作動流体供給口21と第2作動流体供給口22から供給される作動流体を噴射するためのノズルである。内側ノズル25と外側ノズル26は、それぞれ、略円筒状に形成されており、ステンレスや樹脂などで形成されている。外側ノズル26の内側に内側ノズル25が設けられている。なお、内側ノズル25は、例えば、外側ノズル26に対して圧入されて固定されている。また、内側ノズル25の先端部41と外側ノズル26の先端部42は、負圧発生室24に配置されている。また、先端部41と先端部42は、それぞれ、内側ノズル25と外側ノズル26における作動流体の流れ方向の下流側(すなわち、図2の左側)の端部である。
ここでは、一例として、図1~図3に示すように、内側ノズル25と外側ノズル26は、同軸の位置関係(すなわち、内側ノズル25の軸線L2と外側ノズル26の軸線L3とが一致している位置関係)で配置されている。また、図3に示すように、内側ノズル25の軸線L2と外側ノズル26の軸線L3は、ディフューザ27の軸線L1と一致している。
図2と図3に示すように、内側ノズル25の先端部41の内側には、作動流体が流れる内側噴射孔31が設けられている。また、内側ノズル25の先端部41の外周面41aと外側ノズル26の先端部42の内周面42aとの間には、その隙間として、作動流体が流れる断面が環状をなす外側噴射孔32が設けられている。
本実施形態では、図2と図3に示すように、外側噴射孔32に、ノズルガイド51が設けられている。このノズルガイド51の詳細については後述する。なお、ノズルガイド51は、本開示の「間隔規制部」の一例である。
ディフューザ27は、負圧発生室24に連通し、作動流体により発生する負圧によって目的流体を吸引し、目的流体を作動流体と合流させて放出口28へ送出する流路である。放出口28は、ディフューザ27を流れた作動流体と目的流体を外部へ放出する部分である。
このように構成されるエゼクタ1は、第1作動流体供給口21と第2作動流体供給口22から供給されて内側ノズル25と外側ノズル26から噴射される作動流体により負圧発生室24に負圧を発生させ、その負圧により目的流体供給口23から負圧発生室24へ目的流体を吸入させる。そして、エゼクタ1は、目的流体を作動流体と共にディフューザ27へ流して放出口28から供給先(不図示)へ向けて放出させる。
より詳しくは、第1作動流体供給口21に供給される作動流体は、内側ノズル25へ流れてその内側噴射孔31から負圧発生室24へ噴射され、ディフューザ27を流れて放出口28から放出される。また、第2作動流体供給口22に供給される作動流体は、外側ノズル26へ流れてその外側噴射孔32から負圧発生室24へ噴射され、ディフューザ27を流れて放出口28から放出される。
そして、このような作動流体の流れにより負圧発生室24では負圧が発生し、目的流体供給口23に供給される目的流体が、その負圧により負圧発生室24に吸引され、作動流体と共にディフューザ27を流れて作動流体と混合され、放出口28から放出される。
<ノズルガイドの説明>
次に、ノズルガイド51について説明する。
内側ノズル25と外側ノズル26との間には、その隙間として、外側噴射孔32が設けられている。従来、図11に示すように、外側噴射孔32には何も設けられていなかったので、内側ノズル25と外側ノズル26の組付け時や組付け後において、外側ノズル26に対して内側ノズル25が傾いて偏心するおそれがあった。そして、このように内側ノズル25が偏心すると、外側噴射孔32の大きさが内側ノズル25や外側ノズル26の周方向について不均等になる。そうすると、外側噴射孔32から噴射される作動流体の流量が低下したり、外側噴射孔32から噴射される作動流体の流量が内側ノズル25や外側ノズル26の周方向についてばらついてしまう。そして、このように外側噴射孔32から安定して作動流体を噴射できないと、作動流体の作用により流れる目的流体の流量が安定せず、所望の流量の目的流体を流すことができないおそれがある。
(第1実施例)
そこで、まず、第1実施例について説明する。
本実施例では、図2と図3に示すように、外側噴射孔32にノズルガイド51を設け、このノズルガイド51により外側噴射孔32の間隔を規制している。なお、外側噴射孔32の間隔とは、外側噴射孔32における内側ノズル25や外側ノズル26の径方向の間隔である。
具体的には、ノズルガイド51は、図2~図4に示すように、内側ノズル25の先端部41の外周面41aに、内側ノズル25の周方向について等間隔を空けて配置されるようにして、4個設けられている。なお、ノズルガイド51が設けられる数は、4個に限定されず、2個以上であればよい。また、ノズルガイド51は、外側ノズル26の先端部42の内周面42aに設けられていてもよい。また、ノズルガイド51は、内側ノズル25や外側ノズル26とは別部品であってもよい。
このようにして、ノズルガイド51によって外側噴射孔32の間隔を規制することにより、内側ノズル25や外側ノズル26の径方向について、内側ノズル25の位置が案内される。そのため、外側噴射孔32の間隔(すなわち、内側ノズル25の先端部41の外周面41aと外側ノズル26の先端部42の内周面42aとの間の隙間の間隔)を一定に保つことができる。したがって、内側ノズル25と外側ノズル26の組付け時や組付け後にて、ノズルガイド51により外側噴射孔32の間隔を一定に保って、外側ノズル26に対して内側ノズル25が傾いて偏心することを抑制できる。
すなわち、内側ノズル25と外側ノズル26の径方向の位置関係を、所望の位置関係、(すなわち、ここでは、同軸の位置関係)に維持できる。そのため、内側ノズル25や外側ノズル26の周方向について外側噴射孔32の大きさを均等に保つことができる。したがって、外側噴射孔32から噴射される作動流体の流量が低下することを抑制でき、また、外側噴射孔32から噴射される作動流体の流量が内側ノズル25や外側ノズル26の周方向についてばらつくことを抑制できる。そして、このようにして外側噴射孔32から安定して作動流体を噴射できるので、作動流体の作用により流れる目的流体の流量が安定し、所望の流量の目的流体を流すことができる。ゆえに、放出口28から放出される作動流体と目的流体の混合流体の流量を、所望の流量とすることができる。
また、外側ノズル26に対して内側ノズル25が傾いて偏心することを抑制するために、内側ノズル25と外側ノズル26との固定部を長くしたり、内側ノズル25と外側ノズル26の径を大きくするなどする必要がない。そのため、エゼクタ1の体格が大きくなることを抑制できる。
ノズルガイド51は、図5に示すように、上面と下面が菱形の四角柱の形状に形成されている。そして、図4に示すように、内側ノズル25の先端部41の外周面41aにて、ノズルガイド51は、その上面と下面における菱形の長軸の対角線の方向が作動流体の流れ方向(すなわち、内側ノズル25の軸線L2方向)と平行となるようにして、配置されている。このようにして、ノズルガイド51における作動流体の流れ方向の上流側(すなわち、図4の右側)の端部61が、上流側に向かって収束する形状に形成されている。また、ノズルガイド51における作動流体の流れ方向の下流側の端部62が、下流側に向かって収束する形状に形成されている。
以上のように、本実施例によれば、エゼクタ1は、外側噴射孔32に設けられ当該外側噴射孔32の間隔を規制するノズルガイド51を有する。
このようにして、ノズルガイド51により外側噴射孔32の間隔が規制されるので、内側ノズル25と外側ノズル26の径方向の位置関係を、所望の位置関係(すなわち、同軸の位置関係)に維持できる。そして、これにより、外側噴射孔32から安定して作動流体を噴射できるので、作動流体の作用により流れる目的流体の流量が安定し、所望の流量の目的流体を流すことができる。
また、ノズルガイド51における上流側の端部61は、上流側に向かって収束する形状に形成されている。
これにより、ノズルガイド51が作動流体の流れの抵抗となることを抑制できる。そのため、外側噴射孔32から噴射される作動流体の流量がノズルガイド51により低下することを抑制できる。
また、ノズルガイド51における下流側の端部62は、下流側に向かって収束する形状に形成されている。
これにより、ノズルガイド51によって作動流体の流れが整流される。そのため、整流された作動流体の作用により安定して目的流体を流すことができるので、目的流体の流量が安定する。
なお、変形例として、ノズルガイド51における上流側の端部61および下流側の端部62のいずれか一方のみ、上流側または下流側に向かって収束する形状に形成されていてもよい。
(第2実施例)
次に、第2実施例について説明するが、第1実施例と異なる点を説明し、第1実施例と共通する点の説明は省略する。
本実施例では、図6に示すように、ノズルガイド51は、当該ノズルガイド51の軸線Lgが作動流体の流れ方向(すなわち、内側ノズル25の軸線L2の方向、図6の左右方向)に対して傾くようにして配置されている。ここで、軸線Lgは、図6に示すように、ノズルガイド51における上流側の端部61と下流側の端部62とを繋ぐ線である。
このようにして、本実施例ではノズルガイド51の軸線Lgが作動流体の流れ方向に対して傾いているので、作動流体を内側ノズル25や外側ノズル26の周方向(図6の上下方向)に旋回させながら流して外側噴射孔32から噴射させることができる。そのため、外側噴射孔32から噴射される作動流体の作用によって目的流体が流れ易くなるので、ディフューザ27への目的流体の吸引量を増やすことができる。したがって、放出口28から目的流体と作動流体の混合流体を効率よく放出させることができる。
(第3実施例)
次に、第3実施例について説明するが、第1,2実施例と異なる点を説明し、第1,2実施例と共通する点の説明は省略する。
本実施例では、図7と図8に示すように、ノズルガイド51の高さHgを目的流体供給口23に近い(すなわち、図7と図8の下側の)ノズルガイド51ほど大きくしている。なお、ここでいう高さHgは、言い換えると、ノズルガイド51における内側ノズル25や外側ノズル26の径方向の幅である。
このようにして、ノズルガイド51の高さHgを目的流体供給口23に近いノズルガイド51ほど大きくすることにより、図8に示すように、外側ノズル26に対して内側ノズル25を目的流体供給口23とは反対側(すなわち、図8の上側)に偏心させる。そして、このようにして、外側ノズル26に対して内側ノズル25を偏心させることにより、図8に示すように、内側ノズル25の軸線L2(または、外側ノズル26の軸線L3)方向から見た外側噴射孔32の断面積は、目的流体供給口23に近い(すなわち、図8の下側)ほど大きくなっている。
具体的には、4個のノズルガイド51の高さHgについて、(第1ノズルガイド51-1の高さHg)<(第2ノズルガイド51-2の高さHg、および、第4ノズルガイド51-4の高さHg)<(第3ノズルガイド51-3の高さHg)とする。そして、これにより、ノズルガイド51により4つの孔に分けられた外側噴射孔32について、第1外側噴射孔32-1と第4外側噴射孔32-4の断面積よりも、目的流体供給口23に近い第2外側噴射孔32-2と第3外側噴射孔32-3の断面積の方が大きくなっている。
このようにして、図8に示すように、内側ノズル25の軸線L2を外側ノズル26の軸線L3よりも目的流体供給口23から遠い側(図8の上側)にずらすようにして、外側ノズル26に対して内側ノズル25を強制的に偏心させる。これにより、外側噴射孔32のうち目的流体供給口23に近い部分(すなわち、第2外側噴射孔32-2と第3外側噴射孔32-3)から噴射される作動流体の流量を増やすことができる。そのため、外側噴射孔32から噴射される作動流体の流量が目的流体供給口23からの目的流体の流れ込みによる影響を受けて低減することを抑制できる。したがって、作動流体の作用によって流す目的流体の流量を維持できる。
(第4実施例)
次に、第4実施例について説明するが、第1~3実施例と異なる点を説明し、第1~3実施例と共通する点の説明は省略する。
本実施例では、図9に示すように、内側ノズル25や外側ノズル26の周方向について隣り合うノズルガイド51の間隔Inを、目的流体供給口23に近いほど大きくしているい。これにより、内側ノズル25の軸線L2(または、外側ノズル26の軸線L3)方向から見た外側噴射孔32の断面積が、目的流体供給口23に近いほど大きくなっている。
具体的には、3個のノズルガイド51について、第1ノズルガイド51-1と第2ノズルガイド51-2の間隔Inや第1ノズルガイド51-1と第3ノズルガイド51-3の間隔Inよりも、目的流体供給口23に近い第2ノズルガイド51-2と第3ノズルガイド51-3の間隔Inの方が大きくなっている。そして、これにより、3個のノズルガイド51により3個に分けられた外側噴射孔32について、第1外側噴射孔32-1と第3外側噴射孔32-3の断面積よりも、目的流体供給口23に近い第2外側噴射孔32-2の断面積の方が大きくなっている。
これにより、第3実施例と同様に、外側噴射孔32から噴射される作動流体の流量が目的流体の流れ込みによる影響を受けて低減することを抑制できる。そのため、作動流体の作用によって流す目的流体の流量を維持できる。
(変形例)
変形例として、第1実施例~第4実施例において、図10に示すように、ディフューザ27の吸引口71は、目的流体供給口23側の開口面積が広くなるように楕円状に形成されていてもよい。
これにより、ディフューザ27の吸引口71における目的流体供給口23側の部分から目的流体が吸引され易くなる。そのため、ディフューザ27への目的流体の吸引量を増やすことができるので、目的流体の流量を増加させることができる。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、ノズルガイド51の形状は、上面と下面が菱形の四角柱の形状に限定されず、直方体、立方体、円柱、他の角柱などの形状であってもよい。
また、上記の説明では内側ノズル25と外側ノズル26による二重管のノズルとしたが、三重管以上のノズルとしてもよい。
1 エゼクタ
11 本体ケーシング
21 第1作動流体供給口
22 第2作動流体供給口
23 目的流体供給口
24 負圧発生室
25 内側ノズル
26 外側ノズル
27 ディフューザ
28 放出口
31 内側噴射孔
32 外側噴射孔
32-1 第1外側噴射孔
32-2 第2外側噴射孔
32-3 第3外側噴射孔
32-4 第4外側噴射孔
41 (内側ノズルの)先端部
41a (内側ノズルの先端部の)外周面
42 (外側ノズルの)先端部
42a (外側ノズルの先端部の)内周面
51 ノズルガイド
51-1 第1ノズルガイド
51-2 第2ノズルガイド
51-3 第3ノズルガイド
51-4 第4ノズルガイド
61 上流側の端部
62 下流側の端部
71 吸引口
L1 (ディフューザの)軸線
L2 (内側ノズルの)軸線
L3 (外側ノズルの)軸線
Lg (ノズルガイドの)軸線
Hg 高さ
In 間隔

Claims (6)

  1. 内側ノズルと、
    前記内側ノズルを内側に備える外側ノズルと、
    を有し、
    前記内側ノズルと前記外側ノズルとの間には隙間が設けられており、
    前記内側ノズルの内側または/および前記隙間から噴射される作動流体により発生する負圧によって目的流体を吸引し、前記目的流体を前記作動流体と合流させて放出するエゼクタにおいて、
    前記隙間に設けられ当該隙間の間隔を規制する間隔規制部を有すること、
    を特徴とするエゼクタ。
  2. 請求項1のエゼクタにおいて、
    前記間隔規制部における前記作動流体の流れ方向の上流側の端部は、前記上流側に向かって収束する形状に形成されていること、
    を特徴とするエゼクタ。
  3. 請求項1または2のエゼクタにおいて、
    前記間隔規制部における前記作動流体の流れ方向の下流側の端部は、前記下流側に向かって収束する形状に形成されていること、
    を特徴とするエゼクタ。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1つのエゼクタにおいて、
    前記目的流体が供給される目的流体供給口を有し、
    前記内側ノズルの軸線方向から見た前記隙間の断面積は、前記目的流体供給口に近いほど大きいこと、
    を特徴とするエゼクタ。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1つのエゼクタにおいて、
    前記間隔規制部は、当該間隔規制部における前記作動流体の流れ方向の上流側の端部と下流側の端部とを繋ぐ軸線が前記作動流体の流れ方向に対して傾くようにして配置されていること、
    を特徴とするエゼクタ。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1つのエゼクタにおいて、
    前記目的流体が供給される目的流体供給口と、
    前記作動流体により発生する負圧によって前記目的流体を吸引し、前記目的流体を前記作動流体と合流させて放出口へ送出するディフューザと、を有し、
    前記ディフューザの吸引口は、前記目的流体供給口側の開口面積が広くなるように楕円状に形成されていること、
    を特徴とするエゼクタ。
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