JPH05149652A - 減圧装置 - Google Patents
減圧装置Info
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- JPH05149652A JPH05149652A JP3312462A JP31246291A JPH05149652A JP H05149652 A JPH05149652 A JP H05149652A JP 3312462 A JP3312462 A JP 3312462A JP 31246291 A JP31246291 A JP 31246291A JP H05149652 A JPH05149652 A JP H05149652A
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- Japan
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- refrigerant
- pressure
- liquid
- gas
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/001—Ejectors not being used as compression device
- F25B2341/0011—Ejectors with the cooled primary flow at reduced or low pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B2341/001—Ejectors not being used as compression device
- F25B2341/0012—Ejectors with the cooled primary flow at high pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size
Landscapes
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で高性能な減圧装置を提供する。
【構成】 本発明の減圧装置であるエジェクタ４は、直
列に配された第１ノズル４ａと第２ノズル４ｂとを有
し、冷媒凝縮器より導かれた高圧の液冷媒が、第１ノズ
ル４ａで減圧されることにより、第２ノズル４ｂの入口
では、気液二相冷媒となる。
列に配された第１ノズル４ａと第２ノズル４ｂとを有
し、冷媒凝縮器より導かれた高圧の液冷媒が、第１ノズ
ル４ａで減圧されることにより、第２ノズル４ｂの入口
では、気液二相冷媒となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流体を噴出させるノズ
ルを備えた減圧装置に関する。
ルを備えた減圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両用空気調和装置では、凝
縮後の冷媒を減圧させるエジェクタを備えた冷凍サイク
ルが利用されている。エジェクタは、冷媒凝縮器の下流
に配されて、その冷媒凝縮器より導かれた冷媒を噴出さ
せるノズルと、このノズルから噴出した冷媒を拡散させ
るディフューザより成る。このエジェクタでは、ノズル
入口に導かれた冷媒が液単相の場合に著しくノズル効率
が低くなる。そこで、例えば、特開平３−５６７４号公
報では、ノズル内部の流体を低温流体と熱交換させるこ
とによって、ノズル内の相変化を促進させる技術が開示
されている。
縮後の冷媒を減圧させるエジェクタを備えた冷凍サイク
ルが利用されている。エジェクタは、冷媒凝縮器の下流
に配されて、その冷媒凝縮器より導かれた冷媒を噴出さ
せるノズルと、このノズルから噴出した冷媒を拡散させ
るディフューザより成る。このエジェクタでは、ノズル
入口に導かれた冷媒が液単相の場合に著しくノズル効率
が低くなる。そこで、例えば、特開平３−５６７４号公
報では、ノズル内部の流体を低温流体と熱交換させるこ
とによって、ノズル内の相変化を促進させる技術が開示
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術では、ノズル内の流体と低温流体とを熱交換させる
ための装置が複雑となり、車両用冷凍サイクルの様に、
搭載スペースが限られている場合には適さないという課
題を有していた。本発明は、上記事情に基づいて成され
たもので、その目的は、小型で高性能の減圧装置を提供
することにある。
技術では、ノズル内の流体と低温流体とを熱交換させる
ための装置が複雑となり、車両用冷凍サイクルの様に、
搭載スペースが限られている場合には適さないという課
題を有していた。本発明は、上記事情に基づいて成され
たもので、その目的は、小型で高性能の減圧装置を提供
することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、流体を噴出させるノズルを備えた減圧装
置において、前記ノズルより上流側に１つ以上の絞り部
を設け、前記流体が圧縮性の低い状態で前記絞り部を通
過して減圧されることにより、前記ノズルの入口状態を
気液二相状態としたことを技術的手段とする。
成するために、流体を噴出させるノズルを備えた減圧装
置において、前記ノズルより上流側に１つ以上の絞り部
を設け、前記流体が圧縮性の低い状態で前記絞り部を通
過して減圧されることにより、前記ノズルの入口状態を
気液二相状態としたことを技術的手段とする。
【０００５】
【作用】上記構成より成る本発明の減圧装置は、ノズル
より上流側に設けられた絞り部によって、圧縮性の低い
状態で流入した流体が減圧され、ノズル入口では気液二
相状態となる。
より上流側に設けられた絞り部によって、圧縮性の低い
状態で流入した流体が減圧され、ノズル入口では気液二
相状態となる。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の減圧装置の一実施例を図１な
いし図６を基に説明する。図１は本発明の減圧装置であ
るエジェクタの断面図、図２は冷凍サイクル図である。
冷凍サイクル１は、車両用空気調和装置に用いられるも
ので、図２に示すように、冷媒圧縮機２、冷媒凝縮器
３、エジェクタ４、セパレータ５、冷媒蒸発器６の各機
能部品より構成されている。
いし図６を基に説明する。図１は本発明の減圧装置であ
るエジェクタの断面図、図２は冷凍サイクル図である。
冷凍サイクル１は、車両用空気調和装置に用いられるも
ので、図２に示すように、冷媒圧縮機２、冷媒凝縮器
３、エジェクタ４、セパレータ５、冷媒蒸発器６の各機
能部品より構成されている。
【０００７】冷媒圧縮機２は、電磁クラッチ（図示しな
い）を介して車両の走行用エンジン（図示しない）によ
り駆動され、吸引したガス冷媒を圧縮して吐出する。冷
媒凝縮器３は、クーリングファン７の送風を受けて、冷
媒圧縮機２より吐出れた高温、高圧のガス冷媒を凝縮液
化する。エジェクタ４は、図１に示すように、冷媒凝縮
器３より導かれた液冷媒を減圧する第１ノズル４ａ（本
発明の絞り部）と、この第１ノズル４ａで減圧された冷
媒を噴出させる第２ノズル４ｂと、第２ノズル４ｂから
噴出した冷媒を拡散させるディフューザ４ｃより成る。
エジェクタ４の側面には吸引口４ｄが設けられており、
この吸引口４ｄが、冷媒配管８を介して冷媒蒸発器６の
出口に接続されている。
い）を介して車両の走行用エンジン（図示しない）によ
り駆動され、吸引したガス冷媒を圧縮して吐出する。冷
媒凝縮器３は、クーリングファン７の送風を受けて、冷
媒圧縮機２より吐出れた高温、高圧のガス冷媒を凝縮液
化する。エジェクタ４は、図１に示すように、冷媒凝縮
器３より導かれた液冷媒を減圧する第１ノズル４ａ（本
発明の絞り部）と、この第１ノズル４ａで減圧された冷
媒を噴出させる第２ノズル４ｂと、第２ノズル４ｂから
噴出した冷媒を拡散させるディフューザ４ｃより成る。
エジェクタ４の側面には吸引口４ｄが設けられており、
この吸引口４ｄが、冷媒配管８を介して冷媒蒸発器６の
出口に接続されている。
【０００８】セパレータ５は、エジェクタ４の下流に配
されて、エジェクタ４より流出する気液二相の冷媒をガ
ス冷媒と液冷媒とに分離する。セパレータ５で分離され
たガス冷媒は、冷媒配管９を介して冷媒圧縮機２に吸引
され、液冷媒は、冷媒配管１０を介して冷媒蒸発器６に
供給される。冷媒蒸発器６は、低温、低圧の冷媒と車室
内空気との熱交換によって冷媒を蒸発させる。冷媒との
熱交換によって冷やされた空気は、ブロワ１１の送風を
受けて車室内に吹き出される。また、冷媒蒸発器６で気
化したガス冷媒は、エジェクタ４内の圧力低下によって
吸引口４ｄよりエジェクタ４内に吸引され、第２ノズル
４ｂより噴出する冷媒と混合されてディフューザ４ｃで
昇圧される。
されて、エジェクタ４より流出する気液二相の冷媒をガ
ス冷媒と液冷媒とに分離する。セパレータ５で分離され
たガス冷媒は、冷媒配管９を介して冷媒圧縮機２に吸引
され、液冷媒は、冷媒配管１０を介して冷媒蒸発器６に
供給される。冷媒蒸発器６は、低温、低圧の冷媒と車室
内空気との熱交換によって冷媒を蒸発させる。冷媒との
熱交換によって冷やされた空気は、ブロワ１１の送風を
受けて車室内に吹き出される。また、冷媒蒸発器６で気
化したガス冷媒は、エジェクタ４内の圧力低下によって
吸引口４ｄよりエジェクタ４内に吸引され、第２ノズル
４ｂより噴出する冷媒と混合されてディフューザ４ｃで
昇圧される。
【０００９】次に、本実施例の作動を説明する。次に、
本実施例の作動を、図３に示すモリエル線図を用いて説
明する。なお、このモリエル線図は、冷凍サイクル１の
作動点を描いたもので、図２に示す冷凍サイクル１上の
Ｒ1 〜Ｒ8 の冷媒状態が、図３に示すモリエル線図上の
Ｒ1 〜Ｒ8 に対応するものである。冷媒圧縮機２によっ
て圧縮された高温、高圧のガス冷媒（Ｒ8 ）は、冷媒凝
縮器３で車室外空気と熱交換されることにより凝縮液化
される（Ｒ1 ）。この凝縮液化された高圧の液冷媒は、
エジェクタ４の第１ノズル４ａで減圧されることによっ
て気液二相状態となる（Ｒ2 ）。この気液二相の冷媒
は、第２ノズル４ｂより噴出し（Ｒ3 ）、吸引口４ｄよ
り吸引されたガス冷媒（Ｒ4 ）と混合して、ディフュー
ザ４ｃで昇圧される（Ｒ5 ）。
本実施例の作動を、図３に示すモリエル線図を用いて説
明する。なお、このモリエル線図は、冷凍サイクル１の
作動点を描いたもので、図２に示す冷凍サイクル１上の
Ｒ1 〜Ｒ8 の冷媒状態が、図３に示すモリエル線図上の
Ｒ1 〜Ｒ8 に対応するものである。冷媒圧縮機２によっ
て圧縮された高温、高圧のガス冷媒（Ｒ8 ）は、冷媒凝
縮器３で車室外空気と熱交換されることにより凝縮液化
される（Ｒ1 ）。この凝縮液化された高圧の液冷媒は、
エジェクタ４の第１ノズル４ａで減圧されることによっ
て気液二相状態となる（Ｒ2 ）。この気液二相の冷媒
は、第２ノズル４ｂより噴出し（Ｒ3 ）、吸引口４ｄよ
り吸引されたガス冷媒（Ｒ4 ）と混合して、ディフュー
ザ４ｃで昇圧される（Ｒ5 ）。
【００１０】エジェクタ４より流出した気液二相の冷媒
は、セパレータ５でガス冷媒と液冷媒とに分離される。
分離されたガス冷媒（Ｒ7 ）は冷媒圧縮機２に吸引さ
れ、液冷媒（Ｒ6 ）は冷媒蒸発器６に供給される。そし
て、冷媒蒸発器６で車室内空気と熱交換されて蒸発した
ガス冷媒（Ｒ4 ）は、再びエジェクタ４に吸引される。
上記作動において、エジェクタ４ではノズル効率が高い
程、つまり第２ノズル４ｂから噴出する冷媒の出口速度
が大きい程、冷媒の吸引作用（冷媒蒸発器６で気化した
ガス冷媒の吸引）も高まる。そこで、第２ノズル４ｂの
入口での冷媒状態とノズル効率との関係を調べると、図
４に示すように、液単相よりも気液二相の方がノズル効
率が良いことが分かる。なお、図４中において、ｘ：乾
き度、ｓｃ：過冷却度を示す。
は、セパレータ５でガス冷媒と液冷媒とに分離される。
分離されたガス冷媒（Ｒ7 ）は冷媒圧縮機２に吸引さ
れ、液冷媒（Ｒ6 ）は冷媒蒸発器６に供給される。そし
て、冷媒蒸発器６で車室内空気と熱交換されて蒸発した
ガス冷媒（Ｒ4 ）は、再びエジェクタ４に吸引される。
上記作動において、エジェクタ４ではノズル効率が高い
程、つまり第２ノズル４ｂから噴出する冷媒の出口速度
が大きい程、冷媒の吸引作用（冷媒蒸発器６で気化した
ガス冷媒の吸引）も高まる。そこで、第２ノズル４ｂの
入口での冷媒状態とノズル効率との関係を調べると、図
４に示すように、液単相よりも気液二相の方がノズル効
率が良いことが分かる。なお、図４中において、ｘ：乾
き度、ｓｃ：過冷却度を示す。
【００１１】これを以下に説明する。ノズル効率は、次
式に示すように、第２ノズル４ｂの出口速度の二乗に比
例する。
式に示すように、第２ノズル４ｂの出口速度の二乗に比
例する。
【００１２】
【数１】
【００１３】第２ノズル４ｂの出口速度は、第２ノズル
４ｂ内を流れる流体の重量流量および第２ノズル４ｂの
出口径を一定とした場合に、流体の体積流量によって決
定され、体積流量が大のときに第２ノズル４ｂの出口速
度が大となる。体積流量を大とするには、第２ノズル４
ｂの内部で十分に膨張させる必要があり、そのために
は、第２ノズル４ｂの入口で膨張を誘発した後、第２ノ
ズル４ｂ内に流動させれば良い。
４ｂ内を流れる流体の重量流量および第２ノズル４ｂの
出口径を一定とした場合に、流体の体積流量によって決
定され、体積流量が大のときに第２ノズル４ｂの出口速
度が大となる。体積流量を大とするには、第２ノズル４
ｂの内部で十分に膨張させる必要があり、そのために
は、第２ノズル４ｂの入口で膨張を誘発した後、第２ノ
ズル４ｂ内に流動させれば良い。
【００１４】そこで、本実施例のエジェクタ４では、第
２ノズル４ｂの上流に設けた第１ノズル４ａによって液
冷媒を減圧膨張させることにより、第２ノズル４ｂ入口
での冷媒状態を気液二相状態とすることができる。その
結果、ノズル効率が高まり、エジェクタ４の吸引能力が
向上することから、冷媒蒸発器６を循環する冷媒量が増
加して、冷房性能の向上を図ることができる（図５参
照）。つぎに、第１ノズル４ａの最適形状を決定するた
めの考え方を説明する。上記の式で示したように、第２
ノズル４ｂの出口速度は、ノズル効率ηn とエンタルピ
差Δｉとの積で表される。そこで、第１ノズル４ａによ
る減圧Δｐを大にしていくと、図３に示すモリエル線図
上のＲ2 での乾き度ｘが増大し、ノズル効率ηｎは向上
する。しかし、Ｒ2 〜Ｒ3 間のエンタルピ差Δｉは減少
する。逆に、第１ノズル４ａによる減圧Δｐを小にして
いくと、Ｒ2 での乾き度ｘが減少し、ノズル効率ηｎは
低下する。しかし、Ｒ2 〜Ｒ3 間のエンタルピ差Δｉは
増大する。
２ノズル４ｂの上流に設けた第１ノズル４ａによって液
冷媒を減圧膨張させることにより、第２ノズル４ｂ入口
での冷媒状態を気液二相状態とすることができる。その
結果、ノズル効率が高まり、エジェクタ４の吸引能力が
向上することから、冷媒蒸発器６を循環する冷媒量が増
加して、冷房性能の向上を図ることができる（図５参
照）。つぎに、第１ノズル４ａの最適形状を決定するた
めの考え方を説明する。上記の式で示したように、第２
ノズル４ｂの出口速度は、ノズル効率ηn とエンタルピ
差Δｉとの積で表される。そこで、第１ノズル４ａによ
る減圧Δｐを大にしていくと、図３に示すモリエル線図
上のＲ2 での乾き度ｘが増大し、ノズル効率ηｎは向上
する。しかし、Ｒ2 〜Ｒ3 間のエンタルピ差Δｉは減少
する。逆に、第１ノズル４ａによる減圧Δｐを小にして
いくと、Ｒ2 での乾き度ｘが減少し、ノズル効率ηｎは
低下する。しかし、Ｒ2 〜Ｒ3 間のエンタルピ差Δｉは
増大する。
【００１５】実際に、絞り部による減圧Δｐとノズル効
率ηｎとの関係を測定すると（なお、冷媒凝縮器の凝縮
圧力：１２atg 、冷媒蒸発器の蒸発圧力：３atg 、ノズ
ル入口におけるサブクール量：１０℃に設定）、図６に
示すように、絞り部による減圧Δｐが５〜７kgf/cm2 の
範囲内でノズル効率ηｎが最適値を示す。なお、図６中
の実線グラフａは、絞り部をノズルとした場合の測定結
果、実線グラフｂは、絞り部をオリフィスとした場合の
測定結果である。この様に、第１ノズル４ａによる減圧
Δｐには最適値が存在するため、その最適値に基づい
て、第１ノズル４ａの形状が決定される。
率ηｎとの関係を測定すると（なお、冷媒凝縮器の凝縮
圧力：１２atg 、冷媒蒸発器の蒸発圧力：３atg 、ノズ
ル入口におけるサブクール量：１０℃に設定）、図６に
示すように、絞り部による減圧Δｐが５〜７kgf/cm2 の
範囲内でノズル効率ηｎが最適値を示す。なお、図６中
の実線グラフａは、絞り部をノズルとした場合の測定結
果、実線グラフｂは、絞り部をオリフィスとした場合の
測定結果である。この様に、第１ノズル４ａによる減圧
Δｐには最適値が存在するため、その最適値に基づい
て、第１ノズル４ａの形状が決定される。
【００１６】なお、上記実施例では、絞り部としてノズ
ル形状を採用したが、図７に示すようなオリフィス１
２、あるいはキャピラリチューブでも良い。また、第２
ノズル４ｂの上流に設ける絞り部は、１か所に限定する
必要はなく、２か所以上でも良い。本発明の減圧装置
を、冷凍サイクル１に使用されるエジェクタ４として説
明したが、冷凍サイクル１に特定するものではなく、水
蒸気を用いた地熱発電用の減圧装置としても適用でき
る。
ル形状を採用したが、図７に示すようなオリフィス１
２、あるいはキャピラリチューブでも良い。また、第２
ノズル４ｂの上流に設ける絞り部は、１か所に限定する
必要はなく、２か所以上でも良い。本発明の減圧装置
を、冷凍サイクル１に使用されるエジェクタ４として説
明したが、冷凍サイクル１に特定するものではなく、水
蒸気を用いた地熱発電用の減圧装置としても適用でき
る。
【００１７】
【発明の効果】本発明の減圧装置は、ノズルより上流側
に設けた絞り部によって、圧縮性の低い状態で流入する
流体を、ノズルの入口では気液二相状態とすることがで
きる。その結果、ノズルより流出する流体の出口速度が
増大して、ノズル効率を向上させることができる。この
減圧装置は、ノズルの上流に絞り部を設けただけで、構
造が簡単で体格が大型化することもない。従って、車両
用冷凍サイクルのように、搭載スペースの限られた所で
も採用することができる。
に設けた絞り部によって、圧縮性の低い状態で流入する
流体を、ノズルの入口では気液二相状態とすることがで
きる。その結果、ノズルより流出する流体の出口速度が
増大して、ノズル効率を向上させることができる。この
減圧装置は、ノズルの上流に絞り部を設けただけで、構
造が簡単で体格が大型化することもない。従って、車両
用冷凍サイクルのように、搭載スペースの限られた所で
も採用することができる。
【図１】本発明の減圧装置であるエジェクタの断面図で
ある。
ある。
【図２】冷凍サイクル図である。
【図３】冷凍サイクルのモリエル線図である。
【図４】ノズル入口での冷媒状態とノズル効率との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】冷房能力を示すグラフである。
【図６】絞り部による減圧とノズル効率との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図７】絞り部の変形例を示す断面図である。
４ エジェクタ（減圧装置） ４ａ 第１ノズル（絞り部） ４ｂ 第２ノズル（ノズル）
Claims (1)
- 【請求項１】流体を噴出させるノズルを備えた減圧装置
において、 前記ノズルより上流側に１つ以上の絞り部を設け、前記
流体が圧縮性の低い状態で前記絞り部を通過して減圧さ
れることにより、前記ノズルの入口状態を気液二相状態
としたことを特徴とする減圧装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31246291A JP3331604B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 冷凍サイクル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31246291A JP3331604B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 冷凍サイクル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05149652A true JPH05149652A (ja) | 1993-06-15 |
| JP3331604B2 JP3331604B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=18029494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31246291A Expired - Fee Related JP3331604B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 冷凍サイクル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3331604B2 (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1327838A2 (en) | 2002-01-15 | 2003-07-16 | Denso Corporation | Air conditioner with ejector cycle system |
| KR100413095B1 (ko) * | 2000-03-15 | 2003-12-31 | 가부시키가이샤 덴소 | 임계냉매압력을 가진 이젝터 사이클 시스템 |
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| US8191383B2 (en) | 2008-03-13 | 2012-06-05 | Denso Corporation | Ejector device and refrigeration cycle apparatus using the same |
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