JP6691556B2 - エジェクタ配置 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングと、前記ハウジング内に配置される少なくとも２つのエジェクタとを含み、各エジェクタが、輸送口と、吸引口と、出口と、弁体とを有する、エジェクタ配置に関する。

この種のエジェクタ配置は、例えば、特開２０１０−０１４３５３号公報から公知である。そこでは、複数のエジェクタが冷凍サイクル内で並列に配置される。

冷凍システムにおいて、エジェクタは、吸引口から到来する流体の圧力を高めるためのポンプとして用いられる。エジェクタ（場合によりインジェクタとも呼ばれる）は、この目的を達成するために、ベンチュリ効果を用いて、輸送口によって供給される高圧の輸送流体を提供することにより、吸引口から到来する圧力を高める。

冷凍システムの要件次第で、エジェクタによって提供される時間当たりの大容量の流体を有することが必要であり得る。一方、単一のエジェクタは、出口に提供することができる高圧流体に対して容量限界を有する。従って、例えば、上記の特開２０１０−０１４３５３号公報から、幾つかのエジェクタを並列で用いることが公知である。

しかし、上記の解決法は、冷凍システムが最大稼働で動作する場合にのみ最適に機能する。出口においてエジェクタによって提供される流体の総量を調整するために、開度の個々の調整用の制御手段を有する各エジェクタを提供し得る一方、これは、エジェクタ配置の構造を複雑にし、従って冷凍システムのコストを増大させる。

本発明の目的は、従って、構造を簡素に維持する一方で、エジェクタ配置を通る流体の質量流量を制御することができるエジェクタ配置を提供することである。

本発明によれば、上記の課題は、エジェクタ配置が、弁体の少なくとも２つと係合して輸送口を開放するように配置される共通アクチュエータを含むことにおいて解決される。

この解決法により、エジェクタは、全て０％〜１００％で開放され得、エジェクタを通る流体の質量流量の良好な制御を可能にする。同時に、エジェクタの個々の輸送口を開放するように弁体と係合し、且つそれを移動させるための共通アクチュエータは、構造を簡素に維持する。共通アクチュエータは、同時に又は連続して弁体の全てと係合し、共通アクチュエータが移動される場合に輸送口を開放するように配置され得る。

好ましい実施形態において、共通アクチュエータは、共通アクチュエータが共通軸に沿って移動される場合、別の弁体の前に弁体の少なくとも１つと係合する。共通アクチュエータは、従って、個々の弁体を持ち上げて個々の輸送口を次々に開放し得る。これは、エジェクタ配置全体を通る流体の質量流量のより段階的な制御を得ることを可能にする。また、共通アクチュエータが、次の２つ以上の弁体と係合する前に２つ以上の弁体と同時に係合することも可能である。

更に好ましい実施形態において、各エジェクタは、吸引口においてチェック弁又は逆止弁を備える。かかるチェック弁又は逆止弁は、例えば、完全に圧力制御されたボール弁又は付勢部材を有するボール弁であり得る。この解決法は、輸送口から到来する媒体が吸引口を通って逆方向に流れる危険がないことを確実にする。

更に好ましい実施形態において、ハウジングは、共通軸を中心とする円筒体を含み、及びエジェクタは、共通軸を中心とする円形路上に配置される。この解決法は、多数のエジェクタがエジェクタ配置において用いられる場合でさえも、コンパクトな構造を可能にする。同時に、共通アクチュエータは、例えば、共通軸、この場合にはハウジングの円筒体の円筒軸を中心とする回転対称を有し得るため、構造は簡素に維持され得る。

少なくとも１つのエジェクタは、残りのエジェクタよりも大きい流量を有するのが好ましい。このエジェクタは、エジェクタ配置の完全に閉鎖された状態から開始する共通アクチュエータによって開放される第１のエジェクタであるのが好ましい。このように、より大きい流量を有するエジェクタは、寒冷環境条件中、例えば、冬期に通常存在する可能性がある蒸気及び液体の混合に対処することを可能にする。例えば、より大きい流量を有する輸送口は、他のエジェクタの他の輸送口と比較してより大きい平均自由流れ断面を有する輸送口を有し得る。また、他のエジェクタの残りの輸送口よりも大きい流量を有するように、共通アクチュエータによって開放される最初の２つのエジェクタを選択し得る。

共通吸引ラインは、エジェクタの全ての吸引口に接続されるハウジングの端面に配置されることが好ましい。この解決法は、特に個々のエジェクタが共通ハウジングの同じ端面に封止される場合、コンパクトな構造を可能にする。

更に好ましい実施形態において、全ての輸送口に接続される共通輸送ラインは、ハウジング内に配置される。輸送ラインは、次いで、例えば、ハウジング内の輸送チャンバに接続され得る。弁体は、次いで、弁体の閉鎖位置において、輸送チャンバを通り、且つ更に輸送口を通る輸送ラインからの輸送流体の流れを遮ってもよい。

共通アクチュエータが開放方向に移動される場合、共通アクチュエータは、先に開放された輸送口が完全に開放された後にのみ、次の輸送口を開放し始めることが好ましい。個々のエジェクタは、従って、共通アクチュエータが移動されている間の時間に１つのエジェクタのみが開放されるような方法で次々に開放され、且つ動作される。他のエジェクタの全ては、同時に完全に開放されるか、又は完全に閉鎖されるかのいずれか一方である。この解決法は、共通アクチュエータを制御することにより、エジェクタ配置を通る質量流量の良好な比例制御を可能にする。

共通アクチュエータが開放方向に移動される場合、共通アクチュエータは、先に開放された輸送口が完全に開放される前に、次の輸送口を開放し始めることが好ましい。この解決法は、輸送口の完全開放又は完全閉鎖位置近くの個々のエジェクタの開放動作が非線形である場合に有利であり得る。従って、依然として、共通アクチュエータを制御することにより、エジェクタ全体の良好な比例制御を達成することができる。

少なくとも２つの輸送口は、共通アクチュエータが共通軸に沿って移動される場合、共通アクチュエータによって並行して開放されるのであれば好ましい。この解決法は、多数のエジェクタが用いられる場合に好ましい。しかし、依然として、これらの２つ、３つ、又は４つ以上のアクチュエータのみが同時に開放される一方、他の全てのエジェクタが完全に開放されるか又は完全に閉鎖されるかのいずれか一方であるような方法で、共通アクチュエータは、常時、２つ、３つ、又は４つ以上の輸送口を同時に開放することが可能である。この解決法は、エジェクタ配置全体を通る質量流量の比例制御を依然として維持しつつ、共通アクチュエータを移動させることにより、総質量流量の迅速な増加を可能にする。

共通アクチュエータは、パイロット弁を含み、パイロット流れは、電動弁によって制御されるのであれば好ましい。この解決法は、エジェクタ配置における圧力差が大きく、従って、非パイロット弁を制御することが難しい可能性がある場合に好ましい。電動弁は、電磁弁又はステッピングモータ弁であり得る。

好ましい実施形態において、共通アクチュエータは、複数の空間であって、それぞれが弁体を収容する、複数の空間を有する駆動要素を含む。弁体は、この場合、それぞれの空間の内側で共通軸に沿って移動するのみであり得る。空間は、駆動要素の内側で共通軸に沿ったチャネル形状を有し得る。空間は、対応する弁体の最大平行断面よりも小さい断面を有する第１の端部を有し得る。この場合、弁体は、従って、空間の第２の端部において空間に対して完全に出入りするのみであり得る。好ましくは、空間の第２の端部は、弁体が挿入された後、例えば、プラグによって閉鎖され得る。これは、駆動要素内に配置される弁体との簡単な組み立てを可能にする。

弁体は、より大きい断面を有する部分と、より小さい断面を有する部分とを含み、少なくとも２つの弁体は、共通軸に沿って異なる長さを有する、より小さい断面を有する部分を含むのであれば好ましい。この場合、異なる断面の部分の相対的な長さは、共通アクチュエータが、共通軸に沿って移動される間に個々の弁体を移動させ始める場合に調整するように各弁体に対して異なり得る。部分は、円筒の端面において接続される異なる直径の２つの円筒形状を有し得る。弁体は、各弁体のための共通アクチュエータの止め部と係合し得る環状肩部を含み得る。弁体が受けられてもよい空間の長さは、この実施形態における全ての弁体に対して同じであるのが好ましい。

更に好ましい実施形態において、ハウジングは、周囲壁部を含み、出口は、周囲壁部の径方向外側に配置され、及び吸引口は、周囲壁部の径方向内側に配置される。この解決法は、例えば、共通ハウジングが円筒体を含む場合、エジェクタ配置のコンパクトな構造を可能にする。後者の場合、周囲壁部は略円筒の形状も有し得る。

別の好ましい実施形態において、各エジェクタは、ハウジングの端面に封止される。このように、エジェクタの組み合わせによって囲まれる範囲において、吸引流れがインジェクタの全ての吸引口への流路を有することを保証し得る。その一方で、また、組み合わされたエジェクタの径方向外側の範囲において、エジェクタの個々の出口からの流体流れが、例えば、共通出口チャンバ内へ案内され得ることを保証し得る。

全てのエジェクタ出口に接続される共通出口ラインは、ハウジング内に配置されるのが好ましい。この共通出口ラインは、例えば、個々のエジェクタの全ての出口に接続される出口チャンバに接続され得る。

全ての出口は、ハウジング内の出口チャンバに接続されるのが好ましい。この出口チャンバは、例えば、ハウジング内で周囲壁部の径方向外側に配置され得る。

更に好ましい実施形態において、全ての輸送口に接続される共通輸送ラインは、ハウジング内に配置される。

ここで、本発明の好ましい実施形態が以下の図面を参照してより詳細に説明される。

本発明によるエジェクタ配置の第１の実施形態の斜視断面図を示す。 図１に従うエジェクタ配置の別の断面図を示す。 図１及び２に従うエジェクタ配置において共通アクチュエータによる１つの輸送口の開放を示す。 本発明によるエジェクタ配置の第２の実施形態を示し、弁位置が図３のそれらに対応する。

図１及び２を参照すると、エジェクタ配置１は、複数のエジェクタ２、３を含む。この実施形態において、エジェクタ配置１は、総数１０個のエジェクタを含む。各エジェクタ２、３は、輸送口４、５、並びに吸引口６、７及び出口８、９を含む。

輸送ライン１０は、高圧の輸送流体を全ての輸送口４、５に提供する。全てのエジェクタ２、３は、共通ハウジング１１内に配置される。ハウジング１１は、円筒体１２を含む。円筒体１２は、共通軸１３を中心とした略回転対称である。

輸送流体は、輸送ライン１０を通って全ての輸送口４、５の近傍の輸送チャンバ１４に入る。

エジェクタ２、３の全ての出口８、９は、流体を出口チャンバ１５に案内する。出口チャンバは、ハウジング１１内の周囲壁部１６の径方向外側に配置される。出口チャンバ１５は、出口ライン１７に接続される。

全てのエジェクタ２、３は、共通軸１３と平行に配置される。輸送ライン１０及び出口ライン１７の両方は、共通軸１３と垂直にハウジング１１に入る。吸引ライン１８は、共通軸１３と平行に共通ハウジング１１に入る。吸引ライン１８は、ハウジング１１の端面１９に接続される。

全てのエジェクタ２、３は、ハウジング１１の端面１９に封止される。周囲壁部１６の径方向内側において、吸引チャンバ２０は、吸引ライン１８及び全ての吸引口６、７に接続されて配置される。吸引口６、７に逆止弁２１、２２が配置され、この場合にはボール弁である。

エジェクタ配置１は、各エジェクタ２、３に対して１つの弁体２３、２４を更に含む。エジェクタ２、３が動作しない場合、それぞれの弁体２３、２４は、輸送ライン１０から到来するいずれの輸送流体もエジェクタ２、３に入ることができないように、それぞれの輸送口４、５を閉鎖する。

弁体２３、２４は、共通アクチュエータ２５内に配置される。共通アクチュエータ２５は、駆動要素２６及び弁部材２７を含む。共通アクチュエータ２５は、この場合、パイロット弁を含み、ここで、パイロット流れが電磁弁によって制御される。電磁弁のソレノイドは簡素化のために図示されない。

パイロット弁は、ここで、パイロットチャンバ２８及びパイロット孔２９を含む。パイロット孔２９は、弁部材２７を駆動することによって開放及び閉鎖され得る。弁部材２７の先端部３０は、パイロット孔２９と係合し、共通アクチュエータが動作しない場合にパイロットチャンバ２８を吸引ライン１８への流体接続から閉鎖する。

図３〜６を参照すると、図１及び２によるエジェクタ配置の拡大部が示されている。図３は、全てのエジェクタ２、３が閉鎖される場合、すなわち全ての弁体２３、２４が全てのエジェクタ２、３の輸送口４、５を閉鎖する場合の状態を示す。図３〜６は、エジェクタ３が閉鎖された状態を維持する一方で、どのようにエジェクタ２が共通アクチュエータ２５によって開放されるかを示す。この実施形態によれば、これは、共通軸１３と垂直なより大きい断面を有する部分３１、３２及び共通軸１３と垂直なより小さい断面を有する部分３３、３４を含む弁体２３、２４によって達成される。ここで、部分３１、３２、３３、３４は、円筒形状を有し、部分３１、３２が部分３３、３４よりも大きい直径を有する。異なる断面及び／又は直径の部分間に環状肩部３７、３８が配置される。共通アクチュエータ２５、特に駆動要素２６は、内部で弁体２３、２４が共通軸１３と平行に移動できる空間３５を含む。この目的を達成するために、空間３５は、共通軸１３に沿ったチャネル形状を有す。共通アクチュエータ２５及び特に駆動要素２６は、弁体２３、２４が空間３５から出ることを防止するために、空間３５の一端に弁体２３、２４のための止め部を更に含む。

図３において、共通アクチュエータ２５の弁部材２７は、パイロット孔２９を閉鎖する。しかし、図４において、弁部材２７は、共通軸１３に沿って上方に短い距離だけ移動され、それによりパイロット孔２９を開放する。従って、吸引ライン１８とパイロットチャンバ２８との間の流体接触が開放される。それにより、駆動要素２６の上側と底部側との間の圧力差は、結果として駆動要素２６への合力を生じる。この力は、共通軸１３に沿った駆動要素２６の上方移動の原因となる。

図５で見て取れるように、弁体２３に対応する止め部３６は、環状肩部３７において異なる断面の部分３１、３３間で弁体２３と係合し、それにより弁体２３を持ち上げ、輸送口４を開口する。従って、輸送流体は、エジェクタ２に入ることができ、吸引口６のエジェクタ側にかかる圧力を低減する。逆止弁２１は、吸引チャンバ２０と吸引口６のエジェクタ側との間の圧力差から生じる力によって開放される。吸引ライン１８からの流体は、従って、エジェクタ２に入り、輸送ライン１０から到来する輸送流体と混合する。出口８においてエジェクタ２を出る流体は、吸引ライン１８における流体と比較して上昇した圧力を有する。

図３〜６で見て取れるように、第２のエジェクタ３は作動しておらず、すなわち、輸送口５は弁体２４によって閉鎖された状態を維持する。これは、弁体２３の部分３３と比較して長い弁体２４の部分３４によって達成される。エジェクタ２の止め部３６は、従って、エジェクタ３の止め部３６が弁体２４の肩部３８と係合するよりも早く、弁体２３の肩部３７と係合する。しかし、弁部材２７が図６の状態と比較して共通軸１３に沿って更に上方に移動される場合、駆動部材２６は、圧力差によって更に上方に押し上げられ、それにより弁体２４も上方に持ち上げ、輸送口５を開口する。この実施形態において見て取れるように、第２のエジェクタ３の弁体２４は、エジェクタ２の弁体２３の開放操作中、閉鎖位置に留まっている。換言すれば、第２のエジェクタ３は、第１のエジェクタ２が共通アクチュエータ２５によって完全に開放された後にのみ開放される。従って、個々の弁体２３、２４の相対的な長さを選択することにより、個々の弁体２３、２４が駆動要素２６によって上方に持ち上げられる共通軸１３に沿った駆動要素２６の位置を定義することができる。各エジェクタ２、３は、従って、所定の順序で開放することができる。これは、エジェクタ配置を通る質量流量の良好な比例制御を可能にする。

図７は、本発明によるエジェクタ配置４０の第２の実施形態を示す。対応する参照符号は同じ数字によって示される。エジェクタ配置４０の開放状態は、図３と同じ状態に対応し、すなわち、両方は、エジェクタ４１、４２が完全に閉鎖されることを明示的に示す。第１の実施形態とは対照的に、弁体４３、４４は、ここで全く同じものである。換言すれば、より大きい断面を有する部分４５、４６は、両方の弁体４３、４４に対して同じ長さを有し、より小さい断面を有する部分４７、４８は、両方の弁体４３、４４に対して同じ長さを有する。

この実施形態における個々のエジェクタ４１、４４間の開放動作における差は、各エジェクタ４１、４２に対して異なる長さを有する空間４９、５０を有することによって達成される。同時に、エジェクタ４１の止め部５１は、共通アクチュエータ５５が開放方向、すなわちこの場合には上方に移動される場合、止め部５３が弁体４４の肩部５４と係合するよりも早く、弁体４３の肩部５２と係合する。第１の実施形態と比較した第２の実施形態の利点は、全ての弁体４３、４４が同じであり、従って、弁体を誤った空間に挿入することによる誤った組み立ての危険がないため、エジェクタ配置の組み立てが簡素化されることである。第２の実施形態における共通アクチュエータ５５は、従って、各空間４９、５０に対して異なる長さを有する、空間４９、５０との非対称の駆動要素５６を含む。図１〜６における第１の実施形態によれば、駆動要素２６の空間３５は、全て共通軸１３に沿って同じ長さを有する。

Claims (15)

1. ハウジング（１１）と、前記ハウジング（１１）内に配置される少なくとも２つのエジェクタ（２、３、４１、４２）とを含み、各エジェクタ（２、３、４１、４２）は、輸送口（４、５）と、吸引口（６、７）と、出口（８、９）と、弁体（２３、２４、４３、４４）とを有する、エジェクタ配置（１、４０）において、前記弁体（２３、２４、４１、４２）の少なくとも２つと係合して前記輸送口（４、５）を開放するように配置される共通アクチュエータ（２５、５５）を含むことを特徴とする、エジェクタ配置（１、４０）。
2. 前記共通アクチュエータ（２５、５５）は、前記共通アクチュエータ（２５、５５）が共通軸（１３）に沿って移動される場合、別の弁体（２４、４４）の前に少なくとも１つの弁体（２３、４３）と係合することを特徴とする、請求項１に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
3. 各エジェクタ（２、３、４１、４２）は、前記吸引口（６、７）においてチェック弁又は逆止弁（２１、２２）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
4. 前記ハウジング（１１）は、共通軸（１３）を中心とする円筒体（１２）を含み、及び前記エジェクタ（２、３、４１、４２）は、前記共通軸（１３）を中心とする円形路上に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
5. 少なくとも１つのエジェクタ（２、３、４１、４２）は、残りのエジェクタ（２、３、４１、４２）よりも大きい流量を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１）。
6. 共通吸引ライン（１８）は、前記エジェクタ（２、３、４１、４２）の全ての吸引口（６、７）に接続される前記ハウジング（１１）の端面（１９）に配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
7. 全ての輸送口（４、５）に接続される共通輸送ライン（１０）は、前記ハウジング（１１）内に配置されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
8. 前記共通アクチュエータ（２５、５５）が開放方向に移動される場合、前記共通アクチュエータ（２５、５５）は、先に開放された輸送口（４）が完全に開放されてこれと連通する前記エジェクタに規定値内の最大質量流量の流体が流れる状態となった後にのみ、次の輸送口（５）を開放し始めることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
9. 前記共通アクチュエータ（２５、５５）が開放方向に移動される場合、前記共通アクチュエータ（２５、５５）は、先に開放された輸送口（４）が完全に開放されてこれと連通する前記エジェクタに規定値内の最大質量流量の流体が流れる状態となる前に、次の輸送口（５）を開放し始めることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
10. 少なくとも２つの輸送口（４、５）は、前記共通アクチュエータ（２、５５）が共通軸（１３）に沿って移動される場合、前記共通アクチュエータ（２５、５５）によって同時に開放されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
11. 前記共通アクチュエータ（２５、５５）は、パイロット弁を含み、パイロット流れは、電動弁によって制御されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
12. 前記共通アクチュエータ（２５、５５）は、複数のオリフィス（３６、４９、５０）であって、それぞれが弁体（２３、２４）を収容する、複数の空間（３６、４９、５０）を有する駆動要素（２６、５６）を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。
13. 共通軸（１３）に沿った前記空間（４９、５０）の少なくとも２つの長さは異なっていることを特徴とする、請求項１２に記載のエジェクタ配置（４０）。
14. 前記弁体（２３、２４）は、より大きい断面を有する部分（３１、３２）と、より小さい断面を有する部分（３３、３４）とを含み、少なくとも２つの弁体（２３、２４）は、共通軸（１３）に沿って異なる長さを有する、より小さい断面を有する部分（３３、３４）を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１）。
15. 前記ハウジング（１１）は、周囲壁部（１６）を含み、前記出口（８、９）は、前記周囲壁部（１５）の径方向外側に配置され、及び前記吸引口（６、７）は、前記周囲壁部（１６）の径方向内側に配置されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のエジェクタ配置（１、４０）。

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