(57)【要約】【課題】  ノズル喉部の通路面積をニードルにより調整するエジェクタにおいて、ニードルとノズル喉部の同軸度を小さくすることが容易なエジェクタを得る。【解決手段】  ニードル３を摺動自在に保持するガイド４をノズル２に圧入することにより、ニードルと喉部の同軸度を小さくするための管理項目は、１）ノズル２における、ガイド４が圧入される穴２０と喉部２３の同軸度、２）ガイド４における、ノズル２に圧入される大径円筒部４０とニードル３をガイドするガイド穴４３の同軸度、３）ノズル２にガイド４を圧入する際の組付け同軸度、の３項目になる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる駆動流体通路（２１）に通路面積が最も縮小した喉部（２３）が形成された筒状のノズル（２）を備え、
駆動流体を前記ノズル（２）から噴出させる際のエネルギ交換作用によって吸引流体を吸引するエジェクタにおいて、
前記駆動流体通路（２１）内に配置され、軸方向に変位して前記喉部（２３）の通路面積を調整するニードル（３）と、
前記ニードル（３）を摺動自在に保持するとともに、前記ニードルの送り機構（４２）が形成されたガイド（４）と、
前記送り機構（４２）により前記ニードルを駆動する駆動手段（５、８）とを備え、
前記ガイド（４）が前記ノズル（２）の円筒部に嵌合していることを特徴とするエジェクタ。
【請求項２】
前記ガイド（４）は前記ノズルの前記喉部（２３）とは反対側の端部開口から前記ノズル内に圧入されていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ。
【請求項３】
前記ガイド（４）は、前記ノズル内に圧入される筒状部分と、この筒状部分から延び出し、前記送り機構（４２）としての雄ねじ（４２）が形成された突出部とを備えることを特徴とする請求項２に記載のエジェクタ。
【請求項４】
前記ノズル（２）は、ノズル出口に向かうほど通路面積が縮小するプラグノズルである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。
【請求項５】
前記ノズル（２）の前記喉部（２３）と反対側の端部開口は前記ガイドと前記ニードルとによって覆われており、
前記ノズル（２）の筒状の側壁には、駆動流体を前記駆動流体通路（２１）に導入する連通穴（２２）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項６】
さらに、前記ノズル（２）を内部に収容し、駆動流体を導入する駆動流体流入口（１０）を有する筒状のボディ（１）を備え、前記ボディ（１）と前記ノズル（２）との間に形成された環状の隙間を通して前記駆動流体流入口（１０）と前記連通穴（２２）とが連通していることを特徴とする請求項５に記載のエジェクタ。
【請求項７】
さらに、前記ノズル（２）を内部に収容し、駆動流体を導入する駆動流体流入口（１０）を有する筒状のボディ（１）を備え、前記ノズル（２）と前記ボディ（１）が１つの素材にて一体に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４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、駆動流体をノズルから噴出させる際のエネルギ交換作用によって吸引流体を吸引するエジェクタに関するもので、特に、ノズル喉部の通路面積をニードルにより調整するエジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルに用いられるエジェクタは、ステッピングモータを用いてニードルを軸方向に移動させ、これによりノズル喉部の通路面積を可変させるようになっている。また、ニードルを摺動自在に保持するガイド、およびノズルは、ボディに固定されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２７０４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のエジェクタにおいては、ニードルとノズル喉部との軸がずれるとノズルとニードル間の摺動による摩耗が起こる。この摩耗が著しくなると、例えば絞りをきつくして（ノズル喉部の通路面積を小さくして）高圧を上げたいような場合、絞りが不十分となり、適正なバランスで冷凍サイクルを運転することができず、システム性能が大幅に低下する。
【０００４】
こういった問題に対し、材料による耐磨耗性向上を図る一方で、ニードルとノズル喉部の同軸度（軸ずれ）を小さくするという対策がとられている。また、部品間の連結は、高い精度で同軸度を実現するために、筒状部分間の嵌合構造、特に望ましくは圧入構造が採用されている。なお、同軸度の精度が高いとは、２つの軸のずれが小さいことを意味している。
【０００５】
ここで、最終的に組み付いた時のニードルとノズル喉部の同軸度を小さくするためには、
１）ボディにおける、ノズルが圧入される穴とガイドが圧入される穴の同軸度、
２）ノズルにおける、ボディに圧入される部位と喉部の同軸度、
３）ガイドにおける、ボディに圧入される部位とニードルをガイドする穴の同軸度、
４）ボディにノズルを圧入する際の組付け同軸度、
５）ボディにガイドを圧入する際の組付け同軸度、
の５項目を管理しなくてはならない。
【０００６】
このように、製造上管理する項目が多く、ニードルとノズル喉部の同軸度を小さくするのが困難、もしくはコストの高騰を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、ノズル喉部の通路面積をニードルにより調整するエジェクタにおいて、ニードルとノズル喉部の同軸度の精度が高いエジェクタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、軸方向に延びる駆動流体通路（２１）に通路面積が最も縮小した喉部（２３）が形成された筒状のノズル（２）を備え、動流体を前記ノズル（２）から噴出させる際のエネルギ交換作用によって吸引流体を吸引するエジェクタにおいて、駆動流体通路（２１）内に配置され、軸方向に変位して喉部（２３）の通路面積を調整するニードル（３）と、ニードル（３）を摺動自在に保持するとともに、ニードルの送り機構（４２）が形成されたガイド（４）と、送り機構（４２）によりニードルを駆動する駆動手段（５、８）とを備え、ガイド（４）がノズル（２）の円筒部に嵌合していることを特徴とする。
【０００９】
これによると、ガイドをノズルに嵌合するため、ニードルと喉部の同軸度を小さくするための管理項目は、
１）ノズルにおける、ガイドが嵌合される穴と喉部の同軸度、
２）ガイドにおける、ノズルに嵌合される部位とニードルをガイドする穴の同軸度、
３）ノズルにガイドを嵌合する際の組付け同軸度、
の３項目になる。
【００１０】
このように、ニードルと喉部の同軸度を小さくするための管理項目を、従来は５項目であったものを３項目に減らすことができる。したがって、検査工程等が簡素になり、コストダウンを図ることができる。
【００１１】
また、組み付いたときのニードルと喉部の同軸度管理値が従来と同等であれば、部品単体の同軸度の公差を緩和することが可能となるため、部品のコストダウンを図ることができる。
【００１２】
さらに、各同軸度の公差を従来と同等に設定すれば、組み付いたときのニードルと喉部の同軸度は従来よりも小さくなるため、ノズルとニードル間の摺動による摩耗が発生しにくくなる。したがって、ノズルやニードルは、耐磨耗性に優れた材料を用いる必要がなくなり、例えば、ノズルやニードルの材料を安価で加工しやすいものに変更して、材料費、加工費を低減することができる。
【００１３】
さらにまた、管理項目が減ることによる、歩留まり向上も見込める。
【００１４】
請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のエジェクタにおいて、ガイド（４）はノズルの喉部（２３）とは反対側の端部開口からノズル内に圧入することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載のエジェクタにおいて、ガイド（４）は、ノズル内に圧入される筒状部分と、この筒状部分から延び出し、送り機構（４２）としての雄ねじ（４２）が形成された突出部とを備えるものを用いることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェクタにおいて、ノズル（２）は、ノズル出口に向かうほど通路面積が縮小するプラグノズルを用いることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタにおいて、ノズル（２）の喉部（２３）と反対側の端部開口はガイドとニードルとによって覆われており、ノズル（２）の筒状の側壁には、駆動流体を駆動流体通路（２１）に導入する連通穴（２２）を有することを特徴とする。
【００１８】
これによると、連通穴を介して駆動流体を駆動流体通路に導くことができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のエジェクタにおいて、さらに、ノズル（２）を内部に収容し、駆動流体を導入する駆動流体流入口（１０）を有する筒状のボディ（１）を備え、ボディ（１）とノズル（２）との間に形成された環状の隙間を通して駆動流体流入口（１０）と連通穴（２２）とが連通していることを特徴とする。
【００２０】
これによると、ボディの駆動流体流入口に導入された駆動流体を、環状の隙間および連通穴を介して、ノズル内の駆動流体通路に導くことができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、さらに、ノズル（２）を内部に収容し、駆動流体を導入する駆動流体流入口（１０）を有する筒状のボディ（１）を備え、ノズル（２）とボディ（１）が１つの素材にて一体に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【００２２】
これによると、部品点数を少なくすることができる。
【００２３】
なお、上記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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係るエジェクタの断面図、図２は図１のエジェクタの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【００２５】
本実施形態のエジェクタは、冷凍サイクルに用いられる。エジェクタは、例えば、減圧装置として用いることができる。図１および図２に示すように、ボディ１は、略円筒状で、非磁性体のステンレスよりなり、高圧冷媒が流入する駆動流体流入口１０、気相冷媒が流入する吸引流体流入口１１、高圧冷媒と気相冷媒が混合して流出する流体流出口１２を有している。ボディ１は、エジェクタとしての構成部品を支持するハウジングとしての機能を有する。ほぼ円筒状を呈するボディ１の側壁面には、駆動流体流入口１０と、吸引流体流入口１１とが設けられる。ボディ１の一端側開口には、流体流出口１２が設けられる。ボディ１の他端側開口には、当該開口を閉じる蓋としての部材が設けられるとともに、その蓋にはニードルを駆動する駆動装置としての電動機が配置される。なお、高圧冷媒は、本発明の駆動流体に相当し、気相冷媒は、本発明の吸引流体に相当する。
【００２６】
駆動流体流入口１０には、図示しない放熱器からの高圧冷媒を導く駆動流体チューブ１００が接続され、吸引流体流入口１１には、図示しない蒸発器からの気相冷媒を導く吸引流体チューブ１１０が接続されている。流体流出口１２には、混合した冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ１２０が接続されている。駆動流体チューブ１００、吸引流体チューブ１１０、およびディフューザ１２０は、ボディ１にろう付けされている。
【００２７】
ボディ１の軸方向一端側には、一端側から順に小径となる円柱状の３つの穴１３、１４、１５が形成されている。そして、この穴１３、１４、１５に、円筒状でステンレスよりなるノズル２が挿入されている。より詳細には、ノズル２は、ボディ１の３つの穴１３、１４、１５のうち最小径の穴１５に圧入されている。
【００２８】
ノズル２は、流入する高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるものであり、ノズル２には、軸方向に延びる円柱状の穴２０と、この穴２０内の空間である駆動流体通路２１と、この駆動流体通路２１をボディ１の駆動流体流入口１０と連通させる連通穴２２が形成されている。ノズル２内に軸方向に延びる駆動流体通路２１には、その通路面積が最も縮小した喉部２３が形成されている。ボディ１とノズル２との間に形成された環状の隙間を通して駆動流体流入口１０と連通穴２２とが連通している。ノズル２の先端部近傍である喉部外側の外周面は、ボディ１内の内壁面にすきまなく固定され、ボディ１内を駆動流体室と、被吸引流体室とに区画する。駆動流体室には、駆動流体流入口１０が連通しており、被吸引流体室には吸引流体流入口１１が連通している。ノズル２の両端の開口のうち、喉部２３と反対側の端部開口は、ガイドとニードルとによって覆われており、ボディ１とキャン７とで区画され駆動流体流入口１０と連通した空間内に配置されている。
【００２９】
本実施形態では、ノズル２から噴出する冷媒の速度を音速以上まで加速するために、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部２３、及び喉部２３以降において、実質的な冷媒通路断面積が徐々に拡大するように設定されたノズルディフューザ部を有するラバールノズル（流体工学（東京大学出版会）参照）を用いている。
【００３０】
また、ノズル２単体を加工する際には、喉部２３を基準に穴２０を加工するか、若しくは、穴２０を基準に喉部２３を加工する。
【００３１】
ノズル２の駆動流体通路２１には、駆動流体通路２１の軸方向に変位して喉部２３の通路面積を調整する金属製のニードル３が配置されている。ニードル３は、後述するガイド４に保持される大径円柱部３０と、後述するスプリング１３０が配設される小径円柱部３１と、喉部２３の通路面積を変化させるために、先端側に向かうほど断面積が縮小するように円錐状に形成された円錐部３２とを有している。
【００３２】
ガイド４は、金属製で段付き円筒状になっている。そして、ガイド４の大径円筒部４０が、ノズル２の穴２０に圧入されている。ガイド４の小径円筒部４１はノズル２から突出しており、この小径円筒部４１には雄ねじ４２が形成されている。ガイド４の中心部には、ニードル３を摺動自在に保持する円柱状のガイド穴４３が形成されている。
【００３３】
ガイド４単体を加工する際には、大径円筒部４０を基準にガイド穴４３を加工するか、若しくは、ガイド穴４３を基準に大径円筒部４０を加工する。
【００３４】
ガイド４は、ノズル２に嵌合して固定される筒状部分と、この筒状部分から延び出し、ニードル３の送り機構として送りねじ機構である雄ねじ４２が形成された突出部とを備える。ガイド４は、ノズル２の喉部２３とは反対側の端部開口からノズル２に嵌合されている。ガイド４は、ノズル２の基準面としての内周円筒面、あるいは外周円筒面に嵌合されることができる。例えば、ニードル３によって調節されるべき喉部２３の加工基準とされる面にガイド４を嵌合させることができる。さらに、ニードル３を位置決めし案内するためにガイド４に設けられる面は、ガイド４のノズル２との嵌合面を基準として加工されることができる。例えば、ノズル２の内周円筒面である穴２０を基準面とすることができる。この場合、ガイド４のガイド穴４３はガイド４の外周円筒面を基準として加工されることができる。そして、ガイド４の外周円筒面を、ノズル２の内周円筒面に圧入などの手法により嵌合させることができる。
【００３５】
ロータ５は、磁性体の金属製であり、略カップ状に形成されている。そして、ニードル３の小径円柱部３１にスプリング１３０を配設してロータ５の底部５０の穴５１に小径円柱部３１を挿入し、小径円柱部３１における穴５１から突出した部位にワッシャ６を溶接している。これにより、ニードル３とロータ５間の相対的な位置は、スプリング１３０を縮めたり伸ばしたりする強制的な力が働かない限り不変となる。ロータ５とニードル３との連結は、ニードル３に形成された肩部とロータ５との間に縮小状態で配置されたスプリング１３０の付勢力の下で、それらの間の軸方向、径方向の相対的な位置がわずかに調整可能な状態での連結とされる。ニードル３は、専らガイド４によってその軸方向、径方向の位置が決められる。
【００３６】
ロータ５の円筒部５２にニードル３の送り機構の一部あるいは駆動機構の一部としての雌ねじ５３が形成されており、この雌ねじ５３がガイド４の雄ねじ４２に螺合されている。これにより、ロータ５が回転されるとロータ５およびニードル３が軸方向に移動するようになっている。
【００３７】
ボディ１の軸方向一端側には、ロータ５を覆う非磁性体金属製のカップ状のキャン７が溶接されている。
【００３８】
ロータ５およびキャン７の外周側に、ステッピングモータのコイル８が配置されている。コイル８は、キャン７に嵌合されるとともに、クリップ（図示せず）等により駆動流体チューブ１００もしくはボディ１等に組みつけられている。この実施形態では、ニードル３の送り機構として送りねじ機構が採用され、その一部のねじである雄ねじ４２がガイド４に一体的に形成されている。送り機構によってニードル３を軸方向に駆動する駆動機構は、回転電機としてのステッピングモータが採用さている。駆動機構の一部としてのロータ５には、送り機構の一部である雌ねじ５３が一体に形成されている。雌ねじ５３は、ロータ５と別体の部材に形成し、これらを回転力を伝達可能に連結する構成とすることができる。駆動機構は、ロータ５とコイル８とを備える。
【００３９】
コイル８によって磁力が発生されると、ロータ５は誘導起電力により回転するようになっている。そして、ロータ５の回転により、ロータ５およびニードル３が軸方向に移動する。
【００４０】
本実施形態のエジェクタは、ガイド４をノズル２に圧入するようにしているため、ニードル３とノズル２の喉部２３の同軸度を小さくするための管理項目は、
１）ノズル２における、ガイド４が圧入される穴２０と喉部２３の同軸度、
２）ガイド４における、ノズル２に圧入される大径円筒部４０とニードル３をガイドするガイド穴４３の同軸度、
３）ノズル２にガイド４を圧入する際の組付け同軸度、
の３項目になる。
【００４１】
このように、ニードル３とノズル２の喉部２３の同軸度を小さくするための管理項目を、従来は５項目であったものを３項目に減らすことができる。したがって、検査工程等が簡素になり、コストダウンを図ることができる。
【００４２】
また、組付いたときのニードル３と喉部２３の同軸度管理値が従来と同等であれば、部品単体の同軸度（例えば、ガイド４における大径円筒部４０とガイド穴４３の同軸度）の公差を緩和することが可能となるため、部品のコストダウンを図ることができる。
【００４３】
さらに、各同軸度の公差を従来と同等に設定すれば、組み付いたときのニードル３と喉部２３の同軸度は従来よりも小さくなるため、ノズル２とニードル３間の摺動による摩耗が発生しにくくなる。したがって、ノズル２やニードル３は、耐磨耗性に優れた材料を用いる必要がなくなり、例えば、ノズル２やニードル３の材料を安価で加工しやすいものに変更して、材料費、加工費を低減することができる。
【００４４】
さらにまた、管理項目が減ることによる、歩留まり向上も見込める。
【００４５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態に係るエジェクタの要部を示す断面図である。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、その説明を省略する。
【００４６】
第１実施形態では、ノズル２としてラバールノズルを用いたが、本実施形態は、ノズル２としてプラグノズルを用いている。
【００４７】
図３に示すように、本実施形態のノズル２は、喉部２３以降の末広部がない形状になっており、より詳細には、ノズル出口に向かうほど通路面積が縮小していく円錐状の先細テーパが形成されている。また、ニードル３がノズル２から飛び出ている。
【００４８】
本実施形態のエジェクタは、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図４は第３実施形態に係るエジェクタの要部を示す断面図である。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、その説明を省略する。
【００５０】
第１実施形態では、ボディ１とノズル２を圧入により一体化したが、図４に示すように、ボディ１とノズル２を１つの素材にて一体に形成したものに、ガイド４を圧入するようにしてもよい。
【００５１】
本実施形態のエジェクタは、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ボディ１とノズル２を一体に形成することにより、部品点数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエジェクタの断面図である。
【図２】図１のエジェクタの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るエジェクタの要部を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るエジェクタの要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…ボディ、２…ノズル、３…ニードル、４…ガイド、５…ロータ５、８…コイル（駆動手段）、１０…駆動流体流入口、２１…駆動流体通路、２３…喉部、４２…雄ねじ。
【図１】
2006233807.tif 000003
【図２】
2006233807.tif 000004
【図３】
2006233807.tif 000005
【図４】
2006233807.tif 000006