JP4016879B2

JP4016879B2 - Ejector type decompression device

Info

Publication number: JP4016879B2
Application number: JP2003131924A
Authority: JP
Inventors: 豪太尾形; 裕嗣武内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: JP2004045021A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機にて圧縮された高温・高圧の冷媒を放冷する放熱器、及び減圧された低温・低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用されるエジェクタ方式の減圧装置、いわゆるエジェクタサイクル用のエジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
エジェクタサイクル用のエジェクタは、周知のごとく、冷媒を減圧膨脹させて高速の冷媒流れを生成するノズルと、ノズルから噴射する高速冷媒の巻き込み作用により蒸発器から冷媒を吸引して、その吸引した冷媒（吸引流）とノズルから吹き出す冷媒（駆動流）とを混合させながら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昇圧部とを有して構成された、一種の動量輸送式ポンプ（ＪＩＳＺ８１２６番号２．１．２．３等参照）である。
【０００３】
つまり、エジェクタサイクルでは、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させて圧縮機の消費動力を低減するので、エジェクタにおけるエネルギ変換効率、すなわちエジェクタ効率が低下すると、エジェクタにて吸入圧を十分に上昇させることができなくなり、圧縮機の消費動力を十分に低減するできない。
【０００４】
このとき、昇圧部内を流れる冷媒流量が通路断面積に比べて過度に大きいと、管摩擦等により圧力損失が増大するため、エジェクタ効率が低下する。逆に、昇圧部内を流れる冷媒流量が通路断面積に比べて過度に小さいと、全圧の殆どが速度ヘッド（速度エネルギー）となり、圧力ヘッド（圧力エネルギー）が小さくなるため、エジェクタ効率が低下する。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、昇圧部内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することを目的とする。
【０００６】
【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、請求項１に記載の発明では、圧縮機にて圧縮された高圧の冷媒を放冷する放熱器（２０）、及び低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器（３０）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用されるエジェクタ方式の減圧装置であって、放熱器（２０）から流出した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減圧膨張させるノズル（４１）と、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）から吸引した冷媒とを混合させながら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昇圧部（４２、４３）とを備え、昇圧部は、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）から吸引した冷媒とを混合する混合部（４２）、および、混合部（４２）にて混合された冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換させるディフューザ部（４３）により構成され、混合部（４２）およびディフューザ部（４３）は、混合部（４２）およびディフューザ部（４３）の双方の冷媒通路面積を同時に変化させることができるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
これにより、昇圧部（４２、４３）内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、昇圧部（４２、４３）の冷媒通路面積を変化させる可変絞り手段（４５）を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、昇圧部（４２、４３）の冷媒通路を構成する部材が、弾性変形可能な弾性材により構成されていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、昇圧部（４２、４３）の冷媒通路面積を変化させることが可能となるので、昇圧部（４２、４３）内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、圧縮機にて圧縮された高圧の冷媒を放冷する放熱器（２０）、及び低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器（３０）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用されるエジェクタ方式の減圧装置であって、放熱器（２０）から流出した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減圧膨張させるノズル（４１）と、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）から吸引した冷媒とを混合させながら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昇圧部（４２、４３）とを備え、ノズル（４１）は、断面中心が一致するように同心状に配置された複数本のノズルからなる多重ノズルであり、昇圧部（４２、４３）は、断面中心が一致するように同心状に配置された複数本の管材からなる多重管構造であり、冷媒の流通方向から見て、ノズル（４１）の冷媒出口側における断面中心と昇圧部（４２、４３）の冷媒入口側における断面中心とが一致しており、さらに、複数本のノズルのうち、少なくとも１本のノズルの上流側には冷媒流れを制御するバルブ（４４）が設けられており、昇圧部（４２、４３）は、昇圧部（４２、４３）の冷媒通路面積を変化させることができるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、昇圧部（４２、４３）の冷媒通路面積を変化させることができるので、昇圧部（４２、４３）内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、圧縮機にて圧縮された高圧の冷媒を放冷する放熱器（２０）、及び低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器（３０）を有し、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に適用されるエジェクタ方式の減圧装置であって、放熱器（２０）から流出した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減圧膨張させるノズル（４１）と、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）から吸引した冷媒とを混合させながら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昇圧部（４２、４３）とを備え、昇圧部は、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）から吸引した冷媒とを混合する混合部（４２）、および、混合部（４２）にて混合された冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換させるディフューザ部（４３）により構成され、さらに、混合部（４２）の冷媒通路寸法のうち、混合部（４２）内を流通する冷媒の流通方向と直交する方向の寸法、および、ディフューザ部（４３）の冷媒通路寸法のうち、ディフューザ部（４３）内を流通する冷媒の流通方向と直交する方向の寸法の双方の寸法を同時に可変制御する可変機構（４６）を備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、昇圧部（４２、４３）内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００１５】
このとき、請求項６に記載の発明のごとく、昇圧部（４２、４３）の冷媒通路の断面形状を長円又は矩形状に形成すれば、容易に昇圧部（４２、４３）の冷媒通路面積を変化させることができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、昇圧部（４２、４３）の冷媒通路の断面形状は長円状に形成されており、さらに、可変機構（４６）は、互いに対向する曲面部（４６ｃ）の両者を変位させることを特徴とする。
【００１７】
これにより、実質的な冷媒通路の中心が変化しないので、冷媒流れに不必要な乱れが発生しない。したがって、昇圧部（４２、４３）でのエネルギ損失を抑制できるので、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明では、昇圧部（４２、４３）の冷媒通路の断面形状は矩形状に形成されており、さらに、可変機構（４６）は、互いに対向する平面部（４６ａ）の両者を変位させることを特徴とする。
【００１９】
これにより、実質的な冷媒通路の中心が変化しないので、冷媒流れに不必要な乱れが発生しない。したがって、昇圧部（４２、４３）でのエネルギ損失を抑制できるので、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載のエジェクタ方式の減圧装置（４０）を用いた蒸気圧縮式冷凍機であって、冷媒として、二酸化炭素が用いられていることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載のエジェクタ方式の減圧装置（４０）を用いた蒸気圧縮式冷凍機であって、冷媒として、複数種類の冷媒が混合された混合冷媒が用いられていることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、請求項９又は１０に記載の蒸気圧縮式冷凍機を有し、圧縮機を走行用エンジンにて稼動させることを特徴とするものである。
【００３０】
因みに、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一例である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るエジェクタ方式の減圧装置、すなわちエジェクタサイクル用のエジェクタを車両用空調装置に適用したもので、図１は本実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【００３２】
圧縮機１０は走行用エンジンから動力を得て冷媒を吸入圧縮する周知の可変容量型の圧縮機、又は電動モータにより駆動される電動式圧縮機であり、放熱器２０は圧縮機１０から吐出した冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却する高圧側熱交換器である。
【００３３】
因みに、本実施形態では、冷媒としてフロンを採用しているので、放熱器２０内の冷媒圧力は冷媒の臨界圧力以下であり、放熱器２０にて冷媒が凝縮する。
【００３４】
また、蒸発器３０は室内に吹き出す空気と液相冷媒とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより冷媒を蒸発させて室内に吹き出す空気を冷却する低圧側熱交換器であり、エジェクタ４０は冷媒を減圧膨張させて蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機１０の吸入圧を上昇させるものである。なお、エジェクタ４０の詳細は後述する。
【００３５】
また、気液分離器５０はエジェクタ４０から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離手段であり、気液分離器５０の気相冷媒流出口は圧縮機１０の吸引側に接続され、液相冷媒流出口は蒸発器３０側の流入側に接続される。
【００３６】
次に、エジェクタ４０について述べる。
【００３７】
図２はエジェクタ４０の模式図であり、エジェクタ４０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ー的に減圧膨張させるノズル４１、ノズル４１から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引しながら、ノズル４１から噴射する冷媒流とを混合する混合部４２、及びノズル４１から噴射する冷媒と蒸発器３０から吸引した冷媒とを混合させながら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４３等からなるものである。
【００３８】
ここで、混合部４２においては、ノズル４１から噴射する冷媒流の運動量と、蒸発器３０からエジェクタ４０に吸引される冷媒流の運動量との和が保存されるように混合するので、混合部４２においても冷媒の静圧が上昇する。
【００３９】
また、ディフューザ４３においては、通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の動圧を静圧に変換するので、エジェクタ４０においては、混合部４２及びディフューザ４３の両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、混合部４２とディフューザ４３とを総称して昇圧部と呼ぶ。
【００４０】
ところで、ノズル４１は、断面中心が一致するように同心状に配置された複数本のノズル４１ａ、４１ｂからなる多重ノズルであり、これら複数本のノズル４１ａ、４１ｂのうち外周側に位置するノズル４１ｂの上流側には冷媒流れを制御するバルブ４４が設けられている。
【００４１】
また、昇圧部、つまり混合部４２及びディフューザ４３も、断面中心が一致するように同心状に配置された複数本の管材からなる多重管構造（二重円筒構造）となっている。
【００４２】
そこで、内筒側の混合部４２を混合部４２ａと表記し、外筒側の混合部４２を混合部４２ｂと表記し、内筒側のディフューザ４３をディフューザ４３ａと表記し、外筒側のディフューザ４３をディフューザ４３ｂと表記する。
【００４３】
そして、ノズル４１の冷媒出口側における断面中心、つまりノズル４１ａ、４１ｂの冷媒出口側における断面中心と、昇圧部の冷媒入口側における断面中心、つまり混合部４２ａ、４２ｂ冷媒入口側における断面中心とが、冷媒の流通方向から見て互いに一致するように、ノズル１４と昇圧部とが同軸状に配置されている。
【００４４】
因みに、本実施形態では、ノズル４１ａ、４１ｂ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）を採用しているが、これに限らず、プラグノズルのようなテーパ状のノズル又ははキャピラリノズルのような水平なチューブノズルでもよい。
【００４５】
なお、図３はエジェクタサイクルの全体のマクロ的作動を示すｐ−ｈ線図であり、そのマクロ的作動は周知のエジェクタサイクルと同じであるので、本実施形態では、エジェクタサイクル全体のマクロ的作動の説明は省略する。因みに、図４の●で示される符号は、図１に示す●で示される符号位置における冷媒の状態を示すものである。
【００４６】
次に、本実施形態の特徴的作動及びその効果を述べる。
【００４７】
圧縮機１０の回転数が所定回転数未満となり、エジェクタ４０に流れ込む冷媒流量が所定流量未満のときにはバルブ４４を閉じ、ノズル４１ａのみに冷媒を流し、一方、圧縮機１０の回転数が所定回転数以上となり、エジェクタ４０に流れ込む冷媒流量が所定流量以上のときにはバルブ４４を開き、２つのノズル４１ａ、４１ｂに冷媒を流す。
【００４８】
これにより、冷媒流量が少ないときには、図４（ａ）に示すように、ノズル４１ａから噴射する冷媒は主に混合部４２ａに流れ込むので、ノズル４１ａは、蒸発器３０にて蒸発した冷媒を巻き込む吸引しながら、混合部４２ａ及びディフューザ４３ａを流れて昇圧された後、気液分離器５０に流れ込む。
【００４９】
また、冷媒流量が多いときには、図４（ｂ）に示すように、ノズル４１ａ、４１ｂから噴射する冷媒は、蒸発器３０にて蒸発した冷媒を巻き込みながら混合部４２ａ、４２ｂ及びディフューザ４３ａ、４３ｂを流れて昇圧された後、気液分離器５０に流れ込む。
【００５０】
なお、ノズル４１ｂから噴射する冷媒は環状流となるので、ノズル４１ａから噴射される単純な柱状流に比べて、蒸発器３０にて蒸発した冷媒との接触面積が増大する。このため、巻き込む能力が増大し、増大した冷媒流量に見合う吸引能力を確保することができる。
【００５１】
以上に述べたように、本実施形態では、冷媒流量、つまり熱負荷に応じて昇圧部の実質的な冷媒通路面積を変化させることができるので、昇圧部内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、複数本のノズル４１ａ、４１ｂのうち外周側に位置するノズル４１ｂの上流側にバルブ４４を設けたが、本実施形態は、図５に示すように、複数本のノズル４１ａ、４１ｂのうち中心に位置するノズル４１ａの上流側にバルブ４４を設けたものである。なお、バルブ４４の制御は第１実施形態と同じである。
【００５３】
これにより、本実施形態では、ノズル４１から噴射する冷媒を、常に環状流とすることができるので、蒸発器３０にて蒸発した冷媒との接触面積を常に大きくすることができ、エジェクタ４０の吸引能力を常に高く維持することができる。
【００５４】
（第３実施形態）
本実施形態は、昇圧部、つまり混合部４２及びディフューザ４３を一重の管状とするととともに、図６に示すように、混合部４２及びディフューザ４３全体をカメラのシャッタ（絞り）と同様な構造を有する可変機構４５とすることにより、昇圧部の冷媒通路面積を変化させる可変絞り手段を構成したものである。
【００５５】
これにより、昇圧部、つまり混合部４２及びディフューザ４３を多重管構造とすることなく、昇圧部内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００５６】
（第４実施形態）
本実施形態は、図７に示すように、昇圧部、つまり混合部４２及びディフューザ４３をゴム等の弾性変形可能な弾性材により構成するとともに、アクチュエータ（図示せず。）により昇圧部を軸方向に引っ張り又は圧縮するものである。
【００５７】
具体的には、冷媒流が少ないときには、図７（ａ）に示すように、昇圧部（混合部４２及びディフューザ４３）を圧縮することにより、昇圧部の冷媒通路面積を縮小させ、一方、冷媒流が多いときには、図７（ｂ）に示すように、昇圧部を引っ張ることにより、昇圧部の冷媒通路面積を拡大させる。
【００５８】
これにより、昇圧部、つまり混合部４２及びディフューザ４３を多重管構造とすることなく、昇圧部内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００５９】
（第５実施形態）
本実施形態は、図８に示すように、昇圧部（混合部４２及びディフューザ４３）の冷媒通路の断面形状を略矩形状とするとともに、図９に示すように、昇圧部内を流通する冷媒の流通方向、つまり昇圧部の長手方向と直交する方向の寸法を可変制御する可変機構４６を設けたものである。
【００６０】
なお、可変機構４６は、冷媒通路を構成する壁部材のうち互いに対向する平面部４６ａ両者を変位させるアクチュエータ４６ｂ等からなるもので、アクチュエータ４６ｂは、電磁力や圧電効果を利用した電気式のもの、ダイヤフラムの背面側に窒素ガス等の不活性ガスを封入した機械式のもの等、その形式は問わない。
【００６１】
そして、図１０に示すように、冷媒流量が増大したときには通路断面積を増大させるように平面部４６ａを変位させ、逆に、冷媒流量が減少したときには通路断面積を減少させるように平面部４６ａを変位させる。
【００６２】
これにより、昇圧部、つまり混合部４２及びディフューザ４３を多重管構造とすることなく、昇圧部内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、冷媒通路を構成する壁部材のうち互いに対向する平面部４６ａ両者を変位させるので、実質的な冷媒通路の中心が変化しないので、冷媒流れに不必要な乱れが発生しない。したがって、昇圧部でのエネルギ損失を抑制できるので、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００６４】
（第６実施形態）
第５実施形態では、冷媒通路を構成する壁部材のうち互いに対向する平面部４６ａ両者を変位させたが、本実施形態は、図１１に示すように、いずれか一方の平面部４６ａのみを冷媒流量に応じて変位させるものである。
【００６５】
（第７実施形態）
第５、６実施形態では、昇圧部の冷媒通路の断面形状を略矩形状としたが、本実施形態は、図１２に示すように、冷媒通路の断面形状を長円状とするとともに、互いに対向する曲面部４６ｃの両者をアクチュエータ４６ｂにて変位させるものである。
【００６６】
そして、図１３に示すように、冷媒流量が増大したときには通路断面積を増大させるように曲面部４６ｃを変位させ、逆に、冷媒流量が減少したときには通路断面積を減少させるように曲面部４６ｃを変位させる。
【００６７】
これにより、第５実施形態と同様な効果を得ることができるとともに、冷媒通路断面形状が長円状であるため、矩形断面に比べて昇圧部における渦損失を低減することができる。
【００６８】
（第８実施形態）
第７実施形態では、冷媒通路を構成する壁部材のうち互いに対向する曲面部４６ｃ両者を変位させたが、本実施形態は、図１４に示すように、いずれか一方の曲面部４６ｃのみを冷媒流量に応じて変位させるものである。
【００６９】
（第９実施形態）
本実施形態では、図１５に示すように、ノズル４１を１本とするとともに、ノズル４１を貫通して混合部４２まで延びるニードル４７を、混合部４２内にて混合部４２内を流れる冷媒の流通方向と略平行な方向、つまり混合部４２の軸方向に変位させることにより、混合部１２、つまり昇圧部の実質的な冷媒通路面積を変化させるものである。
【００７０】
さらに、本実施形態では、ニードル４７を先端側に向かうほど外径寸法が小さくなる円錐テーパ状とすることにより、昇圧部の実質的な冷媒通路面積とノズル４１の実質的な冷媒通路面積とを同時に変化させている。
【００７１】
なお、ニードル４７は、図示しないアクチュエータにより変位させられ、ノズル４１に流れ込む冷媒流量が増大したときは両冷媒通路を拡大し、逆に、ノズル４１に流れ込む冷媒流量が減少したときは両冷媒通路を縮小させる。
【００７２】
これにより、昇圧部の通路断面積そのものを変化させる上述の実施形態に比べて、簡素な構造で昇圧部内を流れる冷媒流量に関わらず、エジェクタ効率を高く維持することができる。
【００７３】
また、ニードル４７は冷媒流れの略平行な方向に変位するので、冷媒の動圧がニードル４７に作用し難く、ニードル４７の操作力を小さくすることができ、アクチュエータの小型化を図ることができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、昇圧部の実質的な冷媒通路面積とノズル４１の実質的な冷媒通路面積とを同時に変化させたが、例えばノズル４１内に対応する部位のニードル直径を一定とすることにより、昇圧部の実質的な冷媒通路面積のみを変化させてもよい。
【００７５】
（第１０実施形態）
本実施形態は、図１６に示すように、通路断面積が略一定に形成された混合部４２が実質的に無く、冷媒通路面積が拡大するディフューザ４３のみにより昇圧部を構成したエジェクタ４０に第９実施形態を適用したものである。
【００７６】
（第１１実施形態）
本実施形態は、図１７〜１９に示すように、ニードル４７をノズル４１からずれた位置に配置したものである。
【００７７】
なお、図１７は混合部４２とディフューザ４３とで昇圧部を構成したもので、図１８、１９はディフューザ４３のみで昇圧部を構成したものである。
【００７８】
また、図１７、１８では、ニードル４７周りにノズル４１を複数本配置している。
【００７９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ノズル１４と昇圧部４２、４３とを直線状の中心線に対して同軸状に配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、中心線を曲線状としてノズル１４と昇圧部とを同軸状に配置してもよい。
【００８０】
また、第１、２実施形態では、昇圧部を二重管構造としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、３重管以上の多重管構造としてもよい。
【００８１】
また、上述の実施形態では、車両用空調装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車両用冷凍庫、車両用冷凍庫、ショーケース、給湯器、定置型冷蔵庫、定置型冷凍庫及び空調装置等のその他のエジェクタサイクルにも適用することができる。
【００８２】
また、上述の実施形態では、冷媒を二酸化炭素として高圧側圧力を臨界圧力以下としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷媒を二酸化炭素として高圧側圧力を臨界圧力以上としてもよい。
【００８３】
また、冷媒として、Ｒ４１０ａやＲ４０４ａ等の冷媒が混合された混合冷媒を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図３】ｐ−ｈ線図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るエジェクタの説明図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係るエジェクタの説明図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るエジェクタの作動説明図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係るエジェクタの作動説明図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係るエジェクタの説明図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係るエジェクタの作動説明図である。
【図１４】本発明の第８実施形態に係るエジェクタの作動説明図である。
【図１５】本発明の第９実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図１６】本発明の第１０実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図１７】本発明の第１１実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図１８】本発明の第１１実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図１９】本発明の第１１実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【符号の説明】
１０…圧縮機、２０…放熱器、３０…蒸発器、４０…エジェクタ、
４１…ノズル、４２…混合部、４３…ディフューザ、４４…バルブ、
５０…気液分離器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention has a radiator that cools the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor and an evaporator that evaporates the low-pressure and low-pressure refrigerant that has been decompressed, and moves the heat on the low temperature side to the high temperature side The present invention relates to an ejector-type decompression device applied to a vapor compression refrigerator to be operated, that is, an ejector for a so-called ejector cycle.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
As is well known, an ejector for an ejector cycle sucks refrigerant from an evaporator by the entrainment action of a high-speed refrigerant injected from a nozzle that generates a high-speed refrigerant flow by decompressing and expanding the refrigerant, and the sucked refrigerant (A suction flow) and a refrigerant pumping from a nozzle (driving flow), a kind of a dynamic transport pump configured to have a pressure increasing unit that converts pressure energy into pressure energy to increase the pressure of the refrigerant. (Refer to JIS Z 8126 number 2.1.2.3, etc.).
[0003]
In other words, in the ejector cycle, the expansion energy is converted into pressure energy and the intake pressure of the compressor is increased to reduce the power consumption of the compressor. Therefore, when the energy conversion efficiency in the ejector, that is, the ejector efficiency decreases, the ejector The suction pressure cannot be increased sufficiently, and the power consumption of the compressor cannot be reduced sufficiently.
[0004]
At this time, if the flow rate of the refrigerant flowing in the pressure increasing portion is excessively larger than the passage cross-sectional area, the pressure loss increases due to pipe friction or the like, and thus the ejector efficiency decreases. On the other hand, if the flow rate of the refrigerant flowing in the pressure-increasing section is excessively small compared to the passage cross-sectional area, most of the total pressure becomes the speed head (speed energy), and the pressure head (pressure energy) becomes small, so the ejector efficiency decreases. .
[0005]
In view of the above points, an object of the present invention is to maintain high ejector efficiency regardless of the flow rate of the refrigerant flowing in the booster.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in the invention according to claim 1, a radiator (20) that cools a high-pressure refrigerant compressed by a compressor, and an evaporator that evaporates a low-pressure refrigerant. (30), an ejector-type decompression device applied to a vapor compression refrigerator that moves low-temperature heat to a high-temperature side, wherein the pressure energy of the refrigerant flowing out of the radiator (20) is converted into velocity energy. The pressure energy of the refrigerant by converting the velocity energy into the pressure energy while mixing the nozzle (41) that converts the refrigerant into a reduced pressure and the refrigerant injected from the nozzle (41) and the refrigerant sucked from the evaporator (30). A pressure-increasing part (42, 43) for boosting the pressure, the pressure-increasing part mixing the refrigerant injected from the nozzle (41) and the refrigerant sucked from the evaporator (30), and a mixing part At (42) It is constituted by the diffuser portion for converting the speed energy of the engaged refrigerant to pressure energy (43), mixing unit (42) and diffuser portion (43), both of the refrigerant mixing portion (42) and diffuser portion (43) The passage area can be changed at the same time .
[0007]
Thereby, irrespective of the refrigerant | coolant flow volume which flows through the inside of a pressure | voltage rise part (42, 43), ejector efficiency can be maintained highly.
[0008]
The invention according to claim 2 is characterized by comprising variable throttle means (45) for changing the refrigerant passage area of the pressure-increasing section (42, 43).
[0009]
The invention described in claim 3 is characterized in that the member constituting the refrigerant passage of the pressure increasing section (42, 43) is made of an elastic material that can be elastically deformed.
[0010]
As a result, the refrigerant passage area of the booster (42, 43) can be changed, so that the ejector efficiency can be kept high regardless of the flow rate of the refrigerant flowing in the booster (42, 43).
[0011]
The invention according to claim 4 includes a radiator (20) that cools the high-pressure refrigerant compressed by the compressor and an evaporator (30) that evaporates the low-pressure refrigerant, An ejector-type decompression device applied to a vapor compression refrigerator moved to a high temperature side, wherein the pressure energy of the refrigerant flowing out of the radiator (20) is converted into velocity energy, and the nozzle (41 ) And a booster (42, 43) that increases the pressure of the refrigerant by converting the velocity energy into pressure energy while mixing the refrigerant injected from the nozzle (41) and the refrigerant sucked from the evaporator (30). The nozzle (41) is a multi-nozzle composed of a plurality of nozzles arranged concentrically so that the cross-sectional centers coincide with each other, and the booster (42, 43) is concentric so that the cross-sectional centers coincide. Placed in Plurality is a multiple tube structure consisting of tubular material, as seen from the direction of the coolant flow, and a cross-sectional center of the refrigerant inlet side of the nozzle cross-section centered booster in the refrigerant outlet side of (41) (42, 43) has one was Furthermore, a valve (44) for controlling the refrigerant flow is provided on the upstream side of at least one of the plurality of nozzles, and the booster (42, 43) 42, 43), the refrigerant passage area can be changed .
[0012]
As a result, the refrigerant passage area of the booster (42, 43) can be changed, so that the ejector efficiency can be kept high regardless of the flow rate of the refrigerant flowing in the booster (42, 43).
[0013]
In invention of Claim 5, it has the radiator (20) which cools the high voltage | pressure refrigerant | coolant compressed with the compressor, and the evaporator (30) which evaporates a low voltage | pressure refrigerant | coolant, An ejector-type decompression device applied to a vapor compression refrigerator moved to a high temperature side, wherein the pressure energy of the refrigerant flowing out of the radiator (20) is converted into velocity energy, and the nozzle (41 a), refrigerant evaporator (30) the velocity energy while mixing the sucked refrigerant is converted into pressure energy from the boosting section for boosting the pressure of the refrigerant injected from the nozzle (41) and (42, 43) The pressure increasing unit includes a mixing unit (42) that mixes the refrigerant injected from the nozzle (41) and the refrigerant sucked from the evaporator (30), and the velocity energy of the refrigerant mixed in the mixing unit (42). The pressure Is constituted by a diffuser portion (43) for converting the energy, further, of the refrigerant passage dimension of the mixing section (42), the dimension in the direction orthogonal to the flow direction of the refrigerant flowing through the mixing section (42), and a diffuser among refrigerant passage size parts (43), and characterized in that it comprises a variable mechanism (46) for simultaneously variably controlling both the size of the dimension in the direction orthogonal to the flow direction of the refrigerant flowing through the diffuser portion (43) To do.
[0014]
Thereby, irrespective of the refrigerant | coolant flow volume which flows through the inside of a pressure | voltage rise part (42, 43), ejector efficiency can be maintained highly.
[0015]
At this time, if the cross-sectional shape of the refrigerant passage of the booster (42, 43) is formed in an oval or rectangular shape as in the invention described in claim 6, the refrigerant passage area of the booster (42, 43) can be easily obtained. Can be changed.
[0016]
In the invention according to claim 7, the cross-sectional shape of the refrigerant passage of the pressure-increasing part (42, 43) is formed in an oval shape, and the variable mechanism (46) further includes the curved parts (46c) facing each other. Both are displaced.
[0017]
As a result, the substantial center of the refrigerant passage does not change, so that unnecessary disturbance in the refrigerant flow does not occur. Therefore, energy loss in the booster (42, 43) can be suppressed, so that the ejector efficiency can be kept high.
[0018]
In the invention according to claim 8, the cross-sectional shape of the refrigerant passage of the pressure-increasing section (42, 43) is formed in a rectangular shape, and the variable mechanism (46) includes both of the planar sections (46a) facing each other. It is characterized by displacing.
[0019]
As a result, the substantial center of the refrigerant passage does not change, so that unnecessary disturbance in the refrigerant flow does not occur. Therefore, energy loss in the booster (42, 43) can be suppressed, so that the ejector efficiency can be kept high.
[0027]
In a ninth aspect of the present invention, there is provided a vapor compression type refrigerator using the ejector type pressure reducing device (40) according to any one of the first to eighth aspects, wherein carbon dioxide is used as a refrigerant. It is characterized by that.
[0028]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a vapor compression refrigerator using the ejector-type decompression device (40) according to any one of the first to eighth aspects, wherein a plurality of types of refrigerants are used as the refrigerant. A mixed refrigerant mixture is used.
[0029]
The invention according to an eleventh aspect is characterized by including the vapor compression refrigerator according to the ninth or tenth aspect , wherein the compressor is operated by a traveling engine.
[0030]
Incidentally, the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
In the present embodiment, an ejector-type decompression device according to the present invention, that is, an ejector for an ejector cycle is applied to a vehicle air conditioner. FIG. 1 is a schematic diagram of the ejector cycle according to the present embodiment.
[0032]
The compressor 10 is a well-known variable capacity compressor that obtains power from a traveling engine and sucks and compresses refrigerant, or an electric compressor that is driven by an electric motor. The radiator 20 is discharged from the compressor 10. It is a high-pressure side heat exchanger that cools the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant and outdoor air.
[0033]
Incidentally, in this embodiment, since chlorofluorocarbon is used as the refrigerant, the refrigerant pressure in the radiator 20 is equal to or lower than the critical pressure of the refrigerant, and the refrigerant condenses in the radiator 20.
[0034]
The evaporator 30 is a low-pressure side heat exchanger that cools the air blown into the room by evaporating the liquid phase refrigerant by evaporating the liquid phase refrigerant by exchanging heat between the air blown into the room and the liquid phase refrigerant. Is for expanding the refrigerant under reduced pressure and sucking the vapor-phase refrigerant evaporated in the evaporator 30 and converting the expansion energy into pressure energy to increase the suction pressure of the compressor 10. Details of the ejector 40 will be described later.
[0035]
The gas-liquid separator 50 is a gas-liquid separator that stores the refrigerant by flowing the refrigerant flowing out from the ejector 40 into the vapor-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant. The 50 gas-phase refrigerant outlets are connected to the suction side of the compressor 10 and the liquid-phase refrigerant outlets are connected to the inflow side on the evaporator 30 side.
[0036]
Next, the ejector 40 will be described.
[0037]
FIG. 2 is a schematic diagram of the ejector 40. The ejector 40 converts the pressure energy of the flowing high-pressure refrigerant into velocity energy and isentropically decompressed and expanded, and a high-speed refrigerant ejected from the nozzle 41. While mixing the vapor-phase refrigerant evaporated in the evaporator 30 by the flow, the mixing unit 42 for mixing the refrigerant flow ejected from the nozzle 41 and the refrigerant ejected from the nozzle 41 and the refrigerant sucked from the evaporator 30 are mixed. And a diffuser 43 and the like for increasing the pressure of the refrigerant by converting velocity energy into pressure energy.
[0038]
Here, in the mixing unit 42, the mixing is performed so that the sum of the momentum of the refrigerant flow ejected from the nozzle 41 and the momentum of the refrigerant flow sucked into the ejector 40 from the evaporator 30 is preserved. In this case, the static pressure of the refrigerant increases.
[0039]
Further, in the diffuser 43, the dynamic pressure of the refrigerant is converted into a static pressure by gradually increasing the passage cross-sectional area. Therefore, in the ejector 40, the refrigerant pressure is increased by both the mixing unit 42 and the diffuser 43. . Therefore, the mixing unit 42 and the diffuser 43 are collectively referred to as a boosting unit.
[0040]
By the way, the nozzle 41 is a multiplex nozzle composed of a plurality of nozzles 41a and 41b arranged concentrically so that the cross-sectional centers coincide with each other, and the nozzle 41b located on the outer peripheral side of the plurality of nozzles 41a and 41b. A valve 44 for controlling the refrigerant flow is provided on the upstream side.
[0041]
Further, boosting unit, i.e. the mixing unit 42 and the diffuser 43 also has a multiple tube structure consisting of a plurality of tubular material which is arranged concentrically to the cross-sectional center coincides (double cylinder structure).
[0042]
Therefore, the mixing unit 42 on the inner cylinder side is expressed as a mixing unit 42a, the mixing unit 42 on the outer cylinder side is expressed as a mixing unit 42b, the diffuser 43 on the inner cylinder side is expressed as a diffuser 43a, and the diffuser on the outer cylinder side. 43 is referred to as a diffuser 43b.
[0043]
And, the cross-sectional center on the refrigerant outlet side of the nozzle 41, that is, the cross-sectional center on the refrigerant outlet side of the nozzles 41a and 41b, and the cross-sectional center on the refrigerant inlet side of the booster, that is, the cross-sectional center on the refrigerant inlet side of the mixing part 42a and 42b. The nozzle 14 and the booster are arranged coaxially so as to coincide with each other when viewed from the refrigerant flow direction.
[0044]
Incidentally, in the present embodiment, in order to accelerate the speed of the refrigerant ejected from the nozzles 41a and 41b to a sound speed or higher, a Laval nozzle having a throat portion whose passage area is most reduced in the middle of the passage (see Fluid Engineering (Tokyo University Press)) However, the present invention is not limited to this, and a tapered nozzle such as a plug nozzle or a horizontal tube nozzle such as a capillary nozzle may be used.
[0045]
FIG. 3 is a ph diagram showing the overall macro operation of the ejector cycle. Since the macro operation is the same as the known ejector cycle, in this embodiment, the macro operation of the entire ejector cycle is performed. Description of is omitted. Incidentally, the symbol indicated by ● in FIG. 4 indicates the state of the refrigerant at the symbol position indicated by ● in FIG.
[0046]
Next, the characteristic operation of this embodiment and its effect will be described.
[0047]
When the rotation speed of the compressor 10 is less than the predetermined rotation speed and the flow rate of refrigerant flowing into the ejector 40 is less than the predetermined flow volume, the valve 44 is closed and the refrigerant flows only to the nozzle 41a, while the rotation speed of the compressor 10 is the predetermined rotation speed. Thus, when the flow rate of the refrigerant flowing into the ejector 40 is equal to or higher than the predetermined flow rate, the valve 44 is opened and the refrigerant is caused to flow through the two nozzles 41a and 41b.
[0048]
As a result, when the refrigerant flow rate is small, as shown in FIG. 4A, the refrigerant injected from the nozzle 41a mainly flows into the mixing unit 42a, so the nozzle 41a sucks in the refrigerant evaporated in the evaporator 30. On the other hand, the pressure is increased by flowing through the mixing unit 42a and the diffuser 43a, and then flows into the gas-liquid separator 50.
[0049]
Further, when the refrigerant flow rate is large, as shown in FIG. 4B, the refrigerant injected from the nozzles 41a and 41b is not mixed with the mixing parts 42a and 42b and the diffusers 43a and 43b while entraining the refrigerant evaporated in the evaporator 30. After flowing and boosted, it flows into the gas-liquid separator 50.
[0050]
In addition, since the refrigerant | coolant injected from the nozzle 41b becomes a cyclic | annular flow, compared with the simple columnar flow injected from the nozzle 41a, a contact area with the refrigerant | coolant which evaporated with the evaporator 30 increases. For this reason, the ability to entrain increases and it is possible to secure the suction ability commensurate with the increased refrigerant flow rate.
[0051]
As described above, in the present embodiment, since the substantial refrigerant passage area of the booster can be changed according to the refrigerant flow rate, that is, the thermal load, the ejector efficiency can be achieved regardless of the refrigerant flow rate flowing in the booster. Can be kept high.
[0052]
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the valve 44 is provided on the upstream side of the nozzle 41b located on the outer peripheral side of the plurality of nozzles 41a and 41b. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 41b, a valve 44 is provided on the upstream side of the nozzle 41a located at the center. The control of the valve 44 is the same as in the first embodiment.
[0053]
Thereby, in this embodiment, since the refrigerant | coolant injected from the nozzle 41 can always be made into an annular flow, a contact area with the refrigerant | coolant evaporated in the evaporator 30 can always be enlarged, and the suction of the ejector 40 can be carried out. Capability can always be kept high.
[0054]
(Third embodiment)
In the present embodiment, the boosting unit, that is, the mixing unit 42 and the diffuser 43 are formed in a single tube, and as shown in FIG. 6, the entire mixing unit 42 and the diffuser 43 have the same structure as a shutter (aperture) of the camera. By using the variable mechanism 45, a variable throttle means for changing the refrigerant passage area of the booster is configured.
[0055]
Accordingly, the ejector efficiency can be maintained high regardless of the flow rate of the refrigerant flowing in the booster without using the booster, that is, the mixing unit 42 and the diffuser 43 in a multi-tube structure.
[0056]
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the boosting unit, that is, the mixing unit 42 and the diffuser 43 are formed of an elastically deformable elastic material such as rubber, and the boosting unit is axially moved by an actuator (not shown). you tension or compression to is also of the.
[0057]
Specifically, when the refrigerant flow is small, as shown in FIG. 7A, the refrigerant passage area of the boosting unit is reduced by compressing the boosting unit (mixing unit 42 and diffuser 43), while the refrigerant When the flow is large, as shown in FIG. 7 (b), the area of the refrigerant passage of the pressure increasing part is expanded by pulling the pressure increasing part.
[0058]
Accordingly, the ejector efficiency can be maintained high regardless of the flow rate of the refrigerant flowing in the booster without using the booster, that is, the mixing unit 42 and the diffuser 43 in a multi-tube structure.
[0059]
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the cross-sectional shape of the refrigerant passage of the pressurizing unit (mixing unit 42 and diffuser 43) is substantially rectangular, and as shown in FIG. A variable mechanism 46 for variably controlling the dimension in the flow direction, that is, the direction orthogonal to the longitudinal direction of the pressure increasing portion is provided.
[0060]
The variable mechanism 46 is composed of an actuator 46b or the like that displaces both the planar portions 46a facing each other among the wall members constituting the refrigerant passage, and the actuator 46b is an electric type that utilizes electromagnetic force or a piezoelectric effect. Any type may be used, such as a mechanical type in which an inert gas such as nitrogen gas is sealed on the back side of the diaphragm.
[0061]
Then, as shown in FIG. 10, when the refrigerant flow rate is increased, the flat portion 46a is displaced so as to increase the passage sectional area, and conversely, when the refrigerant flow rate is decreased, the flat portion 46a is decreased so as to decrease the passage sectional area. Is displaced.
[0062]
Accordingly, the ejector efficiency can be maintained high regardless of the flow rate of the refrigerant flowing in the booster without using the booster, that is, the mixing unit 42 and the diffuser 43 in a multi-tube structure.
[0063]
Further, in the present embodiment, since both the flat portions 46a facing each other among the wall members constituting the refrigerant passage are displaced, the substantial center of the refrigerant passage does not change, so that unnecessary disturbance in the refrigerant flow does not occur. . Therefore, energy loss in the boosting unit can be suppressed, so that the ejector efficiency can be kept high.
[0064]
(Sixth embodiment)
In the fifth embodiment, both the flat portions 46a facing each other among the wall members constituting the refrigerant passage are displaced. However, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, only one of the flat portions 46a is used as the refrigerant. It is displaced according to the flow rate.
[0065]
(Seventh embodiment)
In the fifth and sixth embodiments, the cross-sectional shape of the refrigerant passage of the pressure increasing portion is substantially rectangular. However, in the present embodiment, as shown in FIG. Both of the opposing curved surface portions 46c are displaced by the actuator 46b.
[0066]
Then, as shown in FIG. 13, when the refrigerant flow rate increases, the curved surface portion 46c is displaced so as to increase the passage sectional area, and conversely, when the refrigerant flow rate decreases, the curved surface portion 46c decreases. Is displaced.
[0067]
As a result, the same effects as those of the fifth embodiment can be obtained, and the refrigerant passage cross-sectional shape is oval, so that vortex loss in the boosting portion can be reduced as compared with the rectangular cross-section.
[0068]
(Eighth embodiment)
In the seventh embodiment, both curved surfaces 46c facing each other among the wall members constituting the refrigerant passage are displaced, but in the present embodiment, as shown in FIG. It is displaced according to the flow rate.
[0069]
(Ninth embodiment)
In this embodiment, as shown in FIG. 15, the number of nozzles 41 is one, and a needle 47 that penetrates the nozzle 41 and extends to the mixing unit 42 is used for the refrigerant flowing in the mixing unit 42 in the mixing unit 42. By displacing in the direction substantially parallel to the flow direction, that is, in the axial direction of the mixing unit 42, the substantial refrigerant passage area of the mixing unit 12, that is, the pressure increasing unit is changed.
[0070]
Furthermore, in this embodiment, the needle 47 has a conical taper shape whose outer diameter decreases toward the distal end side, so that the substantial refrigerant passage area of the pressure-increasing portion and the substantial refrigerant passage area of the nozzle 41 are reduced. It is changing at the same time.
[0071]
The needle 47 is displaced by an actuator (not shown). When the flow rate of refrigerant flowing into the nozzle 41 increases, both the refrigerant passages are enlarged. Conversely, when the flow rate of refrigerant flowing into the nozzle 41 decreases, both the refrigerant passages are expanded. Reduce.
[0072]
As a result, the ejector efficiency can be maintained high regardless of the flow rate of the refrigerant flowing in the booster with a simple structure as compared with the above-described embodiment in which the passage sectional area itself of the booster is changed.
[0073]
Further, since the needle 47 is displaced in a direction substantially parallel to the refrigerant flow, the dynamic pressure of the refrigerant hardly acts on the needle 47, the operating force of the needle 47 can be reduced, and the actuator can be downsized. .
[0074]
In the present embodiment, the substantial refrigerant passage area of the pressure increasing portion and the substantial refrigerant passage area of the nozzle 41 are simultaneously changed. However, for example, the needle diameter at a corresponding portion in the nozzle 41 is constant. Thus, only the substantial refrigerant passage area of the boosting unit may be changed.
[0075]
(10th Embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 16, there is substantially no mixing section 42 having a substantially constant passage cross-sectional area, and the ejector 40 having a boosting section constituted only by a diffuser 43 whose refrigerant passage area is enlarged is provided. The ninth embodiment is applied.
[0076]
(Eleventh embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIGS. 17 to 19, the needle 47 is disposed at a position shifted from the nozzle 41.
[0077]
In FIG. 17, the mixing unit 42 and the diffuser 43 configure a boosting unit, and FIGS. 18 and 19 illustrate the boosting unit including only the diffuser 43.
[0078]
17 and 18, a plurality of nozzles 41 are arranged around the needle 47.
[0079]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the nozzle 14 and the booster 42 and 43 with respect to the straight central line was placed in the same axial, the present invention is not limited to this, the center line as a curvilinear You may arrange | position the nozzle 14 and a pressure | voltage rise part coaxially.
[0080]
In the first and second embodiments, the booster has a double-pipe structure, but the present invention is not limited to this, and may have a multi-pipe structure of triple tubes or more.
[0081]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the vehicle air conditioner. However, the present invention is not limited to this, and the vehicle freezer, the vehicle freezer, the showcase, the water heater, the stationary refrigerator, It can also be applied to other ejector cycles such as stationary freezers and air conditioners.
[0082]
Further, in the above-described embodiment, the refrigerant is carbon dioxide and the high-pressure side pressure is not higher than the critical pressure. However, the present invention is not limited to this, for example, the refrigerant is carbon dioxide and the high-pressure side pressure is not less than the critical pressure. Also good.
[0083]
Further, as the refrigerant, a mixed refrigerant in which refrigerants such as R410a and R404a are mixed may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an ejector cycle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of an ejector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a ph diagram.
FIG. 4 is a schematic diagram of an ejector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of an ejector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an ejector according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram of an ejector according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram of an ejector according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of an ejector according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an operation explanatory view of an ejector according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an operation explanatory view of an ejector according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of an ejector according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an operation explanatory view of an ejector according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an operation explanatory view of an ejector according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a schematic view of an ejector according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic diagram of an ejector according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a schematic diagram of an ejector according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic diagram of an ejector according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic diagram of an ejector according to an eleventh embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Compressor, 20 ... Radiator, 30 ... Evaporator, 40 ... Ejector,
41 ... Nozzle, 42 ... Mixer, 43 ... Diffuser, 44 ... Valve,
50: Gas-liquid separator.

Claims

A vapor compression refrigeration having a radiator (20) that cools the high-pressure refrigerant compressed by the compressor and an evaporator (30) that evaporates the low-pressure refrigerant, and moves the low-temperature heat to the high-temperature side. An ejector-type decompression device applied to a machine,
A nozzle (41) for converting the pressure energy of the refrigerant flowing out of the radiator (20) into velocity energy to decompress and expand the refrigerant;
A pressure increasing section (42, 43) for increasing the pressure of the refrigerant by converting the velocity energy into pressure energy while mixing the refrigerant injected from the nozzle (41) and the refrigerant sucked from the evaporator (30); ,
The boosting unit includes a mixing unit (42) that mixes the refrigerant injected from the nozzle (41) and the refrigerant sucked from the evaporator (30), and the refrigerant mixed in the mixing unit (42). It is constituted by a diffuser part (43) for converting velocity energy into pressure energy,
The mixing section (42) and the diffuser section (43) are configured such that the refrigerant passage areas of both the mixing section (42) and the diffuser section (43) can be changed simultaneously. Ejector type decompression device.

The ejector-type decompression device according to claim 1, further comprising variable throttle means (45) for changing a refrigerant passage area of the boosting section (42, 43).

2. The ejector-type decompression device according to claim 1, wherein a member constituting the refrigerant passage of the pressure-increasing section is made of an elastic material that can be elastically deformed.

A vapor compression refrigeration having a radiator (20) that cools the high-pressure refrigerant compressed by the compressor and an evaporator (30) that evaporates the low-pressure refrigerant, and moves the low-temperature heat to the high-temperature side. An ejector-type decompression device applied to a machine,
A nozzle (41) for converting the pressure energy of the refrigerant flowing out of the radiator (20) into velocity energy to decompress and expand the refrigerant;
A pressure increasing section (42, 43) for increasing the pressure of the refrigerant by converting the velocity energy into pressure energy while mixing the refrigerant injected from the nozzle (41) and the refrigerant sucked from the evaporator (30); ,
The nozzle (41) is a multiple nozzle composed of a plurality of nozzles arranged concentrically so that the cross-sectional centers coincide.
The booster unit (42, 43) is a multi-tube structure composed of a plurality of tube cross-section center of which is arranged concentrically to match,
The center of the cross section on the refrigerant outlet side of the nozzle (41) coincides with the center of the cross section on the refrigerant inlet side of the booster (42, 43) when viewed from the refrigerant flow direction,
Furthermore, a valve (44) for controlling the refrigerant flow is provided upstream of at least one of the plurality of nozzles ,
The ejector-type decompression device is characterized in that the booster (42, 43) is configured to change a refrigerant passage area of the booster (42, 43) .

A vapor compression refrigeration having a radiator (20) that cools the high-pressure refrigerant compressed by the compressor and an evaporator (30) that evaporates the low-pressure refrigerant, and moves the low-temperature heat to the high-temperature side. An ejector-type decompression device applied to a machine,
A nozzle (41) for converting the pressure energy of the refrigerant flowing out of the radiator (20) into velocity energy to decompress and expand the refrigerant;
And a refrigerant between the evaporator (30) the velocity energy while mixing the sucked refrigerant is converted into pressure energy from the boosting section for boosting the pressure of the refrigerant injected (42, 43) from the nozzle (41) ,
The boosting unit includes a mixing unit (42) that mixes the refrigerant injected from the nozzle (41) and the refrigerant sucked from the evaporator (30), and the refrigerant mixed in the mixing unit (42). It is constituted by a diffuser part (43) for converting velocity energy into pressure energy,
Furthermore, out of the refrigerant passage dimensions of the mixing section (42) , the dimensions in the direction orthogonal to the flow direction of the refrigerant flowing through the mixing section (42) , and the refrigerant passage dimensions of the diffuser section (43) An ejector-type decompression device comprising a variable mechanism (46 ) that simultaneously and variably controls both dimensions in a direction perpendicular to the flow direction of the refrigerant flowing through the diffuser section (43) .

6. The ejector-type decompression device according to claim 5, wherein a cross-sectional shape of the refrigerant passage of the pressurizing unit (42, 43) is formed in an oval shape or a rectangular shape.

The cross-sectional shape of the refrigerant passage of the booster (42, 43) is formed in an oval shape,
6. The ejector-type decompression device according to claim 5, wherein the variable mechanism (46) displaces both curved surfaces (46c) facing each other.

The cross-sectional shape of the refrigerant passage of the booster (42, 43) is formed in a rectangular shape,
6. The ejector-type decompression device according to claim 5, wherein the variable mechanism (46) displaces both of the flat portions (46a) facing each other.

A vapor compression refrigerator using the ejector-type decompression device (40) according to any one of claims 1 to 8 ,
A vapor compression refrigerator using carbon dioxide as a refrigerant.

A vapor compression refrigerator using the ejector-type decompression device (40) according to any one of claims 1 to 8 ,
A vapor compression refrigeration machine using a mixed refrigerant in which a plurality of types of refrigerants are mixed as the refrigerant.

The vapor compression refrigerator according to claim 9 or 10 ,
A vapor compression refrigerator for a vehicle, wherein the compressor is operated by a traveling engine.