JP2016138547A - エジェクタ及びヒートポンプ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
液相の作動流体が供給される第1ノズルと、
気相の作動流体が吸い込まれる第2ノズルと、
前記第1ノズルの先端部に配置され、前記液相の作動流体を液相状態のまま霧化させる霧化機構と、
前記霧化機構で生成された霧状の作動流体と前記第2ノズルに吸い込まれた前記気相の作動流体とを混合して流体混合物を生成する混合部と、
を備えたエジェクタであって、
前記霧化機構は、複数のオリフィスと、前記複数のオリフィスから噴射された複数の噴流のそれぞれが衝突する衝突板とを含み、
前記衝突板は、前記噴流が衝突する衝突面として、前記エジェクタの出口に向かってそれぞれ延びる第1主面及び第2主面を有し、
前記複数のオリフィスは、前記衝突板の前記第1主面の側に配置された複数の第1オリフィスと、前記衝突板の前記第2主面の側に配置された複数の第2オリフィスとを含む、エジェクタを提供する。
液相の作動流体が供給される第1ノズルと、
気相の作動流体が吸い込まれる第2ノズルと、
前記第1ノズルの先端部に配置され、前記液相の作動流体を液相状態のまま霧化させる霧化機構と、
前記霧化機構で生成された霧状の作動流体と前記第2ノズルに吸い込まれた前記気相の作動流体とを混合して流体混合物を生成する混合部と、
を備えたエジェクタであって、
前記霧化機構は、複数のオリフィスと、前記複数のオリフィスから噴射された複数の噴流のそれぞれが衝突する衝突板とを含み、
前記衝突板は、前記噴流が衝突する衝突面として、前記エジェクタの出口に向かってそれぞれ延びる第1主面及び第2主面を有し、
前記複数のオリフィスは、前記衝突板の前記第1主面の側に配置された複数の第1オリフィスと、前記衝突板の前記第2主面の側に配置された複数の第2オリフィスとを含む、エジェクタを提供する。
液相の作動流体が供給される第1ノズルと、
気相の作動流体が吸い込まれる第2ノズルと、
前記第1ノズルの先端部に配置され、前記液相の作動流体を液相状態のまま霧化させる霧化機構と、
前記霧化機構で生成された霧状の作動流体と前記第2ノズルに吸い込まれた前記気相の作動流体とを混合して流体混合物を生成する混合部と、
を備えたエジェクタであって、
前記霧化機構は、複数のオリフィスと、前記複数のオリフィスから噴射された複数の噴流のそれぞれが衝突する衝突板とを含み、
前記衝突板は、前記噴流が衝突する衝突面として、前記エジェクタの出口に向かって延びる主面を有し、
前記エジェクタの中心軸を含む断面において、(a)前記衝突板の前記主面の延長線が前記混合部の内壁面に交差している、又は、(b)前記混合部の出口側の開口面において前記エジェクタの前記中心軸から前記混合部の内壁面までの距離がrで表されるとき、前記衝突板の前記主面の延長線と前記混合部の前記出口側の開口面との交点が、前記混合部の前記出口側の開口面と前記混合部の前記内壁面との境界からr/4までの範囲にある、エジェクタを提供する。
冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、
冷媒液が流れる熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気と、前記熱交換器から流出した前記冷媒液とを用いて冷媒混合物を生成する、第1〜第15態様のいずれか1つのエジェクタと、
前記エジェクタから前記冷媒混合物を受け取り、前記冷媒混合物から前記冷媒液を抽出する抽出器と、
前記抽出器から前記熱交換器を経由して前記エジェクタに至る液経路と、
前記冷媒液を貯留し、前記冷媒液を蒸発させることによって前記圧縮機で圧縮されるべき前記冷媒蒸気を生成する蒸発器と、
を備えた、ヒートポンプ装置を提供する。
図1に示すように、エジェクタ11は、第1ノズル40、第2ノズル41、混合部42、ディフューザ部43及び霧化機構44を有する。ディフューザ部43は省略されていてもよい。第1ノズル40は、エジェクタ11の中心部に配置された筒状の部分である。第1ノズル40には、駆動流としての冷媒液(液相の作動流体)が供給される。第2ノズル41は、第1ノズル40の周りに環状の空間を形成している部分である。第2ノズル41に冷媒蒸気(気相の作動流体)が吸い込まれる。混合部42は、第1ノズル40及び第2ノズル41の両方に連通している筒状の部分である。霧化機構44は、混合部42に面するように第1ノズル40の先端部に配置されている。霧化機構44は、冷媒液を液相状態のまま霧化させる機能を有する。霧化機構44で生成された霧状の冷媒と第2ノズル41に吸い込まれた冷媒蒸気とが混合部42で混合され、冷媒混合物(流体混合物)が生成される。ディフューザ部43は、混合部42に連通している筒状の部分であって、冷媒混合物をエジェクタ11の外部に吐出させる開口部を有する。ディフューザ部43の内径は、上流側から下流側に向かって徐々に拡大している。ディフューザ部43において、冷媒混合物の速度が減らされ、これにより、冷媒混合物の静圧が回復する。ディフューザ部43が省略されている場合には、混合部42にて冷媒混合物の静圧が回復する。第1ノズル40、第2ノズル41、混合部42、ディフューザ部43及び霧化機構44は、共通の中心軸Oを持っている。
図11、図12A及び図12Bに示すように、本実施形態に係るエジェクタ61において、霧化機構46は、平面視で矩形の形状を有する。詳細には、霧化機構46は、矩形の噴射部71及び平板状の衝突板73を有する。噴射部71には、複数のオリフィス71a及び71bが形成されている。衝突板73は、噴射部71から噴射された噴流が衝突する衝突面として、第1主面73p及び第2主面73qを有する。第1主面73p及び第2主面73qは、それぞれ、エジェクタ61の出口に向かって延びている。第1主面73p及び第2主面73qは、ともに平坦面である。第1主面73pは、第2主面73qに対して少し傾いている。複数のオリフィス71a及び71bは、複数の第1オリフィス71a及び複数の第2オリフィス71bを含む。複数の第1オリフィス71aは、衝突板73の第1主面73pの側に配置されている。複数の第2オリフィス71bは、衝突板73の第2主面73qの側に配置されている。第1オリフィス71aから噴射された噴流が衝突板73の第1主面73pに衝突する。第2オリフィス71bから噴射された噴流が衝突板73の第2主面73qに衝突する。
図17に示すように、本実施形態のヒートポンプ装置200(冷凍サイクル装置)は、第1熱交換ユニット10、第2熱交換ユニット20、圧縮機31及び蒸気経路32を備えている。第1熱交換ユニット10及び第2熱交換ユニット20は、それぞれ、放熱側回路及び吸熱側回路を形成している。第2熱交換ユニット20で生成された冷媒蒸気が圧縮機31及び蒸気経路32を経由して第1熱交換ユニット10に供給される。
12 第1抽出器
13 第1ポンプ
14 第1熱交換器
15 液経路
15a〜15d 配管
21 蒸発器
22 第2ポンプ
23 第2熱交換器
24 循環路
31 圧縮機
32 蒸気経路
40 第1ノズル
41 第2ノズル
42 混合部
42p 内周面
42q 開口面
43 ディフューザ部
44,44B,44C,44E,44F,46,46B,46C,46D 霧化機構
51,71 噴射部
51a,71a 第1オリフィス
51b,71b 第2オリフィス
53,73 衝突板
53p,73p 第1主面
53q,73q 第2主面
200 ヒートポンプ装置
O 中心軸
Claims (19)
- 液相の作動流体が供給される第1ノズルと、
気相の作動流体が吸い込まれる第2ノズルと、
前記第1ノズルの先端部に配置され、前記液相の作動流体を液相状態のまま霧化させる霧化機構と、
前記霧化機構で生成された霧状の作動流体と前記第2ノズルに吸い込まれた前記気相の作動流体とを混合して流体混合物を生成する混合部と、
を備えたエジェクタであって、
前記霧化機構は、複数のオリフィスと、前記複数のオリフィスから噴射された複数の噴流のそれぞれが衝突する衝突板とを含み、
前記衝突板は、前記噴流が衝突する衝突面として、前記エジェクタの出口に向かってそれぞれ延びる第1主面及び第2主面を有し、
前記複数のオリフィスは、前記衝突板の前記第1主面の側に配置された複数の第1オリフィスと、前記衝突板の前記第2主面の側に配置された複数の第2オリフィスとを含む、エジェクタ。 - 前記エジェクタの中心軸を含む断面において、(a)前記衝突板の前記第1主面の延長線が前記混合部の内壁面に交差している、又は、(b)前記混合部の出口側の開口面において前記エジェクタの前記中心軸から前記混合部の内壁面までの距離がrで表されるとき、前記衝突板の前記第1主面の延長線と前記混合部の前記出口側の開口面との交点が、前記混合部の前記出口側の開口面と前記混合部の前記内壁面との境界からr/4までの範囲にある、請求項1に記載のエジェクタ。
- 前記霧化機構は、複数の前記衝突板を有する、請求項1又は2に記載のエジェクタ。
- 前記エジェクタの前記中心軸から前記混合部の前記内壁面に向かう方向に沿って、複数の前記衝突板が設けられており、
前記混合部の前記内壁面に最も近い位置に配置された前記衝突板において、前記第1主面が前記第2主面よりも前記混合部の前記内壁面の近くに位置し、かつ、前記要件(a)又は(b)を満たす、請求項2に記載のエジェクタ。 - 前記霧化機構を前記エジェクタの出口側から平面視したとき、前記複数の第1オリフィスが第1の仮想円の上に配置され、前記複数の第2オリフィスが前記第1の仮想円と同心の関係にある第2の仮想円の上に配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエジェクタ。
- 前記衝突板の前記第1主面及び前記第2主面は、円錐面又は円柱面である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のエジェクタ。
- 前記エジェクタの前記中心軸から前記混合部の前記内壁面に向かう方向に沿って、複数の前記衝突板が設けられており、
前記霧化機構を前記エジェクタの出口側から平面視したとき、前記複数のオリフィスは、互いに同心の関係にある複数の仮想円の上に配置されており、
互いに隣り合う前記仮想円のそれぞれの間に前記衝突板が配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエジェクタ。 - 前記衝突板の前記第1主面及び前記第2主面は、前記複数の仮想円と同心の関係にある円錐面又は円柱面である、請求項7に記載のエジェクタ。
- 前記霧化機構を前記エジェクタの出口側から平面視したとき、前記複数の第1オリフィスが第1の仮想直線の上に配置され、前記複数の第2オリフィスが前記第1の仮想直線に平行な第2の仮想直線の上に配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエジェクタ。
- 前記霧化機構は、複数の前記衝突板を有し、
前記霧化機構を前記混合部の出口側から平面視したとき、前記複数のオリフィスは、互いに平行な複数の仮想直線の上に配置されており、
互いに隣り合う前記仮想直線のそれぞれの間に前記衝突板が配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエジェクタ。 - 前記エジェクタの中心軸に垂直な断面において、前記混合部の前記内壁面が円形を示す、請求項1〜8のいずれか1項に記載のエジェクタ。
- 前記エジェクタの中心軸に垂直な断面において、前記混合部の前記内壁面が多角形を示す、請求項1、9及び10のいずれか1項に記載のエジェクタ。
- 前記複数の第1オリフィスと前記複数の第2オリフィスとが前記衝突板に沿って互い違いに配置されている、請求項1〜12のいずれか1項に記載のエジェクタ。
- 前記流体混合物を減速することによって静圧を回復させるディフューザ部をさらに備えた、請求項1〜13のいずれか1項に記載のエジェクタ。
- 液相の作動流体が供給される第1ノズルと、
気相の作動流体が吸い込まれる第2ノズルと、
前記第1ノズルの先端部に配置され、前記液相の作動流体を液相状態のまま霧化させる霧化機構と、
前記霧化機構で生成された霧状の作動流体と前記第2ノズルに吸い込まれた前記気相の作動流体とを混合して流体混合物を生成する混合部と、
を備えたエジェクタであって、
前記霧化機構は、複数のオリフィスと、前記複数のオリフィスから噴射された複数の噴流のそれぞれが衝突する衝突板とを含み、
前記衝突板は、前記噴流が衝突する衝突面として、前記エジェクタの出口に向かって延びる主面を有し、
前記エジェクタの中心軸を含む断面において、(a)前記衝突板の前記主面の延長線が前記混合部の内壁面に交差している、又は、(b)前記混合部の出口側の開口面において前記エジェクタの前記中心軸から前記混合部の内壁面までの距離がrで表されるとき、前記衝突板の前記主面の延長線と前記混合部の前記出口側の開口面との交点が、前記混合部の前記出口側の開口面と前記混合部の前記内壁面との境界からr/4までの範囲にある、エジェクタ。 - 冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、
冷媒液が流れる熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気と、前記熱交換器から流出した前記冷媒液とを用いて冷媒混合物を生成する、請求項1〜15のいずれか1項に記載のエジェクタと、
前記エジェクタから前記冷媒混合物を受け取り、前記冷媒混合物から前記冷媒液を抽出する抽出器と、
前記抽出器から前記熱交換器を経由して前記エジェクタに至る液経路と、
前記冷媒液を貯留し、前記冷媒液を蒸発させることによって前記圧縮機で圧縮されるべき前記冷媒蒸気を生成する蒸発器と、
を備えた、ヒートポンプ装置。 - 前記エジェクタから吐出された前記冷媒混合物の圧力は、前記エジェクタに吸い込まれる前記冷媒蒸気の圧力より高く、前記エジェクタに供給される前記冷媒液の圧力より低い、請求項16に記載のヒートポンプ装置。
- 前記冷媒は、常温での飽和蒸気圧が負圧の冷媒である、請求項16又は17に記載のヒートポンプ装置。
- 前記冷媒は、主成分として水を含む、請求項16〜18のいずれか1項に記載のヒートポンプ装置。
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