JP6115344B2 - エジェクタ - Google Patents
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Description
αh=[P/{α×(1−α)×ρl}]0.5 …(F1)
なお、数式F1中のαはボイド率であって、単位体積あたりに含まれるボイド(気泡)の容積割合を示している。より詳細には、ボイド率αは以下数式F2で定義される。
α=x/{x+(ρg/ρl)×(1−x)}…(F2)
また、数式F1、F2中のρgは気相流体密度、ρlは液相流体密度、Pは二相流体の圧力である。
V=V0+(2×Δiej)0.5…(F3)
なお、V0は、ノズル部へ流入する冷媒の初速である。
第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、ボデー部(18b)の内部空間のうち、冷媒噴射口(18c)から昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
混合部(18e)における冷媒噴射口(18c)から入口部(18h)へ至る距離(La)は、入口部(18h)へ流入する冷媒の流速が二相音速以下となるように決定されており、
冷凍サイクル装置(10、10a)では、第1蒸発器(15)の冷媒出口にノズル部(18a)の入口が直接的に接続されていることを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明によれば、冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10b)に適用されるエジェクタ(18)であって、
第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、ボデー部(18b)の内部空間のうち、冷媒噴射口(18c)から昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
混合部(18e)における冷媒噴射口(18c)から入口部(18h)へ至る距離(La)は、入口部(18h)へ流入する冷媒の流速が二相音速以下となるように決定されており、
冷凍サイクル装置(10b)では、第1蒸発器(15)の冷媒出口に、サイクル内の余剰冷媒を蓄えて気液二相冷媒を流出させる貯液部(19)が接続され、ノズル部(18a)には、貯液部(19)から流出した気液二相冷媒が流入することを特徴とする。
これによれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
また、請求項3に記載の発明によれば、冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10、10a、10b)に適用されるエジェクタ(18)であって、
第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、ボデー部(18b)の内部空間のうち、冷媒噴射口(18c)から昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
混合部(18e)における冷媒噴射口(18c)から入口部(18h)へ至る距離(La)は、入口部(18h)へ流入する冷媒の流速が二相音速以下となるように決定されており、
混合部(18e)における冷媒噴射口(18c)から入口部(18h)へ至る距離をLaとし、冷媒噴射口(18c)を含むノズル部(18a)の軸方向垂直断面における、冷媒噴射口(18c)の開口断面積と吸引冷媒が流通する吸引通路(18f)の冷媒通路断面積の合計値を円に換算したときの直径をφDaとしたときに、
La/φDa≦1
となっていることを特徴とする。
これによれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、ボデー部(18b)の内部空間のうち、冷媒噴射口(18c)から昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
ノズル部(18a)内に形成される冷媒通路として、冷媒噴射口(18c)へ向かって冷媒通路面積を縮小させる先細部(18i)、および先細部(18i)から冷媒噴射口(18c)へ冷媒を導く噴射部(18j)が設けられており、ノズル部(18a)は、噴射部(18j)の軸方向断面における拡がり角度(θn)が、0°以上となっていることによって、混合部(18e)へ噴射される噴射冷媒を自由膨張させるように形成されており、
冷凍サイクル装置(10、10a)では、第1蒸発器(15)の冷媒出口にノズル部(18a)の入口が直接的に接続されていることを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明では、冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10b)に適用されるエジェクタ(18)であって、
第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、ボデー部(18b)の内部空間のうち、冷媒噴射口(18c)から昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
ノズル部(18a)内に形成される冷媒通路として、冷媒噴射口(18c)へ向かって冷媒通路面積を縮小させる先細部(18i)、および先細部(18i)から冷媒噴射口(18c)へ冷媒を導く噴射部(18j)が設けられており、ノズル部(18a)は、噴射部(18j)の軸方向断面における拡がり角度(θn)が、0°以上となっていることによって、混合部(18e)へ噴射される噴射冷媒を自由膨張させるように形成されており、
冷凍サイクル装置(10b)では、第1蒸発器(15)の冷媒出口に、サイクル内の余剰冷媒を蓄えて気液二相冷媒を流出させる貯液部(19)が接続され、ノズル部(18a)には、貯液部(19)から流出した気液二相冷媒が流入することを特徴とする。
これによれば、請求項5に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
また、請求項7に記載の発明では、冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10、10a、10b)に適用されるエジェクタ(18)であって、
第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、ボデー部(18b)の内部空間のうち、冷媒噴射口(18c)から昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
ノズル部(18a)内に形成される冷媒通路として、冷媒噴射口(18c)へ向かって冷媒通路面積を縮小させる先細部(18i)、および先細部(18i)から冷媒噴射口(18c)へ冷媒を導く噴射部(18j)が設けられており、ノズル部(18a)は、噴射部(18j)の軸方向断面における拡がり角度(θn)が、0°以上となっていることによって、混合部(18e)へ噴射される噴射冷媒を自由膨張させるように形成されており、
混合部(18e)は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に冷媒通路面積が縮小する円錐台形状と冷媒通路面積を一定とする円柱形状とを組み合わせた形状に形成されており、
混合部(18e)のうち円柱形状の部位のノズル部(18a)の軸方向長さをLbとし、円柱形状の部位の直径をφDbとしたときに、
Lb/φDb≦1
となっていることを特徴とする。
これによれば、請求項5に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
図1〜図4を用いて、第1実施形態について説明する。本実施形態では、エジェクタ18を備えるエジェクタ式冷凍サイクル10を、車両用冷凍サイクル装置に適用している。具体的には、このエジェクタ式冷凍サイクル10は、車室内へ送風される室内用送風空気を冷却する機能、および車室内に配置された車内冷蔵庫(クールボックス)内へ送風される庫内用送風空気を冷却する機能を果たす。
La/φDa≦1…(F4)
なお、本実施形態では、具体的に、La/φDa=1としている。
Lb/φDb≦1…(F5)
なお、本実施形態では、具体的に、Lb/φDb=1としている。
ηej={Δhd×(Gn+Ge)}/(Δiej×Gn)…(F6)
ここで、Gnは、エジェクタ18のノズル部18aから噴射される噴射冷媒の流量であって、第1蒸発器15を流通する冷媒流量である。また、Geは、エジェクタの18の冷媒吸引口18dから吸引される吸引冷媒の流量であって、第2蒸発器17を流通する冷媒流量である。
本実施形態では、第1実施形態に対して、図5に示すように、エジェクタ18の構成を変更した例を説明する。なお、図5では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面においても同様である。
Lc/φDc≦1…(F7)
なお、本実施形態では、具体的に、Lc/φDc=0.67としている。Lc/φDc=1としてもよい。
本実施形態では、第1実施形態に対して、図6、図7に示すように、エジェクタ18の構成を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態のエジェクタ18では、ノズル部18a内に形成される冷媒通路のうち喉部(最小通路面積部)よりも冷媒流れ上流側に、冷媒流入口18lから流入した冷媒をノズル部18aの軸周りに旋回させる旋回空間18kを設けている。
本実施形態では、第1実施形態に対して、エジェクタ式冷凍サイクルの構成を変更した例を説明する。
本実施形態では、第1実施形態に対して、エジェクタ式冷凍サイクルの構成を変更した例を説明する。
本実施形態では、第5実施形態に対して、図13に示すように、エジェクタ式冷凍サイクルの構成を変更した例を説明する。
本実施形態では、第5実施形態に対して、図14に示すように、エジェクタ式冷凍サイクルの構成を変更した例を説明する。
本実施形態では、図15に示すように、第2実施形態のエジェクタ18に対して、第3実施形態と同様に、ノズル部18aの冷媒流れ上流側に設けられた筒状部18mの内部に冷媒流入口18lから流入した冷媒を旋回させる旋回空間18kを設けている。その他のエジェクタ18およびエジェクタ式冷凍サイクル10の構成および作動は、第2実施形態と同様である。
第8実施形態では、エジェクタ18のノズル部18aとして、噴射部18jの入口部に形成される最小通路面積部の冷媒通路面積が固定された固定ノズルを採用した例を説明したが、本実施形態では、図16に示すように、最小通路面積部の冷媒通路面積を変更可能に構成された可変ノズルを採用した例を説明する。
本実施形態では、第4実施形態に対して、エジェクタ式冷凍サイクル10aの構成を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10aでは、図18に示すように、高段側絞り装置13に代えて、第1減圧手段として高段側エジェクタ131を採用している。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
15、17 第1、第2蒸発器
18 エジェクタ
18a ノズル部
18b ボデー部
18c 冷媒噴射口
18d 冷媒吸引口
18e 混合部
18g ディフューザ部
18h 入口部
Claims (9)
- 冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10、10a)に適用されるエジェクタ(18)であって、
前記第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、
前記ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって前記第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、前記ボデー部(18b)の内部空間のうち、前記冷媒噴射口(18c)から前記昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
前記混合部(18e)における前記冷媒噴射口(18c)から前記入口部(18h)へ至る距離(La)は、前記入口部(18h)へ流入する冷媒の流速が二相音速以下となるように決定されており、
前記冷凍サイクル装置(10、10a)では、前記第1蒸発器(15)の冷媒出口に前記ノズル部(18a)の入口が直接的に接続されていることを特徴とするエジェクタ。
いることを特徴とするエジェクタ。 - 冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10b)に適用されるエジェクタ(18)であって、
前記第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、
前記ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって前記第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、前記ボデー部(18b)の内部空間のうち、前記冷媒噴射口(18c)から前記昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
前記混合部(18e)における前記冷媒噴射口(18c)から前記入口部(18h)へ至る距離(La)は、前記入口部(18h)へ流入する冷媒の流速が二相音速以下となるように決定されており、
前記冷凍サイクル装置(10b)では、前記第1蒸発器(15)の冷媒出口に、サイクル内の余剰冷媒を蓄えて気液二相冷媒を流出させる貯液部(19)が接続され、
前記ノズル部(18a)には、前記貯液部(19)から流出した気液二相冷媒が流入することを特徴とするエジェクタ。 - 冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10、10a、10b)に適用されるエジェクタ(18)であって、
前記第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、
前記ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって前記第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、前記ボデー部(18b)の内部空間のうち、前記冷媒噴射口(18c)から前記昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
前記混合部(18e)における前記冷媒噴射口(18c)から前記入口部(18h)へ至る距離(La)は、前記入口部(18h)へ流入する冷媒の流速が二相音速以下となるように決定されており、
前記混合部(18e)における前記冷媒噴射口(18c)から前記入口部(18h)へ至る距離をLaとし、
前記冷媒噴射口(18c)を含む前記ノズル部(18a)の軸方向垂直断面における、前記冷媒噴射口(18c)の開口断面積と前記吸引冷媒が流通する吸引通路(18f)の冷媒通路断面積の合計値を円に換算したときの直径をφDaとしたときに、
La/φDa≦1
となっていることを特徴とするエジェクタ。 - 前記ノズル部(18a)内に形成される冷媒通路として、前記冷媒噴射口(18c)へ向かって冷媒通路面積を縮小させる先細部(18i)、および前記先細部(18i)から前記冷媒噴射口(18c)へ冷媒を導く噴射部(18j)が設けられており、
前記ノズル部(18a)は、前記噴射部(18j)の軸方向断面における拡がり角度(θn)が、0°以上となっていることによって、前記混合部(18e)へ噴射される前記噴射冷媒を自由膨張させるように形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ。 - 冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10、10a)に適用されるエジェクタ(18)であって、
前記第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、
前記ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって前記第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、前記ボデー部(18b)の内部空間のうち、前記冷媒噴射口(18c)から前記昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
前記ノズル部(18a)内に形成される冷媒通路として、前記冷媒噴射口(18c)へ向かって冷媒通路面積を縮小させる先細部(18i)、および前記先細部(18i)から前記冷媒噴射口(18c)へ冷媒を導く噴射部(18j)が設けられており、
前記ノズル部(18a)は、前記噴射部(18j)の軸方向断面における拡がり角度(θn)が、0°以上となっていることによって、前記混合部(18e)へ噴射される前記噴射冷媒を自由膨張させるように形成されており、
前記冷凍サイクル装置(10、10a)では、前記第1蒸発器(15)の冷媒出口に前記ノズル部(18a)の入口が直接的に接続されていることを特徴とするエジェクタ。 - 冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10b)に適用されるエジェクタ(18)であって、
前記第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、
前記ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって前記第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、前記ボデー部(18b)の内部空間のうち、前記冷媒噴射口(18c)から前記昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
前記ノズル部(18a)内に形成される冷媒通路として、前記冷媒噴射口(18c)へ向かって冷媒通路面積を縮小させる先細部(18i)、および前記先細部(18i)から前記冷媒噴射口(18c)へ冷媒を導く噴射部(18j)が設けられており、
前記ノズル部(18a)は、前記噴射部(18j)の軸方向断面における拡がり角度(θn)が、0°以上となっていることによって、前記混合部(18e)へ噴射される前記噴射冷媒を自由膨張させるように形成されており、
前記冷凍サイクル装置(10b)では、前記第1蒸発器(15)の冷媒出口に、サイクル内の余剰冷媒を蓄えて気液二相冷媒を流出させる貯液部(19)が接続され、
前記ノズル部(18a)には、前記貯液部(19)から流出した気液二相冷媒が流入することを特徴とするエジェクタ。 - 冷媒を蒸発させる第1蒸発器(15)および第2蒸発器(17)を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10、10a、10b)に適用されるエジェクタ(18)であって、
前記第1蒸発器(15)から流出した冷媒を気液二相状態となるまで減圧させて冷媒噴射口(18c)から噴射するノズル部(18a)と、
前記ノズル部(18a)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって前記第2蒸発器(17)から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口(18d)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(18d)から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(18g)が形成されたボデー部(18b)とを備え、
さらに、前記ボデー部(18b)の内部空間のうち、前記冷媒噴射口(18c)から前記昇圧部(18g)の入口部(18h)へ至る範囲には、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒とを混合させる混合部(18e)が形成されており、
前記ノズル部(18a)内に形成される冷媒通路として、前記冷媒噴射口(18c)へ向かって冷媒通路面積を縮小させる先細部(18i)、および前記先細部(18i)から前記冷媒噴射口(18c)へ冷媒を導く噴射部(18j)が設けられており、
前記ノズル部(18a)は、前記噴射部(18j)の軸方向断面における拡がり角度(θn)が、0°以上となっていることによって、前記混合部(18e)へ噴射される前記噴射冷媒を自由膨張させるように形成されており、
前記混合部(18e)は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に冷媒通路面積が縮小する円錐台形状と冷媒通路面積を一定とする円柱形状とを組み合わせた形状に形成されており、
前記混合部(18e)のうち円柱形状の部位の前記ノズル部(18a)の軸方向長さをLbとし、円柱形状の部位の直径をφDbとしたときに、
Lb/φDb≦1
となっていることを特徴とするエジェクタ。 - 前記入口部(18h)の冷媒通路面積は、前記冷媒噴射口(18c)の冷媒通路面積よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載のエジェクタ。
- 前記ノズル部(18a)の冷媒通路面積を変化させる弁体(18y)を備えることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載のエジェクタ。
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