特許 7608904 エジェクタおよび冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-23

(45)【発行日】2025-01-07

(54)【発明の名称】エジェクタおよび冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F04F 5/44 20060101AFI20241224BHJP

【ＦＩ】

F04F5/44 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021045677

(22)【出願日】2021-03-19

(65)【公開番号】P2022144602

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2024-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003177

【氏名又は名称】弁理士法人旺知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大西 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】安嶋 賢哲

(72)【発明者】

【氏名】松原 健

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１０１６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２８２９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１４８１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４５４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭４８－０３３０４３（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１５９６７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１８３４４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｆ ５／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルから噴射される駆動流体と、前記駆動流体の噴射に伴って吸引される吸引流体とが合流する合流部と、
可変機構を有し、前記合流部から出力される前記駆動流体と前記吸引流体とが混合された混合流体を出力する混合部と、
前記混合部から出力される前記混合流体を昇圧して吐出するデフューザ部と、を備え、
前記可変機構は、
前記ノズルから前記駆動流体が噴射される方向に沿う回転軸と、
体積が互いに相違する第１個別流路と第２個別流路とを有し、前記回転軸に軸支される回転体と、を有し、
前記可変機構は、前記回転体の回転により、
前記合流部と前記第１個別流路と前記デフューザ部とが連通する第１連通状態と、
前記合流部と前記第２個別流路と前記デフューザ部とが連通する第２連通状態と
が切替わる
エジェクタ。

【請求項2】

前記合流部は、前記回転体と前記合流部との第１境界に位置する流出口を有し、
前記デフューザ部は、前記回転体と前記デフューザ部との第２境界に位置する流入口を有し、
前記第１個別流路は、第１開口と第２開口と有し、
前記第２個別流路は、第３開口と第４開口と有し、
前記第１連通状態において、前記流出口の周縁と前記第１開口の周縁とが重なり、且つ、前記流入口の周縁と前記第２開口の周縁とが重なり、
前記第２連通状態において、前記流出口の周縁と前記第３開口の周縁とが重なり、且つ、前記流入口の周縁と前記第４開口の周縁とが重なる
請求項１に記載のエジェクタ。

【請求項3】

駆動流体と、前記駆動流体の噴射に伴って吸引される吸引流体とが合流する合流部と、
可変機構を有し、前記合流部から出力される前記駆動流体と前記吸引流体とが混合された混合流体を出力する混合部と、
前記混合部から出力される前記混合流体を昇圧して吐出するデフューザ部と
を備えるエジェクタと、
熱源との熱交換により冷媒を蒸発させることによって前記駆動流体を発生させる蒸気発生器と、
前記エジェクタから吐出された前記混合流体と冷却用流体との間の熱交換によって、凝縮させることにより、前記混合流体を液相の冷媒に変換する凝縮器と、
前記液相の冷媒の一部を前記蒸気発生器に送出するポンプと、
前記液相の冷媒の他の一部を減圧する膨張器と、
前記膨張器により減圧された冷媒と被冷却媒体との間の熱交換により、前記減圧された冷媒を蒸発させることによって前記吸引流体を生成し、当該吸引流体を前記エジェクタに供給する蒸発器と
を具備し、
前記可変機構は、
前記駆動流体が噴射される方向に沿う回転軸と、
体積が互いに相違する第１個別流路と第２個別流路とを有し、前記回転軸に軸支される回転体と、を有し、
前記可変機構は、前記回転体の回転により、
前記合流部と前記第１個別流路と前記デフューザ部とが連通する第１連通状態と、
前記合流部と前記第２個別流路と前記デフューザ部とが連通する第２連通状態と
が切替わる
冷却システム。

【請求項4】

前記冷却用流体の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した温度に応じて前記可変機構を制御する制御部と
をさらに具備する請求項３に記載の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エジェクタおよび冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

駆動流体により発生する吸引流体を当該駆動流体と混合して吐出するエジェクタが、従来から提案されている。例えば、特許文献１には、駆動流体である高圧蒸気を噴出させることによって吸引流体である低圧蒸気を吸引し、これらの蒸気を混合して吐出するエジェクタが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／１６９２１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

エジェクタは、工場の製造機械などを冷却する冷却システムに適用される場合がある。このような冷却システムにおいては、冷媒を凝縮させる凝縮器において、例えば冷却水または空気などの冷却用流体が利用される。ここで、例えば夏季などの高温の環境において冷却用流体の温度が上昇すると、エジェクタから吐出された冷媒と冷却用流体との温度差が小さくなり、当該冷媒から冷却用流体に伝わる熱量が小さくなる。このため、エジェクタから吐出された冷媒が凝縮器により凝縮されにくくなり、エジェクタと凝縮器とを接続する流路内の圧力が上昇する。当該圧力が上昇すると、エジェクタから冷媒が吐出されにくくなり、エジェクタに吸引される冷媒である吸引流体の流量が減少する。このため、吸引流体と被冷却媒体との熱交換により吸引流体が被冷却媒体を冷却する熱交換器において、被冷却媒体を冷却する吸引流体の流量が減少することで、被冷却媒体を継続的に冷却する能力（以下、運転能力という）が低下するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明のひとつの態様は、高温の環境における運転能力の低下を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のひとつの態様に係るエジェクタは、ノズルから噴射される駆動流体と、前記駆動流体の噴射に伴って吸引される吸引流体とが合流する合流部と、可変機構を有し、前記合流部から出力される前記駆動流体と前記吸引流体とが混合された混合流体を出力する混合部と、前記混合部から出力される前記混合流体を昇圧して吐出するデフューザ部と、を備え、前記可変機構は、前記混合流体が流れる流路を有し、前記流路の体積を可変する。

【0006】

本発明のひとつの態様に係る冷却システムは、駆動流体と、前記駆動流体の噴射に伴って吸引される吸引流体とが合流する合流部と、可変機構を有し、前記合流部から出力される前記駆動流体と前記吸引流体とが混合された混合流体を出力する混合部と、前記混合部から出力される前記混合流体を昇圧して吐出するデフューザ部とを備えるエジェクタと、熱源との熱交換により冷媒を蒸発させることによって前記駆動流体を発生させる蒸気発生器と、前記エジェクタから吐出された前記混合流体と冷却用流体との間の熱交換によって、凝縮させることにより、前記混合流体を液相の冷媒に変換する凝縮器と、前記液相の冷媒の一部を前記蒸気発生器に送出するポンプと、前記液相の冷媒の他の一部を減圧する膨張器と、前記膨張器により減圧された冷媒と被冷却媒体との間の熱交換により、前記減圧された冷媒を蒸発させることによって前記吸引流体を生成し、当該吸引流体を前記エジェクタに供給する蒸発器と、を具備し、前記可変機構は、前記混合流体が流れる流路を有し、前記流路の体積を可変する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る冷却システムの構成例を示す図である。

【図2】エジェクタの構成例を示す断面図である。

【図3】エジェクタの断面斜視図である。

【図4】可変機構の断面斜視図である。

【図5】可変機構を制御するための構成を例示するブロック図である。

【図6】冷却用流体の温度とエジェクタのエジェクタ効率との関係を表すグラフである。

【図7】対比例に係る冷却システムの構成図である。

【図8】対比例に係るエジェクタの構成例を示す断面図である。

【図9】変形例に係るエジェクタの構成例を示す斜視図である。

【図10】変形例に係るエジェクタの断面斜視図である。

【図11】板状部の構成例を示す斜視図である。

【図12】変形例に係る可変機構の動作を説明する説明図である。

【図13】変形例に係る可変機構の動作を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は、実際と適宜に相違する。また、図面は、理解を容易にするために模式的に示すことがある。さらに、本発明の範囲は、本発明を特に限定する旨の記載がない限り、以下に例示する形態に限られない。

【0009】

１．実施形態
図１は、本発明の実施形態に係る冷却システム１００の構成例を示す図である。冷却システム１００は、被冷却媒体Ｑ3を冷却するシステムである。被冷却媒体Ｑ3は、冷却システム１００による冷却の目的となる媒体であり、例えば水、油または空気などの流体である。

【0010】

本実施形態の冷却システム１００は、図１に示すように、循環流路１１と、分岐流路１２と、蒸気発生器２１と、エジェクタ２２と、凝縮器２４と、ポンプ２５と、膨張器３１と、蒸発器３２とを有する。

【0011】

循環流路１１には、蒸気発生器２１と、エジェクタ２２と、凝縮器２４と、ポンプ２５とが、以上の順番で設置される。循環流路１１内の冷媒は、蒸気発生器２１→エジェクタ２２→凝縮器２４→ポンプ２５→蒸気発生器２１の順番で移動する。すなわち、循環流路１１は、蒸気発生器２１とエジェクタ２２と凝縮器２４とポンプ２５とを環状に接続してなる。循環流路１１内を移動する冷媒は、例えば、代替フロン、炭化水素、二酸化炭素またはアンモニアなどである。

【0012】

蒸気発生器２１は、温水流路９１に熱源として供給される温水Ｑ1と、循環流路１１内の冷媒との熱交換により冷媒を蒸発させることによって駆動流体Ｘ1を生成する熱交換器（回収器）である。温水流路９１に供給される温水Ｑ1は、例えば工場排水または使用済み冷却水などの排温水である。

【0013】

エジェクタ２２は、流入口２２aと、吸引口２２bと、吐出口２２cとを有する。蒸気発生器２１から送出される気相の冷媒の一部は駆動流体Ｘ1として流入口２２aに供給される。エジェクタ２２は、駆動流体Ｘ1により発生する静圧低下により、分岐流路１２内の冷媒を吸引流体Ｙ1として吸引口２２bから吸引する。流入口２２aに供給される駆動流体Ｘ1と、吸引口２２bに供給される吸引流体Ｙ1とが混合され、混合後の気相の冷媒が後述するデフューザにより昇圧された上で吐出口２２cから吐出される。以上の説明の通り、本実施形態のエジェクタ２２は、蒸気発生器２１で蒸発した冷媒を駆動流体Ｘ1として流入口２２aから導入し、吸引口２２bから導入された吸引流体Ｙ1とを混合して吐出口２２cから吐出する。エジェクタ２２の詳細については、後述する。

【0014】

凝縮器２４は、エジェクタ２２から吐出された気相の冷媒（後述する混合流体）を凝縮させる。具体的には、凝縮器２４は、放熱流路９２に供給される冷却用流体Ｑ2と、循環流路１１内の気相の冷媒の間の熱交換によって当該冷媒を凝縮させることにより、当該冷媒を液相の冷媒に変換する。冷却用流体Ｑ2は、例えば低温の工業用水または循環式の冷却塔から供給される冷却水である。循環流路１１内の冷媒は、冷却用流体Ｑ2に対して放熱することで凝縮する。例えば夏季などの高温の環境では、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔが上昇する場合がある。

【0015】

ポンプ２５は、凝縮器２４により凝縮された、液相の冷媒の一部を蒸気発生器２１に送出する液相ポンプである。循環流路１１内の冷媒の圧力は、ポンプ２５によりエジェクタ２２が吸引流体Ｙ1を吸引可能な圧力にまで昇圧される。

【0016】

分岐流路１２は、循環流路１１から分岐する流路である。すなわち、凝縮器２４により凝縮された、液相の冷媒の他の一部が分岐流路１２に供給される。具体的には、分岐流路１２は、循環流路１１のうち凝縮器２４とポンプ２５との間の部分Ｎ1と、エジェクタ２２の吸引口２２bとを接続する。すなわち、分岐流路１２は、吸引流体Ｙ1となる冷媒をエジェクタ２２に供給する流路である。部分Ｎ1は、循環流路１１と分岐流路１２との分岐点に相当する。分岐流路１２は、膨張器３１と蒸発器３２とを有する流路である。蒸発器３２は、膨張器３１とエジェクタ２２の吸引口２２bとの間に位置する。

【0017】

膨張器３１には、凝縮器２４により凝縮された、液相の冷媒の他の一部が供給される。膨張器３１は、当該冷媒を減圧することで膨張させる。膨張器３１は、例えば、電子膨張弁、手動膨張弁、定圧膨張弁、オリフィスまたはキャピラリーなどの任意の形式の減圧機構である。

【0018】

蒸発器３２は、被冷却流路９３に供給される被冷却媒体Ｑ3と、膨張器３１により減圧された液相の媒体との間の熱交換により、当該減圧された冷媒を蒸発させることによって吸引流体Ｙ1を生成する熱交換器である。蒸発器３２は、膨張器３１とエジェクタ２２の吸引口２２bとの間に位置する。蒸発器３２は、吸引流体Ｙ1をエジェクタ２２の吸引口２２bに供給する。エジェクタ２２からの吸引により圧力が低下した冷媒が、被冷却媒体Ｑ3を冷却する。

【0019】

次に、冷却システム１００に適用されるエジェクタ２２を詳細に説明する。図２はエジェクタ２２の構成例を示す断面図であり、図３はエジェクタ２２の断面斜視図である。以降の説明では、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を想定する。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、以降の説明で例示される全図において共通である。図２および図３に例示される通り、任意の地点からみてＸ軸に沿う一方向をＸ1方向と表記し、Ｘ1方向と反対の方向をＸ2方向と表記する。Ｘ軸方向は、Ｘ1方向およびＸ2方向の両方向を含む方向である。同様に、任意の地点からＹ軸に沿って相互に反対の方向をＹ1方向およびＹ2方向と表記する。Ｙ軸方向は、Ｙ1方向およびＹ2方向の両方向を含む方向である。また、任意の地点からＺ軸に沿って相互に反対の方向をＺ1方向およびＺ2方向と表記する。Ｚ軸方向は、Ｚ1方向およびＺ2方向の両方向を含む方向である。さらに、Ｘ軸とＹ軸とを含むＸ－Ｙ平面は水平面に相当する。Ｚ軸は鉛直方向に沿う軸線である。

【0020】

エジェクタ２２は、ノズル２２０と、第１ケース部２２１と、合流部２２２と、混合部２２３と、第１デフューザ部２２４と、第２デフューザ部２２５とを有する。エジェクタ２２を構成するこれらの要素は、一体的に構成される。

【0021】

ノズル２２０は、駆動流体Ｘ1が流れる流路２２０aを有し、Ｘ軸方向に延びる筒状の構造体である。ノズル２２０は、テーパー面２２０sを有する。テーパー面２２０sは、Ｘ1方向に向かってノズル２２０の内径を漸少させる。ノズル２２０は、駆動流体Ｘ1を噴射する噴射口２２０bを有する。ノズル２２０のＸ1方向に位置する流入口２２０cは、循環流路１１に接続される。

【0022】

第１ケース部２２１は、環状空間２２１aを有する筐体である。環状空間２２１aは、第１ケース部２２１の内周面とノズル２２０の外周面とで画定される空間である。環状空間２２１aは、エジェクタ２２の軸心Ｃ1を中心としてＸ軸回りにノズル２２０を包囲する。第１ケース部２２１は、分岐流路１２に接続される開口２２１bを有する。軸心Ｃ1は、Ｘ軸に平行なエジェクタ２２の中心軸である。

【0023】

合流部２２２は、エジェクタ２２のうち環状空間２２１aからＸ1方向に向かって内径が漸少する部分である。合流部２２２においては、ノズル２２０から噴射される駆動流体Ｘ1と、駆動流体Ｘ1の噴射に伴って吸引される吸引流体Ｙ1とが合流する。合流部２２２は、流出口２２２aを有する。流出口２２２aは、駆動流体Ｘ1および吸引流体Ｙ1が流れる合流部２２２の出口である。流出口２２２aは、合流部２２２と後述する回転体２２３０との境界Ｂ1上に位置する。合流部２２２は、ノズル２２０のＸ1方向に位置する端部を、軸心Ｃ1を中心としてＸ軸回りに包囲する。境界Ｂ1は「第１境界」の一例である。

【0024】

混合部２２３は、第２ケース部２２３aと、可変機構２２３bとを有する。第２ケース部２２３aは、合流部２２２と第１デフューザ部２２４との間に設けられ、これらと一体的に構成される。第２ケース部２２３aは、合流部２２２と第１デフューザ部２２４との間に可変機構２２３bが組み込まれるように、合流部２２２および第１デフューザ部２２４に対して着脱可能に設けられてもよい。第２ケース部２２３aは、後述する回転体２２３０を収容する筐体である。

【0025】

図４は、可変機構２２３bの断面斜視図である。可変機構２２３bは、回転軸２２３３b、回転体２２３０および流路２２３０bを有する。回転軸２２３３bは、回転体２２３０のＸ1方向に位置する側面からＸ1方向に突出し、Ｘ2方向に位置する側面からＸ2方向に突出する。回転軸２２３３bは、軸受２２２bおよび軸受２２４c（図２参照）に入り込む。軸受２２２bは、合流部２２２のＸ1方向に位置する側面に設けられた凹部である。軸受２２４cは、第１デフューザ部２２４のＸ2方向に位置する側面に設けられた凹部である。回転軸２２３３bは、軸心Ｃ2上に位置する。軸心Ｃ2は、ノズル２２０から駆動流体Ｘ1が噴射される方向（Ｘ1方向）に沿う軸である。したがって、回転軸２２３３bは当該方向に沿うように構成される。

【0026】

回転体２２３０は、回転軸２２３３bに軸支される構造体である。「軸支される」とは、合流部２２２および第１デフューザ部２２４が回転軸２２３３bを介して回転体２２３０を支持すること意味する。回転体２２３０は、軸心Ｃ2を中心としてＸ軸回りに回転する。

【0027】

流路２２３０bは、合流部２２２から出力された、駆動流体Ｘ1と吸引流体Ｙ1とを混合し、駆動流体Ｘ1と吸引流体Ｙ1とが混合された流体（以下、混合流体という）を第１デフューザ部２２４に出力する流路である。流路２２３０bは、第１個別流路２２３１と第２個別流路２２３２とを含む。

【0028】

第１個別流路２２３１は、回転体２２３０に設けられ、Ｘ軸方向に延在する貫通孔である。第１個別流路２２３１は、第１開口２２３１aと第２開口２２３１bとを有する。第１開口２２３１aは、合流部２２２から駆動流体Ｘ1および吸引流体Ｙ1が入力される第１個別流路２２３１の入口である。第１開口２２３１aは、境界Ｂ1上に位置する。第２開口２２３１bは、混合流体が出力される第１個別流路２２３１の出口である。第２開口２２３１bは、回転体２２３０と後述する第１デフューザ部２２４との境界Ｂ2上に位置する。第１個別流路２２３１の径は、第１開口２２３１aから第２開口２２３１bにかけて一定である。第１個別流路２２３１は「第１貫通孔」の一例であり、境界Ｂ2は「第２境界」の一例である。

【0029】

第２個別流路２２３２は、回転体２２３０に設けられ、Ｘ軸方向に延在する貫通孔である。第２個別流路２２３２は、第３開口２２３２aと第４開口２２３２bとを有する。第３開口２２３２aは、合流部２２２から駆動流体Ｘ1および吸引流体Ｙ1が入力される第２個別流路２２３２の入口である。第３開口２２３２aは、境界Ｂ1上に位置する。第４開口２２３２bは、混合流体が出力される第２個別流路２２３２の出口である。第４開口２２３２bは、境界Ｂ2上に位置する。第２個別流路２２３２は、第１部分Ｐ1と第２部分Ｐ2と第３部分Ｐ3とから構成される。第１部分Ｐ1は、第２個別流路２２３２のうち第３開口２２３２aから第４開口２２３２bに向かって径が漸少する部分である。第２部分Ｐ2は、第２個別流路２２３２のうち第１部分Ｐ1と第３部分Ｐ3との間において径が一定の部分である。第２部分Ｐ2の径は、第１個別流路２２３１の径よりも小さい。第３部分Ｐ3は、第２個別流路２２３２のうち第２部分Ｐ2から第４開口２２３２bに向かって径が漸増する部分である。第２個別流路２２３２は「第２貫通孔」の一例である。

【0030】

第１デフューザ部２２４は、エジェクタ２２のうち、可変機構２２３b（流入口２２４a）からＸ1方向に向かって内径が単調に増加する部分である。第１デフューザ部２２４は、流入口２２４aと吐出口２２４bとを有する。流入口２２４aは、境界Ｂ2上に位置する。吐出口２２４bは、第１デフューザ部２２４と後述する第２デフューザ部２２５との境界Ｂ3上に位置する。本実施形態に係る第１デフューザ部２２４は、エジェクタ２２のうち境界Ｂ2から境界Ｂ3に亘る部分である。第１デフューザ部２２４は「デフューザ部」の一例である。

【0031】

第２デフューザ部２２５は、流入口２２５aと吐出口２２５bとを有する。流入口２２５aは吐出口２２４bと同様に、境界Ｂ3上に位置する。吐出口２２５bは、循環流路１１に接続される。第２デフューザ部２２５は、エジェクタ２２のうち境界Ｂ3から吐出口２２５bに向かって内径が一定の部分であり、筒状に構成される。

【0032】

図５は、可変機構２２３bを制御するための構成を例示するブロック図である。図５に例示される通り、冷却システム１００は、温度検出部５１と制御部５２とを有する。温度検出部５１は、放熱流路９２に供給される冷却用流体Ｑ2の温度Ｔを検出する。任意の形式の温度センサが温度検出部５１として利用される。

【0033】

制御部５２は、温度検出部５１が検出した温度Ｔに応じて可変機構２２３bの状態を制御する。具体的には、制御部５２は、可変機構２２３bを、温度Ｔに応じて第１連通状態および第２連通状態の何れかに制御する。

【0034】

「第１連通状態」とは、合流部２２２と第１個別流路２２３１と第１デフューザ部２２４とが連通する状態である。第１連通状態では、流出口２２２aの周縁と第１開口２２３１aの周縁とが境界Ｂ1上で重なり、流入口２２４aの周縁と第２開口２２３１bの周縁とが境界Ｂ2上で重なる。第１連通状態における「重なる」とは、流出口２２２aの周縁と第１開口２２３１aの周縁とが境界Ｂ1上で一致し、流入口２２４aの周縁と第２開口２２３１bの周縁とが境界Ｂ2上で一致することを意味する。

【0035】

「第２連通状態」とは、合流部２２２と第２個別流路２２３２と第１デフューザ部２２４とが連通する状態である。第２連通状態では、流出口２２２aの周縁と第３開口２２３２aの周縁とが境界Ｂ1上で重なり、流入口２２４aの周縁と第４開口２２３２bの周縁とが境界Ｂ2上で重なる。第２連通状態における「重なる」とは、流出口２２２aの周縁と第３開口２２３２aの周縁とが境界Ｂ1上で一致し、流入口２２４aの周縁と第４開口２２３２bの周縁とが境界Ｂ2上で一致することを意味する。なお、図２および図３に示す可変機構２２３bの状態は、第２連通状態である。

【0036】

本実施形態では、図４に示すように、第１個別流路２２３１の径が一定であるのに対して、第２個別流路２２３２の径が一定でない（すなわち、第２個別流路２２３２が第１部分Ｐ1と第２部分Ｐ2と第３部分Ｐ3とから構成される）ことから、第１個別流路２２３１の体積と第２個別流路２２３２の体積は互いに相違する。したがって、例えば可変機構２２３bが第１連通状態から第２連通状態に制御されると、合流部２２２と第１デフューザ部２２４との間における混合流体の体積は、第１個別流路２２３１の体積から第２個別流路２２３２の体積に変化する。具体的には、当該混合流体の体積が、第１個別流路２２３１の体積から第２個別流路２２３２の体積に減少する。

【0037】

制御部５２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの処理回路により実現される。

【0038】

制御部５２は、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔが所定の閾値ＲHを下回る状態では、可変機構２２３bを第１連通状態に維持する。そして、温度Ｔが、閾値ＲHを下回る数値から当該閾値ＲHを上回る数値に変化した場合、制御部５２は、回転体２２３０を、軸心Ｃ2を中心として回転させ、第１連通状態から第２連通状態に切替える。他方、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔが、所定の閾値ＲLを上回る数値から当該閾値ＲLを下回る数値に変化した場合、制御部５２は、回転体２２３０を、軸心Ｃ2を中心として回転させ、第２連通状態から第１連通状態に切替える。閾値ＲLは、閾値ＲHと同等の数値（ＲL＝ＲH）または当該閾値ＲHを下回る数値（ＲL＜ＲH）である。閾値ＲLを閾値ＲHより下回る数値に設定することによって、第１連通状態と第２連通状態との間の状態遷移にヒステリシス特性を持たせることができる。状態遷移にヒステリシス特性を持たせることにより、温度Ｔが閾値ＲHの近傍で上下した場合、または、温度Ｔが閾値ＲLの近傍で上下した場合に、連通状態が第１連通状態と第２連通状態との間で頻繁に切り替わることが防止される。

【0039】

駆動流体Ｘ1がノズル２２０の噴射口２２０bから合流部２２２に噴射されると、合流部２２２内の圧力が下がることに伴って開口２２１bから吸引流体Ｙ1が合流部２２２に吸引される。合流部２２２で合流した駆動流体Ｘ1と吸引流体Ｙ1は、混合流体となった後、流入口２２４aから第１デフューザ部２２４に出力される。第１デフューザ部２２４に出力された混合流体は第１デフューザ部２２４により昇圧され、吐出口２２４bから吐出される。吐出口２２４bから吐出された混合流体は、第２デフューザ部２２５により昇圧され、吐出口２２５bから吐出される。

【0040】

前述の通り、高温の環境において冷却用流体Ｑ2の温度Ｔが上昇すると、エジェクタ２２から吐出された混合流体と冷却用流体Ｑ2との温度差が小さくなり、当該混合流体から冷却用流体Ｑ2に伝わる熱量が小さくなる。このため、エジェクタ２２から吐出された混合流体が凝縮器２４により凝縮されにくくなり、エジェクタ２２と凝縮器２４とを接続する循環流路１１内の圧力が上昇する。当該圧力が上昇すると、エジェクタ２２から混合流体が吐出されにくくなる。このため、エジェクタ２２に吸引される吸引流体Ｙ1の流量（すなわち分岐流路１２を流通する冷媒の流量）が減少し、エジェクタ効率ηが低下することに伴って、冷却システム１００が被冷却媒体Ｑ3を継続的に冷却する能力（以下、運転能力という）が低下するという問題がある。

【0041】

エジェクタ効率ηは、冷却システム１００の運転能力の指標となる値である。つまり、エジェクタ効率ηが高いと冷却システム１００の運転能力が高く、エジェクタ効率ηが低いと冷却システム１００の運転能力が低いとされる。エジェクタ効率ηは、エジェクタ２２に流入する駆動流体Ｘ1の流量、エジェクタ２２に吸引される吸引流体Ｙ1の流量、ノズル２２０から噴射される駆動流体Ｘ1の圧力、エジェクタ２２が吸引流体Ｙ1を吸引する圧力、第１デフューザ部２２４の吐出口２２４bから混合流体が吐出される圧力を、それぞれ、Ｍm、Ｍs、Ｐm、Ｐs、Ｐdとすると、例えば、下記式（１）により表される。「ln」は、低がeである対数関数（自然対数）を表す。

【0042】

η＝（Ｍs／Ｍm）・{ln(Ｐd／Ｐs)／ln(Ｐm／Ｐd)}・・・（１）

【0043】

なお、駆動流体Ｘ1の圧力を増加させれば吸引流体Ｙ1の流量は増加する。しかし、駆動流体Ｘ1の圧力は、蒸気発生器２１における温水Ｑ1と循環流路１１内の冷媒との温度差に依存するから、駆動流体Ｘ1の圧力を充分に増加させることは現実的には困難である。また、温水Ｑ1の流量を増加させることで温水Ｑ1の温度の低下を抑制し、冷媒の蒸発温度を上昇させることで駆動流体Ｘ1の圧力を増加させる方法も想定される。しかし、温水流路９１に温水Ｑ1を供給するポンプ２５に必要な動力が増大するから、装置全体の規模または冷却に必要なコストが増大するという問題もある。

【0044】

以上の事情を考慮して、本実施形態の冷却システム１００が具備するエジェクタ２２は、可変機構２２３bが制御部５２により第１連通状態から第２連通状態に制御される。ここで、前述のとおり、第２個別流路２２３２の第１部分Ｐ1は、第３開口２２３２aから第４開口２２３２bに向かって径が漸少するように構成される。このため、ノズル２２０から噴射された駆動流体Ｘ1の流速が第１部分Ｐ1から第２部分Ｐ2に流入する際に上昇し、ベンチュリ効果によって第１部分Ｐ1と第２部分Ｐ2との境界Ｂ4（図２参照）近傍が減圧される。このため、開口２２１bから合流部２２２に吸引される吸引流体Ｙ1の流量（すなわち、エジェクタ２２に吸引される吸引流体Ｙ1の流量）が第１連通状態と比較して上昇する。つまり、本実施形態のエジェクタ２２によれば、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔが上昇することでエジェクタ２２に吸引される吸引流体Ｙ1の流量が低下したとしても、可変機構２２３bを第１連通状態から第２連通状態に切替えることで、当該吸引流体Ｙ1の流量を一時的に上昇させ、エジェクタ効率ηの低下を抑制することができる。したがって、冷却システム１００の運転能力が低下することが抑制される。

【0045】

図６は、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔとエジェクタ２２のエジェクタ効率ηとの関係を表すグラフである。図６においては、本実施形態の特性が実線で図示され、対比例の特性が破線で図示されている。対比例は、図７に示すように、エジェクタ２２の代わりにエジェクタ２００が採用されることを除き、本実施形態の冷却システム１００と同様の構成である。図８は、対比例に係るエジェクタ２００の構成例を示す断面図である。対比例のエジェクタ２００は、混合部４００の構成がエジェクタ２２の混合部２２３と異なる点を除き、エジェクタ２２と同様の構成である。エジェクタ２００の混合部４００は、エジェクタ２００のうち合流部２２２から第１デフューザ部２２４に向かって内径が一定の部分であり、筒状に構成される。

【0046】

図６に例示される通り、エジェクタ２２のエジェクタ効率ηは、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔに応じて変動する。具体的には、温度Ｔが高いほどエジェクタ効率ηは低下する。対比例においては、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔが所定の温度Ｔ1に到達し、温度Ｔ1を上回るとエジェクタ効率ηが急激に低下する。したがって、温度Ｔ1を上回る環境では目標の運転能力を達成できない。

【0047】

一方、本実施形態においては、エジェクタ効率ηが閾値ＲHに到達した段階で、可変機構２２３bを第１連通状態から第２連通状態に制御する。これにより、温度Ｔが閾値ＲHを上回る環境では、図６に示すように、エジェクタ効率ηが対比例と比較して低下しにくくなる。したがって、本実施形態においては、冷却用流体Ｑ2が閾値ＲHを上回る環境でも目標の運転能力が維持できる。すなわち、本実施形態によれば、対比例よりも冷却システム１００の運転能力が低下することが抑制される。

【0048】

２．変形例
以上に例示した形態に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。

【0049】

[変形例１]
図９は変形例に係るエジェクタ２２Aの構成例を示す図であり、図１０はエジェクタ２２Aの断面斜視図である。なお、以下に例示する各形態において機能および構成が前述の実施形態と同様である要素については、前述の実施形態で使用した符号を流用して各々の詳細な説明は省略する。

【0050】

エジェクタ２２Aは、図９および図１０に示すように、混合部３００を有する。混合部３００は、可変機構３１０を有する。可変機構３１０は、筒状部３２０と、複数の板状部３３０と、環状体３４０と、流路３５０とを有する。筒状部３２０は、Ｘ軸方向に延在する筒状の構造体である。筒状部３２０には、複数のスリットが設けられる。複数のスリットの各々はＸ軸方向に延在し、軸心Ｃ1を中心としてＸ軸回りに等間隔で筒状部３２０に設けられる。

【0051】

複数の板状部３３０の各々は、筒状部３２０の複数のスリットの各々に埋め込まれ、径外方および径内方に移動可能に構成される。「径外方」とは軸心Ｃ1から筒状部３２０側に向かう方向であり、「径内方」とは筒状部３２０側から軸心Ｃ1に向かう方向である。

【0052】

図１１は、板状部３３０の構成例を示す斜視図である。板状部３３０は、Ｘ軸方向に延在する平板であり、本体部３３１と突出部３３２とを有する。本体部３３１は、図１１に示すように、平面３３１aと、テーパー面３３１bと、テーパー面３３１cとを有する平板である。平面３３１aは、エジェクタ２２Aの軸心Ｃ1に平行であり、Ｘ軸方向に延在する面である。テーパー面３３１bは、平面３３１aよりもＸ2方向に位置し、平面３３１aから径外方に所定角度傾斜する面である。テーパー面３３１cは、平面３３１aよりもＸ1方向に位置し、平面３３１aから径外方に所定角度傾斜する面である。

【0053】

突出部３３２は、本体部３３１から径外方に突出する柱状体であり、掛止部３３３を有する。掛止部３３３は、突出部３３２からＸ2方向に突出し、後述する環状体３４０のスリット３４１を挿通する。

【0054】

環状体３４０は、図９に示すように、筒状部３２０の外周面をＸ軸回りに包囲し、軸心Ｃ1を中心としてＸ軸回りに回転可能に構成される。環状体３４０には、複数のスリット３４１が設けられる。複数のスリット３４１の各々は、図９に示すように、所定の間隔をあけて環状体３４０に設けられる。スリット３４１は、突出部３３２からＸ2方向に突出する掛止部３３３に挿通される。

【0055】

流路３５０は、複数の平面３３１aの各々により画定される空間である。流路３５０は、駆動流体Ｘ1と吸引流体Ｙ1とを混合する、前述の形態の流路２２３０bと同様に機能する。流路３５０の体積は、複数の板状部３３０の各々が径内方および径外方に移動することにより変化する。流路３５０は、「流路」の一例である。

【0056】

エジェクタ２２Aは、複数のテーパー面３３１bの各々により画定される空間（以下、合流空間という）を有する。合流空間は前述の形態の合流部２２２と同様に機能し、「合流部」の一例である。また、エジェクタ２２Aは、複数のテーパー面３３１cの各々により画定される空間を有する。当該空間は、混合流体を昇圧して吐出する前述の形態の第１デフューザ部２２４と同様に機能し、「デフューザ部」の一例である。

【0057】

図１２および図１３は、可変機構３１０の動作を説明する説明図である。図１２は、複数の板状部３３０の各々が最も径外方に位置する状態（以下、拡大状態という）のエジェクタ２２をＸ2方向に見た図である。図１３は、複数の板状部３３０の各々が最も径内方に位置する状態（以下、絞り状態という）のエジェクタ２２をＸ2方向に見た図である。なお、以降の動作の説明では、可変機構３１０の動作の一例として、拡大状態から絞り状態に移行する場合を説明する。図１２および図１３では、第１ケース部２２１の図示は省略する。

【0058】

拡大状態である可変機構３１０において、エジェクタ２２をＸ2方向に見た場合に、環状体３４０が軸心Ｃ2を中心として反時計回りに回転すると、環状体３４０の回転に伴ってスリット３４１が掛止部３３３に対して摺動し、スリット３４１の縁部３４１aが掛止部３３３に当接する。縁部３４１aが掛止部３３３に当接している状態で、環状体３４０が軸心Ｃ2を中心として反時計回りにさらに回転すると、図１３に示すように、複数の板状部３３０の各々が径内方に移動することで流路３５０（図１２および図１３の太実線で囲まれる領域）の体積が小さくなり、可変機構３１０が絞り状態となる。このように、変形例１に係るエジェクタ２２Aにおいては、可変機構３１０が拡大状態から絞り状態に移行することで、流路３５０の径が小さくなる。このため、ノズル２２０から噴射され、流路３５０に流入する駆動流体Ｘ1の流速が拡大状態よりも上昇し、流路３５０の流入口近傍が拡大状態よりも減圧される。これにより、開口２２１bから合流空間に吸引される吸引流体Ｙ1の流量が拡大状態よりも上昇する。したがって、エジェクタ２２Aにおいてもエジェクタ２２と同様の効果が実現される。

【0059】

[変形例２]
前述の形態のエジェクタ２２は、図面で例示した構成に限定されない。例えば、エジェクタ２２は、可変機構２２３bが第１連通状態または第２連通状態であるときの回転体２２３０を位置決めする位置決め機構をさらに具備してもよい。

【0060】

[変形例３]
前述の形態の可変機構２２３bは、２つの個別流路を有する構成であるがこれに限られず、体積が互いに相違する個別流路を３つ以上有する構成でもよい。

【0061】

[変形例４]
前述の形態においては、制御部５２が可変機構２２３bを制御したが、可変機構２２３bを制御する方法は以上の例示に限定されない。例えば、冷却システム１００の管理者による手動の操作に応じて可変機構２２３bの状態が変更されてもよい。例えば、前述の形態においては、管理者が可変機構２２３bを手動により操作することで第１連通状態および第２連通状態の何れかに設定してもよい。なお、前述の形態のように、制御部５２が可変機構２２３bの状態を制御する構成によれば、冷却システム１００の管理者の負荷を低減できる。なお、可変機構２２３bを第１連通状態から第２連通状態に変更する処理と、可変機構２２３bを第２連通状態から第１連通状態に変更する処理との一方を制御部５２が実行し、他方を管理者が実行してもよい。

【0062】

３．補足
本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本発明は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

【0063】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0064】

４．付記
以上に例示した形態から、例えば以下の構成が把握される。

【0065】

本開示のひとつの態様（態様１）に係るエジェクタ２２は、ノズル２２０から噴射される駆動流体Ｘ1と、駆動流体Ｘ1の噴射に伴って吸引される吸引流体Ｙ1とが合流する合流部２２２と、可変機構２２３bを有し、合流部２２２から出力される駆動流体Ｘ1と吸引流体Ｙ1とが混合された混合流体を出力する混合部２２３と、混合部２２３から出力される混合流体を昇圧して吐出する第１デフューザ部２２４と、を備え、可変機構２２３bは、混合流体が流れる流路２２３０bを有し、流路２２３０bの体積を可変する。

【0066】

以上の態様においては、流路２２３０bの体積が流路２２３０bの径が変化することで変わる場合に、流路２２３０bの径が例えば小さく変化すると、当該流路２２３０bに流入する駆動流体Ｘ1の流速が流路２２３０bの径が小さく変化する前よりも上昇する。このため、駆動流体Ｘ1の噴射に伴って吸引される吸引流体Ｙ1の流量は流路２２３０bの径が小さく変化する前よりも上昇する。したがって、エジェクタ２２によれば、吸引流体Ｙ1の流量が低下したとしても、流路２２３０bの体積を変化させる（具体的には、流路２２３０bの径を小さく変化させる）ことで、吸引流体Ｙ1の流量を一時的に上昇させ、エジェクタ効率ηの低下を抑制することができる。よって、冷却システム１００の運転能力が低下することが抑制される。

【0067】

態様１の具体例（態様２）によれば、流路２２３０bは、体積が互いに相違する第１個別流路２２３１と第２個別流路２２３２とを含み、可変機構２２３bは、合流部２２２と、第１デフューザ部２２４と、第１個別流路２２３１とが連通する第１連通状態と、合流部２２２と、第１デフューザ部２２４と、第２個別流路２２３２とが連通する第２連通状態とを切替える。以上の態様では、第２個別流路２２３２の径が第１個別流路２２３１の径よりも小さい場合に、可変機構２２３bを第１連通状態から第２連通状態に切替えることで、低下した吸引流体Ｙ1の流量を一時的に上昇させ、エジェクタ効率ηの低下を抑制することができる。したがって、冷却システム１００の運転能力が低下することが抑制される。

【0068】

態様２の具体例（態様３）によれば、可変機構２２３bは、ノズル２２０から駆動流体Ｘ1が噴射される方向に沿う回転軸２２３３bと、回転軸２２３３bに軸支される回転体２２３０と、を有し、回転体２２３０は、第１個別流路２２３１に対応する第１貫通孔と、第２個別流路２２３２に対応する第２貫通孔と、を有する。以上の態様では、回転体２２３０を回転させるだけで、第１連通状態と第２連通状態とを切替えることができる。このため、エジェクタ２２の管理者が所望するタイミング（例えば、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔが閾値ＲHに到達した時刻）において第１連通状態と第２連通状態とを迅速に切替えることができ、エジェクタ２２の利便性が向上する。

【0069】

態様３の具体例（態様４）によれば、合流部２２２は、回転体２２３０と合流部２２２との境界Ｂ1に位置する流出口２２２aを有し、第１デフューザ部２２４は、回転体２２３０と第１デフューザ部２２４との境界Ｂ2に位置する流入口２２４aを有し、第１貫通孔は、第１開口２２３１aと第２開口２２３１bと有し、第２貫通孔は、第３開口２２３２aと第４開口２２３２bと有し、第１連通状態において、流出口２２２aの周縁と第１開口２２３１aの周縁とが重なり、且つ、流入口２２４aの周縁と第２開口２２３１bの周縁とが重なり、第２連通状態において、流出口２２２aの周縁と第３開口２２３２aの周縁とが重なり、且つ、流入口２２４aの周縁と第４開口２２３２bの周縁とが重なる。この構成により、合流部２２２から第１貫通孔または第２貫通孔に駆動流体Ｘ1および吸引流体Ｙ1が円滑に出力され、第１貫通孔または第２貫通孔から第１デフューザ部２２４に混合流体が円滑に出力される。

【0070】

本開示のひとつの態様（態様５）に係る冷却システム１００は、駆動流体Ｘ1と、駆動流体Ｘ1の噴射に伴って吸引される吸引流体Ｙ1とが合流する合流部２２２と、可変機構２２３bを有し、合流部２２２から出力される駆動流体Ｘ1と吸引流体Ｙ1とが混合された混合流体を出力する混合部２２３と、混合部２２３から出力される混合流体を昇圧して吐出する第１デフューザ部２２４とを備えるエジェクタ２２と、熱源との熱交換により冷媒を蒸発させることによって駆動流体Ｘ1を発生させる蒸気発生器２１と、エジェクタ２２から吐出された混合流体と冷却用流体Ｑ2との間の熱交換によって、凝縮させることにより、混合流体を液相の冷媒に変換する凝縮器２４と、液相の冷媒の一部を蒸気発生器２１に送出するポンプ２５と、液相の冷媒の他の一部を減圧する膨張器３１と、膨張器３１により減圧された冷媒と被冷却媒体Ｑ3との間の熱交換により、減圧された冷媒を蒸発させることによって吸引流体Ｙ1を生成し、当該吸引流体Ｙ1をエジェクタ２２に供給する蒸発器３２と、を具備し、可変機構２２３bは、混合流体が流れる流路２２３０bを有し、流路２２３０bの体積を可変する。

【0071】

態様５の具体例（態様６）によれば、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔを検出する温度検出部５１をさらに具備し、制御部５２は、温度検出部５１が検出した温度Ｔに応じて可変機構２２３bの状態を制御する。この態様では、制御部５２が、冷却用流体Ｑ2の温度Ｔに応じて可変機構２２３bの状態を制御するから、可変機構２２３bの状態を管理者が手動で変更する負荷が軽減される。

【符号の説明】

【0072】

２２０…ノズル、２２２…合流部、２２３,３００,４００…混合部、２２３b,３１０…可変機構、２２４…第１デフューザ部、２２５…第２デフューザ部、２２a,２２０c,２２４a,２２５a…流入口、２２２a…流出口、２２３０b…流路、２２３１…第１個別流路、２２３２…第２個別流路、回転体…２２３０、回転軸…２２３３b、２２３１a…第１開口、２２３１b…第２開口、２２３２a…第３開口、２２３２b…第４開口、Ｘ1…駆動流体、Ｙ1…吸引流体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】