JP2017020676A - Ejector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体を減圧するとともに、高速度で噴射される噴射流体の吸引作用によって流体を吸引するエジェクタに関する。 The present invention relates to an ejector that decompresses a fluid and sucks the fluid by a suction action of a jet fluid ejected at a high speed.
従来、特許文献1に、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用されて、冷媒を減圧するとともに、高速度で噴射される噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口から蒸発器出口側冷媒を吸引し、噴射冷媒と吸引冷媒(すなわち、蒸発器出口側冷媒)とを混合させて昇圧させるエジェクタが開示されている。 Conventionally, in Patent Document 1, applied to a vapor compression refrigeration cycle apparatus, the refrigerant is decompressed, and the evaporator outlet side refrigerant is sucked from the refrigerant suction port by the suction action of the injected refrigerant injected at a high speed, An ejector is disclosed in which an injection refrigerant and a suction refrigerant (that is, an evaporator outlet side refrigerant) are mixed to increase the pressure.
この特許文献1のエジェクタでは、ボデーの内部に略円錐形状の通路形成部材を配置し、ボデーと通路形成部材の円錐状側面との間に断面円環状の冷媒通路を形成している。そして、この冷媒通路のうち、冷媒流れ最上流側の部位を、高圧冷媒を減圧させて噴射するノズル通路として利用している。さらに、ノズル通路の冷媒流れ下流側の部位を、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させて昇圧させるディフューザ通路として利用している。 In the ejector disclosed in Patent Document 1, a substantially conical passage forming member is disposed inside the body, and an annular refrigerant passage is formed between the body and the conical side surface of the passage forming member. Of the refrigerant passage, a portion on the most upstream side of the refrigerant flow is used as a nozzle passage for depressurizing and injecting the high-pressure refrigerant. Furthermore, the part of the nozzle passage on the downstream side of the refrigerant flow is used as a diffuser passage for increasing the pressure by mixing the injected refrigerant and the suction refrigerant.
また、特許文献1のエジェクタのボデーには、気液分離空間、並びに、液相冷媒流出通路が形成されている。気液分離空間は、遠心力の作用によって、ディフューザ通路から流出した冷媒の気液を分離するための回転体形状の空間である。液相冷媒流出通路は、気液分離空間にて分離された液相冷媒を流出させるための冷媒通路である。さらに、この液相冷媒流出通路は、中心軸方向から見たときに、気液分離空間にて旋回する冷媒の旋回方向に沿って、気液分離空間の外周の接線方向に延びる形状に形成されている。 In addition, a gas-liquid separation space and a liquid-phase refrigerant outflow passage are formed in the body of the ejector of Patent Document 1. The gas-liquid separation space is a rotating body-shaped space for separating the gas-liquid refrigerant flowing out of the diffuser passage by the action of centrifugal force. The liquid phase refrigerant outflow passage is a refrigerant passage for flowing out the liquid phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space. Further, the liquid-phase refrigerant outflow passage is formed in a shape extending in the tangential direction of the outer periphery of the gas-liquid separation space along the swirling direction of the refrigerant swirling in the gas-liquid separation space when viewed from the central axis direction. ing.
これにより、特許文献1のエジェクタでは、液相冷媒流出通路を流通する液相冷媒の流れ方向が急転向してしまうことを抑制している。そして、液相冷媒の流れ方向の急転向を抑制することで、気液分離空間内の気液界面が乱れてしまうことを抑制し、気液分離空間における気液分離性能を向上させようとしている。 Thereby, in the ejector of patent document 1, it is suppressing that the flow direction of the liquid phase refrigerant | coolant which distribute | circulates a liquid phase refrigerant | coolant outflow passage changes suddenly. And by suppressing the sudden turning of the flow direction of the liquid-phase refrigerant, the gas-liquid interface in the gas-liquid separation space is prevented from being disturbed, and the gas-liquid separation performance in the gas-liquid separation space is improved. .
しかしながら、特許文献1のエジェクタのように、気液分離空間における気液分離性能を向上させるために、液相冷媒流出通路を気液分離空間の外周の接線方向に延びる形状に形成してしまうと、液相冷媒流出通路の最下流部となる液相冷媒流出口の位置が制約されてしまう。すなわち、液相冷媒流出口を配置する際の自由度が低下してしまう。 However, as in the ejector of Patent Document 1, in order to improve the gas-liquid separation performance in the gas-liquid separation space, the liquid-phase refrigerant outflow passage is formed in a shape extending in the tangential direction of the outer periphery of the gas-liquid separation space. Thus, the position of the liquid-phase refrigerant outlet that is the most downstream portion of the liquid-phase refrigerant outflow passage is restricted. That is, the freedom degree at the time of arrange | positioning a liquid phase refrigerant | coolant outflow port will fall.
さらに、液相冷媒流出口には、蒸発器の冷媒入口側へ冷媒を導く冷媒配管やジョイントが接続されるので、液相冷媒流出口の位置が制約されてしまうと、エジェクタを冷凍サイクル装置に適用する際の搭載性を悪化させてしまう原因となる。 Furthermore, since a refrigerant pipe and a joint for guiding the refrigerant to the refrigerant inlet side of the evaporator are connected to the liquid-phase refrigerant outlet, if the position of the liquid-phase refrigerant outlet is restricted, the ejector is connected to the refrigeration cycle apparatus. It becomes a cause of deteriorating the mountability at the time of application.
本発明は、上記点に鑑み、気液分離性能の悪化を招くことなく、エジェクタの搭載性を向上させることを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to improve the mountability of an ejector without deteriorating gas-liquid separation performance.
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置(10)に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル(32)と、ノズル(32)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口(31b)、および噴射冷媒と冷媒吸引口(31b)から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させるディフューザ部(13c)が形成されたボデー(30)と、を備え、
ボデー(30)の内部には、ディフューザ部(13c)から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間(30f)、および気液分離空間(30f)にて分離された液相冷媒を液相冷媒流出口(31c)へ導く液相冷媒流出通路(39a)が形成されており、
気液分離空間(30f)は、回転体形状に形成されて、内部へ流入した冷媒が旋回することで生じる遠心力の作用によって、冷媒の気液を分離する空間であり、気液分離空間(30f)は、内部へ流入した冷媒を旋回させることで生じる遠心力の作用によって、冷媒の気液を分離する空間であり、液相冷媒流出通路(39a)は、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積が徐々に拡大する拡大部(39b)を有していることを特徴とする。
The present invention has been devised to achieve the above object, and in the invention described in claim 1, an ejector applied to the vapor compression refrigeration cycle apparatus (10),
The refrigerant is sucked from the nozzle (32) for injecting the refrigerant, the refrigerant suction port (31b) for sucking the refrigerant from the outside by the suction action of the jet refrigerant injected from the nozzle (32), and the jet refrigerant and the refrigerant suction port (31b). A body (30) formed with a diffuser part (13c) for mixing and increasing the pressure of the sucked refrigerant,
Inside the body (30), liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (30f) and gas-liquid separation space (30f) for separating the gas-liquid of the refrigerant flowing out from the diffuser section (13c) is liquidized. A liquid phase refrigerant outflow passage (39a) leading to the phase refrigerant outlet (31c) is formed,
The gas-liquid separation space (30f) is a space which is formed in a rotating body shape and separates the gas-liquid of the refrigerant by the action of centrifugal force generated by the rotation of the refrigerant flowing into the interior. 30f) is a space that separates the gas and liquid of the refrigerant by the action of centrifugal force generated by swirling the refrigerant that has flown into the interior, and the liquid-phase refrigerant outflow passage (39a) is a passage toward the downstream side of the refrigerant flow. It has the enlarged part (39b) which a cross-sectional area expands gradually, It is characterized by the above-mentioned.
これによれば、液相冷媒流出通路(39a)が拡大部(39b)を有しているので、拡大部(39b)にて気液分離空間(30f)から流出した液相冷媒の流速を低下させることができる。従って、液相冷媒を液相冷媒流出口(31c)から流出させるために、流速の低下した液相冷媒の流れ方向を急転向させたとしても、液相冷媒流出通路(39a)を流通する液相冷媒の流れを大きく妨げてしまうことがなく、気液分離空間(30f)内の気液界面が乱れてしまうことを抑制することができる。 According to this, since the liquid phase refrigerant outflow passage (39a) has the enlarged portion (39b), the flow rate of the liquid phase refrigerant that has flowed out of the gas-liquid separation space (30f) at the enlarged portion (39b) is reduced. Can be made. Therefore, even if the flow direction of the liquid-phase refrigerant whose flow rate is reduced is suddenly changed to cause the liquid-phase refrigerant to flow out from the liquid-phase refrigerant outlet (31c), the liquid flowing through the liquid-phase refrigerant outflow passage (39a) It is possible to prevent the gas-liquid interface in the gas-liquid separation space (30f) from being disturbed without greatly disturbing the flow of the phase refrigerant.
さらに、拡大部(39b)にて液相冷媒の流速を低下させることで、液相冷媒の有する運動エネルギを圧力エネルギに変換することができるので、昇圧させた液相冷媒の静圧を利用して、液相冷媒を液相冷媒流出口(31c)から外部へ良好に流出させることができる。 Furthermore, since the kinetic energy of the liquid phase refrigerant can be converted into pressure energy by reducing the flow rate of the liquid phase refrigerant at the enlarged portion (39b), the static pressure of the increased liquid phase refrigerant is used. Thus, the liquid phase refrigerant can be satisfactorily flowed out from the liquid phase refrigerant outlet (31c).
つまり、本請求項に記載の発明によれば、液相冷媒流出口(31c)の配置によらず、気液分離空間(30f)内の気液界面が乱れてしまうことを抑制することができる。その結果、気液分離空間(30f)における気液分離性能の悪化を招くことなく、液相冷媒流出口(31c)を配置する際の自由度を向上させて、エジェクタの搭載性を向上させることができる。 In other words, according to the invention described in the present claim, it is possible to prevent the gas-liquid interface in the gas-liquid separation space (30f) from being disturbed regardless of the arrangement of the liquid-phase refrigerant outlet (31c). . As a result, the degree of freedom in disposing the liquid-phase refrigerant outlet (31c) is improved without deteriorating the gas-liquid separation performance in the gas-liquid separation space (30f), thereby improving the mountability of the ejector. Can do.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1〜図8を用いて、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタ13は、図1の全体構成図に示すように、冷媒減圧手段としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置、すなわちエジェクタ式冷凍サイクル10に適用されている。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル10は、車両用空調装置に適用されて、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10の冷却対象流体は、送風空気である。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described using FIGS. As shown in the overall configuration diagram of FIG. 1, the
また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、冷媒としてHFO系冷媒(具体的には、R1234yf)等を採用してもよい。さらに、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
Further, the
まず、エジェクタ式冷凍サイクル10において、圧縮機11は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。本実施形態の圧縮機11は、車両走行用の駆動力を出力するエンジン(内燃機関)とともにエンジンルーム内に配置されている。さらに、圧縮機11は、プーリ、ベルト等を介してエンジンから出力される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機である。
First, in the
より具体的には、本実施形態では、圧縮機11として、吐出容量を変化させることによって冷媒吐出能力を調整可能に構成された斜板式の可変容量型圧縮機を採用している。この圧縮機11では、吐出容量を変化させるための図示しない吐出容量制御弁を有している。吐出容量制御弁は、後述する制御装置から出力される制御電流によって、その作動が制御される。
More specifically, in the present embodiment, a swash plate type variable displacement compressor configured such that the refrigerant discharge capacity can be adjusted by changing the discharge capacity is employed as the
圧縮機11の吐出口には、放熱器12の凝縮部12aの冷媒入口側が接続されている。放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と冷却ファン12dにより送風される車室外空気(外気)を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。
The refrigerant inlet side of the
より具体的には、放熱器12は、凝縮部12a、レシーバ部12b、および過冷却部12cを有する、いわゆるサブクール型の凝縮器として構成されている。
More specifically, the
凝縮部12aは、圧縮機11から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン12dから送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる熱交換部である。レシーバ部12bは、凝縮部12aから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を冷媒容器である。過冷却部12cは、レシーバ部12bから流出した液相冷媒と冷却ファン12dから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する熱交換部である。
The
冷却ファン12dは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(すなわち、送風空気量)が制御される電動式送風機である。放熱器12の過冷却部12cの冷媒出口側には、エジェクタ13の冷媒流入口31aが接続されている。
The cooling
エジェクタ13は、放熱器12から流出した過冷却状態の高圧液相冷媒を減圧させて下流側へ流出させる冷媒減圧手段としての機能を果たすとともに、高速度で噴射される冷媒流の吸引作用によって後述する蒸発器14から流出した冷媒を吸引(輸送)して循環させる冷媒循環手段(冷媒輸送手段)としての機能も果たす。
The
さらに、本実施形態のエジェクタ13は、減圧させた冷媒の気液を分離する気液分離手段としての機能も果たす。つまり、本実施形態のエジェクタ13は、気液分離機能付きエジェクタ(すなわち、エジェクタモジュール)として構成されている。
Furthermore, the
エジェクタ13の具体的構成については、図2〜図7を用いて説明する。なお、図2における上下の各矢印は、エジェクタ式冷凍サイクル10を車両用空調装置に搭載した状態における上下の各方向を示している。また、図3は、エジェクタ13の各冷媒通路を説明するための模式的な一部拡大断面図であって、図2と同一の機能を果たす部分には同一の符号を付している。
A specific configuration of the
本実施形態のエジェクタ13は、図2に示すように、複数の構成部材を組み合わせることによって構成されたボデー30を備えている。
As shown in FIG. 2, the
ボデー30は、ハウジングボデー31を有している。ハウジングボデー31は、円柱状あるいは角柱状の金属部材で形成されて、エジェクタ13の外殻を形成するものである。ハウジングボデー31の内部には、略円柱状の空間が形成されている。そして、この空間内にノズル32、ディフューザボデー33、気液分離用ボデー34等が固定あるいは収容されている。ハウジングボデー31は、樹脂で形成されていてもよい。
The
ハウジングボデー31には、取付穴301の他に、冷媒流入口31a、冷媒吸引口31b、液相冷媒流出口31c、気相冷媒流出口31dといった複数の冷媒流入出口が形成されている。取付穴301は、エジェクタ13を車両に搭載する際に図示しないボルトを貫通させるための貫通穴である。
In addition to the mounting
冷媒流入口31aは、放熱器12から流出した冷媒を流入させる冷媒流入口である。冷媒吸引口31bは、後述する蒸発器14から流出した冷媒を吸引する冷媒流入口である。液相冷媒流出口31cは、ボデー30の内部に形成された気液分離空間30fにて分離された液相冷媒を蒸発器14の冷媒入口側へ流出させる冷媒流出口である。気相冷媒流出口31dは、気液分離空間30fにて分離された気相冷媒を圧縮機11の吸入口側へ流出させる冷媒流出口である。
The
ノズル32は、円環状の金属部材で形成されて、図2に示すように、ハウジングボデー31の内部の上方側に配置されている。より詳細には、ノズル32は、円板状の金属部材で形成されたアッパーカバー32aの中心部に設けられた固定穴に、圧入等の手段で固定されている。
The
アッパーカバー32aは、ハウジングボデー31の上方側の開口部を閉塞する蓋部材である。従って、ノズル32は、アッパーカバー32aを介して、ボデー30に固定されている。なお、アッパーカバー32aとハウジングボデー31との間には、図示しないO−リング等のシール部材が配置されており、これらの部材の隙間から冷媒が漏れることはない。
The
ノズル32の内部には、冷媒流入口31aから流入した冷媒を旋回させる旋回空間30aが形成されている。旋回空間30aは、略円柱状の回転体形状に形成されている。旋回空間30aの中心軸は、後述する通路形成部材35の中心軸CLと同軸上に配置されている。なお、回転体形状とは、平面図形を同一平面上の1つの直線(中心軸)周りに回転させた際に形成される立体形状である。
Inside the
また、アッパーカバー32aには、冷媒流入口31aと旋回空間30aとを接続する冷媒流入通路31eが形成されている。冷媒流入通路31eは、旋回空間30aの中心軸方向から見たときに旋回空間30aへ流入する冷媒を、旋回空間30aの外周側壁面に沿って流入させるように形成されている。これにより、冷媒流入通路31eから旋回空間30aへ流入した冷媒は、旋回空間30aの中心軸周りに旋回する。
The
ここで、旋回空間30a内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間30a内では中心軸側の冷媒圧力が外周側の冷媒圧力よりも低下する。そこで、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル10の通常運転時に、旋回空間30a内の中心軸側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力となるまで低下させるようにしている。
Here, since centrifugal force acts on the refrigerant swirling in the swirling
このような旋回空間30a内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、旋回空間30a内で旋回する冷媒の旋回流速を調整することによって実現することができる。さらに、旋回流速の調整は、例えば、冷媒流入通路31eの通路断面積と旋回空間30aの軸方向垂直断面積との面積比を調整すること等によって行うことができる。なお、本実施形態の旋回流速とは、旋回空間30aの最外周部近傍における冷媒の旋回方向の流速を意味している。
Such adjustment of the refrigerant pressure on the central axis side in the swirling
また、ノズル32の内部であって、旋回空間30aの冷媒流れ下流側には、旋回空間30aから流出した冷媒を減圧させて下流側へ流出させる減圧用空間30bが形成されている。減圧用空間30bは、2つの円錐台形状の空間の頂部側同士を結合させた回転体形状に形成されている。この減圧用空間30bの中心軸も、通路形成部材35の中心軸CLと同軸上に配置されている。
In addition, a
減圧用空間30bの内部には、通路形成部材35の頂部側が配置されている。通路形成部材35は、ボデー30の内周面と通路形成部材35の外周面との間に冷媒通路を形成するとともに、中心軸CL方向に変位することによって、冷媒通路の通路断面積を変化させる機能を果たすものである。
The top side of the
より具体的には、通路形成部材35は、樹脂製の円錐状部材で形成されている。通路形成部材35は、減圧用空間30bから離れるに伴って径が拡大する円錐状に形成されている。さらに、ノズル32の減圧用空間30bを形成する部位の内周面と通路形成部材35の頂部側(すなわち、鉛直方向上方側)の外周面との間に形成される冷媒通路としては、図3に示すように、先細部131および末広部132が形成される。
More specifically, the
先細部131は、通路断面積が最も縮小した最小通路面積部30mよりも冷媒流れ上流側に形成されて、最小通路面積部30mに至るまでの通路断面積が徐々に縮小する冷媒通路である。末広部132は、最小通路面積部30mから冷媒流れ下流側に形成されて、通路断面積が徐々に拡大する冷媒通路である。
The tapered
この末広部132では、径方向から見たときに減圧用空間30bと通路形成部材35が重合(オーバーラップ)しているので、冷媒通路の軸方向垂直断面の形状が円環状(すなわち、円形状から同軸上に配置された小径の円形状を除いたドーナツ形状)となる。さらに、末広部132における通路断面積は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大している。
In the
本実施形態では、このように通路断面積を変化させることによって、減圧用空間30bの内周面と通路形成部材35の頂部側の外周面との間に形成される冷媒通路をラバールノズルとして機能するノズル通路13aとしている。そして、ノズル通路13aにて、冷媒を減圧させるとともに冷媒の流速を超音速となるように増速させ、ノズル通路13aの最下流部の冷媒噴射口から噴射している。
In the present embodiment, the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the
次に、アッパーカバー32aの下方側には、図2に示すように、ディフューザボデー33が配置されている。ディフューザボデー33は、円環状の金属部材で形成されている。
Next, as shown in FIG. 2, a
ディフューザボデー33の中心部には、表裏(上下)を貫通する貫通穴33aが形成されている。この貫通穴33aも回転体形状に形成されており、その中心軸が通路形成部材35の中心軸CLと同軸上に配置されている。また、ディフューザボデー33の上面側であって、貫通穴33aの外周側には、後述する駆動機構37を収容して固定するための溝部33bが形成されている。
A through hole 33 a is formed in the center of the
さらに、ディフューザボデー33は、その外周側がハウジングボデー31の内部に圧入されることによって、ハウジングボデー31に固定されている。なお、ディフューザボデー33とハウジングボデー31との間には、図示しないシール部材が配置されており、これらの部材の隙間から冷媒が漏れることはない。
Further, the
ディフューザボデー33の上面と、これに対向するアッパーカバー32aの底面との間には、冷媒吸引口31bから吸引した吸引冷媒(すなわち、後述する蒸発器14下流側冷媒)を流入させる吸引空間30cが形成されている。本実施形態では、ノズル32の下方側先端部がディフューザボデー33の貫通穴33aの内部まで延びているため、中心軸方向からみたときに、吸引空間30cは、ノズル32の外周側に環状に形成されている。
Between the upper surface of the
吸引空間30cの内部には、吸引空間30cの形状を調整するための形状調整部材33dが配置されている。形状調整部材33dは、略円筒状の金属部材で形成されている。形状調整部材33dは、吸引空間30cの形状を調整することによって、吸引空間30c内における吸引冷媒の流れ形態を適切に調整する機能を果たす。
A
また、図2に示すように、ディフューザボデー33の貫通穴33aの内周面とノズル32の下方側先端部の外周面との間には、吸引空間30cと減圧用空間30bの冷媒流れ下流側とを連通させる断面円環状の吸引通路30dが形成されている。吸引通路30dの冷媒流出口は、ノズル通路13aの冷媒噴射口の外周側に環状に配置されている。
Further, as shown in FIG. 2, between the inner peripheral surface of the through hole 33a of the
従って、本実施形態では、図3に示すように、吸引空間30cおよび吸引通路30dによって、冷媒吸引口31bから吸引された吸引冷媒を流通させる吸引用通路13bが形成されている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, a
さらに、ディフューザボデー33の貫通穴33aのうち、吸引通路30dの冷媒流れ下流側には、冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる略円錐台形状に形成された昇圧用空間30eが形成されている。昇圧用空間30eは、上述したノズル通路13aから噴射された噴射冷媒と吸引用通路13bから吸引された吸引冷媒とを流入させる空間である。
Further, in the through hole 33a of the
昇圧用空間30eの内部には、通路形成部材35の下方側が配置されている。さらに、ディフューザボデー33の昇圧用空間30eを形成する部位の内周面と通路形成部材35の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積を徐々に拡大させる形状に形成されている。これにより、この冷媒通路では、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換することができる。
A lower side of the
そこで、本実施形態では、図3に示すように、昇圧用空間30eを形成するディフューザボデー33の内周面と通路形成部材35の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路を、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザ(昇圧部)として機能するディフューザ通路13cとしている。このディフューザ通路13cの中心軸に垂直な断面形状も円環状に形成されている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, a refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the
さらに、通路形成部材35のディフューザ通路13cを形成する部位には、ディフューザ通路13cを流通する冷媒の中心軸CL周りの旋回流れを促進する旋回促進手段である図示しない複数の整流板が配置されている。複数の整流板は、通路形成部材35の軸方向に広がる板状部材である。複数の整流板は、それぞれ旋回流れ方向に沿って湾曲した形状に形成されており、中心軸周りに等角度間隔で円環状に配置されている。
Furthermore, a plurality of rectifying plates (not shown), which are swirl promoting means for promoting swirling flow around the central axis CL of the refrigerant flowing through the
次に、通路形成部材35を変位させる駆動手段である駆動機構37について説明する。駆動機構37は、図4に示すように、圧力応動部材であるダイヤフラム371、キャン372、ホルダ373、プレート375等を有している。ダイヤフラム371、キャン372、ホルダ373、プレート375は、中心軸CL方向から見たときに、いずれもディフューザボデー33の溝部と重合する程度の大きさの円環状に形成されている。
Next, a
さらに、駆動機構37は、キャン372とホルダ373との間にダイヤフラム371を挟み込むとともに、導入空間37b側にプレート375を収容した状態で、ホルダ373の外周側および内周側を、キャン372の外周側および内周側に、かしめ固定することによって形成されている。
Further, the
キャン372は、ダイヤフラム371とともに、封入空間37aを形成する封入空間形成部材である。より具体的には、キャン372は、平板円環状の金属部材に、吸引空間30c側へ突出する円環状の突出部を形成したものである。従って、キャン372は、吸引空間30cの内壁面の一部を形成している。
The can 372 is a sealed space forming member that forms a sealed
さらに、キャン372の突出部の内部には、封入空間37aが形成されている。従って、封入空間37aは、中心軸CL周りに円環状に形成されている。また、本実施形態のキャン372の突出部の突出量は、全周に亘って、略一定に形成されている。
Further, an
封入空間37aには、エジェクタ式冷凍サイクル10を循環する冷媒と同等の組成の感温媒体が封入されている。従って、本実施形態の感温媒体としては、R134aを主成分とする媒体(例えば、R134aとヘリウムとの混合媒体)を採用することができる。さらに、感温媒体の封入密度は、後述するようにサイクルの通常作動時に通路形成部材35を適切に変位させることができるように設定されている。
A temperature sensitive medium having the same composition as the refrigerant circulating in the
ホルダ373は、ダイヤフラム371とともに、導入空間37bを形成する導入空間形成部材である。より具体的には、ホルダ373は、平板円環状の金属部材に、ディフューザボデー33側へ突出する突出部を円環状に形成したものである。そして、突出部の内部に導入空間37bが形成されている。
The
ホルダ373の突出部の突出量は、全周に亘って、略一定に形成されている。さらに、ホルダ373の突出部は、ディフューザボデー33の溝部33b内に嵌め込まれて固定されている。導入空間37bは、図示しない連通路を介して、冷媒吸引口31bから吸引された吸引冷媒を流入させる空間である。
The protruding amount of the protruding portion of the
従って、封入空間37aに封入された感温媒体には、吸引空間30cへ流入した蒸発器14出口側冷媒の温度が、キャン372を介して伝達される。同時に、感温媒体には、導入空間37bへ流入した蒸発器14出口側冷媒の温度が、ダイヤフラム371を介して伝達される。
Therefore, the temperature of the refrigerant on the outlet side of the
ダイヤフラム371は、封入空間37aの内圧と導入空間37bへ流入した蒸発器14出口側冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する圧力応動部材である。従って、ダイヤフラム371は弾性に富み、かつ耐圧性および気密性に優れる材質で形成されていることが望ましい。
The
このようなダイヤフラム371としては、例えば、基布(ポリエステル)入りのEPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)やHNBR(水素添加ニトリルゴム)等のゴム製の基材で形成されたものを採用することができる。
As such a
ダイヤフラム371の下方側(すなわち、導入空間37b側)には、図4に示すように、ダイヤフラム371の変位を通路形成部材35へ伝達するための、プレート375および複数の作動棒374(本実施形態では、3本)が配置されている。これらの複数の作動棒374は、ダイヤフラム371の変位を通路形成部材35へ適切に伝達するために、中心軸CL周りに等角度間隔で配置されていることが望ましい。
On the lower side of the diaphragm 371 (that is, on the
プレート375は、平板円環状の金属部材で形成されている。プレート375は、ダイヤフラム371の下方側の面に接触するように配置されている。また、複数の作動棒374は、中心軸CL方向に延びる円柱状の金属部材で形成されている。そして、その上方側端部がプレート375の下側面に接触し、下方側端部が通路形成部材35の最下方側のディフューザボデー33に対向する面に接触するように配置されている。
The
また、図2に示すように、通路形成部材35の底面は、後述する支持部材41に支持されたコイルバネ40の荷重を受けている。コイルバネ40は、通路形成部材35に対して、上方側(通路形成部材35が最小通路面積部30mにおける通路断面積を縮小する側)に付勢する荷重を加える弾性部材である。従って、通路形成部材35は、作動棒374から受ける荷重とコイルバネ40から受ける荷重が釣り合うように変位する。
As shown in FIG. 2, the bottom surface of the
より具体的には、蒸発器14出口側冷媒の温度(過熱度)が上昇すると、封入空間37aに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間37aの内圧から導入空間37bの圧力を差し引いた圧力差が大きくなる。これにより、ダイヤフラム371が導入空間37b側へ変位して、通路形成部材35が作動棒374から受ける荷重が増加する。
More specifically, when the temperature (superheat degree) of the refrigerant on the outlet side of the
このため、蒸発器14出口側冷媒の温度が上昇すると、通路形成部材35は、最小通路面積部30mにおける通路断面積を拡大させる方向(図2では、下方側)に変位する。
For this reason, if the temperature of the
一方、蒸発器14出口側冷媒の温度(過熱度)が低下すると、封入空間37aに封入された感温媒体の飽和圧力が低下し、封入空間37aの内圧から導入空間37bの圧力を差し引いた圧力差が小さくなる。これにより、ダイヤフラム371が封入空間37a側へ変位して、通路形成部材35が作動棒374から受ける荷重が減少する。
On the other hand, when the temperature (superheat degree) of the refrigerant on the outlet side of the
このため、蒸発器14出口側冷媒の温度が低下すると、通路形成部材35は、最小通路面積部30mにおける通路断面積を縮小させる方向(図2では、上方側)に変位する。
For this reason, if the temperature of the
本実施形態の駆動機構37では、このように蒸発器14出口側冷媒の過熱度に応じて通路形成部材35を変位させることによって、蒸発器14出口側冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度KSHに近づくように、最小通路面積部30mにおける通路断面積を調整している。なお、作動棒374とディフューザボデー33との隙間には、O−リングが配置されており、作動棒374が変位してもこの隙間から冷媒が漏れることはない。
In the
次に、図2に示すように、ディフューザボデー33の下方側には、気液分離用ボデー34が配置されている。気液分離用ボデー34は、円筒状の金属部材で形成されている。気液分離用ボデー34は、ボデー30の内部に、ディフューザ通路13cから流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間30fを形成するものである。
Next, as shown in FIG. 2, a gas-
気液分離空間30fは、略円筒状の回転体形状の空間として形成されており、この気液分離空間30fの中心軸も、通路形成部材35の中心軸と同軸上に配置されている。気液分離空間30fでは、ディフューザ通路13cから流出した冷媒が中心軸周りに旋回することで生じる遠心力の作用によって冷媒の気液を分離している。
The gas-
気液分離空間30fの内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。気液分離用ボデー34の軸中心部には、気液分離空間30fに対して同軸上に配置されて、上方側へ向かって延びる円筒状のパイプ34aが設けられている。このため、気液分離空間30fにて分離された液相冷媒は、パイプ34aの外周側に一時的に滞留する。
The internal volume of the gas-
さらに、パイプ34aの外周側には、流出通路形成部材39が配置されている。流出通路形成部材39は、円筒状の金属部材で形成されている。流出通路形成部材39は、気液分離空間30fにて分離された液相冷媒を気液分離空間30fから液相冷媒流出口31cへ導く液相冷媒流出通路39aを形成するものである。
Further, an outflow
より具体的には、流出通路形成部材39は、円筒状の金属部材の外周面の一部を削り落とすことによって形成されている。従って、液相冷媒流出通路39aの少なくとも一部は、図5に示すように、流出通路形成部材39の外周側壁面とボデー30(具体的には、ハウジングボデー31)の内周側壁面との間に形成されている。つまり、液相冷媒流出通路39aの少なくとも一部は、中心軸方向から見たときに円弧状に形成されており、気液分離空間30fの外周側に沿って配置されている。
More specifically, the outflow
液相冷媒流出通路39aの冷媒入口39cは、中心軸方向から見たときに、気液分離空間30fから流入する液相冷媒が、気液分離空間30fの接線方向に流れるように開口している。
The
一方、液相冷媒流出通路39aの最下流部39dは、ハウジングボデー31に形成されており、取付穴301に対して平行に延びる形状に形成されている。これは、エジェクタ13を車両に搭載する際の搭載性を考慮したものである。つまり、液相冷媒流出通路39aの最下流部と取付穴301とを平行に配置することで、液相冷媒流出口31cに接続される冷媒配管あるいはジョイントと取付穴301に挿入されたボルトが、互いに干渉してしまうことを抑制している。
On the other hand, the most
さらに、液相冷媒流出通路39aには、図6の展開断面図に示すように、冷媒流れ下流側に向かって中心軸方向の寸法が徐々に拡大する拡大部39bが設けられている。従って、拡大部39bでは、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積が徐々に拡大している。
Furthermore, as shown in the developed sectional view of FIG. 6, the liquid phase
また、液相冷媒流出通路39aの冷媒入口39cと液相冷媒流出口31cは、中心軸に垂直な方向から見たときに、図2に示すように、互いに異なる高さの位置に開口している(換言すると、互いにずれて配置されている)。より具体的には、本実施形態の液相冷媒流出口31cは、冷媒入口39cよりも上方側に配置されている。
Also, the
気液分離用ボデー34のパイプ34aの内部には、気液分離空間30fにて分離された気相冷媒をハウジングボデー31の気相冷媒流出口31dへ導く気相冷媒流出通路34bが形成されている。ハウジングボデー31の下方側には、ロワーカバー34dが配置されている。
A gas-phase
ロワーカバー34dは、ハウジングボデー31の下方側の開口部を閉塞して、気液分離用ボデー34とともに気相冷媒流出通路34bを形成する蓋部材である。ロワーカバー34dは、円板状の金属部材で形成されている。なお、ロワーカバー34dとハウジングボデー31との間には、図示しないO−リング等のシール部材が配置されており、これらの部材の隙間から冷媒が漏れることはない。
The
さらに、図7の断面図に示すように、気相冷媒流出通路34bの最下流部に配置されて気相冷媒流出口31dに接続される通路は、気相冷媒流出通路34bの内周壁面の接線方向に延びている。これにより、気相冷媒が気相冷媒流出通路34bから圧縮機11の吸入側へ流出する際の圧力損失の増加が抑制される。
Further, as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, the passage arranged at the most downstream portion of the gas-phase
また、図2に示すように、パイプ34aの内部には、前述したコイルバネ40を支持する支持部材41が配置されている。コイルバネ40は、冷媒が減圧される際の圧力脈動に起因する通路形成部材35の振動を減衰させる振動緩衝部材としての機能も果たしている。
Further, as shown in FIG. 2, a
支持部材41は、ロワーカバー34dに螺合された調整ネジ41aに連結されている。調整ネジ41aは、支持部材41を中心軸方向(上下方向)に変位させる機能を果たす。従って、調整ネジ41aにて、コイルバネ40が通路形成部材35に付勢する荷重を調整することで、狙いの基準過熱度KSHを変更することができる。
The
また、気液分離用ボデー34のうち液相冷媒流出通路39aの底面を形成する部位には、液相冷媒流出通路39aと気相冷媒流出通路34bとを連通させるオイル戻し穴34cが形成されている。
In addition, an
オイル戻し穴34cは、液相冷媒に溶け込んだ冷凍機油を液相冷媒とともに、気相冷媒流出通路34bを介して圧縮機11内へ戻すための連通路である。より具体的には、本実施形態のオイル戻し穴34cは、液相冷媒流出通路39aの冷媒入口39c側よりも液相冷媒流出口31c側の近くに形成されている。
The
次に、エジェクタ13の液相冷媒流出口31cには、図1に示すように、蒸発器14の冷媒入口側が接続されている。蒸発器14は、エジェクタ13にて減圧された低圧冷媒と送風ファン14aから車室内へ送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。
Next, as shown in FIG. 1, the refrigerant inlet side of the
送風ファン14aは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。蒸発器14の出口側には、エジェクタ13の冷媒吸引口31bが接続されている。さらに、エジェクタ13の気相冷媒流出口31dには圧縮機11の吸入側が接続されている。
The
次に、図示しない制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この制御装置は、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。そして、上述の各種電気式のアクチュエータ11、12d、14a等の作動を制御する。
Next, a control device (not shown) includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. This control device performs various calculations and processes based on a control program stored in the ROM. Then, the operation of the above-described various
また、制御装置には、内気温センサ、外気温センサ、日射センサ、蒸発器温度センサ、出口側温度センサ、出口側圧力センサ等の複数の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出値が入力される。 The control device is connected to a plurality of air conditioning control sensor groups such as an inside air temperature sensor, an outside air temperature sensor, a solar radiation sensor, an evaporator temperature sensor, an outlet side temperature sensor, and an outlet side pressure sensor. The detected value is input.
より具体的には、内気温センサは、車室内温度を検出する内気温検出手段である。外気温センサは、外気温を検出する外気温検出手段である。日射センサは、車室内の日射量を検出する日射量検出手段である。蒸発器温度センサは、蒸発器14の吹出空気温度(蒸発器温度)を検出する蒸発器温度検出手段である。出口側温度センサは、放熱器12出口側冷媒の温度を検出する出口側温度検出手段である。出口側圧力センサは、放熱器12出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力検出手段である。
More specifically, the inside air temperature sensor is an inside air temperature detecting means for detecting the temperature inside the vehicle. The outside air temperature sensor is outside air temperature detecting means for detecting outside air temperature. The solar radiation sensor is a solar radiation amount detecting means for detecting the amount of solar radiation in the passenger compartment. The evaporator temperature sensor is an evaporator temperature detecting means for detecting the temperature of the blown air (evaporator temperature) of the
さらに、制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が制御装置へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。 Furthermore, an operation panel (not shown) disposed near the instrument panel in the front part of the vehicle interior is connected to the input side of the control device, and operation signals from various operation switches provided on the operation panel are input to the control device. The As various operation switches provided on the operation panel, there are provided an air conditioning operation switch for requesting air conditioning in the vehicle interior, a vehicle interior temperature setting switch for setting the vehicle interior temperature, and the like.
なお、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、制御装置のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が各制御対象機器の制御手段を構成している。 Note that the control device of the present embodiment is configured integrally with control means for controlling the operation of various control target devices connected to the output side of the control device. The configuration (hardware and software) for controlling the operation constitutes the control means of each control target device.
例えば、本実施形態では、圧縮機11の吐出容量制御弁の作動を制御することによって、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する構成が吐出能力制御手段を構成している。もちろん、吐出能力制御手段50aを制御装置に対して、別体の制御装置で構成してもよい。
For example, in this embodiment, the structure which controls the refrigerant | coolant discharge capability of the
次に、上記構成における本実施形態の作動を図8のモリエル線図を用いて説明する。まず、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)されると、制御装置が圧縮機11の電動モータ、冷却ファン12d、送風ファン14a等を作動させる。これにより、圧縮機11が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。
Next, the operation of the present embodiment in the above configuration will be described using the Mollier diagram of FIG. First, when the operation switch of the operation panel is turned on (ON), the control device operates the electric motor of the
圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒(図8のa点)は、放熱器12の凝縮部12aへ流入し、冷却ファン12dから送風された外気と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部12aにて凝縮した冷媒は、レシーバ部12bにて気液分離される。レシーバ部12bにて気液分離された液相冷媒は、過冷却部12cにて冷却ファン12dから送風された外気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる(図8のa点→b点)。
The high-temperature and high-pressure refrigerant (point a in FIG. 8) discharged from the
放熱器12の過冷却部12cから流出した過冷却液相冷媒は、エジェクタ13の減圧用空間30bの内周面と通路形成部材35の外周面との間に形成されるノズル通路13aにて等エントロピ的に減圧されて噴射される(図8のb点→c点)。この際、減圧用空間30bの最小通路面積部30mにおける通路断面積は、蒸発器14出口側冷媒(図8のh点)の過熱度が基準過熱度KSHに近づくように調整される。
The supercooled liquid-phase refrigerant that has flowed out of the supercooling
そして、ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器14から流出した冷媒(図8のh点)が、冷媒吸引口31bおよび吸引用通路13b(より詳細には、吸引空間30cおよび吸引通路30d)を介して吸引される。ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒および吸引用通路13b等を介して吸引された吸引冷媒は、ディフューザ通路13cへ流入して合流する(図8のc点→d点、h1点→d点)。
Then, the refrigerant (point h in FIG. 8) that has flowed out of the
ここで、本実施形態の吸引用通路13bは、冷媒流れ方向に向かって通路断面積が徐々に縮小する形状に形成されている。このため、吸引用通路13bを通過する吸引冷媒は、その圧力を低下させながら(図8のh点→h1点)、流速を増加させる。これにより、吸引冷媒と噴射冷媒との速度差を縮小し、ディフューザ通路13cにて吸引冷媒と噴射冷媒が混合する際のエネルギ損失(混合損失)を減少させている。
Here, the
ディフューザ通路13cでは冷媒通路断面積の拡大により、冷媒の運動エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒が混合されながら混合冷媒の圧力が上昇する(図8のd点→e点)。ディフューザ通路13cから流出した冷媒は気液分離空間30fへ流入して気液分離される(図8のe点→f点、e点→g点)。
In the
気液分離空間30fにて分離された液相冷媒は、図5の太実線矢印に示すように流れ、冷媒入口39cから液相冷媒流出通路39aへ流入する。
The liquid-phase refrigerant separated in the gas-
液相冷媒流出通路39aへ流入した冷媒は、拡大部39bを通過する際に、図9に示すように、冷媒通路断面積の拡大によって、運動エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、液相冷媒の圧力が等エントロピ的に上昇する(図8のg点→g1点)。なお、図9の横軸は、図5のθに対応しており、θは、液相冷媒流出通路39aにおける各位置を、冷媒入口39c側を基点とする角度で表したパラメータである。
When the refrigerant that has flowed into the liquid-phase
液相冷媒流出通路39aの拡大部39bにて圧力上昇した液相冷媒は、図5の太実線矢印に示すように、流れ方向を転向させて液相冷媒流出口31cから流出し、蒸発器14へ流入する。
The liquid-phase refrigerant whose pressure has increased in the
蒸発器14へ流入した冷媒は、送風ファン14aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図8のg1点→h点)。これにより、送風空気が冷却される。
The refrigerant flowing into the
一方、気液分離空間30fにて分離された気相冷媒は、図6の太実線矢印に示すように気相冷媒流出通路34b内を中心軸周りに旋回するように流れて、気相冷媒流出口31dから流出する。気相冷媒流出口31dから流出した冷媒は、圧縮機11へ吸入され再び圧縮される(図8のf点→a点)。
On the other hand, the gas-phase refrigerant separated in the gas-
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10は、以上の如く作動して、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。
The
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、ディフューザ通路13cにて昇圧された冷媒を圧縮機11へ吸入させている。従って、エジェクタ式冷凍サイクル10によれば、蒸発器における冷媒蒸発圧力と圧縮機吸入冷媒の圧力が略同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも、圧縮機11の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数(COP)を向上させることができる。
In the
また、本実施形態のエジェクタ13によれば、旋回空間30aにて冷媒を旋回させることで、旋回空間30a内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させることができる。これにより、旋回中心軸の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにして、旋回空間30a内の旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とすることができる。
Further, according to the
このように二相分離状態となった冷媒がノズル通路13aへ流入することで、ノズル通路13aの先細部131では、円環状の冷媒通路の外周側壁面から冷媒が剥離する際に生じる壁面沸騰および円環状の冷媒通路の中心軸側の冷媒のキャビテーションによって生じた沸騰核による界面沸騰によって冷媒の沸騰が促進される。これにより、ノズル通路13aの最小通路面積部30mへ流入する冷媒が、気相と液相が均質に混合した気液混合状態となる。
As the refrigerant in the two-phase separation state flows into the
そして、最小通路面積部30mの近傍で気液混合状態の冷媒の流れに閉塞(チョーキング)が生じ、このチョーキングによって音速に到達した気液混合状態の冷媒が末広部132にて加速されて噴射される。このように、壁面沸騰および界面沸騰の双方による沸騰促進によって、気液混合状態の冷媒を音速となるまで効率よく加速できることで、ノズル通路13aにおけるエネルギ変換効率を向上させることができる。
Then, the flow of refrigerant in the gas-liquid mixed state is choked in the vicinity of the minimum
また、本実施形態のエジェクタ13では、円錐状に形成された通路形成部材35によって、ディフューザ通路13cを形成しているので、ディフューザ通路13cの形状を減圧用空間30bから離れるに伴って外周側へ広がる形状とすることができる。従って、エジェクタ13全体として軸方向寸法の拡大を抑制することができる。
Further, in the
また、本実施形態のエジェクタ13では、駆動機構37を備えているので、エジェクタ式冷凍サイクル10の負荷変動に応じて通路形成部材35を変位させて、ノズル通路13aの通路断面積(最小通路面積部30mにおける通路断面積)、およびディフューザ通路13cの通路断面積を調整することができる。これにより、サイクルを循環する冷媒の循環流量に応じて、最小通路面積部30mにおける通路断面積等を適切に変化させて、エジェクタ13を適切に作動させることができる。
Further, since the
ところで、本実施形態のエジェクタ13では、エジェクタ13の搭載性を向上させるために、液相冷媒流出通路39aの液相冷媒流出口31c側の最下流部と取付穴301とを平行に配置している。
By the way, in the
このため、図5を用いて説明したように、液相冷媒流出通路39aの最下流部39dでは、拡大部39b側から液相冷媒流出口31c側へ向かって冷媒の流れ方向を急転向させている。このような冷媒流れの急転向は、通路圧損を増加させて冷媒の流れを妨げてしまうので、気液分離空間30fにおける気液界面の乱れを生じさせる原因となる。延いては、気液分離空間30fにおける気液分離性能を低下させてしまう原因となる。
Therefore, as described with reference to FIG. 5, in the most
これに対して、本実施形態のエジェクタ13では、液相冷媒流出通路39aの拡大部39bにて気液分離空間30fから流出した液相冷媒の流速を低下させることができる。従って、液相冷媒流出口31cから蒸発器14の入口側へ液相冷媒を流出させるために、流速の低下した液相冷媒の流れ方向を急転向させたとしても、液相冷媒流出通路39aを流通する液相冷媒の流れを大きく妨げてしまうことがなく、気液分離空間30f内の気液界面がみだれてしまうことを抑制することができる。
On the other hand, in the
さらに、拡大部39bにて液相冷媒の流速を低下させることで、液相冷媒の有する運動エネルギを圧力エネルギに変換することができるので、昇圧させた液相冷媒の静圧を利用して、液相冷媒を液相冷媒流出口31cから蒸発器14の入口側へ良好に流出させることができる。
Furthermore, since the kinetic energy of the liquid phase refrigerant can be converted into pressure energy by reducing the flow rate of the liquid phase refrigerant at the
つまり、本実施形態のエジェクタ13によれば、液相冷媒流出口31cの配置によらず、気液分離空間30f内の気液界面が乱れてしまうことを抑制することができる。その結果、気液分離空間30fにおける気液分離性能の悪化を招くことなく、液相冷媒流出口31cを配置する際の自由度を向上させて、エジェクタ13の搭載性を向上させることができる。
That is, according to the
また、本実施形態のエジェクタ13では、円筒状の流出通路形成部材39を備え、この流出通路形成部材39外周側壁面とハウジングボデー31の内周側壁面との間に液相冷媒流出通路39aを形成している。そして、拡大部39bの形状を、冷媒流れ下流側に向かって中心軸方向の寸法が徐々に拡大する形状としている。従って、拡大部39bを有する液相冷媒流出通路39aを容易に形成することができる。
Further, the
さらに、液相冷媒流出通路39aの少なくとも一部を、気液分離空間30fの外周側に沿って配置している。従って、拡大部39bを有する液相冷媒流出通路39aを設けたことによるエジェクタ13全体の大型化を抑制することができる。
Furthermore, at least a part of the liquid-phase
また、本実施形態のエジェクタ13では、液相冷媒流出通路39aの冷媒入口39cと液相冷媒流出口31cとを、中心軸方向にずらして配置することができる。従って、より一層、液相冷媒流出口31cを配置する際の自由度を向上させて、エジェクタ13の搭載性を向上させることができる。
Further, in the
また、本実施形態のエジェクタ13では、液相冷媒流出通路39aの冷媒入口39c側よりも液相冷媒流出口31c側の近くにオイル戻し穴34cを設けている。従って、液相冷媒流出通路39aにて昇圧させた液相冷媒の静圧を利用して、冷凍機油が溶け込んだ液相冷媒を、確実に気相冷媒流出通路34b側へ戻すことができる。その結果、圧縮機11の信頼性の低下を抑制することができる。
Moreover, in the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図10に示すように、液相冷媒流出通路39aの拡大部39bの形状を変化させた例を説明する。なお、図10は、第1実施形態で説明した図5に対応する図面であって、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。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, an example in which the shape of the
より具体的には、図10に示すように、本実施形態の拡大部39bは、冷媒流れ下流側に向かって径方向の寸法が徐々に拡大する形状に形成されている。これにより、拡大部39bでは、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積が徐々に拡大している。
More specifically, as shown in FIG. 10, the
その他のエジェクタ13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1実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ13においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができ、気液分離空間30fにおける気液分離性能の悪化を招くことなく、エジェクタ13の搭載性を向上させることができる。
Other configurations and operations of the
なお、本実施形態では、拡大部39bの形状として、冷媒流れ下流側に向かって径方向の寸法が徐々に拡大する形状を採用した例を説明したが、もちろん、冷媒流れ下流側に向かって径方向および軸方向の双方の寸法が徐々に拡大する形状を採用してもよい。
In the present embodiment, the example in which the shape in which the radial dimension gradually increases toward the downstream side of the refrigerant flow has been described as the shape of the
(他の実施形態)
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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、1つの液相冷媒流出通路39aが形成されたエジェクタ13について説明したが、液相冷媒流出通路39aは複数設けられていてもよい。この場合は、複数の液相冷媒流出通路39aが、中心軸方向から見たときに、中心軸周りに等角度間隔で配置されていることが望ましい。
(1) In the above-described embodiment, the
(2)上述の各実施形態に対して、液相冷媒流出通路39aの入口側あるいは出口側に蒸発器14へ流入する冷媒を減圧させる減圧手段(具体的には、オリフィス、キャピラリチューブ)を配置してもよい。例えば、液相冷媒流出口31cから蒸発器14へ至る冷媒流路に減圧手段を配置してもよい。また、また、冷媒入口39cの通路断面積を、比較的小さい値に設定することによって、冷媒入口39cを減圧手段として機能させてもよい。
(2) A pressure reducing means (specifically, an orifice or a capillary tube) for reducing the pressure of the refrigerant flowing into the
(3)エジェクタ13の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。
(3) The configuration of the
例えば、上述の実施形態では、通路形成部材35を備えるエジェクタ13について説明したが、通路形成部材35は必須の構成ではない。つまり、通路形成部材35を備えていない通常のエジェクタであっても、ディフューザ部から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段を備えるものであれば、本発明の効果を得ることができる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、通路形成部材35を変位させる駆動手段として、駆動機構37を採用した例を説明したが、駆動手段はこれに限定されない。例えば、感温媒体として温度によって体積変化するサーモワックスを採用してもよい。さらに、駆動手段として形状記憶合金性の弾性部材を有して構成されたものを採用してもよいし、電動モータやソレノイド等の電気的機構によって通路形成部材35を変位させるものを採用してもよい。
Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which employ | adopted the
また、上述の実施形態では、駆動機構37のダイヤフラムとしてゴム製のものを採用した例を説明したが、駆動機構37に適用可能なダイヤフラムはこれに限定されない。例えば、金属(具体的には、SUS304)の薄板で形成された金属製ダイヤフラムを採用してもよい。また、上述の実施形態で説明した、ゴム製のダイヤフラム371に、感温媒体の透過性の低い樹脂製のバリア膜を設けてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which a rubber-made diaphragm is used as the diaphragm of the
また、上述の実施形態では、駆動機構37のダイヤフラム371が、封入空間37a内の感温媒体の圧力と導入空間37b内の冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する、いわゆる外部均圧方式の駆動機構37を採用した例を説明したが、駆動機構37の形式はこれに限定されない。例えば、ダイヤフラムが、封入空間37a内の感温媒体の圧力、蒸発器入口側冷媒圧力等に応じて変位する、いわゆる内部均圧方式の駆動機構を採用してもよい。
In the above-described embodiment, the
(4)エジェクタ式冷凍サイクル10を構成する各構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。
(4) Each component apparatus which comprises the ejector
例えば、上述の実施形態では、圧縮機11として、エンジン駆動式の可変容量型圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機11として、電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機を採用してもよい。さらに、固定容量型圧縮機構と電動モータとを備え、電力を供給されることによって作動する電動圧縮機を採用してもよい。電動圧縮機では、電動モータの回転数を調整することによって、冷媒吐出能力を制御することができる。
For example, in the above-described embodiment, an example in which an engine-driven variable displacement compressor is employed as the
また、上述の実施形態では、放熱器12として、サブクール型の熱交換器を採用した例を説明したが、凝縮部12aのみからなる通常の放熱器を採用してもよい。さらに、通常の放熱器とともに、この放熱器にて放熱した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える受液器(レシーバ)を一体化させたレシーバ一体型の凝縮器を採用してもよい。
Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which employ | adopted the subcool type heat exchanger as the
また、上述の実施形態では、冷媒としてR134aあるいはR1234yf等を採用可能であることを説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、HFO−1234ze、HFO−1234zd等を採用することができる。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。 Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated that R134a or R1234yf etc. were employable as a refrigerant | coolant, a refrigerant | coolant is not limited to this. For example, R600a, R410A, R404A, R32, R407C, HFO-1234ze, HFO-1234zd, and the like can be employed. Or you may employ | adopt the mixed refrigerant | coolant etc. which mixed multiple types among these refrigerant | coolants.
(5)上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル10を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、エジェクタ式冷凍サイクル10の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。
(5) In the above-described embodiment, the example in which the
また、上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ13を備えるエジェクタ式冷凍サイクル10の放熱器12を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器14を送風空気を冷却する利用側熱交換器としている。これに対して、蒸発器14を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として用い、放熱器12を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する利用側熱交換器として用いてもよい。
In the above-described embodiment, the
13 エジェクタ
30 ボデー
30f 気液分離空間
31c 液相冷媒流出口
32 ノズル
39 流出通路形成部材
39a 液相冷媒流出通路
39b 拡大部
39c 冷媒入口
13
Claims (8)
冷媒を噴射するノズル(32)と、
前記ノズル(32)から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口(31b)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(31b)から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させるディフューザ部(13c)が形成されたボデー(30)と、を備え、
前記ボデー(30)には、前記ディフューザ部(13c)から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間(30f)、および前記気液分離空間(30f)にて分離された液相冷媒を液相冷媒流出口(31c)へ導く液相冷媒流出通路(39a)が形成されており、
前記気液分離空間(30f)は、回転体形状の空間であって、さらに、内部へ流入した冷媒が中心軸周りに旋回することで生じる遠心力の作用によって、冷媒の気液を分離する空間であり、
前記液相冷媒流出通路(39a)は、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積が徐々に拡大する拡大部(39b)を有していることを特徴とするエジェクタ。 An ejector applied to a vapor compression refrigeration cycle apparatus (10),
A nozzle (32) for injecting refrigerant;
The refrigerant suction port (31b) for sucking the refrigerant from the outside by the suction action of the jetted refrigerant jetted from the nozzle (32), and the jetted refrigerant and the suction refrigerant sucked from the refrigerant suction port (31b) are mixed. And a body (30) having a diffuser portion (13c) for boosting the pressure,
In the body (30), the gas-liquid separation space (30f) for separating the gas-liquid of the refrigerant flowing out from the diffuser portion (13c), and the liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (30f) A liquid-phase refrigerant outflow passage (39a) leading to the liquid-phase refrigerant outlet (31c) is formed,
The gas-liquid separation space (30f) is a rotor-shaped space, and further, a space for separating the gas and liquid of the refrigerant by the action of centrifugal force generated by the refrigerant flowing into the interior turning around the central axis. And
The liquid phase refrigerant outflow passage (39a) has an enlarged portion (39b) whose passage cross-sectional area gradually increases toward the downstream side of the refrigerant flow.
前記液相冷媒流出通路(39a)は、前記流出通路形成部材(39)の外周側壁面と前記ボデー(30)の内周側壁面との間に形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載のエジェクタ。 A cylindrical outflow passage forming member (39) disposed inside the body (30) to form the liquid refrigerant outflow passage (39a);
The liquid phase refrigerant outflow passage (39a) is formed between an outer peripheral side wall surface of the outflow passage forming member (39) and an inner peripheral side wall surface of the body (30). The ejector as described in any one of thru | or 5.
さらに、前記ボデー(30)には、前記液相冷媒流出通路(39a)と前記気相冷媒流出通路(34b)とを連通させるオイル戻し穴(34c)が形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のエジェクタ。 The body (30) is formed with a gas-phase refrigerant outflow passage (34b) through which the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space (30f) flows out.
Further, the body (30) is formed with an oil return hole (34c) for communicating the liquid-phase refrigerant outflow passage (39a) and the gas-phase refrigerant outflow passage (34b). Item 7. The ejector according to any one of Items 1 to 6.
前記ノズル(32)の内周面と前記通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路(13a)であり、
前記ボデー(30)のうち前記ディフューザ部(13c)を形成する部位の内周面と前記通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を昇圧させるディフューザ通路(13c)であり、
前記通路形成部材(35)は、前記ノズル(32)から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成されており、
前記通路形成部材(35)の中心軸および前記ノズル(32)の中心軸は、前記気液分離空間(30f)の中心軸と同軸上に配置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。 Furthermore, at least a part is disposed in the nozzle (32) and the body (30), and includes a passage forming member (35) that forms a refrigerant passage on the outer peripheral side,
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the nozzle (32) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) is a nozzle passage (13a) for depressurizing the refrigerant,
A refrigerant passage formed between an inner peripheral surface of a portion of the body (30) forming the diffuser portion (13c) and an outer peripheral surface of the passage forming member (35) is a diffuser passage (pressurizing the refrigerant) 13c)
The passage forming member (35) is formed in a conical shape whose cross-sectional area expands with distance from the nozzle (32),
The central axis of the passage forming member (35) and the central axis of the nozzle (32) are arranged coaxially with the central axis of the gas-liquid separation space (30f). The ejector as described in any one of these.
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US3670519A (en) * | 1971-02-08 | 1972-06-20 | Borg Warner | Capacity control for multiple-phase ejector refrigeration systems |
JP2003222445A (en) * | 2002-01-30 | 2003-08-08 | Denso Corp | Gas liquid separator for ejector cycle and oil separator |
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