エジェクター(Ejector)の駆動空気量の算出方法について解説

今回の記事ではエジェクター（Ejector）の駆動用空気量の計算方法について解説します。

エジェクターは高圧流体の圧力を利用して低圧流体を吸込み、圧力を増加させて排出することができる装置ですが、その中でも空気エジェクター（Air jet Ejector)は、簡易な真空発生装置として、エア吸引や真空ポンプの補助装置として用いられます。

エジェクターの設計を行う場合は、吸入空気の流量・圧力が決まっているが、必要な駆動空気量が分からない、というケースがあります。

そこで本記事では、吸入空気の条件のみが分かっている場合に、簡単に駆動空気量を計算する方法について解説します。

エジェクターの原理

エジェクター（エゼクター）は上図のような構成で、霧吹きの原理で駆動気体を吸入空気を吸引します。

駆動空気は、ノズル内にて圧力減少分は運動量に変換されることで、で超音速になります。このとき、吸入空気も駆動空気に巻き込まれるころで混合、加速して行き、ディフーザーの末広部にて圧力が回復してエジェクターより排出されます。

空気エジェクターの場合は、出口が大気圧なので、エジェクターの背圧が一定ということになります。そのため、ディフーザー内のガスの出口変動は吸入側に伝わらず、安定運転が可能という特徴があります。

駆動空気量とノズル径の算出

エジェクターの駆動機医療とノズル径は以下の手順で算出されます。

それぞれのステップについて詳しく見ていきます。

①　P_R（圧力比）の計算

P_R（圧力比）は以下のように定義されます。

②　M_R（吸入空気/駆動空気の流量比）の計算

M_RはP_Rを使って、以下の式から計算されます。

③　駆動空気量の計算

通常、吸入空気量が与えられていますので、②で計算したM_Rから駆動空気量を求めることができます。

計算例

吸込空気量：4500kg/h、吸込圧力：95kPaA、吐出圧力：101.3kPaA（大気圧）、駆動空気圧力：600kPaAのとき、駆動空気量の算出を行います。

条件を整理すると以下の通りになります。

まず、P_Rを求めると

$$P_R=\frac{(600-101.3)}{(101.3-95)}≒79$$

60≦P_R≦900なので、

$$M_R=3.25+0.08702(79-60)^{0.7095}=3.957$$

$$Wc=\frac{4500}{3.957}=1137$$

となり、駆動用空気量Wcは1137 kg/hと算出することができました。