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公開番号2022001815
公報種別公開特許公報(A)
公開日20220106
出願番号2020107080
出願日20200622
発明の名称エジェクタ
出願人株式会社デンソー
代理人特許業務法人かいせい特許事務所
主分類F25B 1/00 20060101AFI20211210BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】適用されたエジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動によらず、衝撃波を利用して高い昇圧能力を発揮可能なエジェクタを提供する。
【解決手段】エジェクタは、駆動側ノズル部31と、ボデー部32と、を備える。ボデー部32は、冷媒吸引口321、吸引側ノズル部322、混合部323、およびディフューザ部324を有している。駆動側ノズル部31の駆動側噴射口31eから噴射される駆動側噴射冷媒の圧力は、吸引側ノズル部322の吸引側噴射口322aから噴射される吸引側噴射冷媒の圧力よりも高くなっており、混合部323では、ディフューザ部324へ流入する混合冷媒の中心軸側の冷媒圧力と壁面側の冷媒圧力が一致しているとともに、亜音速となるように、駆動側噴射冷媒と吸引側噴射冷媒とを混合させる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
冷凍サイクル装置に適用されるエジェクタであって、
駆動側冷媒を減圧して超音速となるまで加速させて、気液二相状態の駆動側噴射冷媒を噴射する駆動側ノズル部(31、131)と、
吸引側冷媒を吸引する冷媒吸引口(321)、前記冷媒吸引口から吸引された前記吸引側冷媒を減圧して噴射する吸引側ノズル部(322)、前記吸引側ノズル部から噴射された吸引側噴射冷媒と前記駆動側噴射冷媒とを混合させる混合部(323)、および前記混合部にて混合された混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギに変換するディフューザ部(324)を有するボデー部(32、132)と、を備え、
前記駆動側ノズル部の駆動側噴射口(31e)と前記吸引側ノズル部の吸引側噴射口(322a)は、前記駆動側噴射冷媒の噴射方向と前記吸引側噴射冷媒の噴射方向が同等の方向となるように開口しており、
前記駆動側噴射冷媒の圧力は、前記吸引側噴射冷媒の圧力よりも高くなっており、
前記混合部から流出して前記ディフューザ部へ流入する前記混合冷媒は、中心軸側の冷媒圧力と壁面側の冷媒圧力が一致しているとともに、亜音速になっているエジェクタ。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記混合部の出口の通路断面積を混合部出口面積Amixoutと定義し、前記ディフューザ部の出口の通路断面積をディフューザ部出口面積Aoutと定義したときに、
前記ディフューザ部へ流入する前記混合冷媒の流速が亜音速となるように、
Amixout/Aout
が設定されている請求項1に記載のエジェクタ。
【請求項3】
前記混合部の入口から出口へ至る軸方向の長さを混合部距離Lと定義し、前記駆動側噴射冷媒が前記混合部内で発生させた衝撃波を消滅させるために必要な軸方向の長さを緩和距離Lvと定義したときに、
Lv<L
となっている請求項1または2に記載のエジェクタ。
但し、緩和距離Lvは、以下の数式で定義される。
Lv=U
0
×(ρ
L
×D
L
2
)/(18×μ
G


0
:前記衝撃波の最上流部における前記混合冷媒の平均質量流速
ρ
L
:前記衝撃波の最上流部における前記混合冷媒中の液滴の密度

L
:前記衝撃波の最上流部における前記混合冷媒中の液滴の直径
μ
G
:前記衝撃波の最上流部における前記混合冷媒中の気相冷媒の粘度
【請求項4】
前記衝撃波の最上流部における前記混合冷媒のマッハ数を初期マッハ数M
0
と定義したときに、
1<M
0
<2.5
1<L/Lv≦3.5
となっている請求項3に記載のエジェクタ。
【請求項5】
前記衝撃波の最上流部における前記混合冷媒のマッハ数を初期マッハ数M
0
と定義し、前記混合部の冷媒入口の径を混合部入口径Dmixと定義したときに、
1<M
0
<2.5
1<L/Dmix≦10
となっている請求項3に記載のエジェクタ。
【請求項6】
前記混合部は、前記混合冷媒の流れ方向下流側へ向かうに伴って通路断面積が増加する形状に形成されている請求項4または5に記載のエジェクタ。
【請求項7】
前記駆動側ノズル部は、内部に形成された冷媒通路内の気相冷媒が気相音速以下となるように加速する請求項1ないし6のいずれか1つに記載のエジェクタ。
【請求項8】
前記駆動側ノズル部は、冷媒通路断面積を最も縮小させる喉部(31c)、および前記喉部から前記駆動側噴射口へ向かうに伴って通路断面積を拡大させる末広部(31d)を有し、
前記喉部の通路断面積を喉部面積Anzthと定義し、前記駆動側噴射口の通路断面積を駆動側噴射口面積Anzoutと定義したときに、
前記冷媒通路内の気相冷媒の速度が気相音速以下となるように、
Anzout/Anzth
が設定されている請求項7に記載のエジェクタ。
【請求項9】
前記駆動側噴射口の通路断面積を駆動側噴射口面積Anzoutと定義し、前記吸引側噴射口の通路断面積を吸引側噴射口面積Asnoutと定義したときに、
前記駆動側噴射冷媒の冷媒圧力が前記吸引側噴射冷媒の冷媒圧力よりも高くなるように、
Asnout/Anzout
が設定されている請求項1ないし8のいずれか1つに記載のエジェクタ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動側ノズル部から気液二相状態の流体を噴射するエジェクタに関する。
続きを表示(約 1,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、エジェクタを備える冷凍サイクル装置であるエジェクタ式冷凍サイクルが知られている。
【0003】
エジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタの昇圧作用によって、圧縮機へ吸入される冷媒の圧力を、蒸発器における冷媒蒸発圧力よりも上昇させることができる。これにより、エジェクタ式冷凍サイクルでは、圧縮機の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数(COP)を向上させている。従って、エジェクタ式冷凍サイクルのCOPを向上させるためには、エジェクタの昇圧能力を向上させることが有効である。
【0004】
これに対して、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、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合部の通路形状を、冷媒流れ方向に向かうに伴って通路断面積を拡大させる円錐台形状としたエジェクタが開示されている。これにより、特許文献1のエジェクタでは、混合部における冷媒のエネルギ損失を抑制して、ディフューザ部における冷媒の昇圧量を増加させようとしている。
【0005】
また、特許文献2には、真空排気装置等に適用される産業用エゼクタ(以下、蒸気エジェクタと記載する。)では、衝撃波の圧力回復作用によって気相流体(具体的には、空気)を昇圧させることが記載されている。さらに、特許文献2には、蒸気エジェクタでは、衝撃波の最上流部における空気のマッハ数を低下させることで、衝撃波の圧力回復作用を高めることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
米国特許第9568220号明細書
特開昭59−151000号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところが、特許文献1のエジェクタでは、冷媒通路の通路断面積が固定されている。このため、単に混合部の通路形状を円錐台形状にするだけでは、冷凍サイクル装置の負荷変動によらず、全ての運転条件において高い昇圧能力を得ることは難しい。
【0008】
また、エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタでは、特許文献2の蒸気エジェクタと同様の手段を採用しても、衝撃波の圧力回復作用を高めて冷媒の昇圧量を増加できるとは限らない。
【0009】
その理由は、蒸気エジェクタでは駆動側ノズル部から気相流体を噴射しており、冷凍サイクル装置に適用されるエジェクタでは、一般的に、駆動側ノズル部から気液二相冷媒を噴射するからである。そして、駆動側ノズル部から気相流体を噴射する蒸気エジェクタにおける衝撃波の発生態様と駆動側ノズル部から気液二相流体を噴射するエジェクタにおける衝撃波の発生態様は異なっているからである。
【0010】
本発明は、上記点に鑑み、適用された冷凍サイクル装置の負荷変動によらず、衝撃波を利用して高い昇圧能力を発揮可能なエジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
(【0011】以降は省略されています)

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