JP4812665B2 - Ejector and refrigeration cycle apparatus - Google Patents

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Description

本発明はエジェクタ及び冷凍サイクル装置、特に、空調装置、冷凍装置および給湯装置などの冷凍サイクル装置、およびかかる冷凍サイクル装置に用いられるエジェクタに関するものである。   The present invention relates to an ejector and a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to an refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner, a refrigeration apparatus, and a hot water supply apparatus, and an ejector used for such a refrigeration cycle apparatus.

空調装置、冷凍装置および給湯装置などの冷凍サイクル装置などに、エジェクタを組み込んだものが知られている。かかる冷凍サイクル装置は、エジェクタの吸引作用で蒸発ガスを吸引し昇圧させることにより、圧縮機の吸入圧力を上昇させるものであって、これにより、圧縮機の圧縮比を低減して冷凍サイクルの効率を高める効果がある。
従来のエジェクタは、一部二重管構造であって、内管である単孔ノズル本体から減圧、加速されて管軸方向に噴出される低圧の駆動流体が、外管の内壁面側から流入する吸引流体(蒸発器ガス)を吸引する構成である。このため
(あ)単孔ノズルを駆動ノズルとする場合、これから吸引部に噴出する駆動流体を構成する液滴群の平均液滴径は大きくなる。
(い)また、噴流の中心部には径の大きい液滴群が、噴流の周辺部には比較的小さい液滴群が分布し、液滴径分布が一様でない。
(う)特に、エジェクタ入口における冷媒の状態がサブクール液か飽和液の場合には、駆動ノズルの喉部を通過する駆動流体の相変化が遅れることがあり、駆動流体の運動エネルギーへの変換効率を低減することと、液流の分裂が遅れて、噴流の中心に比較的に径の大きい液滴が多数存在する非均質な分布となることがある。
2. Description of the Related Art An ejector incorporated in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner, a refrigeration apparatus, or a hot water supply apparatus is known. Such a refrigeration cycle apparatus raises the suction pressure of the compressor by sucking the evaporative gas by the suction action of the ejector and increasing the pressure, thereby reducing the compression ratio of the compressor and improving the efficiency of the refrigeration cycle. There is an effect to increase.
The conventional ejector is partly a double-pipe structure, and low-pressure driving fluid that is depressurized and accelerated from the single-hole nozzle body, which is the inner tube, and is ejected in the direction of the tube axis flows from the inner wall surface side of the outer tube The suction fluid (evaporator gas) is sucked. For this reason, (a) when a single-hole nozzle is used as the drive nozzle, the average droplet diameter of the droplet group constituting the drive fluid to be ejected from the suction section is increased.
(Ii) In addition, a droplet group having a large diameter is distributed in the central portion of the jet, and a relatively small droplet group is distributed in the peripheral portion of the jet, and the droplet diameter distribution is not uniform.
(Iii) Especially when the refrigerant state at the ejector inlet is a subcooled liquid or a saturated liquid, the phase change of the driving fluid passing through the throat of the driving nozzle may be delayed, and the conversion efficiency of the driving fluid into kinetic energy And the liquid flow may be delayed, resulting in a non-homogeneous distribution in which a large number of droplets having a relatively large diameter are present in the center of the jet.

(え)このような場合には、駆動流体と吸引流体との接触面積が減少し、吸引流体を十分に吸引できないため、また、駆動流体と吸引流体とを均質に混合することができないため、駆動流体と吸引流体との混合初期段階から混合層が発達するまでは、長い混合部が必要となる。したがって、駆動流体と吸引流体との混合性能を十分に得ることができず、管摩擦圧力損失が増加し、エジェクタの効率が低下する。
(お)また、内壁面付近では、速度の速い駆動流体と速度の遅い吸引流体の大きい相対流速差によって境界層が厚くなり剥離し、逆流領域が形成されることがあり、これによって圧力損失が増加してエジェクタの効率が低下する。
(E) In such a case, the contact area between the driving fluid and the suction fluid is reduced, and the suction fluid cannot be sufficiently sucked, and the driving fluid and the suction fluid cannot be mixed homogeneously. A long mixing section is required from the initial mixing stage of the driving fluid and the suction fluid until the mixed layer develops. Therefore, sufficient mixing performance of the driving fluid and the suction fluid cannot be obtained, the pipe friction pressure loss increases, and the efficiency of the ejector decreases.
(O) In the vicinity of the inner wall surface, the boundary layer may become thick due to a large relative flow velocity difference between the high-speed driving fluid and the low-speed suction fluid, resulting in the formation of a backflow region. It increases and the efficiency of the ejector decreases.

そこで、冷凍サイクル装置用のエジェクタにおいて、混合促進手段として、混合部の中心に螺旋状に形成されたスワラーを配置して、その先端部がノズルの噴出口に対向するように配したものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, in an ejector for a refrigeration cycle apparatus, a swirler formed in a spiral shape is arranged at the center of the mixing portion as a mixing promoting means, and the tip thereof is disposed so as to face the nozzle outlet. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2001−200800号公報(第2−3頁、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-200800 (page 2-3, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1に開示された発明には以下のような問題があった。
(イ)実際にスワラーを混合部中心(外管の軸心に同じ)に配するのは困難であることと、このような構造は大きな圧力損失を伴う可能性が高いため、エジェクタの効率が低下する。
(ロ)それによって、当該エジェクタが搭載された冷凍サイクルでは、効率の低いエジェクタのため、エジェクタで蒸発器からの吸引流体を十分に吸引・昇圧して流出させることができないで、蒸発器からの冷媒ガスを十分に吸引することができなくて冷凍能力が減少するか、圧縮機の吸入圧力を十分に高めることができずに冷凍サイクルの効率を向上させることができない。
However, the invention disclosed in Patent Document 1 has the following problems.
(B) It is difficult to actually place the swirler at the center of the mixing section (same as the axial center of the outer tube), and such a structure is likely to cause a large pressure loss. descend.
(B) As a result, in the refrigeration cycle in which the ejector is mounted, the ejector has a low efficiency, and therefore the suction fluid from the evaporator cannot be sufficiently sucked and pressurized by the ejector to be discharged. The refrigerant gas cannot be sufficiently sucked and the refrigeration capacity is reduced, or the suction pressure of the compressor cannot be sufficiently increased, and the efficiency of the refrigeration cycle cannot be improved.

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、冷凍サイクル装置に搭載されるエジェクタにおいて、駆動流体と吸引流体との接触面積を十分に増大し、また、エジェクタの内壁面に逆流が発生することを抑制し、圧力損失を低減して短い距離で均質に混合することでエジェクタの効率を向上することを目的とするものである。
また、エジェクタが搭載された冷凍サイクル装置において、エジェクタ効率を向上することで、冷凍能力を増加させること、および、圧縮機の吸入圧力を高めて圧縮機の圧縮比を低減して、効率の向上を図ることを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above-described problems. In an ejector mounted on a refrigeration cycle apparatus, the contact area between a driving fluid and a suction fluid is sufficiently increased, and a backflow is generated on the inner wall surface of the ejector. It aims at improving the efficiency of an ejector by suppressing generating, reducing pressure loss, and mixing uniformly over a short distance.
In addition, in a refrigeration cycle system equipped with an ejector, the efficiency of the compressor is improved by increasing the refrigeration capacity by increasing the ejector efficiency, and reducing the compression ratio of the compressor by increasing the suction pressure of the compressor. It aims to plan.

本発明に係るエジェクタは、筒状の本体と、該本体内でその軸方向に沿って設けられて駆動流体を噴出する駆動ノズルと、を有するエジェクタであって、
前記本体に、前記駆動ノズルから噴出された駆動流体によって吸引流体を吸引する吸引部と、前記噴出された駆動流体と前記吸引された吸引流体とを混合する混合部と、前記混合部において混合された流体を昇圧するディフューザ部と、が形成され、
前記駆動ノズルに、駆動流体を流入するための駆動流体流入口と、該駆動流体流入口から流入する駆動流体中の液流を微粒化すると共に旋回させるため、前記駆動ノズル内で流路断面積が最も小さくなる喉部より上流側に設けられた駆動流体微粒化・旋回機構と、該微粒化されると共に旋回させられた駆動流体を噴出する駆動流体噴出口と、が設けられ、
前記駆動流体微粒化・旋回機構は、前記駆動ノズルの内に配置される筒状の駆動流用ベーンであって、内表面にねじり状の溝流路が形成されていることを特徴とする。
An ejector according to the present invention is an ejector having a cylindrical main body and a drive nozzle that is provided along the axial direction in the main body and ejects a drive fluid.
In the main body, a suction portion that sucks suction fluid by the drive fluid ejected from the drive nozzle, a mixing portion that mixes the ejected drive fluid and the sucked suction fluid, and the mixing portion are mixed. And a diffuser section for boosting the fluid
In order to atomize and rotate the liquid flow in the driving fluid flowing into the driving nozzle and the driving fluid flowing in the driving fluid from the driving fluid inlet, the cross-sectional area of the flow path in the driving nozzle A drive fluid atomization / swirl mechanism provided upstream from the throat where the smallest is provided, and a drive fluid ejection port for ejecting the atomized and swirled drive fluid, and
The drive fluid atomization / swirl mechanism is a cylindrical drive flow vane disposed in the drive nozzle, and a twisted groove channel is formed on the inner surface.

したがって、本発明に係るエジェクタは、駆動流体と吸引流体との接触面積を十分に増大し、また、エジェクタの内壁面に逆流が発生することを抑制し、圧力損失を低減して短い距離で均質に混合することができるから、エジェクタの効率が向上する。
また、本発明に係るエジェクタが設置された冷凍サイクル装置は、効率の良い当該エジェクタによって冷凍能力が増加するため、圧縮機の吸入圧力を高め、冷凍サイクル装置の効率が向上する。
Therefore, the ejector according to the present invention sufficiently increases the contact area between the driving fluid and the suction fluid, suppresses the occurrence of backflow on the inner wall surface of the ejector, reduces the pressure loss, and is uniform over a short distance. Therefore, the efficiency of the ejector is improved.
In the refrigeration cycle apparatus in which the ejector according to the present invention is installed, since the refrigeration capacity is increased by the efficient ejector, the suction pressure of the compressor is increased, and the efficiency of the refrigeration cycle apparatus is improved.

[実施の形態1:冷凍サイクル装置]
図1は本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置を説明する回路構成図である。図1において、冷凍サイクル装置100は、例えば室内を冷房する冷房装置であって、室外に設置される室外ユニット100a及び室内に設置される室内ユニット100bを有し、室外ユニット100aにおいて冷熱を受け入れた被冷却媒体が室内ユニット100bに搬送され、室内ユニット100bにおいてかかる冷熱を放出することによって、室内を冷房するものである。
[Embodiment 1: Refrigeration cycle apparatus]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram illustrating a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a refrigeration cycle apparatus 100 is, for example, a cooling apparatus that cools a room, and includes an outdoor unit 100a installed outdoors and an indoor unit 100b installed indoors, and the outdoor unit 100a receives cold heat. The medium to be cooled is transported to the indoor unit 100b, and the indoor unit 100b releases the cold heat to cool the room.

(室外ユニット)
室外ユニット100aは、 冷媒を圧縮する圧縮機1、圧縮機1において圧縮された冷媒の温熱を放出させる熱源側熱交換器2、エジェクタ3、室内ユニット100b側に冷熱を伝える第1負荷側熱交換器4、気液分離器5、冷媒を減圧する絞り装置6、室内ユニット100b側に冷熱を伝える第2負荷側熱交換器7、及びこれらの機器を連通する室外配管(太実線で示す)で接続を有している。
室外配管(室外ユニット100a)内には例えばCO2やR404a、R410A、イソブタン、プロパンなどの冷媒が循環している。
(Outdoor unit)
The outdoor unit 100a includes a compressor 1 that compresses the refrigerant, a heat source side heat exchanger 2 that releases the heat of the refrigerant compressed in the compressor 1, an ejector 3, and a first load side heat exchange that transmits cold heat to the indoor unit 100b side. 4, the gas-liquid separator 5, the expansion device 6 that decompresses the refrigerant, the second load-side heat exchanger 7 that transmits the cold to the indoor unit 100 b side, and the outdoor piping (shown by a thick solid line) that communicates these devices. Have a connection.
Refrigerants such as CO2, R404a, R410A, isobutane, and propane circulate in the outdoor pipe (outdoor unit 100a).

熱源側熱交換器2は、例えばプレートフィンとパイプで構成されるプレートフィンチューブ型の熱交換器であり、熱源側熱交換器2の外表面へ外気を送風する送風機8を備えている。熱源側熱交換器2は送風機8によって搬送される室外ユニット100a周囲の空気と前記パイプ内を流れる冷媒との間で熱交換を行う。
第1負荷側熱交換器4及び第2負荷側熱交換器7は、被冷却媒体である液体、例えば、水やブラインと冷媒との間で熱交換を行う熱交換器であり、二重管式熱交換器やプレート熱交換器が用いられる。
絞り装置6は、例えば開度が可変に制御される電子膨張弁を用いる。
また、圧縮機1の回転数及び絞り装置6の開度は、マイクロコンピュータなどで構成される制御装置9によってを制御されている。
The heat source side heat exchanger 2 is a plate fin tube type heat exchanger composed of, for example, plate fins and pipes, and includes a blower 8 that blows outside air to the outer surface of the heat source side heat exchanger 2. The heat source side heat exchanger 2 performs heat exchange between the air around the outdoor unit 100a conveyed by the blower 8 and the refrigerant flowing in the pipe.
The first load-side heat exchanger 4 and the second load-side heat exchanger 7 are heat exchangers that exchange heat between a liquid that is a medium to be cooled, for example, water or brine, and a refrigerant. A type heat exchanger or a plate heat exchanger is used.
The expansion device 6 uses, for example, an electronic expansion valve whose opening degree is variably controlled.
The rotational speed of the compressor 1 and the opening degree of the expansion device 6 are controlled by a control device 9 constituted by a microcomputer or the like.

(室内ユニット)
室内ユニット100bは、室内熱交換器10及び室内送風機11を有し、室内熱交換器10では室内送風機11によって搬送される室内の空気と、室内配管内の水やブラインなどの液体との間で熱交換を行う。この水やブラインなどの被冷却媒体で搬送される冷熱を室内空気と熱交換することで、室内を冷房している。
なお、図1において、実線矢印は冷媒(室外ユニット100a)の流れ、太点線矢印(室内ユニット100b)は被冷却媒体として用いる水の流れ、白抜き矢印は空気の流れ、細点線矢印は制御の流れを示している。
(Indoor unit)
The indoor unit 100b includes an indoor heat exchanger 10 and an indoor blower 11. In the indoor heat exchanger 10, between indoor air conveyed by the indoor blower 11 and liquid such as water and brine in indoor piping. Perform heat exchange. The room is cooled by exchanging heat of the cold transported by a medium to be cooled such as water or brine with room air.
In FIG. 1, the solid arrow indicates the flow of the refrigerant (outdoor unit 100a), the thick dotted arrow (indoor unit 100b) indicates the flow of water used as the medium to be cooled, the white arrow indicates the flow of air, and the thin dotted arrow indicates the control flow. The flow is shown.

(エジェクタの効果)
冷凍サイクル装置100の運転動作について簡単に説明する。室外ユニット100aにおいて、圧縮機1から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器2で空気に放熱して凝縮・液化し、高圧の液冷媒となってエジェクタ3内へ流入する。そして、エジェクタ3において一部が蒸発して気液状態となり、気液分離器5に流入する。
気液分離器5において分離されたガス冷媒は圧縮機1に流入して循環する。一方、気液分離器5において分離された液冷媒は、絞り装置6に流入して減圧され、さらに低温の低圧状態の液冷媒となる。そして、該冷媒は第2負荷側熱交換器7において室内ユニット100b側に冷熱を供給し、ガス冷媒となってエジェクタ3に吸引される。
以上のように、冷凍サイクル装置100(正確には、室外ユニット100a)にエジェクタ3を用いることで、圧縮機1の吸入圧力を高めることができ、圧縮比が小さくなり高効率な運転が可能となる(これについては別途詳細に説明する)。
(Ejector effect)
The operation of the refrigeration cycle apparatus 100 will be briefly described. In the outdoor unit 100a, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 dissipates heat into the air in the heat source side heat exchanger 2, condenses and liquefies, and flows into the ejector 3 as a high-pressure liquid refrigerant. . Then, part of the ejector 3 evaporates to become a gas-liquid state and flows into the gas-liquid separator 5.
The gas refrigerant separated in the gas-liquid separator 5 flows into the compressor 1 and circulates. On the other hand, the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator 5 flows into the expansion device 6 and is depressurized to become a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant. Then, the refrigerant supplies cold heat to the indoor unit 100b side in the second load-side heat exchanger 7, becomes a gas refrigerant, and is sucked into the ejector 3.
As described above, by using the ejector 3 in the refrigeration cycle apparatus 100 (exactly, the outdoor unit 100a), the suction pressure of the compressor 1 can be increased, and the compression ratio becomes smaller, enabling highly efficient operation. (This will be described in detail separately.)

[実施の形態2:エジェクタ]
図2は本発明の実施の形態2に係るエジェクタを説明するものであって、図2の(a)は構成を模式的に説明する断面図、図2の(b)は中心軸における圧力分布図である。
図2(a)において、エジェクタ3は、管軸方向で内径が変動する略筒状の外筒31と、外筒31の一方の端面から内部に挿入された駆動ノズル32と、を有している。
[Embodiment 2: Ejector]
2A and 2B illustrate an ejector according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional view schematically illustrating the configuration, and FIG. 2B is a pressure distribution on the central axis. FIG.
2A, the ejector 3 includes a substantially cylindrical outer cylinder 31 whose inner diameter varies in the tube axis direction, and a drive nozzle 32 inserted inside from one end surface of the outer cylinder 31. Yes.

(駆動ノズル)
駆動ノズル32の外面は、外径が一定の円筒部(概ね位置X0−位置X2の範囲)と、先端に向かって外径が小さくなる円錐部(正確には円錐台、概ね位置X2−位置X3の範囲)とを有している。
また、内面は、円筒部(概ね位置X0の左側)に駆動流体となる冷媒が流入する駆動流体入口部36が形成されている。そして、先端の近傍で一旦テーパ状に縮径して(位置X1−位置X2)、最狭隘位置X2を形成した後、テーパ状に拡径して、先端の駆動流体噴出口に至っている(位置X2−位置X3)。
(Drive nozzle)
The outer surface of the drive nozzle 32 has a cylindrical portion with a constant outer diameter (generally in the range of position X0-position X2) and a conical portion with a smaller outer diameter toward the tip (precisely, a truncated cone, generally at position X2-position X3). Range).
The inner surface is formed with a driving fluid inlet portion 36 into which a refrigerant serving as a driving fluid flows into a cylindrical portion (approximately the left side of the position X0). Then, the diameter is once reduced in a taper shape in the vicinity of the tip (position X1-position X2) to form the narrowest position X2, and then the diameter is increased in a taper shape to reach the driving fluid ejection port at the tip (position). X2-position X3).

(外筒)
外筒31は、駆動ノズル32の円筒部に対峙する範囲は該円筒部に平行な円筒部(概ね位置X0−位置X2の範囲)であって、その後、噴出方向(図2の(a)において右側)になるに従って一旦内径が小さくなる縮小部(位置X2−位置X4の範囲)と、内径が変動しない径小部(位置X4−位置X5の範囲)と、噴出方向になるに従って内径が大きくなる拡大部(位置X5−位置X6)と、内径が変動しない径大部(位置X6−位置X7の範囲)と、を有している。
そして、外筒31の一方の端部の近く(位置X0−位置X1の範囲)には、吸引される流体が流入するための吸引流体入口部37が形成され、他方の端部である径大部(位置X7)には、混合流体が流出する混合流体出口部38が形成されている。なお、吸引流体入口部37の数は対向する位置に2つ有するものを示しているが、本発明はこれに限定するものではない。
(Outer cylinder)
The outer cylinder 31 is opposed to the cylindrical portion of the drive nozzle 32 in a cylindrical portion parallel to the cylindrical portion (generally in the range of position X0 to position X2), and thereafter in the ejection direction (in FIG. 2A). (The right side), the reduced portion (in the range of position X2 to position X4) once the inner diameter becomes smaller, the smaller diameter portion (in the range of position X4 to position X5) where the inner diameter does not change, and the inner diameter becomes larger as the ejection direction is reached. It has an enlarged portion (position X5-position X6) and a large-diameter portion (range of position X6-position X7) where the inner diameter does not vary.
Near the one end of the outer cylinder 31 (in the range of the position X0 to the position X1), a suction fluid inlet 37 for allowing the sucked fluid to flow is formed, and the diameter of the other end is large. A mixed fluid outlet 38 through which the mixed fluid flows is formed in the portion (position X7). In addition, although the number of the suction fluid inlet ports 37 is shown to be two at opposite positions, the present invention is not limited to this.

(流体流路)
したがって、管軸方向(長手方向に同じ)に沿って図中、右方向に向かって流れる流体流路が形成される。すなわち、かかる流体流路は、駆動ノズル32内に形成される駆動冷媒が流れる冷媒流路と、外筒31内に形成される、吸引される流体が流れる吸引部33(概ね位置X0−位置X3の範囲)と、駆動冷媒と吸引流体とが流れる混合部34(位置X3−位置X5の範囲)と、混合された流体が昇圧されるディフューザ部35(位置X5−位置X6の範囲)と、によって構成されることになる。
なお、駆動流体は熱源側熱交換器2から流出する冷媒であり、吸引される流体は第2負荷側熱交換器7から流出する冷媒である(図1参照)。
(Fluid flow path)
Therefore, a fluid flow path that flows in the right direction in the drawing along the tube axis direction (same as the longitudinal direction) is formed. That is, the fluid flow path includes a coolant flow path formed in the drive nozzle 32 through which the drive refrigerant flows, and a suction portion 33 formed in the outer cylinder 31 through which the fluid to be sucked flows (generally position X0 to position X3). ), A mixing portion 34 (range of position X3-position X5) through which the driving refrigerant and the suction fluid flow, and a diffuser portion 35 (range of position X5-position X6) where the mixed fluid is pressurized. Will be composed.
The driving fluid is a refrigerant flowing out from the heat source side heat exchanger 2, and the sucked fluid is a refrigerant flowing out from the second load side heat exchanger 7 (see FIG. 1).

(圧力分布)
図2の(b)において、縦軸は中心軸における圧力、横軸は図2の(a)に示す管軸方向の位置を示している。図2において、駆動流体入口部36から流入した駆動流体は、駆動ノズル32内を流れる。そして駆動ノズル32では駆動流体である圧力P1の駆動冷媒(位置X1)を音速として圧力P2(最狭隘位置X2)まで減圧させる。
そして駆動ノズル出口(位置X3)からさらに圧力P3の超音速として混合部34に噴出する。このとき、吸引流体入口部37を通って流入した吸引流体、ここではガス冷媒を吸引部33へ吸引して混合部34(位置X3〜位置X5)で混合する。
さらに、駆動流体と吸引流体とは混合部34で混合されて気液二相冷媒となり、圧力回復して圧力P5の状態(位置X5)となり、更にディフューザ部35(位置X5〜位置X6)でさらに昇圧して(位置X6)、混合流体出口部38へ流出する。
(Pressure distribution)
In FIG. 2B, the vertical axis represents the pressure in the central axis, and the horizontal axis represents the position in the tube axis direction shown in FIG. In FIG. 2, the driving fluid flowing in from the driving fluid inlet 36 flows in the driving nozzle 32. In the drive nozzle 32, the drive refrigerant (position X1) having the pressure P1, which is the drive fluid, is depressurized to the pressure P2 (narrowest position X2) as the sound speed.
And it spouts to the mixing part 34 as a supersonic speed of the pressure P3 further from a drive nozzle exit (position X3). At this time, the suction fluid that has flowed in through the suction fluid inlet portion 37, here, the gas refrigerant, is sucked into the suction portion 33 and mixed in the mixing portion 34 (position X3 to position X5).
Further, the driving fluid and the suction fluid are mixed in the mixing unit 34 to become a gas-liquid two-phase refrigerant, the pressure is recovered and the pressure P5 is reached (position X5), and further in the diffuser unit 35 (position X5 to position X6). The pressure is increased (position X 6) and flows out to the mixed fluid outlet 38.

したがって、エジェクタ3内での冷媒の状態は、駆動ノズル32においては、駆動流体入口部36(位置X0)で液または二相冷媒、駆動ノズル出口(位置X3)でノズルによって減圧されて気液二相冷媒である。
一方、外筒31においては、吸引流体入口部37および吸引部33ではガス冷媒、混合部34、ディフューザ部35およびエジェクタ出口部38では、図2(b)に示す様に圧力は変化するものの、気液二相冷媒である。
Therefore, the state of the refrigerant in the ejector 3 is reduced by the liquid or two-phase refrigerant at the driving fluid inlet 36 (position X0) and the nozzle at the driving nozzle outlet (position X3). Phase refrigerant.
On the other hand, in the outer cylinder 31, the suction fluid inlet portion 37 and the suction portion 33 have a gas refrigerant, while the mixing portion 34, the diffuser portion 35 and the ejector outlet portion 38 change in pressure as shown in FIG. It is a gas-liquid two-phase refrigerant.

(冷媒挙動)
図3は、図1に示す冷凍サイクル装置の運転動作を説明するための循環する冷媒の状態を示す圧力―エンタルピー線図(モリエル線図)である。図3において、横軸はエンタルピーであり、I1〜I9は各冷媒状態におけるエンタルピー値を示している。また、縦軸は圧力であり、
Pc1は圧縮機1からの吐出圧力、
Pe1はエジェクタ3の出口(位置X6)における圧力、
Pe2は駆動ノズル32のノズル出口(位置X3)における圧力を示している。
(Refrigerant behavior)
FIG. 3 is a pressure-enthalpy diagram (Mollier diagram) showing the state of the circulating refrigerant for explaining the operation of the refrigeration cycle apparatus shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents enthalpy, and I1 to I9 represent enthalpy values in the respective refrigerant states. The vertical axis is pressure,
Pc1 is the discharge pressure from the compressor 1,
Pe1 is the pressure at the outlet (position X6) of the ejector 3,
Pe2 indicates the pressure at the nozzle outlet (position X3) of the drive nozzle 32.

圧縮機1から吐出された高温・高圧Pc1の状態R1のガス冷媒は、熱源側熱交換器2で空気へ温熱を放出して凝縮・液化し、高圧の状態R2の液冷媒となってエジェクタ3の駆動流体入口部36に流入する。
エジェクタ3内へ流入した圧力Pc1の冷媒は、図示しない冷媒分配器によって分岐された後、複数個の駆動ノズル32のそれぞれに流入する。そして、駆動ノズル32の出口(X3)で圧力Pe2の状態R3になり、混合部34へ流入する。
混合部34では、吸引流体入口部37から流入する状態R4の冷媒ガスと混合した後、状態R5となった冷媒は、ディフューザ部35により圧力が回復し、圧力Pe1の状態R6となる。
The gas refrigerant in the state R1 of the high-temperature / high-pressure Pc1 discharged from the compressor 1 is condensed and liquefied by releasing the heat to the air in the heat source side heat exchanger 2, and becomes a liquid refrigerant in the high-pressure state R2. The ejector 3 Into the driving fluid inlet 36.
The refrigerant having the pressure Pc1 flowing into the ejector 3 is branched by a refrigerant distributor (not shown) and then flows into each of the plurality of drive nozzles 32. And it will be in state R3 of pressure Pe2 at the exit (X3) of the drive nozzle 32, and will flow into the mixing part 34. FIG.
In the mixing part 34, after mixing with the refrigerant gas in the state R4 flowing from the suction fluid inlet part 37, the refrigerant in the state R5 recovers its pressure by the diffuser part 35, and becomes the state R6 at the pressure Pe1.

エジェクタで減圧された状態R6の冷媒は、第1負荷側熱交換器4に流入し、被冷却媒体から熱を奪って液冷媒の一部が蒸発して状態R7となり、気液分離器5に流入する。
気液分離器5で分離された状態R8のガス冷媒は、圧縮機1の吸引部へ供給され、循環することになる。一方、分離された状態R9の液冷媒は、絞り装置6で減圧され、第2負荷側熱交換器7に流入し、蒸発して状態R4のガス冷媒となってエジェクタ3の吸引流体入口部37に吸引される。
The refrigerant in the state R6 depressurized by the ejector flows into the first load side heat exchanger 4, takes heat from the medium to be cooled, and a part of the liquid refrigerant evaporates to become the state R7. Inflow.
The gas refrigerant in the state R8 separated by the gas-liquid separator 5 is supplied to the suction portion of the compressor 1 and circulates. On the other hand, the separated liquid refrigerant in the state R9 is depressurized by the expansion device 6, flows into the second load side heat exchanger 7, and evaporates to become a gas refrigerant in the state R4 to be a suction fluid inlet 37 of the ejector 3. Sucked into.

以上のように、冷凍サイクル装置100にエジェクタ3を用いることによって、圧縮機1の吸入圧力をPe2からPe1に高めることができ、圧縮比が小さくなり高効率な運転が可能となる。
ここで、エジェクタ3の駆動力は、図3において、等エントロピー膨張時のエンタルピーI3と等エンタルピー膨張時のエンタルピーI2との「エンタルピー差ΔH(=I2−I3)」である。このエンタルピー差ΔHが大きいほどエジェクタ3の導入効果は大きく、一般にこのエンタルピー差ΔHは高圧圧力Pc1と低圧圧力Pe2との圧力差ΔPc(=Pc1−Pe2)が大きいほど大きくなる。
As described above, by using the ejector 3 in the refrigeration cycle apparatus 100, the suction pressure of the compressor 1 can be increased from Pe2 to Pe1, and the compression ratio becomes small, enabling highly efficient operation.
Here, the driving force of the ejector 3 is “enthalpy difference ΔH (= I2−I3)” between the enthalpy I3 at the time of isentropic expansion and the enthalpy I2 at the time of isentropic expansion in FIG. The larger the enthalpy difference ΔH is, the greater the effect of introducing the ejector 3 is. The enthalpy difference ΔH generally increases as the pressure difference ΔPc (= Pc1−Pe2) between the high pressure Pc1 and the low pressure Pe2 increases.

また、一般にエジェクタ効率は、駆動ノズル32で圧力エネルギーを速度エネルギーに変換する際のノズル効率(En)と、混合部34及びディフューザ部35で速度エネルギーを混合しながら圧力エネルギーに変換する際の混合・ディフューザ効率(Ek)との積(=En・Ek)で表される。
そして、混合・ディフューザ効率は、エジェクタ効率への寄与度が大きく、混合促進を図ることで有効にエジェクタ効率は向上し、さらには冷凍サイクル装置の効率を向上させことができるものである。
In general, the ejector efficiency includes the nozzle efficiency (En) when the pressure energy is converted into velocity energy by the drive nozzle 32, and the mixing when the velocity energy is mixed by the mixing unit 34 and the diffuser unit 35 and converted into pressure energy. -It is represented by the product (= En · Ek) with the diffuser efficiency (Ek).
The mixing / diffuser efficiency greatly contributes to the ejector efficiency. By promoting the mixing, the ejector efficiency can be effectively improved, and further the efficiency of the refrigeration cycle apparatus can be improved.

(駆動流用ベーン)
図4および図5は、本発明の実施の形態2に係るエジェクタを模式的に説明するものであって、図4の(a)は駆動流用ベーンが配置された状態を示す断面図、図4の(b)は駆動流用ベーンを示す斜視図、(c)は駆動流用ベーンが配置される前の状態を示す断面図、図4の(d)は冷媒挙動を示す模式図、図5の(a)は参考に示す従来品の構成の一部を示す断面図、(b)は従来品の冷媒挙動を示す模式図である。なお、図2と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
(Drive diversion vane)
4 and 5 schematically illustrate an ejector according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view showing a state in which driving vanes are arranged. (B) of FIG. 4 is a perspective view showing a drive diversion vane, (c) is a cross-sectional view showing a state before the drive diversion vane is arranged, (d) of FIG. 4 is a schematic view showing refrigerant behavior, and FIG. a) is a sectional view showing a part of the configuration of the conventional product shown for reference, and (b) is a schematic diagram showing the refrigerant behavior of the conventional product. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.

図5の(a)において、エジェクタ3aの駆動ノズル32aの円筒部(図2において、テーパ状に縮径を始める位置X1の上流側)に、図5の(b)の斜視図に示す駆動流用ベーン51が配置されている。駆動流用ベーン51は駆動流体微粒化・旋回機構として機能するものであって、径50mm以下、長さ100mm以下で、円筒形状の内表面にねじり状の溝流路51aを有するものである。したがって、駆動ノズル32aに流入する駆動流体中の液流を微粒化するとともに、旋回させることができる。
また、旋回の度合いを調節できるように、多様な形状のねじり流路(溝流路に同じ)をもつ駆動流用ベーンを乗せかえるため、図5(c)に示すように、内面の円筒部の終端に駆動流用ベーン座部52が形成されている。
5 (a), the drive diversion shown in the perspective view of FIG. 5 (b) is applied to the cylindrical portion of the drive nozzle 32a of the ejector 3a (on the upstream side of the position X1 where the diameter starts to be tapered in FIG. 2). A vane 51 is arranged. The drive flow vane 51 functions as a drive fluid atomization / swivel mechanism, and has a diameter of 50 mm or less and a length of 100 mm or less, and has a twisted groove channel 51 a on a cylindrical inner surface. Therefore, the liquid flow in the driving fluid flowing into the driving nozzle 32a can be atomized and swirled.
In addition, in order to change the degree of swirl, the driving flow vanes having various torsion flow paths (same as the groove flow paths) are replaced, so that as shown in FIG. A driving flow vane seat 52 is formed at the end.

したがって、駆動流用ベーン51が装着された駆動ノズル32aより駆動流体を噴出することにより、液注と1次液滴の2次液滴へ分裂し易く微粒化が促進される。すなわち、図5(d)に示すように径が小さく均質な径分布で噴射角度が大きい液滴流が噴射され、駆動流体と吸引流体との接触面積を十分に増大することができる。
それによって吸引流量が増加する。このような駆動ノズル32a内の挙動は、特に喉部近傍の駆動液流の相変化を促進し、駆動ノズル32a内の二相膨張プロセス中の熱的非平衡による損失を減少させる効果も期待できる。
Therefore, by ejecting the driving fluid from the driving nozzle 32a to which the driving flow vane 51 is mounted, atomization is facilitated because the liquid injection and the primary droplet are easily split into secondary droplets. That is, as shown in FIG. 5D, a droplet flow having a small diameter and a uniform diameter distribution and a large ejection angle is ejected, and the contact area between the driving fluid and the suction fluid can be sufficiently increased.
This increases the suction flow rate. Such behavior in the drive nozzle 32a promotes the phase change of the drive fluid flow particularly near the throat, and can also be expected to reduce the loss due to thermal non-equilibrium during the two-phase expansion process in the drive nozzle 32a. .

一方、外筒31において、混合部34内でこのような駆動流体の旋回流は吸引流体を巻き込むことにより、混合部34内で駆動流体と吸引流体との混合を促進する。即ち、吸引流体は、管壁面付近に沿って流れるのではなく(図5の(b)参照)、図4(d)のように、駆動流体が吸引流体を巻き込んだ比較的均質な混合流として流れる。
そして均質な混合層が厚く発達するため、混合部34を短くでき管摩擦圧力損失を減少させることができ、エジェクタによる圧力上昇を増加させる。さらに、エジェクタの効率を向上することで、これを冷凍サイクル装置に搭載した場合の圧縮機吸入圧力の上昇量を高くでき、圧縮比を低減できるとともに、冷凍能力を増加させることができて、冷凍サイクルを高効率で運転できる。
On the other hand, in the outer cylinder 31, the swirling flow of the driving fluid in the mixing unit 34 entrains the suction fluid, thereby promoting the mixing of the driving fluid and the suction fluid in the mixing unit 34. That is, the suction fluid does not flow along the vicinity of the pipe wall surface (see FIG. 5B), but as a relatively homogeneous mixed flow in which the driving fluid entrains the suction fluid as shown in FIG. 4D. Flowing.
And since a homogeneous mixed layer develops thickly, the mixing part 34 can be shortened, a pipe friction pressure loss can be reduced, and the pressure rise by an ejector can be increased. Furthermore, by improving the efficiency of the ejector, it is possible to increase the amount of increase in the compressor suction pressure when it is installed in the refrigeration cycle apparatus, to reduce the compression ratio, and to increase the refrigeration capacity. The cycle can be operated with high efficiency.

ところで、 図5に参考として示す従来品では、エジェクタ93に設置された従来の単孔駆動ノズル932では、液流の分裂が遅れて、噴流の中心に比較的径の大きい液滴が多数存在する非均質な液滴径分布を示す。
このような場合には、駆動流体と吸引流体との接触面積が減少し、吸引流体を十分に吸引できないとともに、駆動流体と吸引流体とを均質に混合することができないことと、駆動流体と吸引流体との混合初期段階から混合層が発達するまでは、長い混合部が必要となるため、駆動流体と吸引流体との混合性能を十分に得ることができず、管摩擦圧力損失が増加し、エジェクタの効率が低下するという問題があった。
また、外筒931の内壁面付近では、速度の速い駆動流体と速度の遅い吸引流体の大きい相対流速差によって境界層が厚くなって剥離し、逆流領域が形成されることがあった。これによって、圧力損失が増加してエジェクタの効率が低下するという問題もあった。
By the way, in the conventional product shown as a reference in FIG. 5, in the conventional single-hole drive nozzle 932 installed in the ejector 93, the division of the liquid flow is delayed and there are many droplets having a relatively large diameter at the center of the jet. Non-homogeneous droplet size distribution.
In such a case, the contact area between the driving fluid and the suction fluid is reduced, the suction fluid cannot be sufficiently sucked, and the driving fluid and the suction fluid cannot be mixed homogeneously. From the initial stage of mixing with the fluid until the mixing layer develops, a long mixing part is required, so that the mixing performance of the driving fluid and the suction fluid cannot be sufficiently obtained, the pipe friction pressure loss increases, There was a problem that the efficiency of the ejector decreased.
Further, in the vicinity of the inner wall surface of the outer cylinder 931, the boundary layer may become thick and peel due to a large relative flow velocity difference between the high-speed driving fluid and the low-speed suction fluid, and a backflow region may be formed. As a result, there is a problem that the pressure loss increases and the efficiency of the ejector decreases.

図10は、本発明の実施の形態2に係るエジェクタ3内の圧力上昇幅の増加を従来の単孔ノズルを用いた場合と比較した圧力分布図である。
図10において、実線が従来の単孔ノズル93を用いた場合で、破線が実施の形態2における駆動ノズル3を用いた場合である。
FIG. 10 is a pressure distribution diagram comparing an increase in the pressure increase width in the ejector 3 according to the second embodiment of the present invention with a case where a conventional single-hole nozzle is used.
In FIG. 10, the solid line indicates the case where the conventional single-hole nozzle 93 is used, and the broken line indicates the case where the drive nozzle 3 in the second embodiment is used.

なお、エジェクタ3に流入する流体は、R404A、R410A、CO2、イソブタン、プロパンなどを冷媒としているが、これに限定するものではない。また、エジェクタ3は全ての冷凍サイクルに適用できるものである。また、駆動ノズル32は、固定ノズルあるいは可変ノズルの何れであってもよい。さらに、駆動ノズル32と外筒31(たとえば、混合部34)の大きさとは関係なく本発明は適用可能である。   The fluid that flows into the ejector 3 uses R404A, R410A, CO2, isobutane, propane, or the like as a refrigerant, but is not limited thereto. The ejector 3 can be applied to all refrigeration cycles. The drive nozzle 32 may be a fixed nozzle or a variable nozzle. Furthermore, the present invention is applicable regardless of the size of the drive nozzle 32 and the outer cylinder 31 (for example, the mixing unit 34).

[実施の形態3:エジェクタ]
(旋回流路)
図6は本発明の実施の形態3に係るエジェクタを模式的に説明するものであって、図6の(a)は構成の一部を示す断面図、図6の(b)は液滴の状況を示す断面図である。なお、図2と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
前記した実施の形態2では、駆動流体微粒化・旋回機構として駆動ノズル32aの入口部に駆動流用ベーン51を脱着自在に設置し、旋回の度合いを調節できるように、ねじり流路形状が異なる駆動流用ベーン51を乗せかえることができるように駆動流用ベーン座部52を設けている。
これに対し実施の形態3のエジェクタ3bでは、駆動流体微粒化・旋回機構として、駆動ノズル32bの先端のテーパ状の縮径部(以下「先細駆動ノズルの壁面」と称呼する場合がある)に、図6(a)に示すように旋回流路61を設けるように構成する。他の各部の構成は図2に同様である。
[Embodiment 3: Ejector]
(Swirl channel)
6 schematically illustrates an ejector according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 6A is a cross-sectional view showing a part of the configuration, and FIG. It is sectional drawing which shows a condition. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
In the above-described second embodiment, the drive flow vane 51 is detachably installed at the inlet of the drive nozzle 32a as the drive fluid atomization / swirl mechanism, and the torsional flow path shape is different so that the degree of swirl can be adjusted. A drive diversion vane seat portion 52 is provided so that the diversion vane 51 can be replaced.
On the other hand, in the ejector 3b according to the third embodiment, as a drive fluid atomization / swirl mechanism, a tapered diameter-reduced portion at the tip of the drive nozzle 32b (hereinafter sometimes referred to as “wall surface of a tapered drive nozzle”). The swirl flow path 61 is provided as shown in FIG. The configuration of other parts is the same as that shown in FIG.

したがって、エジェクタ3bにおいても、図6(b)に示すように微粒化が促進されることにより、駆動流体と吸引流体との接触面積を十分に増大することと、駆動流体の旋回流が吸引流体を巻き込むことにより、吸引流量とエジェクタ3b内の圧力上昇が増加するなど、実施の形態2と同様な効果が得られる(図10参照)。
それにより、エジェクタ3bの効率を向上させることができる。さらに、このエジェクタ3bを冷凍サイクル装置100に搭載することで、冷凍サイクル装置100の効率を向上させることができる。
Therefore, also in the ejector 3b, the atomization is promoted as shown in FIG. 6B, so that the contact area between the driving fluid and the suction fluid is sufficiently increased, and the swirling flow of the driving fluid is generated by the suction fluid. The effect similar to that of the second embodiment is obtained such that the suction flow rate and the pressure increase in the ejector 3b are increased (see FIG. 10).
Thereby, the efficiency of the ejector 3b can be improved. Furthermore, the efficiency of the refrigeration cycle apparatus 100 can be improved by mounting the ejector 3b on the refrigeration cycle apparatus 100.

[実施の形態4:エジェクタ]
(補助流入孔)
図7は本発明の実施の形態4に係るエジェクタを模式的に説明するものであって、図7の(a)は構成の一部を示す断面図、図7の(b)は液滴の状況を示す断面図、図7の(c)および(d)は流体の流れる様子を示す回路図である。なお、図2と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図7において、エジェクタ3cの駆動ノズル32cには、駆動ノズル32cの入口壁面に接して1本または2本以上の補助流入孔39が形成されている。したがって、流入する全体駆動流量の一部を、補助流入孔39を通して接線方向に噴出することにより、駆動流体中の液流を微粒化するとともに、旋回させることを可能とする構成にしている。
すなわち、図7(d)に示すようにエジェクタ3cに流れる全体駆動流量の一部は補助流入孔39に連通するバイパス路である補助流入路71に流入される。旋回の度合いの調整は主流入管側のバルブ72で流量調整することにより行われる。よって、エジェクタ3cでも、エジェクタ3a(実施の形態2)と同様な効果が得られる(図10参照)。
また、効率のよいエジェクタ3cを冷凍サイクル装置100に設置すれば、圧縮機1の吸入圧力を高め、冷凍サイクル装置100の効率を向上させることができる。
[Embodiment 4: Ejector]
(Auxiliary inflow hole)
FIG. 7 schematically illustrates an ejector according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 7A is a sectional view showing a part of the configuration, and FIG. Sectional drawing which shows a condition, (c) and (d) of FIG. 7 are circuit diagrams which show a mode that a fluid flows. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
In FIG. 7, the drive nozzle 32c of the ejector 3c is formed with one or more auxiliary inflow holes 39 in contact with the inlet wall surface of the drive nozzle 32c. Therefore, a part of the total driving flow rate that flows in is ejected in a tangential direction through the auxiliary inflow hole 39, so that the liquid flow in the driving fluid can be atomized and swirled.
That is, as shown in FIG. 7 (d), a part of the entire driving flow rate that flows to the ejector 3 c flows into the auxiliary inflow passage 71 that is a bypass passage communicating with the auxiliary inflow hole 39. The degree of turning is adjusted by adjusting the flow rate with the valve 72 on the main inflow pipe side. Therefore, the ejector 3c can achieve the same effect as the ejector 3a (Embodiment 2) (see FIG. 10).
Moreover, if the efficient ejector 3c is installed in the refrigeration cycle apparatus 100, the suction pressure of the compressor 1 can be increased and the efficiency of the refrigeration cycle apparatus 100 can be improved.

[実施の形態5:エジェクタ]
(混合流体用旋回流路)
図8は本発明の実施の形態5に係るエジェクタを模式的に説明する構成の一部を示す断面図である。なお、図2と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図8において、エジェクタ3dにおいて、吸引流体を旋回させるために、吸引流体旋回機構として外筒31dの混合部の入口壁面に混合流体用旋回流路81を設ける構成としている。
混合流体用旋回流路81は、混合部34の入口壁面に長さ100mm以下の長さのものを設ける。混合流体用旋回流路81を設けて吸引流体を旋回させることにより、境界層を薄くし、境界層の発達による剥離発生を抑制し、吸引部の流れの再循環渦損失を低減ないし防止することができる。
さらにこれと共に、ディフューザ部35と混合部34とにおける流体剥離を低減することができ、圧力損失を低減して短い距離で均質に混合することでエジェクタ内における圧力上昇幅が増加してエジェクタの効率を向上できる(図10参照)。
また、効率のよいエジェクタ3dを冷凍サイクル装置100に設置すれば、圧縮機1の吸入圧力を高め、冷凍サイクル装置100の効率を向上させることができる。
[Embodiment 5: Ejector]
(Swirl channel for mixed fluid)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of a configuration for schematically explaining an ejector according to Embodiment 5 of the present invention. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
In FIG. 8, in the ejector 3d, a mixed fluid swirl flow path 81 is provided on the inlet wall surface of the mixing portion of the outer cylinder 31d as a suction fluid swirl mechanism to swirl the suction fluid.
The mixed fluid swirling flow path 81 is provided on the inlet wall surface of the mixing section 34 with a length of 100 mm or less. By providing the mixed fluid swirl flow path 81 to swirl the suction fluid, the boundary layer is thinned, the occurrence of separation due to the development of the boundary layer is suppressed, and the recirculation vortex loss of the suction part flow is reduced or prevented Can do.
At the same time, fluid separation in the diffuser part 35 and the mixing part 34 can be reduced, and the pressure increase in the ejector is increased by reducing pressure loss and mixing uniformly over a short distance, thereby improving the efficiency of the ejector. Can be improved (see FIG. 10).
Further, if the efficient ejector 3d is installed in the refrigeration cycle apparatus 100, the suction pressure of the compressor 1 can be increased, and the efficiency of the refrigeration cycle apparatus 100 can be improved.

[実施の形態6:エジェクタ]
(補助流入孔)
図9は本発明の実施の形態6に係るエジェクタを模式的に説明する構成の一部を示す断面図である。なお、図2と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図9において、エジェクタ3eには、外筒31eの駆動ノズル32が配置された側に、外筒31eを包囲する補助外筒90が設置されている。外筒31eには、補助外筒90によって包囲された範囲であって、混合部34に、複数本の補助流入孔91が開けられ、外筒31eと補助外筒90との間に補助流入部92が形成されている。吸引流入孔91は、混合部34内の流れに対し垂直方向または傾斜した方向に、混合部外壁面の円周方向に開いている構成である。
[Embodiment 6: Ejector]
(Auxiliary inflow hole)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of a configuration for schematically explaining an ejector according to Embodiment 6 of the present invention. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and a part of the description is omitted.
In FIG. 9, the ejector 3e is provided with an auxiliary outer cylinder 90 surrounding the outer cylinder 31e on the side where the drive nozzle 32 of the outer cylinder 31e is disposed. The outer cylinder 31e is a range surrounded by the auxiliary outer cylinder 90, and a plurality of auxiliary inflow holes 91 are opened in the mixing section 34, and the auxiliary inflow section is provided between the outer cylinder 31e and the auxiliary outer cylinder 90. 92 is formed. The suction inflow hole 91 is configured to open in the circumferential direction of the outer wall surface of the mixing unit in a direction perpendicular to or inclined with respect to the flow in the mixing unit 34.

すなわち、吸引部33に流れる全体吸引流量の一部は分岐させて補助流入部92に流入させ、補助流入孔91を通して混合部34に噴出させることにより、実施の形態2と同様に、駆動流体と吸引流体との混合を促進する効果が得られる。
よって、実施の形態5と同じように境界層を薄くし、境界層の発達による剥離発生を抑制し、吸引部33の流れの再循環渦損失を低減ないし防止することができるとともに、ディフューザ部35と混合部34における流体剥離を低減することができ、圧力損失を低減して短い距離で均質に混合することでエジェクタ3e内における圧力上昇幅が増加してエジェクタ3eの効率を向上できる(図10参照)。
また、効率のよいエジェクタ3eを冷凍サイクル装置100に設置すれば、圧縮機1の吸入圧力を高め、冷凍サイクル装置100の効率を向上させることができる。
That is, a part of the entire suction flow rate flowing to the suction part 33 is branched and flows into the auxiliary inflow part 92, and is ejected to the mixing part 34 through the auxiliary inflow hole 91. An effect of promoting mixing with the suction fluid is obtained.
Therefore, as in the fifth embodiment, the boundary layer is thinned, the occurrence of separation due to the development of the boundary layer can be suppressed, the recirculation vortex loss of the flow of the suction part 33 can be reduced or prevented, and the diffuser part 35 And the fluid separation in the mixing section 34 can be reduced, and the pressure loss is reduced and the mixture is uniformly mixed at a short distance, whereby the pressure increase width in the ejector 3e is increased and the efficiency of the ejector 3e can be improved (FIG. 10). reference).
Moreover, if the efficient ejector 3e is installed in the refrigeration cycle apparatus 100, the suction pressure of the compressor 1 can be increased and the efficiency of the refrigeration cycle apparatus 100 can be improved.

[実施の形態1〜実施の形態6]
以上の説明から明らかなように、実施の形態1において説明した冷凍サイクル装置100には、実施の形態2〜6に示すエジェクタ3a〜3eの何れであっても設置することができるものである。
また、実施の形態1〜6に示す、外筒31、31d、31eと、 駆動ノズル32、32a、32b、32cとは、それぞれ適宜組み合わせることができるものである。
[Embodiment 1 to Embodiment 6]
As is clear from the above description, any of the ejectors 3a to 3e shown in the second to sixth embodiments can be installed in the refrigeration cycle apparatus 100 described in the first embodiment.
Further, the outer cylinders 31, 31d, 31e and the drive nozzles 32, 32a, 32b, 32c shown in the first to sixth embodiments can be appropriately combined.

本発明は以上の構成であって、エジェクタ効率が向上するから、冷凍サイクルを用いる各種装置に広く利用することができると共に、効率のよい各種冷凍サイクル装置として広く利用することができる。   Since the present invention has the above-described configuration and the ejector efficiency is improved, the present invention can be widely used in various apparatuses using a refrigeration cycle, and can be widely used as various efficient refrigeration cycle apparatuses.

本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置を説明する回路構成図。The circuit block diagram explaining the refrigerating-cycle apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るエジェクタを説明する断面図と圧力分布図。Sectional drawing and pressure distribution figure explaining the ejector which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図1に示す冷凍サイクル装置の運転動作を説明するためのモリエル線図。The Mollier diagram for demonstrating the driving | running operation | movement of the refrigerating-cycle apparatus shown in FIG. 本発明の実施の形態2に係るエジェクタを説明する断面図等。Sectional drawing etc. which demonstrate the ejector which concerns on Embodiment 2 of this invention. 参考に示す従来品の一部を示す断面図等。Sectional drawing etc. which show a part of conventional products shown for reference. 本発明の実施の形態3に係るエジェクタを模式的に説明する断面図。Sectional drawing which illustrates typically the ejector which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るエジェクタを模式的に説明する断面図等。Sectional drawing etc. which demonstrate typically the ejector which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るエジェクタを模式的に説明する断面図。Sectional drawing which illustrates typically the ejector which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係るエジェクタを模式的に説明する断面図。Sectional drawing which illustrates typically the ejector which concerns on Embodiment 6 of this invention. 図2に示すエジェクタ内の圧力上昇幅の増加を比較した圧力分布図。The pressure distribution figure which compared the increase in the pressure rise width in the ejector shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:圧縮機、2:熱源側熱交換器、3:エジェクタ(実施の形態1)、3a:エジェクタ(実施の形態2)、3b:エジェクタ(実施の形態3)、3c:エジェクタ(実施の形態4)、3d:エジェクタ(実施の形態5)、3e:エジェクタ(実施の形態6)、4:負荷側熱交換器、5:気液分離器、6:絞り装置、7:負荷側熱交換器、8:送風機、9:制御装置、10:室内熱交換器、11:室内送風機、31:外筒、31a:外筒(実施の形態2)、31d:外筒(実施の形態5)、31e:外筒(実施の形態6)、32:駆動ノズル(実施の形態1)、32a:駆動ノズル(実施の形態2)、32b:駆動ノズル(実施の形態3)、32c:駆動ノズル(実施の形態4)、33:吸引部、34:混合部、35:ディフューザ部、36:駆動流体入口部、37:吸引流体入口部、38:混合流体出口部、39:補助流入孔(実施の形態4)、51:駆動流用ベーン(実施の形態2)、51a:溝流路、52:駆動流用ベーン座部、61:旋回流路(実施の形態3)、71:補助流入路、72:バルブ、81:混合流体用旋回流路(実施の形態5)、90:補助外筒(実施の形態6)、91:吸引流入孔、91:補助流入孔、92:補助流入部、100:冷凍サイクル装置(実施の形態1)、100a:室外ユニット、100b:室内ユニット、 ΔH:エンタルピー差、ΔPc:圧力差。   1: compressor, 2: heat source side heat exchanger, 3: ejector (Embodiment 1), 3a: ejector (Embodiment 2), 3b: ejector (Embodiment 3), 3c: ejector (Embodiment) 4), 3d: ejector (Embodiment 5), 3e: ejector (Embodiment 6), 4: load side heat exchanger, 5: gas-liquid separator, 6: expansion device, 7: load side heat exchanger , 8: blower, 9: control device, 10: indoor heat exchanger, 11: indoor blower, 31: outer cylinder, 31a: outer cylinder (second embodiment), 31d: outer cylinder (fifth embodiment), 31e : Outer cylinder (Embodiment 6), 32: drive nozzle (Embodiment 1), 32a: drive nozzle (Embodiment 2), 32b: drive nozzle (Embodiment 3), 32c: drive nozzle (Embodiment) Form 4), 33: suction part, 34: mixing part, 35: diffuser part, 36 Driving fluid inlet section, 37: suction fluid inlet section, 38: mixed fluid outlet section, 39: auxiliary inflow hole (Embodiment 4), 51: driving flow vane (Embodiment 2), 51a: groove flow path, 52 : Vane seat for driving flow, 61: swirl flow path (Embodiment 3), 71: auxiliary inflow path, 72: valve, 81: swirl flow path for mixed fluid (Embodiment 5), 90: auxiliary outer cylinder ( Embodiment 6), 91: suction inflow hole, 91: auxiliary inflow hole, 92: auxiliary inflow part, 100: refrigeration cycle apparatus (Embodiment 1), 100a: outdoor unit, 100b: indoor unit, ΔH: enthalpy difference , ΔPc: pressure difference.

Claims (5)

筒状の本体と、該本体内でその軸方向に沿って設けられて駆動流体を噴出する駆動ノズルと、を有するエジェクタであって、
前記本体に、前記駆動ノズルから噴出された駆動流体によって吸引流体を吸引する吸引部と、前記噴出された駆動流体と前記吸引された吸引流体とを混合する混合部と、前記混合部において混合された流体を昇圧するディフューザ部と、が形成され、
前記駆動ノズルに、駆動流体を流入するための駆動流体流入口と、該駆動流体流入口から流入する駆動流体中の液流を微粒化すると共に旋回させるため、前記駆動ノズル内で流路断面積が最も小さくなる喉部より上流側に設けられた駆動流体微粒化・旋回機構と、該微粒化されると共に旋回させられた駆動流体を噴出する駆動流体噴出口と、が設けられ、
前記駆動流体微粒化・旋回機構は、前記駆動ノズルの内に配置される筒状の駆動流用ベーンであって、内表面にねじり状の溝流路が形成されていることを特徴とするエジェクタ。
An ejector having a cylindrical main body and a drive nozzle provided along the axial direction in the main body and ejecting a drive fluid,
In the main body, a suction portion that sucks suction fluid by the drive fluid ejected from the drive nozzle, a mixing portion that mixes the ejected drive fluid and the sucked suction fluid, and the mixing portion are mixed. And a diffuser section for boosting the fluid
In order to atomize and rotate the liquid flow in the driving fluid flowing into the driving nozzle and the driving fluid flowing in the driving fluid from the driving fluid inlet, the cross-sectional area of the flow path in the driving nozzle A drive fluid atomization / swirl mechanism provided upstream from the throat where the smallest is provided, and a drive fluid ejection port for ejecting the atomized and swirled drive fluid, and
The ejector according to claim 1, wherein the drive fluid atomization / swivel mechanism is a cylindrical drive flow vane disposed in the drive nozzle, and a torsional groove channel is formed on an inner surface thereof.
前記駆動ノズルの内壁面に、断面円形の中央部と、前記駆動流体噴出口に向かって縮径する先細部と、前記中央部と前記先細部との繋ぎ部に円環状の段差部である駆動流用ベーン座部、とが形成され、前記段差部に前記駆動流用ベーンが配置自在であることを特徴とする請求項1記載のエジェクタ。   A drive having an annular stepped portion at an inner wall surface of the drive nozzle, a central portion having a circular cross section, a tapered portion that is reduced in diameter toward the driven fluid ejection port, and a connecting portion between the central portion and the tapered portion. 2. The ejector according to claim 1, wherein a diversion vane seat portion is formed, and the driving diversion vane is freely disposed at the stepped portion. 前記駆動流体微粒化・旋回機構は、前記駆動ノズルの内壁面に形成されたねじり形状のねじり流路であることを特徴とする請求項1記載のエジェクタ。   2. The ejector according to claim 1, wherein the drive fluid atomization / swivel mechanism is a torsion-shaped torsion channel formed on an inner wall surface of the drive nozzle. 前記駆動流体微粒化・旋回機構は、前記駆動ノズルの壁面に貫通する1または2以上の補助流入孔と、該補助流入孔に連通する補助流入管と、から構成され、
前記駆動流体流入口から流入する駆動流体と共に、前記補助流入管を経由して前記補助流入孔から前記駆動ノズル内に駆動流体が流入することを特徴とする請求項1記載のエジェクタ。
The drive fluid atomization / swirl mechanism is composed of one or more auxiliary inflow holes penetrating the wall surface of the drive nozzle, and an auxiliary inflow pipe communicating with the auxiliary inflow hole,
2. The ejector according to claim 1, wherein the driving fluid flows into the driving nozzle from the auxiliary inflow hole through the auxiliary inflow pipe together with the driving fluid flowing in from the driving fluid inflow port.
冷媒を圧縮する圧縮機と
該圧縮機において圧縮された冷媒が保有する温熱を放出させる熱源側熱交換器と、
請求項1乃至4の何れかに記載のエジェクタと、
該エジェクタを通過した冷媒を気体と液体とに分離する気液分離器と、
気液分離器において分離された液体状の冷媒を減圧する絞り装置と、
該絞り装置を通過した冷媒が保有する冷熱を放出させる第1負荷側熱交換器と、
を有する冷凍サイクル装置であって、
前記熱源側熱交換器を通過した冷媒が、前記エジェクタの駆動ノズルに流入される駆動流体とされ、
前記第1負荷側熱交換器を通過した冷媒が、前記エジェクタの本体の吸引部に吸引される吸引流体とされ、
前記気液分離器において分離された気体状の冷媒が、前記圧縮機に流入されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
A compressor that compresses the refrigerant;
A heat source side heat exchanger for releasing the heat held by the refrigerant compressed in the compressor;
The ejector according to any one of claims 1 to 4,
A gas-liquid separator that separates the refrigerant that has passed through the ejector into gas and liquid;
A throttling device for depressurizing the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separator;
A first load-side heat exchanger for releasing cold heat held by the refrigerant that has passed through the expansion device;
A refrigeration cycle apparatus comprising:
The refrigerant that has passed through the heat source side heat exchanger is a drive fluid that flows into the drive nozzle of the ejector,
The refrigerant that has passed through the first load-side heat exchanger is a suction fluid that is sucked into the suction portion of the main body of the ejector,
The refrigeration cycle apparatus , wherein the gaseous refrigerant separated in the gas-liquid separator flows into the compressor .
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