JP2005207648A - エジェクタサイクル - Google Patents

Abstract

【課題】 エジェクタ４０への入力が低下した時にノズル４１２をバイパスさせて蒸発器３０に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得る。
【解決手段】 通常時には放熱器２０から流出した冷媒をノズル４１２に流通させ、エジェクタ４０への入力が低下した時には放熱器２０から流出した冷媒をバイパス流路４１４ｂに流通させるように冷媒流路を切り換える冷媒流路切換手段をエジェクタ４０に一体にして備えた。
これにより、外気温度が低い場合・放熱器２０の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ４０への入力が低下した時にノズル４１２をバイパスさせて蒸発器３０に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得ることができる。また、そのノズル４１２のバイパス流路４１４ｂおよび冷媒流路切換手段をエジェクタ４０に一体にして設けることにより、少なくとも３方弁とそれとの配管接続などが不要となり、構成を簡素にすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷媒を減圧膨張させて低圧側で蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、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るエジェクタを用いるエジェクタサイクルに関するものである。

図１１は、従来のエジェクタサイクルの一例を示す模式図であり、１０は圧縮機、２０は放熱器、３０は蒸発器、４はエジェクタ、５０は気液分離器である。従来のエジェクタサイクルにおいて、エジェクタ４への入力が低下した時にエジェクタ４をバイパスさせる方法として、図１１に示すようにバイパス流路７０と３方弁などの流路切換手段９１とを設けてバイパスさせる方法が一般的に知られている。

エジェクタ４をバイパスさせた時の冷媒の流れは、放熱器２０から流出した高圧冷媒が３方弁９１でバイパス流路７０に切り換えられてエジェクタ４をバイパスし、絞り５１によって減圧膨張させ、蒸発器３０で冷却能力を得てから気液分離器５０に流入することになる。ちなみに、図１１中の５２はバイパス流路７０からの高圧冷媒が短絡して気液分離器５０に流入するのを防ぐ逆止弁であり、６０は放熱器２０から流出した高圧冷媒と圧縮機１０に吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器である。

また、図１２はヒートポンプ空調装置に用いた従来のエジェクタサイクルの一例を示す模式図である。図１１と異なる構成として、圧縮機１０の後流に圧縮した冷媒と室内空気とを熱交換して室内空気を加熱する暖房用熱交換器８０と、冷媒を減圧する減圧弁８１とを設けている。また、冷房用熱交換器３０とエジェクタ４との間にも３方弁９２を設け、駆動流側の３方弁９１と吸引流側の３方弁９２との間を冷媒流路で結び、その間に絞り９３を設けている。

これにより、冷房時には、暖房用熱交換器８０と減圧弁８１は通過するだけで室外熱交換器２０で放熱し、エジェクタ４にて減圧しつつ冷房用熱交換器３０からの冷媒を吸引して通常の冷房を行う。また、エジェクタ４をバイパスさせて冷房を行う時には、３方弁９１から絞り９３を通して減圧し、３方弁９２を介して冷房用熱交換器３０に冷媒を流通させて冷房を行う。また、暖房時には、暖房用熱交換器８０で暖房を行った後、減圧弁８１で減圧して室外熱交換器２０で吸熱し、エジェクタ４は通過するだけにするものである。

また、目的はエジェクタサイクルにおける除霜運転であるが、本出願人は先に特許文献１に示す発明を出願している。これは放熱器から流出した高圧冷媒を、ノズルをバイパスさせて蒸発器に導くバイパス流路をエジェクタに設けると共に、ノズルの開口面積を調節するニードル弁を駆動するアクチュエータにてバイパス流路を開閉するバルブを駆動するものである。
特開２０３−９０６３５号公報

しかしながら、上記のようにエジェクタを用いた冷凍サイクルは公知であるが、外気温度が低い場合・放熱器前面風速が大きい場合・室内温度が高い場合などでエジェクタへの入力が小さい場合には、蒸発器に充分な冷媒が流れず所定の能力を得られないという問題点がある。尚、上記特許文献１にも、エジェクタへの入力が小さい場合の能力確保についての具体的な記載およびこれを示唆する記載はない。また、ヒートポンプサイクルの空調装置などに用いた場合、エジェクタ側の圧損が大きくて暖房能力が充分に発揮されないという問題点もある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、エジェクタへの入力が低下した時にノズルをバイパスさせて蒸発器に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得ることを第１の目的とし、そのノズルのバイパス回路を簡素に構成することを第２の目的とし、ノズルをバイパスさせて流通させるときの圧損を小さくすることを第３の目的としたエジェクタサイクルを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する放熱器（２０）と、冷媒を蒸発させる蒸発器（３０）と、放熱器（２０）から流出した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減圧膨張させるノズル（４１２）、ノズル（４１２）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、ノズル（４１２）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（４２０ｂ、４２０ｃ）、および放熱器（２０）から流出した冷媒をノズル（４１２）をバイパスさせて蒸発器（３０）に導くバイパス流路（４１４ｂ）を有するエジェクタ（４０）と、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器（５０）とを備え、通常運転時には放熱器（２０）から流出した冷媒をノズル（４１２）に流通させ、エジェクタ（４０）への入力が低下した時には放熱器（２０）から流出した冷媒をバイパス流路（４１４ｂ）に流通させるように冷媒流路を切り換える冷媒流路切換手段をエジェクタ（４０）に一体にして備えたことを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、外気温度が低い場合・放熱器（２０）の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ（４０）への入力が低下した時にノズル（４１２）をバイパスさせて蒸発器（３０）に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得ることができる。また、そのノズル（４１２）のバイパス流路（４１４ｂ）および冷媒流路切換手段をエジェクタ（４０）に一体にして設けることにより、少なくとも３方弁などの流路切換手段およびそれとの配管接続などが不要となり、構成を簡素にすることができる。

また、請求項２に記載の発明では、ノズル（４１２）は、ニードル弁（４１３）によりその絞り断面積を変化させることのできる可変ノズルであり、冷媒流路切換手段としてニードル弁（４１３）を用いてノズル（４１２）の開閉とバイパス流路（４１４ｂ）の開閉とを行うことを特徴としている。これは、ノズル（４１２）の開度調節と閉鎖、およびこのノズル（４１２）の閉鎖と同時にバイパス流路（４１４ｂ）が開通する作動をニードル弁（４１３）の軸方向の位置を可変することによって行うものである。この請求項２に記載の発明によっても、構成を簡素にすることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のニードル弁（４１３）を第１冷媒流路切換手段として備え、エジェクタ（４０）において、蒸発器（３０）に接続される吸引ポート（４１１ｂ）と吸引部（４２０ａ）との間の冷媒流路にバイパス流路（４１４ｂ）を合流させ、その合流部に、通常運転時には吸引ポート（４１１ｂ）と吸引部（４２０ａ）とを連通させ、冷媒がバイパス流路（４１４ｂ）を流通する時にはバイパス流路（４１４ｂ）と吸引ポート（４１１ｂ）とを連通させるように冷媒流路を切り換える第２冷媒流路切換手段（４１７）を備えたことを特徴としている。

上記請求項２に記載の発明だけでは、バイパス流路（４１４ｂ）の外部にバイパス配管路（７０）を接続しておく必要があるが、この請求項３に記載の発明によれば、ノズル（４１２）をバイパスする時に冷媒は蒸発器（３０）を逆流する経路となるためバイパス配管路は不要となり、構成を簡素にすることができる。

また、請求項４に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、圧縮した冷媒と２次流体とを熱交換して２次流体を加熱する第１放熱器（８０）と、冷媒を減圧する減圧手段（８１）と、冷媒と２次流体とを熱交換する第２熱交換器（２０）と、冷媒と２次流体とを熱交換して２次流体を冷却する第１蒸発器（３０）と、請求項３に記載した蒸発器（３０）を第１蒸発器（３０）とし放熱器（２０）を第２熱交換器（２０）としたエジェクタ（４０）と、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器（５０）とを備え、ヒートポンプサイクルに用いたことを特徴としている。

これは例えば、室内の熱を室外に放熱する室内冷房のときには、エジェクタ（４０）にて高圧冷媒を減圧し、室外の熱を室内に放熱する室内暖房のときには、減圧手段（８１）にて高圧冷媒を減圧膨張させるようにしたヒートポンプサイクルに、本発明のエジェクタ（４０）を適用したものである。

この請求項４に記載の発明によれば、冷房モード時で外気温度が低い場合・第２熱交換器（２０）の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ（４０）への入力が低下した時にノズル（４１２）をバイパスさせて第１蒸発器（３０）に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得ることができるうえ、暖房モードの場合もバイパス流路（４１４ｂ）を開いて対応して、エジェクタ（４０）では圧損の少ない状態で冷媒を通過させるため、第１放熱器（８０）で所定の加熱能力を得ることができる。

また、請求項５に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、圧縮した冷媒と２次流体とを熱交換して２次流体を加熱する第１放熱器（８０）と、冷媒を減圧する減圧手段（８１）と、冷媒と２次流体とを熱交換する第２熱交換器（２０）と、冷媒と２次流体とを熱交換して２次流体を冷却する第１蒸発器（３０）と、請求項３に記載の第２冷媒流路切換手段（４１７）を備え、第１冷媒流路切換手段として、ニードル弁（４１３）にてノズル（４１２）の開閉を行い、バイパス流路（４１４ｂ）を第２バイパス流路として備えてニードル弁（４１３）をガイドする可動ニードルガイド（４１４Ａ）にてバイパス流路（４１４ｂ）の開閉を行うと共に、第２熱交換器（２０）に接続される主流ポート（４１１ａ）とノズル（４１２）との間の冷媒流路に、主流ポート（４１１ａ）から流入した冷媒をノズル（４１２）をバイパスさせて吸引部（４２０ａ）に導く第１バイパス流路（４１１ｅ）を分岐させ、その分岐部に、通常運転時には主流ポート（４１１ａ）とノズル（４１２）とを連通させ、エジェクタ（４０）への入力が低下した時には主流ポート（４１１ａ）と吸引部（４２０ａ）とを連通させるように冷媒流路を切り換える第３冷媒流路切換手段（４１９）を備えたエジェクタ（４０）と、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器（５０）とを備え、ヒートポンプサイクルに用いたことを特徴としている。

これも請求項４と同様に、ヒートポンプサイクルに本発明のエジェクタ（４０）を適用するうえで、ノズル（４１２）をバイパスさせる経路として、第１冷媒流路切換手段となるニードル弁（４１３）・可動ニードルガイド（４１４Ａ）と第２冷媒流路切換手段（４１７）の上流側に、第３冷媒流路切換手段（４１９）を加えて備えたものである。

この請求項５に記載の発明によっても、冷房モード時で外気温度が低い場合・第２熱交換器（２０）の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ（４０）への入力が低下した時にノズル（４１２）をバイパスさせて第１蒸発器（３０）に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得ることができうえ、暖房モードの場合には第１バイパス流路（４１１ｅ）と第２バイパス流路（４１４ｂ）とを開いて対応して、より圧損の少ない状態で冷媒を通過させるため、第１放熱器（８０）で所定の加熱能力を得ることができる。

また、請求項６に記載の発明では、第２冷媒流路切換手段（４１７）と第３冷媒流路切換手段（４１９）とは、それぞれ一方と他方とに掛かる付勢力の差で作動することを特徴としている。具体的に、一方の付勢力とは主流として流入してくる冷媒圧力であり、他方は対抗するように設けられたばね手段（４１８ａ、４２０）の付勢力である。この請求項６に記載の発明によれば、主流として流入してくる冷媒の圧力によって自動的に冷媒流路が切り換えられることとなり、駆動機構が不要な簡素な構成とすることができる。

ちなみに、第１冷媒流路切換手段としての可動ニードルガイド（４１４Ａ）は、バイパス側へはニードル弁（４１３）と一緒に駆動機構（４３０）にて押し出されるが、通常作動側へは主流として流入してくる冷媒の圧力によって押し戻されるようになっている。

また、請求項７に記載の発明では、エジェクタ（４０）は、ノズル（４１２）をバイパスさせて冷媒を流通させる場合、第２冷媒流路切換手段（４１７）が絞りの働きを成すようにしたことを特徴としている。これは、第２冷媒流路切換手段（４１７）を介してバイパスさせた場合、蒸発器（３０）の冷媒流通方向が通常とは逆となるためであり、この請求項６に記載の発明によれば、バイパス運転時用の減圧弁などが不要となり、構成を簡素にすることができる。ちなみに、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。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。尚、、本実施形態は、本発明に係るエジェクタサイクルを冷房装置に適用したものであり、図１は、本発明の第１実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０の構成を示す断面図であり、冷房運転状態を示す。

１０は図示しない電動モータなどの駆動源から駆動力を得て、冷媒を吸入圧縮する圧縮機であり、２０は圧縮機１０から吐出した高温・高圧冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却する室外熱交換器（以下、放熱器とする。）である。３０は室内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室内空気から熱を奪う冷房用熱交換器（以下、蒸発器とする。）であり、４０は放熱器２０から流出する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共に、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エジェクタである。尚、エジェクタ４０の詳細構造は後述する。

５０はエジェクタ４０から流出した冷媒が流入すると共に、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器であり、分離された気相冷媒は圧縮機１０に吸引され、分離された液相冷媒は蒸発器３０側に吸引される。ちなみに、気液分離器５０と蒸発器３０とを結ぶ冷媒通路は、蒸発器３０に吸引される冷媒を減圧して蒸発器３０内の圧力（蒸発圧力）を確実に低下させるために、減圧弁などの減圧手段５１が設けられ、冷媒が流通することにより圧力損失が発生するようになっている。

６０は放熱器２０から流出した高圧冷媒と圧縮機１０に吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器である。７０は次に説明するエジェクタ４０内でノズル４１２をバイパスさせたときに、その高圧冷媒を減圧弁５１の上流に導くためのバイパス配管路であり、５２はバイパス配管路７０からの高圧冷媒が短絡して気液分離器５０に流入するのを防ぐ逆止弁である。

次に、エジェクタ４０について説明する。エジェクタ４０は、機能から大別してノズルと切換部とを持つ本体部４１０と、配管部４２０と、駆動部４３０とから構成されている。本体部４１０と配管部４２０とは、略円筒状の本体部ボディ４１１を共用して本実施形態では一体に形成されており、別体に構成される駆動部４３０と後に適宜な締結手段によって結合される。また、本体ボディ４１１の軸方向略中間部位には、放熱器２０から流出した高圧冷媒を流入させる主流ポート４１１ａが形成されている。

本体部４１０は、主要部品としてノズル４１２とニ一ドル４１３とニードルガイド４１４とを有する。まず、ノズル４１２は、円筒状の端部に先端側に向かって径が小さくなるテーパ状のノズル部４１２ａを形成しており、ニードル４１３との間に、先の主流ポート４１１ａとノズル部４１２ａとを連通させる円筒状の主流通路４１２ｂを形成している。

ニ一ドル４１３は、円柱部４１３ａと、その端部に、先端側に向かって径が小さくなる円錐部４１３ｂを形成しており、ノズル４１２内で軸方向に位置を変えることにより、円錐部４１３ｂでノズル部４１２ａの開口面積を調節したり、円柱部４１３ａでノズル部４１２ａを閉じたりするようになっている。ニードルガイド４１４は、本体ボディ４１１に固定され、円柱状のガイド穴４１４ａでニ一ドル４１３を摺動自在に保持するようになっている。

そしてノズル４１２とニ一ドル４１３とニードルガイド４１４とは、耐食性に富む金属、例えばＳＵＳ３１６ＬまたはＳＵＳ３０４Ｌなどからなり、更にニ一ドル４１３は、滑り特性と耐摩耗性を向上させるためにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理が施されている。

配管部４２０は、本体部ボディ４１１におけるノズル部４１２ａ側の端部に構成されている。配管部４２０は、略円筒状でありノズル部４１２ａから噴出される冷媒を通過させる吐出通路が、軸方向に延びるように形成されている。この吐出通路の一端側にノズル部４１２ａが挿入され、吐出通路の他端は気液分離器５０に接続する吐出ポート４１１ｃとなっている。配管部４２０の軸方向略中間部位には、吐出通路と連通する吸引ポート４１１ｂが形成されており、吸引ポート４１１ｂには蒸発器３０が接続されている。

４２０ａはノズル４１２から噴射する高い速度の冷媒流（ジェット流）により蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引する吸引部であり、４２０ｂはノズル４１２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る混合部であり、４２０ｃは冷媒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部である。これら吸引部４２０ａ・混合部４２０ｂｂ・ディフューザ部４２０ｃは、ノズル４１２を収納する本体ハウジング４１１により形成されており、ノズル４１２は本体ハウジング４１１に圧入により固定されている。ちなみに、本体ハウジング４１１およびノズル４１２はステンレス製である。

尚、、混合部４２０ｂｂにおいては、駆動流の運動量と吸引流の運動量との和が保存されるように駆動流と吸引流とが混合するので、混合部４２０ｂｂにおいても冷媒の圧力（静圧）が上昇する。一方、ディフィーザ部４２０ｃにおいては、通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の速度エネルギー（動圧）を圧力エネルギー（静圧）に変換するので、エジェクタ４０においては、混合部４２０ｂｂおよびディフィーザ部４２０ｃの両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、混合部４２０ｂｂとディフィーザ部４２０ｃとを総称して昇圧部と呼ぶ。

つまり、理想的なエジェクタ４０においては、混合部４２０ｂｂで駆動流の運動量と吸引流冷媒の運動量との和が保存されるように冷媒圧力が増大し、ディフィーザ部４２０ｃでエネルギーが保存されるように冷媒圧力が増大することが望ましい。そこで、本実施形態では、蒸発器３０にて必要とされる熱負荷に応じてニードル弁４１３を変位させてノズル４１２の開口面積を可変制御している。

駆動部４３０は、本体部４１０のニ一ドル４１３を軸方向に駆動するもので、本体ボディ４１１における反ノズル部４１２ａ側の端部に配置されている。駆動部４３０は、具体的にはプランジャー式のアクチュエータであり、プランジャー４３１と、それを駆動するコイル部４３２とからなる。ニ一ドル４１３の円柱部４１３ａの駆動部４３０側端部には、小径円柱部４１３ｄが突出しており、この小径円柱部４１３ｄの途中には付勢力受け部材４１５が固定され、この付勢力受け部材４１５とニードルガイド４１４との間にばね手段４１６が圧縮された状態で配設され、小径円柱部４１３ｄの端面が常にプランジャー４３１の端面に当接した状態でニ一ドル４１３が駆動されるようになっている。

次に、本発明の特徴構造について説明する。まず、ニードルガイド４１４のガイド穴４１４ａから直交する外周方向にバイパス流路４１４ｂが形成されており、本体ボディ４１１に設けられたバイパスポート４１１ｄに連通するようになっている。また、ニ一ドル４１３の円柱部４１３ａは段付き形状になっており、円柱部４１３ａの途中に小径円柱形状の連通溝部４１３ｃが形成されている。

このニ一ドル４１３自体と、ニ一ドル４１３の連通溝部４１３ｃと、ニードルガイド４１４のバイパス流路４１４ｂとでもって本発明の第１冷媒流路切換手段を成している。尚、主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させる連通溝部４１３ｃは、本実施形態では小径円柱形状で形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、軸方向に形成した溝や軸に孔を開けて連通をとるものであっても良い。

次に、エジェクタ４０およびエジェクタサイクルの概略作動を述べる。

１−１．通常の冷房運転時
圧縮機１０が起動すると、図１に示すように、気液分離器５０から気相冷媒が圧縮機１０に吸入され、圧縮された冷媒が放熱器（室外熱交換器）２０に吐出される。そして、放熱器２０にて冷却された冷媒は、エジェクタ４０のノズル４１２にて減圧膨張して蒸発器３０（室内熱交換器）内の冷媒を吸引する。次に、蒸発器３０から吸引された冷媒とノズル４１３から吹き出す冷媒とは、混合部４２０ｂにて混合しながらディフィーザ部４２０ｃにてその動圧が静圧に変換されて気液分離器５０に戻る。

一方、エジェクタ４０にて蒸発器３０内の冷媒が吸引されるため、蒸発器３０には気液分離器５０から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、蒸発器３０で室内空気から吸熱して蒸発する。尚、通常運転時においては、ニードル弁４１３の連通溝部４１３ｃはニードルガイド４１４のガイド穴４１４ａの中に納まっているため、主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させることはなく、この状態で蒸発器３０の熱負荷（吸引流の流量）に応じてニードル弁４１３の作動（ノズル４１３の開口面積）を制御する。

１−２．バイパス冷房運転時
図２は図１のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、バイパス冷房運転状態を示す。外気温度が低い場合・放熱器２０の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ４０への入力が低下した時には、所定の冷却能力を確保するためにノズル４１２をバイパスさせて蒸発器３０に冷媒を流すバイパス冷房運転を実施する。

バイパス冷房運転時には、ノズル４１２の開口を閉じるようにニードル弁４１３を変位させる。この変位により、ニードル弁４１３の連通溝部４１３ｃがニードルガイド４１４のガイド穴４１４ａから出て、ガイド穴４１４ａと連通溝部４１３ｃとの隙により主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとが連通される。これにより放熱器２０からエジェクタ４０に流入する高圧冷媒は、図２に示すように、エジェクタ４０内でノズル４１２をバイパスしてバイパス流路４１４ｂに流通し、バイパス配管路７０を経て蒸発器３０を流通して冷房能力を発する。

次に、本実施形態の特徴と作用効果について述べる。まず、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０から吐出した冷媒を冷却する放熱器２０と、冷媒を蒸発させる蒸発器３０と、放熱器２０から流出した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減圧膨張させるノズル４１２、ノズル４１２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、ノズル４１２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４２０ｂ・４２０ｃ、および放熱器２０から流出した冷媒をノズル４１２をバイパスさせて蒸発器３０に導くバイパス流路４１４ｂを有するエジェクタ４０と、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器５０とを備え、通常運転時には放熱器２０から流出した冷媒をノズル４１２に流通させ、エジェクタ４０への入力が低下した時には放熱器２０から流出した冷媒をバイパス流路４１４ｂに流通させるように冷媒流路を切り換える冷媒流路切換手段をエジェクタ４０に一体にして備えている。

これによれば、外気温度が低い場合・放熱器２０の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ４０への入力が低下した時にノズル４１２をバイパスさせて蒸発器３０に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得ることができる。また、そのノズル４１２のバイパス流路４１４ｂおよび冷媒流路切換手段をエジェクタ４０に一体にして設けることにより、少なくとも３方弁などの流路切換手段およびそれとの配管接続などが不要となり、構成を簡素にすることができる。

また、ノズル４１２は、ニードル弁４１３によりその絞り断面積を変化させることのできる可変ノズルであり、冷媒流路切換手段としてニードル弁４１３を用いてノズル４１２の開閉とバイパス流路４１４ｂの開閉とを行うようにしている。これは、ノズル４１２の開度調節と閉鎖、およびこのノズル４１２の閉鎖と同時にバイパス流路４１４ｂが開通する作動をニードル弁４１３の軸方向の位置を可変することによって行うものである。これによっても、構成を簡素にすることができる。

（第２実施形態）
図３の（ａ）は本発明の第２実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０の構成を示す断面図であり、冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。上述した第１実施形態と異なる点は、エジェクタ４０に第２流路切換手段として第２可動バルブ４１７を加えており、これによってサイクルではバイパス配管路７０および逆止弁５２を不要としている。

第２可動バルブ４１７は、蒸発器３０に接続される吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとの間の冷媒流路に、第１実施形態で説明したバイパス流路４１４ｂを合流させ、その合流部に設けてある。そして、通常運転時には吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとを第１連通路４１７ａで連通させ（図３（ｂ）参照）、冷媒がバイパス流路４１４ｂを流通する時にはバイパス流路４１４ｂと吸引ポート４１１ｂとを第２連通路４１７ｂで連通させるように冷媒流路を切り換える（図４（ｂ）参照）。４１８ａは第２可動バルブ４１７を通常の第１連通路４１７ａが開口している状態に保持・付勢するばね手段である。

次に、エジェクタ４０およびエジェクタサイクルの概略作動を述べる。

２−１．通常の冷房運転時
圧縮機１０が起動すると、図３に示すように、気液分離器５０から気相冷媒が圧縮機１０に吸入され、圧縮された冷媒が放熱器（室外熱交換器）２０に吐出される。そして、放熱器２０にて冷却された冷媒は、エジェクタ４０のノズル４１２にて減圧膨張して蒸発器３０（室内熱交換器）内の冷媒を吸引する。次に、蒸発器３０から吸引された冷媒とノズル４１３から吹き出す冷媒とは、混合部４２０ｂにて混合しながらディフィーザ部４２０ｃにてその動圧が静圧に変換されて気液分離器５０に戻る。

一方、エジェクタ４０にて蒸発器３０内の冷媒が吸引されるため、蒸発器３０には気液分離器５０から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、蒸発器３０で室内空気から吸熱して蒸発する。尚、通常運転時においては、ニードル弁４１３とニードルガイド４１４とで構成される第１冷媒流路切換手段は主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させることはなく、この状態で蒸発器（室内熱交換器）３０の熱負荷（吸引流の流量）に応じてニードル弁４１３の作動（ノズル４１３の開口面積）を制御する。また、第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７は、ばね手段４１８ａにて通常の吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとを連通させる第１連通路４１７ａが開口する状態に保持される。

２−２．バイパス冷房運転時
図４の（ａ）は図３のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、バイパス冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。外気温度が低い場合・放熱器２０の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ４０への入力が低下した時には、所定の冷却能力を確保するためにノズル４１２をバイパスさせて蒸発器３０に冷媒を流すバイパス冷房運転を実施する。

バイパス冷房運転時には、ノズル４１２の開口を閉じるようにニードル弁４１３を変位させる。この変位により、ニードル弁４１３とニードルガイド４１４とで構成される第１冷媒流路切換手段は主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させる。これにより放熱器２０からエジェクタ４０に流入する高圧冷媒は、図４に示すように、エジェクタ４０内でノズル４１２をバイパスしてバイパス流路４１４ｂに流入する。

また、第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７は、その冷媒の圧力を受けてばね手段４１８ａを圧縮する方向に可動し、バイパス流路４１４ｂと吸引ポート４１１ｂとを連通させる第２連通路４１７ｂを開口するようになる。そして冷媒は、この第２連通路４１７ｂを経て蒸発器３０を流通して冷房能力を発する。尚、通常の冷房運転時とは蒸発器３０の冷媒流通方向が逆となるため、減圧弁５１は全開として第２冷媒流路切換手段が絞りの働きを成すようになっている。

次に、本実施形態の特徴と作用効果について述べる。まず、第１実施形態に記述したニードル弁４１３を第１冷媒流路切換手段として備え、エジェクタ４０において、蒸発器３０に接続される吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとの間の冷媒流路にバイパス流路４１４ｂを合流させ、その合流部に、通常運転時には吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとを連通させ、冷媒がバイパス流路４１４ｂを流通する時にはバイパス流路４１４ｂと吸引ポート４１１ｂとを連通させるように冷媒流路を切り換える第２冷媒流路切換手段として第２可動バルブ４１７を備えている。

上述した第１実施形態では、バイパス流路４１４ｂの外部にバイパス配管路７０を接続しておく必要があるが、本実施形態によれば、ノズル４１２をバイパスする時に冷媒は蒸発器３０を逆流する経路となるためバイパス配管路は不要となり、構成を簡素にすることができる。

また、第２可動バルブ４１７は、一方と他方とに掛かる付勢力の差で作動するようになっている。具体的に、一方の付勢力とは主流として流入してくる冷媒圧力であり、他方は対抗するように設けられたばね手段４１８ａの付勢力である。これによれば、主流として流入してくる冷媒の圧力によって自動的に冷媒流路が切り換えられることとなり、駆動機構が不要な簡素な構成とすることができる。

また、エジェクタ４０は、ノズル４１２をバイパスさせて冷媒を流通させる場合、第２可動バルブ４１７が絞りの働きを成すようにしている。これは、第２可動バルブ４１７を介してバイパスさせた場合、蒸発器３０の冷媒流通方向が通常とは逆となるためであり、これによれば、バイパス運転時用の減圧弁などが不要となり、構成を簡素にすることができる。

（第３実施形態）
図５の（ａ）は本発明の第３実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。本実施形態は、上述した第２実施形態の構成のエジェクタ４０をヒートポンプ空調装置に用いたものである。

次に、エジェクタ４０およびエジェクタサイクルの概略作動を述べる。

３−１．通常の冷房運転時
圧縮機１０が起動すると、図５に示すように、気液分離器５０から気相冷媒が圧縮機１０に吸入され、圧縮された冷媒が第１放熱器（暖房用熱交換器）８０と減圧弁（減圧手段）８１を通過して第２熱交換器（室外熱交換器）２０に供給される。そして、第２熱交換器２０にて冷却された冷媒は、エジェクタ４０のノズル４１２にて減圧膨張して第１蒸発器（冷房用熱交換器）３０内の冷媒を吸引する。次に、第１蒸発器３０から吸引された冷媒とノズル４１２から吹き出す冷媒とは、混合部４２０ｂにて混合しながらディフィーザ部４２０ｃにてその動圧が静圧に変換されて気液分離器５０に戻る。

一方、エジェクタ４０にて第１蒸発器３０内の冷媒が吸引されるため、第１蒸発器３０には気液分離器５０から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、第１蒸発器３０で室内空気から吸熱して蒸発する。尚、通常運転時においては、ニードル弁４１３とニードルガイド４１４とで構成される第１冷媒流路切換手段は主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させることはなく、この状態で第１蒸発器３０の熱負荷（吸引流の流量）に応じてニードル弁４１３の作動（ノズル４１３の開口面積）を制御する。また、第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７は、ばね手段４１８ａにて通常の吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとを連通させる第１連通路４１７ａが開口する状態に保持される。

３−２．バイパス冷房運転時
図６の（ａ）は図５のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、バイパス冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。外気温度が低い場合・第２熱交換器２０の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ４０への入力が低下した時には、所定の冷却能力を確保するためにノズル４１２をバイパスさせて第１蒸発器３０に冷媒を流すバイパス冷房運転を実施する。

バイパス冷房運転時には、ノズル４１２の開口を閉じるようにニードル弁４１３を変位させる。この変位により、ニードル弁４１３とニードルガイド４１４とで構成される第１冷媒流路切換手段は主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させる。これにより第２熱交換器２０からエジェクタ４０に流入する高圧冷媒は、図６に示すように、エジェクタ４０内でノズル４１２をバイパスしてバイパス流路４１４ｂに流入する。

また、第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７は、その冷媒の圧力を受けてばね手段４１８ａを圧縮する方向に可動し、バイパス流路４１４ｂと吸引ポート４１１ｂとを連通させる第２連通路４１７ｂを開口するようになる。そして冷媒は、この第２連通路４１７ｂを経て第１蒸発器３０を流通して冷房能力を発する。尚、通常の冷房運転時とは第１蒸発器３０の冷媒流通方向が逆となるため、減圧弁５１は全開として第２冷媒流路切換手段が絞りの働きを成すようになっている。

３−３．暖房運転時
図７の（ａ）は図５のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、暖房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。圧縮機１０が起動すると、気液分離器５０から気相冷媒が圧縮機１０に吸入され、圧縮された冷媒が第１放熱器８０で暖房を行った後、減圧弁８１で減圧して第２熱交換器２０で吸熱し、エジェクタ４０側は冷媒が通過するだけとなる。

具体的には、ノズル４１２の開口を閉じるようにニードル弁４１３を変位させる。この変位により、ニードル弁４１３とニードルガイド４１４とで構成される第１冷媒流路切換手段は主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させる。これにより、第２熱交換器２０からエジェクタ４０に流入する冷媒は、エジェクタ４０内でノズル４１２をバイパスしてバイパス流路４１４ｂに流入する。

また、第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７は、バイパス冷房運転時（入力低下時）と暖房運転時とで冷媒圧力が違う（バイパス時冷媒圧力＞暖房時冷媒圧力）ことを利用して、図７（ｂ）に示すように、通常の吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとを連通させる第１連通路４１７ａと、バイパス流路４１４ｂと吸引ポート４１１ｂとを連通させる第２連通路４１７ｂとが両方とも開口するようにばね手段４１８ａの付勢力を設定している。

これにより、バイパス流路４１４ｂを流通する冷媒は、大半が吸引ポート４１１ｂで折り返して流通抵抗の少ないエジェクタ４０内を通って気液分離器５０に戻り、一部は第１蒸発器３０を流通して気液分離器５０に戻ることとなる。このように暖房時には、ノズル４１２だけをバイパスする流れを構成することができ、圧力損失を小さくすることができる。

次に、本実施形態の特徴と作用効果について述べる。冷媒を吸入圧縮する圧縮機１０と、圧縮した冷媒と室内空気とを熱交換して室内空気を加熱する第１放熱器８０と、冷媒を減圧する減圧弁８１と、冷媒と室外空気とを熱交換する第２熱交換器２０と、冷媒と室内空気とを熱交換して室内空気を冷却する第１蒸発器３０と、第２実施形態に記述したエジェクタ４０と、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器５０とを備え、ヒートポンプサイクルに用いている。

これは本例のように、室内の熱を室外に放熱する室内冷房のときには、エジェクタ４０にて高圧冷媒を減圧し、室外の熱を室内に放熱する室内暖房のときには、減圧弁８１にて高圧冷媒を減圧膨張させるようにしたヒートポンプサイクルに、本発明のエジェクタ４０を適用したものである。

これによれば、冷房モード時で外気温度が低い場合・第２熱交換器２０の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ４０への入力が低下した時にノズル４１２をバイパスさせて第１蒸発器３０に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得ることができるうえ、暖房モードの場合もバイパス流路４１４ｂを開いて対応して、エジェクタ４０では圧損の少ない状態で冷媒を通過させるため、第１放熱器８０で所定の加熱能力を得ることができる。

（第４実施形態）
図８の（ａ）は本発明の第４実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０の構成を示す断面図であり、冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ部の部分拡大図である。上述の第３実施形態と異なる点は、まず、第１冷媒流路切換手段として、ニードル弁４１３にてノズル４１２の開閉を行い、バイパス流路４１４ｂを第２バイパス流路として備えてニードル弁４１３をガイドするニードルガイド４１４を可動式の可動ニードルガイド４１４Ａとしてバイパス流路４１４ｂの開閉を行っている。また、ノズル４１２をバイパスさせる経路として、これまでの第１冷媒流路切換手段と第２冷媒流路切換手段４１７の上流側に、第３冷媒流路切換手段として第３可動バルブ４１９を加えて備えたものである。

第３可動バルブ４１９は、第２熱交換器２０に接続される主流ポート４１１ａとノズル４１２との間の冷媒流路に、主流ポート４１１ａから流入した冷媒をノズル４１２をバイパスさせて吸引部４２０ａに導く第１バイパス流路４１１ｅを分岐させ、その分岐部に設けてある。そして、通常運転時には高い冷媒圧力に押されて第１バイパス流路４１１ｅ内に収まっていて主流ポート４１１ａとノズル４１２とを連通させ（図８（ｃ）参照）、エジェクタ４０への入力される冷媒圧力が低下した時に出てきて主流ポート４１１ａと吸引部４２０ａとを連通路４１９ａで連通させるようになる（図１０（ｃ）参照）。４１８ｂは第３可動バルブ４１９を通常の第３連通路４１９ａが開口している状態に保持・付勢するばね手段である。

次に、エジェクタ４０およびエジェクタサイクルの概略作動を述べる。

４−１．通常の冷房運転時
圧縮機１０が起動すると、図８に示すように、気液分離器５０から気相冷媒が圧縮機１０に吸入され、圧縮された冷媒が第１放熱器（暖房用熱交換器）８０と減圧弁（減圧手段）８１を通過して第２熱交換器（室外熱交換器）２０に供給される。そして、第２熱交換器２０にて冷却された冷媒は、エジェクタ４０のノズル４１２にて減圧膨張して第１蒸発器（冷房用熱交換器）３０内の冷媒を吸引する。次に、第１蒸発器３０から吸引された冷媒とノズル４１２から吹き出す冷媒とは、混合部４２０ｂにて混合しながらディフィーザ部４２０ｃにてその動圧が静圧に変換されて気液分離器５０に戻る。

一方、エジェクタ４０にて第１蒸発器３０内の冷媒が吸引されるため、第１蒸発器３０には気液分離器５０から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、第１蒸発器３０で室内空気から吸熱して蒸発する。尚、通常運転時において第１冷媒流路切換手段である可動ニードルガイド４１４Ａは、高い冷媒圧力に押されて反ノズル側に可動しており、主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させることはなく、この状態で第１蒸発器３０の熱負荷（吸引流の流量）に応じてニードル弁４１３の作動（ノズル４１３の開口面積）を制御する。

また、第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７は、ばね手段４１８ａにて通常の吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとを連通させる第１連通路４１７ａが開口する状態に保持され、第３冷媒流路切換手段である第３可動バルブ４１９は、高い冷媒圧力に押されてばね手段４１８ｂを圧縮する方向に可動しており、主流ポート４１１ａとノズル４１２とを連通させる状態で保持される。

４−２．バイパス冷房運転時
図９の（ａ）は図８のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、バイパス冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ部の部分拡大図である。外気温度が低い場合・第２熱交換器２０の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ４０への入力が低下した時には、所定の冷却能力を確保するためにノズル４１２をバイパスさせて第１蒸発器３０に冷媒を流すバイパス冷房運転を実施する。

バイパス冷房運転時には、ノズル４１２の開口を閉じるようにニードル弁４１３を変位させる。また、第１冷媒流路切換手段である可動ニードルガイド４１４Ａはノズル側に可動して主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させる。これにより第２熱交換器２０からエジェクタ４０に流入する高圧冷媒は、図９に示すように、エジェクタ４０内でノズル４１２をバイパスしてバイパス流路４１４ｂに流入する。ちなみに、第３冷媒流路切換手段である第３可動バルブ４１９は、まだ冷媒圧力に押されてばね手段４１８ｂを圧縮する方向に可動しており、主流ポート４１１ａとノズル４１２とを連通させる状態で保持されている。

また、第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７は、その冷媒の圧力を受けてばね手段４１８ａを圧縮する方向に可動し、バイパス流路４１４ｂと吸引ポート４１１ｂとを連通させる第２連通路４１７ｂを開口するようになる。そして冷媒は、この第２連通路４１７ｂを経て第１蒸発器３０を流通して冷房能力を発する。尚、通常の冷房運転時とは第１蒸発器３０の冷媒流通方向が逆となるため、減圧弁５１は全開として第２冷媒流路切換手段が絞りの働きを成すようになっている。

４−３．暖房運転時
図１０の（ａ）は図８のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、暖房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ部の部分拡大図である。圧縮機１０が起動すると、気液分離器５０から気相冷媒が圧縮機１０に吸入され、圧縮された冷媒が第１放熱器８０で暖房を行った後、減圧弁８１で減圧して第２熱交換器２０で吸熱し、エジェクタ４０側は冷媒が通過するだけとなる。

具体的に、エジェクタ４０への入力される冷媒圧力が低下することにより、第３冷媒流路切換手段である第３可動バルブ４１９がばね手段４１８ａの付勢力によって主流冷媒通路内に出てきて、主流ポート４１１ａと吸引部４２０ａとを連通路４１９ａで連通させるようになる（図１０（ｃ）参照）。

暖房運転時には、ノズル４１２の開口を閉じるようにニードル弁４１３を変位させる。また、第１冷媒流路切換手段である可動ニードルガイド４１４Ａはノズル側に可動して主流通路４１２ｂとバイパス流路４１４ｂとを連通させる。これにより第２熱交換器２０からエジェクタ４０に流入する高圧冷媒は、図１０に示すように、エジェクタ４０内でノズル４１２をバイパスしてバイパス流路４１４ｂに流入する。

また、第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７は、バイパス冷房運転時（入力低下時）と暖房運転時とで冷媒圧力が違う（バイパス時冷媒圧力＞暖房時冷媒圧力）ことを利用して、図１０（ｂ）に示すように、通常の吸引ポート４１１ｂと吸引部４２０ａとを連通させる第１連通路４１７ａと、バイパス流路４１４ｂと吸引ポート４１１ｂとを連通させる第２連通路４１７ｂとが両方とも開口するようにばね手段４１８ａの付勢力を設定している。

これにより、エジェクタ４０流入する冷媒は、一部は第３可動バルブ４１９の連通路４１９ａから流通抵抗の少ないエジェクタ４０内を通って気液分離器５０に戻り、また一部はバイパス流路４１４ｂを流通して吸引ポート４１１ｂで折り返して流通抵抗の少ないエジェクタ４０内を通って気液分離器５０に戻り、また一部は第１蒸発器３０を流通して気液分離器５０に戻ることとなる。このように暖房時には、ノズル４１２だけをバイパスする流れを構成することができ、圧力損失を小さくすることができる。

次に、本実施形態の特徴と作用効果について述べる。まず、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１０と、圧縮した冷媒と室内空気とを熱交換して室内空気を加熱する第１放熱器８０と、冷媒を減圧する減圧弁８１と、冷媒と室外空気とを熱交換する第２熱交換器２０と、冷媒と室内空気とを熱交換して室内空気を冷却する第１蒸発器３０と、第３実施形態に記述した第２可動バルブ４１７を備え、第１冷媒流路切換手段として、ニードル弁４１３にてノズル４１２の開閉を行い、バイパス流路４１４ｂを第２バイパス流路として備えてニードル弁４１３）をガイドする可動ニードルガイド４１４Ａにてバイパス流路４１４ｂの開閉を行うと共に、第２熱交換器２０に接続される主流ポート４１１ａとノズル４１２との間の冷媒流路に、主流ポート４１１ａから流入した冷媒をノズル４１２をバイパスさせて吸引部４２０ａに導く第１バイパス流路４１１ｅを分岐させ、その分岐部に、通常運転時には主流ポート（４１１ａ）とノズル（４１２）とを連通させ、エジェクタ４０への入力が低下した時には主流ポート４１１ａと吸引部４２０ａとを連通させるように冷媒流路を切り換える第３可動バルブ４１９を備えたエジェクタ４０と、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器５０とを備え、ヒートポンプサイクルに用いている。

これも第３実施形態と同様に、ヒートポンプサイクルに本発明のエジェクタ４０を適用するうえで、ノズル４１２をバイパスさせる経路として、第１冷媒流路切換手段となるニードル弁４１３・可動ニードルガイド４１４Ａと第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７の上流側に、第３冷媒流路切換手段である第３可動バルブ４１９を加えて備えたものである。

これによっても、冷房モード時で外気温度が低い場合・第２熱交換器２０の前面風速が速い場合・室内温度が高い場合などでエジェクタ４０への入力が低下した時にノズル４１２をバイパスさせて第１蒸発器３０に充分な冷媒を流して所定の冷却能力を得ることができうえ、暖房モードの場合には第１バイパス流路４１１ｅと第２バイパス流路４１４ｂとを開いて対応して、より圧損の少ない状態で冷媒を通過させるため、第１放熱器８０で所定の加熱能力を得ることができる。

また、第２可動バルブ４１７と第３可動バルブ４１９とは、それぞれ一方と他方とに掛かる付勢力の差で作動するようにしている。具体的に、一方の付勢力とは主流として流入してくる冷媒圧力であり、他方は対抗するように設けられたばね手段４１８ａ・４１８ｂの付勢力である。これによれば、主流として流入してくる冷媒の圧力によって自動的に冷媒流路が切り換えられることとなり、駆動機構が不要な簡素な構成とすることができる。

ちなみに、第１冷媒流路切換手段としての可動ニードルガイド４１４Ａは、バイパス側へはニードル弁４１３と一緒に駆動機構４３０にて押し出されるが、通常作動側へは主流として流入してくる冷媒の圧力によって押し戻されるようになっている。

（その他の実施形態）
上述の第２〜第４実施形態では、バイパス冷房運転時には第２冷媒流路切換手段である第２可動バルブ４１７で減圧するようになっているが、第１冷媒流路切換手段であるニードル弁４１３やニードルガイド４１４・４１４Ａで減圧するようにしても良い。また、上述の第４実施形態では、可動ニードルガイド４１４Ａにてバイパス流路４１４ｂの開閉を行っているが、第１〜第３実施形態と同様にニードル弁４１３の連通溝部４１３ｃでバイパス流路４１４ｂの開閉を行うようにしても良い。

また、上述の実施形態では、本発明を冷房および冷暖房を行う空調装置に適用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷凍・冷蔵・温蔵などを行う冷凍装置や給湯装置などのその他のエジェクタサイクルを用いた熱機関にも適用することができる。また、上述の実施形態では、アクチュエータ４３０としてプランジャー式のものを採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばステッピングモータやリニアモータなどのその他のものであっても良い。また、上述の実施形態では、冷媒の種類について記してないが、本発明は冷媒の種類を限定するものではなく、例えば二酸化炭素・フロン・炭化水素などであっても良い。

本発明の第１実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０の構成を示す断面図であり、冷房運転状態を示す。 図１のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、バイパス冷房運転状態を示す。 （ａ）は本発明の第２実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０の構成を示す断面図であり、冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。 （ａ）は図３のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、バイパス冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。 （ａ）は図５のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、バイパス冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。 （ａ）は図５のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、暖房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０の構成を示す断面図であり、冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ部の部分拡大図である。 （ａ）は図８のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、バイパス冷房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ部の部分拡大図である。 （ａ）は図８のエジェクタサイクルの模式図と、エジェクタ４０での状態を示す断面図であり、暖房運転状態を示し、（ｂ）は（ａ）中Ａ部の部分拡大図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ部の部分拡大図である。 従来のエジェクタサイクルの一例を示す模式図である。 ヒートポンプ空調装置に用いた従来のエジェクタサイクルの一例を示す模式図である。

符号の説明

１０…圧縮機
２０…室外熱交換器（放熱器、第２熱交換器）
３０…冷房用熱交換器（蒸発器、第１蒸発器）
４０…エジェクタ
８０…暖房用熱交換器（第１放熱器）
８１…減圧弁（減圧手段）
４１１ａ…主流ポート
４１１ｂ…吸引ポート
４１１ｅ…第１バイパス流路
４１２…ノズル
４１３…ニードル弁（第１冷媒流路切換手段）
４１４…ニードルガイド（第１冷媒流路切換手段）
４１４ｂ…バイパス流路、第２バイパス流路
４１７…第２可動バルブ（第２冷媒流路切換手段）
４１９…第３可動バルブ（第３冷媒流路切換手段）
４２０ａ…吸引部
４２０ｂ…混合部（昇圧部）
４２０ｃ…ディフィーザ部（昇圧部）
５０…気液分離器

Claims (7)

1. 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
   前記圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する放熱器（２０）と、
   冷媒を蒸発させる蒸発器（３０）と、
   前記放熱器（２０）から流出した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減圧膨張させるノズル（４１２）、前記ノズル（４１２）から噴射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、前記ノズル（４１２）から噴射する冷媒と前記蒸発器（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（４２０ｂ、４２０ｃ）、および前記放熱器（２０）から流出した冷媒を前記ノズル（４１２）をバイパスさせて前記蒸発器（３０）に導くバイパス流路（４１４ｂ）を有するエジェクタ（４０）と、
   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器（５０）とを備え、
   通常運転時には前記放熱器（２０）から流出した冷媒を前記ノズル（４１２）に流通させ、前記エジェクタ（４０）への入力が低下した時には前記放熱器（２０）から流出した冷媒を前記バイパス流路（４１４ｂ）に流通させるように冷媒流路を切り換える冷媒流路切換手段を前記エジェクタ（４０）に一体にして備えたことを特徴とするエジェクタサイクル。
2. 前記ノズル（４１２）は、ニードル弁（４１３）によりその絞り断面積を変化させることのできる可変ノズルであり、前記冷媒流路切換手段として前記ニードル弁（４１３）を用いて前記ノズル（４１２）の開閉と前記バイパス流路（４１４ｂ）の開閉とを行うことを特徴とする請求項１に記載のエジェクタサイクル。
3. 請求項２に記載のニードル弁（４１３）を第１冷媒流路切換手段として備え、前記エジェクタ（４０）において、前記蒸発器（３０）に接続される吸引ポート（４１１ｂ）と吸引部（４２０ａ）との間の冷媒流路に前記バイパス流路（４１４ｂ）を合流させ、その合流部に、通常運転時には前記吸引ポート（４１１ｂ）と前記吸引部（４２０ａ）とを連通させ、冷媒が前記バイパス流路（４１４ｂ）を流通する時には前記バイパス流路（４１４ｂ）と前記吸引ポート（４１１ｂ）とを連通させるように冷媒流路を切り換える第２冷媒流路切換手段（４１７）を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエジェクタサイクル。
4. 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
   圧縮した冷媒と２次流体とを熱交換して２次流体を加熱する第１放熱器（８０）と、
   冷媒を減圧する減圧手段（８１）と、
   冷媒と２次流体とを熱交換する第２熱交換器（２０）と、
   冷媒と２次流体とを熱交換して２次流体を冷却する第１蒸発器（３０）と、
   請求項３に記載した前記蒸発器（３０）を前記第１蒸発器（３０）とし前記放熱器（２０）を前記第２熱交換器（２０）としたエジェクタ（４０）と、
   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器（５０）とを備え、
   ヒートポンプサイクルに用いたことを特徴とするエジェクタサイクル。
5. 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
   圧縮した冷媒と２次流体とを熱交換して２次流体を加熱する第１放熱器（８０）と、
   冷媒を減圧する減圧手段（８１）と、
   冷媒と２次流体とを熱交換する第２熱交換器（２０）と、
   冷媒と２次流体とを熱交換して２次流体を冷却する第１蒸発器（３０）と、
   請求項３に記載の第２冷媒流路切換手段（４１７）を備え、第１冷媒流路切換手段として、ニードル弁（４１３）にてノズル（４１２）の開閉を行い、バイパス流路（４１４ｂ）を第２バイパス流路として備えて前記ニードル弁（４１３）をガイドする可動ニードルガイド（４１４Ａ）にて前記バイパス流路（４１４ｂ）の開閉を行うと共に、前記第２熱交換器（２０）に接続される主流ポート（４１１ａ）と前記ノズル（４１２）との間の冷媒流路に、前記主流ポート（４１１ａ）から流入した冷媒を前記ノズル（４１２）をバイパスさせて吸引部（４２０ａ）に導く第１バイパス流路（４１１ｅ）を分岐させ、その分岐部に、通常運転時には前記主流ポート（４１１ａ）と前記ノズル（４１２）とを連通させ、前記エジェクタ（４０）への入力が低下した時には前記主流ポート（４１１ａ）と前記吸引部（４２０ａ）とを連通させるように冷媒流路を切り換える第３冷媒流路切換手段（４１９）を備えたエジェクタ（４０）と、
   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器（５０）とを備え、
   ヒートポンプサイクルに用いたことを特徴とするエジェクタサイクル。
6. 前記第２冷媒流路切換手段（４１７）と前記第３冷媒流路切換手段（４１９）とは、それぞれ一方と他方とに掛かる付勢力の差で作動することを特徴とする請求項３または請求項５に記載のエジェクタサイクル。
7. 前記エジェクタ（４０）は、前記ノズル（４１２）をバイパスさせて冷媒を流通させる場合、前記第２冷媒流路切換手段（４１７）が絞りの働きを成すようにしたことを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれかに記載のエジェクタサイクル。

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