JP2864123B2 - 流体の圧縮装置と方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はエジェクタ（排出器）を使って流体を圧縮ま
たは吸い上げることができる方法および装置にかかわ
る。本発明による装置は従来の同種装置よりも小さくす
ることができる。 一般にエジェクターは流体を圧縮するための単純且つ
低価格な手段として使用できる。しかしながら従来の技
術によるエジェクトによる圧縮装置は多くの欠点を示
し、従って利用範囲が限られている。 第一に直線方向の寸法が大きく、エネルギー出力が小
さく且つ駆動流体の稼働域が狭い。 本発明による装置は従来の技術による周知の装置の諸
欠点をおぎなうことを目的としている。 〔従来技術〕 図１の概念図によって従来の技術によるエジェクショ
ン装置の原理を示すことができる。 圧縮すべき流体は吸入管１から到来する。 圧縮作業は導管２から来る駆動流体によって行われ
る。 収束部３内で駆動流体の速度は増大して相対的にその
圧力は低下する。 圧縮すべき流体と駆動流体はかくして同じ圧力で混合
ゾーン４内に導入される。混合ゾーン４内では駆動流体
と被圧縮流体との間で運動量の交換が行われ、混合ゾー
ンの出口では速度はほぼ均一の範囲にあるとみなされ
る。 ディフューザー５内では両流体の混合流体の速度は減
少され、相対的に圧力は上昇する。 全体としては本装置は、導管２から来る駆動流体を部
分的に放流することによって導管１から来る流体を圧縮
することを可能としている。 すでに述べたようにかような装置は数々の長所を示し
ている： − 本装置は完全に静的であり、このことは完全な信頼
性を与えている。 潤滑の必要がなくまたローターを備えたコンプレッサ
の軸受からの漏洩の問題は存在しない。 − 本装置は単純であり製造費がやすく、このことは投
資レベルの制約が大きい場合はとくに魅力的である。 かかる装置は各種の流体、液体あるいはガスに利用可
能である。例えばガス−ガス・エジェクトコンプレッサ
ーの使用例が第85/09844として1985年６月28日に登録さ
れたフランスの特許申請書中に記載されており、この特
許申請は蒸溜に基づく装置によるヘッド蒸気の圧縮につ
いて記載している。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、これらの大きな利点に対してこれらの
装置はその使用を制限する多くの欠点をもつ： − エネルギー出力が摩擦損失によって低下する。これ
らの損失は本質的には混合ゾーンとディフューザー（運
動エネルギー圧力変換筒、以後ディフューザと称する）
の中で起こる。 混合ゾーンでは摩擦損失は混合流体の運動エネルギー
の５〜15％に達する。これらの損失は混合ゾーン入口の
速度範囲が不均一なことによる。速度を均一にするため
には混合ゾーンが充分な長さをもたなければならない。 最大の損失はディフューザー内で生ずる。 流れを不安定にする危険があるので、ディフューザー
の母線は軸と約７゜以上の角度をもってはいけない。そ
のためディフューザーの長さは直径と比較して大きくな
る。その結果損失は断面比と採用されている技法により
異なるが、混合流体の運動エネルギーの15ないし60％に
達する。 そのうえ、この損失は混合流体の運動エネルギーに関
係するから、圧縮すべき被駆動流体による駆動流体の希
釈因子が増大するほど、出力が低下し、駆動流体の放流
分のうち被駆動流体を圧縮する仕事に変換される部分は
ますます小さくなる。 − もう１つの障害は、部分的な負荷の場合、断面積が
装置内を循環する流量にもはや適合しなくなるという事
実に由来している。この事実から稼動範囲には比較的狭
く、被圧縮流体の流量の変化に対応するためには、順次
に駆動される一組のエジェクト−コンプレッサーを配置
する必要がある。 ディフューザーの長さを縮められるように、駆動流体
の取り入れ口ゾーン内と混合が始まるゾーン内に運動速
度が運動量の保存則によって装置の軸心に近づくにつれ
て増大するような渦運動を創り出すことが提案されてき
た。このような渦運動は装置の収束部内に駆動流体を接
線方向に導入することによって創り出される。このよう
な装置がアメリカ特許US−A4,245,961およびソビエト特
許SU−A731220と1,125,417の対象となっている。 図２に示したように、管６から取り入れられる被圧縮
流体は駆動流体によって形成される渦の中心部に排出さ
れる。 このような装置によって収束部の長さを短縮できる
が、出力を得るためには好ましくない速度の不均一性の
増大をもたらすことになる。 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するため、本発明は、駆動流体が循環
する第１コンパートメントと、圧縮すべき流体が循環す
る第２コンパートメントと、駆動流体と被圧縮流体の混
合流体が循環する第３コンパートメントとを含み、第
１、第２コンパートメントとも、第３コンパートメント
とも結合されている混合コンパートメントから混合流体
を流出させることによって液体を圧縮する装置を提案す
る。 本発明による装置の原理はごく概略的に図３によって
説明できる： − 第１ゾーン（Ｉ）すなわち第１コンパートメント内
に駆動流体を流入させる。流体はコンパートメントの断
面積の小さい所即ち内径に近い方の通路に近づくにつれ
て速度を増して流れ、低圧の被圧縮流体より低い圧力と
なってゾーン（Ｉ）から出る。 − この時第１ゾーン（Ｉ）出口から環状すきま（Ａ）
（混合用コンパートメントのことを形状的に省略する）
内にその外周の接線方向に向かって流出する。 − 被圧縮低圧流体を環状すきま（Ａ）内にほぼその内
周の接線方向に沿って、第２ゾーン（II）すなわち第２
コンパートメントから流入させる。 − 環状すきま（Ａ）内で駆動流体と被圧縮低圧流体を
混合させ、混合流体が環状すきま（Ａ）全域でほぼ均一
な接線方向の速度をもつようにする。 − この混合流体を第３ゾーン（III）すなわち第３コ
ンパートメント内に通す。このコンパートメント内では
接線方向の速度は逐次減殺され、相対的に圧力は上昇す
る。 環状すきま（Ａ）内のほぼ均一な接線方向の速度で範
囲を広くする。即ち広い範囲の速度に対して前記環状す
きま内での摩擦損失を減らすことを可能とする為には環
状すきま（Ａ）の平均外径と平均内径との寸法差即ち環
状すきまの厚みが平均外径に対して小さい方が有利であ
り、環状すきま（Ａ）の平均外径と、環状すきま（Ａ）
の厚みとの比がなるべくならば５以上であることが望ま
しいことが分かっている。 ２つのゾーン（Ｉ）および（II）それぞれの位置は入
れ替えることが可能である。 即ち駆動流体導入用の第１ゾーン（Ｉ）を上記環状す
きまの内側に、また被圧縮低圧流体導入用の第２ゾーン
（II）を上記環状すきまの外側に設けることが可能であ
る。このようにゾーン（Ｉ）と（II）とは異なった直径
のところに配置されている。しかしある条件のもとでは
第１および第２ゾーン（Ｉ）と（II）を、以下の実施例
が示すように環状すきま（Ａ）の同じ側に位置させるこ
とも可能である。 本発明による装置はとくに、混合コンパートメントが
環状をなしていること、および第１、第２コンパートメ
ントが駆動流体と被圧縮流体を混合コンパートメントす
なわち環状コンパートメントにほぼ接線方向に流入させ
るに適した通路によって混合コンパートメントに結合さ
れていることを特徴とする。 これは第１および第２コンパートメントのそれぞれ混
合コンパートメントにほぼ接線方向に結合されるように
すれば実現できる。混合コンパートメントが第１、第２
コンパートメントの間に挟まれる環状ゾーンを形成して
いる場合、その外側の周面を限定する平均外径と内側周
面の平均内径について、平均外径が、平均外径と平均内
径の寸法差、即ち環状ゾーンの厚さの少くとも５倍に等
しくなるようにすることが望ましい。 被圧縮流体を流出させる第２コンパートメントから混
合コンパートメントに開口する通路が第２コンパートメ
ントの外周面に複数個存在し、これらの開口路が前記混
合コンパートメントの内周面に等間隔に存在することが
望ましく、かつ被圧縮流体が混合コンパートメント内に
ほぼその内周面円筒の接線方向に流入するように該開口
路を湾曲させておく方がよい。 前記混合コンパートメント（形状を重視する時は環状
コンパートメント又は環状すきまと称することもある）
で混合された２つの流体の混合流体を圧縮する第３コン
パートメントは、それ自体も環状スペースをもち、圧力
をたかめることによって混合流体の接線方向速度を逐次
減殺するに適する整流翼をもつこともある。 駆動流体を分配する第１コンパートメントは環状コン
パートメント内に開口する一連のノズルから成るもので
もよく、該ノズルは環状コンパートメント周囲に等間隔
に配置され、かつ駆動流体を環状コンパートメント内に
ほぼその円筒状周面の接線方向に流入させるように傾斜
していることが望ましい。 駆動流体分配用第１コンパートメントは環状コンパー
トメントに開口する通路を厚さをもつ円筒の壁を貫通す
る複数個の通路として形成することも可能であり、この
通路は環状コンパートメント周囲に等間隔で配置され、
かつ駆動流体の速度を増すように先細りに収束する形を
有し、さらに駆動流体を環状コンパートメントにほぼそ
の周面の接線方向に流入させるように湾曲形をなしてい
ることが望ましい。 駆動流体分配用第１コンパートメントは、母線が装置
の軸に対し異なる角度をもつ２つの円錐面で囲まれるこ
とによって形成される先細りの環状ゾーンという形で実
現することも可能である。駆動流体は該環状ゾーン内の
最も太いすきまをもつ部分に両円錐面の接線方向を向い
ている取入れ口から導入されてこの環状ゾーンの先細り
の方向に流れ、速度を増しながら最小断面の所まで流れ
る。 環状コンパートメントからの２つの流体の混合流体を
圧縮する第３コンパートメントはそれ自体、末広の環状
ゾーンを形成するように母線が装置の軸に対して異なる
角度をもつ２つの円錐面の間に囲まれる環状ゾーンとし
て形成することが可能である。該環状ゾーンは前記第１
ゾーンを形成する環状ゾーンとは反対に先太りであっ
て、環状コンパートメントから来る２つの流体の混合流
体はその最小断面レベル即ち最も狭いすきまの所に開口
し、最大断面即ち最も広いすきまの所で接線速度を減少
させながら流れる。 圧縮用第３コンパートメントは装置の軸に対してほぼ
垂直な２つの曲面間に挟まれる第１の環状スペースを有
する形状のものとして実現することが可能であり、混合
流体は該第１スペース内を接線速度を効率的に減殺しな
がら流れて、該第１スペースの終わりの所に到達する。
この終わりの所から急角度で折れ曲がって同様に装置の
軸に対しほぼ直角な２つの曲面に挟まれる第２のスペー
スが連結されていて、該第２スペース内で混合流体は更
に接線速度を減少しつつ流れ、装置の軸方向の排出路に
入る。第２スペースには混合流体の接線速度を減殺でき
る整流翼を備えることもある。 駆動流体分配用第１コンパートメント内への駆動流体
の流量が変動する場合は駆動流体の導入角を変化させ
て、駆動流体の接線速度をほぼ一定に保つように、修正
することが可能である。 本発明による装置はガスまたは蒸気を圧縮するために
も液体を圧縮するためにも利用することが可能である。 駆動流体はガス、蒸気あるいは液体によって構成する
ことも可能である。 本発明は駆動流体の流入によって流体を圧縮する方法
にもかかわる。本発明による方法は下記各項の組合わせ
による諸段階からなることを特徴としている。すなわ
ち： ａ） 駆動流体を第１ゾーン内に入れる。流体は該ゾー
ンの断面積の減少する通路内を速度を増加して流れ、圧
縮すべき低圧流体の圧力より低い圧力でこの第１ゾーン
から出る。 ｂ） 前記第１ゾーン出口において、前記駆動流体は環
状の混合コンパートメントに、その周面の接線に近い角
度で該環状の混合コンパートメント（環状ゾーン）内に
流入する。 ｃ） 圧縮すべき低圧流体を、第２ゾーンを通して環状
ゾーン内にほぼ接線方向に導入する。 ｄ） 前記混合コンパートメント（環状ゾーン）内で駆
動流体と圧縮すべき流体とを混合し、混合流体に全環状
ゾーンを流れる間にほぼ均一な接線速度を与える。さら
に ｅ） この混合流体を第３ゾーンに流す。該ゾーン内で
流体の接線方向速度は徐々に減殺され、相対的に圧力は
上昇する。 〔実施例〕 本発明を以下の説明図で示したいくつかの実施例によ
って説明するが、実施例は説明のためのもので、発明を
制限するものではない： 本発明による装置の第一の実施例は図4Aと4Bの概略図
に示してある。 図4Aは図4B上で示したＡ−Ａ面に沿う装置の縦断面、
図4Bは図4Aに示したＢ−Ｂ面による装置の横断面を示
す。 被圧縮低圧流体は導管７から入る。次に徐々に角度と
巾を変化させる一種のクラウンのような断面を有する通
路Ｃを通って環状すきまＡの中に分配される。クラウン
状通路（以後分配路と称する）は図３の第２ゾーン（I
I）に対応する。該分配路はほぼ環状すきまの内面円筒
の円周方向に等間隔に配置されたC1,C2,C3のような一組
の通路を形成している。これらの通路は被圧縮低圧流体
の速度を大きくするように収束、すなわち断面が前記環
状すきまに近づくにつれて減少しており、また被圧縮低
圧流体を環状すきま（Ａ）内に、ほぼ接線となる角度で
導入するように湾曲している。 駆動流体はT1,T2,T3のような一組の収束する管（以
後、ノズルと称す）から環状すきまに入る。本実施例で
はノズルＴは図３の駆動流体分配用の第１ゾーン（Ｉ）
に対応している。駆動流体を供給するノズルＴは駆動流
体の速度を増大するようにし、そして圧力を被圧縮流体
の圧力以下となるまで減圧するように収束しており、ま
た駆動流体を環状すきまの外周の接線方向から環状すき
ま（Ａ）内に導入するような傾斜になっている。 なるべく有利となるように、C1,C2,C3のような分配路
とT1,T2,T3のようなノズルがそれぞれ環状すきま（Ａ）
の内外両周面の相対向する位置で開口していることが望
ましい。 駆動流体と被圧縮低圧流体は環状すきま（Ａ）内で混
合されて、両流体の混合流体は環状すきま（Ａ）の全周
上即ち全通過区間上をほぼ均一な平均速度で旋回運動を
行いつつ流れる。 次に両流体の混合流体は環状スペースEA1に流れ込
む。該スペースは環状すきま（Ａ）の延長部であり、そ
の内部に設けられた整流翼R1によって混合流体の接線方
向多速度は逐次減殺され、圧力は相対的に上昇する。こ
れら整流翼R1の翼形は例えば図4Cに示してあるように、
徐々に流れの方向を変えるように装置の軸に対して角度
を徐々に変化させている。 環状スペースEA1内への混合流体の流入部では翼は装
置の縦方向の軸19と約90゜に近い角D3を形成している
が、この角度は逐次減少して零に近づいてゆき、混合流
体の接線方向速度を徐々に減少させる。 かくして混合流体は圧縮され、スペースED1を経て排
出管８の方に排出される。 第1,第２および第３ゾーン（Ｉ），（II），（III）
は、完全に本発明の原理に合致しつつ種々の異なる構造
寸法で実現することが可能である。 被圧縮低圧流体を環状すき間に入れるための分配路Ｃ
の並ぶ円筒面の直径は取入れ導管７の直径と異なってい
てもよい。とくに、図５に概略図を示すようにこの内径
を大きくして前記分配路の幅を狭くし、長さを短くする
と、それによって製作を単純化することが可能となる。
図５の参照番号20は分配路Ｃの始まる円筒面の直径を示
し、参照番号21は取入れ導管７の直径に対応するもの
で、破線で示す。 図4A,4B,4Cで概略的に示した構造は被圧縮低圧流体が
比較的低速で環状すきま（Ａ）内に容れられる場合には
とくに有利である。 その反対の場合は、なるべくならば吸入部で比較的大
きな負荷損失を避けるように徐々にこの速度を変えるこ
とが望ましい。このことはC1,C2,C3のような分配路の断
面積を徐々に変化させる、つまり分配路をもっと長く
し、巾を大きくすることによって実現される。 低圧流体の分配路は、中実部品に通路を彫りこむ方法
や、図６の概略図に示すように流体を接線方向に指向で
きる翼22を環状すきまの内周面に近い所に形成すること
によって翼と翼の間に実質的な分配路を形成することな
どによっても、実現できる。 他の可能性としては、被圧縮低圧流体を、C1,C2,C3の
ような分配路の代りに等間隔に配置されかつ被圧縮低圧
流体を接線速度で環状スペース（Ａ）内に流入せしめる
ように傾斜した一連のノズルによって配分させることも
できる。 第１ゾーン（Ｉ）内の駆動流体の分配も被圧縮流体の
分配法と同様、前述したノズルとは異なった方法で実現
できる。 駆動流体は図７に図示するように被圧縮流体の分配路
のような方法で配分できる。流体は、等間隔で直径方向
に沿って配置されたT10,T11,T12,T13,T14のような一連
の分配路を通して環状すきま（Ａ）に配分される。これ
らの分配路の断面は、駆動流体の速度を増加させるよう
に前記環状すきま（Ａ）の方に向って減少し、駆動流体
を環状すきま（Ａ）内にほぼその外周面の接線方向に流
入させるように湾曲している。 図８は両流体の分配路の内径が環状すきま（Ａ）の内
径以上でもよいこと、および分配路が環状すきま（Ａ）
に関してその縦軸方向にずれていてもよいことを示す実
施例である。この実施例では駆動流体は開口部23から接
線方向に入り、湾曲した中間環状ゾーン24を経て環状す
きま（Ａ）開口部25から来る被圧縮低圧流体と合流す
る。この湾曲中間環状ゾーン24は先細形をなしており、
それによって駆動流体の接線方向速度を増加させること
が可能となる。参照符号CD1は、駆動流体分配路がなる
べくならば羽根を有している方が有利であることを示
す。 被圧縮低圧流体は環状ゾーン24の下流に近い導管25か
ら入る。該流体は分配路CD2内で回転をはじめ、環状ゾ
ーン（Ａ）内で駆動流体と混合される。 この分配路もなるべくならば羽根を有している方が有
利である。本実施例は更に第１ゾーン（Ｉ）と第２ゾー
ン（II）が両方共環状すきま（Ａ）に対して同じ側に設
けられていてもよいことを示す例でもある。 接線方向からの取入れ口を有する中間環状ゾーン24の
ような収束環状ゾーンは、図4Bに示すような多ノズル式
管システムかあるいは図７に示したような分配路システ
ムの代替とすることができるのである。 同様の分配路を図9Aに示す。駆動流体は開口部10から
接線方向に入る。次に角度の異なる２つの円錐面に囲ま
れて形成される収束環状ゾーン12内を通る。この２つの
円錐表面で形成する１つの収束環状ゾーンの内部では駆
動流体の接線方向の断面積が縮小するので、駆動流体の
接線速度は増大する。 本発明によるこの装置は広範囲に及ぶ流量において使
用しうるという長所を有している。 たしかに、駆動流体を分配する第１ゾーン（Ｉ）内の
接線速度は、流量と装置軸心に直角な通路断面との比の
関数である縦方向の速度とは関係なく、調整できるもの
である。 かくて図9Aに概略を図示した実施態様を考察するなら
ば、駆動流体の流量が一定の場合は、導入管11から開口
部10に入る角度を変化させて接線速度を変化させること
ができる。 逆に、駆動流体の流量が変動する場合は、この導入角
を変化させることによって定速の接線速度を得ることが
できる。 導入管11の導入角を加減する代わりに、多少とも流れ
の接線速度を減少する結果となるシャッタ14の位置を変
更することによっても同じような効果を得ることができ
る。 導入路11からの駆動流体の接線方向の取入れ口を図9A
のＣ−Ｃ断面図である図9Bによって示す。 シャッタ14は駆動流体の流量が変動するときでも、一
定の接線速度を維持できる調節可能なシャッタである。
開口部10を通って収束環状スペース12内に注ぐ速度の減
少を補償するために、駆動流体の流量が減少したときに
はこのシャッタは持上がり、また開口部10を通り収束環
状スペース12内に注ぐ速度の増加を補償するために、駆
動流体の流量が増加したときは下降する。かようにして
本発明による装置は広い範囲の流量にたいして機能する
ことが可能である。図9Aにおいて被圧縮流体の分配は図
4Bおよび4Cに示したとほぼ同じように行うことができ
る。 シャッタ14は環状部分周辺で様々な位置をとることが
考えられる。シャッタ14は装置の軸とほぼ並行な軸の周
りでも、あるいは装置の軸に直角な軸の周りでも回転す
るものでよい。最もよく速度の方向を変える結果を得ら
れるように環状セクションの周辺上に多くのシャッタを
配置することもできる。 環状すきま（Ａ）内に形成される駆動流体と低圧流体
の混合流体を圧縮するための第３ゾーン（III）も、図4
Aに示したとは異なった配置をとることが可能である。 第３ゾーン（III）の構造の多の例を図10に示してあ
る。 駆動流体は環状すきま（Ａ）の中で導管15から入って
くる低圧流体と混合する。両流体の混合流体は、ほぼ円
錐形の２つの表面13と26に囲まれる環状スペースEA2内
を流れる。両円錐表面の母線は、一つの末広形の環状ゾ
ーンを創り出すように装置の軸19とそれぞれ異なる角度
をなしており、該ゾーン内で環状すきま（Ａ）から来る
両流体の混合流体は最小断面レベルの所から入って来
て、次第に線速度を減少させながら最大断面の方向に流
れる。この実施態様では、環状ゾーンEA42の長手方向の
一部に、接線速度の減速を助長することを目的とする整
流翼R2をそなえている。これらの整流翼は、本発明によ
る装置の原理に従って機能する機械装置の製作を単純化
するために、場合によっては省略できる。 次に両流体の混合流体は装置の軸19とほぼ直角をなす
ように設けられた２つの表面27と28の間に挟まれるスペ
ースED2内を循環しつつ軸19の方向に送られ、導管８か
ら排出される。 スペースEA2を形成する円錐表面の母線の軸19に対す
る角度は、流体の流れの方向を考慮すると、円錐の広が
る方向に徐々に増大する方が有利であることは既に述べ
た。 このことを更に強調して装置をよりコンパクトにしか
つ同時に圧縮第３ゾーン（III）内の摩擦損失を減らす
目的からは、前記スペースが含まれる表面の母線と装置
の軸19との間の角度を90゜近くまで増大して、スペース
EA2の長さを短縮することが可能である。 図11Aに示すような構造がその一例である。 駆動流体は環状すきま（Ａ）内で導管17から入ってく
る低圧流体と混合する。両流体の混合流体は、図10で示
す２つの円錐筒面の母線が装置の軸19に関しほぼ直角と
なるように変形して、形成された２つの表面に挟まれる
スペースEA3内に流入する。スペースEA3内で混合流体は
周辺部に向い接線速度を減少しつつ流れる。スペースEA
3の終わる所からED3に向う。即ち混合流体の通路はED3
に入る所で装置の軸19の方向に急激に変化する。スペー
スED3も装置の軸19に関しほぼ直角に配置された２つの
表面の間に挟まれている。スペースED3は整流翼R3を備
えており、この翼を正面から見た所は図11Bに概略的に
示されている。翼の表面上の一点の接線とその点を通る
半径とのなす角は、入口での90゜近く（角D1）から出口
での零近い値（角D2）まで変化し、これによって接線速
度を徐々に減殺することが可能となる。 本装置は液状、ガス状あるいは多相、二相流体にも使
用できる。 それゆえ被圧縮低圧流体は気体あるいは蒸気、さらに
場合によってはガス−液体の二相混合体であってもよ
い。 駆動流体も、気体でも液体でもよい。 それゆえ次のようなあらゆる上述の場合の組合わせが
考えられる： − 駆動流体としてガス（あるいは蒸気）を用いてガス
（あるいは蒸気）の圧縮。 − 駆動流体として液体を用いてガス（あるいは蒸気）
の圧縮。 − 駆動流体としてガス（あるいは蒸気）を用いて液体
の圧縮。 − 駆動流体として液体を用いて液体の圧縮。さらに、
上述のように流体の各々は二相であってもよい。 ガス状（あるいは蒸気状）駆動流体の放出によるガス
（あるいは蒸気）の圧縮の場合には、駆動流体の放出率
が高いと超音速流の速度となることがある。この場合
は、場合によっては駆動流体分配用の第１ゾーン（Ｉ）
としてのノズルまたは通路を通る駆動流体の断面は入口
と出口の間で一定の状態で減少するのではなく、最小断
面を通過する形になることがある。音速の鞍状点がこの
最小断面レベルに存在し、そこを過ぎると速度は再び増
大する。 混合後の流速は亜音速でも超音速でもあり得る。超音
速ならば圧縮の第３ゾーン（III）内の流れの断面もや
はり先づ最初は減少し次に逐次増大するというように最
小断面部を通ることになろう。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は、従来のエジェクターの概念図、
第３図は、本発明による方法の原理を示す説明図、第4A
および4B図は本発明による１つの実施態様を示す装置の
断面図第4C図は整流翼の角度の変化を示す図、第５図な
いし７図は第4B図の第１又は第２ゾーンの変形例を示す
断面図、第８および第9A、9B図は、本発明による装置の
第１および第２ゾーンに関する様々な実施態様を示す断
面図、第10および11A図は、本発明による装置の第３ゾ
ーンに関する様々な実施態様を示す概念図、第11B図は
第11A図の整流翼の形を示す模式図である。 １……吸入管、12……収束環状ゾーン ２……導管、14……シャッタ ４……混合ゾーン、17……導管 ５……ディフューザー、19……軸 ７……取り入れ導管、23……駆動流体導入の開口部 10……駆動流体導入の開口部、24……中間環状ゾーン 11……導入管、25……被圧縮流体の導管

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．駆動流体が流れる第１コンパートメント（Ｉ）と、
   圧縮すべき流体が流れる第２コンパートメント（II）
   と、駆動流体と圧縮すべき流体の混合流体が流れる第３
   コンパートメント（III）とを含み、該第１コンパート
   メントと第２コンパートメントとに連結し、両コンパー
   トメントから流入する流体を混合する混合コンパートメ
   ント（Ａ）が、該第３コンパートメントと連結して、該
   コンパートメントに混合流体を流出させて、該第２コン
   パートメントに流入した流体を圧縮する装置において： 該混合コンパートメントが環状形の空間を含むことと、
   該第１および第２コンパートメントが該混合コンパート
   メントの内、外何れかの環状周面に対してほぼ接線とな
   るように形成された流体通路によって、該混合コンパー
   トメントと連結されていることを特徴とする流体の圧縮
   装置。 ２．前記環状の混合コンパートメント（Ａ）の外周面の
   平均直径と内周面の平均直径との間に形成される環状す
   きまの厚さに対する該外周面の平均直径の比が少なくと
   も５に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。 ３．前記圧縮すべき流体を分配する第２コンパートメン
   ト（II）がその周囲を形成する壁を貫通して、環状コン
   パートメント（Ａ）に対して開口する分配路（C1,C2,C
   3,C4）を有しており、該分配路は前記環状コンパートメ
   ントの周囲上に等間隔に配置され、かつ圧縮すべき流体
   を環状の混合コンパートメント（Ａ）の周面に対してほ
   ぼ接線方向から該コンパートメントに導入するように湾
   曲していることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は２項記載の装置。 ４．前記混合コンパートメント（Ａ）からの前記両流体
   の混合流体を圧縮する第３コンパートメント（III）が
   環状スペースを有し、該スペース内に、該混合流体の接
   線方向の速度成分を逐次減殺し、圧力を高める整流翼
   （R1）が設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１ないし３項のいずれか１項に記載の装置。 ５．前記駆動流体分配用の第１コンパートメント（Ｉ）
   が前記混合コンパートメント（Ａ）内に開口する一組の
   収束するノズルを有し、該ノズルが該混合コンパートメ
   ントの周囲上に等間隔に存在しかつ駆動流体を該混合コ
   ンパートメント（Ａ）内にその周面のほぼ接線方向から
   導入するように湾曲していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１ないし４項のいずれか１項に記載の装置。 ６．前記駆動流体分配用の第１コンパートメント（Ｉ）
   がその周囲壁を貫通して前記混合コンパートメント
   （Ａ）に対して開口する分配路を有し、該分配路が前記
   環状コンパートメント（Ａ）の周囲上に等間隔に存在
   し、かつ駆動流体の速度を増加させるように収束形をな
   し、且つ圧縮すべき流体を前記混合コンパートメント
   （Ａ）内にその周面のほぼ接線方向から導入するように
   湾曲形となっていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １ないし４項のいずれかに記載の装置。 ７．前記駆動流体分配用の第１コンパートメント（Ｉ）
   が２つの円錐表面の間に囲まれる環状の空間を有してお
   り、該２つの円錐表面の母線が装置の軸心19に対してそ
   れぞれ異なる角度をなしていて、該環状の空間を収束す
   る形状とし、駆動流体が該空間の最大断面部分の円錐面
   の接線方向から該空間に導入され、前記混合コンパート
   メント（Ａ）に連通する最小断面の部分まで速度を増加
   しながら流れることを特徴とする特許請求の範囲第１な
   いし４項のいずれかに記載の装置。 ８．前記混合コンパートメント（Ａ）からの両流体を圧
   縮する前記第３コンパートメント（III）はそれ自身２
   つの円錐表面の間に囲まれる環状の空間を有し、該２つ
   の円錐表面の母線が装置の軸心19に対して、それぞれ異
   なる角度をなしていて該環状の空間を拡散型の形状と
   し、該空間内で該混合コンパートメント（Ａ）からの両
   流体の混合流体が該空間の最小断面の部位から流出しか
   つ最大断面を有する部位まで速度を減少させながら流れ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１ないし７項のい
   ずれか１項に記載の装置。 ９．前記圧縮第３コンパートメント（III）が装置の軸1
   9に対してほぼ垂直な２つの表面の間に挟まれる第１ス
   ペース（EA3）を有し、該スペース内を混合流体が接線
   速度を減少させながら流れ、該前記第１スペースの終わ
   る所で連結し、同じく装置の軸に対してほぼ垂直な２つ
   の表面の間に挟まれる第２のスペース（ED3）の中に入
   り、該第１スペースとほぼ反対方向に接線速度を更に減
   少させながら流れて装置の軸の方向に送られ、更に該第
   ２スペースが前記混合の接線速度を逐次的に減速できる
   整流翼（R3）を備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１ないし８項のいずれか１項に記載の装置。 １０．前記駆動流体の流量が変動しても該駆動流体の流
   れの接線速度をほぼ一定に保つように、駆動流体分配用
   の前記第１コンパートメント（Ｉ）内へ駆動流体を導入
   する角度を変化させる手段を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１ないし９項のいずれか１項に記載の装
   置。 １１．ガスあるいは蒸気を圧縮することを特徴とする特
   許請求の範囲第１ないし10項のいずれか１項に記載の装
   置。 １２．液体を圧縮することを特徴とする特許請求の範囲
   第１ないし10項のいずれか１項に記載の装置。 １３．ガスあるいは蒸気からなる駆動流体の使用を特徴
   とする特許請求の範囲第１ないし10項のいずれか１項に
   記載の装置。 １４．液体からなる駆動流体の使用を特徴とする特許請
   求の範囲第１ないし10項のいずれか１項に記載の装置。 １５．駆動流体を第１コンパートメント（Ｉ）内に導入
   し、漸減する断面を有する通路を通して流し、圧縮すべ
   き低圧流体以下の圧力レベルまで減圧して環状コンパー
   トメント（Ａ）の周面に対してほぼ接線をなす通路を介
   して該環状コンパートメント（Ａ）の中に流入させ、圧
   縮すべき低圧流体を第２コンパートメント（II）を経由
   して、該環状コンパートメント（Ａ）内にほぼその周面
   の接線方向に沿って流入させ、該環状コンパートメント
   （Ａ）内で前記駆動流体と前記圧縮すべき流体とを混合
   させ、混合流体がほぼ均一な接線方向速度をもつように
   し、該混合流体を第３コンパートメント（III）に通し
   て、該コンパートメント内で接線速度を逐次減殺し、相
   対的に圧力を上昇させることを特徴とする、駆動流体を
   混入することによって流体を圧縮する方法。