JP7238345B2 - エジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、エジェクタに関するものである。

例えば、冷媒を循環させる回路には、エジェクタを備えたものがある。エジェクタは、先端の噴射口から駆動流体が噴射されるノズルと、ノズルの周囲を取り囲むように配置され、ノズルの噴射口延長上となる部位に駆動流体との合流部が設けられた本体部と、本体部の内部に開口するように接続された吸引管路とを備えて構成されている。このエジェクタでは、ノズルの噴射口から冷媒を駆動流体として噴射すると、吸引管路を通じて外部の冷媒が本体部の内部に吸引され、吸引された外部の流体が合流部において駆動流体に合流されて下流のディフューザに至る（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８－６４０２１号公報

ところで、エジェクタにおいては、噴射口からの駆動流体とこれに隣接する吸引流体との間の速度差が大きいため、合流部において駆動流体の周囲に渦が生じる場合がある。合流部において渦が生じた場合には、駆動流体の運動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換され、ディフューザにおいて流体を十分に昇圧させることができなくなる等、エジェクタの運転効率が低下する要因となる。

本発明は、上記実情に鑑みて、運転効率の向上を図ることのできるエジェクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るエジェクタは、先端の噴射口から駆動流体を噴射するノズルと、前記ノズルの周囲を取り囲むように配置され、前記噴射口の延長上となる部位に合流部が設けられた本体部とを備え、前記噴射口から駆動流体を噴射することにより外部の流体を前記本体部の内部に吸引し、前記合流部において駆動流体と吸引された外部の流体とを合流させるエジェクタであって、前記ノズルには前記噴射口の周囲となる部位に駆動流体を噴射する副噴射口が設けられていることを特徴とする。

また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記副噴射口は、前記噴射口を中心として回転対称となる位置に複数設けられていることを特徴とする。

また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記噴射口は、主噴射通路部の端部に開口したものであり、前記副噴射口は、前記主噴射通路部の軸心に直交する平面上において互いに同一の断面積を有するように構成されていることを特徴とする。

また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記副噴射口は、それぞれの断面が円形状を成す開口であることを特徴とする。

また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記副噴射口は、それぞれの断面が前記噴射口を中心とした円周に沿って円弧状を成す開口であることを特徴とする。

また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記噴射口は、下流に向けて内径が漸次減少した後に漸次増大する主噴射通路部の端部に開口したものであり、かつ前記副噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する副噴射通路部の端部に開口したものであることを特徴とする。

また本発明は、上述したエジェクタにおいて、前記噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する主噴射通路部の端部に開口したものであり、かつ前記副噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する副噴射通路部の端部に開口したものであり、前記副噴射口のそれぞれは、開口面積が前記噴射口の開口面積よりも大きく構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、噴射口からの駆動流体と吸引流体との間に副噴射口から駆動流体が噴射されるため、隣接する流体の間の速度差を緩和することができる。これにより、合流部において渦が生じる事態が抑えられ、運転効率の向上を図ることができるようになる。

図１は、本発明の実施の形態であるエジェクタを概念的に示す断面図である。 図２は、図１に示したエジェクタの要部を拡大した断面図である。 図３は、図１に示したエジェクタに適用するノズルを先端面側から見た図である。 図４は、変形例１のエジェクタに適用するノズルの要部拡大断面図である。 図５は、変形例２のエジェクタに適用するノズルを先端面側から見た図である。 図６は、図５におけるＸ－Ｘ線断面図である。 図７は、図５に示したノズルに適用するノズルピースを先端面側から見た斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係るエジェクタの好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態であるエジェクタを示したものである。ここで例示するエジェクタは、図には明示していないが、冷媒の循環回路に適用され、第１の冷媒経路を流通する冷媒を駆動流体として第２の冷媒経路を流通する冷媒の吸引を行うもので、本体部１０、ノズル２０を備えている。

本体部１０は、中心部に中空部を有した柱状部材である。本体部１０の中空部には、図１において左側となる基端から右側の先端に向けて合流部１１、混合部１２及びディフューザ部１３が順次設けてある。合流部１１は、先端に向けて漸次内径が減少したテーパ状を成すものである。混合部１２は、合流部１１の先端に連続した一定の内径を有する部分である。ディフューザ部１３は、混合部１２の先端に連続し、先端に向けて漸次内径が増大するように形成した部分である。

本体部１０において合流部１１に対応する部位には、吸引管路１４が設けてある。吸引管路１４は、断面が円形の筒状を成すもので、本体部１０の外周面から合流部１１の内部に連通する状態で本体部１０に取り付けてある。図には明示していないが、この吸引管路１４には、第２の冷媒経路（図示せず）が接続してある。

ノズル２０は、円柱状を成す基部２１と、基部２１の先端面に設けたコーン部２２とを有したものである。基部２１は、本体部１０に設けた合流部１１の基端開口を閉塞することのできる外径に構成したものである。コーン部２２は、先端に向けて漸次外径が減少したテーパ状を成すもので、基部２１の軸心延長上に構成してある。図からも明らかなように、このコーン部２２は、軸心に沿った長さが合流部１１よりも短く構成してあり、また最大外径が合流部１１の最大内径よりも小さく構成してある。従って、互いに軸心を合致させた状態で本体部１０の基端面を基部２１の先端面に当接した場合には、コーン部２２が合流部１１に収容され、かつコーン部２２の外周面と合流部１１の内周面との間にテーパ環状の吸引空間１１ａが構成されることになる。コーン部２２の先端面２２ａは、基部２１の軸心に直交する平面であり、混合部１２の内径よりも小さい外径を有するように構成してある。

ノズル２０の内部には、冷媒通路２３が設けてある。冷媒通路２３は、図２に示すように、基部２１の軸心上に設けた主通路部２３ａと、主通路部２３ａからコーン部２２の先端面２２ａに延在する主噴射通路部２３ｂとを有して構成したものである。主通路部２３ａは、一定の内径を有した円柱形状の空間部分であり、基部２１の軸心を中心とした位置に設けてある。主通路部２３ａの基端は、ノズル基板２４によって閉塞してある。この主通路部２３ａには、第１の冷媒経路（図示せず）との間を連通する供給管路２５が接続してある。主噴射通路部２３ｂは、先端に向けて漸次内径が減少するように延在した漸減部２３ｂ１と、漸減部２３ｂ１の先端端から先端に向けて漸次内径が増大するように延在した漸増部２３ｂ２とを有した、いわゆるラバルノズルを構成するもので、主通路部２３ａの軸心延長上に設けてある。図からも明らかなように、漸減部２３ｂ１と漸増部２３ｂ２との境界となる位置は、コーン部２２の先端部に設定してある。この主噴射通路部２３ｂは、漸増部２３ｂ２の先端が円形の噴射口２３ｃとしてコーン部２２の先端面２２ａに開口している。なお、漸減部２３ｂ１及び漸増部２３ｂ２は、必ずしも連続して設ける必要はない。例えば、漸減部２３ｂ１及び漸増部２３ｂ２の間に一定の内径を有した円柱状の流路部分が介在するように主噴射通路部２３ｂを構成しても良い。

さらに、ノズル２０の内部には、複数の副噴射通路部２６が設けてある。副噴射通路部２６は、主噴射通路部２３ｂにおいて漸減部２３ｂ１の途中となる部位から分岐してコーン部２２の先端面２２ａに延在するもので、断面が円形で先端に向けて漸次内径が減少した、いわゆる先細ノズルを構成するように構成してある。副噴射通路部２６の軸心２６Ｃは、それぞれ主噴射通路部２３ｂの軸心２３Ｃと平行となるように延在している。図３に示すように、それぞれの副噴射通路部２６は、コーン部２２の先端面２２ａにおいて噴射口２３ｃの周囲となる部位に、互いに独立した円形の副噴射口２６ａとして開口している。副噴射口２６ａは、互いに同一の断面積を有しており、主噴射通路部２３ｂの軸心２３Ｃを中心とした円周上において互いに等間隔となる位置に開口している。本実施の形態では、８個の副噴射口２６ａがコーン部２２の先端面２２ａに開口するように副噴射通路部２６が設けてある。図２に示すように、副噴射通路部２６は、副噴射口２６ａから冷媒を噴射した場合の噴射領域が、混合部１２の開口よりも小さい内径の範囲内となるように、副噴射口２６ａの位置や内径等々の寸法が設定してある。

なお、図１中の符号３０は、噴射口２３ｃから噴射される駆動流体の流量を調整するためのニードルである。

上記のように構成したエジェクタでは、ノズル２０の周囲を取り囲むように本体部１０が配設してあり、ノズル２０の噴射口２３ｃの延長上となる部位に合流部１１が位置している。従って、供給管路２５を通じて第１の冷媒経路（図示せず）からノズル２０の冷媒通路２３に駆動流体として冷媒を供給すると、ノズル２０の噴射口２３ｃから駆動流体が噴射され、これに伴って第２の冷媒経路（図示せず）の冷媒が吸引流体として吸引管路１４を通じて吸引空間１１ａに吸引される。吸引空間１１ａに吸引された吸引流体は、合流部１１及び混合部１２において噴射口２３ｃから噴射された駆動流体と混合され、ディフューザ部１３を介して図示せぬ冷媒経路に送出される。

ここで、このエジェクタでは、噴射口２３ｃから駆動流体が噴射されると同時に、複数の副噴射口２６ａからも駆動流体が噴射されることになる。副噴射口２６ａからの駆動流体は、噴射口２３ｃから噴射される駆動流体の周囲を取り囲むようにほぼ均等に噴射されるものである。つまり、上述のエジェクタでは、噴射口２３ｃからの駆動流体と、吸引空間１１ａからの吸引流体との間に副噴射口２６ａから駆動流体が噴射されることになる。しかも、先細ノズルの開口となる副噴射口２６ａからの駆動流体は、吸引流体よりも流速が大きくなるものの、ラバルノズルの開口となる噴射口２３ｃからの駆動流体の流速を上回ることはない。従って、副噴射口２６ａから噴射される駆動流体により、隣接する流体の間の速度差が緩和されることになり、合流部１１において渦が生じる事態が抑えられ、運転効率の向上を図ることが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、主噴射通路部２３ｂがラバルノズルとなるように構成し、副噴射通路部２６が先細ノズルとなるように構成しているが、本発明は必ずしもこれらの組み合わせに限らない。例えば、図４の変形例１に示すように、主噴射通路部１２３ｂ及び副噴射通路部１２６をそれぞれ先細ノズルとして構成することも可能である。但し、変形例１の場合には、それぞれの副噴射口１２６ａの開口面積が、噴射口１２３ｃの開口面積よりも大きくなるように構成することが好ましい。すなわち、副噴射口１２６ａの開口面積を噴射口１２３ｃの開口面積よりも大きく構成すれば、噴射口１２３ｃから噴射される駆動流体の流速が副噴射口１２６ａから噴射される駆動流体の流速よりも大きくなり、隣接する流体の間の速度差を緩和することができるようになる。なお、副噴射口１２６ａが主噴射通路部１２３ｂの軸心１２３Ｃを中心とした円周上において互いに等間隔となる位置に開口している点、及び副噴射通路部１２６の軸心１２６Ｃが主噴射通路部１２３の軸心１２３Ｃに対して平行となるように延在している点は、実施の形態と同様である。さらに、変形例１において実施の形態と同様の構成については同一の符号が付してある。

また、上述した実施の形態及び変形例１では、副噴射口２６ａ，１２６ａとして断面が円形状を成すものを例示しているが、必ずしも副噴射口は断面が円形状を成している必要はない。例えば、図５及び図６に示す変形例２では、円形状を成す噴射口２８ａの周囲に円弧状を成す副噴射口２２６ａを設けるようにしている。副噴射口２２６ａは、噴射口２８ａを中心とした円周に沿って円弧状を成すもので、噴射口２８ａの周囲に４個開口するように構成している。具体的に説明すると、変形例２では、ノズル２０の冷媒通路２３が基部２１の主通路部２３ａと、コーン部２２の装着孔２２３ｂとを有するように形成し、装着孔２２３ｂに別体のノズルピース２７を装着するようにしている。

ノズル２０の装着孔２２３ｂは、先端に向けて漸次内径が減少したテーパ状を成すもので、内周面の複数箇所（変形例２では４箇所）に嵌合溝２２３ｃが設けてある。嵌合溝２２３ｃは、装着孔２２３ｂの軸心に沿って延在する断面が矩形状の空所であり、装着孔２２３ｂの周方向に沿って互いに等間隔となる位置に形成してある。

ノズルピース２７は、断面が円形の柱状を成すもので、軸心に沿った長さが装着孔２２３ｂとほぼ同一となるように構成してある。ノズルピース２７の外径は、互いの軸心を合致させた状態で装着孔２２３ｂに配置した場合に、装着孔２２３ｂの内周面との相互間隔が先端に向けて漸次減少するテーパ環状の副噴射通路部２２６が構成されるように構成してある。特に変形例２では、ノズルピース２７の外周面と装着孔２２３ｂの内周面との間の中心を結ぶ仮想の面Ｃが、装着孔２２３ｂの軸心２２３Ｃを中心とした一定の半径を有する円筒となるように、先端に向けて漸次増大するようにノズルピース２７の外径が構成してある。ノズルピース２７において嵌合溝２２３ｃに対応する部位には、それぞれ嵌合突条２７ａが設けてある。嵌合突条２７ａは、嵌合溝２２３ｃに嵌合する幅を有した突出部である。ノズルピース２７の中心部には、基端面から先端面にわたる部位に主噴射通路部２８が設けてある。図示の例では、ラバルノズルを構成する主噴射通路部２８がノズルピース２７の中心部に形成してある。なお、変形例２において実施の形態と同様の構成については同一の符号が付してある。

この変形例２では、嵌合突条２７ａが嵌合溝２２３ｃに嵌合する状態でノズル２０の装着孔２２３ｂにノズルピース２７を装着すれば、主噴射通路部２８の軸心２８Ｃを中心として周囲となる部位に円弧状の副噴射口２２６ａが構成されることになる。この変形例２においても、図示せぬ供給管路を通じて第１の冷媒経路（図示せず）からノズル２０の冷媒通路２３に駆動流体として冷媒を供給すると、ノズル２０の噴射口２８ａから駆動流体が噴射されると同時に複数の副噴射口２２６ａからも駆動流体が噴射されることになる。従って、副噴射口２２６ａから噴射される駆動流体により、噴射口２８ａからの駆動流体と吸引流体との間の速度差が緩和されることになり、合流部１１において渦が生じる事態が抑えられ、運転効率の向上を図ることが可能となる。なお、変形例２においても主噴射通路部２８としては、先細ノズルを構成するものであっても良い。

なお、上述した実施の形態、変形例１及び変形例２では、いずれも副噴射通路部２６，１２６，２２６として下流に向けて断面積が漸次減少するものを例示しているが、必ずしもこれに限定されず、断面積が一定となる副噴射通路部を設けるようにしても同様の作用効果を奏することが可能である。また、ノズル２０の先端面に副噴射口２６ａ，１２６ａ，２２６ａを開口させるようにしているが、混合部１２の開口範囲内であれば、ノズルのコーン部において外周面となる部位に副噴射口を開口させるようにしても良い。さらに、副噴射口の数は８個や４個に限定されない。実施の形態や変形例１のように、副噴射口２６ａ，１２６ａが円形であるものの場合には８個や４個以外の複数であっても良い。また変形例２のように、副噴射口２２６ａが円弧状の場合には８個や４個以外の複数であっても良いし、単一の副噴射口を設けるようにしても良い。例えば、ノズルピースの基端部側にのみ嵌合突条を設けるようにすれば、噴射口の周囲となる部位に円環状を成す単一の副噴射口を開口させることが可能である。

さらに、上述した実施の形態、変形例１及び変形例２では、主噴射通路部２３ｂ，２８．１２３ｂの軸心２３Ｃ，２８Ｃ，１２３Ｃを中心とした円周上に、換言すれば噴射口２３ｃ，２８ａ，１２３ｃを中心とした一つの円周上に複数の副噴射口２６ａ，１２６ａ，２２６ａを設けるようにしているが、本発明は必ずしも一つの円周上に複数の副噴射口を設ける必要はなく、噴射口を中心として回転対称となる位置に複数の副噴射口が設けられていれば良い。この場合においても副噴射口は互いに等間隔となるように設けられていることが好ましい。

１０ 本体部
１１ 合流部
２０ ノズル
２３ｂ，２８，１２３ｂ 主噴射通路部
２３ｃ，２８ａ，１２３ｃ 噴射口
２６，１２６，２２６ 副噴射通路部
２６ａ，１２６ａ，２２６ａ 副噴射口

Claims (5)

1. 先端の噴射口から駆動流体を噴射するノズルと、
   前記ノズルの周囲を取り囲むように配置され、前記噴射口の延長上となる部位に合流部が設けられた本体部と
   を備え、前記噴射口から駆動流体を噴射することにより外部の流体を前記本体部の内部に吸引し、前記合流部において駆動流体と吸引された外部の流体とを合流させるエジェクタであって、
   前記ノズルには前記噴射口の周囲となる部位に駆動流体を噴射する副噴射口が設けられ、
   前記副噴射口は、前記噴射口を中心として回転対称となる位置に複数設けられ、
   前記噴射口は、下流に向けて内径が漸次減少した後に漸次増大する主噴射通路部の端部に開口したものであり、かつ前記副噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する副噴射通路部の端部に開口したものであることを特徴とするエジェクタ。
2. 先端の噴射口から駆動流体を噴射するノズルと、
   前記ノズルの周囲を取り囲むように配置され、前記噴射口の延長上となる部位に合流部が設けられた本体部と
   を備え、前記噴射口から駆動流体を噴射することにより外部の流体を前記本体部の内部に吸引し、前記合流部において駆動流体と吸引された外部の流体とを合流させるエジェクタであって、
   前記ノズルには前記噴射口の周囲となる部位に駆動流体を噴射する副噴射口が設けられ、
   前記副噴射口は、前記噴射口を中心として回転対称となる位置に複数設けられ、
   前記噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する主噴射通路部の端部に開口したものであり、かつ前記副噴射口は、下流に向けて断面積が漸次減少する副噴射通路部の端部に開口したものであり、
   前記副噴射口のそれぞれは、開口面積が前記噴射口の開口面積よりも大きく構成されていることを特徴とするエジェクタ。
3. 前記副噴射口は、前記主噴射通路部の軸心に直交する平面上において互いに同一の断面積を有するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエジェクタ。
4. 前記副噴射口は、それぞれの断面が円形状を成す開口であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエジェクタ。
5. 前記副噴射口は、それぞれの断面が前記噴射口を中心とした円周に沿って円弧状を成す開口であることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ。

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