冷凍サイクルに適用される二相流エジェクタの特性とそのノズルに現れる二相流衝撃波

摘要

オゾン層破壊の問題や地球温暖化防止の観点から、冷凍サイクルに使用される冷媒は次々と変遷してきた。そのたび冷凍サイクルのエネルギー変換効率である成績係数が低下し、これを克服するために、冷凍サイクル中の各機器の性能を改良する努力がなされてきた。Fig.1に、代表的な冷媒のサイクル図をp-h線図で示す。フロン冷媒R12から代替冷媒R134aへ、またR134aから炭酸ガスへの変換時の成績係数の低下は冷却能力（エバポレータでの冷却量△h_(eva)）に対するコンプレッサ仕事△h_(comp)の増大にある。すなわち、圧縮性の悪い冷媒を使用せざるを得ない状況になってきた。しかし、このコンプレッサ仕事の増大は、膨張過程での膨張弁で捨てられているエネルギーを増大させているに過ぎない。膨張弁で無駄に捨てられているエネルギーを利用して、この問題を解決するエジェクタを用いた冷凍サイクルが注目を浴びるようになってきた。