JP2006125823A - エジェクタサイクル - Google Patents

Abstract

【課題】 エジェクタの冷媒吸引口側に接続される蒸発器の冷却機能の停止に伴って、圧縮機への冷凍機油の戻り量が減少することを防止する。
【解決手段】 エジェクタ１３から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器１４と、エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｃに吸引される冷媒を蒸発させる第２蒸発器２１と、第２蒸発器２１の冷媒通路を開閉する開閉弁１９とを備え、冷媒吸引口１３ｃをエジェクタ１３の上方部に配置する。これにより、開閉弁１９の閉弁時にエジェクタ１３内部から冷凍機油が冷媒吸引口１３ｃを通して吸引配管２５内に落下することを抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷媒減圧手段および冷媒循環手段を成すエジェクタを有するエジェクタサイクルに関するものであり、例えば、車両用空調冷蔵装置の冷凍サイクルに適用して有効である。

本出願人は、特許文献１において冷媒減圧手段および冷媒循環手段を成すエジェクタを使用した蒸気圧縮式冷凍サイクル（エジェクタサイクル）を提案している。この特許文献１では、エジェクタと、エジェクタ下流側に配置される気液分離器との間に第１蒸発器を配置するとともに、気液分離器の液相冷媒出口側とエジェクタの冷媒吸引口側との間に第２蒸発器を設けるものが実施形態の１つとして記載されている。
特許３３２２２６３号公報

ところで、本発明者らは第２蒸発器の冷却機能を断続するために、第２蒸発器の上流部に電磁弁を設けて、第２蒸発器の冷却機能の停止時に電磁弁を閉弁（シャット）することを検討した。

この検討例によると、電磁弁の閉弁時には、第２蒸発器を通過してエジェクタの冷媒吸引口に吸引される冷媒流れがなくなるので、冷媒吸引口がエジェクタのうち下方部に開口していると、エジェクタ内部を通過する冷媒流に含まれる冷凍機油が自重により冷媒吸引口内に落下し、そして、この冷媒吸引口に接続される吸引配管内に冷凍機油が溜まるという現象が発生することが分かった。

上記のように吸引配管内に冷凍機油が溜まると、圧縮機への冷凍機油の戻り量が減少して、圧縮機の潤滑不足を起こす原因となる。

本発明は、上記点に鑑み、複数の蒸発器を備えるエジェクタサイクルにおいて、エジェクタの冷媒吸引口側に接続される蒸発器の冷却機能の停止に伴って、圧縮機への冷凍機油の戻り量が減少することを防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が圧縮機（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１４）と、
エジェクタ（１３）の冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引される冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（２１）と、
第２蒸発器（２１）と直列に設けられ、第２蒸発器（２１）の冷媒通路を開閉する開閉弁（１９）とを備え、
第２蒸発器（２１）の冷媒流出側は吸引配管（２５）を介して冷媒吸引口（１３ｃ）に接続され、
開閉弁（１９）の閉弁時にエジェクタ（１３）内部から冷凍機油が冷媒吸引口（１３ｃ）を通して吸引配管（２５）内に落下して溜まることを抑制する手段を備えることを特徴としている。

これによると、開閉弁（１９）を閉弁して第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止する操作を行っても、エジェクタ（１３）内部から冷凍機油が冷媒吸引口（１３ｃ）を通して吸引配管（２５）内に落下して溜まることを抑制できる。

従って、開閉弁（１９）の閉弁時に圧縮機（１０）への冷凍機油の戻り量が不足することを回避して、圧縮機（１０）の潤滑性を良好に維持できる。

請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のエジェクタサイクルにおいて、冷媒吸引口（１３ｃ）をエジェクタ（１３）の上方部に配置することにより、冷凍機油の落下抑制手段を構成できる。これによると、特別の追加部品なしで、冷凍機油の落下抑制手段を簡単に構成できる。

請求項３に記載の発明のように、請求項１に記載のエジェクタサイクルにおいて、吸引配管（２５）のうち下流側部分に、冷媒吸引口（１３ｃ）よりも上方へ立ち上がるトラップ部（２５ａ）を形成し、このトラップ部（２５ａ）により冷凍機油の落下抑制手段を構成しても良い。

これによると、特別の追加部品なしで、吸引配管（２５）と一体のトラップ部（２５ａ）により冷凍機油の落下抑制手段を簡単に構成できる。

請求項４に記載の発明のように、請求項１に記載のエジェクタサイクルにおいて、冷媒吸引口（１３ｃ）の入口部に、吸引配管（２５）から冷媒吸引口（１３ｃ）側への一方向のみに冷媒流れを許容する逆止弁（２７）を設け、この逆止弁（２７）により冷凍機油の落下抑制手段を構成しても良い。

請求項５に記載の発明のように、請求項１に記載のエジェクタサイクルにおいて、開閉弁（１９）を冷媒吸引口（１３ｃ）の入口部に設け、この開閉弁（１９）の閉弁時に開弁して第２蒸発器（２１）の冷媒流出側を圧縮機（１０）の吸入側に連通する補助開閉弁（２９）を備え、
開閉弁（１９）と補助開閉弁（２９）とにより冷凍機油の落下抑制手段を構成してもよい。

請求項６に記載の発明では、エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が圧縮機（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１４）と、
エジェクタ（１３）の冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引される冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（２１）と、
第２蒸発器（２１）に送風する送風手段（２２）とを備え、
圧縮機（１０）の作動時には第２蒸発器（２１）の冷媒通路に冷媒が所定流量にて常に流れるようになっており、送風手段（２２）の停止により第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止させることを特徴としている。

これによると、送風手段（２２）の停止により第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止させて、圧縮機（１０）の作動時には第２蒸発器（２１）の冷媒通路に冷媒が所定流量にて常に流れる。これにより、エジェクタ（１３）の冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引冷媒の流れが常時形成されるため、冷媒吸引口（１３ｃ）側に冷凍機油が自重にて落下することを抑制できる。

その結果、第２蒸発器（２１）の冷却機能の停止時に圧縮機（１０）への冷凍機油の戻り量が不足することを回避して、圧縮機（１０）の潤滑性を良好に維持できる。

請求項７に記載の発明では、エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が圧縮機（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１４）と、
エジェクタ（１３）の冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引される冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（２１）と、
第２蒸発器（２１）と直列に設けられ、第２蒸発器（２１）の冷媒通路を開閉する開閉弁（１９）と、
開閉弁（１９）の閉弁状態の経過時間が所定時間に達すると、開閉弁（１９）を強制的に開弁する制御手段（２６）とを備えることを特徴としている。

これによると、開閉弁（１９）を閉弁して第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止させるときに所定時間の時間間隔で開閉弁（１９）の強制的な開弁動作を制御手段（２６）により自動的に行うことができる。

そして、開閉弁（１９）の強制開弁動作に伴う冷媒流によって、第２蒸発器（２１）側の配管内などに溜まった冷凍機油を冷媒吸引口（１３ｃ）側に押し戻して、圧縮機（１０）の吸入側に還流できる。その結果、第２蒸発器（２１）の冷却機能の停止時に圧縮機（１０）への冷凍機油の戻り量が不足することを回避して、圧縮機（１０）の潤滑性を良好に維持できる。

請求項８に記載の発明のように、請求項７に記載のエジェクタサイクルにおいて、制御手段（２６）は、当エジェクタサイクルを起動させたときに第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止させる設定である場合、一旦、開閉弁（１９）を開弁させることを特徴としている。

これによると、当エジェクタサイクルを起動させたときに開閉弁（１９）を閉弁して第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止させる設定となっている場合であっても、一旦、開閉弁（１９）を開弁させることに伴う冷媒流によって、第２蒸発器（２１）側の配管内などに溜まった冷凍機油を冷媒吸引口（１３ｃ）側に押し戻して、圧縮機（１０）の吸入側に還流させることができる。

その結果、第２蒸発器（２１）の冷却機能の停止時に圧縮機（１０）への冷凍機油の戻り量が不足することを回避して、圧縮機（１０）の潤滑性を良好に維持することができる。ちなみに起動時の開弁以降は、開閉弁（１９）の閉弁状態の経過時間が所定時間に達すると、開閉弁（１９）を強制的に開弁するものである。

請求項９に記載の発明では、エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が圧縮機（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１４）と、
エジェクタ（１３）の冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引される冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（２１）と、
第２蒸発器（２１）と直列に設けられ、第２蒸発器（２１）の冷媒通路を開閉する開閉弁（１９）と、
第２蒸発器（２１）および開閉弁（１９）をバイパスさせて冷媒吸引口（１３ｃ）へ冷媒を流すバイパス流路（３１）と、
バイパス流路（３１）を開閉する補助開閉弁（３２）とを備え、
第２蒸発器（２１）による冷却運転をしない場合に補助開閉弁（３２）を開弁してバイパス流路（３１）に所定流量の冷媒が流れるようにしたことを特徴としている。

これによると、開閉弁（１９）を閉弁して第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止させている場合はバイパス流路（３１）から所定流量の冷媒が流れることより、エジェクタ（１３）の冷媒吸引口（１３ｃ）には吸引冷媒の流れが常時形成されため、冷媒吸引口（１３ｃ）側に冷凍機油が自重にて落下することを抑制することができる。

その結果、第２蒸発器（２１）の冷却機能の停止時に圧縮機（１０）への冷凍機油の戻り量が不足することを回避して、圧縮機（１０）の潤滑性を良好に維持することができる。

なお、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ものである。

（第１実施形態）
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を車両用空調冷蔵装置の冷凍サイクルに適用した例を示す。本実施形態のエジェクタサイクルでは、圧縮機１０の吐出側→放熱器１１→流量調節弁１２→エジェクタ１３→第１蒸発器１４→圧縮機１０の吸入側に至る主冷媒循環経路１５が備えられている。

本実施形態では、圧縮機１０を図示しない車両走行用エンジンによりベルト、電磁クラッチ１０ａなどを介して回転駆動するようになっている。そして、圧縮機１０の作動を電磁クラッチ１０ａによりオンオフ制御し、これにより、圧縮機１０のオンオフ作動の比率を制御して、圧縮機１０の冷媒吐出能力を制御するようになっている。

放熱器１１は圧縮機１０から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気（車室外空気）との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。なお、本実施形態では、放熱器１１として凝縮部と、この凝縮部で凝縮した冷媒の気液を分離する気液分離器１１ａと、この気液分離器１１ａで分離された液相冷媒を過冷却する過冷却部とを一体化した凝縮器を用いている。

放熱器１１の下流側に位置する流量調節弁１２は、第１蒸発器１４の冷媒流量を調節するものであって、本実施形態では流量調節弁１２として、第１蒸発器１４の出口冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度を調節して冷媒流量を調節する温度式膨張弁を用いている。

エジェクタ１３は流体を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプである（ＪＩＳ Ｚ ８１２６ 番号２．１．２．３など参照）。

エジェクタ１３には、流量調節弁１２から流入する冷媒の通路面積を小さく絞って、冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部１３ａと、ノズル部１３ａの冷媒噴出口と同一空間に配置され、後述する第２蒸発器２１からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口１３ｃが備えられている。

さらに、ノズル部１３ａおよび吸引口１３ｃの冷媒流れ下流側部位には、昇圧部を成すディフューザ部１３ｂが配置されている。このディフューザ部１３ｂは冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する作用を果たす。

エジェクタ１３のディフューザ部１３ｂから流出した冷媒は、第１蒸発器１４に流入する。第１蒸発器１４は、例えば、車室内前席側空調ユニット（図示せず）の通風路内に設置され、車室内前席側領域の冷房作用を果たす。

具体的には、車室内前席側空調ユニットの電動送風機（第１送風機）１６により車室内前席側の空調空気が第１蒸発器１４に送風され、エジェクタ１３にて減圧後の低圧冷媒が第１蒸発器１４において車室内前席側の空調空気から吸熱して蒸発することにより車室内前席側の空調空気が冷却されて冷房能力を発揮する。第１蒸発器１４で蒸発した気相冷媒は圧縮機１０に吸入され、再び主冷媒循環経路１５を循環する。

そして、本実施形態のエジェクタサイクルでは、主冷媒循環経路１５のうち、放熱器１１の出口部で２つの分岐通路１７・１８を設けている。第１分岐通路１７は放熱器１１の出口部からエジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｃに至る冷媒通路であって、第１分岐通路１７には、冷媒流れの上流側から下流側へ向かって、電磁弁１９と、絞り機構２０と、第２蒸発器２１が直列に配置されている。

電磁弁１９は第１分岐通路１７の冷媒流れを遮断する開閉弁を成す。絞り機構２０は放熱器１１の出口部の高圧液冷媒を低温低圧の気液２相冷媒に減圧するとともに、第２蒸発器２１の冷媒流量を調節する役割を果たす。

第２蒸発器２１は車両用冷蔵庫（図示せず）内に配置され、冷蔵庫用の電動送風機（第２送風機）２２の送風空気（庫内空気）を冷却する。冷蔵庫の熱負荷変動が小さいため、本例では絞り機構２０として固定絞りを用いている。もちろん、絞り機構２０として適宜の可変絞りを用いても良い。なお、電磁弁１９と絞り機構２０は１つの一体部品として構成しても良い。

第２分岐通路１８は放熱器１１の出口部から圧縮機１０の吸入側に至る冷媒通路であって、第２分岐通路１８には、冷媒流れの上流側から下流側へ向かって、絞り機構２３と、第３蒸発器２４が直列に配置されている。

ここで、第３蒸発器２４は、例えば、車室内後席側空調ユニット（図示せず）の通風路内に設置され、車室内後席側領域の冷房作用を果たす。

具体的には、車室内後席側空調ユニットの電動送風機（第３送風機）２４ａにより車室内後席側の空調空気が第３蒸発器２４に送風され、絞り機構２３にて減圧後の低圧冷媒が第３蒸発器２４において車室内後席側の空調空気から吸熱して蒸発することにより車室内後席側の空調空気が冷却されて冷房能力を発揮する。絞り機構２３として、本例では第３蒸発器２４の出口冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度を調節して冷媒流量を調節する温度式膨張弁を用いている。

次に、図２は図１のＡ−Ａ断面図であって、エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｃ部分の拡大断面形状を示す。図２の上方および下方の矢印は車両搭載状態における上下方向を示す。図１の破線部Ｂ内の上方および下方の矢印も同じく車両搭載状態における上下方向を示す。エジェクタ１３の円筒形状のハウジング１３ｄのうち、最上部に冷媒吸引口１３ｃを開口している。

そして、この冷媒吸引口１３ｃから吸引配管２５を上方に所定高さＨ１でもって立ち上げるように配置している。この吸引配管２５は図１から理解されるように第２蒸発器２１の出口部からエジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｃに至る冷媒配管である。図２において、ハウジング１３ｄの内周側に所定の空隙を介在して位置する円筒部１３ｅはノズル部１３ａの入口通路を構成する部分である。

なお、圧縮機１０の電磁クラッチ１０ａ、第１〜第３送風機１６・２２・２４ａ、電磁弁１９などは、制御装置２６からの制御信号により電気的に制御されるようになっている。制御装置２６はマイクロコンピュータおよびその周辺回路などにより構成される周知のものであり、制御装置２６には周知のセンサ群（図示せず）の検出信号、および空調操作パネル（図示せず）の操作部材の操作信号などが入力される。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。冷蔵庫の冷却作用を必要とするときは乗員によって空調操作パネルの冷蔵庫スイッチ（図示せず）が投入される、すると、制御装置２６は電磁弁１９に通電して電磁弁１９を開弁状態にする。この状態にて圧縮機１０を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１０で圧縮されて高温高圧状態となった冷媒は放熱器１１に流入して外気により冷却され凝縮する。

放熱器１１から流出した液相冷媒は、主冷媒循環径路１５を流れる流れと、第１分岐通路１７を流れる流れと、第２分岐通路１８を流れる流れとに分流する。

主冷媒循環経路１５を流れる冷媒流れは流量調節弁１２を通過した後に、エジェクタ１３に流入し、ノズル部１３ａで減圧され膨張する。従って、ノズル部１３ａで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、冷媒は高速度となってノズル噴出口から噴出する。この際の冷媒圧力の低下により、吸引口１３ｃから後述の第２蒸発器２１にて蒸発した気相冷媒を吸引する。

ノズル部１３ａから噴出した冷媒と吸引口１３ｃに吸引された冷媒は、ノズル部１３ａ下流側で混合してディフューザ部１３ｂに流入する。このディフューザ部１３ｂでは通路面積の拡大により、冷媒の速度（膨張）エネルギーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。エジェクタ１３のディフューザ部１３ｂから流出した冷媒は、第１蒸発器１４に流入する。

この第１蒸発器１４では、車室内前席側領域へ吹き出す空調空気から冷媒が吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、圧縮機１０に吸入、圧縮され、再び主冷媒循環経路１５を循環する。第１蒸発器１４で冷却された冷風は第１送風機１６により送風されて車室内前席側領域へ吹き出す。これにより、車室内前席側領域を冷房する。

流量調節弁１２は温度式膨張弁であり、第１蒸発器１４の出口冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度を調節して冷媒流量を調節する。

次に、第２分岐通路１８を流れる冷媒流れは、絞り機構２３により減圧されて低圧状態となり、この低圧状態の冷媒が第３蒸発器２４において車室内後席側領への吹出空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、圧縮機１０に再び吸入、圧縮される。第３蒸発器２４で冷却された冷風は第３送風機２４ａにより送風されて車室内後席側領域へ吹き出す。これにより、車室内後席側領域を冷房する。

ここで、第１蒸発器１４と第３蒸発器２４の冷媒流れ下流側はともに圧縮機１０の吸入側で合流しているので、この両蒸発器１４・２４の冷媒蒸発圧力は同一となり、冷媒蒸発温度も同一である。従って、この両蒸発器１４・２４は同一温度帯での冷却作用を発揮する。

一方、第１分岐通路１７の冷媒流れは、開弁状態にある電磁弁１９を通過した後、絞り機構２０で減圧されて低圧冷媒となる。この低圧冷媒は第２蒸発器２１で第２送風機２２により送風される冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。これにより、第２蒸発器２１が冷蔵庫内の冷却作用を発揮する。第２蒸発器２１で蒸発した気相冷媒はエジェクタ１３の吸引口１３ｃに吸引される。

ところで、第１蒸発器１４の冷媒蒸発圧力はディフューザ部１３ｂで昇圧した後の圧力であり、一方、第２蒸発器２１の出口側はエジェクタ１３の吸引口１３ｃに接続されているから、ノズル部１３ａでの減圧直後の最も低い圧力を第２蒸発器２１に作用させることができる。

これにより、第１蒸発器１４および第３蒸発器２４の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも第２蒸発器２１の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低くすることができる。従って、第１蒸発器１４および第３蒸発器２４により車室内の冷房に適した比較的高温域の冷却作用を発揮できると同時に、第２蒸発器２１により冷蔵庫内の冷却に適した低温域の冷却作用を発揮できる。

次に、冷蔵庫内の冷却が不要であるときは、乗員によって空調操作パネルの冷蔵庫スイッチ（図示せず）が開放される。すると、制御装置２６は電磁弁１９への通電を遮断して電磁弁１９を閉弁状態にする。これと連動して制御装置２６は第２送風機２２も停止状態にする。

電磁弁１９の閉弁により第１分岐通路１７の冷媒流れが遮断されるので、主冷媒循環径路１５と第２分岐通路１８のみに冷媒が流れて、第１蒸発器１４および第３蒸発器２４による車室内冷房作用のみが発揮される。

このように、第１分岐通路１７の冷媒流れが遮断されるとエジェクタ１３においては、吸引口１３ｃへの冷媒吸引流れがなくなる。一方、エジェクタ１３内部のノズル部１３ａ下流側空間において冷媒中に含まれる冷凍機油は冷媒よりも密度が大きいので、エジェクタ１３下方部へ集まる傾向にある。

従って、図３の比較例のように、吸引口１３ｃの位置をエジェクタ１３の下方に設定した場合は、冷凍機油が自重により吸引口１３ｃ内に落下し、そして、この吸引口１３ｃに接続されている吸引配管２５内に冷凍機油が溜まるという現象が発生する。

これに対し、本実施形態においては、エジェクタ１３の吸引口１３ｃを図２に示すようにエジェクタ１３のハウジング１３ｄの上方部に配置し、この冷媒吸引口１３ｃから吸引配管２５を上方に所定高さＨでもって立ち上げるように配置しているから、エジェクタ１３内部のノズル部１３ａ下流側の冷媒中に含まれる冷凍機油が自重により吸引口１３ｃ内に落下するという現象を防止できる。

従って、電磁弁１９の閉弁時（冷蔵庫を使用しないとき）に、冷凍機油が吸引配管２５内に溜まって、圧縮機１０への冷凍機油戻り量が不足して圧縮機１０の潤滑不足が起きることを未然に回避できる。

なお、本実施形態では、エジェクタ１３の吸引口１３ｃをエジェクタ１３のハウジング１３ｄのうち最上部に配置しているが、図２の破線位置ａ、ｂに示すようにエジェクタ１３の吸引口１３ｃをエジェクタ１３のハウジング１３ｄのうち最上部よりも若干量下方の斜め上方の位置に配置しても電磁弁１９の閉弁時に冷凍機油が自重により吸引口１３ｃ内に落下することを防止できる。

要は、エジェクタ１３のハウジング１３ｄのうち、上方部（上側の１８０°の範囲内ｃ）に吸引口１３ｃを配置すれば良い。

（第２実施形態）
第１実施形態では、エジェクタ１３の吸引口１３ｃの位置をエジェクタ１３のハウジング１３ｄの上方部に設定するものであるが、第２実施形態は図４に示すようにエジェクタ１３のハウジング１３ｄの下方部に吸引口１３ｃを配置するものにおいて、吸引配管２５の下流側部分（換言すると、吸引口１３ｃの直ぐ上流部分）にトラップ部２５ａを形成している。

このトラップ部２５ａは、エジェクタ１３よりも上方まで立ち上がる所定高さＨ２の立ち上げ部により形成されている。

これにより、エジェクタ１３のハウジング１３ｄの下方部に吸引口１３ｃを配置しても、吸引配管２５内に溜まる冷凍機油量を僅少量に抑制できる。

なお、図４では、トラップ部２５ａを矩形状に曲折した形状を図示しているが、トラップ部２５ａを円弧状に曲折した形状にしても良いことはもちろんである。トラップ部２５ａの立ち上げ高さＨ２は、少なくとも吸引口１３ｃよりも高い高さにすれば良い。好ましくは、エジェクタ１３の中心部よりもトラップ部２５ａの立ち上げ高さＨ２を高くした方が良い。

（第３実施形態）
図５は第３実施形態であり、第１分岐通路１７の電磁弁１９を廃止し、第１分岐通路１７の冷媒が固定絞りからなる絞り機構２０を通過して第２蒸発器２１に流入するようにしている。つまり、第３実施形態では圧縮機１０が作動すると、第１分岐通路１７に常に冷媒が流れるようにしている。

従って、冷蔵庫機能の停止は第２送風機２２の停止のみで行う。第２送風機２２の停止時には第２蒸発器２１での吸熱量が非常に小さくなるので、絞り機構２０を通過した液冷媒の多くは第２蒸発器２１で蒸発しないままエジェクタ１３の吸引口１３ｃに吸引される。

第３実施形態によると、圧縮機１０の作動時には常に吸引配管２５から吸引口１３ｃへの冷媒吸引流れが形成される。このため、吸引口１３ｃがエジェクタ１３の下方部に配置されていても、冷凍機油が自重により吸引口１３ｃ内に落下することを防止できる。

（第４実施形態）
図６は第４実施形態の冷凍サイクル構成であり、図３に示す比較例に対して逆止弁２７を吸引口１３ｃの入口部、換言すると、吸引配管２５の下流端に追加設置したものである。この逆止弁２７は吸引配管２５から吸引口１３ｃへの一方向のみに冷媒流れを許容し、吸引口１３ｃから吸引配管２５への逆方向には冷媒の流れを阻止する構成になっている。

第４実施形態によると、電磁弁１９の閉弁時（冷蔵庫停止状態の設定時）に吸引配管２５内に冷凍機油が溜まることをこの逆止弁２７の作用により防止できる。

（第５実施形態）
図７は第５実施形態の冷凍サイクル構成であり、電磁弁１９の位置を第１分岐通路１７の絞り機構１９の上流側の位置から吸引口１３ｃの入口部（吸引配管２５の下流端）に変更している。

そして、第１分岐通路１７に第２蒸発器２１の下流側を圧縮機１０の吸入側に直接結合するバイパス通路２８を設け、このバイパス通路２８に電磁弁１９と連動して開閉される補助電磁弁２９を設けている。

第５実施形態では、冷蔵庫スイッチ（図示せず）の開放により冷蔵庫停止状態が設定されると、制御装置２６の制御出力により電磁弁１９を閉弁すると同時に、補助電磁弁２９を開弁する。また、第２送風機２２は制御装置２６の制御出力により停止状態となる。

これによると、吸引口１３ｃがエジェクタ１３の下方部に配置されていても、電磁弁１９の閉弁により吸引配管２５内に冷凍機油が溜まることを防止できる。しかも、補助電磁弁２９の開弁によって冷媒がバイパス通路２８を所定流量にて流れ続けるので、電磁弁１９の閉弁時に第２蒸発器２１内に冷凍機油が溜まることも防止できる。

なお、冷蔵庫の使用状態では、制御装置２６の制御出力により電磁弁１９を開弁し、補助電磁弁２９を閉弁し、第２送風機２２を作動させる。

（第６実施形態）
図８は第６実施形態の冷凍サイクル構成であり、図３に示す比較例と同じである。第６実施形態は冷蔵庫停止状態における電磁弁１９の制御に特徴を有している。

制御装置２６はタイマー手段２６ａを有しており、このタイマー手段２６ａは、圧縮機１０の作動時に図示しない空調操作パネルの冷蔵庫スイッチ（図示せず）が開放され、冷蔵庫停止状態が設定されると始動するものである。

図９はこのタイマー手段２６ａの機能を説明するもので、図９の横軸は冷蔵庫停止状態が設定された後の経過時間であり、冷蔵庫停止状態が設定された後に所定時間ｔ１が経過すると、換言すると圧縮機１０の作動時に電磁弁１９の閉弁状態が所定時間ｔ１継続されると、制御装置２６のタイマー手段２６ａは、電磁弁１９を所定回数、強制的に開閉させる。

より具体的には、電磁弁１９が所定時間ｔｏｎによる開弁状態と所定時間ｔｏｆｆによる閉弁状態とを交互に所定回数繰り返すように、電磁弁１９への通電を制御装置２６のタイマー手段２６ａの制御出力にて制御する。

次に、第６実施形態による作用効果を図９・図１０に基づいて説明する。図１０は電磁弁１９の閉弁後の経過時間（冷蔵庫停止状態が設定された後の経過時間）を横軸にとっており、電磁弁１９が閉弁すると、吸引配管２５内に溜まる冷凍機油量が増加するに伴って、圧縮機１０に吸入される冷媒の冷凍機油循環率が低下してゆく。

ここで、冷凍機油循環率＝冷凍機油量／（冷凍機油量＋冷媒量）×１００（％）である。

そして、電磁弁１９の閉弁後、所定時間ｔ１が経過すると、冷凍機油循環率の低下により圧縮機１０の潤滑不足が進行して、圧縮機１０の温度が所定の温度レベルまで上昇し、圧縮機１０の発熱限界に達する。

そこで、第６実施形態では冷凍機油循環率の低下により圧縮機１０が所定の発熱限界に達する時間を所定時間ｔ１として設定している。従って、電磁弁１９の閉弁後、この所定時間ｔ１が経過すると、図９に示すように、電磁弁１９の開閉を所定回数強制的に繰り返させる。

これにより、第１分岐通路１７を冷媒が断続的に流れ、吸引配管２５内に溜まっている冷凍機油をこの断続的な冷媒流れによって吸引口１３ｃ側へ押し戻すことができる。その結果、圧縮機１０に吸入される冷媒の冷凍機油循環率を図９に示すように元のレベルまで上昇させることができ、圧縮機１０の潤滑不足を未然に回避できる。

なお、電磁弁１９の強制開弁動作の回数は図９に示す３回に限定されることなく、増減しても良く、要は電磁弁１９を所定時間ｔ１の間隔で１回以上強制開弁すれば良い。

（第７実施形態）
図１１は第７実施形態における制御装置２６のフローチャートであり、図１１でのステップＳ１２以外の部分が上述した第６実施形態での作動を表しており、本実施形態はこの第６実施形態での作動にステップＳ１２での作動を加えたものである。

図１１のフローチャートに沿って具体的に説明すると、まずステップＳ１１では第２蒸発器２１で冷却運転を行う設定になっているか否かを判定する。この判定結果がＮＯで、第２蒸発器２１で冷却運転をしない設定となっている場合はステップＳ１２へと進む。

ステップＳ１２は本実施形態の要部であり、本エジェクタサイクル（本例では車両用空調冷蔵装置）を起動させた後に１回だけ、冷凍機油戻し制御として所定の時間だけ開閉弁１９を開弁させるものである。その後は開閉弁１９を閉弁させると同時にステップＳ１３へと進む。

ステップＳ１３では第６実施形態で説明した制御装置２６のタイマー手段２６ａを作動させる。そして次のステップＳ１４では所定時間にタイムアップしたか否かを判定し、ＮＯの間は上記ステップを繰り返し、ＹＥＳとなったらステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１５では、上記したように冷凍機油戻し制御として所定の時間だけ開閉弁１９を開弁させるものである。その後は開閉弁１９を閉弁させると同時にステップＳ１６へと進み、タイマー手段２６ａをリセットした後、本フローチャートを繰り返すものである。

ちなみに、ステップＳ１１での判定結果がＹＥＳで、第２蒸発器２１で冷却運転を行う設定になっている場合はステップＳ１６まで飛び、タイマー手段２６ａをリセットしつつ本フローチャートを繰り返すものである。

このように、制御装置２６は、当エジェクタサイクルを起動させたときに第２蒸発器２１の冷却機能を停止させる設定である場合、一旦開閉弁１９を開弁させるようにしている。

これによると、当エジェクタサイクルを起動させたときに開閉弁１９を閉弁して第２蒸発器２１の冷却機能を停止させる設定となっている場合であっても、一旦、開閉弁１９を開弁させることに伴う冷媒流によって、第２蒸発器２１側の配管内などに溜まった冷凍機油を冷媒吸引口１３ｃ側に押し戻して、圧縮機１０の吸入側に還流させることができる。

その結果、第２蒸発器２１の冷却機能の停止時に圧縮機１０への冷凍機油の戻り量が不足することを回避して、圧縮機１０の潤滑性を良好に維持することができる。ちなみに起動時の開弁以降は、開閉弁１９の閉弁状態の経過時間が所定時間に達すると、開閉弁１９を強制的に開弁するものである。

（第８実施形態）
図１２は第８実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図であり、図３に示す比較例での構成に、第２蒸発器２１および開閉弁１９をバイパスさせて冷媒吸引口１３ｃへ冷媒を流すバイパス流路３１と、そのバイパス流路３１を開閉する補助開閉弁３２とを設けたものである。

そして、第２蒸発器２１による冷却運転をしない場合に補助開閉弁３２を開弁してバイパス流路３１に所定流量の冷媒が流れるよう、開閉弁１９とともに補助開閉弁３２を制御装置２６が制御している。ちなみにバイパス流路３１は、冷媒吸引口１３ｃに冷凍機油が自重にて落下するのを阻止できるだけの流量で良いため、キャピラリーチューブなどの細管である。

これによると、開閉弁１９を閉弁して第２蒸発器２１の冷却機能を停止させている場合はバイパス流路３１から所定流量の冷媒が流れることより、エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｃには吸引冷媒の流れが常時形成されため、冷媒吸引口１３ｃ側に冷凍機油が自重にて落下することを抑制することができる。

その結果、第２蒸発器２１の冷却機能の停止時に圧縮機１０への冷凍機油の戻り量が不足することを回避して、圧縮機１０の潤滑性を良好に維持することができる。

（第９実施形態）
上述の第１〜第８実施形態では、いずれも放熱器１１の下流側をエジェクタ１３の吸引口１３ｃに接続する第１分岐通路１７を設け、この第１分岐通路１７に電磁弁１９・絞り機構２０および第２蒸発器２１を直列に配置しているが、第９実施形態は図１３に示すように第１分岐通路１７の構成を変更している。

すなわち、第９実施形態では第１蒸発器１４の下流側に気液分離器３０を配置して、第１蒸発器１４の出口冷媒の気液を気液分離器３０により分離して液相冷媒を気液分離器３０内に貯え、気液分離器３０内の気相冷媒を圧縮機１０の吸入側に導出するようになっている。

そして、気液分離器３０の下方部に液相冷媒の出口３０ａを設け、この液相冷媒の出口３０ａを第１分岐通路１７によりエジェクタ１３の吸引口１３ｃに接続している。この第１分岐通路１７に冷媒流れの上流側から下流側へと電磁弁１９・絞り機構２０および第２蒸発器２１を直列に配置している。

吸引口１３ｃは第１実施形態と同様にエジェクタ１３の上方部に配置し、吸引配管２５の下流側部分を吸引口１３ｃの位置から更に上方へ立ち上げる構成にしている。

第９実施形態において、第２蒸発器２１の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）が第１蒸発器１４の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも低いのは第１〜第８実施形態と同じである。また、エジェクタ１３の上方部に吸引口１３ｃを配置することにより、エジェクタ１３内の冷凍機油が自重により吸引口１３ｃ側へ落下することを防止できることも第１実施形態と同じである。

なお、第９実施形態では第１蒸発器１４の下流側に気液分離器３０を配置して気液分離器３０内の気相冷媒を圧縮機１０に吸入させるようにしているので、第１〜第８実施形態における流量調節弁１２および放熱器１１の気液分離器１１ａを廃止している。

第９実施形態よる第１分岐通路１７および気液分離器３０を有する冷凍サイクル構成を第２〜第８実施形態に対して適用しても良い。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下述べるごとく種々変形可能である。

（１）上述の第１〜第８実施形態では、第１蒸発器１４により車室内前席側領域を冷房するとともに、第３蒸発器２４により車室内後席側領域を冷房し、そして、第２蒸発器２１により冷蔵庫内を冷却する場合について説明したが、第１〜第８実施形態を、第９実施形態と同様に第３蒸発器２４を廃止し、第１蒸発器１４により車室内を冷房するとともに、第２蒸発器２１により冷蔵庫内を冷却するようにしても良い。

（２）上述の実施形態では、本発明を車両用空調冷蔵装置に適用した例を示したが、冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１４と冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器２１の両方をともに車室内の異なる領域（例えば、車室内前席側領域と車室内後席側領域）の冷房に用いても良い。

（３）冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１４と冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器２１の両方をともに冷蔵庫内の冷却に用いても良い。つまり、冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１４により冷蔵庫内の冷蔵室を冷却し、冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器２１により冷蔵庫内の冷凍室を冷却するようにしても良い。

（４）上述の実施形態では、冷媒の種類を特定しなかったが、冷媒はフロン系・ＨＣ系の代替フロン・二酸化炭素（ＣＯ2）など蒸気圧縮式の超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルのいずれに適用できるものであっても良い。

なお、ここでフロンとは炭素・フッ素・塩素・水素からなる有機化合物の総称であり、冷媒として広く使用されているものである。フロン系冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロ・クロロ・フルオロ・カーボン）系冷媒、ＨＦＣ（ハイドロ・フルオロ・カーボン）系冷媒などが含まれており、これらはオゾン層を破壊しないため代替フロンと呼ばれる冷媒である。

また、ＨＣ（炭化水素）系冷媒とは、水素・炭素を含み、自然界に存在する冷媒物質のことである。このＨＣ系冷媒には、Ｒ６００ａ（イソブタン）・Ｒ２９０（プロパン）などがある。

（５）上述の実施形態では、圧縮機１０として固定容量型圧縮機を用い、この固定容量型圧縮機１０の作動を電磁クラッチ１０ａによりオンオフ制御し、圧縮機１０のオンオフ作動の比率を制御して、圧縮機１０の冷媒吐出能力を制御しているが、圧縮機１０として可変容量型圧縮機を用い、この可変容量型圧縮機１０の容量を制御装置２６により制御して、圧縮機１０の冷媒吐出能力を制御するようにしても良い。

また、圧縮機１０として電動圧縮機を用いる場合は、電動圧縮機１０の回転数制御により冷媒吐出能力を制御できる。

（６）上述の実施形態において、エジェクタ１３として、ノズル１４ａの冷媒流路面積、つまり流量を調節する可変流量型のエジェクタを使用しても良い。

（７）第１〜第８実施形態では、エジェクタ１３の上流部に流量調節弁１２を配置しているが、流量調節弁１２を廃止し、第１蒸発器１４の冷媒流量をエジェクタ１３自体の絞り作用で調節することにより、流量調節弁１２を廃止しても良い。

本発明の第１実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。 図１のエジェクタ部のＡ−Ａ断面図である。 比較例におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。 第２実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。 第３実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。 第４実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。 第５実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。 第６実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。 第６実施形態における作動説明図である。 電磁弁１９閉弁後の経過時間と冷凍機油循環率の関係を示すグラフである。 第７実施形態における制御装置２６のフローチャートである。 第８実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。 第９実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。

符号の説明

１０…圧縮機
１１…放熱器
１３…エジェクタ
１３ａ…ノズル部
１３ｂ…ディフューザ部（昇圧部）
１３ｃ…冷媒吸引口
１４…第１蒸発器
１７、１８…分岐通路
１９…電磁弁（開閉弁）
２１…第２蒸発器
２４…第３蒸発器
２５…吸引配管
２５ａ…トラップ部
２６…制御装置（制御手段）
２７…逆止弁
２９…補助電磁弁（補助開閉弁）
３１…バイパス流路
３２…補助電磁弁（補助開閉弁）

Claims (9)

1. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）と、
   前記圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、
   前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１３ａ）、前記ノズル部（１３ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１３ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１３ｂ）を有するエジェクタ（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が前記圧縮機（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１４）と、
   前記冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引される冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（２１）と、
   前記第２蒸発器（２１）と直列に設けられ、前記第２蒸発器（２１）の冷媒通路を開閉する開閉弁（１９）とを備え、
   前記第２蒸発器（２１）の冷媒流出側は吸引配管（２５）を介して前記冷媒吸引口（１３ｃ）に接続され、
   前記開閉弁（１９）の閉弁時に前記エジェクタ（１３）内部から冷凍機油が前記冷媒吸引口（１３ｃ）を通して前記吸引配管（２５）内に落下して溜まることを抑制する手段を備えることを特徴とするエジェクタサイクル。
2. 前記手段は、前記冷媒吸引口（１３ｃ）を前記エジェクタ（１３）の上方部に配置することにより構成される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. 前記吸引配管（２５）のうち下流側部分に、前記冷媒吸引口（１３ｃ）よりも上方へ立ち上がるトラップ部（２５ａ）が形成され、前記トラップ部（２５ａ）により前記手段が構成される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. 前記冷媒吸引口（１３ｃ）の入口部に、前記吸引配管（２５）から前記冷媒吸引口（１３ｃ）側への一方向のみに冷媒流れを許容する逆止弁（２７）が設けられ、前記逆止弁（２７）により前記手段が構成される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。
5. 前記開閉弁（１９）は前記冷媒吸引口（１３ｃ）の入口部に設けられ、前記開閉弁（１９）の閉弁時に開弁して前記第２蒸発器（２１）の冷媒流出側を前記圧縮機（１０）の吸入側に連通する補助開閉弁（２９）を備え、
   前記開閉弁（１９）と前記補助開閉弁（２９）とにより前記手段が構成される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。
6. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）と、
   前記圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、
   前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１３ａ）、前記ノズル部（１３ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１３ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１３ｂ）を有するエジェクタ（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が前記圧縮機（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１４）と、
   前記冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引される冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（２１）と、
   前記第２蒸発器（２１）に送風する送風手段（２２）とを備え、
   前記圧縮機（１０）の作動時には前記第２蒸発器（２１）の冷媒通路に冷媒が所定流量にて常に流れるようになっており、前記送風手段（２２）の停止により前記第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止させることを特徴とするエジェクタサイクル。
7. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）と、
   前記圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、
   前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１３ａ）、前記ノズル部（１３ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１３ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１３ｂ）を有するエジェクタ（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が前記圧縮機（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１４）と、
   前記冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引される冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（２１）と、
   前記第２蒸発器（２１）と直列に設けられ、前記第２蒸発器（２１）の冷媒通路を開閉する開閉弁（１９）と、
   前記開閉弁（１９）の閉弁状態の経過時間が所定時間に達すると、前記開閉弁（１９）を強制的に開弁する制御手段（２６）とを備えることを特徴とするエジェクタサイクル。
8. 前記制御手段（２６）は、当エジェクタサイクルを起動させたときに前記第２蒸発器（２１）の冷却機能を停止させる設定である場合、一旦、前記開閉弁（１９）を開弁させることを特徴とする請求項７に記載のエジェクタサイクル。
9. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）と、
   前記圧縮機（１０）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１１）と、
   前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１３ａ）、前記ノズル部（１３ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１３ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１３ｂ）を有するエジェクタ（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が前記圧縮機（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１４）と、
   前記冷媒吸引口（１３ｃ）に吸引される冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（２１）と、
   前記第２蒸発器（２１）と直列に設けられ、前記第２蒸発器（２１）の冷媒通路を開閉する開閉弁（１９）と、
   前記第２蒸発器（２１）および前記開閉弁（１９）をバイパスさせて前記冷媒吸引口（１３ｃ）へ冷媒を流すバイパス流路（３１）と、
   前記バイパス流路（３１）を開閉する補助開閉弁（３２）とを備え、
   前記第２蒸発器（２１）による冷却運転をしない場合に前記補助開閉弁（３２）を開弁して前記バイパス流路（３１）に所定流量の冷媒が流れるようにしたことを特徴とするエジェクタサイクル。

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