(57)【要約】【課題】  駆動流体と吸引流体とを短い距離で均質に混合して混合効率を向上し、圧力損失を低減させる。また、エジェクタの混合部で管内壁面に逆流が発生することを抑制する。【解決手段】  エジェクタ本体３内に、流体通路の流れ方向の軸を含む中央部分に配置する１つ以上の中央駆動ノズル５１と中央部分よりも外周側に配置する１つ以上の周辺駆動ノズル５２を設け、中央駆動ノズル５１のノズル形状またはノズル出口の位置を、周辺駆動ノズル５２のノズル形状またはノズル出口の位置と異なるものとして、混合部３４の流路断面の中央部分における流体の圧力と周辺部分における流体の圧力に圧力差を設ける。この圧力差によって駆動流体と吸引流体の接触面積を増大させ、短い距離で均質に混合する。【選択図】        図４
2008133796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のエジェクタ本体内に軸方向に沿って設けられ駆動流体を噴出する複数の駆動ノズルと、前記駆動ノズルから噴出される前記駆動流体によって前記駆動ノズルの外部から吸引流体を吸引する吸引部と、前記駆動流体と前記吸引流体とを混合する混合部と、前記混合部で混合された流体を昇圧するディフューザ部と、を備え、前記複数の駆動ノズルのうち軸を含む中央部分に配置する１つ以上の中央駆動ノズルのノズル形状またはノズル出口の位置を、前記中央部分よりも外周側に配置する１つ以上の周辺駆動ノズルのノズル形状またはノズル出口の位置と異なるものとして、前記混合部の流路断面の中央部分と周辺部分における流体に圧力差を設けたことを特徴とするエジェクタ。
【請求項２】
前記中央駆動ノズルのノズル形状を、前記中央駆動ノズルから噴出される駆動流体の膨張比が前記周辺駆動ノズルから噴出される駆動流体の膨張比よりも大きくなるように構成して、前記混合部の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも低くなるようにしたことを特徴とする請求項１記載のエジェクタ。
【請求項３】
前記中央駆動ノズルと前記周辺駆動ノズルのそれぞれは、ノズル出口よりも上流側で流路を縮小するのど部を有するものとし、前記中央駆動ノズルのノズル形状におけるノズル出口面積とのど部開口面積の面積比（ノズル出口面積ＡＯ／のど部開口面積Ａｎ）を、前記周辺駆動ノズルのノズル出口面積とのど部開口面積の面積比よりも大きくして、前記中央駆動ノズルから噴出される駆動流体の膨張比が前記周辺駆動ノズルから噴出される駆動流体の膨張比よりも大きくなるように構成したことを特徴とする請求項２記載のエジェクタ。
【請求項４】
前記中央駆動ノズルと前記周辺駆動ノズルのそれぞれは、ノズル出口よりも上流側で流路を縮小するのど部を有するものとし、前記中央駆動ノズルののど部開口面積を前記周辺駆動ノズルののど部開口面積よりも大きく構成して、前記混合部の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも低くなるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエジェクタ。
【請求項５】
前記中央駆動ノズルのノズル出口位置を前記周辺駆動ノズルのノズル出口位置よりも下流側に突出させて、前記混合部の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも低くなるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエジェクタ。
【請求項６】
前記中央駆動ノズルのノズル形状を、前記中央駆動ノズルから噴出される駆動流体の膨張比が前記周辺駆動ノズルから噴出される駆動流体の膨張比よりも小さくなるように構成して、前記混合部の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも高くなるようにしたことを特徴とする請求項１記載のエジェクタ。
【請求項７】
前記中央駆動ノズルと前記周辺駆動ノズルのそれぞれは、ノズル出口よりも上流側で流路を縮小するのど部を有するものとし、前記中央駆動ノズルのノズル形状におけるノズル出口面積とのど部開口面積の面積比（ノズル出口面積ＡＯ／のど部開口面積Ａｎ）を、前記周辺駆動ノズルのノズル出口面積とのど部開口面積の面積比よりも小さくして、前記中央駆動ノズルから噴出される駆動流体の膨張比が前記周辺駆動ノズルから噴出される駆動流体の膨張比よりも小さくなるように構成したことを特徴とする請求項６記載のエジェクタ。
【請求項８】
少なくとも１つの前記中央駆動ノズルは、ノズル出口よりも上流側から前記ノズル出口に向かって徐々に流路を縮小する先細形状とし、前記周辺駆動ノズルのそれぞれはノズル出口よりも上流側で流路を縮小するのど部を有するものとして、前記混合部の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも高くなるように構成したことを特徴とする請求項６記載のエジェクタ。
【請求項９】
前記吸引流体の前記エジェクタ本体内への入口部は、前記吸引部よりも上流側で、前記エジェクタ本体の外周に複数設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のエジェクタ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のエジェクタを搭載し、凝縮器出口と蒸発器入口間を流れる冷媒を駆動流体とし蒸発器出口と圧縮機入口間を流れる冷媒を吸引流体として前記エジェクタに流入するように構成したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エジェクタに関し、特に空調装置や冷凍装置や給湯装置などの冷凍サイクル装置に用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
空調・冷凍・給湯装置などにエジェクタを組み込んで構成した冷凍サイクル装置がある。これはエジェクタの吸引作用で蒸発ガスを吸引し昇圧させることで、圧縮機吸入圧力を上昇させるので、圧縮機の圧縮比を低減でき冷凍サイクルの効率を高める効果がある。従来、冷凍サイクル装置用のエジェクタとして、複数個のノズルから駆動流体を噴出させることで駆動流体と吸引流体との接触面積を増大させ、短い混合距離で圧力を上昇させようとするものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４８７３３号公報（第３、４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のエジェクタは、エジェクタの管内に複数個のノズル本体を備え、このノズル本体で減圧、加速されて噴出される低圧の駆動流体がエジェクタの管内壁面側から流入する吸引流体（蒸発器ガス）を吸引する構成である。さらに複数のノズル本体のノズル形状や長さなどは全て同一に構成されており、各ノズル本体からの噴出により同様の圧力や広がりを持った噴流が形成される。そしてノズル本体の出口付近におけるエジェクタの断面ではほぼ均一な圧力分布となるため、エジェクタの管内壁面側から流入する蒸発器ガスは、噴流の流れ方向に交差して流れることが困難であり、噴流の流れ方向の中心周辺に容易に流入することができない。従って、複数のノズルを備えていても駆動流体と吸引流体との接触面積が十分に増大し均質に混合することができず、駆動流体と吸引流体との混合初期段階から混合層が十分に発達するまでは、長い混合部が必要となる。即ち、駆動流体と吸引流体との混合性能を十分に得ることができず、管摩擦圧力損失が増加し、エジェクタの効率を向上することができないという問題があった。
また、駆動流体が複数の駆動ノズルから、超音速でほぼまっすぐに混合部に噴出される。このため、管内壁面付近では、速度の速い駆動流体と速度の遅い吸引流体の大きい相対流速差によって境界層が厚くなり逆流領域が形成される。これによって、圧力損失が増加してエジェクタの効率が低下するという問題もあった。
また、エジェクタの効率が低いと、エジェクタで流体を十分に昇圧して流出させることができない。このようなエジェクタを冷凍サイクル装置に用いた場合には、圧縮機の吸入圧力を十分に高めることができず冷凍サイクルの効率を向上できないという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、冷凍サイクル装置に搭載されるエジェクタにおいて、駆動流体と吸引流体との接触面積を十分に増大し、また、エジェクタの管内壁面に逆流が発生することを抑制し、圧力損失を低減して短い距離で均質に混合することでエジェクタの効率を向上することを目的とするものである。
また、エジェクタ効率を向上することで、圧縮機の吸入圧力を高めて圧縮機の圧縮比を低減でき、効率のよい冷凍サイクル装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るエジェクタは、筒状のエジェクタ本体内に軸方向に沿って設けられ駆動流体を噴出する複数の駆動ノズルと、前記駆動ノズルから噴出される前記駆動流体によって前記駆動ノズルの外部から吸引流体を吸引する吸引部と、前記駆動流体と前記吸引流体とを混合する混合部と、前記混合部で混合された流体を昇圧するディフューザ部と、を備え、前記複数の駆動ノズルのうち軸を含む中央部分に配置する１つ以上の中央駆動ノズルのノズル形状またはノズル出口の位置を、前記中央部分よりも外周側に配置する１つ以上の周辺駆動ノズルのノズル形状またはノズル出口の位置と異なるものとして、前記混合部の流路断面の中央部分と周辺部分における流体に圧力差を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るエジェクタは、駆動流体と吸引流体との接触面積を十分に増大し、また、エジェクタの管内壁面に逆流が発生することを抑制し、圧力損失を低減して短い距離で均質に混合することでエジェクタの効率を向上できる。
また、効率のよいエジェクタを用いて圧縮機の吸入圧力を高め、冷凍サイクル装置の効率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１によるエジェクタを有する冷凍サイクル装置の一例について説明する。図１は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置として、例えば室内を冷房する冷房装置を示す回路構成図である。
図１に示す冷房装置は、室外に設置される室外ユニット１００及び室内に設置される室内ユニット１０１を有し、室外ユニット１００から室内ユニット１０１へ被冷却媒体によって冷熱を搬送し、室内を冷房する。室外ユニット１００は、圧縮機１、熱源側熱交換器２、エジェクタ３、第１負荷側熱交換器４、気液分離器５、絞り装置６、第２負荷側熱交換器７、及びそれらを配管（太実線で示す）で接続し、配管内には例えばＣＯ２やＲ４０４ａなどの冷媒を循環させる。図中、実線矢印は冷媒の流れ、太点線矢印は被冷却媒体として用いる水の流れ、白抜き矢印は空気の流れ、細点線矢印は制御の流れを示している。
【０００９】
熱源側熱交換器２は、例えばプレートフィンとパイプで構成されるプレートフィンチューブ型の熱交換器であり、熱交換器の外表面へ外気を送風する送風機８を備えている。熱源側熱交換器２は送風機８によって搬送される室外ユニット１００周囲の空気と配管内の冷媒とで熱交換を行う。また、第１負荷側熱交換器４及び第２負荷側熱交換器７は、被冷却媒体である液体、例えば、水やブラインと冷媒とで熱交換を行う熱交換器であり、二重管式熱交換器やプレート熱交換器が用いられる。絞り装置６は例えば開度が可変に制御される電子膨張弁を用いる。また、マイクロコンピュータなどで構成される制御装置９によって圧縮機１の回転数及び絞り装置６の開度を制御する。
【００１０】
室内ユニット１０１は、室内熱交換器１０及び室内送風機１１を有し、室内熱交換器１０では室内送風機１１によって搬送される室内の空気と配管内の水やブラインなどの液体とで熱交換を行う。この水やブラインなどの被冷却媒体で搬送される冷熱を室内空気と熱交換することで、室内を冷房している。
【００１１】
図２（ａ）は筒状のエジェクタ本体３の断面構成図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）の各位置Ｘ１〜Ｘ６に対応し、エジェクタ３本体内のほぼ中心軸４０上における圧力を示す。図２（ｂ）において、横軸はエジェクタの位置、縦軸は圧力Ｐを示す。
エジェクタ本体３は略筒状をなし、内部には長手方向に流体通路を形成する。この流体通路は、上流側から冷媒分配器３１、駆動ノズル部３２、吸引部３３、混合部３４、ディフューザ部３５で構成される。エジェクタ本体３では、駆動流体となる冷媒を駆動流体入口部３６から流入し、他方、吸引流体となる冷媒を吸引流体入口部３７から流入する。ここで、駆動流体は熱源側熱交換器２から流出する冷媒であり、吸引流体は第２負荷側熱交換器７から流出する冷媒である。
【００１２】
エジェクタ本体３内に軸４０方向に沿って複数の駆動ノズルが設けられ、駆動ノズル部３２を構成している。駆動流体入口部３６から流入した駆動流体は、冷媒分配器３１で駆動ノズル部３２を構成する複数本の駆動ノズルに分配されて流れる。そして駆動ノズル部３２では駆動流体である圧力Ｐ１の液冷媒（位置Ｘ１）を音速として圧力Ｐ２（位置Ｘ２）まで減圧させる。そして駆動ノズル出口（位置Ｘ３）からさらに圧力Ｐ３の超音速として混合部３４に噴出する。このとき、駆動ノズル部３２の外部から吸引流体入口部３７を通って流入した吸引流体、ここではガス冷媒を吸引部３３へ吸引して混合部３４（位置Ｘ３〜Ｘ５）で混合する。駆動流体と吸引流体とは混合部３４で混合されて気液二相冷媒となり、圧力回復して圧力Ｐ４の状態（位置Ｘ５）となり、更にディフューザ部３５（位置Ｘ５〜Ｘ６）でさらに昇圧して（位置Ｘ６）エジェクタ出口部３８へ流出する。なお、ここでは吸引部３３へ流入する冷媒ガス用の吸引流体入口部３７の数を一つ以上、例えばエジェクタ本体３に対して対向する位置に２つ有するものを示している。エジェクタ本体３内での冷媒の状態は、駆動流体入口部３６では液冷媒、吸引流体入口部３７ではガス冷媒、駆動ノズル出口（位置Ｘ３）ではノズルによって減圧されて気液二相冷媒になり、混合部３４、ディフューザ部３５、エジェクタ出口部３８では、図２（ｂ）に示す様に圧力は変化するが気液二相冷媒である。
【００１３】
以下、図１のように構成された冷凍サイクル装置の運転動作を図に基づいて説明する。図３は室外ユニット１００を循環する冷媒状態を示す圧力―エンタルピー線図である。図において、横軸はエンタルピーであり、Ｉ１〜Ｉ９は各冷媒状態におけるエンタルピー値を示している。また、縦軸は圧力であり、Ｐｃ１は圧縮機１からの吐出圧力、Ｐｅ１はエジェクタ３の出口（Ｘ６）における圧力、Ｐｅ２は駆動ノズル部３２のノズル出口（Ｘ３）における圧力を示している。
圧縮機１から吐出された高温・高圧Ｐｃ１の状態Ｒ１のガス冷媒は、熱源側熱交換器２で空気へ放熱して凝縮・液化し、高圧の状態Ｒ２の液冷媒となって駆動流体入口部３６に流入する。エジェクタ本体３内へ流入した圧力Ｐｃ１の冷媒は、冷媒分配器３１にて分岐された後、複数個の駆動ノズルからなる駆動ノズル部３２の出口で圧力Ｐｅ２の状態Ｒ３になり、混合部３４へ流入する。混合部３４で吸引流体入口部３７から流入する状態Ｒ４の冷媒ガスと混合した後、状態Ｒ５となった冷媒はディフューザ部３５により圧力が回復し、圧力Ｐｅ１の状態Ｒ６となる。エジェクタで減圧された状態Ｒ６の冷媒は、第１負荷側熱交換器４に流入し、被冷却媒体から熱を奪って液冷媒の一部が蒸発して状態Ｒ７となり、気液分離器５に流入する。気液分離器５では、状態Ｒ８のガス冷媒が圧縮機１の吸引部へ循環し、他方の状態Ｒ９の液冷媒は絞り装置６で減圧され、第２負荷側熱交換器７に流入し、蒸発して状態Ｒ４のガス冷媒となってエジェクタ本体３の吸引流体入口部３７に吸引される。
【００１４】
以上のように、冷凍サイクル装置にエジェクタを用いることで、圧縮機１の吸入圧力をＰｅ２からＰｅ１に高めることができ、圧縮比が小さくなり高効率な運転が可能となる。
ここで、エジェクタの駆動力は、図３において、等エントロピー膨張時のエンタルピーＩ３と等エンタルピー膨張時のエンタルピーＩ２とのエンタルピー差ΔＨ（＝Ｉ２−Ｉ３）である。このエンタルピー差ΔＨが大きいほどエジェクタの導入効果は大きく、一般にこのエンタルピー差ΔＨは高圧圧力Ｐｃ１と低圧圧力Ｐｅ２との圧力差ΔＰｃ（＝Ｐｃ１−Ｐｅ２）が大きいほど大きくなる。
【００１５】
また、一般にエジェクタ効率は、駆動ノズル部３２で圧力エネルギーを速度エネルギーに変換する際のノズル効率、混合部３４及びディフューザ部３５で速度エネルギーを混合しながら圧力エネルギーに変換する際の混合・ディフューザ効率の積で表される。混合・ディフューザ効率はエジェクタ効率への寄与度が大きく、混合促進を図ることで有効にエジェクタ効率を向上させ、さらには冷凍サイクル装置の効率を向上する。
【００１６】
図４はエジェクタ本体３内の駆動ノズル部３２の構造を詳細に示すものであり、図４（ａ）は駆動ノズル部出口付近の断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＩＶｃ−ＩＶｃ線における圧力分布を示すグラフである。
駆動ノズル部３２は複数の駆動ノズルを有し、筒状のエジェクタ本体３の軸４０を含む中央部分に配置する中央駆動ノズル５１と中央部分よりも外周側に配置される１つ以上の周辺駆動ノズル５２で構成されている。ここで一例として４つの周辺駆動ノズル５２を中央駆動ノズル５１の周囲に略環状に配置する。中央駆動ノズル５１の中心軸４０は、例えば混合部３４及びディフューザ部３５の中心軸と一致するように設置されている。
【００１７】
図５は駆動ノズル内流体通路の末広部の面積比（出口面積ＡＯ／のど部面積Ａｎ）を示す説明図である。本実施の形態では中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２の構成は図５に示すように同様であり、図５（ａ）は駆動ノズル５１、５２を長手方向に切断した断面を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線から見た正面図である。
中央駆動ノズル５１及び周辺駆動ノズル５２の途中には、ノズル出口５４の上流側に少なくとも１つの絞り部（ここではのど部という）５３を有し、駆動流体の流体通路が縮小される。これによりエジェクタの駆動流体入口部３６から流入する液冷媒を減圧して気液二相状態の冷媒とする。さらに、のど部５３から駆動ノズル出口５４にかけて、出口に向かって徐々に広がる傾斜（末広部）を有し、冷媒をさらに減圧すると共にスムーズに混合部３４に冷媒を吹き出すように構成する。この駆動ノズル出口５４の円形の出口面積をＡＯとし、のど部５３の円形の開口面積をＡｎとする。そして、駆動ノズル５１、５２に関し、駆動ノズル内流体通路の末広部の面積比を出口面積ＡＯ／のど部開口面積Ａｎと定義する。また、ノズル形状は、のど部５３の開口面積Ａｎ（以下のど部面積と記す）、ノズル出口５４の出口面積ＡＯ（以下出口面積と記す）、のど部５３の上流側からのど部５３に到る傾斜角度、のど部５３からノズル出口５４までの傾斜角度などで決定される。
【００１８】
図４に示すように本実施の形態では、周辺駆動ノズル５２も中央駆動ノズル５１と同様の形状であるが、各周辺駆動ノズル５２における末広部の面積比（出口面積ＡＯ／のど部面積Ａｎ）は、中央駆動ノズル５１の面積比より小さくすることを特徴としている。例えば図４（ａ）、（ｂ）に示すように、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２ののど部面積Ａｎを７ｍｍ２程度で同一とし、中央駆動ノズル５１の出口面積ＡＯを周辺駆動ノズル５２の出口面積ＡＯよりも大きく構成している。ここでは例えば中央駆動ノズル５１における末広部の面積比を３．０程度、周辺駆動ノズル５２の末広部の面積比を２．０程度とした。また、４つの周辺駆動ノズル５２の形状や寸法は全て同一とした。なお、上記寸法は一例であり、これに限定されるものではない。
【００１９】
中央駆動ノズル５１の末広部の面積比を周辺駆動ノズル５２よりも大きくしているので、中央駆動ノズル５１のノズル出口５４から混合部３４に噴出する駆動流体の膨張比は、周辺駆動ノズル５２のノズル出口５４から噴出する駆動流体の膨張比よりも大きい。このため、図４（ｃ）に示すように、混合部３４、特にノズル出口５４直後の混合部３４の流路断面で、中央部分における流体の圧力が周辺部分の圧力よりも低圧になる。図４（ｃ）において、横軸は流体通路の径方向の位置（Ｄ１）を示し、縦軸は圧力Ｐを示す。
【００２０】
図６は比較例として、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２のノズル形状及びのど部とノズル出口の面積比を全く同じ形状とし、ノズル出口直前の膨張比が同じである様に構成したエジェクタについての説明図である。図６（ａ）は流体通路に垂直な断面における圧力分布を示し、横軸は流体通路の径方向の位置（Ｄ１）、縦軸は圧力Ｐを示す。このように、駆動ノズル５１、５２の膨張比が同じ場合には、圧力分布はほぼ均一であり、中央部分と周辺部分の流体の圧力差はほとんどない。
【００２１】
この比較例における混合部３４の流体の動作を図６（ｂ）に示す。駆動流体の噴流において周辺部分の管壁面と中央部分の間で圧力が均一であるため、図に示すように、吸引流体イが中央駆動ノズル５１からの噴出により形成される噴流の中心部分に十分に流入することができない。これにより、混合部３４内では、駆動流体アと吸引流体イとの接触が十分に行われず、均質に混合するまでには混合部３４を長くする必要がある。このため管摩擦圧力損失が増加してしまう。また、図６(ｂ)に示すように、駆動流体アと吸引流体イとの相対流速差が大きく、境界層が厚くなり矢印ウに示す様に逆流領域が形成されるため、圧力損失が増加するという問題も生じる。
【００２２】
本実施の形態では、図４（ｃ）に示す様に中央部分が周辺部分よりも低圧になるように圧力差を設ける。このため、図７に示すように、吸引流体入口部３７から流入して駆動ノズル５１、５２の周囲を流れる吸引流体イを、混合初期段階から駆動流体アに引き込んで混合することができる。即ち、吸引流体イは図６（ｂ）のように管壁面付近に沿って流れるのではなく、図７のように、駆動流体の圧力の高い周辺部分から圧力の低い中央部分に流れようとする。中央部分で低くなるような圧力差を設けることで、ノズル出口５４直後から駆動流体アと吸引流体イとの接触面積が十分に増大して混合され、駆動流体の運動量が吸引流体に伝わりやすくなる。そして均質な混合層が厚く発達するため、混合部３４を短くでき管摩擦圧力損失を減少してエジェクタの効率を向上できる。さらに、エジェクタの効率を向上することで、これを冷凍サイクル装置に搭載した場合の圧縮機吸入圧力の上昇量を高くでき、圧縮機の圧縮比を低減できることで冷凍サイクルを高効率で運転できる。また、混合部３４を短くできることで、エジェクタ本体３の小型化にも寄与する。
また、駆動流体と吸引流体とが圧力差を利用して混合を促進することで、従来よりも駆動流体の流量に対する吸引流体の流量比が増大し、冷凍サイクルの効率を向上できる。
【００２３】
なお、図４に示したエジェクタでは中央駆動ノズル５１のノズル出口５４を周辺駆動ノズル５２のノズル出口５４よりも大きく構成したが、これに限るものではない。中央駆動ノズル５１の膨張比を周辺駆動ノズル５２の膨張比よりも大きく構成すればよい。例えば、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２のノズル出口５４の出口面積は同一とし、のど部５３の開口面積を中央駆動ノズル５１よりも周辺駆動ノズル５２で大きくしてもよい。
もちろん、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２において、ノズル出口面積とのど部開口面積を両者共に異なる大きさで構成して、中央駆動ノズル５１から噴出される駆動流体の膨脹比＞周辺駆動ノズル５２から噴出される駆動流体の膨脹比となるようにしても、同様の効果が得られる。
【００２４】
また、膨張比は中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２とで同様とし、中央駆動ノズル５１ののど部開口面積を周辺駆動ノズル５２ののど部開口面積よりも大きくしてもよい。中央駆動ノズル５１ののど部５３の開口面積を周辺駆動ノズル５２よりも大きくすると、中央駆動ノズル５１から流出する駆動流体の流量が周辺駆動ノズル５２よりも多くなる。駆動流体がノズル出口から噴出する時には周りの蒸気を引き込んで流れるのであるが、流量が多いとより多くの蒸気を引き込むので、中央部分の流体圧力が周辺部分よりも低くなるような圧力差を設けることができる。この圧力差によって、外壁面の吸引流体入口部３７から流入する吸引流体が中央に向かって流れるのを促進できるので、駆動流体と吸引流体とが混合されやすくなる。
また、中央駆動ノズル５１ののど部５３の開口面積を周辺駆動ノズル５２よりも大きくすると共に、中央駆動ノズル５１の面積比を周辺駆動ノズル５２よりも大きくしてもよい。この場合には膨脹比によって圧力差をつけると共に、駆動流体の流量によっても圧力差ができるので、混合部３４の流路断面における流体の圧力が中央部分で周辺部分よりもさらに低くなり、大きな圧力差が得られる。
【００２５】
図２及び図４において、筒状のエジェクタ本体３内に複数の駆動ノズル５１、５２を有し、１つの中央駆動ノズル５１を流体通路の軸４０と一致させて配置し、軸４０から離れた位置に４つの周辺駆動ノズル５２を備える構成を示した。この周辺駆動ノズル５２の数は上記に限定されるものではなく、１つ以上備えていればよい。また、図８（ａ）に示すように中央駆動ノズル５１は流体通路の中央の軸４０と一致する位置に配置されていなくてもよい。図８（ａ）では２つの中央駆動ノズル５１と８つの周辺駆動ノズル５２を設けた構成を示している。エジェクタ本体３内の流路断面を見た場合、中央付近、例えば点線で示す中央部分の領域Ａに位置する駆動ノズルを中央駆動ノズル５１とし、中央付近から外周側に離れた周辺部分の領域Ｂに配置される駆動ノズルを周辺駆動ノズル５２とする。そして、中央駆動ノズル５１のノズル形状を周辺駆動ノズル５２のノズル形状と異なるように構成して、混合部３４の流路断面において、中央部分Ａの流体の圧力が周辺部分Ｂの圧力よりも低くなるように圧力差を設ければよい。即ち、図８（ａ）に示す構成でも、中央駆動ノズル５１から噴出される駆動流体の膨張比が周辺駆動ノズル５２から噴出される駆動流体の膨張比よりも大きくなるように構成すれば、混合部３４の流路断面における中央部分の流体の圧力を周辺部分よりも低くできる。
【００２６】
また、図２及び図４において、複数の周辺駆動ノズル５２のノズル形状及びノズル出口位置をすべて同様に構成したので、流路断面の圧力分布をバランスよく形成できる。ただし、これに限るものではなく、例えば、図８（ｂ）で示すように、複数の周辺駆動ノズル５２のノズル形状を周辺駆動ノズル５２ａと周辺駆動ノズル５２ｂに示すように異なるように構成してもよい。ここで例えば周辺駆動ノズル５２ａ、５２ｂから噴出する流体の膨張比は異なるが、中央駆動ノズル５１から噴出する流体の膨張比よりも小さくなるように構成している。このように構成しても、中央部分の圧力を周辺部分よりも低圧にでき、圧力差を利用して駆動流体と吸引流体を均質に混合できる効果がある。
【００２７】
また、上記のいずれの構成でも、周辺駆動ノズル５２は中央部分から外周側に離れた周辺部分Ｂに環状に配置するものを示した。この周辺駆動ノズル５２は必ずしも環状に配置されていなくてもよいが、環状に配置することで、混合部３４の断面で等圧部分が環状に形成され、周辺部分から中央部分に向かって滑らかに変化する圧力分布が得られる。
【００２８】
図４（ｃ）では図６（ａ）と比較して、流体通路の断面の中央部分と周辺部分に大きな圧力差が得られている。さらに混合部３４の断面において、周辺部分から中央部分に向かうに従って滑らかに低く傾斜するような圧力分布が得られる。このため、周辺部分を流れる吸引流体は流体通路の中央部分にスムーズに引き込まれ、駆動流体の運動量が吸引流体に伝わりやすく、駆動流体と吸引流体とが均質に混合される。ただし、断面における圧力勾配は、吸引流体の流入方向や駆動噴流の流れ方向などに応じて最良な形を有する。従って、駆動流体の運動量が吸引流体に伝わりやすい最良な圧力勾配を成すように駆動ノズル５１、５２のノズル形状を設計するとよい。
本実施の形態では少なくとも中央駆動ノズル５１のノズル形状を周辺駆動ノズル５２のノズル形状とは異なるものとして、混合部３４の流路断面で圧力差を設けており、この圧力差は少なくとも図６の構成のように複数の駆動ノズルを同一のノズル形状で設けた場合の圧力差よりも大きくできる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、中央駆動ノズル５１のノズル形状を、中央駆動ノズル５１から噴出される駆動流体の膨張比が周辺駆動ノズル５２から噴出される駆動流体の膨張比よりも大きくなるように構成して、混合部３４の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも低くなるような圧力差を設けることにより、駆動流体と吸引流体との接触面積を増大でき、均質な混合が行われるため混合効率が向上し、圧力損失を低減させることが可能となり、エジェクタの効率を向上させることができる。
【００３０】
また、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２のそれぞれは、ノズル出口よりも上流側で流路を縮小するのど部５３を有するものとし、中央駆動ノズル５１のノズル形状におけるノズル出口面積とのど部開口面積の面積比（ノズル出口面積Ａｏ／のど部開口面積Ａｎ）を、周辺駆動ノズル５２のノズル出口面積とのど部開口面積の面積比よりも大きくして、中央駆動ノズル５１から噴出される駆動流体の膨脹比が周辺駆動ノズル５２から噴出される駆動流体の膨脹比よりも大きくなるようにしたことにより、駆動流体と吸引流体との接触面積を増大できるように圧力差を設けることができる効果がある。
【００３１】
また、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２のそれぞれは、ノズル出口よりも上流側で流路を縮小するのど部５３を有するものとし、中央駆動ノズル５１ののど部開口面積を周辺駆動ノズル５２ののど部開口面積よりも大きく構成して、混合部３４の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも低くなるような圧力差を設けることにより、駆動流体と吸引流体との接触面積を増大でき、均質な混合が行われるため混合効率が向上し、圧力損失を低減させることが可能となり、エジェクタの効率を向上させることができる。
【００３２】
実施の形態２．
実施の形態１では、周辺駆動ノズル５２と中央駆動ノズル５１とでノズルの内側形状を異なる形状にして、ノズル出口直後の混合部３４において中央部分が周辺部分よりも低圧になる圧力分布を構成した。これに対して実施の形態２では、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２のノズル出口５４の位置を変化させて、ノズル出口直後の混合部３４において中央部分が低圧になるように圧力分布を構成する。ここではエジェクタの駆動ノズル部周辺の構造で実施の形態１と異なる部分について説明するが、他の各部の構成は実施の形態１と同様である。
【００３３】
図９はエジェクタの駆動ノズル部３２の構造を詳細に示すものであり、図９（ａ）は駆動ノズル部出口付近の断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線における断面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＩＸｃ−ＩＸｃ線における圧力分布を示すグラフである。図９（ｃ）において、横軸は流体通路の径方向の位置（Ｄ１）を示し、縦軸は圧力Ｐを示す。
図９に示すように本実施の形態では、周辺駆動ノズル５２と中央駆動ノズル５１はのど部５３の開口面積及びノズル出口５４の開口面積において同様の形状であるが、中央駆動ノズル５１のノズル出口５４ａの位置を周辺駆動ノズル５２のノズル出口５４ｂの位置よりも下流側に突出するように構成する。ここでは例えば、エジェクタ本体３の長手方向の全長を２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度とし、直径５ｍｍ程度の駆動ノズル５１、５２を用い、中央駆動ノズル５１のノズル出口５４を周辺駆動ノズル５２よりも５〜１０ｍｍ程度下流側に突出させている。複数の周辺駆動ノズル５２は全て同一の構成とする。なお、上記寸法は一例であり、これに限定されるものではない。
【００３４】
混合部３４の流路断面における圧力分布を見ると、周辺部分ではノズル出口５４ｂからの噴流が、ノズル出口５４ａからの噴流よりも先に噴出されて吸引流体との混合が進み、徐々に圧力が回復している途中にある。このため、図９（ｃ）に示すように、混合部３４の流路断面における流体の圧力は、周辺部分で高く中央部分で低くなるような圧力分布が形成される。実施の形態１と同様、中央部分が周辺部分よりも低圧になるような圧力差をつけることによって、吸引流体入口部３７から流入して駆動ノズル５１、５２の周囲を流れる吸引流体イを、図１０に示すように混合初期段階から混合することができる。即ち、吸引流体イは図６（ｂ）のように管壁面付近を流れるのではなく、駆動流体アによって形成される噴流の圧力の低い中央部分に流れようとする。特に、ノズル出口５４直後から駆動流体アと吸引流体イとの接触面積が十分に増大して混合され、均質な混合層が厚く発達するため、混合部３４が短くなり管摩擦圧力損失を減少することができる。従って、実施の形態１と同様、エジェクタの効率を向上でき、吸入圧力を上昇させることでこのエジェクタを搭載する冷凍サイクル装置を高効率で運転できる。
【００３５】
また、本実施の形態の構成で、さらに実施の形態１の構成を兼ね備えてもよい。即ち、中央駆動ノズル５１内の駆動流体通路の末広部の面積比（出口面積ＡＯ／のど部面積Ａｎ）を周辺駆動ノズル５２よりも大きくすると共に、中央駆動ノズル５１を周辺駆動ノズル５２よりも下流側に突出させて構成してもよい。これにより、混合部３４における流体通路の断面で中央部分と周辺部分において、ノズル形状の膨張比による圧力差とノズル出口位置による圧力差によって、大きな圧力差が得られ、この圧力差を利用して短い距離で均質に混合できる。
【００３６】
また、図１１（ａ）に複数の中央駆動ノズル５１を有するエジェクタを示す。この場合には２つの中央駆動ノズル５１を有し、この中央駆動ノズル５１のノズル出口位置５４ａを周辺駆動ノズル５２のノズル出口位置５４ｂよりも下流側に突出させている。この場合にもノズル出口位置が突出する部分の圧力を低圧にすることができる。また、複数の周辺駆動ノズル５２を有し、その周辺駆動ノズル５２のノズル出口位置を同様ではなく、互いに異なるように構成してもよい。ただし、混合部３４の流路断面での圧力分布において、周辺部分で高く中央部分で低くなるように圧力差を形成する。例えば、図１１（ｂ）に示すように、中央駆動ノズル５１のノズル出口５４ａを最も突出させ、それよりも遠くなる順に周辺駆動ノズル５２のノズル出口５４ｂを順次後退させて配置する。このように構成すれば、混合部３４の流路断面での圧力分布において、周辺部分で高く中央部分で低くなり、駆動流体と吸引流体との混合が短い距離で均質に行われる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態では、中央駆動ノズル５１のノズル出口５４ａの位置を周辺駆動ノズル５２のノズル出口５４ｂの位置よりも下流側に突出させて、混合部３４の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも低くなるようにしたことにより、駆動流体と吸引流体との接触面積を増大でき、均質な混合が行われるため混合効率が向上し、圧力損失を低減させることが可能となり、エジェクタの効率を向上させることができる。さらに、このエジェクタを冷凍サイクル装置に搭載することで、圧縮機の吸入圧力を上昇させることができ、冷凍サイクルの効率を向上できる。
【００３８】
実施の形態３．
図１２は本実施の形態に係るエジェクタの駆動ノズル部３２の構造を詳細に示すものであり、図１２（ａ）は駆動ノズル部出口付近の断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線における断面図、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＸＩＩｃ−ＸＩＩｃ線における圧力分布を示すグラフである。ここでは駆動ノズル部周辺の構造で実施の形態１と異なる部分について説明するが、他の各部の構成において、実施の形態１と同様である。
【００３９】
図１２に示すように本実施の形態でも、駆動ノズル部３２は１つの中央駆動ノズル５１と中央駆動ノズル５１の外周側に配置される複数個、例えば４つの周辺駆動ノズル５２を有する。そして、周辺駆動ノズル５２も中央駆動ノズル５１と同様の形態、即ち中央駆動ノズル５１及び周辺駆動ノズル５２共に、ノズル出口５４の上流側にのど部５３を有する先細駆動ノズルのど部−末広駆動ノズルの形態とし、中央駆動ノズル５１の末広部の面積比（出口面積ＡＯ／のど部面積Ａｎ）は、各周辺駆動ノズル５２における面積比より小さくすることを特徴としている。この面積比に関しては図５に示した定義と同様である。例えば図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２とはのど部の開口面積Ａｎは同じであるが、中央駆動ノズル５１のノズル出口５４の出口面積ＡＯを、周辺駆動ノズル５２よりも小さくしている。この構成では、中央駆動ノズル５１の末広部出口面積比（ＡＯ／Ａｎ）が、周辺駆動ノズル５２の末広部の出口面積比よりも小さくなっている。ここでは例えば駆動ノズル５１、５２ののど部開口面積を３ｍｍ２程度とし、周辺駆動ノズル５２の末広部の面積比を２．０程度とし、中央駆動ノズル５１の末広部の面積比を１．５程度とした。４本の周辺駆動ノズル５２は全て形状や寸法は同一である。なお、上記寸法は一例であり、これに限定されるものではない。
【００４０】
中央駆動ノズル５１の末広部の面積比を周辺駆動ノズル５２よりも小さくしているので、中央駆動ノズル５１のノズル出口５４から混合部３４に噴出する駆動流体の膨張比は、周辺駆動ノズル５２のノズル出口５４から噴出する駆動流体の膨張比よりも小さい。このため、図１２（ｃ）に示すように混合部３４のノズル出口５４直後の流路断面において、流体通路の中央部分の冷媒の圧力が周辺部分の圧力よりも高くなるように圧力差が設けられる。
【００４１】
図１３はこの駆動流体と吸引流体の流れ状態を示す説明図である。図６に示すように駆動ノズル５１、５２と同じノズル形状でノズル出口位置も同じにした場合には、矢印ウ（図６（ｂ））に示すように管内壁面に逆流が生じたり、噴流間にも逆流が生じたりする。この逆流の生成は、混合性能の低減や圧力損失増加につながり、エジェクタの効率低下を招いていた。これに対し、本実施の形態では図１３に示すように、膨張比がもっとも小さい中央駆動ノズル５１から噴出される駆動流体はノズル内で不足膨張するため、ノズル出口５４から噴射された後に噴射角度の大きい駆動噴流を中央部に形成する。即ち、中央駆動ノズル５１から噴出される駆動流体は、微粒化が促進され気液界面積が増大して、噴流アに示すようにエジェクタ本体３の管内壁面にまで広がって流れようとする。このため、吸引流体イと駆動流体アとの接触面積が大きくなって、混合されやすくなる。また、中央部分からの噴流が管内壁面にまで広がって流れるので、従来の課題であった境界層が管内壁面に発達するのを抑制でき、境界層の発達によって形成されていた逆流の生成を防止でき、混合部３４内の圧力損失を低減することができる。
【００４２】
なお、上記では、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２ののど部面積Ａｎを同一とし、中央駆動ノズル５１の出口面積ＡＯを周辺駆動ノズル５２の出口面積ＡＯよりも小さく構成して膨張比を小さくしたが、これに限るものではない。例えば、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２で、のど部面積Ａｎ及び出口面積ＡＯを共に異なる大きさとして、中央駆動ノズル５１の末広部の出口面積比＜周辺駆動ノズル５２の末広部の出口面積比としても、中央駆動ノズル５１での膨張比＜周辺駆動ノズル５２での膨張比となるので、上記と同様の効果を奏する。
【００４３】
また、図１４に示すように、中央駆動ノズル５１にはのど部を設けず、駆動流体の流路の上流側からノズル出口５４まで徐々に絞って先細の形状としてもよい。一方、周辺駆動ノズル５２は図１２と同様、ノズル出口上流側にのど部５３を有する先細駆動ノズルのど部−末広駆動ノズルとする。この構成では、中央駆動ノズル５１の末広部出口面積比（ＡＯ／Ａｎ）＝０と見なすことができ、周辺駆動ノズル５２の末広部の出口面積比よりも小さくなっている。このため、中央駆動ノズル５１での膨張比＜周辺駆動ノズル５２での膨張比となるので、中央駆動ノズル５１で不足膨張となり、上記と同様の効果を奏する。
【００４４】
また、図１２または図１４では１つの中央駆動ノズル５１を設けた実施例を示したが、図８（ａ）で示したように流体通路の軸を含む中央部分Ａの領域に、複数の中央駆動ノズル５１を設けてもよい。また、図８（ｂ）で示したように、複数の周辺駆動ノズル５２ののノズル形状をすべて同じではなく、異なるノズル形状にしてもよい。
【００４５】
また、中央駆動ノズル５１の膨張比を周辺駆動ノズル５２の膨張比よりも小さくなるように構成すると共に、中央駆動ノズル５１のノズル出口の位置を周辺駆動ノズル５２のノズル出口の位置よりも上流側へ後退して配置してもよい。例えば３ｍｍ程度中央駆動ノズル５１を周辺駆動ノズル５２よりも後退させることで、混合部３４の流路断面において、さらに中央部分の圧力を高くでき、中央部分と周辺部分とで大きな圧力差を設けることができ、中央駆動ノズル５１から噴出する流体の広がりを広くすることができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態によれば、中央駆動ノズル５１のノズル形状を、中央駆動ノズル５１から噴出される駆動流体の膨張比が周辺駆動ノズル５２から噴出される駆動流体の膨張比よりも小さくなるように構成し、混合部３４の流路断面の中央部分における流体の圧力が周辺部分よりも高くなるようにしたことにより、壁面に発生する逆流を防止でき、圧力損失を低減できる。従って、駆動流体と吸引流体との接触面積を増大でき、均質な混合が行われるため混合効率が向上し、圧力損失を低減させることが可能となり、エジェクタの効率を向上させることができる。さらに、このようなエジェクタを冷凍サイクル装置に搭載すれば、駆動流体と吸引流体とを均質に混合することで、圧縮機の吸入圧力を上昇させることができ、効率の良い冷凍サイクル装置を得ることができる。
【００４７】
また、中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２のそれぞれは、ノズル出口よりも上流側で流路を縮小するのど部５３を有するものとし、中央駆動ノズル５１のノズル形状を、ノズル出口面積とのど部開口面積の面積比（ノズル出口面積Ａｏ／のど部開口面積Ａｎ）が、周辺駆動ノズル５２のノズル出口面積とのど部開口面積の面積比よりも小さくした。これにより、中央駆動ノズル５１から噴出される駆動流体の膨脹比が周辺駆動ノズル５２から噴出される駆動流体の膨脹比よりも小さくなるようにしたことにより、駆動流体と吸引流体との接触面積を増大できるように圧力差を設けることができる効果がある。
【００４８】
また、少なくとも１つの中央駆動ノズル５１は、ノズル出口５４よりも上流側からノズル出口５４に向かって徐々に流路を縮小する先細形状とし、周辺駆動ノズル５２のそれぞれはノズル出口５４よりも上流側で流路を縮小するのど部５３を有するものとした。これにより、混合部３４の流路断面の中央部分で高く、周辺部分で低くなるような圧力差を形成でき、壁面に発生する逆流を防止することで圧力損失を低減し、駆動流体と吸引流体との接触面積を増大できる効果がある。
【００４９】
実施の形態１〜実施の形態３において、吸引流体入口部３７を筒状のエジェクタ本体の外周上に設け、吸引部３３に向かってほぼ９０度流路を曲げる構成であるが、これに限るものではない。駆動流体入口部３６と吸引流体入口部３７は少なくとも駆動ノズル部３２の上流側に設けられ、駆動流体は駆動流体入口部３６から流入して駆動ノズル５１、５２内にほぼ均一分岐して流れ、吸引流体は吸引流体入口部３７から流入して吸引部３３の直前でエジェクタ本体３の長手方向、即ち流体通路の軸方向に流れるように構成されるなら、入口部３６、３７はどこに設けられていてもよい。
【００５０】
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３においては駆動ノズル５１、５２の構成について述べた。以下、本実施の形態では、吸引流体入口部３７の構成について記載する。他の各部は、実施の形態１〜実施の形態３に示したものと同様である。
実施の形態１〜実施の形態３では、１つの中央駆動ノズル５１と複数の周辺駆動ノズル５２を有する構成である。駆動ノズルが１つだけで構成される単孔駆動ノズルと異なり、駆動ノズルが複数個になると、吸引流体入口部３７を１つしか設けていない場合、吸引流体入口部３７から吸引される吸引流体の吸引部空間分布における非均一性は増加する。そこで筒状のエジェクタ本体の外周上に、吸引流体入口部３７を複数設けることにより、吸引流体は均等に吸引部３３を通って混合部３４に流入する。このため、混合性能を向上できる。
【００５１】
図１５は筒状のエジェクタ本体の断面構成と吸引流体入口部３７を示す説明図である。例えば混合部３４付近から上流側を見た図である。実施の形態１〜実施の形態３では吸引流体入口部３７を２箇所設けた構成としているが、図１５では４箇所に設けたものを示す。複数の吸引流体入口部３７を設ける場合、筒状のエジェクタ本体の外周上に、隣り合う吸引流体入口部３７のなす角度が全て同様になる位置に設けると、バランスよく吸引部３３に吸引流体を吸引することができる。図１５では４つの吸引流体入口部３７を互いに９０度を成す位置に設けた例である。
【００５２】
このように複数の吸引流体入口部３７を流体通路に対してバランスよく設けると、吸引流体は均等に吸引部３３に吸引され、混合部３４で均質に混合されるので、エジェクタ効率を向上できる。もちろん吸引流体入口部３７は４つに限るものではなく、いくつでもよい。ただし、吸引流体入口部３７を多数設けると、その数だけ吸引流体を各吸引流体入口部に分岐する必要があり、この分岐時に圧力損失が発生するので、多くしすぎないほうがよい。周辺駆動ノズル５２の数と同程度の数だけ設ければ、各周辺駆動ノズル５２によって均等に吸引流体を吸引できる。
【００５３】
なお、図１５では吸引流体入口部３７を周辺駆動ノズル５２に対向する位置に設けているが、周辺駆動ノズル５２に対向しない位置に設けてもよい。吸引流体入口部３７を周辺駆動ノズル５２に対向する位置に設けた場合には、吸引流体入口部３７から吸引流体が吸引される際、周辺駆動ノズル５２にぶつかって左右に分かれて流体通路に流れていくので、流体通路全体に広がりやすいという効果がある。一方、吸引流体入口部３７を周辺駆動ノズル５２に対向しない位置に設けた場合には、周辺駆動ノズル５２と衝突することなくスムーズに吸引されるので、吸引流体の流量を多くできるという効果がある。
【００５４】
このように、吸引流体入口部３７は、駆動ノズル部３２の上流側で、エジェクタ本体の外周に複数設けたことにより、吸引流体を比較的均等に流体通路に吸引できるエジェクタが得られる効果がある。
【００５５】
実施の形態１〜実施の形態４において、周辺駆動ノズル５２を２つ以上有する構成について記載したが、１つでもよい。例えば１つの中央駆動ノズル５１と１つの周辺駆動ノズル５２を備え、中央駆動ノズル５１のノズル形状またはノズル出口位置を周辺駆動ノズル５２のノズル形状またはノズル出口位置と異なる構成とし、混合部５４の流路断面の中央部分と周辺部分における流体に圧力差を設けてもよい。周辺部分と中央部分とで圧力差を設けることで、吸引流体と駆動流体とが圧力差によって均質に混合される効果がある。
【００５６】
実施の形態１〜実施の形態４において、エジェクタ本体３内を流れる駆動流体及び吸引流体は各実施の形態に限られるものではなく、他の冷媒でもよい。例えば、ＣＯ２やＲ４０４ａに限るものではなく、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０ａ、Ｒ４０７ｃなどの冷媒や、ＣＯ２＋ＨＣの混合冷媒などを作動媒体とする冷凍サイクル装置に用いても、前記実施の形態１〜４と同様、冷凍サイクル装置の効率を向上することができる。ただし、ＣＯ２などのように高圧側が臨界圧力以上で運転するような冷凍サイクル装置においては、図３に示した圧力―エンタルピー線図は若干異なるものとなる。
【００５７】
また、実施の形態１〜実施の形態４によるエジェクタを搭載する冷凍サイクル装置は、例えば図１に示す構成としているが、これに限るものではない。図１に示した冷凍サイクル装置では、２つの負荷側熱交換器４、７を備え、２つの蒸発温度を利用することが可能な冷凍サイクル装置であるが、例えば第１負荷側熱交換器４を備えていない冷凍サイクル装置などでもよく、冷凍サイクル装置の構成に限定されるものではない。空気調和機、冷蔵庫、給湯装置など、どのような冷凍サイクル装置に用いても、凝縮器出口と蒸発器入口間を流れる冷媒を駆動流体とし蒸発器出口と圧縮機入口間を流れる冷媒を吸引流体としてエジェクタに流入するように構成すればよい。均質に混合しうる効率のよいエジェクタを用いることで、圧縮機の吸入圧力を上昇でき、冷凍サイクル装置の効率を向上できる効果がある。また、冷凍サイクル装置に限らず他の装置で駆動流体を吸引流体を混合する部分で用いてもよい。この場合にも、短かい距離で均質に混合でき、エジェクタ内の圧力損失を低減でき、エジェクタの効率を向上できる。
【００５８】
また、実施の形態１〜実施の形態４では、駆動流体として液冷媒、吸引流体としてガス冷媒を流入させるとしたが、これに限るものではない。冷凍サイクル装置の運転状態によっては駆動流体が気液二相状態や液状態となったり、吸入流体が気液二相状態や液状態になることもあり、いずれの場合にもこの発明を適用することができる。ただし、エジェクタ本体３に流入する駆動流体の圧力Ｐｃ１＞エジェクタ本体３に流入する吸入流体の圧力Ｐｅ２である必要があり、この条件を満たしていれば、どのような状態の流体であってもよい。いずれの流体の場合でも、混合部３４の流路断面において中央部分と周辺部分とに圧力差をつけるように中央駆動ノズル５１と周辺駆動ノズル５２のノズル形状またはノズル出口位置を異なるものとすることで、駆動流体と混合流体とを短い距離で均質に混合することができる効果を奏する。
【００５９】
以上のように、本発明によれば、筒状のエジェクタ本体内に軸方向に沿って設けられ駆動流体を噴出する複数の駆動ノズル５１、５２と、駆動ノズル５１、５２から噴出される駆動流体によって駆動ノズル５１、５２の外部から吸引流体を吸引する吸引部３３と、駆動流体と吸引流体とを混合する混合部３４と、混合部３４で混合された流体を昇圧するディフューザ部３５と、を備え、複数の駆動ノズル５１、５２のうち軸４０を含む中央部分に配置する１つ以上の中央駆動ノズル５１のノズル形状またはノズル出口の位置を、中央部分よりも外周側に配置する１つ以上の周辺駆動ノズル５２のノズル形状またはノズル出口の位置と異なるものとして、混合部３４の流路断面の中央部分と周辺部分における流体に圧力差を設けたことを特徴とすることにより、駆動流体と吸引流体との接触面積を増大でき、均質な混合が行われるため混合効率が向上し、圧力損失を低減させることが可能となり、エジェクタの効率を向上させることができる効果がある。
【００６０】
また、実施の形態１〜実施の形態４のいずれかで記載したエジェクタ３を冷凍サイクル装置に搭載し、凝縮器２出口と蒸発器４入口間のいずれかの配管を流れる冷媒を駆動流体とし、蒸発器７出口と圧縮機１入口間のいずれかの配管を流れる冷媒を吸引流体としてエジェクタに流入させるように構成することにより、効率よくエジェクタ３で昇圧された冷媒を圧縮機に戻すことができることで圧縮機の圧縮比を低減でき、冷凍サイクル装置の効率を向上することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す回路構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るエジェクタを示す説明図であり、図２（ａ）はエジェクタ本体の内部構造を示す断面構成図、図２（ｂ）はエジェクタの各位置における圧力Ｐを示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る圧力−エンタルピー線図を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る駆動ノズル部の構成を示す説明図であり、図４（ａ）は駆動ノズル部出口付近の断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＩＶｃ−ＩＶｃ線における圧力分布を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る駆動ノズル部の形状を示す説明図であり、図５（ａ）は駆動ノズルの断面を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線から見た正面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るエジェクタと比較する従来のエジェクタの構成を示す説明図であり、図６（ａ）は混合部の流路断面における流体の圧力を示すグラフであり、図６（ｂ）は混合部における流体の動作を示す。
【図７】本発明の実施の形態１に係るエジェクタの混合部における流体の動作を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る駆動ノズルの構成を示す説明図であり、図８（ａ）は中央駆動ノズルを複数で構成した図を示し、図８（ｂ）は周辺駆動ノズルのノズル出口の出口面積を異なるものとした図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る駆動ノズル部の構成を示す説明図であり、図９（ａ）は駆動ノズル部出口付近の断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線における断面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＩＸｃ−ＩＸｃ線における圧力分布を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るエジェクタの混合部における流体の動作を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る駆動ノズルの構成を示す説明図であり、図１１（ａ）は中央駆動ノズルを複数で構成した図を示し、図１１（ｂ）は周辺駆動ノズルのノズル出口位置を異なるものとした図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る駆動ノズル部の構成を示す説明図であり、図１２（ａ）は駆動ノズル部出口付近の断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線における断面図、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＸＩＩｃ−ＸＩＩｃ線における圧力分布を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態３に係るエジェクタの混合部における流体の動作を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る駆動ノズル部の構成を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係るエジェクタの吸引流体入口部の位置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
３  エジェクタ本体
３１  冷媒分配器
３２  駆動ノズル部
３３  吸引部
３４  混合部
３５  ディフューザ部
３７  吸引流体入口部
５１  中央駆動ノズル
５２  周辺駆動ノズル
５３  のど部
５４  ノズル出口
【図１】
2008133796.tif 000003
【図２】
2008133796.tif 000004
【図３】
2008133796.tif 000005
【図４】
2008133796.tif 000006
【図５】
2008133796.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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