JP2006200383A - Ejector, compressing method of fluid, cold generating system and vacuum pump system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ejector for effectively compressing a secondary fluid with a small loss of a primary fluid, a compressing method of fluid using the ejector, and a highly efficient cold generating system and vacuum pump system equipped with the ejector. <P>SOLUTION: An ejector 1 is equipped with a rotor 6 including a nozzle 7 through which a primary fluid is jetted and rotating around a rotary shaft 5a and with a housing 11 in which the rotor 6 is fitted, and provided with a clearance 10 between the rotor 6 and the housing 11, wherein a primary fluid compresses a secondary fluid having lower full pressure than the primary fluid has. A part of the primary fluid is jetted through the clearance 10. The secondary fluid is auxiliarily compressed by a part of the primary fluid jetted through the clearance 10. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エジェクタ及び流体の圧縮方法、冷熱生成システム並びに真空ポンプシステムに関し、特に１次流体による２次流体の圧縮効率が高いエジェクタ及びこのエジェクタを用いる流体の圧縮方法、並びにこのエジェクタを備えた冷熱生成システム、真空ポンプシステムに関する。   The present invention relates to an ejector, a fluid compression method, a cold heat generation system, and a vacuum pump system, and more particularly, an ejector having high compression efficiency of a secondary fluid by a primary fluid, a fluid compression method using the ejector, and the ejector. The present invention relates to a cold heat generation system and a vacuum pump system.

従来の圧力交換式エジェクタ及び冷熱生成装置では、固定されたハウジングに回転するロータが嵌め込まれており、ロータに設けられたノズルから螺旋状に噴出される１次流体によって１次流体よりも全圧の低い２次流体を圧縮するようにしていた。この圧力交換式エジェクタでは、ハウジングとロータの間のクリアランス（隙間）をシール手段で塞ぐようにしていた（例えば、特許文献１参照）。   In a conventional pressure exchange type ejector and a cold heat generator, a rotating rotor is fitted in a fixed housing, and the total pressure is higher than that of the primary fluid by the primary fluid ejected spirally from a nozzle provided in the rotor. The secondary fluid having a low value was compressed. In this pressure exchange type ejector, the clearance (gap) between the housing and the rotor is closed by a sealing means (see, for example, Patent Document 1).

また従来のその他の圧力交換式エジェクタでは、羽根のついたロータを回転させることにより１次流体を螺旋状にして２次流体を圧縮するようにしていた（例えば、特許文献２参照）。
米国特許第５６４７２２１号明細書（図１） 米国特許第６１３８４５６号明細書（図１、図７、図１１） In other conventional pressure exchange type ejectors, the secondary fluid is compressed by rotating the bladed rotor to spiral the primary fluid (see, for example, Patent Document 2).
US Pat. No. 5,647,221 (FIG. 1) US Pat. No. 6,138,456 (FIGS. 1, 7, and 11)

しかし従来の圧力交換式エジェクタ及び冷熱生成装置では（例えば、特許文献１参照）、静止しているハウジングと回転しているロータの間のクリアランスをシール手段で塞いでいるものの、相対速度を有する物体間のシールであるが故に１次流体の漏洩を完全に防止することは極めて困難であった。高速の相対速度を有する物体間のシールにおいては、両物体間に微小なクリアランスを設けて相対運動を阻害しないようにすることが一般的であり、高圧の１次流体が低圧の２次流体側へクリアランスを通じて漏れてしまい、ノズルから噴出する１次流体の圧力が低下して２次流体の圧縮効率が低下してしまうという問題点があった。また、シール目的で設けられたクリアランスは、漏洩量を抑制するためにラビリンス形状等の圧力損失が大きくなる形状とする必要がある。そのため、シールを通過して漏洩してくる１次流体は有効エネルギーを消費してしまっており、２次流体の圧縮に寄与できないばかりか、他の流れを阻害して圧縮効率を低下させてしまうという問題点があった。
さらに、仮にシール手段をロータに接触させてクリアランスを完全に塞いだ場合には、シール手段によってロータの高速回転が阻害され螺旋状の１次流体を生成することが困難になるという問題点があった。また、シール手段をロータに接触させると、すぐにシール手段が摩耗してしまい、シール手段を頻繁に交換しなければならないという問題点があった。 However, in the conventional pressure exchange type ejector and the cold heat generator (see, for example, Patent Document 1), the clearance between the stationary housing and the rotating rotor is blocked by the sealing means, but the object has a relative speed. It was extremely difficult to completely prevent the leakage of the primary fluid because of the seal between them. In a seal between objects having a high relative speed, it is common to provide a minute clearance between the two objects so as not to hinder the relative motion, and the high pressure primary fluid is connected to the low pressure secondary fluid side. Leaking through the clearance, the pressure of the primary fluid ejected from the nozzle is lowered, and the compression efficiency of the secondary fluid is lowered. Further, the clearance provided for the purpose of sealing needs to have a shape that increases the pressure loss such as a labyrinth shape in order to suppress the amount of leakage. For this reason, the primary fluid leaking through the seal consumes effective energy, which not only contributes to the compression of the secondary fluid, but also inhibits other flows and reduces the compression efficiency. There was a problem.
Furthermore, if the clearance is completely blocked by bringing the sealing means into contact with the rotor, the high-speed rotation of the rotor is hindered by the sealing means, making it difficult to generate a spiral primary fluid. It was. Further, when the sealing means is brought into contact with the rotor, the sealing means is worn out immediately, and there is a problem that the sealing means must be frequently replaced.

また従来のその他の圧力交換式エジェクタでは（例えば、特許文献２参照）、羽根のついたロータを回転させることにより１次流体を螺旋状にして２次流体を圧縮しているものの、１次流体が羽根にぶつかるため乱流等が発生して１次流体のエントロピーが増大し、有効エネルギーの損失が起こるという問題点があった。   In other conventional pressure exchange type ejectors (see, for example, Patent Document 2), the primary fluid is spiraled by rotating a bladed rotor to compress the secondary fluid. However, there is a problem that the entropy of the primary fluid is increased and the loss of effective energy occurs due to the occurrence of turbulent flow and the like.

本発明は、１次流体の損失が少なく、効果的に２次流体を圧縮することのできるエジェクタ及びこのエジェクタを用いる流体の圧縮方法、並びにこのエジェクタを備えた効率の高い冷熱生成システム、真空ポンプシステムを提供することを目的とする。   The present invention relates to an ejector capable of effectively compressing a secondary fluid with little loss of a primary fluid, a method for compressing a fluid using the ejector, an efficient cold heat generation system including the ejector, and a vacuum pump The purpose is to provide a system.

本発明に係るエジェクタは、１次流体が噴出されるノズルが設けられ、回転軸を中心に回転するロータと、該ロータが嵌め込まれるハウジングを備え、ロータとハウジングの間にクリアランスを有し、１次流体は、１次流体よりも全圧の低い２次流体を圧縮するエジェクタであって、１次流体の一部は、クリアランスから噴出され、２次流体は、クリアランスから噴出された１次流体の一部により補助的に圧縮されるものである。   An ejector according to the present invention is provided with a nozzle through which a primary fluid is ejected, and includes a rotor that rotates about a rotation shaft and a housing in which the rotor is fitted, and has a clearance between the rotor and the housing. The secondary fluid is an ejector that compresses the secondary fluid whose total pressure is lower than that of the primary fluid. A part of the primary fluid is ejected from the clearance, and the secondary fluid is ejected from the clearance. It is compressed in an auxiliary manner by a part of.

また本発明に係るエジェクタは、上記のクリランスが絞り部及び該絞り部に連通する拡大部を備え、クリアランスがノズル形状を有するものである。   In the ejector according to the present invention, the clearance described above includes a throttle portion and an enlarged portion communicating with the throttle portion, and the clearance has a nozzle shape.

また本発明に係るエジェクタは、上記のクリアランスが、ノズルと略平行に配置されているものである。   In the ejector according to the present invention, the clearance is arranged substantially parallel to the nozzle.

また本発明に係るエジェクタは、上記のロータが、駆動動力源により回転させられるものである。   In the ejector according to the present invention, the rotor is rotated by a driving power source.

また本発明に係るエジェクタは、上記のロータが、１次流体の噴流によって回転させられるものである。   In the ejector according to the present invention, the rotor is rotated by a jet of primary fluid.

また本発明に係るエジェクタは、上記のクリアランスにおける出口横断面面積と最小横断面面積の比が、ノズルにおける出口横断面面積と最小横断面面積の比と略同一であるものである。   In the ejector according to the present invention, the ratio of the outlet cross-sectional area and the minimum cross-sectional area in the above-described clearance is substantially the same as the ratio of the outlet cross-sectional area and the minimum cross-sectional area of the nozzle.

また本発明に係るエジェクタは、上記の１次流体及び２次流体が通過し、１次流体及び２次流体が通過する際に２次流体が１次流体により圧縮される流路を備え、該流路が、１次流体及び２次流体がその内部を通過するディフューザーのみで構成されているものである。   Further, an ejector according to the present invention includes a flow path through which the primary fluid and the secondary fluid pass, and the secondary fluid is compressed by the primary fluid when the primary fluid and the secondary fluid pass, The flow path is composed of only a diffuser through which the primary fluid and the secondary fluid pass.

本発明に係る流体の圧縮方法は、１次流体が噴出されるノズルが設けられ、回転軸を中心に回転するロータと、該ロータが嵌め込まれるハウジングを備え、ロータとハウジングの間にクリアランスを有し、１次流体は、１次流体よりも全圧の低い２次流体を圧縮するエジェクタを用いる流体の圧縮方法であって、１次流体の一部をクリアランスから噴出し、２次流体をクリアランスから噴出した１次流体の一部により補助的に圧縮するものである。   A fluid compression method according to the present invention is provided with a nozzle through which a primary fluid is ejected, and includes a rotor that rotates about a rotation shaft and a housing in which the rotor is fitted, and a clearance is provided between the rotor and the housing. The primary fluid is a fluid compression method using an ejector that compresses a secondary fluid whose total pressure is lower than that of the primary fluid. A part of the primary fluid is ejected from the clearance, and the secondary fluid is cleared. The auxiliary fluid is supplementarily compressed by a part of the primary fluid ejected from.

本発明に係る冷熱生成システムは、上記のいずれかのエジェクタを備えているものである。   A cold heat generation system according to the present invention includes any one of the ejectors described above.

本発明に係る真空ポンプシステムは、上記のいずれかのエジェクタを備えているものである。   The vacuum pump system according to the present invention includes any one of the ejectors described above.

本発明に係るエジェクタ及び流体の圧縮方法では、従来シールから有効エネルギーを消費しつつ漏れていた１次流体を積極的にクリアランスから噴出させることにより２次流体の圧縮に寄与させるため１次流体を無駄なく用いることができ、またノズルから噴出した１次流体や２次流体の流れを阻害することがないため、２次流体の圧縮効率を向上させることができる。   In the ejector and the fluid compression method according to the present invention, the primary fluid that has been leaking while consuming effective energy from the conventional seal is positively ejected from the clearance to contribute to the compression of the secondary fluid. Since it can be used without waste and does not hinder the flow of the primary fluid and the secondary fluid ejected from the nozzle, the compression efficiency of the secondary fluid can be improved.

実施形態１．
図４は、本発明の実施形態１に係るエジェクタの原理を説明するための縦断面図である。なお図４に示すエジェクタ１００は、特開２００３−２５４３００号公報に記載されたものであるが、本実施形態１に係るエジェクタ１も図４に示すエジェクタ１００と同様の原理を採用した圧力交換式エジェクタである。
図４に示すエジェクタ１００では、テール部材１０１に内蔵されたモータ１０２によって、ノズル１０３が設けられたロータ１０４を強制的に回転させている。例えばフロン、代替フロン等からなる高圧の１次流体は、１次流体供給配管１０５を通ってロータ１０４に供給され、回転しているロータ１０４のノズル１０３から噴出する。このため、ノズル１０３からほぼエジェクタ１００の中心軸方向に噴出する１次流体の噴流に回転力が与えられ、１次流体噴流はエジェクタ１００の中心軸方向に大きな速度成分を持つとともに、エジェクタ１００の中心軸に巻き付く形のらせん型押出し流となり、らせん型の１次流体塊１１０が生成される。なお図４に示すエジェクタ１００では、１次流体供給配管１０５とロータ１０４の間に軸受（図４において図示せず）を設けてロータ１０４を支持すると共に、シール（図４において図示せず）を設けて１次流体供給配管１０５とロータ１０４の間から漏れる１次流体を低減するようにしている。 Embodiment 1. FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view for explaining the principle of the ejector according to the first embodiment of the present invention. The ejector 100 shown in FIG. 4 is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-254300, but the ejector 1 according to the first embodiment is a pressure exchange type that adopts the same principle as the ejector 100 shown in FIG. It is an ejector.
In the ejector 100 shown in FIG. 4, the rotor 104 provided with the nozzle 103 is forcibly rotated by the motor 102 built in the tail member 101. For example, a high-pressure primary fluid made of, for example, chlorofluorocarbon or alternative chlorofluorocarbon is supplied to the rotor 104 through the primary fluid supply pipe 105 and is ejected from the nozzle 103 of the rotating rotor 104. For this reason, a rotational force is given to the jet of the primary fluid ejected from the nozzle 103 in the direction of the central axis of the ejector 100, and the primary fluid jet has a large velocity component in the direction of the central axis of the ejector 100. A spiral-type extruded flow that wraps around the central axis is generated, and a spiral-shaped primary fluid mass 110 is generated. In the ejector 100 shown in FIG. 4, a bearing (not shown in FIG. 4) is provided between the primary fluid supply pipe 105 and the rotor 104 to support the rotor 104, and a seal (not shown in FIG. 4) is provided. The primary fluid leaking from between the primary fluid supply pipe 105 and the rotor 104 is reduced.

また図４に示すエジェクタ１００では、１次流体供給配管１０５の周囲から１次流体よりも全圧の低い２次流体が供給される。なお図４では、２次流体を供給する配管は省略している。また２次流体は、例えばフロン、代替フロン等からなるものとする。エジェクタ１００に供給された２次流体は、らせん型の１次流体塊１１０の狭間に吸引・保持されてらせん状の２次流体塊１１１となる。らせん状の１次流体塊１１０と、らせん状の２次流体塊１１１の界面は、エジェクタ軸方向に平行ではなく、らせんの強さ（ピッチ）に応じた角度を有する。さらに、１次流体塊１１０と２次流体塊１１１は、ノズル１０３が設けられたロータ１０４の下流側において、テール部材１０１とディフューザ１０６の間の環状流路１０７を流れる間に、両流体の圧力差に起因して、らせん状の１次流体塊１１０が膨張しつつらせん状の２次流体塊１１１を容積的に圧縮し、すなわち両流体の界面を介してエネルギー（圧力）の授受を行う。らせん状の１次流体塊１１０とらせん状の２次流体塊１１１は、上記膨張・圧縮により概略等エネルギー状態となった後に混合し、ディフューザ１０６の内部で速度エネルギーを圧力エネルギーに変換し、流出配管（図示せず）から流出する。   In the ejector 100 shown in FIG. 4, a secondary fluid having a lower total pressure than the primary fluid is supplied from the periphery of the primary fluid supply pipe 105. In FIG. 4, piping for supplying the secondary fluid is omitted. The secondary fluid is made of, for example, chlorofluorocarbon or alternative chlorofluorocarbon. The secondary fluid supplied to the ejector 100 is sucked and held between the spiral primary fluid masses 110 to form a spiral secondary fluid mass 111. The interface between the spiral primary fluid mass 110 and the spiral secondary fluid mass 111 is not parallel to the ejector axial direction but has an angle corresponding to the strength (pitch) of the spiral. Furthermore, the primary fluid mass 110 and the secondary fluid mass 111 are flowed through the annular flow path 107 between the tail member 101 and the diffuser 106 on the downstream side of the rotor 104 provided with the nozzle 103, and the pressures of both fluids. Due to the difference, the spiral primary fluid mass 110 expands while the spiral secondary fluid mass 111 is volumetrically compressed, that is, energy (pressure) is transferred through the interface between the two fluids. The spiral primary fluid mass 110 and the spiral secondary fluid mass 111 are mixed after being brought into an approximately equal energy state by the expansion and compression described above, and the velocity energy is converted into pressure energy inside the diffuser 106 to be discharged. Outflow from piping (not shown).

図１は、本発明の実施形態１に係るエジェクタの縦断面図である。なお本実施形態１に係るエジェクタ１は、図４に示すエジェクタ１００と同様にらせん状の１次流体によってらせん状の２次流体を圧縮する圧力交換式エジェクタである。但し図１に示すエジェクタ１では、テール部材１０１に相当する構成要素は設けられておらず、１次流体及び２次流体の流路９がディフーザー８のみで構成されているものとする。
図１に示すエジェクタ１は、１次流体供給配管２、２次流体供給配管３、１次流体供給配管２の内部にアーム４を介して固定されたモータ５を備えており、１次流体供給配管２の先端部の内部に回転自在に嵌め込まれたロータ６を回転させる。なおロータ６は回転軸５ａに取り付けられており、モータ５が回転軸５ａを回転させることによりロータ６が回転する。またロータ６には、複数のノズル７（本実施形態１に係るエジェクタ１では４つ、図２（ｂ）参照）が設けられている。さらに図１に示すエジェクタ１はディフューザ８を備えており、ディフューザ８の内部はらせん状の１次流体及びらせん状の２次流体が通過する流路９となっている。
また本実施形態１に係るエジェクタ１では、１次流体供給配管２とロータ６の間にクリアランス（隙間）１０が設けられている。
なお本実施形態１において、ロータ６以外の構成要素であって１次流体供給配管２等の固定された部分をハウジング１１と総称するものとする。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an ejector according to Embodiment 1 of the present invention. In addition, the ejector 1 which concerns on this Embodiment 1 is a pressure exchange type ejector which compresses a helical secondary fluid with a helical primary fluid like the ejector 100 shown in FIG. However, in the ejector 1 shown in FIG. 1, the component corresponding to the tail member 101 is not provided, and the flow path 9 for the primary fluid and the secondary fluid is configured by only the diffuser 8.
An ejector 1 shown in FIG. 1 includes a primary fluid supply pipe 2, a secondary fluid supply pipe 3, and a motor 5 fixed inside the primary fluid supply pipe 2 via an arm 4. The rotor 6 that is rotatably fitted inside the tip of the pipe 2 is rotated. The rotor 6 is attached to the rotating shaft 5a, and the rotor 6 rotates when the motor 5 rotates the rotating shaft 5a. The rotor 6 is provided with a plurality of nozzles 7 (four in the ejector 1 according to the first embodiment, see FIG. 2B). Further, the ejector 1 shown in FIG. 1 includes a diffuser 8, and the inside of the diffuser 8 is a flow path 9 through which a spiral primary fluid and a spiral secondary fluid pass.
In the ejector 1 according to the first embodiment, a clearance (gap) 10 is provided between the primary fluid supply pipe 2 and the rotor 6.
In the first embodiment, components other than the rotor 6 and fixed parts such as the primary fluid supply pipe 2 are collectively referred to as a housing 11.

本実施形態１に係るエジェクタ１は、１次流体供給配管２の先端部の内部に回転自在に嵌め込まれたロータ６をモータ５により強制的に回転させる構成となっている。このようなエジェクタ１の構成によると、ロータ６に複数設けられたノズル７をモータ５により回転させるので、ノズル７から噴出する１次流体の噴流は、ディフューザ８内において１次流体のらせん流を形成する。このらせん流の速度成分は、エジェクタ軸方向に大きな速度成分を持つ。２次流体はこの１次流体らせん流のらせんとらせんの間に保持され、あたかもらせん形状のピストンで押されるようにして運搬される（図４参照）。このとき、１次流体と２次流体の界面は、流体の速度方向に対して平行ではなく、らせんの強さに応じた角度を有するため、２次流体を１次流体によるせん断により巻き込む従来方式に比較してエントロピの増大、すなわち有効エネルギーの損失を低減することができる。さらに、１次流体と２次流体が、その界面を介してエネルギー（圧力）を交換して概略等エネルギー状態となった後に混合するため、エネルギー状態の異なる流体が直接混合する場合に比較して有効エネルギー損失を抑制することができる。これらの効果により、エジェクタの効率が向上する。この１次流体および２次流体のらせん流は「非定常流(Ｎｏｎ−Ｓｔｅａｄｙ Ｆｌｏｗ）」と呼ばれている。ここに、非定常流とは、流量、速度、圧力、温度などの状態が時間的、空間的に変化する流れをいう。   The ejector 1 according to the first embodiment is configured to forcibly rotate a rotor 6 that is rotatably fitted inside the tip end portion of the primary fluid supply pipe 2 by a motor 5. According to such a configuration of the ejector 1, a plurality of nozzles 7 provided in the rotor 6 are rotated by the motor 5, so that the primary fluid jet ejected from the nozzle 7 causes a spiral flow of the primary fluid in the diffuser 8. Form. The velocity component of this spiral flow has a large velocity component in the ejector axial direction. The secondary fluid is held between the spirals of the primary fluid spiral flow, and is conveyed as if pushed by a helical piston (see FIG. 4). At this time, since the interface between the primary fluid and the secondary fluid is not parallel to the velocity direction of the fluid and has an angle corresponding to the strength of the helix, the conventional method of winding the secondary fluid by shearing with the primary fluid As compared with the above, the entropy increase, that is, the loss of effective energy can be reduced. Furthermore, since the primary fluid and the secondary fluid are mixed after the energy (pressure) is exchanged through the interface to be in an approximately equal energy state, the fluids in different energy states are mixed directly. Effective energy loss can be suppressed. These effects improve the efficiency of the ejector. The spiral flow of the primary fluid and the secondary fluid is referred to as “Non-Steady Flow”. Here, the unsteady flow refers to a flow in which a state such as a flow rate, a speed, a pressure, and a temperature changes temporally and spatially.

図２は、本発明の実施形態１に係るエジェクタにおけるロータの周辺部を示した図である。なお図２（ａ）は、ロータ６の周辺部を示した縦断面拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印Ｂ方向から見たロータ６の拡大図である。図２では、図１と同じエジェクタ１を示しており、同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。
図２（ａ）に示すように、１次流体供給配管２の先端部の内部にロータ６が回転自在に嵌め込まれており、ロータ６は回転軸５ａを介してモータ５によって回転させられる（図１参照）。これによりノズル７から噴出する１次流体は、上述のようにらせん流となる。
また図２（ｂ）に示すように、ロータ６と１次流体供給配管２の間のクリアランス１０はほぼ円筒状となっており、本実施形態１に係るエジェクタ１ではクリアランス１０からも１次流体の一部を噴出するようになっている。なお本実施形態１に係るエジェクタ１では、クリアランス１０が単純な円筒状であるためクリアランス１０から噴出される１次流体がらせん状にならないが、例えば特許文献２の図７に示すような羽根をロータ６のクリアランス１０に面する部分に設けることにより、クリアランス１０から噴出される１次流体をらせん状にするようにしてもよい。
このクリアランス１０から噴出された１次流体は、２次流体供給配管３から供給された２次流体を補助的に圧縮する。このように本実施形態１に係るエジェクタ１では、クリアランス１０にシール等の１次流体の漏れを防止する部材を設けず、積極的にクリアランス１０から１次流体を噴出することにより２次流体を圧縮するようにしている。 FIG. 2 is a view showing the periphery of the rotor in the ejector according to the first embodiment of the present invention. 2A is an enlarged longitudinal sectional view showing the periphery of the rotor 6, and FIG. 2B is an enlarged view of the rotor 6 viewed from the direction of arrow B in FIG. 2A. In FIG. 2, the same ejector 1 as FIG. 1 is shown, and the same components are denoted by the same reference numerals for description.
As shown in FIG. 2 (a), the rotor 6 is rotatably fitted inside the tip of the primary fluid supply pipe 2, and the rotor 6 is rotated by the motor 5 via the rotating shaft 5a (see FIG. 2). 1). As a result, the primary fluid ejected from the nozzle 7 becomes a spiral flow as described above.
As shown in FIG. 2B, the clearance 10 between the rotor 6 and the primary fluid supply pipe 2 is substantially cylindrical. In the ejector 1 according to the first embodiment, the primary fluid is also removed from the clearance 10. A part of In the ejector 1 according to the first embodiment, since the clearance 10 is a simple cylindrical shape, the primary fluid ejected from the clearance 10 does not spiral, but for example, a blade as shown in FIG. By providing in the part facing the clearance 10 of the rotor 6, you may make it make the primary fluid ejected from the clearance 10 spiral.
The primary fluid ejected from the clearance 10 supplementarily compresses the secondary fluid supplied from the secondary fluid supply pipe 3. As described above, in the ejector 1 according to the first embodiment, a member for preventing leakage of the primary fluid such as a seal is not provided in the clearance 10, and the secondary fluid is actively ejected from the clearance 10 by positively ejecting the primary fluid. I try to compress it.

またクリアランス１０には、図２（ａ）の矢印Ｂ方向に見て他の部分よりも横断面面積が小さくなった絞り部１０ａ及び絞り部１０ａに連通する拡大部１０ｂが設けられている。この絞り部１０ａ及び絞り部１０ａに連通する拡大部１０ｂはノズル形状を形成するものであり、クリアランス１０から噴出する１次流体の物理的条件（静圧やマッハ数等）を決定するものである。なお図２（ａ）では、１次流体供給配管２の内壁及びロータ６の外壁の両方に突起を設けて絞り１０ａを構成しているが、例えば１次流体供給配管２の内壁又はロータ６の外壁のどちらか一方に突起を設けて絞り１０ａを構成するようにしてもよい。   Further, the clearance 10 is provided with a narrowed portion 10a having a smaller cross-sectional area than other portions as viewed in the direction of arrow B in FIG. 2A and an enlarged portion 10b communicating with the narrowed portion 10a. The narrowed portion 10a and the enlarged portion 10b communicating with the narrowed portion 10a form a nozzle shape and determine the physical conditions (static pressure, Mach number, etc.) of the primary fluid ejected from the clearance 10. . In FIG. 2A, the throttle 10a is formed by providing protrusions on both the inner wall of the primary fluid supply pipe 2 and the outer wall of the rotor 6. For example, the inner wall of the primary fluid supply pipe 2 or the rotor 6 The diaphragm 10a may be configured by providing a protrusion on either one of the outer walls.

本実施形態１に係るエジェクタ１では、クリアランス１０とノズル７が平行に配置されている。ここでクリアランス１０とノズル７が平行であるとは、円筒状のクリアランス１０の中心軸と個々のノズル７の中心軸が平行であることをいうものとする。クリアランス１０とノズル７を平行に配置することにより、クリアランス１０から噴出する１次流体とノズル７から噴出する１次流体がほぼ平行となり、乱流等の発生による有効エネルギーの損失を抑制することができる。
また本実施形態１に係るエジェクタ１では、クリアランス１０における出口横断面面積と最小横断面面積の比が、ノズル７における出口横断面面積と最小横断面面積の比とほぼ同一となるように設計されている。なお図２（ａ）において、クリアランス１０の横断面面積が最小となる部分は絞り１０ａの部分であり、ノズル７の横断面面積が最小となる部分は絞り７ａの部分である。一般に、ノズル形状における出口横断面面積と最小横断面面積の比がノズルから噴出する噴流の物理的条件（静圧やマッハ数等）を決定する。通常、ノズル７は効果的に２次流体を圧縮できるような出口横断面面積と最小横断面面積の比に設計してあり、クリアランス１０の形状もこれと略同一とすることによって、クリアランス１０からの１次流体噴流が効果的に２次流体を圧縮可能となる。 In the ejector 1 according to the first embodiment, the clearance 10 and the nozzle 7 are arranged in parallel. Here, that the clearance 10 and the nozzle 7 are parallel means that the central axis of the cylindrical clearance 10 and the central axis of each nozzle 7 are parallel. By arranging the clearance 10 and the nozzle 7 in parallel, the primary fluid ejected from the clearance 10 and the primary fluid ejected from the nozzle 7 become substantially parallel, and the loss of effective energy due to the occurrence of turbulence or the like can be suppressed. it can.
In the ejector 1 according to the first embodiment, the ratio of the outlet cross-sectional area and the minimum cross-sectional area in the clearance 10 is designed to be substantially the same as the ratio of the outlet cross-sectional area and the minimum cross-sectional area in the nozzle 7. ing. In FIG. 2A, the portion of the clearance 10 having the smallest cross-sectional area is the portion of the diaphragm 10a, and the portion of the nozzle 7 having the smallest cross-sectional area is the portion of the restrictor 7a. In general, the ratio of the outlet cross-sectional area to the minimum cross-sectional area in the nozzle shape determines the physical conditions (static pressure, Mach number, etc.) of the jet ejected from the nozzle. Normally, the nozzle 7 is designed to have a ratio of the outlet cross-sectional area and the minimum cross-sectional area so that the secondary fluid can be effectively compressed. The primary fluid jet can effectively compress the secondary fluid.

なお本実施形態１では、ロータ６の駆動動力源として電動モータ等からなるモータ５を使用しているが、ロータ６の駆動動力源としてエンジン等を使用するようにしてもよい。
またロータ６の駆動動力源（モータ５等）を使用せず、ロータ６を１次流体の噴流によって回転させるようにしてもよい。これは例えばロータ６に設けられるノズル７を、回転軸５ａに対して斜めに設置して、噴出する噴流の反動でいわゆるタービンのように回転させるものである。このような構成によっても１次流体をらせん状にすることができる。 In the first embodiment, the motor 5 composed of an electric motor or the like is used as the driving power source for the rotor 6. However, an engine or the like may be used as the driving power source for the rotor 6.
Alternatively, the rotor 6 may be rotated by the primary fluid jet without using the driving power source (such as the motor 5) of the rotor 6. For example, the nozzle 7 provided in the rotor 6 is installed obliquely with respect to the rotating shaft 5a, and is rotated like a so-called turbine by the reaction of the jetting jet. Even with such a configuration, the primary fluid can be spiraled.

本実施形態１では、従来クリアランスから漏れていた１次流体をクリアランス１０から積極的に噴出させることにより２次流体を補助的に圧縮するため、１次流体を無駄なく用いることができ、またクリアランスから漏れた１次流体が２次流体の圧縮を阻害することがないため、２次流体の圧縮効率を向上させることができる。
またテール部材１０１を設けず、１次流体及び２次流体の流路９をディフーザー８のみで構成しているため、１次流体及び２次流体がテール部材１０１に接触することによる摩擦損失を低減することができる。 In the first embodiment, since the secondary fluid is supplementarily compressed by positively ejecting the primary fluid leaking from the conventional clearance from the clearance 10, the primary fluid can be used without waste. Since the primary fluid leaking from the secondary fluid does not hinder the compression of the secondary fluid, the compression efficiency of the secondary fluid can be improved.
Also, since the tail member 101 is not provided and the flow path 9 for the primary fluid and the secondary fluid is configured only by the diffuser 8, friction loss due to the contact of the primary fluid and the secondary fluid with the tail member 101 is reduced. can do.

実施形態２．
図３は、実施形態１に示すエジェクタを備えた冷熱生成システムのシステム構成を示した図である。なお図３に示す冷熱生成システムは例示であり、実施形態１に係るエジェクタ１を備えた冷熱生成システムは図３に示されるものに限定されない。
図３に示す冷熱生成システムでは、エジェクタ１に一次流体の供給手段として蒸気発生器３２の駆動蒸気配管３３が接続されている。またエジェクタ１には二次流体の供給手段として蒸発器３４の二次蒸気配管３５が接続されている。また、エジェクタ１は混合気排出管３６により凝縮器３７に接続され、凝縮器３７と蒸気発生器３２は蒸気発生器戻りポンプ３８をもつ蒸気発生器戻り配管３９で接続され、凝縮器３７と蒸発器３４は減圧弁４０をもつ蒸発器戻り配管４１で接続されている。
凝縮器３７に流入する一次流体の駆動蒸気と二次蒸気の混合気は凝縮器３７の冷却水熱交換器４２により冷却され、凝縮する。凝縮した液体は、蒸気発生器戻り配管３９を経由して蒸気発生器３２に戻されると同時に、蒸発器戻り配管４１により蒸発器３４に戻される。
蒸発器３４内の二次蒸気がエジェクタ１により吸引される際に発生する二次蒸気の気化熱（蒸発潜熱）により温度低下、すなわち冷凍が発生し、蒸発器３４に接続されている冷熱負荷４３を冷却する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a system configuration of a cold heat generation system including the ejector shown in the first embodiment. The cold heat generation system shown in FIG. 3 is an exemplification, and the cold heat generation system including the ejector 1 according to the first embodiment is not limited to the one shown in FIG.
In the cold heat generation system shown in FIG. 3, a drive steam pipe 33 of a steam generator 32 is connected to the ejector 1 as a primary fluid supply unit. The ejector 1 is connected to a secondary steam pipe 35 of an evaporator 34 as a secondary fluid supply means. The ejector 1 is connected to a condenser 37 by an air-fuel mixture discharge pipe 36, and the condenser 37 and the steam generator 32 are connected by a steam generator return pipe 39 having a steam generator return pump 38, and the condenser 37 and the evaporation are connected. The vessel 34 is connected by an evaporator return pipe 41 having a pressure reducing valve 40.
The mixture of the driving fluid and the secondary steam of the primary fluid flowing into the condenser 37 is cooled by the cooling water heat exchanger 42 of the condenser 37 and condensed. The condensed liquid is returned to the vapor generator 32 via the vapor generator return pipe 39 and simultaneously returned to the evaporator 34 via the evaporator return pipe 41.
A temperature drop, that is, refrigeration occurs due to the vaporization heat (evaporation latent heat) of the secondary steam generated when the secondary steam in the evaporator 34 is sucked by the ejector 1, and a cooling load 43 connected to the evaporator 34. Cool down.

なお、蒸気発生器３２に接続されている熱交換器４４の熱源としては、電力や燃料の燃焼によるもののほか、工場排熱や排ガス熱なども利用される。また、一次、二次流体の冷媒としては、フロン、代替フロン、水、アルコール、アンモニア、炭化水素、あるいはこれらの混合物などが利用される。
また本実施形態２では、実施形態１に係るエジェクタ１を用いた冷熱生成システムを示しているが、実施形態１に係るエジェクタ１は例えば真空ポンプシステムに用いることもできる。この真空ポンプシステムは、例えば図３の冷熱生成システムにおいて、凝縮器３７から蒸発器戻り配管４１を経由して蒸発器３４に凝縮した液体を戻すことを行わず、蒸発器３４から２次流体を吸引のみを行うことにより構成することができる。 In addition, as a heat source of the heat exchanger 44 connected to the steam generator 32, factory exhaust heat, exhaust gas heat, and the like are used in addition to power and fuel combustion. Further, as the refrigerant for the primary and secondary fluids, chlorofluorocarbon, alternative chlorofluorocarbon, water, alcohol, ammonia, hydrocarbon, or a mixture thereof is used.
In the second embodiment, the cold heat generation system using the ejector 1 according to the first embodiment is shown. However, the ejector 1 according to the first embodiment can also be used in a vacuum pump system, for example. This vacuum pump system does not return the condensed liquid from the condenser 37 to the evaporator 34 via the evaporator return pipe 41 in the cold heat generation system of FIG. It can be configured by performing only suction.

なお本発明に係るエジェクタ及び流体の圧縮方法、冷熱生成システム並びに真空ポンプシステムは、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。例えば図１に示すエジェクタ１において、モータ５をディフーザー８の内部に設けるようにしてもよい。また、図１ではクリアランス１０の出口とノズル７の出口が同一横断面上に配置されているが、それぞれの出口の位置を軸方向に異なる横断面上に配置してもよい。   The ejector, the fluid compression method, the cold heat generation system, and the vacuum pump system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be changed within the scope of the idea of the present invention. For example, in the ejector 1 shown in FIG. 1, the motor 5 may be provided inside the diffuser 8. In FIG. 1, the outlet of the clearance 10 and the outlet of the nozzle 7 are arranged on the same cross section, but the positions of the respective outlets may be arranged on different cross sections in the axial direction.

本発明の実施形態１に係るエジェクタの縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the ejector which concerns on Embodiment 1 of this invention. 実施形態１に係るエジェクタにおけるロータの周辺部を示した図。The figure which showed the peripheral part of the rotor in the ejector which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態１に示すエジェクタを備えた冷熱生成システムのシステム構成を示した図。The figure which showed the system configuration | structure of the cold-heat generation system provided with the ejector shown in Embodiment 1. FIG. 本発明の実施形態１に係るエジェクタの原理を説明するための縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining the principle of the ejector according to the first embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ エジェクタ、２ １次流体供給配管、３ ２次流体供給配管、４ アーム、５ モータ、５ａ 回転軸、６ ロータ、７ ノズル、８ ディフューザ、９ 流路、１０ クリアランス、１１ ハウジング。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ejector, 2 Primary fluid supply piping, 3 Secondary fluid supply piping, 4 Arm, 5 Motor, 5a Rotating shaft, 6 Rotor, 7 Nozzle, 8 Diffuser, 9 Flow path, 10 Clearance, 11 Housing.

Claims (10)

１次流体が噴出されるノズルが設けられ、回転軸を中心に回転するロータと、該ロータが嵌め込まれるハウジングを備え、前記ロータと前記ハウジングの間にクリアランスを有し、前記１次流体は、該１次流体よりも全圧の低い２次流体を圧縮するエジェクタであって、
前記１次流体の一部は、前記クリアランスから噴出され、前記２次流体は、前記クリアランスから噴出された１次流体の一部により補助的に圧縮されることを特徴とするエジェクタ。 A nozzle for ejecting a primary fluid is provided, and includes a rotor that rotates about a rotation axis, and a housing in which the rotor is fitted, and has a clearance between the rotor and the housing. An ejector for compressing a secondary fluid having a lower total pressure than the primary fluid,
Part of the primary fluid is ejected from the clearance, and the secondary fluid is supplementarily compressed by part of the primary fluid ejected from the clearance. 前記クリランスは絞り部及び該絞り部に連通する拡大部を備え、前記クリアランスはノズル形状を有することを特徴とする請求項１記載のエジェクタ。   The ejector according to claim 1, wherein the clearance includes an aperture portion and an enlarged portion communicating with the aperture portion, and the clearance has a nozzle shape. 前記クリアランスは、前記ノズルと略平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のエジェクタ。   The ejector according to claim 1, wherein the clearance is disposed substantially parallel to the nozzle. 前記ロータは、駆動動力源により回転させられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のエジェクタ。   The ejector according to claim 1, wherein the rotor is rotated by a driving power source. 前記ロータは、前記１次流体の噴流によって回転させられることを特徴とする請求項１又は２記載のエジェクタ。   The ejector according to claim 1, wherein the rotor is rotated by a jet of the primary fluid. 前記クリアランスにおける出口横断面面積と最小横断面面積の比は、前記ノズルにおける出口横断面面積と最小横断面面積の比と略同一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエジェクタ。   6. The ratio of the outlet cross-sectional area and the minimum cross-sectional area in the clearance is substantially the same as the ratio of the outlet cross-sectional area and the minimum cross-sectional area of the nozzle. 6. Ejector. 前記１次流体及び前記２次流体が通過し、前記１次流体及び前記２次流体が通過する際に前記２次流体が前記１次流体により圧縮される流路を備え、該流路は、前記１次流体及び前記２次流体がその内部を通過するディフューザーのみで構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のエジェクタ。   The primary fluid and the secondary fluid pass through, and when the primary fluid and the secondary fluid pass through, the secondary fluid is compressed by the primary fluid, and the flow channel includes: The ejector according to any one of claims 1 to 6, wherein the primary fluid and the secondary fluid are constituted only by a diffuser that passes through the inside thereof. １次流体が噴出されるノズルが設けられ、回転軸を中心に回転するロータと、該ロータが嵌め込まれるハウジングを備え、前記ロータと前記ハウジングの間にクリアランスを有し、前記１次流体は、該１次流体よりも全圧の低い２次流体を圧縮するエジェクタを用いる流体の圧縮方法であって、
前記１次流体の一部を前記クリアランスから噴出し、前記２次流体を前記クリアランスから噴出した１次流体の一部により補助的に圧縮することを特徴とする流体の圧縮方法。 A nozzle for ejecting a primary fluid is provided, and includes a rotor that rotates about a rotation axis, and a housing in which the rotor is fitted, and has a clearance between the rotor and the housing. A fluid compression method using an ejector for compressing a secondary fluid whose total pressure is lower than that of the primary fluid,
A method of compressing fluid, wherein a part of the primary fluid is ejected from the clearance, and the secondary fluid is supplementarily compressed by a part of the primary fluid ejected from the clearance. 請求項１〜７のいずれかに記載のエジェクタを備えていることを特徴とする冷熱生成システム。   A cold heat generation system comprising the ejector according to claim 1. 請求項１〜７のいずれかに記載のエジェクタを備えていることを特徴とする真空ポンプシステム。
A vacuum pump system comprising the ejector according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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