(57)【要約】【課題】アクチュエータや外部の制御機構を使用することなく、ノズル部とディフューザ部の間隔を可変にでき、簡単な構造によって最終到達真空度を犠牲にすることなく排気速度を速くすることができるエジェクタを提供すること。【解決手段】ノズル部１３と、ディフューザ部１４と、該ノズル部１３とディフューザ部１４の間に形成された吸気チャンバ部１６を具備し、ノズル部１３からディフューザ部１４に向かって高圧の駆動流体１０１を噴出し、吸気チャンバ部１６を負圧にするエジェクタにおいて、ノズル部１３又はディフューザ部１４を可動式とし、吸気チャンバ部１６内の圧力により、ノズル部１３又はディフューザ部１４がスライドし、該ノズル部１３とディフューザ部１４の間隔が変化するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル部と、該ノズル部に対向して配置したディフューザ部と、該ノズル部とディフューザ部の間に形成された吸気チャンバ部を具備し、前記ノズル部から前記ディフューザ部に向かって高圧流体を噴出し、前記吸気チャンバ部を負圧にするエジェクタにおいて、
前記ノズル部又はディフューザ部を可動式とし、
前記吸気チャンバ部内の圧力により、前記ノズル部又はディフューザ部が軸方向に移動し、該ノズル部とディフューザ部の間隔が変化するように構成したことを特徴とするエジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のエジェクタにおいて、
前記吸気チャンバ部と、前記高圧流体側とを、ダイヤフラム又はベローズによってシールすることを特徴とするエジェクタ。
【請求項３】
請求項１に記載のエジェクタにおいて、
前記ノズル部又はディフューザ部の位置をバネ等の弾性部材の弾性力によってバランスさせると共に、前記吸気チャンバ部と、前記高圧流体側とをシール部材でシールすることを特徴とするエジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気や高圧水などの高圧流体を駆動源として、真空排気を行うエジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のエジェクタとしては、ノズル部とディフューザ部等から構成され、蒸気や高圧の流体を駆動源として、真空排気を行うものが広く知られている。このように一般的なエジェクタの構成例を図５に示す。図示するようにエジェクタ５０は、エジェクタ本体５１にノズル部５３、該ノズル部５３に対向して配置されたディフューザ部５４、該ノズル部５３とディフューザ部５４の間に形成された吸気チャンバ部５６を具備する構成である。高圧の駆動流体１０１が駆動流体入口５２より供給され、該高圧の駆動流体１０１はノズル部５３で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部５４に向かって噴出する。その際、吸気チャンバ部５６は負圧となり、真空吸気ポート５７により気体を吸い込んで真空吸気１０２を行ない、駆動流体１０１と伴に駆動流体出口５５により排出流体１０３として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させるものである。
【０００３】
通常、エジェクタはその用途仕様に応じて、ノズル部やディフューザ部等の各部を最適に設計するが、幅広い流量や圧力に対応するため、また効率を向上させるため、特許文献１、特許文献２、特許文献３に示すようにノズルの内部やディフューザ下流に絞りを設けたものや、ノズルをアクチュエータで可変にしたものなどが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１３０２００号公報
【特許文献２】特開平７−１８５２８４号公報
【特許文献３】特開２００４−４４４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らが行なった実験によると、このようなエジェクタにおいて、ノズル部とディフューザ部の間隔が狭い場合は排気速度は遅いが最終到達真空度は良好となり、逆にノズルとディフューザの間隔が大きい場合は排気速度は速いが最終到達真空度が悪化することが確認された。即ち、真空側の圧力が高い場合はノズル部とディフューザ部の間隔を広げて排気速度を大きくし、真空側が低圧になるに従ってノズル部とディフューザ部の間隔を次第に狭くしてゆくことができれば、最終真空度を犠牲にすることなく、排気速度を速くすることができる。
【０００５】
しかしながら、ノズル部とディフューザ部の間隔を可変にするために油圧シリンダや電動モータなどといったアクチュエータを使用すると、機構が複雑になるばかりではなく、調整の手間が増えたり、故障の可能性が高くなるほか、機器が大型化し、製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、アクチュエータや外部の制御機構を使用することなく、簡単な構造によってノズル部とディフューザ部の間隔を可変でき、最終到達真空度を犠牲にすることなく排気速度を速くすることができる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】
【０００７】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、ノズル部と、該ノズル部に対向して配置したディフューザ部と、該ノズル部とディフューザ部の間に形成された吸気チャンバ部を具備し、ノズル部からディフューザ部に向かって高圧流体を噴出し、吸気チャンバ部を負圧にするエジェクタにおいて、ノズル部又はディフューザ部を可動式とし、吸気チャンバ部内の圧力により、ノズル部又はディフューザ部が軸方向に移動し、該ノズル部とディフューザ部の間隔が変化するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエジェクタにおいて、吸気チャンバ部と、高圧流体側とを、ダイヤフラム又はベローズによってシールすることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のエジェクタにおいて、ノズル部又はディフューザ部の位置をバネ等の弾性部材の弾性力によってバランスさせると共に、吸気チャンバ部と、高圧流体側とをシール部材でシールすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、ノズル部又はディフューザ部を可動式とし、吸気チャンバ部内の圧力により、ノズル部又はディフューザ部が軸方向に移動し、該ノズル部とディフューザ部の間隔が変化するように構成したので、最終到達真空度を犠牲にすることなく、常に排気速度が最適なところでエジェクタを運転することが可能となる。また、アクチュエータや外部の制御機構を使用しない簡素な構造でこのような効果が得られるので、調整の手間や故障の可能性が低く、小型で低コスト化が実現できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、吸気チャンバ部と、高圧流体側とを、ダイヤフラム又はベローズによってシールするので、ダイヤフラム又はベローズの弾性力によりノズル部又はディフューザ部をバランスさせることにより最終到達真空度を犠牲にすることなく、常に排気速度が最適なところでエジェクタを運転することが可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ノズル部又はディフューザ部の位置をバネ等によってバランスさせると共に、吸気チャンバ部と、高圧流体側とをシール部材でシールするので、最終到達真空度を犠牲にすることなく、常に排気速度が最適なところでエジェクタを運転することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明に係るエジェクタの構成例を示す断面図である。本エジェクタ１０は、図５の従来例と同様、ノズル部１３、該ノズル部１３に対向して配置されたディフューザ部１４、該ノズル部１３とディフューザ部１４の間に形成された吸気チャンバ部１６を具備する。そして高圧の駆動流体１０１をエジェクタ本体１１の駆動流体入口１２より供給することにより、該高圧の駆動流体１０１は、ノズル部１３で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部１４に向かって噴出し、その際吸気チャンバ部１６は負圧となり、真空吸気ポート１７により気体を吸い込んで真空吸気１０２を行ない、駆動流体１０１と伴に駆動流体出口１５により排出流体１０３として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させる。
【００１５】
本エジェクタ１０は、ノズル部１３がエジェクタ本体１１に対して軸方向に摺動できるようになっている。これによりノズル部１３とディフューザ部１４との間隔１９が吸気チャンバ部の圧力によって変化する。駆動流体入口１２から供給される駆動流体１０１の圧力が一定であるとすると、ノズル部１３が高圧の駆動流体１０１によって図面左方向から受ける圧力は一定であるから、吸気チャンバ部１６内の圧力によって、ノズル部１３がバランスする位置が決まることになる。即ち、吸気チャンバ部１６の圧力が高い場合はノズル部１３は図面左方向に動き、逆に吸気チャンバ部１６が低圧の場合はノズル部１３は図面右方向に動く。
【００１６】
上記のようにノズル部１３とディフューザ部１４の間隔が狭い場合には、排気速度は遅いが最終到達真空度が良好となり、逆にノズル部１３とディフューザ部１４の間隔が大きい場合には排気速度は速いが最終到達真空度は悪化することが本願発明者が行なった実験により確認されている。本実施例によれば、吸気チャンバ部１６側、即ち真空側の圧力が高い場合はノズル部１３とディフューザ部１４の間隔１９が広くなるために排気速度を大きくすることができ、真空側が低圧になるに従ってノズル部１３は図面右方向に引っ張られ移動することによって、ノズル部１３とディフューザ部１４の間隔１９は次第に狭くなり、優れた最終到達真空度を得ることができる。即ち、最終到達真空度を犠牲にすることなく、排気速度が最適となるところでエジェクタ１０を運転できる。
【００１７】
また、本実施例では、駆動流体入口１２の高圧側と、吸気チャンバ部１６の真空側とのシールのため、エジェクタ本体１１とノズル部１３の隙間Ｇを閉塞するようにダイヤフラム１８を設置している。このダイヤフラム１８は通常ゴム等の材料で形成されており、その弾力によってノズル部１３には図左方向への復元力を持たせる役割を担っている。ノズル部１３の動作は駆動流体入口１２側と吸気チャンバ部１６側の圧力差とダイヤフラム１８のバランスで決まり、ノズル部１３の位置を可変とするため油圧シリンダや電動モータ等といったアクチュエータが一切必要がないため、機構（構造）が簡単で、調整の手間や故障の可能性が低く、小型化、低コスト化が可能である。
【実施例２】
【００１８】
図２は本発明に係るエジェクタの他の構成例を示す断面図である。本エジェクタ２０は、ノズル部２３、ディフューザ部２４、該ノズル部２３とディフューザ部２４の間に形成された吸気チャンバ部２６を具備する点は、図１のエジェクタ１０と同一であるが、ディフューザ部２４がエジェクタ本体２１に対して軸方向に摺動できるようになっている点が異なる。そして高圧の駆動流体１０１をエジェクタ本体２１の駆動流体入口２２より供給することにより、該高圧の駆動流体１０１は、ノズル部２３で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部２４に向かって噴出し、その際吸気チャンバ部２６は負圧となり、真空吸気ポート２７により気体を吸い込んで真空吸気１０２を行ない、駆動流体１０１と伴に駆動流体出口２５により排出流体１０３として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させる。
【００１９】
上記のようにディフューザ部２４がエジェクタ本体２１に対して軸方向に摺動自在になっていることによりノズル部２３とディフューザ部２４との間隔２９が可変になっている。即ち、ディフューザ部２４の位置は吸気チャンバ部２６内の圧力と駆動流体出口２５の圧力によって、バランスする位置が決まることになり、吸気チャンバ部２６の圧力が高い場合はディフューザ２４部は図面右方向に動き、逆に吸気チャンバ部２６の圧力が低い場合はディフューザ部２４は図面左方向に動く。
【００２０】
本実施例によれば、吸気チャンバ部２６側、即ち真空側の圧力が高い場合はノズル部２３とディフューザ部２４の間隔２９が広くなるために排気速度を大きくすることができ、真空側が低圧になるに従ってディフューザ部２４は図面左方向に引っ張られ移動することによって、ノズル部２３とディフューザ部２４の間隔２９は次第に狭くなり、優れた最終到達真空度を得ることができる。即ち、最終到達真空度を犠牲にすることなく、排気速度が最適となるところでエジェクタ２０を運転できる。
【００２１】
また、本実施例では、吸気チャンバ部２６側と駆動流体出口２５側とのシールのため、エジェクタ本体２１とディフューザ部２４の隙間Ｇを閉塞するようにベローズ２８を設置している。このベローズ２８は通常弾性を有し伸縮自在であり、その弾力によってディフューザ部２４には図右方向への復元力を持たせる役割を担っている。ディフューザ部２４の動作は吸気チャンバ部２６側と駆動流体出口２５側の圧力差とベローズ２８のバランスで決まり、ディフューザ部２４の位置を可変とするため油圧シリンダや電動モータ等といったアクチュエータが一切必要がないため、機構（構造）が簡単で、調整の手間や故障の可能性が低く、小型化、低コスト化が可能である。
【実施例３】
【００２２】
図３は本発明に係るエジェクタの他の構成例を示す断面図である。本エジェクタ３０は、ノズル部３３、ディフューザ部３４、該ノズル部３３とディフューザ部３４の間に形成された吸気チャンバ部３６を具備する点及びノズル部３３がエジェクタ本体３１に対して軸方向に摺動できるようになっている点は図１のエジェクタ１０と同一であるが、バネ３８によってノズル部３３が図面左方向へ予圧がかかるようにしてある点が異なる。そして高圧の駆動流体１０１をエジェクタ本体３１の駆動流体入口３２より供給することにより、該高圧の駆動流体１０１は、ノズル部３３で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部３４に向かって噴出し、その際吸気チャンバ部３６は負圧となり、真空吸気ポート３７により気体を吸い込んで真空吸気１０２を行ない、駆動流体１０１と伴に駆動流体出口３５により排出流体１０３として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させる。
【００２３】
本エジェクタ３０は、ノズル部３３がエジェクタ本体３１に対して軸方向に摺動できるようになっている。これにより図１のエジェクタ１０と同様、ノズル部３３とディフューザ部３４との間隔が可変になっている。ノズル部３３は高圧の駆動流体１０１の圧力と吸気チャンバ部３６内の圧力とバネ３８の弾性力とがバランスする位置に位置決めされることになり、駆動流体入口３２から供給される駆動流体１０１の圧力が一定であるとするとバネ３８の弾性力は一定であるから、吸気チャンバ部３６の圧力が高い場合はノズル部３３は図面左方向に動き、逆に吸気チャンバ部３６が低圧の場合はノズル部３３は図面右方向に動く。
【００２４】
本実施例によれば、吸気チャンバ部３６、即ち真空側の圧力が高い場合はノズル部３３とディフューザ部３４の間隔３９ｘが広くなるために排気速度を速くすることができ、真空側が低圧になるに従ってノズル部３３は図面右方向に引っ張られ移動することによって、ノズル部３３とディフューザ部３４の間隔３９ｘは次第に狭くなり、優れた最終到達真空度を得ることができる。即ち、最終到達真空度を犠牲にすることなく、排気速度が最適となるところでエジェクタ３０を運転できる。
【００２５】
また、本実施例では、駆動流体入口３２の高圧側と、吸気チャンバ部３６の真空側とのシールのため、エジェクタ本体３１とノズル部３３の隙間Ｇを閉塞するようにシール３９を設置している。また、バネ３８はその弾性力によってノズル部３３には図左方向への復元力を持たせる役割を担っている。ノズル部３３の動作は駆動流体入口３２側と吸気チャンバ部３６側の圧力差とバネ３８の弾性力のバランスで決まり、ノズル部３３の位置を可変とするため油圧シリンダや電動モータ等といったアクチュエータが一切必要がないため、機構（構造）が簡単で、調整の手間や故障の可能性が低く、小型化、低コスト化が可能である。
【実施例４】
【００２６】
図４は本発明に係るエジェクタの他の構成例を示す断面図である。本エジェクタ４０は、ノズル部４３、ディフューザ部４４、該ノズル部４３とディフューザ部４４の間に形成された吸気チャンバ部４６を具備する点及びディフューザ部４４がエジェクタ本体４１に対して軸方向に摺動できるようになっている点は図１のエジェクタ１０と同一であるが、バネ４８によってディフューザ部４４が図面右方向へ予圧がかかるようにして点が異なる。そして高圧の駆動流体１０１をエジェクタ本体４１の駆動流体入口４２より供給することにより、該高圧の駆動流体１０１は、ノズル部４３で圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して流速を増し、ディフューザ部４４に向かって噴出し、その際吸気チャンバ部４６は負圧となり、真空吸気ポート４７により気体を吸い込んで真空吸気１０２を行ない、駆動流体１０１と伴に駆動流体出口４５により排出流体１０３として排出されることを利用して、真空ポンプとして機能させる。
【００２７】
本エジェクタ４０は、ディフューザ部４４がエジェクタ本体４１に対して軸方向に摺動できるようになっている。これにより図２のエジェクタ２０と同様、ノズル部４３とディフューザ部４４との間隔が可変になっている。ディフューザ部４４は吸気チャンバ部４６内の圧力とバネ４８の弾性力と駆動流体出口４５の圧力がバランスする位置に位置決めされることになり、排出流体１０３の圧力が一定であるとするとバネ４８の弾性力は一定であるから、吸気チャンバ部４６の圧力が高い場合はディフューザ部４４は図面右方向に動き、逆に吸気チャンバ部４６が低圧の場合はノズル部４３は図面左方向に動く。
【００２８】
本実施例によれば、吸気チャンバ部４６側、即ち真空側の圧力が高い場合はノズル部４３とディフューザ部４４の間隔４９ｘが広くなるために排気速度を大きくすることができ、真空側が低圧になるに従ってディフューザ部４４は図面左方向に引っ張られ移動することによって、ノズル部４３とディフューザ部４４の間隔４９ｘは次第に狭くなり、優れた最終到達真空度を得ることができる。即ち、最終到達真空度を犠牲にすることなく、排気速度が最適となるところでエジェクタ４０を運転できる。
【００２９】
また、本実施例では、吸気チャンバ部４６の真空側と駆動流体出口４５のシールのため、エジェクタ本体４１とディフューザ部４４の隙間Ｇを閉塞するようにシール４９を設置している。また、バネ４８はその弾性力によってディフューザ部４４には図右方向への復元力を持たせる役割を担っている。ディフューザ部４４の動作は吸気チャンバ部４６と駆動流体出口４５の圧力差とバネ４８の弾性力のバランスで決まり、ディフューザ部４４の位置を可変とするため油圧シリンダや電動モータ等といったアクチュエータが一切必要がないため、機構（構造）が簡単で、調整の手間や故障の可能性が低く、小型化、低コスト化が可能である。
【００３０】
図６は本発明に係るエジェクタを使用する装置例として吸収冷凍機の構成例を示す図である。図において、６１は吸収器、６２は蒸発器、６３は再生器、６４は凝縮器、６５は溶液熱交換器、６６は溶液ポンプ、６７は冷媒ポンプである。冷媒を吸収した希溶液は、吸収器６１から溶液ポンプ６６により、溶液熱交換器６５の被加熱側を通り、再生器６３に導入される。再生器６３では加熱蒸気により加熱され、希溶液から冷媒が蒸発して濃縮された溶液が溶液熱交換器６５の加熱側を通り、吸収器６１に戻され、冷媒を吸収する。一方、蒸発した冷媒は凝縮器６４で冷却水により冷却されて凝縮され、蒸発器６２に入る。蒸発器６２では冷媒が冷媒ポンプ６７により循環されて蒸発し、その際蒸発熱を熱交換器７２を介して負荷側の冷水から奪い、冷水を冷却し、冷房に供する。
【００３１】
上記構成の吸収冷凍機は、吸収溶液にＬｉ塩水溶液等を用いる吸収冷凍機であり、冷凍機缶胴の鉄鋼材表面に四三酸化鉄ができる際、水素ガスが発生する。この水素ガスが、不凝縮ガスとして作用し、吸収器６１での吸収作用に悪影響を及ぼすと共に、各部伝熱を阻害して著しく冷凍能力を低下させるばかりではなく、機内の腐蝕発生原因となり故障を起す等の問題があった。そこで水素ガスを抽気する必要がある。
【００３２】
そこで吸収冷凍機の吸収器６１から水素ガスを、循環する吸収溶液によるエジェクタ６８で管７１を用いて抜出し、タンク６９に導入して気液分離し、水素ガスはタンク６９の上部に設けたパラジウムセル７０を通って機外に出ていく。このようにエジェクタ６８に本発明に係るエジェクタを使用することにより、効率良く水素ガスを抽気し、機外に排出できる。
【００３３】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るエジェクタの構成例を示す断面図である。（実施例１）
【図２】本発明に係るエジェクタの構成例を示す断面図である。（実施例２）
【図３】本発明に係るエジェクタの構成例を示す断面図である。（実施例３）
【図４】本発明に係るエジェクタの構成例を示す断面図である。（実施例３）
【図５】従来のエジェクタの構成例を示す断面図である。
【図６】エジェクタを使用する吸収冷凍機の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    エジェクタ
１１    エジェクタ本体
１２    駆動流体入口
１３    ノズル部
１４    ディフューザ部
１５    駆動流体出口
１６    吸気チャンバ部
１７    真空吸気ポート
１８    ダイヤフラム
１９    間隔
２０    エジェクタ
２１    エジェクタ本体
２２    駆動流体入口
２３    ノズル部
２４    ディフューザ部
２５    駆動流体出口
２６    吸気チャンバ部
２７    真空吸気ポート
２８    ベローズ
２９    間隔
３０    エジェクタ
３１    エジェクタ本体
３２    駆動流体入口
３３    ノズル部
３４    ディフューザ部
３５    駆動流体出口
３６    吸気チャンバ部
３７    真空吸気ポート
３８    バネ
３９    シール
３９ｘ  間隔
４０    エジェクタ
４１    エジェクタ本体
４２    駆動流体入口
４３    ノズル部
４４    ディフューザ部
４５    駆動流体出口
４６    吸気チャンバ部
４７    真空吸気ポート
４８    バネ
４９    シール
４９ｘ  間隔
６１    吸収器
６２    蒸発器
６３    再生器
６４    凝縮器
６５    溶液熱交換器
６６    溶液ポンプ
６７    冷媒ポンプ
６８    エジェクタ
６９    タンク
７０    パラジウムセル
７１    管
７２    熱交換器
【図１】
2005307813.tif 000003
【図２】
2005307813.tif 000004
【図３】
2005307813.tif 000005
【図４】
2005307813.tif 000006
【図５】
2005307813.tif 000007
【図６】
2005307813.tif 000008