JP5962571B2 - Ejector - Google Patents
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Description
本発明は、流体を減圧させるとともに、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 sucks a fluid by reducing the pressure of the fluid and sucking a jet fluid ejected at a high speed.
従来、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用される減圧装置として、エジェクタが知られている。この種のエジェクタでは、冷媒を減圧させるノズル部を有し、このノズル部から噴射される噴射冷媒の吸引作用によって蒸発器から流出した気相冷媒を吸引し、昇圧部(ディフューザ部)にて噴射冷媒と吸引冷媒とを混合して昇圧させることができる。 Conventionally, an ejector is known as a decompression device applied to a vapor compression refrigeration cycle apparatus. This type of ejector has a nozzle part that decompresses the refrigerant, sucks the gas-phase refrigerant that has flowed out of the evaporator by the suction action of the jetted refrigerant jetted from the nozzle part, and injects it at the booster (diffuser part) The pressure can be increased by mixing the refrigerant and the suction refrigerant.
従って、減圧装置としてエジェクタを備える冷凍サイクル装置(以下、エジェクタ式冷凍サイクルという。)では、エジェクタの昇圧部における冷媒昇圧作用を利用して圧縮機の消費動力を低減させることができ、減圧装置として膨張弁等を備える通常の冷凍サイクル装置よりもサイクルの成績係数(COP)を向上させることができる。 Therefore, in a refrigeration cycle apparatus including an ejector as a decompression device (hereinafter referred to as an ejector-type refrigeration cycle), the power consumption of the compressor can be reduced by utilizing the refrigerant pressure-increasing action in the pressure boosting section of the ejector. The coefficient of performance (COP) of the cycle can be improved as compared with a normal refrigeration cycle apparatus including an expansion valve or the like.
さらに、特許文献1には、エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタとして、冷媒を二段階に減圧させるノズル部を有するものが開示されている。より詳細には、この特許文献1のエジェクタでは、第1ノズルにて高圧液相状態の冷媒を気液二相状態となるまで減圧し、気液二相状態となった冷媒を第2ノズルへ流入させている。 Furthermore, Patent Document 1 discloses an ejector that is applied to an ejector-type refrigeration cycle and that has a nozzle portion that depressurizes the refrigerant in two stages. More specifically, in the ejector disclosed in Patent Document 1, the refrigerant in the high-pressure liquid phase is decompressed by the first nozzle until the gas-liquid two-phase state is obtained, and the refrigerant in the gas-liquid two-phase state is supplied to the second nozzle. Inflow.
これにより、特許文献1のエジェクタでは、第2ノズルにおける冷媒の沸騰を促進してノズル部全体としてのノズル効率の向上を図り、エジェクタ式冷凍サイクル全体として、より一層のCOPの向上を図ろうとしている。 Thereby, in the ejector of patent document 1, the boiling of the refrigerant | coolant in a 2nd nozzle is accelerated | stimulated, the nozzle efficiency as the whole nozzle part is improved, and it is going to aim at the further improvement of COP as the whole ejector type refrigeration cycle. Yes.
また、一般的なエジェクタでは、ノズル部の軸線方向の延長線上にディフューザ部(昇圧部)が同軸上に配置されている。さらに、特許文献2には、このように配置されたディフューザ部の広がり角度を比較的小さくすることで、エジェクタ効率を向上できることが記載されている。 Moreover, in a general ejector, the diffuser part (pressure | voltage rise part) is arrange | positioned coaxially on the extension line | wire of the axial direction of a nozzle part. Further, Patent Document 2 describes that the ejector efficiency can be improved by relatively reducing the spread angle of the diffuser portion arranged in this way.
なお、ノズル効率とは、ノズル部において冷媒の圧力エネルギを運動エネルギに変換する際のエネルギ変換効率であり、エジェクタ効率は、エジェクタ全体としてのエネルギ変換効率である。 The nozzle efficiency is the energy conversion efficiency when the pressure energy of the refrigerant is converted into kinetic energy in the nozzle portion, and the ejector efficiency is the energy conversion efficiency of the entire ejector.
ところが、特許文献1のエジェクタでは、例えば、エジェクタ式冷凍サイクルの熱負荷が低くなり、サイクルの高圧側冷媒の圧力と低圧側冷媒の圧力との圧力差(高低圧差)が縮小してしまうと、第1ノズルにて高低圧差分の減圧がなされてしまい、第2ノズルでは殆ど冷媒が減圧されなくなってしまうことがある。 However, in the ejector of Patent Document 1, for example, when the thermal load of the ejector-type refrigeration cycle becomes low, and the pressure difference (high-low pressure difference) between the pressure of the high-pressure side refrigerant and the pressure of the low-pressure side refrigerant in the cycle is reduced, There is a case where the first nozzle is depressurized by a high-low pressure difference, and the refrigerant is hardly depressurized by the second nozzle.
このような場合、第2ノズルへ気液二相冷媒を流入させることによるノズル効率向上効果を得られなくなってしまい、ディフューザ部にて冷媒を充分に昇圧させることができなくなってしまうことがある。 In such a case, the nozzle efficiency improvement effect due to the flow of the gas-liquid two-phase refrigerant into the second nozzle cannot be obtained, and the refrigerant cannot be sufficiently boosted in the diffuser section.
これに対して、特許文献1のエジェクタに特許文献2に開示されている比較的小さい広がり角度のディフューザ部を適用し、エジェクタ効率を向上させることによって、エジェクタ式冷凍サイクルの低負荷時にもディフューザ部にて冷媒を充分に昇圧させる手段が考えられる。 On the other hand, by applying the diffuser portion having a relatively small spread angle disclosed in Patent Literature 2 to the ejector of Patent Literature 1 and improving the ejector efficiency, the diffuser portion is also at a low load of the ejector refrigeration cycle. A means for sufficiently increasing the pressure of the refrigerant can be considered.
しかし、このようなディフューザ部を適用すると、エジェクタ全体としてノズル部の軸線方向の長さが長くなってしまうので、エジェクタ式冷凍サイクルの通常負荷時においてはエジェクタの体格が不必要に大きくなってしまうことが問題となる。 However, when such a diffuser portion is applied, the length of the nozzle portion in the axial direction as a whole becomes longer, so that the size of the ejector becomes unnecessarily large at the normal load of the ejector refrigeration cycle. Is a problem.
これに対して、本発明者らは、先に、特願2012−184950号(以下、先願例という。)にて、
エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタであって、
放熱器から流出した冷媒を旋回させる旋回空間、この旋回空間から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して蒸発器から流出した冷媒を吸引する吸引用通路、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引用通路から吸引された吸引冷媒とを混合して昇圧させる昇圧用空間が形成されたボデーと、
少なくとも一部が減圧用空間の内部および昇圧用空間の内部に配置されて、減圧用空間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た通路形成部材と、
ボデーのうち減圧用空間を形成する部位の内周面と通路形成部材の外周面との間に形成される冷媒通路が、旋回空間から流出した冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路を形成し、
ボデーのうち昇圧用空間を形成する部位の内周面と通路形成部材の外周面との間に形成される冷媒通路が、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として機能するディフューザ通路を形成し、
ノズル通路には、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部、および最小通路面積部からノズル通路の冷媒出口部へ向かって冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部が設けられているエジェクタを提案している。
On the other hand, the inventors of the present invention previously described in Japanese Patent Application No. 2012-184950 (hereinafter referred to as a prior application example).
An ejector applied to an ejector refrigeration cycle,
A swirling space for swirling the refrigerant flowing out of the radiator, a decompression space for depressurizing the refrigerant flowing out of the swirling space, and a suction passage for sucking the refrigerant flowing out of the evaporator in communication with the refrigerant flow downstream side of the depressurizing space , And a body formed with a pressure increasing space for increasing the pressure by mixing the refrigerant injected from the pressure reducing space and the suction refrigerant sucked from the suction passage;
A passage forming member that is at least partially disposed in the decompression space and in the pressurization space and is formed in a conical shape whose cross-sectional area expands with distance from the decompression space;
Nozzle passage functioning as a nozzle in which a refrigerant passage formed between an inner peripheral surface of a portion of the body forming a decompression space and an outer peripheral surface of the passage forming member decompresses and injects the refrigerant flowing out of the swirling space. Form the
A refrigerant passage formed between an inner peripheral surface of a part of the body that forms a pressure increasing space and an outer peripheral surface of the passage forming member serves as a diffuser passage that functions as a diffuser that increases the pressure by mixing the injected refrigerant and the suction refrigerant. Forming,
In the nozzle passage, we propose an ejector with a minimum passage area that has the smallest refrigerant passage area, and a divergent portion that gradually increases the refrigerant passage area from the smallest passage area to the refrigerant outlet of the nozzle passage. doing.
この先願例のエジェクタでは、旋回空間にて冷媒を旋回させることで、旋回空間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)圧力となる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、旋回空間内の冷媒を、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。 In the ejector of this prior application example, the refrigerant is swirled in the swirling space, so that the refrigerant pressure on the swirling center side in the swirling space becomes the pressure that becomes the saturated liquid phase refrigerant, or the refrigerant boils under reduced pressure (causes cavitation) It can be reduced until pressure is reached. As a result, a larger amount of gas-phase refrigerant exists on the inner circumference side than the outer circumference side of the swivel center axis, and the refrigerant in the swirl space is divided into a gas single phase around the swirl center line and a liquid single phase around it. Phase separation can be achieved.
このように二相分離状態となった冷媒をノズル通路へ流入させると、壁面沸騰および界面沸騰によって沸騰が促進されるので、ノズル通路の最小通路面積部近傍にて、気相と液相が均質に混合した理想的な気液混合状態とすることができる。さらに、この理想的な気液混合状態となった冷媒に閉塞(チョーキング)を生じさせて、冷媒の流速を二相音速以上となるまで加速することができる。 When the refrigerant in the two-phase separation state is caused to flow into the nozzle passage, boiling is promoted by wall surface boiling and interface boiling, so that the gas phase and the liquid phase are homogeneous in the vicinity of the minimum passage area of the nozzle passage. It is possible to obtain an ideal gas-liquid mixed state mixed in the above. Furthermore, the refrigerant in the ideal gas-liquid mixed state is blocked (choking), and the flow rate of the refrigerant can be accelerated until it becomes equal to or higher than the two-phase sound speed.
そして、二相音速以上とまるまで加速した超音速状態の冷媒を最小通路面積部の下流側に配置された末広部にて、さらに加速することができる。これにより、ノズル通路にて冷媒の圧力エネルギを速度エネルギへ変換する際のエネルギ変換効率(従来技術のノズル効率に相当)を向上させることができる。 Then, the supersonic state refrigerant that has been accelerated until it becomes equal to or higher than the two-phase sound speed can be further accelerated at the divergent portion disposed downstream of the minimum passage area portion. Thereby, the energy conversion efficiency (equivalent to the nozzle efficiency of a prior art) at the time of converting the pressure energy of a refrigerant | coolant into speed energy in a nozzle channel | path can be improved.
さらに、先願例のエジェクタでは、通路形成部材として減圧用空間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たものを採用して、ディフューザ通路の形状を減圧用空間から離れるに伴って通路形成部材の外周に沿って広がる形状としている。これにより、ディフューザ通路の軸方向寸法が拡大してしまうことを抑制でき、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制することができる。 Further, in the ejector of the prior application example, the passage forming member is formed in a conical shape whose cross-sectional area increases with the distance from the decompression space, and the shape of the diffuser passage is separated from the decompression space. The shape is widened along the outer periphery of the passage forming member. Thereby, it can suppress that the axial direction dimension of a diffuser channel | path is expanded, and the enlargement of the physique as the whole ejector can be suppressed.
つまり、先願例のエジェクタによれば、体格の大型化を招くことなく、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動によらず高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。 That is, according to the ejector of the prior application example, high energy conversion efficiency can be exhibited regardless of the load fluctuation of the ejector refrigeration cycle without increasing the size of the physique.
そして、本発明者らは、エジェクタのエネルギ変換効率の更なる向上のために、先願例のエジェクタについて検討を進めたところ、先願例のエジェクタでは、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動によらず高いエネルギ変換効率を発揮できるものの、運転条件によっては、所望のエネルギ変換効率を得られないことがあった。 The inventors of the present invention have studied the ejector of the prior application in order to further improve the energy conversion efficiency of the ejector. In the ejector of the prior application, the ejector refrigeration cycle is not affected by load fluctuations. Although high energy conversion efficiency can be exhibited, desired energy conversion efficiency may not be obtained depending on operating conditions.
そこで、本発明者らがその原因について調査したところ、先願例のエジェクタでは、旋回中心側に気相冷媒が偏在し、外周側に液相冷媒が偏在した二相分離状態の冷媒をノズル通路へ流入させていることが原因であると判った。その理由は、このような二相分離状態の冷媒をノズル通路へ流入させると、外周側に偏在する液相冷媒に沸騰核が供給されにくくなってしまい、外周側に偏在する液相冷媒に沸騰遅れが生じてしまうからである。 Therefore, the present inventors investigated the cause, and in the ejector of the prior application example, the two-phase separated refrigerant in which the gas-phase refrigerant is unevenly distributed on the turning center side and the liquid-phase refrigerant is unevenly distributed on the outer peripheral side is supplied to the nozzle passage. It was found that it was caused to flow into The reason is that if such a two-phase separated refrigerant flows into the nozzle passage, it becomes difficult for boiling nuclei to be supplied to the liquid phase refrigerant that is unevenly distributed on the outer peripheral side, and the liquid phase refrigerant that is unevenly distributed on the outer peripheral side is boiled. This is because a delay occurs.
つまり、外周側に偏在する液相冷媒に沸騰遅れが生じてしまうと、ノズル通路へ流入した冷媒が理想的な気液混合状態となりにくく、ノズル通路へ流入した冷媒が二相音速以上となる箇所が、最小通路面積部の下流側、すなわち末広部の内部となってしまう。このため、末広部の冷媒通路のうち、最小通路面積部から冷媒が二相音速以上となる箇所へ至る範囲では、超音速状態の冷媒を加速することができないばかりか、冷媒通路面積の拡大によって亜音速状態(二相音速より低い流速)の冷媒を減速させてしまうことになる。 That is, if a boiling delay occurs in the liquid refrigerant that is unevenly distributed on the outer peripheral side, the refrigerant that has flowed into the nozzle passage is unlikely to be in an ideal gas-liquid mixed state, and the refrigerant that has flowed into the nozzle passage is at a two-phase sound speed or higher. However, it becomes the downstream of the minimum passage area part, that is, the inside of the divergent part. For this reason, in the range of the refrigerant passage in the divergent portion from the minimum passage area portion to the location where the refrigerant is more than the two-phase sonic speed, it is not only possible to accelerate the supersonic refrigerant, but also due to the expansion of the refrigerant passage area The refrigerant in the subsonic speed state (flow velocity lower than the two-phase sound speed) is decelerated.
その結果、液相冷媒に沸騰遅れが生じてしまう運転条件では、末広部の全領域を冷媒を加速するために有効に利用することができず、ノズル通路におけるエネルギ変換効率が所望の値よりも低下してしまう。 As a result, under operating conditions that cause boiling delay in the liquid phase refrigerant, the entire region of the divergent part cannot be effectively used to accelerate the refrigerant, and the energy conversion efficiency in the nozzle passage is lower than the desired value. It will decline.
上記点に鑑み、本発明では、気液混合状態の冷媒を減圧させるエジェクタのエネルギ変換効率の低下を抑制することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to suppress a decrease in energy conversion efficiency of an ejector that decompresses a refrigerant in a gas-liquid mixed state.
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、
冷媒流入口(31a)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(30a)、旋回空間(30a)から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間(30b)、減圧用空間(30b)の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路(13b)、減圧用空間(30b)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混合させる昇圧用空間(30e)が形成されたボデー(30)と、少なくとも一部が減圧用空間(30b)の内部および昇圧用空間(30e)の内部に配置されるとともに、減圧用空間(30b)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た通路形成部材(35)とを備え、
ボデー(30)のうち減圧用空間(30b)を形成する部位の内周面と通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、旋回空間(30a)から流出した冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路(13a)であり、ボデー(30)のうち昇圧用空間(30e)を形成する部位の内周面と通路形成部材(35)の外周面との間に形成される冷媒通路は、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として機能するディフューザ通路(13c)であり、
さらに、ノズル通路(13a)には、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部(30m)、最小通路面積部(30m)の冷媒流れ下流側に設けられて冷媒の旋回方向の速度成分を低下させる均質化部(132)、および均質化部(132)の出口側から冷媒流れ下流側へ向かって冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部(133)が形成され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),
A swirling space (30a) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31a), a decompression space (30b) for decompressing the refrigerant flowing out of the swirling space (30a), and a refrigerant flow downstream of the decompression space (30b). A suction passage (13b) that communicates and sucks refrigerant from the outside, and a pressurization space (30e) that mixes the refrigerant injected from the decompression space (30b) and the suction refrigerant sucked from the suction passage (13b). ) Is formed, and at least a part of the body (30) is disposed in the decompression space (30b) and the boosting space (30e), and the body (30) is disconnected as the distance from the decompression space (30b) increases. A passage forming member (35) formed in a conical shape with an increased area,
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the part forming the decompression space (30b) in the body (30) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) is a refrigerant that has flowed out of the swirling space (30a). Is a nozzle passage (13a) that functions as a nozzle for depressurizing and injecting, between the inner peripheral surface of the body (30) forming the pressurizing space (30e) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) The refrigerant passage formed between them is a diffuser passage (13c) that functions as a diffuser that increases the pressure by mixing the injected refrigerant and the suction refrigerant,
Further, the nozzle passage (13a) is provided on the downstream side of the refrigerant flow of the minimum passage area portion (30m) having the smallest refrigerant passage area and the minimum passage area portion (30m) to reduce the speed component in the swirling direction of the refrigerant. And a divergent portion (133) in which the refrigerant passage area gradually increases from the outlet side of the homogenizing portion (132) toward the downstream side of the refrigerant flow.
これによれば、旋回空間(30a)にて冷媒を旋回させることによって、旋回空間(30a)の旋回中心側の冷媒圧力を、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。そして、旋回空間(30a)の旋回中心側の二相分離状態の冷媒をノズル通路(13a)へ流入させることで、ノズル通路(13a)にて気相冷媒と液相冷媒が混合した気液混合状態の冷媒を減圧させることができる。 According to this, by turning the refrigerant in the swirling space (30a), the refrigerant pressure on the turning center side of the swirling space (30a) can be reduced to a pressure at which the refrigerant boils under reduced pressure (causes cavitation). . And the gas-liquid mixing which the gaseous-phase refrigerant | coolant and the liquid phase refrigerant mixed in the nozzle channel | path (13a) by flowing the refrigerant | coolant of the two-phase separation state of the rotation center side of a rotation space (30a) into a nozzle channel | path (13a). The refrigerant in the state can be depressurized.
さらに、ノズル通路(13a)に均質化部(132)が形成されているので、均質化部(132)にて冷媒の旋回方向の速度成分を低下させることができる。これにより、均質化部(132)内の冷媒を、旋回中心側に気相冷媒が偏在し、外周側に液相冷媒が偏在した不均質な気液混合状態から、気相と液相が均質に混合した理想的な気液混合状態とすることができる。 Furthermore, since the homogenization part (132) is formed in the nozzle passage (13a), the speed component in the swirling direction of the refrigerant can be reduced in the homogenization part (132). As a result, the gas phase and the liquid phase are homogenized from the inhomogeneous gas-liquid mixed state in which the gas phase refrigerant is unevenly distributed on the turning center side and the liquid phase refrigerant is unevenly distributed on the outer peripheral side. It is possible to obtain an ideal gas-liquid mixed state mixed in the above.
そして、均質化部(132)にて理想的な気液混合状態となった冷媒に閉塞(チョーキング)を生じさせて、冷媒の流速を二相音速以上となるまで加速し、さらに、末広部(31f)にて超音速状態の冷媒を加速することができる。 Then, the refrigerant that has become an ideal gas-liquid mixed state in the homogenizing section (132) is blocked (choking), and the refrigerant is accelerated until the flow velocity of the refrigerant becomes equal to or higher than the two-phase sound speed. In 31f), the supersonic refrigerant can be accelerated.
その結果、ノズル通路(13a)から噴射される冷媒の流速を効果的に増速させることができ、気液混合状態の冷媒を減圧させるエジェクタのノズル通路(13a)にて冷媒の圧力エネルギを速度エネルギへ変換する際のエネルギ変換効率(従来技術のノズル効率に相当)が低下してしまうことを抑制できる。 As a result, the flow velocity of the refrigerant injected from the nozzle passage (13a) can be effectively increased, and the pressure energy of the refrigerant is increased in the nozzle passage (13a) of the ejector that depressurizes the refrigerant in the gas-liquid mixed state. It can suppress that the energy conversion efficiency (equivalent to the nozzle efficiency of a prior art) at the time of converting into energy falls.
なお、気相と液相が均質に混合した理想的な気液混合状態とは、液相冷媒がノズル通路の一部(例えば、ノズル通路の内壁面側等)に偏在することなく液滴(液相冷媒の粒)となって気相冷媒中に均質に分布している状態と定義することができる。また、気相と液相が均質に混合された理想的な気液混合状態では、液滴の流速と気相冷媒の流速が同等となる。 Note that an ideal gas-liquid mixed state in which the gas phase and the liquid phase are homogeneously mixed is a liquid phase refrigerant (for example, an inner wall surface side of the nozzle passage, etc.) with no liquid droplets ( It can be defined as a state in which the particles are in the form of liquid phase refrigerant and are uniformly distributed in the gas phase refrigerant. Further, in an ideal gas-liquid mixed state in which the gas phase and the liquid phase are homogeneously mixed, the flow rate of the droplets and the flow rate of the gas phase refrigerant are equal.
また、本請求項において、通路形成部材(35)は、厳密に減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する形状のみから形成されているものに限定されず、少なくとも一部に減圧用空間(30b)から離れるに伴って断面積が拡大する形状を含んでいることによって、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側へ広がる形状とすることができるものを含む。 Further, in the present claim, the passage forming member (35) is not limited to a shape that is strictly formed with a shape in which the cross-sectional area expands with distance from the decompression space (30b), and at least a part thereof. The shape of the diffuser passage (13c) is made to expand outward as it moves away from the decompression space (30b) by including a shape in which the cross-sectional area increases as it moves away from the decompression space (30b). Including those that can.
さらに、「円錐状に形成された」とは、通路形成部材(35)が完全な円錐形状に形成されているという意味に限定されず、円錐に近い形状、一部に円錐形状を含んだ形状、あるいは、円錐形状、円柱形状、円錐台形状を組み合わせた形状で形成されているという意味を含んでいる。具体的には、軸方向断面形状が二等辺三角形となるものに限定されず、頂点を挟む二辺が内周側に凸となる形状、頂点を挟む二辺が外周側に凸となる形状、さらに断面形状が半円形状となるもの等も含む意味である。 Further, “conically formed” is not limited to the meaning that the passage forming member (35) is formed in a complete conical shape, but a shape close to a cone or a shape including a conical shape in part. Or, it includes the meaning that the shape is a combination of a conical shape, a cylindrical shape, and a truncated cone shape. Specifically, the shape in which the axial cross-sectional shape is not limited to an isosceles triangle, the shape in which the two sides sandwiching the apex are convex on the inner peripheral side, the shape in which the two sides sandwiching the apex are convex on the outer peripheral side, Furthermore, it is meant to include those having a semicircular cross section.
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5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おり、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。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described using FIGS. As shown in the overall configuration diagram of FIG. 1, the
また、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蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、HFO系冷媒(例えば、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。
The
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。具体的には、本実施形態の圧縮機11は、1つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構11a、および圧縮機構11aを駆動する電動モータ11bを収容して構成された電動圧縮機である。
In the ejector-
この圧縮機構11aとしては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。また、電動モータ11bは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。
As the
また、圧縮機11は、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達された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ってもよい。この種のエンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、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等を採用することができる。
The
圧縮機11の吐出口側には、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、この放熱器12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凝縮部12a、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蓄えるレシーバ部12b、およびレシーバ部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過冷却部12cを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器である。
More specifically, 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(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)としての機能を果たす。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。
The
エジェクタ13の具体的構成については、図2〜図4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、図4は、エジェクタ13の各冷媒通路の機能および形状を説明するための模式的な断面図であって、図2と同一部分には同一の符号を付している。
A specific configuration of the
まず、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。具体的には、このボデー30は、角柱状あるいは円柱状の金属もしくは樹脂等にて形成されてエジェクタ13の外殻を形成するハウジングボデー31を有し、このハウジングボデー31の内部に、ノズルボデー32、ミドルボデー33、ロワーボデー34等を固定して構成されたものである。
First, the
ハウジングボデー31には、放熱器12から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口31a、蒸発器14から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口31b、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液相冷媒流出口31c、および気液分離空間30fにて分離された気相冷媒を圧縮機11の吸入側へ流出させる気相冷媒流出口31d等が形成されている。
The
ノズルボデー32は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属部材等で形成されており、軸方向が鉛直方向(図2の上下方向)と平行になるように、ハウジングボデー31の内部に圧入等の手段によって固定されている。ノズルボデー32の上方側とハウジングボデー31との間には、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。
The
旋回空間30aは、回転体形状に形成され、図2の一点鎖線で示す中心軸が鉛直方向に延びている。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)の周りに回転させた際に形成される立体形状である。より具体的には、本実施形態の旋回空間30aは、略円柱状に形成されている。もちろん、円錐あるいは円錐台と円柱とを結合させた形状等に形成されていてもよい。
The swirling
さらに、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は、旋回空間30aの中心軸方向から見たときに旋回空間30aの内壁面の接線方向に延びている。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の内壁面に沿って流れ、旋回空間30a内を旋回する。
Furthermore, the
なお、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の接線方向と完全に一致するように形成されている必要はなく、少なくとも旋回空間30aの接線方向の成分を含んでいれば、その他の方向の成分(例えば、旋回空間30aの軸方向の成分)を含んで形成されていてもよい。
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、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、ノズルボデー32の内部には、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。この減圧用空間30bは、円柱状空間あるいは下方側に向かって先細る円錐台形状空間と、この円柱状空間あるいは先細円錐台形状空間の下方側から連続して冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる円錐台形状空間とを結合させた回転体形状に形成されており、減圧用空間30bの中心軸は旋回空間30aの中心軸と同軸上に配置されている。
Further, in the
さらに、減圧用空間30bの内部には、減圧用空間30b内に冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部30mを形成するとともに、最小通路面積部30mの通路面積を変化させる通路形成部材35の上方側が配置されている。この通路形成部材35は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に広がる略円錐形状に形成されており、その中心軸が減圧用空間30bの中心軸と同軸上に配置されている。換言すると、通路形成部材35は、減圧用空間30b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いる。
Further, a
そして、ノズルボデー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の上方側の外周面との間には、図3、図4に示すように、最小通路面積部30mよりも冷媒流れ上流側に配置された先細部131、最小通路面積部30mよりも冷媒流れ下流側に配置された均質化部132、および均質化部132よりも冷媒流れ下流側に配置された末広部133といった冷媒通路が形成されている。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the minimum
これらの先細部131、均質化部132および末広部133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)して配置されているので、通路形成部材35の軸方向垂直断面の形状が円環状(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)となっている。
In the tapered
より具体的には、先細部131は、旋回空間30aから流出した冷を最小通路面積部30mへ導く冷媒通路であって、最小通路面積部30mに至るまで冷媒流れ下流側へ向かって冷媒通路面積が徐々に縮小する形状に形成されている。そして、先細部131の出口部に最小通路面積部30mが配置されている。
More specifically, the tapered
ここで、本実施形態の旋回空間30aでは、旋回中心側の冷媒の圧力を低下させて減圧沸騰させているので、旋回空間30aの中心軸線近傍には気相冷媒が柱状に偏在している。そこで、本実施形態では、図4に示すように、ノズルボデー32のうち最小通路面積部30mを形成する部位の内径を、エジェクタ式冷凍サイクル10の通常運転時に柱状に偏在する気相冷媒(以下、気柱という。)の外径よりも大きく形成している。
Here, in the swirling
均質化部132は、冷媒通路面積が一定に形成された冷媒通路である。つまり、均質化部132の冷媒通路面積は最小通路面積部30mにおける冷媒通路面積と同等となる。
The
さらに、本実施形態では、均質化部132の形状を、上面および底面の冷媒通路面積が最小通路面積部30mの冷媒通路面積と同等となる円柱形状に換算したときの軸方向長さをLとし、最小通路面積部30mにおける冷媒通路面積の相当直径をDとしたときに、以下数式F1を満たすように、軸方向長さLを設定している。
0.1≦L/D≦6…(F1)
なお、本実施形態では、通路形成部材35が変位して最小通路面積部30mの冷媒通路面積が変化しても上記数式F1を満たすように軸方向長さLを設定している。
Furthermore, in this embodiment, the axial length when the shape of the homogenizing
0.1 ≦ L / D ≦ 6 (F1)
In the present embodiment, the axial length L is set so as to satisfy the above formula F1 even when the
末広部133は、均質化部132の出口側から冷媒流れ下流側へ向かって冷媒通路面積が徐々に拡大する形状に形成されている。
The
本実施形態では、このような通路形状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ノズルとして機能するノズル通路13aとしている。さらに、このノズル通路13aでは、冷媒を減圧させて、気液二相状態の冷媒の流速を二相音速より高い値となるように増速させて噴射している。
In the present embodiment, a
なお、本実施形態における減圧用空間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とは、図4の模式的な拡大断面図に示すように、通路形成部材35の外周面から法線方向に延びる線分がノズルボデー32の減圧用空間30bを形成する部位と交わる範囲に形成される冷媒通路としている。
Note that the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the
また、ノズル通路13aへ流入する冷媒は、旋回空間30aにて旋回している冷媒なので、旋回方向の速度成分を有している。これに対して、本実施形態では、ノズルボデー32のうち最小通路面積部30mおよび均質化部132を形成する部位の内径が、気柱の外径よりも大きくなっているので、ノズルボデー32のうち均質化部132を形成する部位(内周壁面)に液相冷媒が接触しやすい。
Moreover, since the refrigerant | coolant which flows in into the nozzle channel |
従って、ノズル通路13aへ流入した旋回方向の速度成分を有する冷媒は、均質化部132を流通する際に、均質化部132の内壁面と液相冷媒との摩擦によって旋回方向の速度成分が低下する。もちろん、この摩擦によって旋回方向の速度成分は完全に消滅することはないので、ノズル通路13aを流通する冷媒およびノズル通路13aから噴射される噴射冷媒も、旋回方向の速度成分を有している。
Therefore, when the refrigerant having the velocity component in the swirling direction that has flowed into the
次に、ミドルボデー33は、図2に示すように、その中心部に表裏を貫通する回転体形状の貫通穴が設けられているとともに、この貫通穴の外周側に通路形成部材35を変位させる駆動手段37を収容した金属製円板状部材等で形成されている。なお、貫通穴の中心軸は旋回空間30aおよび減圧用空間30bの中心軸と同軸上に配置されている。また、ミドルボデー33は、ハウジングボデー31の内部であって、かつ、ノズルボデー32の下方側に圧入等の手段によって固定されている。
Next, as shown in FIG. 2, the
ミドルボデー33の上面とこれに対向するハウジングボデー31の内壁面との間には、冷媒吸引口31bから流入した冷媒を滞留させる流入空間30cが形成されている。なお、本実施形態では、ノズルボデー32の下方側の先細先端部がミドルボデー33の貫通穴の内部に位置付けられるため、流入空間30cは、旋回空間30aおよび減圧用空間30bの中心軸方向からみたときに、断面円環状に形成されている。
Between the upper surface of the
また、冷媒吸引口31bと流入空間30cとを接続する吸引冷媒流入通路は、流入空間30cの中心軸方向から見たときに、流入空間30cの内周壁面の接線方向に延びている。これにより、本実施形態では、冷媒吸引口31bから吸引冷媒流入通路を介して流入空間30c内へ流入した冷媒を、旋回空間30a内の冷媒と同方向に旋回させるようにしている。
The suction refrigerant inflow passage connecting the
さらに、ミドルボデー33の貫通穴のうち、ノズルボデー32の下方側が挿入される範囲、すなわち軸線に垂直な径方向から見たときにミドルボデー33とノズルボデー32が重合する範囲では、ノズルボデー32の先細先端部の外周形状に適合するように冷媒通路面積が冷媒流れ方向に向かって徐々に縮小している。
Further, in the range where the lower side of the
これにより、貫通穴の内周面とノズルボデー32の下方側の外周面との間には、流入空間30cと減圧用空間30bの冷媒流れ下流側とを連通させる吸引通路30dが形成される。つまり、本実施形態では、流入空間30cおよび吸引通路30dによって、外部から冷媒を吸引する吸引用通路13bが形成されている。さらに、この吸引用通路13bの中心軸垂直断面も円環状に形成され、吸引用通路13bでは、中心軸の外周側から内周側へ向かって吸引冷媒が旋回しながら流れる。
Thus, a
また、ミドルボデー33の貫通穴のうち、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通路30dから吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる空間である。
Further, in the through hole of the
この昇圧用空間30eの内部には、前述した通路形成部材35の下方側が配置されている。さらに、昇圧用空間30e内の通路形成部材35の円錐状側面の広がり角度は、昇圧用空間30eの円錐台形状空間の広がり角度よりも小さくなっているので、この冷媒通路の冷媒通路面積は冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大する。
Inside the
本実施形態では、このように冷媒通路面積を拡大させることによって、昇圧用空間30eを形成するミドルボデー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ディフューザとして機能するディフューザ通路13cとし、噴射冷媒および吸引冷媒の混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換させている。つまり、ディフューザ通路13cでは、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させている。さらに、このディフューザ通路13cの中心軸垂直断面形状も円環状に形成されている。
In the present embodiment, the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the
なお、ノズル13aからディフューザ通路13c側へ噴射される冷媒および吸引用通路13bから吸引される冷媒は、旋回空間30aにて旋回する冷媒と同方向に旋回する旋回方向の速度成分を有している。従って、ディフューザ通路13cを流通する冷媒およびディフューザ通路13cから流出する冷媒についても、同様の旋回方向の速度成分を有している。
Note that the refrigerant injected from the
次に、ミドルボデー33の内部に配置されて、通路形成部材35を変位させる駆動手段37について説明する。この駆動手段37は、圧力応動部材である円形薄板状のダイヤフラム37aを有して構成されている。より具体的には、図2に示すように、ダイヤフラム37aはミドルボデー33の外周側に形成された円柱状の空間を上下の2つの空間に仕切るように、溶接等の手段によって固定されている。
Next, the drive means 37 which is disposed inside the
ダイヤフラム37aによって仕切られた2つの空間のうち上方側(流入空間30c側)の空間は、蒸発器14流出冷媒の温度に応じて圧力変化する感温媒体が封入される封入空間37bを構成している。この封入空間37bには、エジェクタ式冷凍サイクル10を循環する冷媒と同一組成の感温媒体が予め定めた密度となるように封入されている。従って、本実施形態における感温媒体は、R134aとなる。
Of the two spaces partitioned by the
一方、ダイヤフラム37aによって仕切られた2つの空間のうち下方側の空間は、図示しない連通路を介して、蒸発器14流出冷媒を導入させる導入空間37cを構成している。従って、封入空間37bに封入された感温媒体には、流入空間30cと封入空間37bとを仕切る蓋部材37dおよびダイヤフラム37aを介して、蒸発器14流出冷媒の温度が伝達される。
On the other hand, the lower space of the two spaces partitioned by the
ここで、図2、図3から明らかなように、本実施形態のミドルボデー33の上方側には吸引用通路13bが配置され、ミドルボデー33の下方側にはディフューザ通路13cが配置されている。従って、駆動手段37の少なくとも一部は、軸線の径方向から見たときに吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって上下方向から挟まれる位置に配置されることになる。
Here, as is apparent from FIGS. 2 and 3, the
より詳細には、駆動手段37の封入空間37bは、旋回空間30aや通路形成部材35等の中心軸方向から見たときに、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cと重合する位置であって、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって囲まれる位置に配置されている。これにより、封入空間37bに蒸発器14流出冷媒の温度が伝達され、封入空間37bの内圧は、蒸発器14流出冷媒の温度に応じた圧力となる。
More specifically, the
さらに、ダイヤフラム37aは、封入空間37bの内圧と導入空間37cへ流入した蒸発器14流出冷媒の圧力との差圧に応じて変形する。このため、ダイヤフラム37aは弾性に富み、かつ熱伝導が良好で、強靱な材質にて形成することが好ましく、例えば、ステンレス(SUS304)等の金属薄板にて形成されることが望ましい。
Further, the
また、ダイヤフラム37aの中心部には、円柱状の作動棒37eの上端側が溶接等の手段によって接合され、作動棒37eの下端側には通路形成部材35の最下方側(底側)の外周側が固定されている。これにより、ダイヤフラム37aと通路形成部材35が連結され、ダイヤフラム37aの変位に伴って通路形成部材35が変位し、ノズル通路13aの冷媒通路面積(最小通路面積部30mにおける通路断面積)が調整される。
Further, the upper end side of a
具体的には、蒸発器14流出冷媒の温度(過熱度)が上昇すると、封入空間37bに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間37bの内圧から導入空間37cの圧力を差し引いた差圧が大きくなる。これにより、ダイヤフラム37a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(鉛直方向下方側)に通路形成部材35を変位させる。
Specifically, when the temperature (superheat degree) of the refrigerant flowing out of the
一方、蒸発器14流出冷媒の温度(過熱度)が低下すると、封入空間37bに封入された感温媒体の飽和圧力が低下して、封入空間37bの内圧から導入空間37cの圧力を差し引いた差圧が小さくなる。これにより、ダイヤフラム37a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(鉛直方向上方側)に通路形成部材35を変位させる。
On the other hand, when the temperature (superheat degree) of the refrigerant flowing out of the
このように蒸発器14流出冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム37aが、通路形成部材35を上下方向に変位させることによって、蒸発器14流出冷媒の過熱度が予め定めた所定値に近づくように、最小通路面積部30mにおける通路断面積を調整することができる。なお、作動棒37eとミドルボデー33との隙間は、図示しないO−リング等のシール部材によってシールされており、作動棒37eが変位してもこの隙間から冷媒が漏れることはない。
In this way, the
また、通路形成部材35の底面は、ロワーボデー34に固定されたコイルバネ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、最小通路面積部30mにおける通路断面積を縮小する側(図2では、上方側)に付勢する荷重をかけており、この荷重を調整することで、通路形成部材35の開弁圧を変更して、狙いの過熱度を変更することもできる。
Further, the bottom surface of the
なお、本実施形態では、ミドルボデー33の外周側に複数(具体的には、図2、図3に示すように2つ)の円柱状の空間を設け、この空間の内部にそれぞれ円形薄板状のダイヤフラム37aを固定して2つの駆動手段37を構成しているが、駆動手段37の数はこれに限定されない。なお、駆動手段37を複数箇所に設ける場合は、それぞれ中心軸に対して等角度間隔で配置されていることが望ましい。
In the present embodiment, a plurality (specifically, two as shown in FIGS. 2 and 3) of columnar spaces are provided on the outer peripheral side of the
また、軸方向からみたときに円環状に形成される空間内に、円環状の薄板で形成されたダイヤフラムを固定し、複数の作動棒でこのダイヤフラムと通路形成部材35とを連結する構成としてもよい。
Alternatively, a diaphragm formed by an annular thin plate may be fixed in a space formed in an annular shape when viewed from the axial direction, and the diaphragm and the
次に、ロワーボデー34は、円柱状の金属部材で形成されており、ハウジングボデー31の底面を閉塞するように、ハウジングボデー31内にネジ止め等の手段によって固定されている。また、図2、図3に示すように、ロワーボデー34の上方側とミドルボデー33との間には、前述したディフューザ通路13cから流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間30fが形成されている。
Next, the
この気液分離空間30fは、略円柱状の回転体形状の空間として形成されており、気液分離空間30fの中心軸も、旋回空間30a、減圧用空間30bおよび通路形成部材35等の中心軸と同軸上に配置されている。
The gas-
さらに、前述の如く、ディフューザ通路13cから流出して気液分離空間30fへ流入する冷媒は、旋回空間30aにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。従って、この気液分離空間30f内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離されることになる。
Further, as described above, the refrigerant flowing out of the
ロワーボデー34の中心部には、気液分離空間30fに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。そして、気液分離空間30fにて分離された液相冷媒は、パイプ34aの外周側に貯留される。また、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。
At the center of the
さらに、パイプ34aの上端部には、前述したコイルバネ40が固定されている。なお、このコイルバネ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。また、パイプ34aの根本部(最下方部)には、液相冷媒中の冷凍機油を気相冷媒流出通路34bを介して圧縮機11内へ戻すオイル戻し穴34cが形成されている。
Further, the above-described
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。
As shown in FIG. 1, the 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 blower fan 14a is an electric blower whose rotation speed (amount of blown air) is controlled by a control voltage output from the control device. A
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、処理を行って、上述の各種電気式のアクチュエータ11b、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 the control program stored in the ROM, and controls the operations of the various
また、制御装置には、車室内温度を検出する内気温センサ、外気温を検出する外気温センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、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センサ、放熱器12出口側冷媒の温度を検出する出口側温度センサおよび放熱器12出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力センサ等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。
In addition, the control device includes an internal air temperature sensor that detects the temperature inside the vehicle, an external air temperature sensor that detects the outside air temperature, a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation in the vehicle interior, and an air temperature (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。例えば、本実施形態では、圧縮機11の電動モータ11b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)が吐出能力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. For example, in this embodiment, the structure (hardware and software) which controls the action | operation of the electric motor 11b of the
次に、上記構成における本実施形態の作動を図5のモリエル線図を用いて説明する。なお、このモリエル線図の縦軸には、図3のP0、P1、P2に対応する圧力が示されている。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11b、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. The vertical axis of the Mollier diagram shows pressures corresponding to P0, P1, and P2 in FIG. First, when the operation switch of the operation panel is turned on (ON), the control device operates the electric motor 11b, the cooling
圧縮機11から吐出された高温高圧状態の気相冷媒(図5のa5点)は、放熱器12の凝縮部12aへ流入し、冷却ファン12dから送風された送風空気(外気)と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部12aにて放熱した冷媒は、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から送風された送風空気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる(図5のa5点→b5点)。
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 11 (point a5 in FIG. 5) flows into 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5のb5点→c5点)。この際、減圧用空間30bの最小通路面積部30mにおける冷媒通路面積は、蒸発器14出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定値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から流出した冷媒が冷媒吸引口31bおよい吸引用通路13bを介して吸引される。さらに、ノズル通路13aから噴射された噴射冷媒と吸引用通路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へ流入する(図5のc5点→d5点、h5点→d5点)。
And the refrigerant | coolant which flowed out of the
ディフューザ通路13cでは冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度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5のd5点→e5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にて気液分離される(図5のe5点→f5点、e5点→g5点)。
In the
気液分離空間30fにて分離された液相冷媒は液相冷媒流出口31cから流出して、蒸発器14へ流入する。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し、送風空気が冷却される(図5のg5点→h5点)。一方、気液分離空間30fにて分離された気相冷媒は気相冷媒流出口31dから流出して、圧縮機11へ吸入され再び圧縮される(図5のf5点→a5点)。
The liquid-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。さらに、こ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に吸入させるので、圧縮機11の駆動動力を低減させて、サイクル効率(COP)を向上させることができる。
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によって、旋回空間30aの旋回中心側の冷媒圧力を、冷媒が減圧沸騰する圧力まで低下させることができる。そして、旋回空間30aの旋回中心側の二相分離状態の冷媒をノズル通路13aへ流入させることで、ノズル通路13aにて気相冷媒と液相冷媒が混合した気液混合状態の冷媒を減圧させることができる。
Further, according to the
さらに、ノズル通路13aに均質化部132が形成されているので、均質化部132にて冷媒の旋回方向の速度成分を低下させることができる。これにより、均質化部132内の冷媒を、旋回中心側に気相冷媒が偏在し、外周側に液相冷媒が偏在した不均質な気液混合状態から、気相と液相が均質に混合した理想的な気液混合状態とすることができる。
Furthermore, since the homogenizing
そして、均質化部132にて理想的な気液混合状態となった冷媒に閉塞(チョーキング)を生じさせて、冷媒の流速を超音速状態(二相音速以上の流速)となるまで加速し、さらに、超音速状態の冷媒を末広部31fにて加速することができる。
Then, the refrigerant that has become an ideal gas-liquid mixed state in the
その結果、ノズル通路13aから噴射される冷媒の流速を効果的に増速させることができ、気液混合状態の冷媒を減圧させるエジェクタのノズル通路13aにて冷媒の圧力エネルギを速度エネルギへ変換する際のエネルギ変換効率(従来技術のノズル効率に相当)が低下してしまうことを抑制できる。
As a result, the flow velocity of the refrigerant injected from the
なお、気相と液相が均質に混合した理想的な気液混合状態とは、液相冷媒がノズル通路13aの一部に偏在することなく液滴(液相冷媒の粒)となって気相冷媒中に均質に分布している状態と定義することができる。また、気相と液相が均質に混合された理想的な気液混合状態では、液滴の流速と気相冷媒の流速が同等となっている。
Note that the ideal gas-liquid mixed state in which the gas phase and the liquid phase are homogeneously mixed is a liquid phase liquid droplet (liquid phase refrigerant particles) that is not unevenly distributed in a part of the
このことを図6を用いてより詳細に説明する。なお、図6は、ノズル通路13aにおける冷媒通路面積Anの変化、ノズル通路13aを流通する冷媒の壁面圧力Pnの変化および軸速度Vnの変化を示すグラフである。また、図6では、本実施形態のエジェクタにおける冷媒通路面積An、壁面圧力Pnおよび軸速度Vnの変化を太実線で示し、先願例のエジェクタにおける冷媒通路面積An、壁面圧力Pnおよび軸速度Vnの変化を細破線で示している。
This will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing changes in the refrigerant passage area An in the
ここで、図6に示す壁面圧力Pnは、ノズル通路13aの外周側壁面における静圧であり、軸速度Vnは、図2〜図4等の軸方向断面に図示可能な速度、すなわち、冷媒の流速のうち旋回方向の速度成分を除く速度成分である。冷媒通路面積Anは、軸方向断面にて軸速度Vnに垂直な線分であって、通路形成部材35の外周面からノズルボデー32の減圧用空間30bを形成する部位へ至る範囲に形成される線分を、通路形成部材35の中心軸周りに回転させた際に形成される形状から求められる値である。
Here, the wall surface pressure Pn shown in FIG. 6 is a static pressure on the outer peripheral side wall surface of the
図6に示すように、旋回空間30aから流出した冷媒は、ノズル通路13aの先細部131へ流入し、先細部131における冷媒通路面積Anの縮小に伴って、壁面圧力Pnを低下させながら亜音速状態(二相音速より低い流速)のまま加速する。これにより、軸速度Vnも増加する。
As shown in FIG. 6, the refrigerant that has flowed out of the swirling
さらに、先細部131にて亜音速状態のまま加速した冷媒は、最小通路面積部30mへ流入する。ここで、最小通路面積部30mへ流入する冷媒は、旋回流れの遠心力の作用によって、旋回中心側に気相冷媒が偏在し、外周側に液相冷媒が偏在した不均質な気液混合状態となっており、最小通路面積部30mへ流入した直後は亜音速状態となっている。
Further, the refrigerant accelerated in the subsonic state in the tapered
このため、先願例のエジェクタのように、最小通路面積部30mの直後に末広部133が配置される構成では、図6の細破線で示すように、末広部133の冷媒通路面積Anの拡大に伴って、亜音速状態の冷媒の壁面圧力Pnが上昇するとともに、軸速度Vnが減少する。その後、冷媒が理想的な気液混合状態となって二相音速以上となると(超音速化すると)、壁面圧力Pnを低下させながら超音速状態の冷媒が加速される。
For this reason, in the configuration in which the
つまり、最小通路面積部30mの直後に末広部133を配置する構成では、末広部133の内部で冷媒が超音速状態となる。従って、末広部133の冷媒通路のうち、最小通路面積部30mから冷媒が二相音速以上となる箇所へ至る範囲では、超音速状態の冷媒を加速することができないばかりか、冷媒通路面積の拡大によって亜音速状態の冷媒を減速させてしまう。
That is, in the configuration in which the
これに対して、本実施形態のエジェクタによれば、最小通路面積部30mの直後に均質化部132が形成されているので、外周側(均質化部132の内周壁面側)に偏在する液相冷媒が均質化部132の内周壁面と摩擦することによって、冷媒の旋回方向の速度成分を低下させることができる。
On the other hand, according to the ejector of this embodiment, since the
これにより、均質化部132内の冷媒を理想的な気液混合状態に近づけ、均質化部132内にて冷媒に閉塞を生じさせて、冷媒を速やかに超音速状態とすることができる。さらに、均質化部132は冷媒通路面積Anが一定に形成されているので、均質化部132では、冷媒通路面積Anの拡大に伴う壁面圧力Pnの上昇および軸速度Vnの減少が生じにくい。
Thereby, the refrigerant in the
従って、図6の太実線に示すように、均質化部132にて超音速状態となった冷媒を末広部133へ流入させ、末広部133へ流入した直後から冷媒を加速することができる。つまり、本実施形態のエジェクタ13によれば、末広部133の全領域を冷媒を加速するために利用でき、ノズル通路におけるエネルギ変換効率が低下してしまうことを抑制できる。
Therefore, as shown by the thick solid line in FIG. 6, the refrigerant that has become supersonic in the
また、本実施形態のエジェクタ13によれば、ノズルボデー32のうち最小通路面積部30mおよび均質化部132を形成する部位の内径が、気柱の外径よりも大きくなっているので、ノズルボデー32のうち均質化部132を形成する部位(内周壁面)に液相冷媒を接触させることができる。
Further, according to the
これにより、均質化部132の内壁面と液相冷媒との摩擦によって旋回方向の速度成分を低下させることができるとともに、均質化部132の内壁面と液相冷媒との摩擦による壁面沸騰を促進させることができる。従って、均質化部132へ流入した冷媒を速やかに理想的な気液混合状態とすることができる。
Thereby, the velocity component in the swirling direction can be reduced by friction between the inner wall surface of the
また、本発明者らの検討によれば、前述の如く、均質化部132の形状を円柱形状に換算したときの軸方向長さLを、上記数式F1を満足するように設定することで、確実に不均質な気液混合状態を均質な気液混合状態となるまで旋回方向の速度成分を低下させることができ均質化部132内にて冷媒を確実に超音速状態にできることが判っている。
Further, according to the study by the present inventors, as described above, by setting the axial length L when the shape of the homogenizing
より詳細には、旋回中心側に気相冷媒が偏在し、外周側に液相冷媒が偏在した不均質な気液混合状態の冷媒を理想的な気液混合状態となるまで旋回方向の速度成分を低下させるために必要な軸方向長さLは、冷媒の沸騰のし易さの指標として用いられる液相冷媒の密度ρLと気相冷媒の密度ρgとの密度比(ρL/ρg)と相関関係を有していることが判っている。 More specifically, the velocity component in the swirling direction until the gas-liquid refrigerant is unevenly distributed on the swivel center side and the non-homogeneous gas-liquid mixed state refrigerant in which the liquid-phase refrigerant is unevenly distributed on the outer peripheral side is brought to an ideal gas-liquid mixed state. The length L in the axial direction required to reduce the flow rate is the density ratio (ρ L / ρ) of the density ρ L of the liquid-phase refrigerant and the density ρ g of the gas-phase refrigerant used as an index of the ease of boiling of the refrigerant. It has been found that there is a correlation with g ).
そこで、本実施形態では、一般的に用いられる冷媒の密度比の最小値(二酸化炭素の密度比)、最大値(R600aの密度比)および通路形成部材35の変位に伴って変化する最小通路面積部30mの冷媒通路面積に基づいて、上記数式F1に示す軸方向長さLの範囲を決定している。
Therefore, in the present embodiment, the minimum passage area that changes with the displacement of the
また、本実施形態のエジェクタ13によれば、駆動手段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、ノズル通路13aおよびディフューザ通路13cの冷媒通路面積を調整することができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル10の負荷変動に応じてエジェクタ13を適切に作動させることができる。
Further, according to the
さらに、駆動手段37のうち、感温媒体が封入された封入空間37bが、吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cに挟まれる位置に配置されているので、吸引用通路13bとディフューザ通路13cとの間に形成されるスペースを有効に活用することができる。従って、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
Furthermore, since the
しかも、封入空間37bが吸引用通路13bおよびディフューザ通路13cによって囲まれる位置に配置されているので、外気温の影響等を受けることなく吸引用通路13bを流通する冷媒の蒸発器14流出冷媒の温度を感温媒体に良好に伝達して、封入空間37b内の圧力を変化させることができる。つまり、封入空間37b内の圧力を蒸発器14流出冷媒の温度に応じて精度良く変化させることができる。
Moreover, since the
また、本実施形態のエジェクタ13のボデー30には、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が形成されているので、エジェクタ13とは別に気液分離手段を設ける場合に対して、気液分離空間30fの容積を効果的に小さくすることができる。
Further, since the
つまり、本実施形態の気液分離空間30fでは、断面円環状に形成されたディフューザ通路13cから流出する冷媒が既に旋回する方向の速度成分を有しているので気液分離空間30f内で冷媒の旋回流れを発生させるための空間を設ける必要がない。従って、エジェクタ13とは別に気液分離手段を設ける場合に対して、気液分離空間30fの容積を効果的に小さくすることができる。
In other words, in the gas-
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図7の模式的な拡大断面図に示すように、ノズルボデー32のうち均質化部132を形成する部位(内周壁面)の形状、および通路形成部材35の形状を変更している。より具体的には、本実施形態では、ノズルボデー32のうち均質化部132を形成する部位が通路形成部材35の軸方向に延びている。換言すると、本実施形態の均質化部132は、略円柱状に形成されていることになる。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the schematic enlarged cross-sectional view of FIG. 7, the shape of the portion (inner peripheral wall surface) where the homogenizing
その他の構成およびエジェクタ式冷凍サイクル10の作動は、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実施形態と同様に、気液混合状態の冷媒を減圧させるエジェクタのノズル通路13aにて冷媒の圧力エネルギを速度エネルギへ変換する際のエネルギ変換効率(従来技術のノズル効率に相当)が低下してしまうことを抑制できる。
Other configurations and operations of the
さらに、本実施形態の均質化部132では、冷媒通路が通路形成部材35の径方向に広がらないので、均質化部132の内壁面と液相冷媒との摩擦を促進して、均質化部132へ流入した冷媒をより一層速やかに理想的な気液混合状態とすることができる。換言すると、均質化部132の軸方向長さLを短縮化することができる。
Furthermore, in the homogenizing
(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、均質化部132として、最小通路面積部30mから冷媒流れ下流側へ向かって冷媒通路面積が一定に形成されたものを採用した例を説明したが、均質化部132の形状はこれに限定されない。例えば、均質化部132として、最小通路面積部30mから冷媒流れ下流側へ向かって冷媒通路面積が徐々に拡大する形状に形成されたものを採用してもよい。
(1) In the above-described embodiment, the example in which the refrigerant passage area is uniformly formed from the minimum
この場合は、均質化部132における冷媒通路面積の拡大によって亜音速状態の冷媒が減速してしまうことを抑制するために、均質化部132の冷媒通路面積の拡がり度合は、末広部133の冷媒通路面積の拡がり度合よりも小さく設定すればよい。
In this case, the degree of expansion of the refrigerant passage area of the
本発明者の調整によれば、図8に示すように、均質化部132の形状を上面が最小通路面積部30mの冷媒通路面積と同等となる円錐台形状に換算し、この円錐台形状の軸方向断面における拡がり角度をθとしたときに、以下数式F2を満たすように、拡がり角度θを設定すればよいことが判っている。
0<θ≦0.5°…(F2)
なお、上記数式F2に示されるように、拡がり角度θは比較的小さな値に決定されることが望ましいため、均質化部132は、極めて円柱形状に近い円錐台形状となる。従って、軸方向長さLおよび相当直径Dについても、上述の数式F1を満たすように設定すればよい。
According to the adjustment by the present inventor, as shown in FIG. 8, the shape of the homogenizing
0 <θ ≦ 0.5 ° (F2)
Note that, as shown in the above formula F2, since it is desirable that the spread angle θ is determined to be a relatively small value, the
(2)上述の実施形態では、通路形成部材35の外周面から法線方向に延びる線分がノズルボデー32の減圧用空間30bの内周面と交わる範囲に形成される冷媒通路をノズル通路13aとしたが、逆に、減圧用空間30bの内周面から法線方向に延びる線分が通路形成部材35の外周面と交わる範囲に形成された冷媒通路をノズル通路13aとしてもよい。
(2) In the above embodiment, the refrigerant passage formed in the range where the line segment extending in the normal direction from the outer peripheral surface of the
また、上述の実施形態では、冷媒通路面積Anとして、軸方向断面にて軸速度Vnに垂直な線分を、通路形成部材35の中心軸周りに回転させた際に形成される形状から求められる値を採用した例を説明したが、冷媒通路面積Anの値はこれに限定されない。
Further, in the above-described embodiment, the refrigerant passage area An is obtained from the shape formed when the line segment perpendicular to the axial velocity Vn in the axial section is rotated around the central axis of the
例えば、冷媒通路面積Anとして、近似的に、通路形成部材35の外周面から法線方向に延びてノズルボデー32の減圧用空間30bを形成する部位と交わる範囲に形成される線分を、通路形成部材35の中心軸周りに回転させた際に形成される形状から求められる値を採用してもよい。
For example, as the refrigerant passage area An, a line segment formed approximately in a range extending in a normal direction from the outer peripheral surface of the
さらに、冷媒通路面積Anとして、近似的に、通路形成部材35の外周面から径方向あるいは軸方向に延びてノズルボデー32の減圧用空間30bを形成する部位と交わる範囲に形成される線分を、通路形成部材35の中心軸周りに回転させた際に形成されるドーナツ形状あるいは円筒側面形状から求められる値等を採用してもよい。
Furthermore, as a refrigerant passage area An, approximately, a line segment formed in a range that extends in a radial direction or an axial direction from the outer peripheral surface of the
(3)上述の第1実施形態では、通路形成部材35を変位させる駆動手段37として、温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入された封入空間37bおよび封入空間37b内の感温媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム37aを有して構成されたもの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。
(3) In the first embodiment described above, as the drive means 37 for displacing the
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し、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。さらに、駆動手段として電動モータ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。
For example, a thermowax that changes in volume depending on temperature may be employed as the temperature-sensitive medium, or a structure having a shape memory alloy elastic member as the driving means may be employed. Further, a drive unit that displaces the
(4)上述の実施形態では、エジェクタ13の液相冷媒流出口31cの液相冷媒流出口の詳細について説明していないが、これらの冷媒流出口に冷媒を減圧させる減圧手段(例えば、オリフィスやキャピラリチューブからなる側固定絞り)を配置してもよい。
(4) Although the details of the liquid-phase refrigerant outlet of the liquid-phase
(5)上述の実施形態では、本発明のエジェクタ13を備え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、本発明のエジェクタ13を備える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
(6)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。また、上述の実施形態では、エジェクタ13のボデー30等の構成部材を金属で形成した例を説明したが、それぞれの構成部材の機能を発揮可能であれば材質は限定されない。従って、これらの構成部材を樹脂にて形成してもよい。
(6) In the above-described embodiment, an example in which a subcool type heat exchanger is employed as the
10 エジェクタ式冷凍サイクル
13 エジェクタ
13a ノズル通路
13b 吸引用通路
13c ディフューザ通路
30 ボデー
30m 最小通路面積部
35 通路形成部材
131 先細部
132 均質化部
133 末広部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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)、前記旋回空間(30a)から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間(30b)、前記減圧用空間(30b)の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路(13b)、前記減圧用空間(30b)から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路(13b)から吸引された吸引冷媒とを混合させる昇圧用空間(30e)が形成されたボデー(30)と、
少なくとも一部が前記減圧用空間(30b)の内部および前記昇圧用空間(30e)の内部に配置されるとともに、前記減圧用空間(30b)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た通路形成部材(35)とを備え、
前記ボデー(30)のうち前記減圧用空間(30b)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、前記旋回空間(30a)から流出した冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路(13a)であり、
前記ボデー(30)のうち前記昇圧用空間(30e)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、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザとして機能するディフューザ通路(13c)であり、
さらに、前記ノズル通路(13a)には、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部(30m)、前記最小通路面積部(30m)の冷媒流れ下流側に配置されて冷媒の旋回方向の速度成分を低下させる均質化部(132)、および前記均質化部(132)の出口側から冷媒流れ下流側へ向かって冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部(133)が形成され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 swirling space (30a) for swirling the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet (31a), a decompression space (30b) for decompressing the refrigerant flowing out of the swirling space (30a), and a refrigerant flow downstream of the decompression space (30b) The suction passage (13b) that communicates with the outside and sucks the refrigerant from the outside, and the pressure rising that mixes the injection refrigerant injected from the decompression space (30b) and the suction refrigerant sucked from the suction passage (13b) A body (30) in which a space (30e) is formed;
At least a portion is disposed in the decompression space (30b) and in the pressurization space (30e), and is formed in a conical shape whose cross-sectional area increases with distance from the decompression space (30b). A passage forming member (35) formed,
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the body (30) forming the decompression space (30b) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) is the swirling space (30a). A nozzle passage (13a) that functions as a nozzle for depressurizing and injecting the refrigerant flowing out from
The refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the body (30) forming the pressurizing space (30e) and the outer peripheral surface of the passage forming member (35) is the injection refrigerant and the suction A diffuser passage (13c) that functions as a diffuser for mixing and increasing the pressure of the refrigerant;
Furthermore, the nozzle passage (13a) has a minimum passage area portion (30m) having the smallest refrigerant passage area, and is disposed downstream of the refrigerant flow in the minimum passage area portion (30m) and is a velocity component in the swirling direction of the refrigerant. And a divergent portion (133) in which the refrigerant passage area gradually increases from the outlet side of the homogenizing portion (132) toward the downstream side of the refrigerant flow. And ejector.
前記均質化部(132)の冷媒通路面積の拡がり度合は、前記末広部(133)の冷媒通路面積の拡がり度合よりも小さいことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ。 The homogenization part (132) is formed in a shape in which the refrigerant passage area gradually increases from the minimum passage area part (30m) toward the refrigerant flow downstream side,
The degree of expansion of the refrigerant passage area of the homogenization part (132) is smaller than the degree of expansion of the refrigerant passage area of the divergent part (133), according to any one of claims 1 to 3. Ejector.
0<θ≦0.5°
となっていることを特徴とする請求項5に記載のエジェクタ。 The shape of the homogenizing portion (132) is converted into a truncated cone shape whose upper surface is equivalent to the refrigerant passage area of the minimum passage area portion (30 m), and the spread angle in the axial cross section of the truncated cone shape is defined as θ. sometimes,
0 <θ ≦ 0.5 °
The ejector according to claim 5, wherein:
前記最小通路面積部(30m)における冷媒通路面積の相当直径をDとしたときに、
0.1≦L/D≦6
となっ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 shape of the homogenizing part (132) is the same as that of the refrigerant passage area of the minimum passage area part (30m) or the upper surface and the bottom face of the cylindrical passage or the upper face is equivalent to the refrigerant passage area of the minimum passage area part (30m). The axial length of the columnar shape or the truncated cone shape when converted into a truncated cone shape is L,
When the equivalent diameter of the refrigerant passage area in the minimum passage area portion (30 m) is D,
0.1 ≦ L / D ≦ 6
The ejector according to claim 1, wherein the ejector is configured as follows.
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